Verfahren zur Aufbereitung von Ätemluft für eine Inhalationsvorrichtung

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Inhalieren von sauerstoffangereicherter Luft mit einem Gehäuse, in das aufzubereitende Umgebungsluft durch eine Eingangsöffnung eingeführt wird, einer Ionisierungseinrichtung zur Erzeugung von Anionen, einer Anreicherungseinrichtung zur Sauerstoffanreicherung der aufzubereitenden Luft und einer Durchflussleitung zur Führung eines Luftstroms von der Anreicherungseinrichtung zu einem Inhalationsaufsatz.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Aufbereitung von Atemluft für eine Inhalationsvorrichtung mit folgenden Verfahrensschritten : Zuführen von Umgebungsluft in ein Gehäuse der Vorrichtung, Erzeugung von Anionen in einer Ionisierungseinrichtung und Sauerstoffanreicherung der in das Gehäuse zugeführten Umgebungsluft in einer Anreicherungseinrichtung. Eine gattungsgemäße Inhalationsvorrichtung ist beispielsweise bekannt von http ://powerair-qmbh .de.

Der Mensch verbringt aufgrund seiner beruflichen, familiären und privaten Rahmenbedingungen zirka 80 % seines Lebens in geschlossenen Räumen. Luft in geschlossenen Räumen ist jedoch meist stark belastet. Hinzu kommt, dass viele Menschen über Stress klagen, sich zu wenig bewegen, zu Übergewicht neigen und im Extremfall bereits unter einem geschwächten Immunsystem leiden. Die häufigsten Folgen sind verminderte Leistungsfähigkeit, Konzentrationsmangel, anhaltende Müdigkeitsphasen, Atemwegsbeschwerden, was u.a. auf eine unzureichende Versorgung des Körpers mit Sauerstoff zurückzuführen ist. Es wurden daher Inhalationsgeräte entwickelt, mit denen gezielt mit Sauerstoff angereicherte Luft inhaliert werden kann.

Mit dem von http://powerair-gmbh.de als Powerair Station3000 bekannten Gerät kann der Sauerstoffgehalt um 40% gegenüber dem natürlichen Sauerstoffgehalt der Luft erhöht werden, wobei gleichzeitig die Sauerstoffaufnahme des Körpers durch Erhöhung der Konzentration von Anio- nen (negative Ionen) verbessert wird. Dieses Gerät ist insbesondere zur Anwendung in Praxen von Heilpraktikern, Homöopathen, Fitnessstudios und im Wellness- und Spa-Bereich vorgesehen.

Ionisatoren sind Geräte zur Erzeugung von Anionen. Sie arbeiten vorzugsweise mit Hochspannung von einigen Tausend Volt und einer Koronaentladung an Spitzen, wodurch einige Milliarden Ionen pro Sekunde erzeugt werden können. Wird diese mit Anionen angereicherte Luft auf Oberflächen geblasen, kann man Materialien auf- bzw. entladen. Die entstehenden freien Radikale fördern chemische Abbauprozesse, was zur Geruchsbeseitigung und Desinfektion genutzt werden kann. Darüber hinaus wird die Aufnahmebereitschaft des Körpers für Sauerstoff durch die Erhöhung der Anionen-Konzentration in der Luft verbessert. Die durch die Er- zeugung von Anionen bewirkte Entkeimung reicht jedoch oftmals nicht aus, um eine keimfreie Luft zu garantieren. Insbesondere in Einrichtungen, die von vielen Leuten besucht werden, weist die Luft oftmals eine erhöhte Bakterien-, Viren- und Schimmelpilzkonzentration auf.

Um eine Inhalation von Keimen zu vermeiden, ist es bekannt, Sauerstoff hochkonzentriert über eine Druckflasche zuzuführen. Die Druckflaschen müssen jedoch regelmäßig ausgetauscht werden, was eine Überwachung des Füllstandes und eine entsprechende Bestelllogistik erfordert und daher impraktikabel und zeitaufwändig ist.

Aufgabe der Erfindung

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Inhalationsvorrichtung vorzuschlagen, die auch von Leuten mit geschwächtem Immunsystem bedenkenlos verwendet werden kann, ohne dass eine Überwachung des Füllstandes des Sauerstoffs durchgeführt werden muss.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Entkeimungseinrichtung mit mindestens einer Ultraviolett(UV)-Lichtquelle vorgesehen ist, wobei die UV-Lichtquelle zumindest einen Teilbereich der Durchflussleitung bestrahlt.

UV-Strahlung kann bekanntermaßen zur Desinfektion eingesetzt werden. Die Photonen im UV-Bereich verändern den Zellkern durch einen fotolyti- schen Prozess und verhindern damit die Zellteilung. UV-Strahlung wirkt daher keimtötend für nahezu alle Keime. Die vorliegende Erfindung nutzt diesen Effekt zur Behandlung von mit An- ionen und Sauerstoff angereicherter Luft innerhalb eines Inhalationsgeräts. Im Zusammenhang mit Inhalationsgeräten ist bezüglich der Verwendung von UV-Licht jedoch Vorsicht geboten, da UV-Bestrahlung Ozon erzeugen kann, was wiederum schädlich für die Atemwege sein kann. Als UV-Quellen kommen daher vorzugsweise ozonfreie UV-Leuchtmittel zum Einsatz, bspw. LEDs, die Licht im Wellenlängenbereich > 200 nm emittieren oder UV-Leuchtmittel, bei denen ozonerzeugende Vakuum-UV- Strahlung (< 200 nm) herausgefiltert wird, z.B. durch Vorsehen eines Quarzglas-Körpers, in dem sich die Leuchtquelle befindet.

Um eine effektive Bestrahlung der durch die Durchflussleitung strömenden Luft zu gewährleisten, ist die Durchflussleitung zumindest in dem Bereich, in dem sie von der UV-Lichtquelle bestrahlt wird, aus UV-durchlässigem Material, vorzugsweise aus Quarzglas. Darüber hinaus kann die Bestrah- lungsleistung erhöht werden, indem das von der mindestens einen Lichtquelle emittierte Licht mittels einer oder mehreren Linsen auf die Durchflussleitung fokussiert wird.

Für die Sauerstoffanreicherung wird vorzugsweise ein Molekularsieb in Form eines Osmosefilters verwendet, der Stickstoffmoleküle aus der aufzubereitenden Luft herausfiltert, wodurch die Sauerstoffkonzentration in der Luft von 21% (natürliche Sauerstoffkonzentration) um 40% erhöht werden kann.

Die erfindungsgemäße Inhalationsvorrichtung ermöglicht die Inhalation von entkeimter, sauerstoffangereicherte Luft und gewährleistet gleichzeitig eine verbesserte Sauerstoffaufnahme durch Verringerung der Konzentration von Kationen.

Vorzugsweise sind mehrere UV-Lichtquellen vorgesehen. Auf diese Weise kann die Strahlungsintensität erhöht und eventuell auftretende Verluste durch Absorption im Leitungsmaterial können ausgeglichen werden. Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungsform sind die UV-Lichtquellen radial um die Durchflussleitung angeordnet. Vorzugsweise sind die Lichtquellen gleichmäßig auf einem zur Durchflussleitung konzentrischen Kreis verteilt und auf die Durchflussleitung gerichtet, so dass sich eine gleichmäßige Bestrahlung der durch die Durchflussleitung strömenden Luft von allen Seiten ergibt.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass eine Magnetanordnung zur Erzeugung eines Magnetfelds vorgesehen ist, wobei die Durchflussleitung durch das Magnetfeld führt. Die Magnetanordnung dient zur Erzeugung eines Magnetfeldes, das die eventuell noch im Luftstrom vorhandenen Kationen in der Durchflussleitung zurückhält. Auf diese Weise wird die Konzentration von Kationen in der aufbereiteten Luft zusätzlich verringert.

Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Durchflussleitung zumindest an einer Stelle innerhalb des Magnetfelds im Wesentlichen senkrecht zum Magnetfeld verläuft. Die Ionen erfahren dann eine Kraft senkrecht zur Strömungsrichtung (Lorenzkraft) und werden in Richtung Wandung der Durchflussleitung abgelenkt.

Bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform, bei der zumindest eine stromdurchflossene Ringspule um die Durchflussleitung angeordnet ist, wobei die Durchflussrichtung des Stromes in der Spule so gewählt wird, dass im Inneren ein Magnetfeld entsteht, das die Kationen nach außen ablenkt. Vorzugsweise ist die Ringspule um einen ferromagnetischen Ringkern gewickelt, um das Magnetfeld zu verstärken.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind zwei in Durchflussrichtung der Luft voneinander beabstandete Ringspulen vorgesehen. Mit einer derartigen zweistufigen Barriere kann eine zuverlässige Ausfilterung der Kationen gewährleistet werden. Vorzugsweise werden die Katäonen auf eine Kathode gelenkt und dort neutralisiert bzw. abgeleitet.

Vorzugsweise ist eine Befeuchtungseinrichtung zur Erhöhung der Luftfeuchtigkeit der aufzubereitenden Luft vorgesehen. Dies kann insbesondere dadurch realisiert werden, dass die Luft durch ein Wasserbad geleitet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufbereitung von Atemluft umfasst erfindungsgemäß eine Entkeimung durch UV-Bestrahlung in einer Entkeimungseinrichtung.

Vorzugsweise wird die aufzubereitende Luft durch ein Wasserbad geleitet. Hierdurch wird einerseits die Luftfeuchtigkeit erhöht und andererseits die Luft von Grobpartikeln gereinigt.

Vorzugsweise wird die zu behandelnde Luft mittels einer Pumpe der Anreicherungseinrichtung, der Entkeimungseinrichtung und eventuell der Befeuchtungseinrichtung zugeführt. Hierdurch kann die Strömungsgeschwindigkeit der Luft innerhalb der Durchflussleitung reguliert werden.

Bei einer besonders bevorzugten Variante wird die aufzubereitende Luft durch ein Magnetfeld geleitet, um zu vermeiden, dass die eventuell noch in der Luft enthaltenen Kationen dem Verwender zugeführt werden. Die Kationen werden durch das Magnetfeld abgelenkt und können dann abgeleitet werden.

Vorzugsweise wird die Erzeugung der Anionen als erster Verfahrensschritt durchgeführt. Während der Ionisierung können die anderen Aufbereitungskomponenten (Anreicherungseinrichtung, Entkeimungseinrichtung) ausgeschaltet sein.

Bei einer speziellen Weiterbildung dieser Ausführungsform werden die erzeugten Anionen zunächst an die Umgebung abgegeben. Dann wird die Luft mit der erhöhten Anionen-Konzentration dem Gehäuse erneut zugeführt, und anschließend der Sauerstoffanreicherung und der Entkeimung unterzogen. Auf diese Weise wird neben der Kationenkonzentration der Luft, die dem Anwender der Inhalationsvorrichtung zugeführt wird, auch die Kationenkonzentration der gesamten Umgebungsluft in dem entsprechenden Raum verringert. Für einen durchschnittlich großen Raum (ca. 20 m ² ) sollte die Ionisierungseinrichtung etwa eine halbe Stunde betrieben werden, um die Umgebungsluft ausreichend mit Anionen zu versorgen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.

Zeichnung und detaillierte Beschreibung der Erfindung Es zeigen :

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; und

Fig. 2a, b Schnittdarstellungen einer bevorzugten Ausführungsform der

Entkeimungsvorrichtung in Kombination mit einer erfindungsgemäßen Magnetanordnung (magnetisch-optisches Modul).

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Inhalieren von sauerstoffangereicherter Luft. Die Vorrichtung umfasst ein Gehäuse 1, in dem eine Ionisierungseinrichtung 2 zur Erzeugung von Anionen, eine Anreicherungseinrichtung 3 zur Sauerstoff- anreicherung und eine Entkeimungseinrichtung 4 angeordnet sind. Über einen Lüfter 5 wird aufzubereitende Umgebungsluft 6a durch eine Eingangsöffnung 7 in das Gehäuse 1 eingesogen. Die zu der Ionisierungseinrichtung 2 gelangende Umgebungsluft 6a wird ionisiert, indem in der lonisierungseinrichtung 2 Anionen 8, insbesondere Sauerstoffanionen, erzeugt werden. Dies erfolgt vorzugsweise durch Koronaentladung einer mit Hochspannung versorgten leitfähigen Spitze. Die erzeugten Anionen 8 werden über eine Austrittsöffnung 9 wieder an die Umgebung abgegeben. Durch die erhöhte Anionen-Konzentration werden die in der Luft vorhandenen Kationen, die bei zu hoher Konzentration zu Konzentrationsstörungen und Kreisiaufbeschwerden führen, neutralisiert. Auf diese Weise kann die natürliche Konzentration an Anionen in der Luft wiederhergestellt werden und ermöglicht eine bessere Sauerstoffaufnahme im Körper.

Mit der weiteren Aufbereitung (Sauerstoffanreicherung, Entkeimung) der Umgebungsluft wird vorzugsweise erst begonnen, wenn die mit Anionen angereicherte Umgebungsluft 6b eine ausreichende Konzentration an Anionen aufweist. Es ist jedoch auch möglich, die weiteren Aufbereitungsschritte parallel mit der Ionisierung durchzuführen. In diesem Fall wird man entweder eine anfänglich geringere Anionen-Konzentration in Kauf nehmen oder die erzeugten Anionen nicht (oder nur teilweise) zurück an die Umgebungsluft, sondern in ein separates Luftreservoir (nicht gezeigt) leiten, in dem die mit Anionen angereicherte Luft zwischengespeichert werden kann und aus dem die mit Anionen angereicherte Luft für die weitere Aufbereitung entnommen werden kann.

Die mit Anionen angereicherte Luft 6b wird mittels einer Vakuumpumpe 10 (hier zweistufig gezeigt), durch einen Osmosefilter gesaugt, der als Anreicherungseinrichtung 3 dient. Der Osmosefilter wirkt als Sauerstoff- konzentrator: Der angesaugten Umgebungsluft mit rund 21 % Sauerstoff wird mit Hilfe einer Filtermembran oder eines Molekularsiebes Stickstoff 6c entzogen. Auf diese Weise wird eine Sauerstoffaufkonzentration um ca. 40% erreicht, wodurch eine Sauerstoffkonzentration von bis zu 30% reaii- siert werden kann. Der heraus gefilterte Stickstoff 6c wird über einen Stickstoffauslass 17 des Gehäuses 1 an die Umgebung abgegeben.

Über eine Durchflussleitung 11 wird die mit Sauerstoff und Anionen angereicherte Luft zu einer Befeuchtungseinrichtung 12 geleitet. Die Befeuchtungseinrichtung 12 ist hier als eine mit Wasser gefüllte Flasche ausgeführt. Die Luft wird durch das Wasser geleitet, wodurch diese befeuchtet wird. Zusätzlich bewirkt das Durchströmen der Luft durch das Wasser eine Reinigung der Luft von Grobpartikeln. Da das Wasser regelmäßig ausgetauscht werden sollte, befindet sich die Befeuchtungseinrichtung 12 vorzugsweise außerhalb des Gehäuses 1. Eine Anordnung innerhalb des Gehäuses 1 ist jedoch auch möglich. Die so befeuchtete Luft wird schließlich zur Entkeimungseinrichtung 4 geführt.

Die Entkeimungseinrichtung 4 ist mit mindestens einer UV-Lichtquelle 13 (siehe Fig. 2b) ausgestattet, die auf die Durchflussleitung 11 gerichtet ist. Dabei sind verschiedene Geometrien bzgl. der Anordnung und Form der Lichtquellen 13 möglich. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Entkeimungsvorrichtung 4 ist in Fig. 2a, 2b gezeigt.

Fig. 2a zeigt einen Längsschnitt in Durchflussrichtung 11, während Fig. 2b einen Querschnitt zeigt, bei dem die Durchflussrichtung 11 aus der Zeichenebene heraus weist. Sechs UV-Lichtquellen 13 (z.B. Quecksilber- oder Amalgamlampen) sind um die Durchflussleitung 11 angeordnet. Das von den Lichtquellen 13 emittierte UV-Licht 13a wird auf die Durchflussleitung 11 gerichtet und kann über Linsenelemente (nicht gezeigt) fokussiert werden. Durch das Anordnen von mehreren Lichtquellen 13 kann einerseits erreicht werden, dass die Durchflussleitung 11 von allen Seiten gleichmäßig beleuchtet wird, andererseits können Strahlungsverluste, die im Material der Durchflussleitung 11 auftreten, ausgeglichen werden. Ein lichtdurchlässiger Haltering 15 sorgt dafür, dass die Lichtquellen 13 den gewünschten Abstand zueinander haben. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Entkeimungseinrichtung 4 in Kombination mit einer Magnetanordnung 16 (siehe auch Fig. 1 ) betrieben wird, die ein Magnetfeld erzeugt, das den Weitertransport von Kationen in Strömungsrichtung 14 der Luft verhindert. Die Magnetanordnung 16 ist vorzugsweise zumindest teilweise bzgl. der Strömungsrichtung 14 hinter der oder auf gleicher Höhe wie die Entkeimungsvorrichtung angeordnet, so dass Kationen, die eventuell durch die UV-Bestrahlung erzeugt werden, nicht in den zum Anwender transportierten Luftstrom gelangen. Bei der in Fig. 2a und 2b gezeigten Ausführungsform ist die Magnetanordnung 16 zweistufig ausgeführt, indem zwei stromdurchflossene Ringspulen 18 vorgesehen sind, so dass eine Ablenkung der Kationen sowohl vor als auch nach der Entkeimungsvorrichtung 4 erfolgt. Im Inneren der Durchflussleitung 11 bildet sich ein ringförmiges Magnetfeld 19 aus, das die Kationen zum Rand der Durchflussleitung 11 ablenkt, während die Anionen eine Kraft zur Mitte der Durchflussleitung 11 erfahren und somit ungehindert weiter transportiert werden können.

Die mit Anionen und Sauerstoff angereicherte, befeuchtete und entkeimte Luft 6d (Fig. 1) wird dann durch die Durchflussleitung 11 zu einer Nasenbrille oder einer Atemmaske (nicht gezeigt) geführt, über die der Anwender die aufbereitete Luft einatmen kann.

Die Reihenfolge der einzelnen Verfahrensschritte ist nahezu beliebig. Es ist jedoch vorteilhaft, die Entkeimung und das Ausfiltern der Kationen durch die Magnetanordnung als letzte Verfahrensschritte durchzuführen, um eine Verunreinigung der Luft durch eventuell nachfolgende Komponenten zu minimieren.

Eine Vorrichtung zum Inhalieren von sauerstoffangereicherter Luft mit einem Gehäuse 1, in das aufzubereitende Umgebungsluft 6a durch eine Eingangsöffnung 7 eingeführt wird ; einer Anreicherungseinrichtung 3 zur Sauerstoffanreicherung der aufzubereitenden Luft, einer Ionisierungsein- richtung 2 zur Erzeugung von Anionen 8; und einer Durchflussleitung 11 zur Führung von aufbereiteter und aufzubereitender Luft 6b, 6d, wobei die Durchflussleitung 11 die Anreicherungseinrichtung 3 mit einem Inhalationsaufsatz verbindet, ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Entkei- mungseinrichtung 4 mit mindestens einer UV-Lichtquelie 13 vorgesehen ist, wobei die UV-Lichtquelle 13 zumindest einen Teilbereich der Durchflussleitung 11 bestrahlt. Hierdurch wird eine Inhalationsvorrichtung bereitgestellt, die auch von Leuten mit geschwächtem Immunsystem bedenkenlos verwendet werden kann, ohne dass eine Überwachung des Füll- Standes des Sauerstoffs durchgeführt werden muss.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse

2 Ionisierungseinrichtung

3 Anreicherungseinrichtung

4 Entkeimungseinrichtung

5 Lüfter

6a unbehandelte Umgebungsluft

6b Luft mit erhöhter Anionen-Konzentration

6c ausgefilteter Stickstoff

6d angereicherte, befeuchtete und entkeimte Luft

7 Eingangsöffnung

8 Anionen

9 Austrittsöffnung

10 Vakuumpumpe

11 Durchflussleitung

12 Befeuchtungseinrichtung

13 UV-Lichtquelle

13a UV-Licht

14 Strömungsrichtung der Luft

15 Haltering

16 Magnetanordnung

17 Stickstoffauslass

18 Ringspule

19 Magnetfeld