DE10121959A1 - Vorrichtung zur Ableitung von Atemgas - Google Patents

Abstract

Die Vorrichtung dient zur Ableitung von Atemgas und weist ein Innenteil und ein Außenteil auf. Das Innenteil und das Außenteil begrenzen gemeinsam mindestens bereichsweise mindestens einen Ausströmspalt. Das Innenteil ist aus einem Sockelsegment und einem Anschlußsegment ausgebildet. Das Sockelsegment und das Anschlußsegment sind von mindestens zwei Distanzelementen miteinander verbunden, zwischen denen sich ein Durchlaß zur Verbindung eines Innenraumes des Innenteiles mit dem Ausströmspalt erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ableitung von Atemgas, die ein Innenteil und ein Außenteil auf­ weist und bei der das Innenteil und das Außenteil min­ desten bereichsweise gemeinsam mindestens einen Aus­ strömspalt begrenzen.

Eine derartige Anordnung wird beispielsweise in der US- PS 59 37 851 beschrieben. Die Atemluft wird hierbei zu­ nächst einer Zwischenkammer zugeführt und strömt aus dieser Zwischenkammer in den Ausströmspalt. Die Zwi­ schenkammer dient zur radialen Strömungsverteilung, vermindert die Strömungsgeschwindigkeit und verringert eine Geräuschübertragung durch die Einkapselung des räumlichen Bereiches, in dem wesentliche Anteile der Geräusche entstehen. Nachteilig ist jedoch, daß ein re­ lativ hoher Strömungswiderstand erzeugt wird, und daß eine relativ komplizierte Geometrie der einzelnen Bau­ teile vorliegt, die zu fertigungstechnischen Problemen führt. Darüber hinaus führt die Zwischenkammer zu Ver­ wirbelungen, die selbst wieder Geräusche erzeugen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vor­ richtung der einleitend genannten Art derart zu kon­ struieren, daß eine gleichmäßige Ausströmung mit gerin­ gem Strömungswiderstand und hoher Geräuschdämpfung er­ reicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Innenteil aus einem Sockelsegment und einem An­ schlußsegment ausgebildet ist und daß das Sockelsegment und das Anschlußsegment von mindestens zwei Distanzele­ menten miteinander verbunden sind, zwischen denen sich ein Durchlaß zur Verbindung eines Innenraumes des In­ nenteiles mit dem Ausströmspalt erstreckt.

Durch die Verbindung des Sockelsegmentes und des An­ schlußsegmentes durch die Distanzelemente werden Durch­ laßbereiche bereitgestellt, die das Austreten des Atem­ gases mit geringem Strömungswiderstand durch den Aus­ strömspalt hindurch unterstützen. Insbesondere wird er­ reicht, daß eine sehr gleichmäßige Strömung vorgegeben wird und daß Strömungsturbulenzen, die bei der Verwen­ dung eines zwischengeschalteten Ausgleichsraumes erzeugt würden, zuverlässig vermieden sind. Insbesondere während einer Ausatmungsphase kann im gesamten Umfangs­ bereich eine sehr gleichmäßige Strömung ohne nennens­ werte Verwirbelungen und somit auch mit geringen Strö­ mungsgeräuschen erreicht werden. Diese günstigen Strö­ mungseigenschaften liegen aber auch in den weiteren Be­ triebsphasen vor.

Ebenfalls ist es möglich, durch die erläuterte Kon­ struktion eine gleichmäßige Ausströmung nur in einem vorgegebenen Teil des Umfangsbereiches zu realisieren und ein restliches Umfangssegment zu verschließen. Hierdurch kann es insbesondere vermieden werden, daß eine Strömung in Richtung auf den Körper des Patienten erfolgt. Ein derartiges teilweises Verschließen des Um­ fangsbereiches hat den Vorteil, daß der Patient die Verwendung der Vorrichtung als angenehmer empfindet, da eine Kühlwirkung und eine Austrocknung durch eine di­ rekte Anströmung des Körpers des Patienten vermieden werden.

Eine gleichmäßige Strömungsführung wird dadurch unter­ stützt, daß mindestens eines der Distanzelemente als ein Radialsteg ausgebildet ist, der sich bezüglich ei­ ner Strömungslängsachse des Innenteiles in einer radia­ len Richtung erstreckt.

Ein guter Kompromiß zwischen einer ausreichenden mecha­ nischen Festigkeit und einer günstigen Herstellbarkeit wird dadurch erreicht, daß in einer Umfangsrichtung des Innenteiles vier Radialstege im wesentlichen äquidi­ stant relativ zueinander angeordnet sind.

Eine andere Variante besteht darin, daß mindestens ei­ nes der Distanzelemente als ein Quersteg ausgebildet ist, der sich bezüglich einer Strömungslängsachse des Innenteiles quer zu einer radialen Richtung erstreckt. Insbesondere ist daran gedacht, daß sich der Quersteg mit seiner Außenkontur an das Außenteil anschmiegt, um hierdurch die Bildung einer Kammer oder eines Spaltes möglichst zu vermeiden oder zumindest einen verbleiben­ den Abstand zu reduzieren. Auch hierdurch kann eine Ge­ räuschentwicklung durch Strömungsturbulenzen vermieden bzw. vermindert werden.

Auch bei einer derartigen Konstruktion besteht ein gün­ stiger Kompromiß zwischen unterschiedlichen Anforderun­ gen darin, daß in einer Umfangsrichtung des Innenteiles vier Querstege im wesentlichen äquidistant relativ zu­ einander angeordnet sind.

Eine weitere Variante zur Erreichung einer günstigen Strömungsführung sowie zur Gewährleistung einer hohen mechanischen Stabilität besteht darin, daß als Distanz­ element sowohl mindestens ein Radialsteg als auch min­ destens ein Quersteg verwendet ist.

Beispielsweise ist daran gedacht, daß zwei Radialstege und zwei Querstege verwendet sind.

Ein Auftreten von Verwirbelungen kann weitgehend da­ durch vermieden werden, daß mindestens eines der Di­ stanzelemente als keilförmiges Element ausgebildet ist, das sich bezüglich einer Strömungslängsachse des Innen­ teiles in einer radialen Richtung und mit zunehmendem Abstand zur Strömungslängsachse erweitert.

Eine Ausführungsvariante besteht darin, daß in einer Umfangsrichtung des Innenteiles vier keilförmige Ele­ mente im wesentlichen äquidistant relativ zueinander angeordnet sind.

Eine sehr gleichmäßige Materialverteilung der Vorrich­ tung bei gleichzeitig sehr gleichmäßiger Strömungsver­ teilung kann dadurch erreicht werden, daß entlang der Umfangsrichtung des Innenteiles eine Mehrzahl von Di­ stanzelementen angeordnet sind, die jeweils sowohl in Umfangsrichtung als auch in einer radialen Richtung mit einer geringen Dimensionierung versehen sind.

Typischerweise ist insbesondere daran gedacht, daß min­ destens sechs Distanzelemente verwendet sind.

Zur Unterstützung einer einfachen Montierbarkeit und Demontierbarkeit ist daran gedacht, daß das Anschluß­ element mindestens zwei Federlaschen trägt.

Eine auch größeren Belastungen widerstehende Verbindung zwischen dem Innenteil und dem Außenteil kann dadurch erreicht werden, daß die Federlaschen mit Rastungen versehen sind, die das Außenteil relativ zum Innenteil fixieren.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische vereinfachte Darstellung einer Beatmungseinrichtung, die aus einer Ver­ sorgungseinheit, einem Verbindungsschlauch so­ wie einer Beatmungsmaske ausgebildet ist,

Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt durch ein Aus­ atmungselement, das im Bereich des Verbin­ dungsschlauches zwischen der Versorgungsein­ heit und der Beatmungsmaske anordbar ist,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Ausströmelementes mit radialen Stegen,

Fig. 4 einen Horizontalschnitt gemäß Schnittlinie A-A in Fig. 3 zur Veranschaulichung der Strö­ mungswege,

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des Ausström­ elementes gemäß Fig. 3 nach einem Abnehmen des Außenteiles,

Fig. 6 eine Seitenansicht eines Ausströmelementes mit radialen Stegen und Querstegen,

Fig. 7 einen Horizontalschnitt gemäß Schnittlinie A-A in Fig. 6 zur Veranschaulichung der Strömungs­ wege,

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung des Ausström­ elementes gemäß Fig. 6 nach einem Abnehmen des Außenteiles

Fig. 9 eine Seitenansicht eines Ausströmelementes mit Querstegen,

Fig. 10 einen Horizontalschnitt gemäß Schnittlinie A-A in Fig. 9 zur Veranschaulichung der Strö­ mungswege,

Fig. 11 eine perspektivische Darstellung des Ausström­ elementes gemäß Fig. 9 nach einem Abnehmen des Außenteiles

Fig. 12 eine Seitenansicht eines Ausströmelementes mit keilförmigen Stegen,

Fig. 13 einen Horizontalschnitt gemäß der Schnittlinie A-A in Fig. 12 zur Veranschaulichung der Strömungswege,

Fig. 14 eine perspektivische Darstellung des Ausström­ elementes gemäß Fig. 12 nach einem Abnehmen des Außenteiles

Fig. 15 eine Seitenansicht eines Ausströmelementes mit Stegen, die eine kleine Querschnittfläche auf­ weisen,

Fig. 16 einen Horizontalschnitt gemäß Schnittlinie A-A in Fig. 15 zur Veranschaulichung der Strömungswege und

Fig. 17 eine perspektivische Darstellung des Ausström­ elementes gemäß Fig. 15 nach einem Abnehmen des Außenteiles

Fig. 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer Vorrich­ tung zur Beatmung. Im Bereich eines Gerätegehäuses (1) mit Bedienfeld (2) sowie Anzeige (3) ist in einem Gerä­ teinnenraum eine Atemgaspumpe angeordnet. Über eine Kopplung (4) wird ein Verbindungsschlauch (5) angeschlossen. Entlang des Verbindungsschlauches (5) kann ein zusätzlicher Druckmeßschlauch (6) verlaufen, der über einen Druckeingangsstutzen (7) mit dem Gerätege­ häuse (1) verbindbar ist. Zur Ermöglichung einer Daten­ übertragung weist das Gerätegehäuse (1) eine Schnitt­ stelle (8) auf.

Im Bereich einer dem Gerätegehäuse (1) abgewandten Aus­ dehnung des Verbindungsschlauches (5) ist ein Ausat­ mungselement (9) angeordnet.

Fig. 1 zeigt darüber hinaus eine Beatmungsmaske (10), die als Nasalmaske ausgebildet ist. Eine Fixierung im Bereich eines Kopfes eines Patienten kann über eine Kopfhaube (11) erfolgen. Im Bereich ihrer dem Verbin­ dungsschlauch (5) zugewandten Ausdehnung weist die Be­ atmungsmaske (10) einen Anschlußstutzen (12) auf.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch das Ausatmungsele­ ment (9) in einer vergrößerten Darstellung. Es ist er­ kennbar, daß das Ausatmungselement (9) aus einem Innen­ teil (13) sowie einem Außenteil (14) ausgebildet ist. Das Außenteil (14) erstreckt sich in einem Teilbereich seiner Ausdehnung entlang einer Strömungslängsachse (15) oder in einem Winkel zur Strömungslängsachse (15) mit einem Abstand zum Innenteil (13) und begrenzt hier­ durch gemeinsam mit dem Innenteil (13) einen Ausström­ spalt (16).

Bei der dargestellten Ausführungsform weisen das Innen­ teil (13) und das Außenteil (14) eine im wesentlichen konzentrische Gestaltung bezüglich der Strömungslängs­ achse (15) auf. Im Bereich seiner der Beatmungsmaske (10) zuwendbaren Ausdehnung besitzt das Außenteil (14) einen Außendurchmesser, der im wesentlichen dem Außen­ durchmesser des Innenteiles (13) im Bereich dessen dem Verbindungsschlauch (5) zuwendbaren Ausdehnung ent­ spricht. In Richtung auf das Innenteil (13) erweitert sich das Außenteil (14). Das Innenteil (13) ist im Be­ reich seiner dem Außenteil (14) zugewandten Ausdehnung ebenfalls mit einem sich erweiterndem Endsegment (17) ausgestattet.

Fig. 2 veranschaulicht darüber hinaus, daß das Innen­ teil (13) aus einem Sockelsegment (18) und einem An­ schlußsegment (19) ausgebildet ist, die in Richtung der Strömungslängsachse (15) mit einem Abstand relativ zu­ einander angeordnet sind. Das Sockelsegment (18) und das Anschlußsegment (19) sind durch Distanzelemente (20) miteinander verbunden, die quer zur Strömungs­ längsachse (15) Durchlässe (21) begrenzen. Die Durch­ lässe (21) verbinden einen Innenraum (22) des Innentei­ les (13) mit dem Ausströmspalt (16).

Das Anschlußsegment (19) trägt Federlaschen (23), die mit Rastungen (24) versehen sind und das Außenteil (14) relativ zum Innenteil (13) fixieren.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform sind die Distanzelemente (20) als Radialstege (25) ausgebil­ det.

Fig. 3 zeigt die Ausführungsform gemäß Fig. 2 in einer Seitenansicht. Es ist insbesondere die glockenartige Erweiterung der Außenkontur in Richtung der Strömungs­ längsachse (15) erkennbar.

Aus der schematischen Querschnittdarstellung in Fig. 4 ist erkennbar, daß aufgrund der räumlichen Anordnung der Radialstege (25) eine Erweiterung der Durchlässe (21) ausgehend vom Innenraum (22) in Richtung auf den Ausströmspalt (16) realisiert ist. Hierdurch wird eine sehr gleichmäßige Strömung in Richtung auf den Aus­ strömspalt (16) unterstützt.

Fig. 5 zeigt die Ausführungsform gemäß Fig. 2 und Fig. 3 in einer perspektivischen Darstellung. Es ist insbe­ sondere erkennbar, daß vier Radialstege (25) verwendet sind, die seitlich vier Durchlässe (21) begrenzen.

Fig. 6 bis Fig. 8 zeigen eine Ausführungsform, bei der zwei der Distanzelemente (20) als Radialstege (25) und zwei weitere Distanzelemente (20) als Querstege (26) ausgebildet sind. Die Querstege (26) können dabei mit einer recheckförmigen Querschnittfläche versehen sein, insbesondere ist aber auch daran gedacht, eine Außen­ kontur der Querstege (26) im wesentlichen parallel zur Innenbegrenzung des Außenteiles (14) verlaufen zu las­ sen. Ein Abstand zwischen den Distanzelementen (20) und dem Außenteil (14) kann beispielsweise 0,3 Millimeter betragen.

Durch die Kombination der Radialstege (25) und der Querstege (26) ergeben sich im wesentlichen zwei große Verbindungsräume zur Überleitung des Atemgases vom In­ nenraum (22) zum Ausströmspalt (16).

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 bis Fig. 11 werden als Distanzelemente (20) ausschließlich Querstege (26) verwendet. Es ergibt sich hierdurch ein gemeinsamer großer Überleitungsraum zur Verbindung des Innenraumes (22) mit dem Ausströmspalt (16). Auch bei dieser Aus­ führungsform ist es möglich, zwischen den Distanzele­ menten (20) und dem Außenteil (14) beispielsweise einen Abstand von etwa 0,3 Millimetern zu realisieren.

Fig. 12 und Fig. 14 zeigen eine Ausführungsform, bei der die Distanzelemente (20) eine Gestaltung derart aufweisen, daß die zwischen den Distanzelementen (20) angeordneten Durchlässe (21) mit im wesentlichen kon­ stanter Breite versehen sind. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß sich die Distanzelemente (20) in Umfangsrichtung ausgehend vom Innenraum (22) in Richtung auf den Ausströmspalt (16) erweitern. Die Er­ weiterung kann beispielsweise durch eine in Fig. 13 dargestellte massive Ausführungsform mit keilförmigen Distanzelementen (20) realisiert sein, es ist aber ebenfalls möglich, die Distanzelemente (20) durch ent­ sprechende dünnwandige Begrenzungen zu realisieren, die einen Innenraum umgeben oder zumindest teilweise um­ schließen. Ein Abstand zwischen den Distanzelementen (20) und dem Außenteil (14) kann wiederum beispielswei­ se in einer Größenordnung von etwa 0,3 Millimetern rea­ lisiert sein.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 15 bis Fig. 17 zeigt die Anordnung einer Vielzahl von in Umfangsrichtung relativ schmal ausgebildeten Distanzelementen .(20). Aufgrund der Vielzahl der Distanzelemente (20) werden ebenfalls eine Vielzahl von Durchlässen (21) realisiert. Bei der dargestellten Ausführungsform werden zwölf Distanzele­ mente (20) verwendet. Typischerweise beträgt die Anzahl der Distanzelemente (20) bei einer derartigen Realisie­ rung mindestens sechs. Auch bei dieser Ausführungsform kann ein Abstand zwischen den Distanzelementen (20) und dem Außenteil (14) beispielsweise wieder etwa 0,3 Mil­ limeter betragen. Aufgrund der Verwendung der Vielzahl von Distanzelementen (20) und der relativ geringen Di­ mensionierung der Distanzelemente (20) sowohl in Um­ fangsrichtung als auch in Richtung auf die Strömungs­ längsachse (15) wird ein relativ großer Überleitungs­ raum bereitgestellt, der durch eine Vielzahl von rela­ tiv kleinen Durchlässen (21) in den Ausströmspalt (16) übergeleitet ist.

Bei sämtlichen dargestellten Ausführungsformen ist der Ausströmspalt (16) als ein Ringspalt ausgeführt. Grund­ sätzlich ist es aber auch denkbar, den Ausströmspalt (16) mit einer anderen Gestaltung zu versehen oder in Öffnungssegmente zu unterteilen.

Eine fertigungstechnische Herstellung des Innenteiles (13) und des Außenteiles (14) kann aus einem oder meh­ reren Kunststoffen erfolgen. Insbesondere ist daran ge­ dacht, die Teile (13, 14) spritzgußtechnisch herzustel­ len.

Bei den in den Figuren dargestellten Ausführungsbei­ spielen besteht das Anschlußsegment (19) aus einem ringartigen Bauelement, das zur Stabilisierung alle Di­ stanzelemente (20) miteinander verbindet und das die Federlaschen (23) trägt. Gemäß einer abgewandelten Aus­ führungsform ist es aber auch möglich, das Anschlußseg­ ment (19) aus voneinander getrennten Segmenten auszu­ bilden und hierdurch auf eine steife Verbindung der Di­ stanzelemente (20) im Bereich ihrer dem Sockelsegment (18) abgewandten Ausdehnung zu verzichten.

Bei einer Ausführungsform mit segmentiertem Anschluß­ segment (19) ist insbesondere daran gedacht, die ein­ zelnen Bereiche des Anschlußsegmentes (19) als Verlän­ gerungen der Distanzelemente (20) zu realisieren. Zu­ mindest einige dieser Teile der Anschlußsegmente (19) bilden hierbei dann lediglich Übergangsbereiche zwi­ schen den Distanzelementen (20) und den Federlaschen (23) aus. Es ist aber nicht erforderlich, jedem der Di­ stanzelemente (20) eine separate Federlasche zuzuord­ nen. Beispielsweise können bei der Verwendung von vier Distanzelementen (20) zwei Distanzelemente (20) in Fe­ derlaschen (23) übergeleitet werden, die vorzugsweise einander gegenüberliegend angeordnet sind.

Claims (13)

1. Vorrichtung zur Ableitung von Atemgas, die ein In­ nenteil und ein Außenteil aufweist und bei der das Innenteil und das Außenteil mindestens bereichswei­ se gemeinsam mindestens einen Ausströmspalt begren­ zen, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenteil (13) aus einem Sockelsegment (18) und einem Anschlußseg­ ment (19) ausgebildet ist und daß das Sockelsegment (18) und das Anschlußsegment (19) von mindestens zwei Distanzelementen (20) miteinander verbunden sind, zwischen denen sich ein Durchlaß (21) zur Verbindung eines Innenraumes (22) des Innenteiles (13) mit dem Ausströmspalt (16) erstreckt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß mindestens eines der Distanzelemente (20) als ein Radialsteg (25) ausgebildet ist, der sich bezüglich einer Strömungslängsachse (15) des Innen­ teiles (13) in einer radialen Richtung erstreckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in einer Umfangsrichtung des Innen­ teiles (13) vier Radialstege (25) im wesentlichen äquidistant relativ zueinander angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß mindestens eines der Distanzelemente (20) als ein Quersteg (26) ausgebildet ist, der sich be­ züglich einer Strömungslängsachse (15) des Innen­ teiles (13) quer zu einer radialen Richtung er­ streckt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß in einer Umfangsrichtung des Innenteiles (13) vier Querstege (26) im wesent­ lichen äquidistant relativ zueinander angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß als Distanzelement (20) sowohl mindestens ein Radialsteg (25) als auch min­ destens ein Quersteg (26) verwendet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß zwei Radialstege (25) und zwei Querstege (26) verwendet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß mindestens eines der Distanzelemente (20) als keilförmiges Element ausgebildet ist, das sich bezüglich einer Strömungslängsachse (15) des Innen­ teiles (13) in einer radialen Richtung und mit zu­ nehmendem Abstand zur Strömungslängsachse erwei­ tert.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß in einer Umfangsrichtung des Innenteiles (13) vier keilförmige Elemente im wesentlichen äquidistant relativ zueinander ange­ ordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß entlang der Umfangsrichtung des Innentei­ les (13) eine Mehrzahl von Distanzelementen (20) angeordnet sind, die jeweils sowohl in Umfangsrich­ tung als auch in einer radialen Richtung mit einer geringen Dimensionierung versehen sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10 dadurch gekennzeich­ net, daß mindestens sechs Distanzelemente (20) ver­ wendet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß das Anschlußelement (19) mindestens zwei Federlaschen (23) trägt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß die Federlaschen (23) mit Rastungen (24) versehen sind, die das Außenteil (14) relativ zum Innenteil (13) fixieren.