DE4106217A1 - Anordnung zur ionisierung von sauerstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Ionisierung von Sauerstoff in Geräten zum Erzeugen eines mit Sauerstoff-Ionen angereicherten Gemisches aus Sauer­ stoff/Luft; Sauerstoff/fluidisierbares Medikament/Luft; Sauerstoff/Wasser oder dgl., bei dem eine Vorkammer zur Aufnahme und Abgabe des Gemisches vorgesehen ist, mit einer Spannungsquelle, einem Hochspannungsgenerator, einer Ionisationskammer und einer in dieser angeordneten, mit dem Hochspannungs­ generator verbundenen Ionisationselektrode.

Aus dem deutschen Patent 36 38 586 ist ein Wasseraufbereitungsgerät für therapeutische und balneologische Zwecke bekannt, bei dem eine Entkeimung des Wassers durch Ionisierung mit Hilfe der Verwirbelung des Wassers zu­ sammen mit schwebenden Metallteilchen erreicht wird. Hierdurch und durch zusätzliche Vorgänge in dem Wasseraufbereitunsggerät erhält man eine besondere Verfeinerung der Wasserqualität.

Es sind ferner Medikamentenzerstäuber bekannt, bei denen das in einem geschlossenen Behälter befindliche Medikament mit Hilfe eines einströmenden Gases fluidisiert und im fluidisierten Zustand einer Vorkammer zugeführt wird, aus der es unmittelbar entnommen werden kann. Die Fluidisierung kann mit Druckluft oder unter Druck stehendem Sauerstoff erfolgen.

Ferner sind Atemmasken bekannt in Verbindung mit Geräten, um der Maske und damit dem Patienten ionisierten Sauerstoff zuzuführen. Die Atemmaske selber bildet dabei eine Vorkammer, aus der der Patient unmittelbar ein Gemisch aus Luft und ionisiertem Sauerstoff einatmen soll.

Zur Ionisierung der Luft oder des Sauerstoffes sind zahlreiche relativ komplizierte und teure Geräte bekannt. Diese bestehen zumeist aus einem Hochspannungsgenerator, der mit einer Ionisationselektrode in einer Ionisations­ kammer verbunden ist, in der die Ionisierung stattfindet und die über eine Lei­ tungs- oder Schlauchverbindung mit der Vorkammer, z. B. der Atemmaske oder dgl. verbunden ist. Die Erfahrung zeigt, daß durch solche Leitungsverbindungen erhebliche Verluste an Sauerstoffionen auftreten, so daß der Wirkungsgrad relativ gering ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Anordnung zur Ionisierung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 so weiterzubilden, daß diese vielseitig anwendbar ist und bei vergleichsweise geringem Aufwand und geringen Kosten einen hohen Wirkungsgrad zeigt.

Diese Aufgabe wird durch die Lehre des Anspruchs 1 gelöst.

Bei dieser Anordnung werden Leitungs- oder Rohrverbindungen zwischen einer Ionisationskammer und der Vorkammer und damit weitgehend Verluste an Sauerstoffionen vermieden, da die Ionisation direkt am Rand der Vorkammer selbst stattfindet.

Es hat sich gezeigt, daß durch die Ausbildung der wirksamen Elektrodenspitze aus glasförmigem Kohlenstoff oder Glaskohlenstoff die Abnutzung der Elektrode wesentlich geringer als bei Verwendung von Metallelektroden ist. Ferner hat sich gezeigt, daß bei Metallelektroden, selbst bei Edelmetallelek­ troden, die feinsten sich abspaltenden Metallteilchen negative, zum Teil sogar toxische Wirkungen zeigen. Dieser Nebeneffekt wird bei der Anordnung nach der Erfindung vollständig vermieden.

Es kann statt des Glaskohlenstoffes auch Borcarbid verwendet werden, jedoch wird Glaskohlenstoff bevorzugt.

Mit Vorteil läßt sich der Teil der Ionisationselektrode, der aus glasförmigem Kohlenstoff hergestellt ist, nach Art einer auswechselbaren Mine ausbilden, die in einen hülsenförmigen Elektrodenhalter lösbar einschiebbar ist. Somit läßt sich die Elektrodenspitze leicht auswechseln.

Unter Glaskohlenstoff wird hier ein nahezu reiner Kohlenstoff in einer Erscheinungsform verstanden, wie sie bekannterweise zwischen Graphit und Diamant steht.

Vorteilhafterweise ist dabei der Hochspannungsgenerator als miniaturisierter Generator ausgebildet und unmittelbar, d. h. ohne längere Leitungsverbindungen mit der Elektrode verbunden. Bei einer Atemmaske kann der Generator als Griffteil des Gerätes ausgebildet sein, an dem über einen Adapter die Maske angeschlossen ist, wobei die Elektrodenhülse über eine Steckverbindung direkt in den grifförmigen Generator auswechselbar einsteckbar ist. Die Elektrode ist dabei von dem Adapter umgeben und geschützt, so daß ihre aus Glaskohlenstoff bestehende wirksame Spitze direkt in den Maskenkörper mündet. Der Hoch­ spannungsgenerator kann von einer Batterie oder einem Akku mit 9 bis 12 V betrieben werden und liefert eine Hochspannung im Bereich von 4 kV. Ein mit der Anordnung nach der Erfindung ausgerüstetes Gerät ist handlich und gering von Gewicht und läßt sich preiswert herstellen. Gefahren für den Patienten oder Benutzer bestehen nicht.

Der Wirkungsgrad der Elektrode aus Glaskohlenstoff ist gegenüber einer Me­ tallelektrode um den Faktor 1,5 größer. Die Sauerstoffionen werden unmittelbar in der Vorkammer, z. B. der Maske erzeugt, so daß Verluste nicht auftreten. Der hohe Wirkungsgrad läßt es auf der anderen Seite als vorteilhaft erscheinen, den Massepol des Hochspannungsgenerators über ein Antistatik- Sicherheitsarmband direkt mit dem Körper des Patienten oder Benutzers zu verbinden, um eine statische Aufladung des Patienten auszuschließen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 in Seitenansicht eine Atemmaske mit einer Anordnung gemäß der Er­ findung;

Fig. 2 ein Antistatik-Sicherheitsarmband, an dem der Batteriekasten zur Speisung des Gerätes nach Fig. 1 angebracht ist und das über eine Leitung mit dem Gerät nach Fig. 1 verbunden ist;

Fig. 3 in größerem Maßstabe und teilweise geschnitten die Elektrode, die bei der Anordnung gemäß der Erfindung verwendet wird;

Fig. 4 in Seitenansicht ein Medikamentenzerstäubungsgerät mit einer Anord­ nung gemäß der Erfindung und

Fig. 5 das Gerät nach Fig. 4 in Draufsicht.

Die Anordnung nach Fig. 1 bis 3 weist eine Atemmaske 1 auf, in deren Seitenwände Öffnungsbereiche 2 zum Einströmen der Luft vorgesehen sind. Die Maske weist einen Anschlußstutzen 3 auf, der in das eine Ende 5 eines Adapters 4 lösbar einsteckbar ist. Auf diese Weise können die Masken für andere Patienten leicht ausgewechselt werden.

Am anderen Ende 6 des Adapters 4 ist lösbar ein grifförmig ausgebildeter, miniaturisierter Hochspannungsgenerator 7 befestigt. An dem in den Adapter 4 eingreifenden Ende weist der Generator eine Steckbuchse auf, in die das steckerförmige Ende 17 der Elektrode 15 schnappartig und lösbar einsteckbar ist. Das steckerförmige Ende 17 geht von einer Metallelektrode 16 aus, die an ihrem abgewandten Ende eine Bohrung oder einen Elektrodenhülsenabschnitt aufweist, in die eine minenförmig ausgebildete Elektrode 20 lösbar und damit auswechselbar eingesteckt ist. Der mittlere Teil der Elektrode ist durch eine Isoliermantelschicht 18 umgeben.

Die minenförmige Elektrode 20 kann aus Borcarbid bestehen. Bevorzugt ist sie aus nahezu reinem glasförmigem Kohlenstoff massiv ausgebildet. Die Elektrode 15 ist so bemessen, daß sie im eingesteckten Zustand durch den Adapter ragt und mit ihrer freien Spitze in den Stutzen 3 bis dicht in den Maskenraum ragt. Es ist ein Sicherheitsabstand von dem Maskenraum vorgesehen, der eine Berührung mit dem Patienten ausschließt.

Der Hochleistungsgenerator 7 ist über eine flexible, vorzugsweise dreiphasige Leitung 8 über den Stecker 8a mit einer in dem Batteriekasten 13 des Sicher­ heitsarmbandes 12 angeordneten Batterie von 9 bis 12 V verbunden. Der Batteriekasten 12 ist über eine Druckknopfverbindung 14 mit dem Sicher­ heitsarmband 12 verbunden. Der Druckknopf 14 steht mit der Metallelektrode 11 des Sicherheitsarmbandes 12 in Verbindung. Über den Druckkopf 14 ist gleichzeitig der Massepunkt der Batterie mit der Elektrode 11 verbunden. Das Sicherheitsarmband, das in Fig. 2 geschnitten dargestellt ist, kann aus ent­ sprechenden Bändern 9 mit Befestigungsschnalle 10 bestehen.

Bedarfsweise kann der Adapter 4 eine Anschlußmöglichkeit 4a für eine Sauer­ stoffleitung aufweisen.

In Fig. 4 und 5 ist ein an sich bekannter Medikamentenzerstäuber dargestellt. Dieser besteht aus einem geschlossenen birnenförmigen Behälter 25, an dessem Boden bei 27 das Medikament angeordnet ist. Der Behälter 25 ist lösbar mit einem Kopfstück 26 verbunden. Das Kopfstück 26 weist einen Stutzen 34 auf, der als Vorkammer zur Aufnahme und Abgabe des fluidisierten Medikamentes dient. Die Vorkammer ist mit dem Inneren des Behälters 25 über eine Bohrung 33 strömungsmäßig verbunden. An dem Kopfstück 26 ist ferner eine Sauerstoff­ leitung 31 über ein mittels Knopf 30 betätigbares Ventil 29 angeschlossen. In dem Kopfstück fließt der Sauerstoff durch eine Leitung 32 in ein in den Behälter ragendes Zuführungsrohr 28a einer Fluidisierungseinrichtung 28. Der Sauerstoff tritt in einen Fluidisierungskopf 28b ein und radial in den Behälter 25 aus, wobei über eine Steigleitung 28c das zu fluidisierende Medikament 27 angesaugt wird. Auf diese Weise wird in dem Behälter 25 das Medikament mit Druckluft oder Drucksauerstoff fluidisiert und fließt über die Bohrung 33 in die Vorkammer 34.

In dem Kopfstück 26 ist in einer im Durchmesser abgestuften Bohrung eine Elektrodenhülse 38 eingesetzt und mittels der Mutter 39 gesichert. Die Elek­ trodenhülse ist elektrisch über Leitung 37 mit einem miniaturisierten Hoch­ spannungsgenerator 35 verbunden, der an der Seite des Kopfstückes 26 fest angebracht ist. Der Generator könnte auch auf der Oberseite des Kopfstückes angebracht sein. An den Generator ist zugleich eine Aufnahme 36 für eine Batterie angeschlossen. In die Elektrodenhülse ist ein Elektrodenhalter aus­ tauschbar eingesetzt, in dem wiederum eine minenförmige Elektrode 40 aus Borcarbid oder bevorzugt aus Glaskohlenstoff eingesetzt ist. Die Elektrode 40 ragt frei durch eine Bohrung 41 bis zu der Mündung 43 der Bohrung 41 in die Vorkammer 34. Eine Verbindungsbohrung 42 von geringem Durchmesser ver­ bindet die Sauerstoffleitung 32 mit der Bohrung 41, so daß bei eingeschaltetem Gerät die minenförmige Elektrode 40 von einem schwachen Sauerstoffstrom umspült wird. Dies verhindert jede Verschmutzung der Elektrode und unterstützt die Ionisierungswirkung.

Die Funktionsweise ist die gleiche wie bei der Atemmaske nach Fig. 1 bis 3.

Das Kopfstück 26 könnte auch ein Kopfstück für ein Mischgerät von reinem Trinkwasser mit Sauerstoffionen sein. In diesem Fall wäre der Behälter 25 nach unten offen und enthielte statt der Fluidisierungseinrichtung 28 einen Misch­ einsatz zum Mischen des über das Kopfstück 26 einströmenden Wassers mit dem ebenfalls über das Kopfstück einströmenden Sauerstoff. In diesem Fall ragt die Elektrode 40 in die Sauerstoffleitung bis in den Kopfbereich des Behälters 25, welcher Kopfbereich die Vorkammer bildet.

Auf diese Weise kann man dem Gerät Trinkwasser entnehmen, das portions­ weise mit Sauerstoff und bei Einschaltung des Hochspannungsgenerators mit ne­ gativen Sauerstoffionen angereichert werden kann.

Bei allen Ausführungsformen findet nur eine langsame Zersetzung der minen­ förmigen Elektrode statt. Besteht diese aus Glaskohlenstoff so sind die abgespal­ tenen kleinsten Teilchen Kohlenstoffteilchen, bestehen also aus einem körper­ eigenen Stoff. Eine toxische oder anderweitig nachteilige Wirkung tritt nicht auf. Außerdem ist wie schon erwähnt die Abnutzung wesentlich geringer als bei einer Metallelektrode. Die Abnutzung läßt sich überhaupt nur unter besonderen Randbedingungen, z. B. durch gleichzeitiges Erhitzen der Elektrode nachweisen. In dem Glaskohlenstoff liegt der Kohlenstoff in amorpher Form als Vorstufe zu der Diamantform vor.

Der Wirkungsgrad des Glaskohlenstoffes ist gegenüber dem Wirkungsgrad von Metallelektroden um den Faktor 1,5 größer.

Claims (10)

1. Anordnung zur Ionisierung von Sauerstoff in Geräten zum Erzeugen eines mit Sauerstoff-Ionen angereicherten Gemisches, z. B. aus Sauerstoff/Luft; Sauer­ stoff/fluidisiertes Medikament/Luft; Sauerstoff/Wasser oder dgl., bei der eine Vorkammer zur Aufnahme und Abgabe des Gemisches vorgesehen ist, mit einer Spannungsquelle, einem Hochspannungsgenerator, einer Ionisations­ kammer und einer in dieser angeordneten Ionisationselektrode, die mit dem Hochspannungsgenerator verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisationskammer zugleich als die Vorkammer (1 bzw. 34) zum Aufnehmen und Abgeben des Gemisches ausgebildet ist und die Ionisations­ elektrode mit einem Ende (20 bzw. 43) in die Vorkammer ragt, und daß die Elektrode wenigstens im Bereich des in die Vorkammer ragenden Endes aus glasförmigem Kohlenstoff (Glaskohlenstoff) oder Borcarbid besteht.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenig­ stens das in die Vorkammer (1 bzw. 34) ragende Ende als auswechselbare Mine ausgebildet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mine (20 bzw. 40) in eine Elektrodenhülse (16 bzw. 38) einsetzbar ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenhülse (16) mit ihrem anderen Ende (17) direkt in einen griff­ förmig ausgebildeten, miniaturisierten Hochspannungsgenerator (7) einsteckbar und darin lösbar verrastbar ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochspannungsgenerator (7 bzw. 35) durch Batterie oder Akku (13 bzw. 36) mit 9 bis 12 V speisbar ist und für eine Ionisationsspannung von etwa 4 kV ausgelegt ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Adapterstück (4) vorgesehen ist, das an einem Ende den Generator (7) und an seinem anderen Ende eine die Vorkammer bildende Atemmaske (1) lösbar aufnimmt und die Ionisationselektrode (15) umgibt.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Massepol des Hochspannungsgenerators (7) elektrisch leitend mit einem Anti­ statik-Sicherheitsarmband verbunden ist, an dem zugleich der Akku bzw. Batteriekasten (12) befestigbar ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Mine (40) und ihre Elektrodenhülse (38) in eine Bohrung des Kopfteils (26) eines Medikamentenzerstäubers (25) mit Sauerstoffzuleitung (31,32) und Vorkammer (34) lösbar so einsetzbar und festlegbar ist, daß ihr ionisationswirksames Ende (43) unabhängig von der Gemischmündung (33) in die Vorkammer (34) des Zerstäubers ragt.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Kopfteil (26) eine Bypassleitung (42) vorgesehen ist, welche von der Sauer­ stoffzuleitung (31, 32) zur Umströmung der Mine (40) mit Sauerstoff abzweigt.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Mine und ihre Elektrodenhülse in eine Bohrung des Kopfteils eines Trinkwasserbereitungsgerätes mit Reinwasser- und Sauerstoff­ zuleitungen lösbar so einsetzbar und festlegbar ist, daß die Mine in die Sauerstoffzuleitung ragt.