EP0959928A2 - Sauerstofftrainer - Google Patents

Sauerstofftrainer

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EP0959928A2
EP0959928A2 EP97917237A EP97917237A EP0959928A2 EP 0959928 A2 EP0959928 A2 EP 0959928A2 EP 97917237 A EP97917237 A EP 97917237A EP 97917237 A EP97917237 A EP 97917237A EP 0959928 A2 EP0959928 A2 EP 0959928A2
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EP
European Patent Office
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oxygen
air
person
performance
enrichment
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Withdrawn
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EP97917237A
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English (en)
French (fr)
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Christoph Schuster
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Individual
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Publication date
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    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00—Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2213/00—Exercising combined with therapy
    • A63B2213/005—Exercising combined with therapy with respiratory gas delivering means, e.g. O2
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B2230/00—Measuring physiological parameters of the user
    • A63B2230/04—Measuring physiological parameters of the user heartbeat characteristics, e.g. ECG, blood pressure modulations
    • A63B2230/06—Measuring physiological parameters of the user heartbeat characteristics, e.g. ECG, blood pressure modulations heartbeat rate only
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
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    • A63B2230/062—Measuring physiological parameters of the user heartbeat characteristics, e.g. ECG, blood pressure modulations heartbeat rate only used as a control parameter for the apparatus
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    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
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    • A63B2230/00—Measuring physiological parameters of the user
    • A63B2230/30—Measuring physiological parameters of the user blood pressure

Definitions

  • the invention is based on a method for treating the breathing air of an oxygen-air mixture with the addition of largely pure oxygen gas to the air to be inhaled for living beings, in particular human persons, according to the preamble of the main claim.
  • This generic treatment of breathing air with largely pure or also pure ionizing oxygen is mainly used in older, low arterial pressure
  • an oxygen-air mixture is supplied to the person to be supplied with the oxygen-air mixture via an oxygen-supplying device.
  • the oxygen volume fraction of the oxygen-air mixture to be provided in the oxygen-supplying device is set as a constant, time-invariable value.
  • Oxygen supply centers facilities for the production of oxygen by decomposition of oxygen-rich chemicals, oxygen separation systems with membranes or the like are used.
  • the application of air mixtures with increased oxygen content takes place through attached breathing masks, nasal probes, open applicators and the like.
  • these known methods for breathing air treatment of an oxygen-air mixture have the following disadvantages. Since the oxygen volume fraction of the oxygen-air mixture to be provided is set as a fixed quantity on the oxygen-supplying device, the constant oxygen supply is independent of any changes which may influence the person to be supplied with the oxygen-air mixture Sizes. These variables are, for example, a changing physical output of the person to be oxygenated.
  • the method according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the added oxygen volume fraction of the oxygen-air mixture to be provided is controlled depending on the given physical performance to be measured of the living being to be supplied with the oxygen-air mixture, and in such a way that, with increasing physical performance, the oxygen volume fraction of the oxygen-air mixture increases, while, with decreasing physical performance, the oxygen volume fraction of the oxygen-air mixture decreases.
  • at the oxygen volume fraction of the physical performance increase can be adapted to the person to be cared for, as a result of which a larger amount of oxygen can be absorbed and thus the arterial p ⁇ 2 increases.
  • the oxygen volume fraction can be between 20% and 75% of the total oxygen-air mixture supplied, the living being supplied with the oxygen-air mixture by means of a home trainer or the like which allows individual performance (bicycle ergometer, rowing machine, treadmill or the like ) provides the physical performance to be measured.
  • a home trainer or the like which allows individual performance (bicycle ergometer, rowing machine, treadmill or the like ) provides the physical performance to be measured.
  • the measurable pulse frequency of the living being supplied with the oxygen-air mixture serves as a measure of the physical performance achieved.
  • the measurable blood pressure of the living being supplied with the oxygen-air mixture serves as a measure of the physical performance achieved.
  • the pulse frequency, together with the blood pressure of the living being supplied with the oxygen-air mixture serves as a measure of the physical performance achieved.
  • a power measurement unit eg. Watt meter or tachometer in the case of a home trainer
  • the living being supplied with the oxygen-air mixture serves as a measure of the physical performance achieved.
  • a control and control unit controls the oxygen volume fraction of the oxygen-air mixture in such a way that it is dependent on the one hand on physiologically given variables (type designation, age, gender, height, weight, condition and the like), and, on the other hand, from the given, time-varying power of the living being to be supplied with the oxygen-air mixture in order to determine and provide the controlled oxygen volume fraction and the total oxygen-air flow to be provided for the oxygen-air mixture.
  • physiologically given variables type designation, age, gender, height, weight, condition and the like
  • control of the oxygen volume fraction of the oxygen-air mixture already provided is carried out by changing the oxygen pressure or the cross-sectional ratio of air and oxygen supply.
  • the oxygen gas is obtained via chemical, in particular through the decomposition of oxygen-rich chemicals, via mechanical, in particular by extracting the oxygen by means of membranes (L-pump and motor) or via physical, in particular by providing oxygen by means of gas pressure bottles or gas pressure lines, Way provided.
  • a method for breathing air treatment of an oxygen-air mixture with the addition of largely pure oxygen gas to the air to be inhaled is shown for living beings, in particular human beings.
  • the person 1 to be supplied with the oxygen-air mixture is exposed to physical performance by means of a home trainer 12, for example a bicycle ergometer.
  • the pulse of the person is taken via a pulse measuring device 2 and fed to a pulse rate monitor 3.
  • the measured pulse frequency is used by the control and control unit 4 as a time-varying input variable.
  • time-constant, given physiological variables such as age, gender, height, weight, condition etc. of the person to be supplied with oxygen are entered at the control and control unit 4.
  • Appropriate programming of the control and control unit controls the mixing unit 5.
  • the oxygen volume flow 6 and the air volume flow 7 are mixed in such a way that, depending on the time-varying and the time input, which is input into the control and control unit 4 constant sizes an individually different, optimal oxygen-air mixing ratio of the breathing air preparation, each with the oxygen Air mixture to be treated person to be treated.
  • the processed oxygen-air mixture is fed to person 1 via the oxygen-air mixture line 11 and the oxygen applicator 10.
  • Various measuring units are installed in the oxygen-air mixture line 11, in particular a flow meter 8, which measures the entire volume flow, and an oxygen fraction meter 9 for measuring the oxygen fraction of the applied air.
  • the measured data are fed to the control and control unit 4 in order to be able to carry out a regulation if the measured variables deviate from the target. If the person's power output is interrupted, the oxygen supply can also be interrupted.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Atemluftaufbereitung eines Sauerstoff-Luft-Gemisches mit der Zugabe von weitgehend reinem Sauerstoffgas zu der einzuatmenden Luft vorgeschlagen, bei der der zugegebene Sauerstoff-Volumenanteil des bereitzustellenden Sauerstoff-Luft-Gemisches abhängig von der gegebenen zu messenden körperlichen Leistung ist.

Description

Sauerstofftrainer
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Atemluftaufbereitung eines Sauerstoff-Luft-Gemisches unter Zugabe von weitgehend reinem Sauerstoffgas zu der einzuatmenden Luft für Lebewesen, insbesondere menschliche Personen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Diese gattungsgemäße Atemluftaufbereitung mit weitgehend reinem oder auch reinem ionisierenden Sauerstoff wird vorwiegend bei älteren, einen niedrig arteriellen
Ruhesauerstoffpartialdruck (pθ2) aufweisenden Personen zur permanenten Anhebung des Ruhe-pθ2 mit großem Erfolg eingesetzt (Prinzip der Ardennen-02-Mehrstufentherapie).
Bei bekannten Verfahren wird ein Sauerstoff-Luft-Gemisch der mit dem Sauerstoff-Luft- Gemisch zu versorgenden Person über eine Sauerstoff liefernde Einrichtung zugeführt. Hierbei wird der Sauerstoffvolumenanteil des zu bereitstellenden Sauerstoff-Luft-Gemisches an der Sauerstoff liefernden Einrichtung als konstanter, zeitlich unveränderlicher Wert eingestellt. Als Sauerstoff liefernde Einrichtung werden hierbei insbesondere Sauerstoffdruckflaschen,
Sauerstoffversorgungszentralen, Einrichtungen zur Gewinnung von Sauerstoff durch Zersetzung sauerstoffreicher Chemikalien, Sauerstofftrennungssysteme mit Membranen oder dergleichen eingesetzt. Die Applikation von Luftgemischen mit erhöhtem Sauerstoffanteil findet durch anliegende Atemmasken, Nasensonden, offene Applikatoren und dergleichen statt. Diese bekannten Verfahren zur Atemluftaufbereitung eines Sauerstoff-Luft-Gemisches haben jedoch folgende Nachteile. Da der Sauerstoff-Volumenanteil des zu bereitstellenden S auerstoff-Luft-Gemisches als feste Größe an der sauerstoffliefernden Einrichtung eingestellt wird, ist die konstante S auerstoffzufuhr unabh ängig v on sic h möglicherweise ändernden, die mit dem Sauerstoff-Luft- Gemisch zu versorgende Person beeinflussende Größen. Diese Größen sind beispielsweise eine sich ändernde körperliche Leistungsabgabe der mit Sauerstoff zu versorgenden Person. Weiterhin muß durch aufwendiges und zeitraubendes Nachschlagen ermittelt werden, wie hoch der prozentuale Sauerstoffvolumenanteil des zu bereitstellenden Sauerstoff- Luft-Gemisches abhängig von physiologisch konstanten Größen der mit den Sauerstoff-Luft-Gemisch zu versorgenden Person, z.B . Alter, Geschlecht, Größe, Gewicht, Kondition und dergleichen ist. Eine Adaption von der momentan zu erbringenden Leistung der mit dem Sauerstoff-Luft-Gemisch zu versorgenden Person und dem Sauerstoffanteil des Sauerstoff-Luft-Gemisches findet nicht, und wenn doch sehr mangelhaft durch Handeinstellung statt.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der zugegebene Sauerstoff-Volumenanteil des bereitzustellenden Sauerstoff-Luft-Gemisches abhängig von der gegebenen zu messenden körperlichen Leistung des mit dem Sauerstoff-Luft-Gemisch zu versorgenden Lebewesens gesteuert wird, und zwar derart, daß bei zunehmender körperlichen Leistung der Sauerstoff-Volumenanteil des S auerstoff-Luft- Gemi sc hes zun immt hin gegen bei abnehmender körperlicher Leistung der S auerstoff- Volumenanteil des Sauerstoff-Luft-Gemisches abnimmt. Bei der zu versorgenden Person ist der Sauerstoffvolumenanteil der körperlichen Leistungssteigerung anpaßbar, wodurch eine größere Menge Sauerstoff aufgenommen werden kann und sich somit der arterielle pθ2 erhöht. Hierbei kann der Sauerstoff- Volumenanteil zwischen 20% und 75% des gesamten zugeführten Sauerstoff-Luft-Gemisches liegen, wobei das mit dem Sauerstoff-Luft-Gemisch versorgte Lebewesen mittels eines eine individuelle Leistung zulassenden Hometrainers oder dergleichen (Fahradergometer, Rudergerät, Laufband oder dergleichen) die zu messende körperliche Leistung erbringt. Ein wichtiger Vorteil besteht dain, daß die Qualität der Sauerstoffaufnahme im Blut von der tatsächlichen Leistung des Lebewesens abhängt. Es hat sich gezeigt, daß eine längerfristige Erhöhung des Sauerstoffpartialdruckes im Blut nur über eine Sauerstoffaufnahme während abgegebener Leistung und weitgehend von jener abhängig erzielbar ist.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient die meßbare Pulsfrequenz des mit dem Sauerstoff-Luft-Gemisch versorgten Lebewesens als Maß für die erbrachte körperliche Leistung.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient der meßbare Blutdruck des mit dem Sauerstoff-Luft- Gemisch versorgten Lebewesens als Maß für die erbrachte körperliche Leistung.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient die Pulsfrequenz gemeinsam mit dem Blutdruck des mit dem Sauerstoff-Luft-Gemisch versorgten Lebewesens als maß für die erbrachte körperliche Leistung. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient eine Leistungsmeßeinheit (z.B . Wattmeter oder Drehzahlmesser bei Hometrainer) des mit dem Sauerstoff- Luft-Gemisch versorgten Lebewesens als Maß für die erbrachte körperliche Leistung.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung steuert eine Kontroll- und Steuereinheit den Sauerstoff- Volumenanteil des Sauerstoff-Luft-Gemisches so, daß er einerseits abhängig ist von physiologisch gegebenen Größen (Artenbezeichnung, Alter, Geschlecht, Größe, Gewicht, Kondition und dergleichen), und andererseits von der gegebenen zu messenden, zeitlich variiernenden Leistung des mit dem Sauerstoff-Luft-Gemisch zu versorgenden Lebewesens um so den gesteuerten Sauerstoff-Volumenanteil sowie den gesamten bereitzustellenden Sauerstoff-Luft- Strom des Sauerstoff-Luft- Gemisches zu bestimmen und bereitszustellen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Steuerung des bereitsgestellten Sauerstoff- Volumenanteil des Sauerstoff-Luft-Gemisches durch Änderung von Sau er stoff druck oder des Querschnittverhältnisses von Luft- und Sauerstoffzufuhr.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Sauerstoffgas über chemische, insbesondere durch Zersetzung sauerstoffreicher Chemikalien, über mechanische, insbesondere durch Gewinnung des Sauerstoffes mittels Membranen (L-Pumpe und Motor) oder über physikalische, insbesondere durch Bereitstellung von Sauerstoff mittels Gasdruckflaschen oder Gasdruckleitungen, Art und Weise bereitgestellt. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 Verfahren zur Atemluftaufbereitung
In Fig. 1 ist ein Verfahren zur Atemluftaufbereitung eines Sauerstoff-Luft-Gemisches mit der Zugabe von weitgehend reinem Sauerstoffgas zu der einzuatmenden Luft für Lebewesen, insbesondere menschliche Personen dargestellt. Die mit dem Sauerstoff-Luft-Gemisch zu versorgende Person 1 wird einer körperlichen Leistung mittels eines Hometrainers 12, beispielsweise eines Fahrradergometers, ausgesetzt. Hierbei wird über einen Pulsmeßabnehmer 2 der Puls der Person abgenommen und einem Pulsfrequenzmesser 3 zugeführt. Die gemessene Pulsfrequenz dient der Kontroll- und Steuereinheit 4 als zeitlich variierende Eingangsgröße. Zudem werden an der Kontroll- und Steuereinheit 4 zeitlich konstante, gegebene physiologische Größen wie Alter, Geschlecht, Größe, Gewicht, Kondition usw. der mit dem Sauerstoff zu versorgenden Person eingegeben. Mittels entsprechender Programmierung der Kontroll- und Steuereinheit steuert diese die Mischeinheit 5. In der Mischeinheit 5 wird der Sauerstoff- Volumenstrom 6 und der Luft- Volumenstrom 7 derart gemischt, daß abhängig von den in der Kontroll- und Steuereinheit 4 eingehenden zeitlich variierenden sowie eingegebenen zeitlich konstanten Größen ein individuell verschiedenes, optimales Sauerstoff-Luft-Mischungsverhältnis der Atemluftaufbereitung der jeweils mit dem Sauerstoff- Luft-Gemisch zu versorgenden Person aufbereitet wird. Über die Sauerstoff-Luft-Gemischleitung 1 1 sowie den Sauerstof fapplikator 10 wird das aufbereitete Sauerstoff-Luft- Gemisch der Person 1 zugeführt. In der Sauerstoff-Luft- Gemischleitung 11 werden hierbei verschiedene Meßeinheiten angebracht, insbesondere ein Flowmeter 8, welches den gesamten Volumenstrom mißt, sowie ein Sauerstoffanteilmeter 9 zur Messung des Sauerstoffanteils der applizierten Luft. Die gemessenen Daten werden hierbei der Kontroll- und Steuereinheit 4 zugeführt, um somit gegebenenfalls eine Regelung bei Sollabweichung der gemessenen Größen vornehmen zu können. Bei Unterbrechen der Leistungsabgabe der Person kann auch die Sauerstoffversorgung unterbrochen werden.
Alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
Bezugszahlen
1 Die mit dem Sauerstoff-Luft-Gemisch zu versorgende, eine individuelle körperliche Leistung erbringende Person
2 Pulsmeßabnehmer
3 Pulsfrequenzmesser
4 Kontroll- und Steuereinheit
5 Mischeinheit
6 Sauerstoff-Volumenstrom
8 Flowmeter
9 Sauerstoffanteilnehmer
1 0 Sauerstoffapplikator
1 1 Sauerstoff-Luft-Gemischleitung
1 2 Hometrainer

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Aufbereitung der einzuatmenden Luft einer Person mit Anreicherung des Sauerstoffanteils und mit einer Einrichtung zur körperlichen Betätigung während des Atmens, dadurch gekennzeichnet, daß die Anreicherung abhängig von den gegebenen oder zu messenden persönlichen körperlichen Daten (Alter, Leistung) der zu versorgenden Person gesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Atmungsluft zusätzlich ionisiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anreicherung des Sauerstoffanteils durch Herstellung eines Sauerstoff- Luft-Gemisches erfolgt, in dem zugeführter Umluft weitgehend reines Sauerstoffgas oder ionisierendes Sauerstoffgas zugegeben wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anreicherung des Sauerstoffanteils erfolgt, in dem Umgebungsluft über ein den Sauerstoffanteil dieser Luft anreicherndes Gerät geleitet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grad der Sauerstoffanreicherung unmittelbar proportional der Leistung der Person ist, wobei bei zunehmender körperlicher Leistung der Sauerstoffanteil der einzuatmenden Luft zunimmt, hingegen bei abnehmender Leistung abnimmt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffvolumenanteil der einzuatmenden Luft zwischen 20 % und 75 % liegt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grad der körperlichen Betätigung über die Pulsfrequenz erfaßt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als körperliche Daten der Blutdruck der Person gemessen und für die Steuerung des Sauerstoff an teils verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als persönliche körperliche Daten die Arbeit der Gliedmaßen der Person gemessen und für die Steuerung des Sauerstoffanteils verwendet wird (Drehzahl bei Fahrradergometer, Bandgeschwindigkeit bei Laufband usw.)
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als persönliche körperliche Daten physiologisch gegebene Größen (Alter, Geschlecht, Größe, Gewicht, Type usw.) dienen.
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zugeführte Sauerstoff durch Änderung des Sauerstoffdruckes oder des Zuführungsquerschnittes erfolgt.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgebungsluft über eine Pumpe zugeführt wird und daß die Leistung der Pumpe proportional der Leistung der Person ist.
13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch
ein Gerät zur körperlichen Betätigung (Heimtrainer, wie Fahrradergometer, Rudergerät, Laufband odgl.),
ein die Sauerstoffanreicherung bewirkendes Gerät (Sauerstofferzeuger oder Sauerstoffanreicherer für Umgebungsluft odgl.),
ein die gegebenen oder zu messenden persönlichen Daten speicherndes oder verarbeitendes elektrisches Regel- oder Steuergerät und
durch die Komplettierung dieser Geräte zu einer Einheit, die konstruktiv fest miteinander verbunden ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1 3 , dad urch gekennzeichnet, daß innerhalb des Atmungsluftstroms ein Ionisierungsgerät für die Luft angeordnet ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Ionisierungsgerät am Ausgang der Sauerstoffzuführung oder der Atmungsluftzuführung angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der persönlichen Leistung ein Pulsmesser dient.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Sauerstofferzeuger eine semipermeable Membran dient.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Sauerstofferzeuger eine Einrichtung mit luftzersetzenden chemischen Mitteln dient.
EP97917237A 1996-02-23 1997-02-24 Sauerstofftrainer Withdrawn EP0959928A2 (de)

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