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Atmungsgerät mit einer von der Menge der durchgeatmeten Luft abhängigen lungenautomatisehen Sauerstoffzuführung.
Bei Atmungsgeräten mit Kreislauf der Atmungsluft und mit lungenselbsttätig gesteuerter Sauerstoffspeisung sind Einrichtungen zur Verhütung der Stiekstoffüberladung bekannt. Die Einrichtungen bezwecken die Zuführung einer ausreichenden Sauerstoffmenge unter Vermeidung der
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meistens noch neben der lungenautomatisch gesteuerten Speisung vorgesehen ist.
Nach einem ferner bekannten Vorschlag ist in dem Atmungsbeutel ein Hilfsbeutel angeordnet, der einerseits mit einer ventilgesteuerten Leitung in den Atmungsbeutel mündet und anderseits mit der Sauerstoffzuführungsleitung verbunden ist. Die bewegliche Wand des ständig unter dem geregelten Druck des Nährgases stehenden Hilfsbeutels wird durch die bewegliche Wand des Atmungsbeutels zusammengedrückt, wobei sieh sein Inhalt durch den ventilgesteuerten Anschluss in den Atmungsbeutel entleert.
Dabei ist die Anordnung so getroffen, dass während der Einatmung die bewegliche Wand des Atmungsbeutels beim Zusammenfallen erst nach einer gewissen Entleerung auf den Hilfsbeutel trifft und diesen nur bei der weiteren Entleerung, also nur bei wiederholter oder tiefer Einatmung zusammendrückt. Bei flacher Atmung kann sich also der Atmungsbeutel etwa bis zur Hälfte hin und her bewegen, ohne den Hilfsbeutel zu berühren. Da der Ausgleich des bei der Einatmung im Atmungsbeutel vorhandenen Unterdruckes durch den im Hilfsbeutel herrschenden Überdruck mittels des Ventils in der zum Atmungsbeutel führenden Leitung vorgesehen ist, hat der Hilfsbeutel nur den Zweck, bei heftiger Einatmung die Öffnung dieses Ventils und damit die Sauerstoffzufuhr zu unterstützen.
Der zusammengedrückte Hilfsbeutel wird beim Füllen des Atmungsbeutels durch die Ausatmung nur von dem Druck der beweglichen Wand des Atmungsbeutels befreit. Diese Wand zieht den Hilfsbeutel nicht auseinander, sondern er wird durch den Druck des Nährgases aufgebläht.
Um bei einem Atmungsgerät, in dessen Atmungsbeutel der ventilgesteuerte Anschluss eines mit der Sauerstoffzuführungsleitung verbundenen Zwischenbehälters veränderlichen Volumens mündet und bei dem die Wandung des Zwischenbehälters durch diejenige des Atmungsbeutels beweglich ist, die Nährgaszuführung dem jeweiligen Bedarf genau anzupassen, besteht gemäss der Erfindung zwischen der beweglichen Wand des Atmungsbeutels und derjenigen des Zwisehenbehälters eine zwangläufig jede Wandungsbewegung des Atmungsbeutels übertragende Verbindung, so dass entsprechend der jeweiligen Volumensänderung des Atmungsbeutels bei der Vergrösserung des Zwischenbehälters darin Nährgas aus der Vorratsflasche gelangt, das bei jeder Volumensverkleinerung des Zwischenbehälters daraus in den Atmungsbeutel gedrückt wird.
Das jeweilige Fassungs-und Entleerungsvermogen des Zwischenbehälters wird dadurch genau auf das durch die Grösse jeder Volumensänderung des Atmungsbeutels bestimmte Mass begrenzt.
Durch die feste Verbindung zwischen der beweglichen Wand des Atmungsbeutels und derjenigen des Zwisehenbehälters wird auch die kleinste Wandungsbewegung des Atmungsbeutels auf den Zwischenbehälter übertragen. Dies entspricht dem eigentlichen Zweck der Erfindung, durch den Zwischenbehälter als Mengenmesser die Sauerstoffzufuhr in einem ständig gleichen Prozentsatz zur durchgeatmeten Luft zu halten. Um durch den Druck des Sauerstoffes innerhalb des Zwischenbehälters
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die Bewegung der Wandung des Atmungsbeutels nicht zu erschweren, können Druckausgleichsmittel vorgesehen werden, z. B. ein den Zwischenbehälter unterteilender beweglicher Boden oder Kolben mit beiderseitiger Beaufschlagung, eine dem Sauerstoffdruck entgegenwirkende Federkraft od. dgl.
Für den Atmungsbeutel zu den Geräten gemäss der Erfindung eignen sich besonders die harmonikaartigen Beutel mit einer festgelagerten Unterwand und einer beweglichen jedoch starren Kopfwand.
Derartige Beutel lassen ihr Volumen und ihre Volumens änderung leicht errechnen, was für das Gerät gemäss der Erfindung deshalb von Bedeutung ist, weil die Sauerstoffzuführung von der Volumens-
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ihrer Wandungsbewegung.
Das Grössenverhältnis zwischen dem Atmungsbeutel und dem mit ihm verbundenen Zwischenbehälter ist in Verbindung mit der Stellung zueinander so gedacht, dass der Atmungsluftmenge im Beutel ein bestimmter Teil Sauerstoff, etwa 4-10%, zugeführt wird. Das Mittel zur Bewegungs- übertragung ist zweckmässig für eine gleichartige Volumensveränderung angeordnet, so dass jede Volumensvergrösserung des Atmungsbeutels auch eine Volumensvergrösserung des Zwischenbehälters und umgekehrt jede Volumensverkleinerung des Atmungsbeutels eine Volumensverkleinerung des Zwischenbehälters bewirkt. Durch die Bewegungsübertragung mittels eines zweiarmigen Hebels kann die Volumens änderung zwischen dem Atmungsbeutel und dem Zwischenbehälter auch entgegengesetzt geschehen.
Bei der ersterwähnten gleichartigen Volumensveränderung wird bei der Ausatmung der den Atmungsbeutel ausdehnende Überdruck den Zwischenbehälter vergrössern und in diesem einen Unterdruck hervorrufen. Umgekehrt wird beim Einatmen der sich infolge des Unterdruckes verkleinernde Atmungsbeutel bei der Verkleinerung des Zwischenbehälters darin einen Überdruck verursachen. Bei seiner Volumensvergrösserung wird der Zwischenbehälter mit dem Sauerstoff aus der Vorratsflasche gefüllt. Bei der Volumensverkleinerung des Zwischenbehälters wird der darin befinliche Sauerstoff durch den vorgesehenen Anschluss in den Atmungsbeutel gedrückt. Dabei ist ein Zurückweichen des Sauerstoffes in die Flasche oder durch das Reduzierventil nicht möglich.
Damit der Sauerstoff aus dem Zwischenbehälter nicht fortwährend, sondern nur bei der Verkleinerung seines Volumens in den Atmungsbeutel übertreten kann, ist in die sie verbindende Leitung ein Ventil eingesetzt, das unter einem höheren Druck, als er in dem Zwischenbehälter vorhanden ist, unter Verschluss steht. Beträgt z. B. der Sauerstoffdruck in dem Zwischenbehälter 100 mm Wassersäule, so würde ein Gegendruck auf das Ventil in der Verbindungsleitung von etwa 120 mm zu seinem Verschluss genügen.
Geschieht die Bewegungsübertragung von dem Atmungsbeutel auf den Zwischenbehälter durch einen ein-oder zweiarmigen Hebel, so kann durch die Verbindung des Zwischenbehälters mit dem kurzen Hebelarm die zu der Volumensänderung notwendige Kraft vermindert werden. Diese Kraft ist an sich auch wegen des kleinen Rauminhaltes des Zwischenbehälters gegenüber dem Atmungbeutel gering. Der Druck des den Zwischenbehälter bei seiner Ausdehnung füllenden Sauerstoffes erleichtert die Ausdehnung des Atmungsbeutels. Wird der Sauerstoffdruck in den Zwischenbehälter durch ein Ausgleichsmittel aufgehoben, so verursacht seine Volumensänderung keine Mehrbelastung in der Wandungsbewegung des Atmungsbeutels.
Der Zwischenbehälter kann in ständig offener Verbindung mit dem Reduzierventil der Sauerstoffflasche stehen, wobei es notwendig ist, den Druck der Sauerstofflasche, der im gefüllten Zustande 150 Atm. beträgt, auf etwa 100 mm Wassersäule zu reduzieren. Diese grosse Druckverminderung lässt sich mit nur einem Reduzierventil schlecht erreichen. Da ausserdem ein zu hoher Druck in dem Zwischenbehälter zu vermeiden ist, können nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung die in seinem Innern auftretenden Druckunterschiede zur Betätigung eines beweglichen Gliedes, z. B. einer nachgiebigen Wand oder eines an sich bekannten Steuerbeutels, benutzt werden, womit ein in die von der Sauerstoffflasche zum Zwischenbehälter führende Leitung eingesetztes Ventil gesteuert wird.
Die Steuerung dieses Ventils ist derart vorgesehen, dass bei der Verkleinerung des Zwischenbehälters, also bei der Verdrängung der entsprechenden Sauerstoffmenge in den Atmungsbeutel das Ventil geschlossen bleibt und es sich bei der Vergrösserung des Zwischenbehälters durch den entstehenden Unterdruck mittels des beweglichen Gliedes so lange öffnet, bis dieser Unterdruck ausgeglichen ist.
Auch hiebei kann der Zwischenbehälter durch einen beweglichen Boden unterteilt sein, so dass sowohl bei der Ausatmung als auch bei der Einatmung, also bei jeder Vergrösserung und Verkleinerung des Atmungsbeutels, in einer der Hälften des Zwischenbebälters abwechselnd ein Unterdruck und gleichzeitig in der andern Hälfte ein Überdruck entsteht. Der Überdruck in der einen Hälfte lässt den Sauerstoff in den Atmungsbeutel übertreten, wogegen der Unterdruck in der andern Hälfte mittels des beweglichen
Gliedes das Ventil in der Sauerstoffzuführungsleitung öffnet.
Da das zur Steuerung des Ventils in der Sauerstoffzuführungsleitung dienende bewegliche
Glied, wie die nachgiebige Verschlusswand des Zwischenbehälters oder der Steuerbeutel, in seiner Bewegung abhängig ist von der Bewegung des die Volumensänderung des Atmungsbeutels auf den Zwischenbehälter übertragenden Gliedes, kann auch die Bewegung des letzteren zur Steuerung des Ventils in der Sauerstoffzuführungsleitung benutzt werden. Damit zu Beginn der Bewegungsüber- tragring des Atmungsbeutels auf den Zwischenbehälter der Leerlauf in letzterem nicht zu gross wird,
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damit also die Auswirkungen der Druckunterschiede möglichst schnell eintreten, kann der Zwischenbehälter eine von der beweglichen Kopfwand nach dem feststehenden Boden hin sich verjüngende konisehe Gestaltung besitzen.
Um die Druekunterschiede in dem Atmungsbeutel und in dem Zwischenbehälter nicht vollständig durch frischen Sauerstoff auszugleichen, kann zur Sauerstoffersparung zwischen dem Atmungbeutel und dem Zwischenbehälter ausser dem ventilgesteuertem Luftweg noch eine ständig offene Verbindung mit kleinerem Leitungsdurchmesser oder eine von Hand regelbare Verbindung bestehen, die es ermöglicht, infolge des bei der Ausatmung im Atmungsbeutel auftretenden Überdruckes einen beschränkten Teil der Atmungsluft in den alsdann im Unterdruck stehenden Zwisehenbehälter zu überführen. In diesen den Atmungsbeutel mit dem Zwischenbehälter zusätzlich verbindenden Luftweg kann ein den ungeöffneten Verschluss der Sauerstoffflasche anzeigendes Warnungsmittel vorgesehen werden.
Erweitert sich nämlich bei der Ausatmung der Atmungsbeutel durch den in ihm auftretenden Überdruck, so wird dadurch auch der Zwischenbehälter auseinandergezogen, wobei der in dem letzteren auftretende Unterdruck mittels der nachgiebigen Verschlusswand oder mittels des Steuerbeutels das in die Sauerstoffzuführungsleitung eingesetzte Ventil öffnet. Hat nun der Geräteträger das Öffnen der Sauerstoffflasche vergessen, so kann der Unterdruck in dem Zwischenbehälter sich nicht durch frischen Sauerstoff ausgleichen. Dieser Unterdruck wird alsdann durch den zusätzlichen Luftweg von der im Überdruck stehenden Atmungsluft im Atmungsbeutel ausgeglichen. Die dabei in der zusätzlichen Verbindung auftretende starke Luftströmung wird zur Betätigung des Warnungsmittels benutzt. Das Warnungsmittelist beliebiger Art. Es kann z.
B. akustisch durch eine in dem zusätzlichen Luftweg angeordnete Pfeife oder auf den Geruch oder Geschmack durch einen in diesen Luftweg angebrachten stark riechenden oder stark schmeckenden Stoff wie Eukalyptusöl wirken. Damit das Warnungsmittel nur durch die bei ungeöffneter Sauerstoffflasche in dem zusätzlichen Luftweg auftretende starke Luftströmung wirkt, kann es, z. B. bei Verwendung einer Pfeife, so eingestellt sein, dass die schwache Luftströmung bei geöffneter Sauerstoffflasche auf das Warnungsmittel wirkungslos bleibt. Der zusätzliche Luftweg kann zu diesem Zweck auch ein auf einen bestimmten Druckunterschied eingestelltes Ventil besitzen.
Das Warnungsmittel in dem zusätzlichen Luftweg hat gegenüber der an sich bekannten Anordnung eines den Hauptluftleitungsweg drosselnden Warnsignal den Vorteil, dass der Hauptluftleitungsweg vollständig frei bleibt, so dass die Beatmung des Gerätes unter keinen Umständen durch das Warnungsmittel behindert werden kann. Trotzdem die Zuverlässigkeit der erfindungsgemässen Anordnung des Warnungsmittels sicherer ist als die bekannten Anordnungen, ist sie der schädlichen Einwirkung der Atmungsfeuchtigkeit weniger ausgesetzt.
Der Vorteil der Mengenmessung für die Sauerstoffzufuhr durch den Zwischenbehälter gemäss der Erfindung liegt gegenüber den bekannten Anordnungen zur Bemessung der Sauerstoffzu1uhr darin, dass der Leitungsweg für die Atmungsluft vollständig frei und unabhängig bleibt. Der Sauerstoff strömt nicht mehr wie bei bisher bekannten Geräten bei Auslösung des lungenautomatisch gesteuerten Ventils mit seinem vollen Überdruck in das Innere des ganzen Gerätes, sondern nur in den Zwischenbehälter, dessen jeweiliges Fassungsvermögen die Sauerstoffzuführung beschränkt, also die Sauerstoffzufuhr auf dasjenige Mass begrenzt, das durch die Volumensänderung des Atmungsbeutels bestimmt wird.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Die Darstellung beschränkt sich auf den für die Erfindung in Betracht kommenden Teil des Atmungsgerätes, der die gleiche Lage hat, wie sie im allgemeinen bei Kreislaufgeräten für den Atmungsbeutel üblich ist, also zwischen der Luftreinigungspatrone und dem Einatmungsschlauch. An den Atmungsbeutel a sind in üblicher Weise die Ausatmungsleitung al und die Einatmungsleitung a2 angeschlossen.
Fig. 1 zeigt die mechanische und pneumatische Verbindung des Atmungsbeutels a mit dem Zwischenbehälter b und dessen Verbindung mit dem Reduzierventil c der nicht dargestellten Sauerstoffflasche. Der Zwisehenbehälter b ist hier mit einem Druckausgleichsmittel, u. zw. mit dem beweglichen Zwischenboden cl, versehen, der mit den beiden festgelagerten Kopfwänden des Zwischenbehälters harmonikaartig verbunden ist. In jede der beiden Kopfwände mündet die zum Reduzierventil c führende Leitung e, so dass beide Behälterhälften b unter dem gleichen Sauerstoffdruck stehen. Mittels des in dem festgelagerten Drehpunkt t schwenkbaren zweiarmigen Hebels g wird die Bewegung der Wandung des Atmungsbeutels a auf den beweglichen, den Zwischenbehälter b unterteilenden Boden d übertragen.
Bei dieser Bewegung drückt der Boden cl abwechselnd aus der unteren und oberen Behälterhälfte b den Sauerstoff durch die ebenfalls an den beiden Kopfwänden des Behälters angeschlossene Leitung t mittel-oder unmittelbar in den Atmungsbeutel a, während gleichzeitig in die sich jeweils vergrössernde Behälterhälfte b Sauerstoff zufliesst. Dadurch, dass der Boden d beiderseits von dem Sauerstoffdruck beaufschlagt wird, gleicht sich der Druck in dem Zwischenbehälter oberhalb und unterhalb des Bodens cl aus. Zur Bewegung dieses Bodens ist deshalb nur die Kraft zum Öffnen des Ventils in der Anschlussleitung i notwendig. Beträgt z.
B. der Sauerstoffdruck in dem Zwischenbehälter 100 mm und die Belastung des Ventils h etwa 20 mm mehr, so steht der Bewegungsübertragung des Atmungsbeutels auf den Zwischenbehälter nur der geringe Druck von 20 mm entgegen, der jedoch durch die Anordnung des Zwischenbehälters d am kurzen Hebelarm fast vollständig aufgehoben wird.
Die Grösse der Bewegung des Bodens d und damit die Volumensveränderung des Zwischenbehälters b
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kann dadurch geregelt werden, dass an'dem kurzen Arm des Hebels g eine Anzahl Löcher vorgesehen sind, worin eine veränderbare Lagerung des Bodens, d möglich ist.
Bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel wird infolge der Unterteilung des Zwischenbehälters der Sauerstoff aus seiner sich jeweils verkleinernden Hälfte sowohl beim Zusammenziehen als auch bei der Ausdehnung des Atmungsbeutels a in diesen hineingedrückt. Bei den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird nur bei der Verkleinerung des Atmungsbeutels a, also nur bei der Einatmung, der Sauerstoff aus dem sich gleichzeitig verkleinernden Zwischenbehälter b durch die Leitung i in den Atmungsbeutel a gedrückt, während nur bei jeder Vergrösserung des Atmungsbeutels infolge des Ausatmens in den sich dabei vergrössernden Zwischenbehälters b frischer Sauerstoff durch die Leitung e aus der Flasche zufliesst.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 geschieht die Bewegungsübertragung des Atmungbeutels a auf den Zwischenbehälter b mittels des in dem Drehpunkt t gelagerten einarmigen Hebels g, wobei die Angriffsstelle für den Atmungsbeutel a am langen und die Angriffsstelle für den Zwischenbehälter b am kurzen Hebelarm vorgesehen ist. Hier führt von dem Zwischenbehälter b die Leitung e zu dem nicht dargestellten Druckminderungsventil der Sauerstoffflasche und die Leitung i mit dem
Ventil h zu dem Atmungsbeutel a.
Als Ausgleich für den Sauerstoff druck ist in Fig. 3 eine Zugfeder innerhalb des Zwischenbehälters b vorgesehen, die dem Sauerstoffdruck entgegenwirkend das Bestreben hat, die bewegliche Kopfwand des Behälters nach unten zu ziehen. In Fig. 4 ist über dieser beweglichen Kopfwand eine mit ihrem andern Ende sich abstützende Druckfeder angeordnet. Wenn der Kraftbedarf für die Volumensverkleinerung des Zwischenbehälters b über die zulässige Lungenbelastung hinausgeht, kann ein derartiges Druckausgleichsmittel in Betracht kommen.,
In Fig. 5 ist der Zwischenbehälter b innerhalb des Atmungsbeutels a, u. zw. in dessen Mitte, angeordnet. Beide sind an ihrer beweglichen Kopfwand miteinander verbunden.
Vom Reduzierventil c führt die Leitung e in den Zwischenbehälter b, der durch den das Ventil h besitzenden Anschluss i mit dem Atmungsbeutel a verbunden ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 liegt der Atmungsbeutel a keilförmig zwischen zwei durch das Gelenk t verbundene Böden, von denen der nach oben gerichtete, als einarmiger Hebel wirkende Boden g schwenkbar ist und bei dieser durch die Volumensänderung des Atmungsbeutels a. bewirkten Schwenkbarkeit die Volumensveränderung des Zwischenbehälters b bewirkt. Der an jeder beliebigen Stelle zwischen den beiden Böden anbringbare Zwischenbehälter b ist hier am langen Hebel- arm dargestellt. Die Leitung e führt vom Zwischenbehälter zum Reduzierventil und die durch das
Ventil gesteuerte Leitung i verbindet den Zwischenbehälter mit dem Atmungsbeutel a.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 ist in die Sauerstoffzuführungsleitung e das Ventil k eingesetzt, das sieh bei der Aufwärtsbewegung des Kniehebels l öffnet. Dieser Kniehebel I ist mit einer Membran oder Gummiwand m verbunden, die den Abschluss des feststehenden Bodens des Zwischen- behälters b bildet. Der in dem Zwischenbehälter b auftretende Unterdruck zieht die bewegliche Wand m nach innen, die dabei mittels des Hebels I das Ventil 7c so lange öffnet, bis der durch die nunmehr offene
Leitung e eintretende Sauerstoff den Unterdruck aufhebt.
Bei dem Gerät nach Fig. 8 besitzt der Zwischenbehälter b eine sich nach seinem feststehenden
Boden hin verjüngende konische Gestaltung, wodurch seine bewegliche Kopfwand bei der Volumens- veränderung von vornherein eine grössere Sauerstoffmenge bewegt und dadurch den Leerlauf beschränkt.
Die konische Gestaltung des Zwischenbehälters ist auch bei den andern Ausführungsbeispielen, also auch bei dem durch einen beweglichen Boden unterteilten Zwischenbehälter, möglich.
Im übrigen wirkt das Gerät nach Fig. 8 im wesentlichen wie dasjenige nach Fig. 7. Der Zwischen- behälter b besitzt an seinem feststehenden Ende anstatt des nachgiebigen Abschlusses einen starren
Boden, der durch die Leitung e in Verbindung mit dem Ventil des Steuerbeutels m steht. Der nach- giebige Behälterabschluss gemäss Fig. 7 ist also in Fig. 8 durch den Steuerbeutel m ersetzt, in welchem infolge der offenen Verbindung die gleichen Druckunterschiede auftreten wie in dem Zwischenbehälter b.
Entsteht in dem letzteren bei seiner Ausdehnung ein Unterdruck, so werden durch den gleichzeitig in dem Steuerbeutel'm auftretenden Unterdruck die Steuerhebel ! gegeneinander gedrückt und dabei das Ventil k geöffnet. Alsdann dauert die Sauerstoffzuführung so lange, bis in dem Zwischenbehälter b und auch in dem Steuerbeutel m der Unterdruck aufgehoben ist.
Anstatt den Steuerbeutel m durch den Unterdruck einzuziehen, können seine Hebel I auch so eingestellt sein, dass sie einen ständigen Sauerstoff durchlass bis etwa 20 mm Druck gestatten, wobei jedoch durch eine feste Verbindung dieser
Hebel ! mit der sie umgebenden Wand m des Steuerbeutels die Hebel durch weiteres Auseinander- ziehen den Durchlass schliessen, wenn infolge Ansteigen des Druckes im Zwischenbehälter b und im
Steuerbeutel rn dessen Wandung sich weiter ausbreitet.
Bei den Geräten nach Fig. 7 und 8 entfällt der ständige Druck im Zwischenbehälter b, so dass dessen Bewegung diejenige des Atmungsbeutels a nicht erschweren kann und auch der höhere Gegen- druck auf das Ventil h in dem den Zwischenbehälter b mit dem Atmungsbeutel a verbindenden Luftweg i unnötig wird. Auch ist hiebei der unmittelbare Anschluss des Ventils k an die Sauerstoffflasche
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