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Verfahren zur Versorgung des menschlichen Organismus
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mit schadstoffreier, ausreichend sauerstoffhaltiger Luft Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Versorgung des menschlichen Organismus mit schadstoffreier,
ausreichend sauerstoffhaltiger Luft.
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Die Atmungsvorgänge des Menschen bewirken den Austausch von Sauerstoff
und Kohlendioxid zwischen dem Blut und den Geweben.
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Sie ermöglichen unter der Mitwirkung von Sauerstoff die Verbrennung
der Nährstoffe zur Gewinnung von Energie. Diese Lebensvorgänge sind nur möglich,
wenn der Organismus durch die Atmung mit Sauerstoff versorgt wird.
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Der Sauerstoff (°2) als der für den Menschen wichtigste Bestandteil
der Luft wird in einem ständigen Austausch vom Hämoglobin des Blutes in alle Bereiche
des Körpers transportiert. Wo genügend Sauerstoff vorhanden ist, finden alle Organfunktionen,
einschließlich der zellularen Regeneration, optimale Voraussetzungen. Die Regeneration
der Körperzellen eriolgt in einem dauernden Auf- und Abbau-Zyklus, wobei den zugeführten
NCh-- und Aufbaustoffen eine Equiv«¢ente Menge von Abbaustoffen oder Schlakken gegenübersteht.
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Das Blut transportiert den Sauerstoff hauptsächlich chemisch an das
Hämoglobin gebunden (nur 1 , physikalisch gelöst) von der Lunge zu den Geweben.
Daher kommt dem Hämoglobin eine zentrale Bedeutung für die Sauerstoffversorgung
des Organismus zu. Prüft man die Bindungsfähigkeit des Hämoglobins an den Luftsauerstoff
bzw. an die einzelnen Oxidationsprodukte, die als Schadstoffe in der Atmungsluft
enthalten sind, so stellt sich heraus, daß
die Affinität des Hämoglobins
zum Sauerstoff auf Grund seiner verhältnismäßig losen Bindung sehr gering ist. Dagegen
hat es eine hohe Affinität zu den partiellen Oxidationsprodukten oder Schadstoffen.
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Kohlenmonoxid (CO) z.B. besitzt eine hohe Affinität zum roten Blutfarbstoff,
die etwa 250fach größer ist als die des Sauerstoffs.Liese Werte schwanken zwischen
dem 210- und 310fachen.
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Wegen dieser hohen Affinität genügt eine geringe Beimengung von Kohlenmonoxid
in der Atmungsluft, um den Sauerstofftransport des Hämoglobins zu verhindern. Nimmt
man an, daß die Affinität 210 mal größer ist, so genügt eine CO-Konzentration von
1/210 der normalen Luftsauerstoff-Konzentration, um den gesamten roten Blutfarbstoff
zur Hälfte mit CO zu besetzen. Eine solche Halbsättigung des Hämoglobins mit CO
löst daher bereits gefährliche Vergiftungserscheinungen aus; 0,2 % CO in der Luft
sind tödlich. Selbst sehr geringe Mengen von CO in der Luft verursachen, vor allem,
wenn dies längere Zeit der Fall ist, bereits Müdigkeit, Apathie, Reaktionsträgheit,
Konzentrationsschwäche und Reflexstörungen. Aber auch zahlreiche andere Schadstoffe
der Luft, wie sie in den Ballungszentren der Industriegebiete in schädlich wirkenden
Konzentrationen auftreten, besitzen eine um ein Vielfaches höhere Affinität zum
Hämoglobin als Sauerstoff.
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Von den Schadstoffen, die die Luft verunreinigen, sind etwa 50 staubförmig
und etwa 150 gasförmig. Die geschätzte Emission von Schadstoffen in der Bundesrepublik
Deutschland betrug im Jahre 1979 für Staub aus Schornsteinen ............ 1,00 Mio.
Tonnen Schwefeldioxid ..................... 4,11 " " Stickoxide .........................
2,30 " " Unterem Einfluß starker Sonnenbestrahlung können Schadstoffe durch die
Bindung des Luftsauerstoffes in Photooxidantien umgewandelt werden, die die Umwelt
stärker belasten als die Ausgangsstoffe. Zu beachten ist außerdem, daß der an Schadstoffe
gebundene
Sauerstoff für die menschliche Versorgung ausfällt. Im
Ballungsgebiet Frankfurt schätzt man den 3hrlichen Ausstoß von Kohlenmonoxid auf
etwa 500 000 Tonnen. Im gleichen Gebiet wurde in Kraftfahrzeugen eine mittlere CO-Konzentration
von 55 mg/m3 gemessen. In Stadtgebieten mit hohem Verkehr und einer für die Luft
erneuerung ungünstigen Kessellage übersteigt die Konzentration an CO den Wert von
100 mglm3 Luft. Der Autofahrer ist in den Verkehrs-Ballungsgebieten wie auf den
Autobahnen außerdem auch hohen gonzentrationen von Stickoxiden auswgesetzt, die
sich bei mehrstündigem Fahren zusammen mit dem Kohlenmonoxid belastend auf den Fahrzeuglenker
auswirken.
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Aus allem ergibt sich, daß die Bewohner von Gebieten mit hohen Schadstoff-Emissionen
nicht geschützt sind. Das gilt besonders für den Fall, daß die Emissionen soweit
zugenommen haben, daß SMOG-Alarm gegeben werden muß. Dies alles ist auch für alte
und kranke Menschen von großem Nachteil.
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Man muß also feststellen, daß es keine allgemeinen aktiven bzw.
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vorbeugenden Schutzmaßnahmen gegen die gesundheitsgefährdenden Wirkungen
der Schadstoffe der Luft gibt. Erst nach einem eingetretenen Schadensfall kann im
Krankenhaus durch Sauerstoff-Behandlung die Gesundung eingeleitet werden.Die dabei
verwendeten Geräte sind aber aufwendig, erfordern viel Raum und benötigen geschulte
Kräfte und ärztliche Aufsicht.
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Es war die Aufgabe des erfindungsgemäßen Verfahrens, die genannten
Schwierigkeiten bei der Versorgung des menschlichen Organismus mit Atemluft zu beseitigen
und die Schadstoffe wenigstens in einem Teilbereich der Wohn- und Arbeitswelt vom
menschlichen Organismus fernzuhalten. Dies gilt auch für die Insassen von Kraftwagen
und die Lenker von Lastzügen, die ihre Arbeitszeit überwiegend auf den durch Schadstoffe
belasteten Autobahnen verbringen. Wie sehr hier bisher die Wirkung der Schadstoffe
auf die Fahrtüchtigkeit unterschätzt worden ist, zeigt die Tatsache, daß jeder Motor
ein oder mehrere Luftfilter besitzt, daß aber der Innenraum der Fahrzeuge nur selten
gegen das Eindringen von
Schadstoffen geschützt ist.
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Die geschilderten Aufgaben werden durch das erfindungsgemäße Verfahren
zur Versorgung des menschlichen Organismus mit schadstofffreier, ausreichend sauerstoffhaltiger
Luft gelöst, das dadurch gekJennzeichnet ist, daß die staub- und gasförmigen Schadstoffe
durch ein Kombinationsfilter abgeschieden bzw. abgefiltert werden, nach Feststellung
des Reinigungsgrades der Luft deren Sauerstoff- und Feuchtigkeitsgehalt gemessen
wird und daß nach Maßgabe dieser Meßwerte solange Sauerstoff und Wasser zugegeben
werden, bis die vorgegebenen Werte für den Sauerstoffgehalt und die Feuchtigkeit
erreicht sind. Durch die Erhöhung des Sauerstoffgehaltes der Luft kann vor allem
in Ruhepausen die Erholung verstärkt werden.
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Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist gekennzeichnet durch ein Klimagerät 3, bestehend aus einem jufenlos verstellbaren,
motorisch angetriebenen Ventilator 1, einem mehrstufigen Kombinationsfilter 4 und
Meßelementen zur Messung der Konzentration an Schadstoffen 4, Sauerstoi-f 7 und
Feuchtigkeit 8, durch ein Regelgerät 5 zur Einstellung und Messung der Sauerstoffzufuhr
und Wasserzufuhr zum Klimagerät 3, ein über eine Rohrleitung 13 mit dem Regelgerät
5 verbundenes Sauerstoff-Vorratsgefäß 12 sowie durch Meßleitungtnzur Messung der
Konzentration an Schadstoffen 9, Sauerstoff 10 und Feuchtigkeit 11 zwischen dem
Regelgerät 5 und dem Klimagerät 3, Zufuhrleitungen zwischen dem Regelgerät 5 und
dein Klimagerät 3 zur Zufuhr von Sauerstoff 14 und Wasser 16 und durch eine Stromleitung
18 zwischen dem Regelgerät 5 und dem Ventilator 1.
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Bei tiefer Temperatur der Außenluft kann die erfindungsgemäße Vorrichtung
durch eine mit dem Regelgerät 5 verbundene Heizung mit einem Temperaturfühler im
Klimagerät 3 ergänzt werden.
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In einer weiteren Ausbildung der Vorrichtung sind in Kraftfahrzeugen
Klimagerät 3 und Regelgerät 5 miteinander und durch Schlitze in der Wand mit der
Außenluft verbunden.
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Die Raumluft wird demnach vom Klimagerät angesaugt, von allen Schadstoffen
gereinigt und solange mit Sauerstoff und Wasser angereichert, bis die vorgegebenen
Werte erreicht sind. Ein geringer Teil der Luft kann durch Schlitze von außen angesaugt
werden, die gleiche Menge an verbrauchter Luft wird dann nach außen abgeführt.
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Die Befreiung der Luft von Staub und Schwebe stoffen erfolgt durch
Trocken- und ölbenetzte Filter. Auch Elektrofilter können verwendet werden, bei
denen der Staub ionisiert wird und sich auf Abscheideplatten niederschlägt. Zur
Abscheidung der gasiörmigen Schadstoffe werden vor allem Aktivkohlefilter sowie
Calciumverbindungen, für CO zB. Palladium verwendet. Grundsätzlich werden die Filter
nach der Art der vorherrschenden Schadstoffe ausgewählt und dementsprechend Grob-,
Fein- und Schwebstoff-bzw. Gasfilter angewendet.
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Die Vorrichtung arbeitet automatisch. Die im Regelgerät gemessenen
Werte werden mit den eingestellten Werten verglichen. Bei Abweichungen vom Sollwert
werden entsprechend Sauerstoff und Wasser zugeführt. Soll die Luft gekühlt werden,
so kann zusätzlich für warme oder tropische Gegenden ein Kühlaggregat in das Klimagerät
eingebaut werden, durch das gleichzeitig die Feuchtigkeit der Luft verringert wird.
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Eine Ausführungsforin der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist beispielsweise
in Bild 1 dargestellt.
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Die mit Schadstoffen angereicherte verbrauchte Luft wird aus dem zu
schützenden Raum durch einen motorisch angetriebenen Ventilator 1 über einen Stutzen
2 in ein Klimagerät 3 gesaugt. Durch eine Filterkombination 4 werden Staub und Schadstoffe
aus der Luft ausgefiltert. Zur Messung der Gehalte an Schadstoffen, Sauerstoff und
Feuchtigkeit dienen Meßelemente 6,7 und 8 im Elimagerät 3, die über Meßleitungen
9,10 und 11 mit einem Regelgerät 5 verbunden sind. Nach Maßgabe der gemessenen bzw.
vorher im Regelgerät 5 eingestellten Werte wird die gereinigte Luft mit Sauerstoff
angereichert. Der Sauerstoff kommt aus einem Vorratsgefäß
12 über
eine Leitung 13 in das Regelgerät 5 und von hier über eine Leitung 14 in das Klimagerät
5, wo er mit der Luft vermischt wird. In gleicher Weise wird Wasser über eine Leitung
15 dem Regelgerät 5 und von hier über eine weitere Leitung 16 dem Klimagerät 3 zugeführt
und hier in die Luft eingedüst. Der Strom zum Antrieb des Ventilators 1 fließt über
eine Anschlußleitung 17 zum Regelgerät 5 und weiter über eine Stronleitung 18 zum
Ventilator 1.
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Die Menge der stündlich uizuwälzenden Luft und die Größe des Vorratsgefäßes
12 für den Sauerstoff werden nach der Größe des zu schützenden Raumes und nach der
Menge der Schadstoffe in der Luft bestint. Dabei wird für eine Person und für 24
Stunden mindestens mit einer Gesamtmenge an Luft von 15 m3 gerechnet.
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Durch Stutsen oder Schlitze in der Wand des Raumes kann Außenluft
angesaugt und dem Klimagerät vor der Filterkombination zugefährt werden. Dementsprechend
wird die gleiche Menge an verbrauchter Luft an anderer Stelle durch die Wand nach
außen abgeführt.
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