DE2126403A1 - Temporary oxygen prodn system - using electrolytic cell - connected to mains supply - Google Patents

Description

• Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung von Sauerstoff für Beatmungsgeräte Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Erzeugung von Sauerstoff für Beatmungsgeräte auf elektrolytischem Wege, vorzugsweise für Geräte zur zeitweiligen Erhöhung des Sauerstoffpartialdruckes der Inspirationsluft.
• In der klinischen Praxis ist es seit langem üblich, während bestimmter Krisenzustände, die durch eine Minderung der Sauerstoffversorgung der Gewebe entstehen, wie z.B.
• Kreislaufversagen, Atemlähmung und Vergiftungen, Sauerstoff zuzuführen. Dies erfolgt durch Anbieten eines erhöhten Sauerstoffpartialdruckes in der Inspirationsluft mit Hilfe von Beatmungstechniken unter Anwendung sogenannter geschlossener, halboffener oder offener Systeme, z.B.
• durch Respiratoren nach dem Prinzip der Wechseldruckbeatmung, durch Sauerstoffzelte oder Sauerstoffduschen. Derartige Techniken finden also Einsatz zur Rettung von Menschen mit lebensbedrohlichen Störungen ihrer organischen Funktionen. Die dafür erforderlichen Einrichtungen sind an einen mehr oder minder komplizierten technischen Aufwand gebunden, nur von medizinisch-technisch geschultem Personal bedienbar und im wesentlichen einer klinischstationären Verwendung vorbehalten. Ihre wesentlichen Merkmale sind, daß der dem Menschen zugeführte Sauerstoff aus Flaschen oder zentralen Speichern entnommen wird und der an die Einrichtung angeschlossene Patient ständig überwacht werden muß.
• Es sind auch Sauerstoffduschen bekannt, bei welchen eine bestimmte Menge Sauerstoff bevorratet ist, welcher ebenfalls in entsprechenden Zeitabschnitten oder bei Bedarf in bestimmter Menge der Atemluft zugeführt wird.
• Es ist auch bekannt, daß der Sauerstoff beispielsweise auf elektrolytischem Wege durch Zersetzung von Wasser erzeugt wird und die Einrichtung zur Erzeugung des Sauerstoffes mit dem Gesamtgerät eine bauliche Einheit bildet.
• Der gleichzeitig in der Elektrolysezelle freiwerdende Wasserstoff wird verbrannt. Diese bekannte Einrichtung hat die Nachteile, daß der erzeugte Wasserstoff durch Verbrennung unschädlich gemacht werden muß und es erforderlich ist, die Elektrolysezelle oft mit destilliertem Wasser nachzufüllen, da der in der Elektrolysezelle befindliche Elektrolyt verbraucht wird. Dadurch ist das Gerät nicht für den wartun0slosen Betrieb über lange Zeit verwendbar.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und die zugehörige Einrichtung für eine Einrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, den Zellen und dem Gewebe des menschlichen Organismus prophylaktisch in geeigneten Zeitabständen über eine jeweils kurze Zeitdauer, z.B.
• zwei- bis dreimal täglich 20 bis 30 Minuten oder vor, während oder nach kritischen Belastungen, oder auch über längere Zeitdauer, vorzugsweise während des Schlafenseine dem Lebensalter und der körperlichen Konstitution angepaßte Dosis Sauerstoff mittels geeigneter Applikationsart zuzuführen. Die gesamte Einrichtung soll autark arbeiten, ohne Fachkenntnisse bedienbar und für jeden menschen ohne hinzuziehen von Pflege- und Hilfepersonal anwendbar sein.
• Die Einrichtung muß apparativ einfach und jederzeit einsetzbar sein und muß weitestgehend wartungsfrei arbeiten.
• Die Zufuhr von Wasser soll vermieden, zumindest stark reduziert werden.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der erforderliche Sauerstoff in bekannter Weise mittels einer elektrolytischen Zelle, durch Zersetzung von Wasser, erzeugt wird und der aus der Zelle austretende nicht benötigte Wasserstoff durch Verbrennung mit dem Sauerstoff der Luft in Wasser überführt wird und daß das Wasser wieder der elektrolytischen Zelle zugeführt wird. Der unvermeidliche Wasserverlust wird durch Zuführung einer bestimmten Menge aufbereiteten Wassers ausgeglichen. Der Sauerstoff wird der speziellen Verwendung, z.B. einer Einrichtung zur Erhöhung des Sauerstoffpartialdruckes der Inspirationsluft, zugeführt.
• Zur weiteren Reduzierung des Wartungsaufwandes ist es zweckmäßig, den Wasserverlust durch normales Leitungswasser zu ergänzen und dieses in der Einrichtung durch Destillation oder durch andere geeignete Verfahren aufzubereiten.
• Die Einrichtun zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einer elektrolytischen Zelle, die mit einer Reaktionskammer und einem Konaensationssystem zu einem Kreislauf so zusanengeschlossen ist, daß der Wasserstoff in die Reaktionskammer strömt, dort mit dem Sauerstoff der Luft in Wasser bzw. Wasserda:npf überführt wird und daß das im Kondensatonssystem sich niederschlagende Wasser in die elektrolytische Zelle zurückfließt. An den Kreislauf ist ein Reservebehälter für Leitungswasser mit beispielsweise einem Ionenaustauscher zur Ergänzung des unvermeidlichen Wasserverlustes über eine geeignete Dosiereinrichtung mit geregeltem Zufluß angeschlossen.
• Es ist auch möglic'i, bei Verwendung von eitunswasser zum Nachfüllen des Reservebehälters diesen so an die Reaktionskammer anzuschließen, daß das Wasser in unmittelbare she der Brennste'le der «/asserstoffflamme gelangt, mit verda pft und der Dampf gemeinsam mit den sich bei der Verbrennung des Wasserstoffes bildenden tasserdampf wieder kondensiert wird.
• Weiterhin ist es zweckmäßig, geeignete ;8mittel zur Überwachung der Wasserstoffflamme in der Reaktionskammer und zur Unterbrechung der Wasserstofferzeugung in der elektrolytischen Zelle bei Erlöschen der Wasserstoffflamme vorzusehen.
• Weiterhin ist es zweckmäßig, zwischen der elektrolytischen Zelle und dem Kondensationssystem ein Speichergefäß anzuordnen, in welches das aufbereitete bzw. destillierte Wasser geleitet wird.
• Das erfindungsgemäße Verfahren und die Einrichtung haben den Vorteil, daß der Sauerstoff bzw. die sauerstoffangereicherte Luft im Dauerbetrieb fast wartungsfrei erzeugt wird und ständig zur Verfügung steht.
• Der technische Fortschritt wird dadurch begründet, daß die Einrichtung durch Anschluß an das elektrische Netz autark arbeitet. Zur Bedienung sind keine Fachkenntnisse erforderlich. Die Einrichtung arbeitet durch das erfindunsemäße Verfahren äußerst ökonomisch, da bei geringem Energieverbrauch ständig Sauerstoff erzeugt wird, der dann in einem Speicher in ausreichender Menge zur Verfügung steht.
• An einem Ausführunsbeispiel wird die Erfindung näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung ist eine Einrichtung zur zeitweiligen Erhöhung des Sauerstoffpartialdruckes der Inspirationsluft mit eine Sauerstofferzeuger gezeigt.
• Die EinrichtunO besitzt einen Sauerstofferzeuoer 1, der aus einer elektrolytischen Zelle 2 besteht, die Elektroden 3 besitzt, die über einen Gleichrichter und rransformator an das Wechselstromnetz angeschlossen sind. Zwischen den Elektroden 3 befindet sich ein Diaphragma 4. An den Wasserstoffausgang des Sauerstofferzeugers 1 sind eine Reaktionskammer 5 und ein Kondensationssystern 9 angeschlossen, die in Verbindung mit der elektrolytischen Zelle 2 ein ll!asserkreislaufsystem bilden. Aus einem Reservebehälter 6 wird über einen regelbaren Abfluß 7 Leitungswasser in die Reaktionskammer 5 geführt ist und in Bereich der Wasserstoffflamme 8 verdampft. Der sich bildende Wasserdampf mischt sich mit dem bei der Verbrennung entstehenden Wasserdampf der Wasserstoffflamme 8 und kondensiert in der Rohrleitung des Kondensationssystems 9, die durch Kühlrippen 10 gekühlt wird. Das Wasser gelangt aus dem Kondensationssystem 9 in ein Speichergefäß 11, welches mit der elektrolytischen Zelle 2 über die Leitung 12 verbunden ist.
• An den Sauerstofferzeuger 1 schließt sich ein Speicher 13 für den Sauerstoff an, der als Überdruckspeicher ausgebildet ist und am Ausgang ein Reduzierventil 14 besitzt..
• Da die elektrolytische Zelle 2 mit Überdruck arbeitet, sind keine besonderen Pumpen zur Rillung des Speichers 13 erforderlich. An den Speicher 13 ist eine Erwärmungseinrichtung 15 zur Erwärmung und eine Befeuchtungseinrichtung 16 zur beladung des Sauerstoffes mit Wasserdampf angeschlossen. Diese Erwärmungseinrichtung 15 besteht aus einem Wärmeaustauscher 17, der von Wasser umspült wird, welches durch die Heizeinrichtung 18 erwärmt wird. Die Befeuchtungseinrichtung 16 ist ein Wassergefäß 19, in welches die Leitung vom Wärmeaustauscher 17 mündet. Ein Thermostat 20 reguliert die Temperatur des Sauerstoffes.
• An die Befeuchtungseinrichtung 16 schließt sich eine Sauerstoffdosiereinrichtung 21 an. Sie enthält ein Ventil 22 zur Einstellung des Sauerstoffflusses für die Beatmung und den Schlauch 23, an dessen Ende eine aufblasbare Ballonsonde 24 angebracht ist, die an einem Naseneingang des Menschen abdichtend angebracht wird. Im Strömungsweg der Atemluft des anderen Naseneinganges ist ein Thermistor 25 angebracht, dessen Widerstandswert durch den Kühl- und Aufwärmeffekt der Atemluft synchron mit dem Atemzyklus variiert wird, wodurch ein elektrisches Signal über an sich bekannte Schaltungen das Öffnen und Schließen eines weiteren Ventils 26 der Sauerstoffdosiereinrichtung 21 im Rythmus der Atmung veranlaat.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung von Sauerstoff mittels einer elektrolytischen Zelle durch Zersetzung von Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß der aus der elektrolytischen Zelle austretende Wasserstoff unter Zuführung von Luft verbrannt und dabei wieder in Wasser überführt wird, welches der elektrolytischen Zelle in einem Kreislauf wieder zugeführt wird und daß der geringe im Kreislauf auftretende Wasserverlust durch geregelten Zufluß von entsprechend aufbereitetem Wasser ausgeglichen wird, während der Sauerstoff der Verwendungz.B. zur Erhöhung des Sauerstoffpartialdruckes der Inspirationsluftzzugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch , dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich des Wasserverlustes normales Leitungswasser zugeführt wird, welches in geeigneter Weise in der Einrichtung gereinigt bzw. destilliert wird.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die elektrolytische Zelle (2) eine Reaktionskammer (5), in welcher der Wasserstoff unter Zuführung von Luft verbrennt, angeschlossen ist, an die sich ein Kondensationssystem (9) mit Kühlrippen (10) anschließt, das in die elektrolytische Zelle (2) mündet und daß an den Kreislauf ein Reservebehälter (6) mit Leitungswasser über eine geeignete Dosiereinrichtung mit geregeltem Zufluß angeschlossen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Reservebehälter (6) ein Ionenaustauscher zur Aufbereitung des ieitungswassers angeordnet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reservebehälter (6) über die Dosiereinrichtung an die Reaktionskammer (5)/angeschlossen ist, daß das Wasser in der Nähe der Wasserstoffflamme (8) verdampft.

6. Einrichtung nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Reaktionskammer (5) eine geeignete Zündeinrichtung angeordnet ist und die Wasserstoffflamme (8) optisch überwachbar ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der elektrolytischen Zelle (2) eine Einrichtung angeordnet ist, die bei Erlöschen der Wasserstoffflamme (8) die Wasserstofferzeugung unterbricht.

8. Einrichtung nach Anspruch 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kondensationssystem (9) und der elektrolytischen Zelle (2) ein Speichergefäß (11) für das aufbereitete Wasser angeordnet ist.