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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bereitstellung einer CO2-Gasatmosphäre für eine am Körper einer zu behandelnden
Person oder an Teilen des Körpers
anbringbaren, gasdichten, vorzugsweise flexiblen Hülle.
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Kohlendioxid
mit der chemischen Formel CO2 ist das Anhydrid
der Kohlensäure
und wird umgangssprachlich häufig
als Kohlensäure
oder Kohlensäuregas
bezeichnet. CO2 ist ein farbloses, geruch-
und geschmackloses Gas und etwa 1,5 mal schwerer als Luft. CO2 ist ein wichtiges Therapiemedium, das sich
in Wasser gut löst
und das in Form wässriger
Lösungen
bei "Kohlensäure-Bädern" oder in Gasform
bei "Trockengas-Therapien" eingesetzt wird.
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Über die
Haut aufgenommenes CO2 führt, wie in 1 in einer Übersicht dargestellt, zu einer Erweiterung
der Arteriolen und Kapillaren (Vasodilatation). Dadurch wird der
Blutfluss im Einflussbereich des CO2 gesteigert.
Durch die CO2-bedingte Eröffnung funktionell verschlossener
Kapillaren bewirkt es auch einen mäßigen Verdünnungseffekt des Blutes, da
diese vor allem zellfreies Plasma enthalten. Die Vasodilatation
beeinflusst in weiterer Folge auch den arteriellen Blutdruck im
Sinne einer Blutdrucksenkung. Durch das im Blut sowohl gelöste als
auch chemisch gebundene CO2 wird die Sauerstoffbindungskurve
(Dissoziationskurve) des Hämoglobins
nach rechts verschoben. Durch diesen sogenannten "Bohr-Effekt" wird die Abgabe
des für
die Zellen lebensnotwendigen Sauerstoffs aus seiner Bindung an das
Hämoglobin
verbessert. Alle genannten Wirkungen gemeinsam verursachen eine
Verbesserung der Oxigenierung des Gewebes im Einflussbereich der CO2 -Anwendung. Die für diese CO2-bedingte
Verbesserung der lokalen Gewebe-Sauerstoff-Versorgung maßgeblichen
physiologischen Regulationsmechanismen entsprechen dabei jenen,
die auch unter Nicht-Therapie-Bedingungen maßgebliche Steuermechanismen
für die
Gewebeversorgung darstellen, sodass man die CO2-Therapieformen
als im Wesentlichen physiologische Therapieformen betrachten kann.
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Von
den Konsensus-Konferenzen in Freiburg 1989 und 1999/2000 wurden
folgende Primär-Indikationen
für CO2-Therapieformen akzeptiert:
- – Hypertonie
(Blut-Hochdruck)
- – periphere
arterielle Verschlusskrankheit
- – funktionelle
arterielle Durchblutungs-Störungen ("Morbus Raynaud", etc.)
- – Störungen der
Mikrozirkulation (z.B. bei Diabetes)
- – Ulzera
der Haut, venöse
Ulzera (Beingeschwüre)
- – venöse Insuffizienz
(Venenerkrankungen mit Störung
der Funktion der Venenklappen)
- – neurovegetative
und psychosomatische Störungen
der Herz-Kreislauf-Funktion
- – rheumatische
Erkrankungen (als Zusatztherapie zur Schmerzreduktion).
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Zusätzlich werden
Therapie-Effekte bei vaskulär
bedingter erektiler Dysfunktion (Impotenz) und im kosmetisch-ästhetischen
Bereich (Cellulite) berichtet. Auch bei der Behandlung von schwer
heilenden Wunden (z.B. Ulzera Cruris oder Dekubitus etc.) können Verbesserungen
der Epithelialisierung erreicht werden.
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Beschreibung
von CO2-Therapien im geschlossenen System:
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Unter
CO2-Therapieformen im geschlossenen System
versteht man CO2-Trockengas-Therapieanwendungen,
bei denen sich die Gasatmosphäre
innerhalb einer geschlossenen okkludierenden Hülle befindet. Auf diese Weise
kann das Therapiemedium unter weitgehend definierten Diffusionsbedingungen
auf den Patienten einwirken.
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Diese
Therapieform kann als Ganzkörperbehandlung
oder als Teilbehandlung durchgeführt
werden. Bei Ganzkörperbehandlung
wird über
den Rumpf des Patienten bis auf die Höhe der Achsel, bei Teilbehandlungen über die
jeweilige Extremität
bis zu deren proximalem Ansatz beispielsweise eine Polyethylen-Hülle gezogen.
Diese Hülle
wird an ihrem oberen Ende durch ein elastisches, in seiner Weite
verstellbares Band annähernd
gasdicht abgeschlossen (siehe 2 oder 3). Die Polyethylen-Hülle ist ein
Einmalartikel und wird nach Gebrauch umweltgerecht entsorgt, sodass
eine potentielle bakterielle Crosskontamination vermieden werden
kann.
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In
diesem Zusammenhang ist beispielsweise aus der
DE 37 17 582 A1 eine schlauch-,
sack- oder hosenförmige
Hülle bekannt
geworden, die am Körper
der zu behandelnden Person mit Hilfe von Klett- oder Gummibändern angebracht
wird. Zwischen der Hülle
und dem Körper
entsteht ein gasdichter Raum, in den zur Behandlung CO
2 eingeleitet
wird.
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Aus
der FR 2 656 218 A1 ist eine Vorrichtung zur lokalen Behandlung
des menschlichen Körpers mit
einem Gas beispielsweise mit Sauerstoff oder Kohlendioxid bekannt.
Die zu behandelnde Körperstelle
wird mit einer Hülle
abgedeckt und Gas aus einer Gasflasche eingeleitet. An der Entnahmestelle der
Gasflasche ist ein Durchflussmesser, ein Druckmanometer und ein Überdruckventil
angeordnet, über
welches der für
die Behandlung nötige
Gasdruck manuell eingestellt werden kann.
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Weiters
ist aus der JP 07-171189 A eine Vorrichtung zur Anregung der Blutzirkulation
bekannt, mit welcher beispielsweise eine am Kopf eines Patienten
ange brachte flexible Hülle
mit CO2 beaufschlagt werden kann. Die Hülle ist
mit einer Schlauchleitung mit einer Gasquelle verbunden, so dass
der Raum zwischen der Gashülle
und der Körperoberfläche mit
CO2 gefüllt
werden kann. Die Gasquelle weist weiters eine Befeuchtungseinrichtung auf,
mit welcher das Gas angefeuchtet werden kann.
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Kohlendioxid
wird im Rahmen von Kohlensäure-Therapien über die
Haut durch Diffusion aufgenommen, wobei die Diffusion sowohl transepidermal, d.h.
durch die Oberhaut, als auch über
Haarfollikel und Talgdrüsen
erfolgt. Die durch Diffusion aufgenommene Menge wird dabei primär durch
die Diffusionseigenschaften (den Diffusions-Widerstand) des aus
abgestorbenen Zellen bestehenden obersten Anteils der Haut, des
stratum corneums, limitiert.
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Als
maßgebliche
Einflussfaktoren auf die transdermale Diffusion bzw. die Diffusionseigenschaften
der Haut gelten:
- – der CO2-Partialdruck
in der Hülle
(exakt: die CO2-Partialdruckdifferenz zwischen
Gasatmosphäre
und arteriellem Blut)
- – die
Temperatur der Gasatmosphäre
- – die
relative Feuchte der Gasatmosphäre.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ausgehend von den eingangs zitierten bekannten
Therapieeinrichtungen eine Vorrichtung zur Bereitstellung einer CO2-Gasatmosphäre vorzuschlagen, mit welcher
der Therapieablauf vereinfacht und die transdermalen Diffusionsbedingungen
für CO2 verbessert werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass eine elektronische Regeleinrichtung vorgesehen ist, mit welcher
zumindest eine der Größen Druck,
Temperatur, relative Feuchte der CO2-Gasatmosphäre in der
Hülle nach
vorgebbaren Werten regelbar ist. Insbesondere weist die Regeleinrichtung
zumindest einen Drucksensor zur Messung des Innendruckes in der
Hülle auf,
welcher über eine
Mikroprozessoreinheit ein Gaseinlassventil und/oder ein Gasauslassventil
der Hülle
ansteuert.
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Erfindungsgemäß weist
die Regeleinrichtung zumindest einen Temperatursensor und/oder Feuchtesensor
auf, welcher mit dem in die Hülle
ein- oder austretenden Gasstrom in Verbindung steht und über eine
Mikroprozessoreinheit ein Temperaturmodul und/oder ein Feuchtemodul
einer in der Gaszuleitung angeordneten Konditioniereinheit regelt.
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Durch
die erfindungsgemäße Vorrichtung wird
ein in der Anwendung einfaches und flexibel adaptierbares, elektronisch-pneumatisches
Therapie-Steuersystem zur Durchführung
von CO2-Therapien (Kohlensäure-Trockengas-Therapien)
im geschlossenen System unter kontrollierter Gasatmosphäre verwirklicht.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung weist die Mikroprozessoreinheit ein
Speichermedium zur Aufnahme von Daten für automatisierte Therapieabläufe, insbesondere
zur Realisierung unterschiedlicher Verfahrensparameter für die Füllphase,
die Therapiephase und die Entleerungsphase, auf.
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Die
wichtigsten Aufgaben der elektronischen Regeleinrichtung sind somit:
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- – Bereitstellung
idealer Diffusionsbedingungen durch eine definierte geregelte CO2-Gasatmosphäre
- – automatische
Steuerung des Therapieablaufs entsprechend vorgegebener Protokolle
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 ein Übersichtsdiagramm über die
Wirkung von CO2 bei Trockengas-Therapien;
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2 und 3 flexible Hüllen für die CO2-Therapie
gemäß Stand
der Technik;
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4 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur
Bereitstellung einer CO2-Gasatmosphäre für eine am Körper einer zu behandelnden
Person oder an Teilen des Körpers
anbringbaren, gasdichten, vorzugsweise flexiblen Hülle in einer
schematischen Darstellung; sowie
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5 eine Ausführungsvariante
der Vorrichtung gemäß 4.
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Die 1 bis 3 wurden bereits in der Beschreibungseinleitung
bzw. zur Illustration des Standes der Technik beschrieben.
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Gemäß der in 4 dargestellten Vorrichtung
gelangt das Therapiemedium COZ über eine
Anschlussverbindung 1 und ein Absperrventil 2 in
der Gaszuleitung 1' an
einen elektrisch steuerbaren Piezo-Druckregler 3, der den
konstanten Vordruck der CO2-Quelle auf einen
variablen Arbeitsüberdruck (z.B.
1,5 bar in der Füllphase,
0,5 bar in der Therapiephase) herabsetzt. Danach wird das Therapiemedium über eine
Konditioniereinheit 4, in der die Gastemperatur und die
Gasfeuchte definiert vorgegeben werden, zu einem Gaseinlassventil 5 (z.B.
Magnetventil), das die Füllung
und Druckerhaltung in der gasdichten Hülle 20 (z.B. eine
flexible Polyethylenhülle)
steuert, weitergeleitet. Das Gaseinlassventil 5 und ein
Gasauslassventil 10 (z.B. Magnetventil) stehen über eine
gemeinsame Gasaus tauschleitung 19 mit der Hülle 20 in
Verbindung, wobei zumindest ein mit einer Mikroprozessoreinheit 12 in
Verbindung stehender Drucksensor 6 in der gemeinsamen Gasaustauschleitung 19 angeordnet
ist und den in der Hülle 20 herrschenden
Druck misst.
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In
der dargestellten Ausführungsvariante weist
die Gasaustauschleitung 19 einen Gasanschlusskonnektor 7 für die flexible
Hülle 20 auf,
in welchem ein Temperatursensor 8 und ein Feuchtesensor 9 angeordnet
sind, deren Messsignale der Mikroprozessoreinheit 12 zugeführt werden.
Die elektronische Regeleinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
umfasst somit die mit der Mikroprozessoreinheit 12 elektrisch
verbundenen Druck-, Temperatur- und Feuchtesensoren 6, 8 und 9 sowie
die mit Steuersignalen beaufschlagten Einlass- und Auslassventile 5, 10 und
die Gaskonditioniereinheit 4, welche ein Temperaturmodul 17 (beispielsweise
mit einer Widerstandsheizung) und ein Feuchtemodul 18 (beispielsweise
mit Verdampfer oder Ultraschallzerstäuber) aufweist. Weiters kann
auch der Druckregler 3 (z.B. Piezo-Druckregler) von der
Mikroprozessoreinheit 12 gesteuert werden.
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Stromabwärts des
Gasauslassventils 10 ist in der Gasabfuhrleitung 16' ein Drucksensor 11 angeordnet
ist, welcher über
die Mikroprozessoreinheit 12 eine Saugpumpe 15 in
der Gasabfuhrleitung 16' regelt.
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Die
Sekundärseite
der Saugpumpe 15 ist über
eine weitere Anschlussverbindung 16 mit einer Abluftleitung
verbunden. Die Steuerung bzw. Regelung der Therapiekenngrößen entsprechend
dem gewünschten
Therapieprotokoll erfolgt über
die Mikroprozessoreinheit 12, in welcher die entsprechenden Steuerdaten
in einem Speichermedium 21 abgelegt sind. Die Interaktion
mit dem Bediener wird über
ein Tastenfeld 14 und ein LCD-Display 13 realisiert.
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Gemäß einer
in 5 dargestellten Ausführungsvariante
der Erfindung kann das Gaseinlassventil 5 und das Gasauslassventil 10 jeweils über separate
Gasanschlusskonnektoren 7, 7' mit einer starren oder flexiblen
Hülle 20 verbunden
werden. Dadurch kann in der Hülle 20 in
vorteilhafter Weise ein kontinuierlicher Gasstrom etabliert werden.
Die Druck-, Temperatur- und Feuchtesensoren 6, 8 und 9 können – wie dargestellt – in der
Gaszuleitung 1' bzw. im
Konnektor 7 oder auch in der Gasabfuhrleitung 16' bzw. im Konnektor 7' oder in beiden
Leitungen angeordnet sein. Bei einer Anordnung der Sensoren in beiden
Leitungen 1', 16' kann beim Auftreten
einer Temperaturdifferenz bzw. bei unterschiedlichen Feuchtewerten über die
Konditioniereinheit 4 entsprechend reagiert werden.
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Das
Therapie-Steuersystem kann innerhalb der gasdichten Hülle eine
definierte CO2-Atmosphäre aufbauen und während der
Therapiedauer entsprechend einem gewählten Therapie-Protokoll innerhalb enger
Grenzen regeln, d.h. auf der Basis von fortlaufenden Messungen der
Kenngrößen Hüllendruck, Gastemperatur
und Gasfeuchte in der Hülle
werden über
die beschriebenen Stelleinrichtungen (gepulste Gaszufuhr über Magnetventil 5 bzw.
Gasabsaugung über
Magnetventil 10, Konditioniermodul 4 für Temperatur
und Feuchte) die diffusionsbestimmenden Kenngrößen des Therapiemediums innerhalb
enger Grenzen an vorgegebene Sollwerte angepasst.
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Auf
diese Weise können
definierte Diffusionsbedingungen eingehalten und damit die Effizienz der
Therapie gesichert werden.
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Nach
einer initialen Drucksteigerungsphase bis zur Erreichung des Solldrucks
(Füllphase)
beginnt die Therapiephase, deren Dauer (vorwählbar) vom System zeitlich überwacht
wird. Anschließend an
die Therapiephase folgt die Entlüftungsphase, während der
das in der Hülle
enthaltene Gasvolumen – vom
Therapie-Kontrollgerät gesteuert – über die Saugpumpe
abgeführt
wird.
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In
der Therapiephase können
folgende Protokolle eingesetzt werden:
- – konstanter Überdruck
(beispielsweise zwischen 0,5 und 1,5 mbar), konstante Temperatur
und Feuchte (Standard-Therapie)
- – bei
konstanter Temperatur und Feuchte: Druckwechsel zwischen Überdruck
und Unterdruck (beispielsweise Therapie für schwer heilende Wunden)
- – beliebige
Zeitfunktionen sind möglich
- – bei
einer Gasdurchflusstherapie können
zusätzlich
Gastemperatur und die Gasfeuchte variiert werden
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Einsatzbereiche
der erfindungsgemäßen Vorrichtung:
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Die
Einsatzbereiche des beschriebenen Systems liegen bei Kurbetrieben
mit Therapieschwerpunkten im Herz-Kreislauf-Bereich, bei Zentren
für physikalische
Therapie und in Arztpraxen.
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Bisher
bekannte CO2-Trockengas-Therapieformen verwenden
Hüllen
unterschiedlicher Bauform (starre Hüllen, flexible Hüllen), die
den Patienten umschließen
und die einmalig mit CO2 auf Gasvorratsflaschen
gefüllt
werden. Danach erfolgt im Rahmen der Therapiedauer eine relativ
unkontrollierte Diffusion.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
weist folgende Merkmale auf:
- – konstante
Diffusionsbedingungen, hohe Therapieeffizienz, konstante Therapiequalität
- – Gasatmosphäre durch
mikrocomputerunterstützte
Regelung innerhalb enger vorgegebener Grenzen gehalten, unterschiedliche
Protokolle realisierbar
- – geringer
Hüllenüberdruck
(beispielsweise 0,5 bis 1,5 mbar) trotz Luftdruckschwankungen – mittels
spezieller Kalibrierprozedur und Temperaturkompensation realisierbar
- – automatisierter
Therapieablauf – Einstellung
von Füllphase,
Therapiephase und Entleerungsphase nach beliebigen Vorgaben
- – ökonomische
Verwendung des Therapiemediums und geringe Kontamination des Therapieumfelds
durch geringen Hüllen-Überdruck
und gepulste Gaszufuhr.