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Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpvorrichtung zum Ansaugen und Weiterleiten von Atemluft zur
Versorgung eines Beatmungsgerätes, mit einer von einem Motor angetriebenen Pumpe. Derartige Geräte werden in Kliniken, Spitälern u. ähnl. Anstalten verwendet, um die Atmung von Kranken, Verwundeten u. dgl., bei denen der Atmungsvorgang ungenügend ist oder sogar ausgesetzt hat, zu gewährleisten, u. zw. insbesondere im Verlauf eines chirurgischen Eingriffs, während dem der Patient anästesiert wird.
Derartige Vorrichtungen sind bekannt und weit verbreitet. Sie enthalten im allgemeinen eine Lunge zum
Einblasen, die gewöhnlich aus einem geschlossenen Behälter besteht, in dem ein Ballon oder eine Blase aus deformierbarem Material angeordnet ist, die über geeignete, mit Ventilen ausgestattete Leitungen mit der Quelle für das Mischgas, das periodisch in den Lungenraum des Patienten oder Kranken eingeführt werden soll, verbunden sind. In diesen Behälter wird die Luft abwechselnd eingepumpt und wieder daraus abgesaugt, um ein
Schrumpfen bzw. ein Ausdehnen des Ballons oder der Blase zu erreichen. Zum Einpumpen und Absaugen der
Luft aus dem Behälter dient eine geeignete Pumpe.
Das Volumen der eingepumpten Luft, die Frequenz der
Pulsationen und das Ansteigen und Abfallen in den Phasen des Einblasens und Absaugens sind von der Kapazität und den mechanischen Eigenschaften der Pumpe abhängig, unter Berücksichtigung des Leitungsverlustes und auch der Komprimierfähigkeit des eingepumpten und abgesaugten Gases.
Bisher wurden für die oben angeführten Zwecke ausschliesslich Kolbenpumpen verwendet. Derartige
Pumpen haben schon rein äusserlich den Nachteil, dass sie wegen der notwendigen Umsetzung von Dreh- in
Hubbewegung volumsmässig aufwendig sind ; überdies sind Kolbenpumpen geräuschvoll. Für ihre Funktion ergibt sich aber vor allem der grosse Nachteil, dass der Anstieg des Druckes anfangs sehr stark ist und langsam abflaut, d. h. der Beginn des Beatmungszyklus erfolgt eher stossartig.
Die Erkenntnisse über Atmungsvorgänge sind nun in der Medizin dahingehend, dass man heute weiss, dass abrupte Beatmungscharakteristika ungünstig für den Patienten sind. Gewünscht wird ein anfangs sanfter
Druckanstieg, der kontinuierlich gesteigert wird. Einen derartigen Verlauf fand man nun beim Einsatz von
Rotationskolbenpumpen, wobei deren rotierende Pumpenteile innerhalb eines Ein- Ausatmungszyklus zwei vollständige Umdrehungen von 3600 ausführen, wobei zwischen Drehkolbenpumpe und Beatmungsgerät ein
Verteiler vorgesehen ist, der nach jeder vollständigen Umdrehung der rotierenden Pumpenteile abwechselnd den
Einlass und den Auslass der Drehkolbenpumpe für die Dauer der folgenden Umdrehung mit dem Beatmungsgerät verbindet.
Die Notwendigkeit eines Verteilers ergibt sich daraus, dass eine derartige Pumpe stets in gleichen Sinn arbeitet, während die Beatmungsgeräte einen Zyklus erfordern, in dem der Beschickungssinn laufend wendet.
Die Pumpe besteht bekannterweise im wesentlichen aus einem in einem zylindrischen Raum exzentrisch rotierenden Körper, dessen Mantel an der Innenwand des Raumes stets an einer Erzeugenden tangential anliegt, und der eine von ihm abstehende Trennleiste od. dgl. aufweist, durch die der Zylinder in zwei Räume mit ständig veränderlichem Volumen geteilt wird. Derartige Pumpen sind als Kapselpumpen bekannt.
Einzelheiten der Erfindung werden anschliessend an Hand der Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel eingehend beschrieben. Fig. l zeigt schematisch einen Apparat zur steuerbaren Beatmung, angeschlossen an eine erfindungsgemässe Pumpvorrichtung. Fig. 2 ein Diagramm, in dem der Anstieg der Beschickung, die gemäss der erfindungsgemässen Vorrichtung erzielt wird, dargestellt ist, Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch die erfindungsgemässe Vorrichtung und Fig. 4 ein Getriebe, das zur Steuerung der Ventile in dem an die Pumpvorrichtung angeschlossenen Verteiler zur Verwendung kommt.
Fig. l zeigt die mit--D--bezeichnete Vorrichtung in ihrer Gesamtheit, die vorteilhaft kompakt und möglichst klein ausgeführt wird. Sie besteht aus einer zylindrischen Pumpe--10--, deren im folgenden beschriebene Innenteile über einen bekannten Geschwindigkeitsregler --12-- von einem Elektromotor --14-- angetrieben werden. Man kann aber auf Wunsch auch für die Regelung der Frequenz einen Motor mit variabler Drehzahl verwenden, wie es für die verschiedenen Fälle einer gesteuerten Beatmung erforderlich ist.
Die Drehkolbenpumpe--10--ist an einen Verteiler --16-- angeschlossen, der beispielsweise wie im folgenden beschrieben ausgeführt werden kann und der über eine Transmission--18--von der Pumpenwelle, vorzugsweise über ein Getriebe--20--, angetrieben wird, das dem Verteiler --16-- eine intermittierende Bewegung mitteilt.
Die Vorrichtung--D--ist mit einem Behälter oder einer geschlossenen Kammer--22--verbunden, in der in an sich bekannter Weise ein Ballon oder eine verformbare Blase--24--angeordnet ist, deren Inneres ihrerseits über geeignete Ventile an der Zuflussleitung --26-- und der weiterführenden Leitung--28--des Gasgemisches hängt, das in den Lungenraum des Patienten eingeführt werden soll. Die Teile--22 bis 28--und auch die kontrollierbare Belüftungseinrichtung sind in verschiedensten Ausführungen bekannt und bilden keinen Bestandteil der gegenständlichen Erfindung.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, besteht die Pumpe--10--aus einer fix angeordneten zylindrischen Kammer, längs deren Innenwand--30--nacheinander jeden Punkt überstreichend die Aussenfläche--32-- eines innenliegenden Zylinders--34--gleitet, dessen Achse-A'--exzentrisch zur Achse-A"--der zylindrischen Innenfläche-30--liegt. Der Zylinder--34--ist so angeordnet, dass er sich um eine Welle --36-- mit der Mittelachse--A'--frei drehen kann, wobei diese selbst um die Achse--A"--kreist, beispielsweise in der durch--R--bezeichneten Richtung.
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Eine Trennleiste-38--, die in Punkt-40-mit einer Erzeugenden an der Innenfläche-30- anliegt, schiebt sich gleitend in einen Einschnitt --42-- des exzentrischen Zylinders --34-- ein und teilt den Innenraum des Pumpenzylinders --10-- in zwei Räume--S'und S"--, die von der Membran-38-
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Die laufende Änderung des Volumens der Räume-S'und S"-in Abhängigkeit von der Rotation der Exzenterwelle--36--um 360 ist in der graphischen Darstellung von Fig. 2 mit-C--bezeichnet, einer Kurve, die einen unterschiedlichen Verlauf zu der zu Vergleichszwecken ebenfalls dargestellten Sinuskurve, deren Verlauf die meisten bekannten derartigen Einrichtungen folgen, in diesem Diagramm mit-C'--bezeichnet, aufweist.
In der angeführten graphischen Darstellung von Fig. 2 ist ersichtlich, dass die Kurve-C-am Anfang --Ci-- langsamer ansteigt als die Sinuskurve--C'--, dann aber einen viel steileren Verlauf--Cm--zeigt als die Sinuskurve. Da der Einatmungszyklus des Gasgemisches in die Lunge eines Patienten im ersten Drittel des gesamten Beatmungsvorganges vollendet sein soll, macht die Pumpe --10-- zwei vollständige Umdrehungen von 3600 während eines Beatmungszyklus ; die Beschickung wird nach einer Umdrehung von 2400 - dargestellt durch die Position--L--also nach einem Drittel der Umdrehung von 7200 der Welle - -36-- im Beatmungszyklus beendet. Wie man sieht, ergeben sich damit die günstigsten Bedingungen der Beschickung, nämlich ein langsamer Anstieg am Beginn, auf den ein rascher Anstieg folgt.
Eine Pumpe des beschriebenen Typs und gemäss der Darstellung im unteren Teil der Fig. 3 ist durchaus bekannt. Sie zeigt Durchlässe-4und 46-für das Absaugen und das Zuführen von Luft beidseitig der Trennleiste--38-. Durch diese Durchlässe wird die Luft laufend im Pulssationszyklus eingesaugt und ausgeblasen.
Deshalb kann man eine Pumpe dieser Art nicht bei einer Vorrichtung zur kontrollierten Beatmung verwenden, wie sie schematisch im oberen Teil von Fig. 1 dargestellt ist, die somit einen Wechsel von Ansaugen und Ausblasen verlangt.
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wie beispielsweise im oberen Teil von Fig. 3 gezeigt ist, zwei Kammern-48 und 50-enthält, die mit den Durchlässen-44 bzw. 46-in Verbindung stehen und die wechselweise bei jeder Umdrehung der Welle --36-- von 3600 mit einem bzw. dem andern der Auslässe --52 und 54-in Verbindung gebracht werden, von denen einer an den Behälter --22-- der steuerbaren Beatmungsvorrichtung angeschlossen ist.
Diese wechselnde Verbindung kann man mittels der intermittierenden Rotation eines Profilkörpers --56-- erhalten, der zwei einander gegenüberliegende Durchlässe--58 und 60-aufweist und der bei jeder Umdrehung der Welle-36-um einen Winkel von 90 verdreht wird. Eine solche intermittierende Rotation lässt sich beispielsweise mit einem Malteser-Getriebe erzielen, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, dessen bekannter Getriebekörper--64--auf der Welle--62--des Profilkörpers-56--lagert und von einer Klinke --66-- bedient wird, die ein gezahnter Riemen--18--oder ein sonstiges geeignetes Mittel antreibt, das die Gleichmässigkeit der Phasen zwischen antreibenden und den angetriebenen Teilen sichert.
Es ist leicht ersichtlich, dass ein derartiges Getriebe auch in verschiedenen mechanischen Abwandlungen hergestellt werden könnte, ohne dass der erfindungsgemässe Rahmen verlassen wird.