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Automatisches Gerät für künstliche Atmung
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gebildete Umschalter zur Steuerung der Ventile von einem Stab mittels einer Druckkammer oder eines
Harmonikabalges beherrscht wird, wobei der Stab durch GasBberdruck oder Unterdruck bewegbar ist und das Verhältnis der Ein- und Ausatmungsphase, das Gasvolumen und die Arbeitsfrequenz des Gerätes durch
Reduzierventile beeinflusst werden, welche in Rohrleitungen angeordnet sind, die die Druckkammern oder den Harmonikabalg mit dem zur Maske führenden Rohr verbinden. Mit dem Gegenstand der Erfindung ist es möglich, dass die Umschaltung der Gasverteilung durch Umschalter in einem genau eingestellten Zeitpunkt durchgeführt wird.
Die Erfindung ist in den beigeschlossenen Zeichnungen an Hand von zwei Ausführungsbeispielen dargestellt : Fig. 1 zeigt ein prinzipielles Schema mit vereinfachten Steuerhähnen bei einem automatischen Gerät zur künstlichen Atmung gemäss der Erfindung in der Ausatmungsphase ; Fig. 2 ist dasselbe prinzipielle Schema, zeigt jedoch die dreiwegigen Steuerhähne in der Einatmungsphase ; Fig. 3 ist das Schema des Gerätes in einem Ausführungsbeispiel mit einem Umschalter der Steuerventile in der der Einatmungsphase (Inspiration) entsprechenden Lage ; Fig. 4 ist das Schaltbild desselben Gerätes mit einem Umschalter der Steuerventile in der der Ausatmungsphase (Expiration) entsprechenden Lage ; Fig. 5 ist ein Schaltbild des zweiten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemässen automatischen Gerätes mit eingebauter Luftpumpe ;
Fig. 6 ist die Ansicht eines mit Knöpfen der Reduktionsventile versehenen Schaltbrettes bei einer Vorrichtung gemäss dem in Fig. 3 und 4 veranschaulichten Prinzip, im teilweisen Schnitt ; Fig. 7 ist ein Schnitt durch den Gerätemechanismus nach der Linie Y-Y in Fig. 6 ; Fig. 8 ist ein Querschnitt in der Achse des Umschalters der Steuerventile des Gerätes, u. zw. in der Ebene X-X nach Fig. 6 ; Fig. 9 ist ein Querschnitt durch das Gerät in der Ebene Z-Z nach Fig. 6.
Ein prinzipielles Schema des erfindungsgemässen automatischen Gerätes zur künstlichen Atmung in der Ausatmungsphase ist in Fig. 1 und in der Einatmungsphase in Fig. 2 dargestellt. In einem Körper T sind zwei Rohrleitungen an dieDruckkammer M angeschlossen, in welcher sich der Kolben I mit der Stange K bewegt, wobei die Stange K in ein biegsames an die Maske angeschlossenes Rohr P übergeht. Zur Erleichterung des Verständnisses sind die Rohrleitungen mit zwei Dreiweghähnen V und V versehen. An einem Hahn V ist ein den komprimierten Sauerstoff aus der Flasche 0 zuführende Rohr befestigt. An den zweiten Hahn V ist ein von der Luftpumpe S kommendes Rohr angeschlossen. Bei der tatsächlichen Konstruktion des Gerätes werden an Stelle der Dreiweghähne Ventile verwendet.
Das ausgeatmete Gemenge wird aus der Lunge des Patienten mit Hilfe der Luftpumpe S abgesaugt. Ausser den Dreiweghähnen V und
Vz sind im Körper T vier Reduzierventile R, R, R, R angeordnet, mit welchen alle Änderungen in der Tätigkeit des Gerätes reguliert werden können, u. zw. : a) die Länge der Einatmung, unabhängig von der Länge der Ausatmung, b) die Länge der Ausatmung, unabhängig von der Länge der Einatmung, c) Einatmungsvolumen, unabhängig vom Ausatmungsvolumen, d) Ausatmungsvolumen unabhängig vom Einatmungsvolumen, e) Frequenz der Atmung, f) Verhältnis der Einatmung zur Ausatmung.
Bei dem erfindungsgemässen automatischen Gerät zur künstlichen Atmung sind die Dreiweghähne V und V im Körper T derart angeordnet, dass sie durch die komprimierte Luft oder den Sauerstoff aus der FlascheO und durch den von der Luftpumpe S geschaffenen Unterdruck umgeschaltetwerdenkonnen, so dass das Gerät selbsttätig mit Hilfe der Stange K und dem in der Zeichnung nicht veranschaulichten Umschalter von der Einatmung auf die Ausatmung umgestellt werden kann und umgekehrt.
Der wechselnde Unterund Überdruck zur Beherrschung des Umschalters der Steuerventile wird durch Verkleinerung und Vergrö- sserung der Druckkammer M bei der Bewegung des Kolbens I entwickelt, u. zw. durch den Druck des aus der Flasche 0 über das Reduzierventil L hil1durchtretenden Gases fallweisedurch den von der Pumpe S geschaffenen Unterdruck. Bei dem erfindungsgemässen Gerät wird das Prinzip der gegenseitigen (reziproken) Regulierung verwendet, d. h. Drosselung der Zufuhr des komprimierten Gases in die Druckkammer M durch das Reduzierventil R, durch welches direkt proportional die Länge der Ausatmung beeinflusst wird.
Durch Drosselung des Ansaugens aus der Druckkammer M mittels des Ventils R wird direkt proportional die Länge der Einatmung beeinflusst Das Reduzierventil R zwischen der Sauerstoffzufuhr regelt die. Gaszu-
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das Einatmungsvolumen.Funktionen des automatischen Gerätes. In dem Gerät wird mit Inspirationsüberdruck und mit aktiver Expiration durch Saugwirkung der Luftpumpe S gearbeitet, wobei auf die Atmungsorgane des Patienten eine unmittelbare Wirkung ausgeübt wird.
In Fig. 3 ist schematisch das erfindungsgemässe Gerät für künstliche Atmung mit einem Umschalter
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des Ventilsystems in der Einatmungsphase dargestellt, wo Sauerstoff, gegebenenfalls komprimierte Luft aus der Flasche über das Reduzierventil durch die Rohrleitung 1 und das geöffnete Ventil 2 in das Rohr 6 und 10 eindringt und hierauf in die Maske eintritt. Durch den von der an die Rohrleitung 11 angeschlos- senen Luftpumpe hervorgerufenen Unterdruck wird durch die Rohrleitung 8 über das geöffnete Ventil 3 der
Sauerstoff aus dem Harmonikabalg 12 abgesaugt, welch letzterer bei seiner Verschiebung die im Lager 14 verschiebbar angebrachte Stange 13 in Richtung des Pfeiles 15 mitführt, wobei der Anschlag 16 die Schei- be 17 entgegen der Einwirkung der Feder 18 drückt.
Bei ihrer Verschiebung stösst die Scheibe 17 auf den zweiarmigen Hebel 19, der mittels der Schraubenfeder 20 einseitig belastet ist. Der zweiarmige Hebel 19 ist mit einem Schnapper 21 versehen, welcher nach seiner Freisetzung eine selbsttätige Verschiebung des
Gleitstückes 22 unter Einwirkung der zusammengedrückten Feder 18. ermöglicht. Dabei werden die Ven- tile 2 und 3 geschlossen und die Ventile 4 und 5 geöffnet und dies mit Hilfe der Arme 23,24 und 25, die an dem Gleitstück 22 angeordnet sind.
In Fig. 4 ist schematisch dasselbe automatische Gerät in der Ausatmungsphase dargestellt, wo die
Luftpumpe an die Rohrleitung in der Weise angeschlossen ist, dass sie über das geöffnete Ventil 5 und das
Rohr 9 und 10'Luft aus der Lunge des Patienten ansaugt. Gleichzeitig dringt der Sauerstoff, gegebenen- falls die komprimierte Luft aus der Flasche durch die Rohrleitung und das geöffnete Ventil 4 in den Harmonikabalg 12, welcher sich füllt und in der Richtung des Pfeiles 26 die Stange 18 verschiebt bis der An- schlag 16 die Scheibe 27 entgegen der Wirkung der Feder 28 drückt. Bei ihrer Verschiebung stösst die Scheibe 27 auf den zweiarmigen Hebel 29, welcher auf einer Seite durch die Schraubenfeder 30 belastet ist.
Der zweiarmige Hebel 29 trägt einen Schnapper 31, welcher bei seiner Freisetzung ein automatisches Verschieben des Gleitstückes 22 durch Einwirkung der zusammengedrückten Schraubenfeder 28 ermöglicht. Das Gleitstück 22 nimmt dabei die Arme 23,24 und 25 mit, welche die Ventile 2 und 3 öffnen und die Ventile 4 und 5 schliessen. In den Röhren 7 und 8 in der Nähe des Harmonikabalges 12 befinden sich zwei Reduzierventile 32 und 33 und in der Nähe des Rohres 10 zwei weitere Reduzierventile 34 und 35. In den besagten Röhren befinden sich auch Sicherheitsventile 36 und 37 zur Begrenzung eines schädlichen Über- bzw. Unterdruckes.
In Fig. 5 ist schematisch das zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen automatischen Atmungsgerätes angedeutet, zu dessen Tätigkeit jedoch keine separate Luftpumpe erforderlich ist. So wie im ersten Ausführungsbeispiel wird das Gerät durch einen Umschalter bestehend aus einem Gleitstück 38 und einer verschiebbaren, mit einem Anschlag 40 versehenen Stange 39 beherrscht, welcher Anschlag bei Verschiebung der Stange in einer Richtung auf die sich gegen eine Schraubenfeder 42 abstützende Scheibe 41 stösst, während bei Verschiebung in der andern Richtung der Anschlag auf die Scheibe 43 mit der Schraubenfeder 44 stösst. Die Scheibe 41 schwenkt bei ihrer Verschiebung den zweiarmigen Hebel 45 aus, welcher von der Schraubenfeder 46 belastet und mit einem Schnapper 47 versehen ist.
Die Scheibe 43 schwenkt den durch die Schraubenfeder 49 belasteten und einen Schnapper 50 tragenden zweiarmigen Hebel 48 aus. Das Gleitstück 38 ist mit Armen 51,52, 53 versehen, welche die Ventile 54,55, 56,57, 58 und 59 beherrschen. Die Stange 39 ist in Lagern 60 und 61 verschiebbar gelagert und mit einem Paar von hintereinander angeordneten Kolben 62 und 63 verbunden. Diese Kolben 62 und 63 verschieben sich abwechselnd in einem Zylinder 64, an welchen die mit den einzelnen Ventilen in Verbindung stehenden Rohrleitungen 65, 66 und 67 angeschlossen sind. Der Zylinder 64. enthält drei Druckkammern Q, U, Z, deren Volumina sich bei Verschiebung der an einer gemeinsamen Stange 39 befestigten Kolben 62 und 63 ändern.
Der komprimierte Sauerstoff aus der Flasche wird durch die Rohrleitung 68, einerseits zum Ventil 56 und anderseits in den Raum zwischen den zwei Ventilen 58 und 59 zugeführt. Bei Öffnung des Ventils 56 wird der Sauerstoff in die Lunge des Patienten durchdie Rohrleitung 69 geleitet.
Die zur Maske führenden Rohrleitungen 69 und 70 sind mit zwei Sicherheitsventilen 71 und 72 zur Beschränkung eines übermässigen Über- oder Unterdruckes versehen. Ausserdem befindet sich in der Rohrleitung 69 ein Reduzierventil 73 und in der Rohrleitung 70 ein Reduzierventil 74. In den Rohrleitungen 66 und 67 befinden sich Reduzierventile 75 und 76, deren Funktion bereits beschrieben wurde.
Die Wirkungsweise des beschriebenen automatischen Atmungsgerätes ist die folgende :
In der Einatmungsphase strömt der komprimierte Sauerstoff durch die Rohrleitung 68 einerseits über das Ventil 56 und durch die Rohrleitung 69 in die Maske und die Lunge des Patienten und anderseits über das offene Ventil 59 und die Rohrleitung 67 in die Druckkammer U, deren Raum sich durch Verschiebung des Kolbens 63 vergrössert, welcher die Stange 39 mit dem Kolben 62 mitnimmt. Aus der Kammer Q entweicht dabei das Gas durch die Auspuffklappe 77 in den äusseren Raum. Aus der Kammer Z entweicht das Gas durch das Rohr 66 über das geöffnete Ventil 55. Gleichzeitig verschiebt sich die Stange 39 mit dem Anschlag 40, welcher die Scheibe 43 verschiebt, wodurch der zweiarmigeHebel48mitdemSchnapper50
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verschwenkt wird.
Nach Lockerung dieses Schnappers 50 verschiebt sich selbsttätig das Gleitstück 38 in der Richtung des Pfeiles m, durch Einwirkung der Schraubenfeder 44. Im Laufe dieser Verschiebung schliesst der Arm 53 die Ventile 55 und 59. Gleichzeitig öffnet der Arm 52 die Ventile 54 und 58 und der Arm 51 öffnet das Ventil 57 und schliesst das Ventil 56, wodurch die Ausatmungsphase eingeleitet wird.
Der komprimierte Sauerstoff tritt dann durch das Rohr 68, Ventil 58 und das Rohr 66 in die Kammer Z hindurch, verschiebt den Kolben 63 und betätigt dadurch den Umschalter der Steuerventile. Gleichzeitig saugt der in der Kammer Q entstehende Unterdruck durch das Rohr 65, das Ventil 57 und das Rohr 70 das Gemenge aus der Lunge des Patienten.
Eine konstruktive Ausführung des selbsttätigen Atmungsgerätes gemäss der Erfindung ist im Prinzip in den Fig. 3 und 4 und im Detail in den Fig. 6 - 9 veranschaulicht.
Ein Gehäuse 78 ist mit einem Deckel 79 und Knöpfen 80, 81,82 und 83 versehen, welche die Reduzierventile steuern. Ausserdem sind am Deckel 79 die Knöpfe 84 und 85 zur Steuerung der Sicherheitsventile, die den schädlichen Über- und Unterdruck beschränken, angebracht. Diese Knöpfe sind in Gruppen derart angeordnet, dass die Steuerknöpfe 81,83 und 85. welche die Ausatmungsphase regeln, ebenso wie die die Einatmungsphase regelnden Steuerknöpfe 80,82 und 84 sich nebeneinander befinden. Dabei sind die die Länge der Phasen regelnden Knöpfe 80 und 81 übereinander angeordnet. Das selbsttätige Gerät ist mittels eines Rohres 86 an die Luftpumpe angeschlossen. Mittels eines Rohres 87 ist es an die den komprimierten Sauerstoff enthaltende Flasche angeschlossen.
Das Rohr 88 führt zur Maske und ist in der Höhe des Rohres 86 mit der Luftpumpe verbunden. Das Rohr 89 ist ebenfalls an die Maske angeschlossen.
Die Konstruktion eines der Steuerventile ist in einem Detail-Schnitt in Fig. 7 gezeigt. Der Ventilstössel 90 ist in einer Führung 93 verschiebbar und zwischen der Rohrleitung 87 und der Rohrleitung 92 angeordnet. Das Ventil ist mit einem Ventilteller 94 und einer Schraubenfeder 95 versehen.
In derselben Fig. 7 wird ein Schnitt durch eines der zwischen dem Balg 91 und dem Rohr 92 angeordneten Reduzierventile gezeigt. Das Rohr 92 steht mit dem Steuerventil 90 in Verbindung. Am Knopf 80 ist eine Schraube mit einer konischen in den Sitz 97 eingreifenden Spitze 96 befestigt. Die Führung 98 des Knopfes ist mit Hilfe des Bügels 99 elastisch befestigt (Fig. 7 und 9).
In Fig. 6 sind Einzelheiten der Konstruktion eines der mit einem Steuerknopf 83 (Fig. 9) versehenen Sicherheitsventile veranschaulicht. Die Steuerknöpfe 84 und 85 beider Sicherheitsventile sind in länglichen Nuten 100 nach den zugehörigen Skalen einstellbar. Eine der Nuten 100 und eine Skala 101 sind in Fig. 6 angedeutet. Ein Zapfen 102 mit dem Steuerknopf 85 ist in der Gabel eines zweiarmigen Hebels 103 geführt, welch letzterer um den Zapfen 104 schwenkbar angeordnet ist. Auf den kürzeren Arm des Hebels 103 wirkt die mit ihrem andern Ende an den doppelarmigen Hebel 106 befestigte Schraubenfeder 105 ein. Der Hebel 106 betätigt die Sicherheitsklappe 107, welche sich in der Rohrleitung 86 zwischen der Luftpumpe und dem mit der Maske verbundenen Rohr 88 befindet.
Der wichtigste Bestandteil des automatischen Atmungsgerätes ist der in Fig. 8 dargestellte Umschalter der Steuerventile. An der beweglichen Wand 108 des harmonikaartigen Balges 91 ist eine Stange 109 befestigt, an der ein Anschlag 110 angeordnet ist, welcher durch abwechselnde Verschiebung die Scheiben 111 und 112 betätigt, welche durch Schraubenfedern 113 und 114 angedrückt werden. Die Scheiben 111 und 112 werden bei ihrer Verschiebung von doppelarmigen Hebeln 115 und 116 beherrscht, welche miteinander durch die Schraubenfeder 117 verbunden sind.
Auf beiden Doppelhebeln 115 und 116 sind zy- linderförmige Schnapper 118 und 119 angeordnet, welche abwechselnd mit den Kanten eines Gleitstückes 120 im Eingriff stehen, welches mit Armen 121 und 122 (Fig. 9) zur Betätigung der einzelnen Steuerventile im System des automatischen Gerätes versehen ist.
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