EP4683694A1 - Vorrichtung und verfahren zur ausgabe eines gasgemisches - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur ausgabe eines gasgemisches

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EP4683694A1
EP4683694A1 EP24714156.7A EP24714156A EP4683694A1 EP 4683694 A1 EP4683694 A1 EP 4683694A1 EP 24714156 A EP24714156 A EP 24714156A EP 4683694 A1 EP4683694 A1 EP 4683694A1
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EP
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hypoxia
gas
carrying
training according
sensor
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EP24714156.7A
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Egor EGOROV
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Individual
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    • A63B2213/006—Exercising combined with therapy with respiratory gas delivering means, e.g. O2 under hypoxy conditions, i.e. oxygen supply subnormal

Definitions

  • the invention relates to a hypoxia device for carrying out hypoxia treatment and/or hypoxia training with a gas reservoir, a gas delivery device, a supply line which is suitable and intended to conduct a gas mixture from the gas reservoir to the gas delivery device, and/or a discharge line which is suitable and intended to conduct a gas mixture from the gas delivery device to the gas reservoir.
  • the invention further relates to a method for carrying out hypoxia training with the method steps of providing a hypoxic gas mixture and detecting a measurement signal with a CO 2 sensor.
  • hypoxia can trigger reactions in every cell in the body and enable increased energy metabolism. It can contribute to the activation of a large number of genes. Athletes, healthy and sick people can benefit from hypoxia.
  • HIF Hypoxia-Inducible Factor
  • HIF erythropoietin
  • endothelial cells produce the angiogenic factor VEGF under the influence of hypoxia. Its formation leads to neoangiogenesis of the capillaries as part of hypoxia therapy. These additional vessels are very often found in damaged or poorly perfused tissue sections.
  • All known pendulum breathing-based devices for conducting hypoxia training have at least one breathing reservoir into which a certain amount of atmospheric air is introduced at the beginning of each diagnostic, training or therapy session.
  • this reservoir When the user connected to this reservoir inhales and exhales from it, the oxygen in this reservoir is consumed and an oxygen-containing gas mixture deficient in oxygen is formed in this reservoir.
  • This mixture is purified of excess carbon dioxide and the residual oxygen content in it is measured at least periodically during each session.
  • the document WO 2012/005712 presents a device for breathing with hypoxic gas mixtures comprising: support frame; breathing container with inspiration valve, a first sensor for the oxygen content and an absorber for CO 2 and H 2 O; a controllable compressor connected to the breathing container via a puff valve; chamber for the extraction and accumulation of aliquot gas mixtures, equipped with a second sensor for the oxygen content, controllable adjustment valve and controllable ejector; user attachment; an inspiration line with controllable central valve and first Flowmeter for the inspiratory rate; a T-piece; a main expiratory line equipped with a first air blower and connecting the attachment to the reservoir; additionally, an expiratory line equipped with a second flowmeter for measuring the volume of sample aliquots and a second air blower and connecting the connector to the chamber; additional sensor complex and control unit.
  • the device presented here is very complex in design and therefore very expensive to purchase. Its use is particularly complex for a private user and must therefore be carried out under professional supervision.
  • hypoxia device for carrying out hypoxia treatment and/or hypoxia training, which enables hypoxia training for a private user efficiently, inexpensively and safely, even without professional supervision. It is also the object of the present invention to provide a method for carrying out hypoxia training, which enables hypoxia training for a private user to be carried out safely and at the same time efficiently, even without professional supervision.
  • hypoxia device for carrying out a hypoxia treatment and/or a hypoxia training according to claim 1.
  • hypoxia training according to claim 1.
  • the device according to the invention for carrying out hypoxia treatment and/or hypoxia training has a gas reservoir.
  • the gas reservoir is an air or gas reservoir that contains the gas mixture for carrying out hypoxia treatment and/or hypoxia training.
  • the hypoxia device for carrying out hypoxia treatment and/or hypoxia training has a gas delivery device.
  • the gas delivery device is usually designed as a breathing mask that a user wears over the breathing openings (mouth and nose) for carrying out hypoxia treatment and/or hypoxia training.
  • the hypoxia device for carrying out hypoxia treatment and/or hypoxia training has Training has a supply line that is suitable and intended to guide a gas mixture from the gas reservoir to the gas delivery device, and/or a discharge line that is suitable and intended to guide a gas mixture from the gas delivery device to the gas reservoir.
  • the supply line and/or discharge line is usually designed as a flexible hose and connects the gas delivery device to the gas reservoir in a gas-tight manner.
  • the hypoxia device has a CO 2 sensor arranged in the supply line and/or discharge line for carrying out hypoxia treatment and/or hypoxia training.
  • the hypoxia device is a so-called pendulum breather, which means that the user repeatedly inhales and exhales the same air.
  • Normal breathing air contains 21% oxygen. With each breath, around 4% of the inhaled air is removed and replaced by a corresponding amount of exhaled carbon dioxide (CO 2 ).
  • CO 2 exhaled carbon dioxide
  • a certain volume of air can therefore in principle be "breathed through” several times until its oxygen content is exhausted, but the exhaled carbon dioxide accumulates in the air in the respiratory circuit.
  • the hypoxia device has a CO 2 sensor which is arranged in the supply line or the discharge line of the breathing circuit.
  • the CO 2 sensor can be used to record the CO 2 content of the breathing air, preferably continuously.
  • the CO 2 sensor can, for example, have a visual and/or acoustic display and/or be connected to a visual and/or acoustic display which emits a warning signal when the CO 2 content of the breathing air in the breathing circuit recorded by the CO 2 sensor reaches a level which is dangerous for a user.
  • the hypoxia device can have a CO 2 absorber, which is also arranged in the supply line and/or discharge line.
  • the CO 2 absorber is usually a mixture of calcium hydroxide and sodium hydroxide in solid form (so-called soda lime).
  • soda lime a mixture of calcium hydroxide and sodium hydroxide in solid form
  • the functionality of the CO 2 absorber is also monitored by the CO 2 sensor.
  • the hypoxia device is designed as a closed circuit. Especially in a closed circuit, it is important to monitor the gas conditions and thus also the CO 2 .
  • the CO 2 content of the gas emitted via the gas emitting device can be monitored by means of the CO 2 sensor.
  • the CO 2 content of the breathing air that a user breathes in and out through the gas emitting device can preferably be continuously recorded.
  • the hypoxia device has a threshold monitoring unit.
  • the threshold monitoring unit has a threshold value of the CO 2 content of the gas released via the gas release device. If the CO 2 content determined by the CO 2 sensor exceeds the threshold value, a corresponding signal is emitted and/or the gas release by the gas release device is stopped.
  • the threshold monitoring unit has a control unit.
  • the threshold monitoring unit can be controlled by means of the control unit.
  • the control unit has a processor and a suitable app for this purpose.
  • control unit is connected to a storage unit.
  • the storage unit has the app for controlling the threshold monitoring unit.
  • a threshold value for the maximum CO 2 concentration is stored in the storage unit.
  • the CO 2 concentration determined by the CO 2 sensor can be monitored by the threshold monitoring unit with regard to an exceedance of the CO 2 concentration of the threshold value.
  • the threshold monitoring unit compares the determined CO 2 concentration with the threshold value for the CO 2 concentration. If the determined CO 2 concentration exceeds the threshold value stored in the storage unit, the threshold monitoring unit can, for example, issue a visual and/or acoustic warning signal to warn a user of the hypoxia device. Alternatively or additionally, the threshold monitoring unit can interrupt the gas supply to the gas delivery device.
  • the hypoxia device has an automatic shutdown device.
  • the shutdown device is preferably also controlled by the control unit of the threshold monitoring unit.
  • the shutdown device is automated in such a way that the shutdown device is activated without the involvement of a user.
  • the gas supply to the gas delivery device can be interrupted by the shut-off device. If the determined CO 2 concentration exceeds the threshold value stored in the storage unit, the shut-off device interrupts the gas supply to the gas delivery device in such a way that a user can no longer carry out hypoxia training and must remove the gas delivery device from his breathing openings.
  • the shut-off device has a shut-off valve for this purpose.
  • CO 2 is discharged or removed from the breathing circuit using an inlet and/or outlet valve. Furthermore, it is possible to introduce air and/or oxygen into the breathing circuit using the inlet and/or outlet valve. After the gases have been discharged or introduced, the shut-off device is reset.
  • the CO 2 sensor is coupled to a two-point controller that controls the inlet or outlet valve. If a first threshold is reached, the inlet or outlet valve is opened to introduce air and/or oxygen or to discharge CO 2. When the second threshold is reached, the inlet or outlet valve is closed again. closed. The first threshold value for the CO 2 content is at a higher CO 2 concentration than the second threshold value.
  • a third threshold value can be provided which activates the shutdown device. The third threshold value for the CO 2 concentration is above the first and second threshold values.
  • the hypoxia device has a CO 2 absorber which absorbs the CO 2 from the exhaled air.
  • the CO 2 sensor is arranged next to the CO 2 absorber in order to monitor its function. If the CO 2 sensor detects a limited function of the CO 2 absorber, the shutdown device is activated.
  • the function of the CO 2 absorber is monitored by two CO 2 sensors. The first CO 2 sensor is arranged in front of the CO 2 absorber and the second CO 2 sensor is arranged behind the CO 2 absorber. During monitoring, the measured values determined by the CO 2 sensors are compared.
  • the object is further achieved by means of the method according to the invention for carrying out hypoxia training. Further advantageous embodiments of the invention are also set out in the subclaims.
  • the method according to the invention for carrying out hypoxia training has two method steps: In the first method step, a hypoxic gas mixture is provided.
  • the hypoxic gas mixture has, in particular, a reduced oxygen content compared to conventional breathing air.
  • a measurement signal is recorded using a CO 2 sensor.
  • the CO 2 sensor preferably continuously records the CO 2 content of the gas mixture and generates a measurement signal that is evaluated by a suitable control unit that is connected to the CO 2 sensor.
  • the CO 2 content of the gas mixture is preferably continuously monitored by the control unit.
  • the measurement signal is recorded in the gas reservoir, the supply line and/or the discharge line of a hypoxia device.
  • Gas reservoir, supply line and The supply and discharge lines are connected to one another in such a way that the gas mixture in them has the same composition.
  • a CO 2 sensor can be arranged in the gas reservoir, supply line and/or discharge line to generate the measurement signal.
  • the CO2 concentration is determined from the measured signal.
  • the CO2 sensor is connected to a control unit that has a processor and a suitable app.
  • a threshold value is read from a storage unit.
  • the threshold value determines the maximum CO 2 concentration of the respiratory gas with which a user can still carry out hypoxia training.
  • the threshold value is compared with the determined CO 2 concentration. If the determined CO 2 concentration exceeds the threshold value stored in the storage unit, an optical and/or acoustic warning signal can be issued by the threshold value monitoring unit, for example, which warns a user of the hypoxia device. Alternatively or additionally, the threshold value monitoring unit can interrupt the gas supply to the gas delivery device.
  • a shutdown device is activated when the determined CO 2 concentration exceeds a limit value.
  • the shutdown device is preferably also controlled by the control unit of the threshold monitoring unit.
  • the shutdown device is automated in such a way that the shutdown device is activated without the involvement of a user.
  • the gas supply to the gas delivery device is interrupted by the shutdown device when the shutdown device is activated. If the determined CO2 concentration exceeds the threshold value stored in the storage unit, the shutdown device interrupts the gas supply to the gas delivery device in such a way that a user can no longer perform hypoxia training. and must remove the gas delivery device from his breathing openings.
  • the shut-off device has a shut-off valve for this purpose.
  • the threshold value is the limit value, whereby the threshold value or limit value designates the maximum CO 2 concentration of the respiratory gas with which a user can still carry out hypoxia training.
  • the hypoxia device has an inlet and/or outlet valve. Using the inlet and/or outlet valve, it is possible to discharge or remove the CO2 from the breathing circuit. Furthermore, using the inlet and/or outlet valve, it is possible to introduce air and/or oxygen into the breathing circuit.
  • the CO 2 sensor is coupled to a two-point controller with which the inlet or outlet valve can be controlled. If a first threshold is reached, the inlet or outlet valve can be opened to let in air and/or oxygen or to let out CO 2. When the second threshold is reached, the inlet or outlet valve can be closed again.
  • the first threshold for the CO 2 content is at a higher CO 2 concentration than the second threshold.
  • a third threshold can be provided, when reached, the shutdown device can be activated. The third threshold for the CO 2 concentration is above the first and second thresholds.
  • the hypoxia device has a CO 2 absorber, through which the CO 2 can be absorbed from the exhaled air.
  • the CO 2 sensor is arranged next to the CO 2 absorber in order to monitor its function. If the CO 2 sensor detects a limited function of the CO 2 absorber, the shutdown device can be activated.
  • the function of the CO 2 absorber can be monitored by two CO 2 sensors. The first CO 2 sensor is in front of the CO 2 absorber and the second CO 2 sensor is located behind the CO 2 absorber. During monitoring, the measured values determined by the CO 2 sensors are compared.
  • Embodiments of the hypoxia device according to the invention for carrying out a hypoxia treatment and/or a hypoxia training and of the method according to the invention for carrying out a hypoxia training are shown in a simplified schematic manner in the drawings and are explained in more detail in the following description.
  • Fig. 1 a Hypoxia device according to the invention for carrying out a hypoxia treatment and/or a hypoxia training, an inlet and outlet line, CO 2 sensor arranged in the inlet and outlet line
  • Fig. 1 b Hypoxia device according to the invention for carrying out a hypoxia treatment and/or a hypoxia training, a supply and discharge line, CO 2 sensor arranged in a gas reservoir
  • Fig. 1 c Hypoxia device according to the invention for carrying out hypoxia treatment and/or hypoxia training, supply and discharge lines separated, CO 2 sensor arranged in discharge line
  • Fig. 1 d Hypoxia device according to the invention for carrying out a hypoxia treatment and/or a hypoxia training, a supply and discharge line, CO 2 sensor arranged in the gas delivery device
  • Fig. 2 Hypoxia device according to the invention for carrying out hypoxia treatment and/or hypoxia training, supply and discharge lines separated, CO 2 sensor arranged in discharge line and connected to control unit
  • Fig. 3 Hypoxia device according to the invention for carrying out hypoxia treatment and/or hypoxia training, supply and discharge lines separated, CO 2 sensor arranged in discharge line, switch-off device arranged in supply line and connected to control unit
  • Fig. 4 Hypoxia device according to the invention for carrying out hypoxia treatment and/or hypoxia training, supply and discharge lines separated, threshold monitoring unit arranged in supply or discharge line
  • Fig. 1 shows a view of a hypoxia device 1 for carrying out a hypoxia treatment and/or hypoxia training.
  • the hypoxia device 1 has the gas delivery device 20, which is designed as a breathing mask and is worn by the user P over the breathing openings (mouth and nose) during the hypoxia treatment and/or hypoxia training.
  • the hypoxia device 1 also has the gas reservoir 10.
  • the gas reservoir 10 and the gas delivery device 20 are connected to one another in a gas-tight manner via the flexible gas line 30.
  • the user P wears the gas delivery device 20 and breathes in and out the gas in the gas reservoir 10 several times.
  • the hypoxia device 1 has a CO 2 sensor S, which can be arranged at different locations on the hypoxia device 1.
  • the CO 2 sensor S can be arranged on the gas line 30 (Fig. 1 a), in the gas reservoir 10 (Fig. 1 b) or in the gas delivery device 20 (Fig. 1 d).
  • the gas line 30 can be divided into supply line 40 and discharge line 50.
  • Supply line 40 and discharge line 50 each have a one-way valve V, which only allows the circulation of the respiratory gas in the hypoxia device 1 in one direction.
  • the CO 2 sensor S is arranged in the discharge line 50.
  • the CO 2 sensor S can also be arranged in the gas reservoir 10 or in the gas delivery device 20.
  • Fig. 1 shows a view of a hypoxia device 1 for carrying out a hypoxia treatment and/or a hypoxia training.
  • the hypoxia device 1 has the gas delivery device 20, which is designed as a breathing mask and is worn by the user P worn over the breathing holes (mouth and nose) during hypoxia treatment and/or hypoxia training.
  • the hypoxia device 1 also has the gas reservoir 10.
  • the gas reservoir 10 and the gas delivery device 20 are connected to one another in a gas-tight manner via the flexible gas line 30.
  • the user P wears the gas delivery device 20 and breathes in and out the gas in the gas reservoir 10 several times.
  • the hypoxia device 1 has a CO 2 sensor S, which can be arranged at different locations on the hypoxia device 1.
  • the CO 2 sensor S can be arranged on the gas line 30 (Fig. 1 a), in the gas reservoir 10 (Fig. 1 b) or in the gas delivery device 20 (Fig. 1 d).
  • the CO 2 sensor S generates a measurement signal with which the CO 2 content of the respiratory gas in the hypoxia device 1 can be determined.
  • the gas line 30 can be divided into supply line 40 and discharge line 50.
  • Supply line 40 and discharge line 50 each have a one-way valve V, which only allows the circulation of the respiratory gas in the hypoxia device 1 in one direction.
  • the CO 2 sensor S is arranged in the discharge line 50.
  • the CO 2 sensor S can also be arranged in the gas reservoir 10 or in the gas delivery device 20.
  • FIG. 2 A variant of the hypoxia device 1 according to the invention is shown in Fig. 2.
  • the gas line 30 has a separate supply line 40 and discharge line 50, wherein the supply line 40 and the discharge line 50 also each have a one-way valve V.
  • the CO 2 sensor S is arranged in the discharge line 50 and is connected to a control unit C. By means of the control unit C, the CO 2 content of the respiratory gas in the hypoxia device 1 can be determined from the measurement signals of the CO 2 sensor S.
  • Fig. 3 shows an advantageous embodiment of the hypoxia device 1 according to the invention.
  • the gas line 30 also has a separate supply line 40 and discharge line 50, each with a one-way valve V.
  • the CO 2 sensor S is arranged in the discharge line 50 and connected to the control unit C.
  • a shut-off device A is arranged in the supply line 40, which is also connected to the control unit C.
  • the gas supply to the gas delivery device 20 can be interrupted by means of the shut-off device A.
  • the hypoxia device 1 has the threshold monitoring unit 100, in which the CO 2 sensor S, control unit C, shutdown device A and a storage unit M connected to the control unit C are arranged together. In the storage unit M a threshold value for the maximum CO 2 concentration of the respiratory gas is stored.
  • a user P places the gas delivery device 20 over the breathing openings and repeatedly breathes in and out the same breathing gas.
  • the threshold monitoring unit 100 monitors the CO 2 concentration of the breathing gas by the CO 2 sensor S recording a measurement signal of the breathing gas in the line 50 during the hypoxia training.
  • the measurement signal is sent to the control unit C, and the control unit C calculates the CO 2 concentration of the breathing gas using a suitable app based on the measurement signal received from the CO 2 sensor S.
  • the control unit C compares this determined CO 2 concentration of the breathing gas with a threshold value stored in the storage unit M, which is also a limit value, for the CO 2 concentration of the breathing gas.
  • the control unit C sends a control signal to the shut-off device A such that the shut-off device A interrupts the gas supply to the gas delivery device 20.
  • the shut-off device A closes a shut-off valve arranged in the shut-off device A such that the supply line 40 is blocked.
  • the threshold value for the CO 2 concentration of the respiratory gas is 3% of the respiratory gas in all embodiments.
  • the shut-off device A has a shut-off valve.
  • the shut-off device A can also alternatively or additionally be connected to one or preferably both one-way valves V, which interrupt the gas supply to the gas delivery device 20 when the threshold value of the determined CO 2 concentration of the respiratory gas is exceeded. If the determined CO 2 concentration falls below the threshold value, the shut-off device A is not activated and the user P can continue the hypoxia training.
  • the hypoxia device 1 also has measuring devices that permanently monitor the health status of the user P during the hypoxia treatment and/or the hypoxia training.
  • a pulse oximeter is used to monitor the heart rate and the oxygen content of the blood.
  • the measuring devices are connected to a control unit that gives an alarm signal if complications arise, e.g. too low an oxygen content in the user's blood, so that the hypoxia treatment and/or the hypoxia training is stopped immediately.
  • the hypoxia device has an inlet and/or outlet valve. Using the inlet and/or outlet valve, it is possible to discharge or remove the CO2 from the breathing circuit. Furthermore, using the inlet and/or outlet valve, it is possible to introduce air and/or oxygen into the breathing circuit.
  • the CO 2 sensor is coupled to a two-point controller with which the inlet or outlet valve can be controlled. If a first threshold is reached, the inlet or outlet valve can be opened to introduce air and/or oxygen or to discharge CO 2. When the second threshold is reached, the inlet or outlet valve can be closed again. The first threshold for the CO 2 content is at a higher CO 2 concentration than the second threshold.
  • a third threshold can be provided, when reached, the shutdown device can be activated. The third threshold for the CO 2 concentration is above the first and second thresholds.
  • the hypoxia device has a CO 2 absorber, through which the CO 2 can be absorbed from the exhaled air.
  • the CO 2 sensor is arranged next to the CO 2 absorber in order to monitor its function. If the CO 2 sensor detects a limited function of the CO 2 absorber, the shutdown device can be activated.
  • the function of the CO 2 absorber can be monitored by two CO 2 sensors. The first CO 2 sensor is arranged in front of the CO 2 absorber and the second CO 2 sensor is arranged behind the CO 2 absorber. During monitoring, the measured values determined by the CO 2 sensors are compared.
  • hypoxia device for carrying out hypoxia treatment and/or hypoxia training

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hypoxie-Vorrichtung zur Durchführung einer Hypoxie- Behandlung und/oder eines Hypoxie-Trainings mit einem Gasreservoir, einer Gasabgabevorrichtung, einer Zuleitung, die dafür geeignet und dafür vorgesehen ist, eine Gasmischung vom Gasreservoir zur Gasabgabevorrichtung zu leiten, und/oder einer Ableitung, die dafür geeignet und dafür vorgesehen ist, eine Gasmischung von der Gasabgabevorrichtung zum Gasreservoir zu leiten und einem CO2-Äbsorber, dadurch gekennzeichnet, in dem Gasreservoir, der Zuleitung und/oder der Ableitung ein CO2-Sensor angeordnet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Durchführung eines Hypoxie-Trainings mit den Verfahrensschritten Bereitstellen eines hypoxischen Gasgemisches und Erfassen eines Messsignals mit einem CO2-Sensor.

Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR AUSGABE EINES GASGEMISCHES
Die Erfindung betrifft eine Hypoxie-Vorrichtung zur Durchführung einer Hypoxie- Behandlung und/oder eines Hypoxie-Trainings mit einem Gasreservoir, einer Gasabgabevorrichtung, einer Zuleitung, die dafür geeignet und dafür vorgesehen ist, eine Gasmischung vom Gasreservoir zur Gasabgabevorrichtung zu leiten, und/oder einer Ableitung, die dafür geeignet und dafür vorgesehen ist, eine Gasmischung von der Gasabgabevorrichtung zum Gasreservoir zu leiten. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Durchführung eines Hypoxie-Trainings mit den Verfahrensschritten Bereitstellen eines hypoxischen Gasgemisches und Erfassen eines Messsignals mit einem CO2-Sensor.
Stand der Technik
Die Hypoxie kann bei jeder Körperzelle Reaktionen hervorrufen und einen gesteigerten Energiestoffwechsel ermöglichen. Sie kann zur Aktivierung einer Vielzahl von Genen beitragen. Sportler, gesunde und kranke Menschen können von der Hypoxie profitieren.
Dass ein Höhentraining wirkt, ist schon lange Zeit bekannt. Aber wie der leichte Sauerstoffmangel zur Leistungsverbesserung im Körper führt, konnte man sich noch bis vor ein paar Jahren nicht ausreichend erklären. Die beobachtete Vermehrung der Erythrozyten reichte als Erklärung für die Veränderungen im Körper nicht aus. Den Durchbruch für das Verständnis brachte die Entdeckung des Hypoxie-induzierbaren Faktors HIF-1-alpha. Er lieferte die Erklärung für die umfassende Wirkung des Höhentrainings. Die Abkürzung HIF steht für Hypoxia-Inducible Factor. Hinter dem Fachbegriff verbirgt sich ein Sauerstoffsensor, der aktiv wird, wenn nicht genug Sauerstoff in den Körperzellen vorhanden ist. Er steuert einen der überlebenswichtigsten Prozesse im Körper: die Anpassung von Zellen, Geweben und Organen an einen Sauerstoffmangel. Gleichzeitig ist er ein Signal für die Selbstreparatur im Körper. Die bekannteste positive Wirkung des HIF ist die Erythropoetinsynthese (EPO) in der Niere und Leber. Mit ihr erklärte man sich vor der Entdeckung von HIF die Veränderungen des Herz-Kreislauf-, Atmungs- und Blutsystems. Mittlerweile ist klar, dass die Leistungsverbesserung viel umfassender ist. Die Endothelzellen der Tunica intima reagieren auf den Einfluss der Hypoxie mit einer gesteigerten Stickstoffmonoxid-Synthese (NO). Das Gas beeinflusst entscheidend die Dilatation der Gefäße. Es verlässt das Endothel und bewirkt im umliegenden Gewebe eine Relaxation der glatten Muskelzellen. An der Tunica intima selbst verhindert NO die Adhäsion und Aggregation von Thrombozyten. Interessant ist in diesem Zusammenhang außerdem, dass die Endothelzellen unter dem Einfluss der Hypoxie den gefäßbildenden Faktor VEGF bilden. Durch seine Bildung kommt es im Rahmen der Hypoxie-Therapie zur einer Neoangiogenese der Kapillargefäße. Sehr häufig befinden sich diese zusätzlichen Gefäße in geschädigten oder minderdurchbluteten Gewebeabschnitten.
Alle bekannten auf der Pendelatmung basierenden Geräte zur Durchführung eines Hypoxie-Trainings verfügen über mindestens ein Atemreservoir, in das zu Beginn jeder diagnostischen und therapeutischen Sitzung eine bestimmte Menge atmosphärischer Luft zu Beginn jeder Diagnose-, Trainings- oder Therapiesitzung eingeleitet wird. Wenn der Benutzer, der an dieses Reservoir angeschlossen ist, aus diesem einatmet und ausatmet, wird der Sauerstoff in diesem Reservoir verbraucht, und es entsteht in diesem Reservoir ein Sauerstoff unterschüssiges sauerstoffhaltiges Gasgemisch. Dieses Gemisch wird von überschüssigem Kohlendioxid gereinigt, und der Restsauerstoffgehalt wird darin zumindest periodisch während jeder Sitzung gemessen.
Die Schrift WO 2012/005712 stellt ein Gerät zum Atmen mit hypoxischen Gasgemischen vor bestehend aus: Tragrahmen; Atmungsbehälter mit Inspirationsventil, einem ersten Sensor für den Sauerstoffgehalt und einem Absorber für CO2 und H2O; einen steuerbaren Kompressor, der über ein Puffventil mit dem Atmungsbehälter verbunden ist; Kammer zur Entnahme und Akkumulation von aliquoten Gasgemische, ausgestattet mit einem zweiten Sensor für den Sauerstoffgehalt, steuerbarem Einstellventil und steuerbarem Ejektor; Benutzeraufsatz; eine Inspirationsleitung mit steuerbarem Zentralventil und erstem Durchflussmesser für die Inspirationsrate; ein T-Stück; eine Haupt-Exspirationsleitung, die mit einem mit einem ersten Luftgebläse ausgestattet ist und den Aufsatz mit dem Reservoir verbindet; zusätzlich eine Exspirationsleitung, die mit einem zweiten Durchflussmesser ausgestattet ist, der das Volumen der Durchflussmesser zur Messung des Volumens von Probenahmealiquoten und einem zweiten Luftgebläse ausgestattet ist und den Anschluss mit der Kammer verbindet; zusätzlicher Sensorkomplex und Steuereinheit.
Diese hier vorgestellte Vorrichtung ist sehr komplex aufgebaut, daher sehr teuer in der Anschaffung, die Anwendung ist insbesondere für einen privaten Nutzer sehr komplex und muss daher unter fachlicher Aufsicht stattfinden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hypoxie-Vorrichtung zur Durchführung einer Hypoxie-Behandlung und/oder eines Hypoxie-Trainings bereitzustellen, die effizient, kostengünstig und sicher ein Hypoxie-Training für einen privaten Nutzer auch ohne fachliche Aufsicht ermöglicht. Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Durchführung eines Hypoxie-Trainings bereitzustellen, das eine sichere und gleichzeitig effiziente Durchführung eines Hypoxie-Trainings für einen privaten Nutzer auch ohne fachliche Aufsicht ermöglicht.
Die genannte Aufgabe wird mittels der Hypoxie-Vorrichtung zur Durchführung einer Hypoxie-Behandlung und/oder eines Hypoxie-Trainings gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Gestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung einer Hypoxie-Behandlung und/oder eines Hypoxie-Trainings weist ein Gasreservoir auf. Das Gasreservoir ist ein Luft- bzw. Gasspeicher, der das Gasgemisch zur Durchführung einer Hypoxie-Behandlung und/oder eines Hypoxie-Trainings aufweist. Außerdem weist die Hypoxie-Vorrichtung zur Durchführung einer Hypoxie-Behandlung und/oder eines Hypoxie-Trainings eine Gasabgabevorrichtung auf. Die Gasabgabevorrichtung ist üblicherweise als Atemmaske ausgeführt, die ein Nutzer zur Durchführung einer Hypoxie-Behandlung und/oder eines Hypoxie-Trainings über den Atemöffnungen (Mund und Nase) trägt. Weiterhin weist die Hypoxie-Vorrichtung zur Durchführung einer Hypoxie-Behandlung und/oder eines Hypoxie- Trainings eine Zuleitung auf, die dafür geeignet und dafür vorgesehen ist, eine Gasmischung vom Gasreservoir zur Gasabgabevorrichtung zu leiten, und/oder eine Ableitung, die dafür geeignet und dafür vorgesehen ist, eine Gasmischung von der Gasabgabevorrichtung zum Gasreservoir zu leiten. Die Zuleitung und/oder Ableitung ist üblicherweise als flexibler Schlauch ausgeführt und verbindet die Gasabgabevorrichtung gasdicht mit dem Gasreservoir. Außerdem weist die Hypoxie-Vorrichtung zur Durchführung einer Hypoxie-Behandlung und/oder eines Hypoxie-Trainings einen CO2-Sensor auf, der in der Zuleitung und/oder Ableitung angeordnet ist.
Die erfindungsgemäße Hypoxie-Vorrichtung ist ein so genannter Pendelatmer, das heißt, ein und dieselbe Luft wird von dem Nutzer immer wieder ein- und ausgeatmet. Die normale Atemluft enthält 21 % Sauerstoff. Bei einem Atemzug werden der eingeatmeten Luft ca. 4 % Sauerstoff entzogen und durch eine entsprechende Menge ausgeatmeten Kohlenstoffdioxids (CO2) ersetzt. Ein bestimmtes Volumen Luft kann also im Prinzip mehrmals „durchgeatmet“ werden, bis sein Sauerstoffanteil erschöpft ist, allerdings reichert sich dabei das ausgeatmete Kohlenstoffdioxid in der Luft des Atemkreislaufs an. Außerdem bestehen physiologische Gefahren durch zu viel Kohlendioxid in der eingeatmeten Luft: ab 5 % kommt es zu Bewusstlosigkeit, ab 8 % über längere Zeit zum Tod.
Dazu weist die erfindungsgemäße Hypoxie-Vorrichtung einen CO2-Sensor auf, der in der Zuleitung oder der Ableitung des Atemkreislaufs angeordnet ist. Mittels des CO2-Sensors ist der CO2-Gehalt der Atemluft vorzugsweise kontinuierlich erfassbar. Der CO2-Sensor kann z.B. eine optische und/oder akustische Anzeige aufweisen und/oder mit einer optischen und/oder akustischen Anzeige verbunden sein, die ein Warnsignal ausgibt, wenn der durch den CO2-Sensor erfasste CO2-Gehalt der Atemluft im Atemkreislauf einen für einen Nutzer gefährlichen Wert erreicht.
Weiterhin kann die erfindungsgemäße Hypoxie-Vorrichtung einen CO2-Absorber aufweisen, der ebenfalls in der Zuleitung und/oder Ableitung angeordnet ist. Der CO2- Absorber ist üblicherweise ein Gemisch aus Calciumhydroxid und Natriumhydroxid in fester Form (sog. Atemkalk). Während der Hypoxie-Behandlung und/oder des Hypoxie-Trainings durchströmt die Luft den Atemkalk, in welchem das Kohlenstoffdioxid erst an Natriumhydroxid gebunden wird, welches dann vom ebenfalls enthaltenen Calciumhydroxid, auch als gelöschter Kalk bekannt, wieder regeneriert wird. Durch den CO2-Sensor wird also auch die Funktionalität des CO2-Absorbers überwacht.
In einer optionalen Ausführungsform der Erfindung ist die Hypoxie-Vorrichtung als geschlossener Kreislauf ausgebildet. Gerade in einem geschlossenen Kreislauf ist es wichtig die Gasverhältnisse und damit auch das CO2 zu überwachen.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist mittels des CO2-Sensors der CO2-Gehalt des über die Gasabgabevorrichtung abgegebenen Gases überwachbar. Der CO2-Gehalt der Atemluft, die ein Nutzer durch die Gasabgabevorrichtung ein- und ausatmet, ist vorzugsweise kontinuierlich erfassbar.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Hypoxie-Vorrichtung eine Schwellwertüberwachungseinheit auf. Die Schwellwertüberwachungseinheit weist einen Schwellwert des CO2-Gehaltes des über die Gasabgabevorrichtung abgegebenen Gases auf. Überschreitet der mittels des CO2-Sensors ermittelte CO2-Gehalt den Schwellwert, wird ein entsprechendes Signal ausgegeben und/oder die Gasabgabe durch die Gasabgabevorrichtung wird eingestellt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Schwellwertüberwachungseinheit eine Steuereinheit auf. Mittels der Steuereinheit ist die Schwellwertüberwachungseinheit steuerbar. Die Steuereinheit weist dazu einen Prozessor und eine geeignete App auf.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Steuereinheit mit einer Speichereinheit verbunden. Die Speichereinheit weist die App zur Steuerung der Schwellwertüberwachungseinheit auf. In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist in der Speichereinheit ein Schwellwert für die maximale CO2-Konzentration abgelegt.
In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist die mit dem CO2-Sensor ermittelte CO2- Konzentration hinsichtlich einer Überschreitung ermittelte CO2-Konzentration des Schwellwertes durch die Schwellwertüberwachungseinheit überwachbar. Insbesondere vergleicht die Schwellwertüberwachungseinheit die ermittelte CO2-Konzentration mit dem Schwellwert für die CO2-Konzentration. Bei Überschreitung der ermittelten C02- Konzentration des in der Speichereinheit gespeicherten Schwellwertes kann z.B. ein optisches und/oder akustisches Warnsignal durch die Schwellwertüberwachungseinheit ausgegeben werden, das einen Nutzer der Hypoxie-Vorrichtung warnt. Alternativ oder zusätzlich kann die Schwellwertüberwachungseinheit die Gaszufuhr zur Gasabgabevorrichtung unterbrechen.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung weist die Hypoxie-Vorrichtung eine automatische Abschaltvorrichtung auf. Die Abschaltvorrichtung wird bevorzugt ebenfalls durch die Steuereinheit der Schwellwertüberwachungseinheit gesteuert. Die Abschaltvorrichtung ist derart automatisiert, dass ohne Beteiligung eines Nutzers die Abschaltvorrichtung aktiviert wird.
In einer weiteren vorteilhaften Gestaltung der Erfindung ist die Gaszufuhr zur Gasabgabevorrichtung durch die Abschaltvorrichtung unterbrechbar. Bei Überschreitung der ermittelten CO2-Konzentration des in der Speichereinheit gespeicherten Schwellwertes unterbricht die Abschaltvorrichtung die Gaszufuhr zur Gasabgabevorrichtung derart, dass ein Nutzer das Hypoxie-Training nicht mehr durchführen kann und die Gasabgabevorrichtung von seinen Atemöffnungen entfernen muss. Die Abschaltvorrichtung weist dazu in einer weiteren Ausbildung der Erfindung ein Sperrventil auf.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird nach dem Aktivieren der Abschaltvorrichtung mit Hilfe eines Ein- und/oder Auslassventils CO2 aus dem Atemkreislauf ausgeleitet, bzw. entfernt. Weiterhin ist es mit Hilfe des Ein- und/oder Auslassventils möglich Luft und/oder Sauerstoff in den Atemkreislauf einzuleiten. Nach dem Aus- bzw. Einleiten der Gase wird die Abschaltvorrichtung wieder zurückgesetzt. Optional ist der CO2-Sensor mit einem Zweipunktregler gekoppelt, der das Einlass- bzw. Auslassventil steuert. Wird ein erster Schwellwert erreicht, wird das Einlass- bzw. Auslassventil geöffnet, um Luft und/oder Sauerstoff einzuleiten bzw. CO2 auszuleiten. Bei Erreichen des zweiten Schwellwertes wird das Einlass- bzw. Auslassventil wieder geschlossen. Der erste Schwellwert für den CO2-Gehalt liegt hierbei bei einer höheren CO2- Konzentration als der zweite Schwellwert. Optional kann ein dritter Schwellwert vorgesehen sein, der die Abschaltvorrichtung aktiviert. Der dritte Schwellwert für die CO2-Konzentration liegt hierbei über dem ersten und dem zweiten Schwellwert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Hypoxie-Vorrichtung einen CO2-Absorber auf, der das CO2 aus der ausgeatmeten Luft absorbiert. In dieser Ausführungsform ist der CO2-Sensor benachbart zum CO2-Absorber angeordnet, um dessen Funktion zu überwachen. Sollte der CO2-Sensor eine eingeschränkte Funktion des CO2-Absorbers erkennen, wird die Abschaltvorrichtung aktiviert. In einer optionalen Ausführungsform der Erfindung wird die Funktion des CO2-Absorbers durch zwei CO2- Sensoren überwacht. Der erste CO2-Sensor ist vor dem CO2-Absorber und der zweite CO2- Sensor ist hinter dem CO2-Absorber angeordnet. Während der Überwachung werden die durch die CO2-Sensoren ermittelten Messwerte verglichen.
Die Aufgabe wird weiterhin mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Durchführung eines Hypoxie-Trainings gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind ebenfalls in den Unteransprüchen dargelegt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Durchführung eines Hypoxie-Trainings weist zwei Verfahrensschritte auf: Im ersten Verfahrensschritt wird ein hypoxisches Gasgemisch bereitgestellt. Das hypoxische Gasgemisch weist insbesondere einen verminderten Sauerstoffgehalt im Vergleich zur herkömmlichen Atemluft auf.
Im zweiten Verfahrensschritt erfolgt ein Erfassen eines Messsignals mit einem CO2-Sensor. Der CO2-Sensor erfasst bevorzugt kontinuierlich den CO2-Gehalt des Gasgemisches und generiert ein Messsignal, das von einer geeigneten Steuereinheit, die mit dem CO2-Sensor verbunden ist, ausgewertet wird. Insbesondere wird durch die Steuereinheit der CO2-Gehalt des Gasgemisches vorzugsweise kontinuierlich überwacht.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird das Messsignal im Gasreservoir, der Zuleitung und/oder der Ableitung einer Hypoxie-Vorrichtung erfasst. Gasreservoir, Zuleitung und Ableitung sind derart miteinander verbunden, dass in diesen das Gasgemisch die gleiche Zusammensetzung aufweist. Je nach Bauart und Größe der Hypoxie-Vorrichtung und räumlichen Gegebenheiten des Standortes der Hypoxie-Vorrichtung kann ein CO2-Sensor zur Erzeugung des Messsignals in Gasreservoir, Zuleitung und/oder Ableitung angeordnet sein.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird die CO2-Konzentration aus dem gemessenen Messsignal bestimmt. Der CO2-Sensor ist dazu mit einer Steuereinheit verbunden, die einen Prozessor und eine geeignete App aufweist.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird ein Schwellwert aus einer Speichereinheit ausgelesen. Der Schwellwert bestimmt die maximale CO2-Konzentration des Atemgases, mit der ein Nutzer noch ein Hypoxie-Training durchführen kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Schwellwert mit der ermittelten CO2-Konzentration verglichen Bei Überschreitung der ermittelten CO2-Konzentration des in der Speichereinheit gespeicherten Schwellwertes kann z.B. ein optisches und/oder akustisches Warnsignal durch die Schwellwertüberwachungseinheit ausgegeben werden, das einen Nutzer der Hypoxie-Vorrichtung warnt. Alternativ oder zusätzlich kann die Schwellwertüberwachungseinheit die Gaszufuhr zur Gasabgabevorrichtung unterbrechen.
In einerweiteren Gestaltung der Erfindung wird eine Abschaltvorrichtung aktiviert, wenn die ermittelte CO2-Konzentration einen Grenzwert übersteigt. Die Abschaltvorrichtung wird bevorzugt ebenfalls durch die Steuereinheit der Schwellwertüberwachungseinheit gesteuert. Die Abschaltvorrichtung ist derart automatisiert, dass ohne Beteiligung eines Nutzers die Abschaltvorrichtung aktiviert wird.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird durch die Aktivierung der Abschaltvorrichtung die Gaszufuhr zur Gasabgabevorrichtung durch die Abschaltvorrichtung unterbrochen. Bei Überschreitung der ermittelten CO2-Konzentration des in der Speichereinheit gespeicherten Schwellwertes unterbricht die Abschaltvorrichtung die Gaszufuhr zur Gasabgabevorrichtung derart, dass ein Nutzer das Hypoxie-Training nicht mehr durchführen kann und die Gasabgabevorrichtung von seinen Atemöffnungen entfernen muss. Die Abschaltvorrichtung weist dazu in einer weiteren Ausbildung der Erfindung ein Sperrventil auf.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Schwellwert der Grenzwert, wobei Schwellwert bzw. Grenzwert die maximale CO2-Konzentration des Atemgases bezeichnet, mit der ein Nutzer noch ein Hypoxie-Training durchführen kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Hypoxie-Vorrichtung ein Ein- und/oder Auslassventil auf. Mithilfe des Ein- und/oder Auslassventils ist es möglich, das CO2 aus dem Atemkreislauf auszuleiten, bzw. zu entfernen. Weiterhin ist es mit Hilfe des Ein- und/oder Auslassventils möglich Luft und/oder Sauerstoff in den Atemkreislauf einzuleiten.
Optional ist der CO2-Sensor mit einem Zweipunktregler gekoppelt, mit dem das Einlass- bzw. Auslassventil steuerbar ist. Wird ein erster Schwellwert erreicht, ist das Einlass- bzw. Auslassventil öffenbar, um Luft und/oder Sauerstoff einzuleiten bzw. CO2 auszuleiten. Bei Erreichen des zweiten Schwellwertes ist das Einlass- bzw. Auslassventil wieder verschließbar. Der erste Schwellwert für den CO2-Gehalt liegt hierbei bei einer höheren CO2-Konzentration als der zweite Schwellwert. Optional kann ein dritter Schwellwert vorgesehen sein, bei dessen Erreichen die Abschaltvorrichtung aktivierbar ist. Der dritte Schwellwert für die CO2-Konzentration liegt hierbei über dem ersten und dem zweiten Schwel Iwert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Hypoxie-Vorrichtung einen CO2-Absorber auf, durch den das CO2 aus der ausgeatmeten Luft absorbierbar ist. In dieser Ausführungsform ist der CO2-Sensor benachbart zum CO2-Absorber angeordnet, um dessen Funktion zu überwachen. Sollte der CO2-Sensor eine eingeschränkte Funktion des CO2-Absorbers erkennen, ist die Abschaltvorrichtung aktivierbar. In einer optionalen Ausführungsform der Erfindung ist die Funktion des CO2-Absorbers durch zwei CO2- Sensoren überwachbar. Der erste CO2-Sensor ist vor dem CO2-Absorber und der zweite CO2-Sensor ist hinter dem CO2-Absorber angeordnet. Während der Überwachung werden die durch die CO2-Sensoren ermittelten Messwerte verglichen.
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Hypoxie-Vorrichtung zur Durchführung einer Hypoxie-Behandlung und/oder eines Hypoxie-Trainings und des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Durchführung eines Hypoxie-Trainings sind in den Zeichnungen schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 a: Erfindungsgemäße Hypoxie-Vorrichtung zur Durchführung einer Hypoxie- Behandlung und/oder eines Hypoxie-Trainings, eine Zu- und Ableitung, CO2- Sensor in Zu- bzw. Ableitung angeordnet
Fig. 1 b: Erfindungsgemäße Hypoxie-Vorrichtung zur Durchführung einer Hypoxie- Behandlung und/oder eines Hypoxie-Trainings, eine Zu- und Ableitung, CO2- Sensor in Gasreservoir angeordnet
Fig. 1 c: Erfindungsgemäße Hypoxie-Vorrichtung zur Durchführung einer Hypoxie- Behandlung und/oder eines Hypoxie-Trainings, Zu- und Ableitung getrennt, CO2- Sensor in Ableitung angeordnet
Fig. 1 d: Erfindungsgemäße Hypoxie-Vorrichtung zur Durchführung einer Hypoxie- Behandlung und/oder eines Hypoxie-Trainings, eine Zu- und Ableitung, CO2- Sensor in Gasabgabevorrichtung angeordnet
Fig. 2: Erfindungsgemäße Hypoxie-Vorrichtung zur Durchführung einer Hypoxie- Behandlung und/oder eines Hypoxie-Trainings, Zu- und Ableitung getrennt, CO2- Sensor in Ableitung angeordnet und mit Steuereinheit verbunden
Fig. 3: Erfindungsgemäße Hypoxie-Vorrichtung zur Durchführung einer Hypoxie- Behandlung und/oder eines Hypoxie-Trainings, Zu- und Ableitung getrennt, CO2- Sensor in Ableitung angeordnet, Abschaltvorrichtung in Zuleitung angeordnet und mit Steuereinheit verbunden Fig. 4: Erfindungsgemäße Hypoxie-Vorrichtung zur Durchführung einer Hypoxie- Behandlung und/oder eines Hypoxie-Trainings, Zu- und Ableitung getrennt, Schwellwertüberwachungseinheit in Zu- bzw. Ableitung angeordnet
Fig. 1 zeigt eine Ansicht einer Hypoxie-Vorrichtung 1 zur Durchführung einer Hypoxie- Behandlung und/oder eines Hypoxie-Trainings. Die Hypoxie-Vorrichtung 1 weist die Gasabgabevorrichtung 20 auf, die als Atemmaske ausgeführt ist und vom Nutzer P während der Hypoxie-Behandlung und/oder des Hypoxie-Trainings über den Atemöffnungen (Mund und Nase) getragen wird.
Die Hypoxie-Vorrichtung 1 weist außerdem das Gasreservoir 10 auf. Gasreservoir 10 und Gasabgabevorrichtung 20 sind miteinander über die flexibel ausgeführte Gasleitung 30 gasdicht miteinander verbunden. Während der Hypoxie-Behandlung und/oder des Hypoxie- Trainings trägt der Nutzer P die Gasabgabevorrichtung 20 und atmet das im Gasreservoir 10 befindliche Gas mehrmals ein und aus.
Zur Überwachung des CO2-Gehaltes des Atemgases weist die Hypoxie-Vorrichtung 1 einen CO2-Sensor S auf, der an unterschiedlichen Orten der Hypoxie-Vorrichtung 1 angeordnet sein kann. Der CO2-Sensor S kann an der Gasleitung 30 angeordnet sein (Fig. 1 a), in dem Gasreservoir 10 (Fig. 1 b) oder in der Gasabgabevorrichtung 20 (Fig. 1 d).
Die Gasleitung 30 kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel (Fig. 1 c) in Zuleitung 40 und Ableitung 50 aufgeteilt sein. Zuleitung 40 und Ableitung 50 weisen jeweils ein Einwege- Ventil V auf, die die Zirkulation des Atemgases in der Hypoxie-Vorrichtung 1 nur in einer Richtung zulassen. Der CO2-Sensor S ist in diesem Ausführungsbeispiel in der Ableitung 50 angeordnet. Der CO2-Sensor S kann aber ebenfalls in dem Gasreservoir 10 oder in der Gasabgabevorrichtung 20 angeordnet sein.
Fig. 1 zeigt eine Ansicht einer Hypoxie-Vorrichtung 1 zur Durchführung einer Hypoxie- Behandlung und/oder eines Hypoxie-Trainings. Die Hypoxie-Vorrichtung 1 weist die Gasabgabevorrichtung 20 auf, die als Atemmaske ausgeführt ist und vom Nutzer P während der Hypoxie-Behandlung und/oder des Hypoxie-Trainings über den Atemöffnungen (Mund und Nase) getragen wird.
Die Hypoxie-Vorrichtung 1 weist außerdem das Gasreservoir 10 auf. Gasreservoir 10 und Gasabgabevorrichtung 20 sind miteinander über die flexibel ausgeführte Gasleitung 30 gasdicht miteinander verbunden. Während der Hypoxie-Behandlung und/oder des Hypoxie- Trainings trägt der Nutzer P die Gasabgabevorrichtung 20 und atmet das im Gasreservoir 10 befindliche Gas mehrmals ein und aus.
Zur Überwachung des CO2-Gehaltes des Atemgases weist die Hypoxie-Vorrichtung 1 einen CO2-Sensor S auf, der an unterschiedlichen Orten der Hypoxie-Vorrichtung 1 angeordnet sein kann. Der CO2-Sensor S kann an der Gasleitung 30 angeordnet sein (Fig. 1 a), in dem Gasreservoir 10 (Fig. 1 b) oder in der Gasabgabevorrichtung 20 (Fig. 1 d). Der CO2-Sensor S erzeugt ein Messsignal, mit dem der CO2-Gehalt des Atemgases in der Hypoxie- Vorrichtung 1 ermittelbar ist.
Die Gasleitung 30 kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel (Fig. 1 c) in Zuleitung 40 und Ableitung 50 aufgeteilt sein. Zuleitung 40 und Ableitung 50 weisen jeweils ein Einwege- Ventil V auf, die die Zirkulation des Atemgases in der Hypoxie-Vorrichtung 1 nur in einer Richtung zulassen. Der CO2-Sensor S ist in diesem Ausführungsbeispiel in der Ableitung 50 angeordnet. Der CO2-Sensor S kann aber ebenfalls in dem Gasreservoir 10 oder in der Gasabgabevorrichtung 20 angeordnet sein.
Eine Variante der erfindungsgemäßen Hypoxie-Vorrichtung 1 zeigt Fig. 2. In diesem Ausführungsbeispiel weist wie im vorstehenden Ausführungsbeispiel (s. Fig. 1 c) die Gasleitung 30 eine separate Zuleitung 40 und Ableitung 50 auf, wobei die Zuleitung 40 und die Ableitung 50 ebenfalls jeweils ein Einwege-Ventil V aufweisen. Der CO2-Sensor S ist in der Ableitung 50 angeordnet und mit einer Steuereinheit C verbunden. Mittels der Steuereinheit C ist der CO2-Gehalt des Atemgases in der Hypoxie-Vorrichtung 1 aus den Messsignalen des CO2-Sensors S ermittelbar. Fig. 3 zeigt ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Hypoxie- Vorrichtung 1. Die Gasleitung 30 weist ebenfalls eine separate Zuleitung 40 und Ableitung 50 mit jeweils einem Einwege-Ventil V auf. Der CO2-Sensor S ist in der Ableitung 50 angeordnet und mit der Steuereinheit C verbunden. Zusätzlich ist in der Zuleitung 40 eine Abschaltvorrichtung A angeordnet, die ebenfalls mit der Steuereinheit C verbunden ist. Mittels der Abschaltvorrichtung A kann die Gaszufuhr zur Gasabgabevorrichtung 20 unterbrochen werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hypoxie-Vorrichtung 1 zeigt Fig. 4. Die Gasleitung 30 weist ebenfalls eine separate Zuleitung 40 und Ableitung 50 mit jeweils einem Einwege-Ventil V auf. Die Hypoxie-Vorrichtung 1 weist die Schwellwertüberwachungseinheit 100 auf, in der CO2-Sensor S, Steuereinheit C, Abschaltvorrichtung A und einer mit der Steuereinheit C verbundenen Speichereinheit M zusammengefasst angeordnet sind. In der Speichereinheit M ist ein Schwellwert für die maximale CO2-Konzentration des Atemgases gespeichert.
Zur Durchführung eines Hypoxie-Trainings setzt ein Nutzer P die Gasabgabevorrichtung 20 über die Atemöffnungen und atmet ein und dasselbe Atemgas immer wieder ein und aus. Die Schwellwertüberwachungseinheit 100 überwacht die CO2-Konzentration des Atemgases, indem der CO2-Sensor S während des Hypoxie-Trainings ein Messsignal des Atemgases in der Ableitung 50 erfasst. Das Messsignal wird an die Steuereinheit C gesendet, und die Steuereinheit C berechnet mittels einer geeigneten App die CO2- Konzentration des Atemgases aufgrund des von dem CO2-Sensor S empfangenen Messsignals. Die Steuereinheit C vergleicht diese ermittelte CO2-Konzentration des Atemgases mit einem in der Speichereinheit M gespeicherten Schwellwert, der gleichzeitig ein Grenzwert ist, für die CO2-Konzentration des Atemgases. Überschreitet die ermittelte CO2-Konzentration des Atemgases den Schwellwert, sendet die Steuereinheit C ein derartiges Steuersignal an die Abschaltvorrichtung A, dass die Abschaltvorrichtung A die Gaszufuhr zur Gasabgabevorrichtung 20 unterbricht. Die Abschaltvorrichtung A schließt ein in der Abschaltvorrichtung A angeordnetes Sperrventil derart, dass die Zuleitung 40 gesperrt ist. Der Schwellwert für die CO2-Konzentration des Atemgases beträgt in allen Ausführungsbeispielen 3% des Atemgases. Die Abschaltvorrichtung A weist in diesem Ausführungsbeispiel ein Sperrventil auf. Die Abschaltvorrichtung A kann aber auch alternativ oder zusätzlich mit einem oder bevorzugt beiden Einwege-Ventilen V verbunden sein, die bei Überschreiten des Schwellwertes der ermittelten CO2-Konzentration des Atemgases die Gaszufuhr zur Gasabgabevorrichtung 20 unterbrechen. Unterschreitet die ermittelte CO2-Konzentration den Schwellwert, wird die Abschaltvorrichtung A nicht aktiviert, und der Nutzer P kann das Hypoxie-Training fortsetzen.
Die Hypoxie-Vorrichtung 1 weist ebenfalls Messgeräte auf, die den gesundheitlichen Zustand des Nutzers P während der Hypoxie-Behandlung und/oder des Hypoxie-Trainings permanent überwachen. Zur Anwendung kommt insbesondere ein Pulsoximeter, mit dem die Herzfrequenz und der Sauerstoffgehalt des Blutes überwacht werden. Die Messgeräte sind mit einer Steuereinheit verbunden, die bei auftretenden Komplikationen, z.B. zu niedrigem Sauerstoffgehalt im Blut des Nutzers, ein Alarmsignal gibt, damit die Hypoxie- Behandlung und/oder das Hypoxie-Training sofort abgebrochen wird.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Hypoxie-Vorrichtung ein Ein- und/oder Auslassventil auf. Mithilfe des Ein- und/oder Auslassventils ist es möglich das CO2 aus dem Atemkreislauf auszuleiten, bzw. zu entfernen. Weiterhin ist es mit Hilfe des Ein- und/oder Auslassventils möglich Luft und/oder Sauerstoff in den Atemkreislauf einzuleiten.
In einer optionalen Weiterbildung des vorhergehenden Ausführungsbeispiels ist der CO2- Sensor mit einem Zweipunktregler gekoppelt, mit dem das Einlass- bzw. Auslassventil steuerbar ist. Wird ein erster Schwellwert erreicht, ist das Einlass- bzw. Auslassventil öffenbar, um Luft und/oder Sauerstoff einzuleiten bzw. CO2 auszuleiten. Bei Erreichen des zweiten Schwellwertes ist das Einlass- bzw. Auslassventil wieder verschließbar. Der erste Schwellwert für den CO2-Gehalt liegt hierbei bei einer höheren CO2-Konzentration als der zweite Schwellwert. Optional kann ein dritter Schwellwert vorgesehen sein, bei dessen Erreichen die Abschaltvorrichtung aktivierbar ist. Der dritte Schwellwert für die CO2- Konzentration liegt hierbei über dem ersten und dem zweiten Schwellwert. In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Hypoxie-Vorrichtung einen CO2-Absorber auf, durch den das CO2 aus der ausgeatmeten Luft absorbierbar ist. In dieser Ausführungsform ist der CO2-Sensor benachbart zum CO2-Absorber angeordnet, um dessen Funktion zu überwachen. Sollte der CO2-Sensor eine eingeschränkte Funktion des CO2-Absorbers erkennen, ist die Abschaltvorrichtung aktivierbar. In einer optionalen Ausführungsform der Erfindung ist die Funktion des CO2-Absorbers durch zwei CO2- Sensoren überwachbar. Der erste CO2-Sensor ist vor dem CO2-Absorber und der zweite CO2-Sensor ist hinter dem CO2-Absorber angeordnet. Während der Überwachung werden die durch die CO2-Sensoren ermittelten Messwerte verglichen.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Hypoxie-Vorrichtung zur Durchführung einer Hypoxie- Behandlung und/oder eines Hypoxie-Trainings
10 Gasreservoir
20 Gasabgabevorrichtung / Beatmungsmaske
30 Gasleitung
40 Zuleitung
41 Erster Bereich der Zuleitung
42 Zweiter Bereich der Zuleitung
50 Ableitung
51 Erster Bereich der Ableitung
52 Zweiter Bereich der Ableitung
100 Schwellwertüberwachungseinheit
A Abschaltvorrichtung
M Speichereinheit
P Nutzer
S Steuereinheit
V Einweg-Ventil

Claims

PA TE N TA N S P R Ü C H E
1. Hypoxie-Vorrichtung (1) zur Durchführung einer Hypoxie-Behandlung und/oder eines Hypoxie-Trainings mit:
• einem Gasreservoir (10),
• eine Gasabgabevorrichtung (20),
• einer Zuleitung (30, 40), die dafür geeignet vorgesehen ist, eine Gasmischung vom Gasreservoir (10) zur Gasabgabevorrichtung (20) zu leiten, und/oder einer Ableitung (30, 50), die dafür geeignet vorgesehen ist eine Gasmischung von der Gasabgabevorrichtung (20) zum Gasreservoir (10) zu leiten, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gasreservoir (10), der Zuleitung (30, 40) und/oder der Ableitung (30, 50) ein CO2-Sensor (S) angeordnet ist.
2. Hypoxie-Vorrichtung (1) zur Durchführung einer Hypoxie-Behandlung und/oder eines Hypoxie-Trainings nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mittels des CO2-Sensors (S) der CO2-Gehalt des über die Gasabgabevorrichtung (20) abgegebenen Gases überwachbar ist.
3. Hypoxie-Vorrichtung (1) zur Durchführung einer Hypoxie-Behandlung und/oder eines Hypoxie-Trainings nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hypoxie-Vorrichtung (1) eine Schwellwertüberwachungseinheit (100) aufweist.
4. Hypoxie-Vorrichtung (1) zur Durchführung einer Hypoxie-Behandlung und/oder eines Hypoxie-Trainings nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellwertüberwachungseinheit (100) eine Steuereinheit (S) aufweist.
5. Hypoxie-Vorrichtung (1) zur Durchführung einer Hypoxie-Behandlung und/oder eines Hypoxie-Trainings nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (S) mit einer Speichereinheit (M) verbunden ist.
6. Hypoxie-Vorrichtung (1) zur Durchführung einer Hypoxie-Behandlung und/oder eines Hypoxie-Trainings nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Speichereinheit (M) ein Schwellwert für die maximale CO2-Konzentration abgelegt ist.
7. Hypoxie-Vorrichtung (1) zur Durchführung einer Hypoxie-Behandlung und/oder eines Hypoxie-Trainings nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem CO2-Sensor (S) ermittelte CO2-Konzentration hinsichtlich einer Überschreitung des Schwellwertes durch die Schwellwertüberwachungseinheit (100) überwachbar ist.
8. Hypoxie-Vorrichtung (1) zur Durchführung einer Hypoxie-Behandlung und/oder eines Hypoxie-Trainings nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hypoxie-Vorrichtung (1) eine automatische Abschaltvorrichtung (A) aufweist.
9. Hypoxie-Vorrichtung (1) zur Durchführung einer Hypoxie-Behandlung und/oder eines Hypoxie-Trainings nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaszufuhr zur Gasabgabevorrichtung (20) durch die Abschaltvorrichtung (A) unterbrechbar ist.
10. Hypoxie-Vorrichtung (1) zur Durchführung einer Hypoxie-Behandlung und/oder eines Hypoxie-Trainings nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaszufuhr zur Gasabgabevorrichtung (20) durch die Abschaltvorrichtung (A) durch ein Sperrventil unterbrechbar ist.
11. Verfahren zur Durchführung eines Hypoxie-T rainings mit den Verfahrensschritten:
• Bereitstellen eines hypoxischen Gasgemisches
• Erfassen eines Messsignals mit einem CO2-Sensor (S)
12. Verfahren zur Durchführung eines Hypoxie-Trainings nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Messsignal im Gasreservoir (10), der Zuleitung (30, 40) und/oder der Ableitung (30, 50) einer Hypoxie-Vorrichtung (1) erfasst wird.
13. Verfahren zur Durchführung eines Hypoxie-Trainings nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die CO2-Konzentration aus dem gemessenen Messsignal bestimmt wird.
14. Verfahren zur Durchführung eines Hypoxie-Trainings nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwellwert aus einer Speichereinheit (M) ausgelesen wird.
15. Verfahren zur Durchführung eines Hypoxie-Trainings nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert mit der ermittelten CO2-Konzentration verglichen wird.
16. Verfahren zur Durchführung eines Hypoxie-Trainings nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abschaltvorrichtung (A) aktiviert wird, wenn die ermittelte CO2-Konzentration einen Grenzwert übersteigt.
17. Verfahren zur Durchführung eines Hypoxie-Trainings nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Aktivierung der Abschaltvorrichtung (A) die Gaszufuhr zur
Gasabgabevorrichtung (20) durch die Abschaltvorrichtung (A) unterbrochen wird.
18. Verfahren zur Durchführung eines Hypoxie-Trainings nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaszufuhr zur Gasabgabevorrichtung (20) durch die Abschaltvorrichtung (A) durch ein Sperrventil unterbrochen wird.
19. Verfahren zur Durchführung eines Hypoxie-Trainings nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert der Grenzwert ist.
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