GLASS, Daniela - Johannes Gutenberg

PHYSIO-Startseite/EXAMENSARBEITEN&DISSERTATIONEN/ZUSAMMENFASSUNGEN/GLASS
(3 Seiten insgesamt)
Stand: 28.VII. 2015
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Fachbereich 02 – Sozialwissenschaften, Medien und Sport
Institut für Sportwissenschaft
der Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Bereich Sportphysiologie
DIPLOMARBEIT zum Thema
Regeltechnische Kenndaten einer Mainzer normobaren Hypoxiekammer
vorgelegt von Daniela Glaß
im Sommersemester 2015
Referent: Prof. Dr. med. H.-V. Ulmer
Korreferent: Prof. Dr. Dr. P. Simon
EINLEITUNG
Gezielte Recherchen im Internet lassen deutlich erkennen, dass Hypoxiekammern mittlerweile in
vielen Gesundheitszentren, Instituten, Arztpraxen, Kliniken und Forschungsanstalten vorhanden
sind. Überwiegend handelt es sich hierbei um normobar (mit gleichbleibendem Luftdruck) und nicht
um hypobar (mit Unterdruck) arbeitende Kammern. Sie werden u.a. zur Vorbereitung eines
Aufenthaltes in größeren Höhen eingesetzt, der so genannten Präaklimatisation. Weiterhin nutzt
man sie zur Simulation eines sportmedizinisch befürworteten Höhentrainings. Der Einsatz von
Höhentraining zu therapeutischen Zwecken soll hier nur vollständigkeitshalber erwähnt, aber nicht
weiter berücksichtigt werden.
Eine normobare Hypoxiekammer ist ein Raum, in dem die enthaltene Luft unter normalen
Luftdruckbedingungen einen künstlich reduzierten Sauerstoffgehalt aufweist. Hierdurch wird im
Organismus der sich dort aufhaltenden Personen ein Sauerstoffmangelzustand ausgelöst. Die
Sauerstoffreduktion in der Kammer wird mit speziell hierfür ausgelegten Geräten, sogenannten
Sauerstoffseparatoren, vorgenommen.
Eine solche Kammer gab es in Mainz von 2005 bis 2009, betrieben mit Geräten der Firma
Hypoxico. Die betreibenden Ärzte waren daran interessiert, nähere regeltechnische Kenndaten zu
erfahren. Es sollte vor allem untersucht werden, welcher Zeitbedarf bis zum Erreichen der
gewünschten Sollkonzentration des Sauerstoffmangelgemisches nötig ist und der eventuell
störende Einfluss durch sauerstoffverbrauchende Personen innerhalb der Kammer.
Als der Diplomandin diese Fragestellung als Thema ihrer Diplomarbeit angeboten wurde, sagte sie
als bergsportinteressierte Person freudig zu.
SCHLUSSFOLGERUNGEN FÜR DIE PRAXIS
Mit durchschnittlich 6 h braucht es etwas Zeit, um einen Plateauwert von etwa 13,0 %
Sauerstoffkonzentration in der Kammerluft zu erreichen (siehe Tabellen 5, S. 24 und 6, S. 24) und
damit eine Höhe von ca. 3800 m über Normalhöhennull zu simulieren. Hingegen ist die Kammer
nach bereits 1,5 h für ein Hypoxietraining betriebsbereit. Gegenüber den geprüften Störungen
verhält sich die Mainzer Kammer im Hinblick auf den damaligen bezweckten Einsatz recht stabil.
Insgesamt lassen die Auswertungen der Versuchsergebnisse die Aussage zu, dass die Kammer
trotz ihres einfachen Aufbaus für ihre vorgesehenen Zwecke ausreichend und zuverlässig
funktionierte.
Die experimentelle Erhebung in dieser Arbeit beweist, dass es grundsätzlich möglich ist, eine
normobare Hypoxiekammer ohne großen baulichen Aufwand zu betreiben.
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ZUSAMMENFASSUNG
Normobare Hypoxiekammern werden mittlerweile von vielen kommerziellen Anbietern,
medizinischen Instituten und Forschungseinrichtungen unter anderem zur Präaklimatisation, zum
sportmedizinisch befürworteten Höhentraining und zu therapeutischen Zwecken eingesetzt. Solch
eine normobare Hypoxiekammer wurde auch von 2005 bis 2009 von den Mainzer Ärzten Dres.
Claus in ihrem Zentrum B.A.S.E. für Vitalitäts- und Leistungssteigerung betrieben.
Hypoxiekammern dienen der Simulation von Höhenluft. Sie lassen sich unterteilen in normobare
und hypobare Kammern mit unterschiedlichen Funktionsweisen. Bei normobaren Kammern wird
mit der Einleitung eines künstlich hergestellten Sauerstoffmangelgemisches, erzeugt durch
Reduzierung der Sauerstoffkonzentration, bei gleichbleibenden Druckverhältnissen gearbeitet. Bei
hypobaren Kammern führt die Reduktion des Luftdrucks und somit auch des
Sauerstoffpartialdrucks zum Erreichen der jeweiligen gewünschten Höhe in Bezug auf den
Sauerstoffmangel.
Da betreffend normobarer Hypoxiekammern keine Literatur zu regeltechnischen Kenndaten
gefunden wurde, sollte in der vorliegenden Arbeit die Mainzer normobare Hypoxiekammer
hinsichtlich ihrer regeltechnischen Kenndaten untersucht werden. Von Interesse war zum einen,
herauszufinden, wie lange die Kammer braucht, um eine gewünschte Sollkonzentration des
Sauerstoffmangelgemisches zu erreichen, zum anderen, ob der Aufenthalt einer
sauerstoffverbrauchenden Person innerhalb der Kammer eventuell störenden Einfluss hat. Die
Hypoxie wurde durch Einsatz von zwei bzw. drei Sauerstoffseparatoren der Firma Hypoxico
erzeugt. Betrieben wurde die Kammer in einem Raum eines konventionellen Bürogebäudes ohne
besondere bauliche Maßnahmen wie z.B. der Abdichtung von Fenster- und Türschlitzen.
Das Thema wurde mittels einer orientierenden Umfrage und einer experimentellen Erhebung
bearbeitet. Die experimentelle Erhebung erfolgte in zehn Versuchen und diente zur Untersuchung
spezieller Fragestellungen bezüglich des Kammerverhaltens in der Vorlaufzeit, bei Störungen im
Betrieb sowie während der Abklingzeit.
Hinsichtlich der Störungen wurden folgende Aspekte untersucht: die Auswirkungen von Öffnen und
Schließen der Kammertür, der Aufenthalt einer Person in Ruhe und die Folgen von
Fahrradergometrie. Von Interesse waren hierbei die Auswirkungen des Sauerstoffverbrauchs
sowie der Akkumulation von CO2 auf die in der Kammer vorliegende
Sauerstoffmangelkonzentration. Anhand dieser Versuche wurden orientierende regeltechnische
Kenndaten für die Mainzer normobare Hypoxiekammer erhoben.
Eine orientierende Umfrage zeigte, dass kaum Mess- oder Erfahrungswerte an Kenndaten
existierten. Nur wenige Kammerbetreiber machten konkretere Angaben. Direkte Vergleiche mit der
Mainzer Hypoxiekammer waren aufgrund der unterschiedlichen Bedingungen nicht möglich.
Orientierend lässt sich sagen, dass die Kammern derjenigen Betreiber, die geantwortet hatten,
schneller ihre angestrebten 2/3- und 90 %-Einstellzeiten sowie den Plateauwert erreichten als die
untersuchte Mainzer Kammer. Nach Einschalten der Sauerstoffseparatoren betrug die Zeit bis zum
Erreichen eines neuen Plateauwerts für die Sauerstoffkonzentration ca. 6 h, was in Abhängigkeit
zur Anzahl der eingesetzten Sauerstoffseparatoren stand. Erzielt wurden hier
Sauerstoffkonzentrationen bis zu 13,0 %. Die 90 %- und 2/3-Einstellzeiten betrugen ebenso in
Abhängigkeit von der Anzahl der Sauerstoffseparatoren etwa 4 bzw. 3 h für die 90 %-Einstellzeit
und etwa 2 bzw. 1,5 h für das Erreichen der 2/3-Einstellzeit. Beim Erreichen der 90 %-Einstellzeit
betrug die Sauerstoffkonzentration in der untersuchten Kammer durchschnittlich 14,0 % und beim
Erreichen der 2/3-Einstellzeit ca. 16,0 %. Das bedeutet, dass die Kammer bereits ab der 2/3
Einstellzeit für Hypoxietraining nutzbar ist. Die untersuchten Störeffekte zeigten nur geringe
Auswirkungen auf die Sauerstoffmangel- sowie auf die CO2-Konzentration. Nachdem die
Sauerstoffseparatoren abgeschaltet wurden, lag der O2-Gehalt in der Kammer nach rund 13,5 h
bei durchschnittlich 17,0 %. Dies entspricht einer Sauerstoffkonzentration von 1750 m über
Normalhöhennull.
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Als Schlussfolgerung für die Praxis sei hervorgehoben, dass es möglich ist, eine normobare
Hypoxiekammer ohne großen baulichen Aufwand zu betreiben. Anhand der durchgeführten
Untersuchungen liegen nun für solch eine Kammer orientierende Daten vor.
DANKSAGUNG (Auszug)
Mein Dank gilt in erster Linie Herrn Professor Dr. med. Ulmer für die Bereitstellung dieses von
Beginn an interessanten Themas der Diplomarbeit.
Vielen Dank an Herrn Professor Dr. Dr. Simon bezüglich seiner Bereitschaft für diese Arbeit das
Korreferat zu übernehmen.
Einen großen Dank möchte ich den Ärzten Dres. med. Claus für die Bereitstellung Ihrer
Hypoxiekammer aussprechen. Ohne sie wäre die Erstellung dieser Diplomarbeit gar nicht möglich
gewesen.
Lieben Dank an meine Eltern für Ihre Unterstützung in jeglicher Hinsicht während meines
Studiums. Meinem Vater zudem einen herzlichen Dank für die Erstellung der technischen
Zeichnung, die mir in dieser Form nicht gelungen wäre.
Nicht zuletzt möchte ich Bettina Haun, meinem Freund Florian Winter, Andreas Butterweck, allen
Probanden sowie Ines Feix und Jürgen Erdmann-Feix für die Bereitschaft zu inhaltlichen
Diskussionen, dem Korrekturlesen, den Ratschlägen bei EDV-Problemen und der moralischen
Unterstützung während meiner Diplomarbeitszeit ganz herzlich danken.
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