DE112009003558T5

DE112009003558T5 - Pumpe und Ausatmungsventilsteuerung für Respiratorgerät

Info

Publication number: DE112009003558T5
Application number: DE112009003558T
Authority: DE
Inventors: Carmeli Adahan
Original assignee: Newport Medical Instruments Inc
Current assignee: ADAHAN, CARMELI, IL
Priority date: 2008-12-10
Filing date: 2009-09-23
Publication date: 2013-01-31
Also published as: BRPI0923269A2; CN102227230A; US20130032151A1; WO2010068324A1; BRPI0923269A8; US20100139660A1; US8303276B2

Abstract

Doppeleffekt-Respiratorpumpgerät, umfassend ein Pumporgan, das im Verhältnis zu zwei Pumpenkammern hin- und herbeweglich ist, um über ein Respirator-Ausatmungssystem, das ebenfalls das Ausatmen des Patienten erleichtert, Luft an einen Patienten abzugeben. Das Ausatmungssystem weist eine Pumpeneinheit auf, die betriebsmäßig an ein Ausatmungsventilorgan angeschlossen ist und konfiguriert ist, um wahlweise einen Luftdruck zu erzeugen, der ausreicht, um eine Seite des Ventilorgans unter Druck zu setzen, um dieses zu schließen, wenn das Ausatmungssystem im Inhalationsmodus funktioniert, und betrieben werden kann, um sich zu öffnen, um es dem Patienten zu ermöglichen, dadurch auszuatmen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Pumpen, und zwar insbesondere Pumpen, die für ein Respirator- oder Ventilatorgerät nützlich sind. Die Erfindung betrifft auch eine Ausatmungsventilanordnung, die für solche Pumpen und Respirator- oder Ventilatorgeräte nützlich ist.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Respiratorgeräte, die manchmal Ventilatorgeräte genannt und hier austauschbar als solche bezeichnet werden, werden weitläufig verwendet, um einem Patienten eine künstliche Beatmung oder Atemhilfe zu verabreichen.
Nach dem allgemeinen Stand der Technik offenbaren die folgenden US-Patente Beispiele eines derartigen Geräts oder einer Pumpe und/oder eines Ausatmungsventils, die bzw. das für ein derartiges Gerät nützlich ist bzw. sind.
Die US 4,807,616 , 4,823,787 und 4,941,469 offenbaren ein Ventilatorgerät, umfassend eine Pumpe; eine Abgabeleitung zum Abgeben von Druckluft an einen Patienten; ein Entlastungsventil, das verhindert, dass der Druck in der Abgabeleitung über einen vorherbestimmten Spitzenwert hinausgeht; einen Sensor zum Abtasten des Drucks in der Abgabeleitung; eine Speichervorrichtung zum Speichern des abgetasteten Spitzendrucks; und einen Komparator zum kontinuierlichen Vergleichen des abgetasteten Drucks mit dem gespeicherten Spitzendruck und vorgesehen, um die Pumpe jedes Mal anzusteuern, wenn der abgetastete Druck unter dem gespeicherten Spitzendruck liegt, und die Pumpe jedes Mal abzusteuern, wenn der abgetastete Druck im Allgemeinen gleich dem gespeicherten Spitzendruck ist.
Die US 6,073,630 , US 5,484,270 und US 5,683,232 offenbaren eine Kolbenpumpe, die insbesondere für Ventilatorgeräte nützlich ist, und einen Kolben, der in einem Zylinder axial hin- und herbeweglich ist und das Innere desselben in eine Einlasskammer und eine Auslasskammer unterteilt, eine Wand, die in der Einlasskammer befestigt ist, und ein Antriebsgehäuse, das an der Wand befestigt ist, umfasst. Das Antriebsgehäuse umfasst einen Motor, einen Rotor, der von dem Motor drehbar ist, eine Mutter, die sich in dem Antriebsgehäuse drehen kann, und eine Schraube, die gewindemäßig an einem Ende mit der Mutter gekoppelt ist und an ihrem anderen Ende an dem Kolben befestigt ist. Der Kolben ist im Wesentlichen für eine axiale und drehmäßige Bewegung uneingeschränkt, so dass das Vor- und Zurückdrehen der Mutter durch den Motor die Schraube und den Kolben axial zum Zylinder hin- und herbewegt, und es der Schraube und dem Kolben auch ermöglicht, sich im Verhältnis zum Zylinder zu drehen, um dadurch den Verschleiß zwischen dem Kolben und dem Zylinder auszugleichen.
Die US 6,283,122 offenbart eine Ausatmungsanordnung, die einen hohlen Durchflusskörper umfasst, der einen Lufteinlassstutzen und einen Luftauslassstutzen aufweist. Der Einlassstutzen ist angeordnet, um Luft aufzunehmen, die einem Patienten zugeführt werden soll, und der Luftauslassstutzen ist angeordnet, um einen Patienten mit Luft zu versorgen. Die Vorrichtung umfasst auch ein Ausatmungsventil, das an den Durchflusskörper angeschlossen ist, um ein auswählbares Ausatmen eines Patienten, dem Luft zugeführt wird, zu erleichtern.
Das Ausatmungsventil umfasst einen Luftausatmungsstutzen, der angeordnet ist, um dadurch einen Ausfluss ausgeatmeter Luft zu ermöglichen, und ein Ventilorgan, das angeordnet ist, um den Ausatmungsstutzen als Reaktion auf einen darauf ausgeübten Schließdruck wahlweise zu verdecken, und den Ausatmungsstutzen als Reaktion auf einen darauf von dem Durchflusskörper durch den Ausatmungsstutzen ausgeübten Ausatmungsdruck aufzudecken. Ebenfalls enthalten ist eine Druckquelle zum wahlweisen Anwenden eines Schließdrucks auf das Ventilorgan, wobei das Ventilorgan betriebsfähig ist, um den Ausatmungsstutzen als Reaktion auf mindestens einen minimalen Schließdruck zu verdecken, der eine kleinere Größe als ein entgegengesetzter Ausatmungsdruck aufweist.
Weiter nach dem allgemeinen Stand der Technik offenbart die US 5,762,480 eine Kolbenmaschine, die eine lineare Bewegung in eine Drehbewegung oder umgekehrt umwandelt und mit einer Arbeitsfluidversorgung verknüpft ist, und ein drehbares elektrisches Gerät umfasst, das ein Organ zum Übertragen einer Drehbewegung aufweist; einen Zylinder, der eine Längsachse definiert und ein erstes Ende aufweist, an dem sich Geräte zur Ein- und Ausgabe eines Arbeitsfluids befinden, und der ferner ein zweites Ende aufweist; einen Kolben, der sich in dem Zylinder befindet und für einen linearen hin- und hergehenden Hub an der Längsachse entlang zwischen den ersten und zweiten Enden angeordnet ist; eine Pleuelstange, deren erstes Ende an den Kolben angeschlossen ist und die ferner einen zweiten Endabschnitt aufweist; und ein Verbindungsgerät.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Pumpgerät bereitgestellt, das insbesondere für ein Respiratorgerät nützlich ist, wobei das Pumpgerät ein Doppeleffekt-Respiratorpumpgerät ist, das ein Gehäuse umfasst, das zwei Pumpenkammern definiert, und ein Pumporgan, das sich im Verhältnis zu den Pumpenkammern hin- und herbewegen kann und konfiguriert ist, um einen Einlasstakt und einen Auslasstakt im Verhältnis zu jeder Kammer in jedem Kolbenzyklus des Pumporgans bereitzustellen, wobei der Einlasstakt und der Auslasstakt für jede Pumpenkammer für die jeweilige Pumpenkammer ein Verdrängungsvolumen definiert, das in der jeweiligen Pumpenkammer verdrängt wird durch die Hin- und Herbewegung des Pumporgans in einem Kolbenzyklus zwischen dem jeweiligen Einlasstakt und dem jeweiligen Auslasstakt, und wobei ein Volumen der mindestens einen Pumpenkammer am Ende des jeweiligen Ausgangstaktes derselben ein erster Anteil des jeweiligen Verdrängungsvolumens ist, wobei der erste Anteil nicht geringer als ungefähr 50% ist, und wobei das Pumporgan einen Kolben umfasst, der im Verhältnis zu den Pumpenkammern über eine gefaltete Rollmembran, die umfangsmäßig mit dem Kolben zusammengefügt ist und im Verhältnis zu jeder Pumpenkammer verankert ist, hin und herbeweglich montiert ist, und wobei die Membran konfiguriert ist, um ihr Zusammenfallen oder Umklappen während des Ausgangstaktes jeder Pumpenkammer zu vermeiden.
Das Pumpgerät nach diesem Aspekt der Erfindung kann eines oder mehrere der folgenden Merkmale A bis K in einer gewünschten Kombination umfassen:

(A) Die Membran kann konfiguriert sein, so dass sie einen Abschnitt derselben aufweist, der in einer Richtung auf die eine Pumpenkammer zu und von der anderen Pumpenkammer weg unabhängig von einer Position oder Hubrichtung des Kolbens innerhalb des Kolbenzyklus während des Betriebs der Pumpe ausbaucht.
(B) Die Pumpe umfasst einen Pumpeneinlassstutzen und einen Pumpenauslassstutzen, wobei der Pumpeneinlassstutzen ist mit einem Einlassventil mindestens einer Pumpenkammer über mindestens eine Einlasskammer mit einem ersten Volumen in Fluidkommunikation steht, und wobei der Pumpenauslassstutzen mit einem Auslassventil mindestens einer Pumpenkammer über mindestens eine Auslasskammer mit einem zweiten Volumen in Fluidkommunikation steht, und wobei jedes des ersten Volumens und des zweiten Volumens mindestens ungefähr 50% des Verdrängungsvolumens der jeweiligen Pumpenkammer beträgt.
(C) Mit Bezug auf Merkmal (B) kann jede Pumpenkammer eine jeweilige Einlasskammer und eine jeweilige Auslasskammer umfassen, und wobei die Auslasskammer der einen Kammer mit der Auslasskammer der anderen Pumpenkammer in Fluidkommunikation steht, und wobei die Einlasskammer der einen Kammer mit der Einlasskammer der anderen Pumpenkammer in Fluidkommunikation steht.
(D) Die Membran kann einen Faltdurchmesser aufweisen, d. h. eine projizierte Dimension an einer ersten Richtung entlang, die zu einer Hin- und Herrichtung des Kolbens im Wesentlichen orthogonal ist, der zwischen ungefähr 5% und ungefähr 15% eines Durchmessers des Kolbens liegt.
(E) Mit Bezug auf Merkmal (D) kann die Membran beispielsweise aus einem flexiblen Material, das eine Härte zwischen ungefähr 50 Shore A und ungefähr 70 Shore A aufweist, angefertigt werden. Ein derartiges flexibles Material kann beispielsweise eine Zusammensetzung auf Gummibasis sein.
(F) Der Kolben kann eine Axialverdrängung in einer Hin- und Herrichtung des Kolbens zwischen einer oberen Totpunktposition, die einem Ende eines Ausgangstaktes der einen Pumpenkammer entspricht, und einer unteren Totpunktposition, die einem Ende eines Ausgangstaktes der anderen Pumpenkammer entspricht, aufweisen, wobei die Axialverdrängung oder Verschiebung, die zwischen ungefähr 10% und ungefähr 20% eines Durchmessers des Kolbens liegt, wie er in einer Richtung projiziert wird, die zu der Hin- und Herrichtung im Wesentlichen orthogonal ist.
(G) Der Kolben wird von einem Motor mittels einer Kurbel und einer Kolbenwellenanordnung angetrieben.
(H) Mit Bezug auf Merkmal (G) kann man die Kurbel und die Kolbenwellenanordnung in einem Wellengehäuse in Fluidkommunikation mit der einen Pumpenkammer unterbringen, und wobei der Motor in einem Motorgehäuse untergebracht wird und betriebsmäßig derart an die Kurbel angeschlossen ist, dass die Abdichtung der jeweiligen Pumpenkammer im Verhältnis zu dem Motorgehäuse sichergestellt ist.
(I) Mit Bezug auf Merkmal (H) kann der Motor eine Antriebswelle umfassen, die betriebsmäßig an die Kurbel angeschlossen ist, und die Antriebswelle ist im Verhältnis zu dem Wellengehäuse über eine Lageranordnung montiert, wobei die Lageranordnung eine Dichtung umfasst, um die jeweilige Pumpenkammer im Verhältnis zum Motorgehäuse abzudichten. Eine derartige Dichtung kann eine einstückige Dichtung sein, d. h. einstückig mit dem Motorwellenlager.
(J) Mit Bezug mindestens auf Merkmal (C) kann das Gehäuse einen ersten Endteil, der die Einlasskammer und die Auslasskammer der einen Pumpenkammer umfasst, einen zweiten Endteil, der die Einlasskammer und die Auslasskammer der anderen Pumpenkammer umfasst, einen ersten Zylinderteil und einen zweiten Zylinderteil umfassen, wobei die Membran zwischen dem ersten Zylinderteil und dem zweiten Zylinderteil verankert ist, um eine Pumpenkammer in jedem des ersten Zylinderteils und des zweiten Zylinderteils zu definieren, und wobei der erste Endteil und der zweite Endteil jeweils an dem ersten Zylinderteil und dem zweiten Zylinderteil montierbar sind.
(K) Mit Bezug mindestens auf Merkmal (C) umfasst das Gerät einen Pumpeneinlassstutzen und einen Pumpenauslassstutzen, wobei der Pumpeneinlassstutzen mit der Einlasskammer jeder Pumpenkammer in Fluidkommunikation steht, und wobei der Pumpenauslassstutzen mit der Auslasskammer jeder Pumpenkammer in Fluidkommunikation steht.

Es ist zu beachten, dass das Merkmal (J) als solches als neu angesehen wird und mit den nötigen Abänderungen auf andere Pumpentypen und -konfigurationen anwendbar ist.
Es ist ebenfalls zu beachten, dass das Merkmal (I) als solches als neu angesehen wird ist und mit den nötigen Abänderungen auf andere Pumpentypen und -konfigurationen anwendbar ist.
Nach einem anderen breiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Pumpgerät bereitgestellt, das insbesondere für ein Respiratorgerät nützlich ist, wobei das Pumpgerät ein Doppeleffekt-Respiratorpumpgerät ist, das ein Gehäuse umfasst, das zwei Pumpenkammern definiert, und ein Pumporgan, das im Verhältnis zu den Pumpenkammern hin- und herbeweglich ist und konfiguriert ist, um einen Einlasstakt und einen Auslasstakt im Verhältnis zu jeder Kammer in jeden Kolbenzyklus des Pumporgans bereitzustellen, wobei der Einlasstakt und der Auslasstakt für jede Pumpenkammer für die jeweilige Pumpenkammer ein Verdrängungsvolumen definiert, das durch die jeweilige Pumpenkammer durch das Hin- und Herbewegen des Pumporgans in einem Kolbenzyklus zwischen dem jeweiligen Einlasstakt und dem jeweiligen Auslasstakt verdrängt wird, und wobei ein Volumen mindestens einer Pumpenkammer am Ende des jeweiligen Ausgangstaktes derselben nicht geringer als ungefähr 50% des Verdrängungsvolumens ist, und wobei das Pumporgan einen Kolben umfasst, der im Verhältnis zu den Pumpenkammern hin- und herbeweglich montiert ist, wobei der Kolben eine axiale Verdrängung oder Verschiebung in einer Hin- und Herrichtung des Kolbens zwischen einer oberen Totpunktposition, die einem Ende eines Ausgangstaktes der Pumpenkammer entspricht, und einer unteren Totpunktposition, die einem Ende eines Ausgangstaktes der anderen Pumpenkammer entspricht, aufweist, wobei die Axialverschiebung zwischen ungefähr 10% und ungefähr 20% eines Durchmessers des Kolbens liegt, wie er in einer Richtung projiziert wird, die zu der Hin- und Herrichtung im Wesentlichen orthogonal ist.
Das Pumpgerät gemäß diesem Aspekt der Erfindung kann eines oder mehrere der oben aufgeführten Merkmale B, C und F bis K in einer beliebigen gewünschten Kombination umfassen.
Nach einem breiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Pumpgerät bereitgestellt, das insbesondere für ein Respiratorgerät nützlich ist, wobei das Pumpgerät ein Gehäuse umfasst, das zwei Pumpenkammern definiert, und einen Kolben, der im Verhältnis zu den Pumpenkammern hin- und herbeweglich ist und konfiguriert ist, um einen Einlasstakt und einen Auslasstakt im Verhältnis zu jeder Kammer in jedem Kolbenzyklus des Kolbens bereitzustellen, wobei der Kolben über eine gefaltete Rollmembran, die umfangsmäßig mit dem Kolben zusammengefügt ist und im Verhältnis zu jeder Kammer verankert ist, hin- und herbeweglich an dem Gehäuse montiert ist.
Das Pumpgerät nach diesem Aspekt der Erfindung kann ein oder mehrere der oben aufgeführten Merkmale A bis K in einer beliebigen gewünschten Kombination umfassen.
Nach einem anderen breiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Pumpgerät bereitgestellt, das insbesondere für ein Respiratorgerät nützlich ist, wobei das Pumpgerät ein Gehäuse umfasst, das zwei Pumpenkammern definiert, und ein Pumporgan, das im Verhältnis zu den Pumpenkammern hin- und herbeweglich ist und konfiguriert ist, um einen Einlasstakt und einen Auslasstakt im Verhältnis zu jeder Kammer in jedem Kolbenzyklus des Kolbens bereitzustellen, wobei das Gehäuse einen ersten Endteil, der die Einlasskammer und die Auslasskammer der einen Pumpenkammer umfasst, einen zweiten Endteil, der die Einlasskammer und die Auslasskammer der anderen Pumpenkammer umfasst, einen ersten Zylinderteil und einen zweiten Zylinderteil umfasst, wobei das Pumporgan zum Hin- und Herbewegen im Verhältnis zu dem ersten Zylinderteil und dem zweiten Zylinderteil montiert ist, um die eine Pumpenkammer in jedem des ersten Zylinderteils und des zweiten Zylinderteils zu definieren, und wobei der erste Endteil und der zweite Endteil jeweils an dem ersten Zylinderteil und dem zweiten Zylinderteil montierbar sind.
Zum Beispiel kann das Pumporgan einen Kolben umfassen, der an dem Gehäuse über eine gefaltete Rollmembran, die umfangsmäßig mit dem Kolben zusammengefügt ist und im Verhältnis zu jeder Kammer verankert ist, hin- und herbeweglich montiert ist, wobei die Membran zwischen dem ersten Zylinderteil und dem zweiten Zylinderteil verankert ist.
Das Pumpgerät nach diesem Aspekt der Erfindung kann je nach Bedarf ein oder mehrere der oben aufgeführten Merkmale A bis K in einer beliebigen gewünschten Kombination umfassen.
Mindestens einige der Ausführungsformen des Pumpgeräts nach mindestens einem der obigen Aspekte der Erfindung stellt ein oder mehrere Merkmale bereit, wozu unter anderem Geräuschreduzierung, einfaches Zusammenbauen, Auseinandernehmen und Austauschen von Einzelteilen gehören.
Nach einem anderen breiten Aspekt der Erfindung wird ein Respirator-Ausatmungssystem bereitgestellt, um das Ausatmen eines Patienten zu erleichtern, der an ein Beatmungsgerät angeschlossen ist, umfassend ein Ausatmungsventil und eine Pumpeneinheit, die betriebsmäßig an das Ausatmungsventil angeschlossen ist und konfiguriert ist, um wahlweise einen Luftdruck zu erzeugen, der ausreicht, um eine Seite des Ventilorgans unter Druck zu setzen, um dieses zu schließen, wenn das Ausatmungssystem im Inhalationsmodus funktioniert.
Das Respirator-Ausatmungssystem umfasst eine Ausatmungsventilanordnung, die eine Abgaberöhre umfasst, die einen Einlassstutzen zum Anschluss an ein Beatmungspumpgerät, einen Auslassstutzen zum Anschluss an einen Patienten, einen Ausatmungsventil-Ablassstutzen, der zur Atmosphäre führt, und das Ventilorgan zum abwechselnden Anschließen des Auslassstutzens entweder an den Einlassstutzen oder an den Ausatmungsstutzen, unter der Einwirkung des Respirator-Ausatmungssystems umfasst.
Die Pumpeneinheit kann ein Pumpensteuerorgan und ein Gehäuse mit einem Sitz umfassen, wobei eine Pumpenkammer zwischen dem Pumpensteuerorgan und dem Sitz definiert ist, wobei im Betrieb der Pumpeneinheit die Pumpenkammer ein eingeschlossenes Volumen verdichtbarer Luft umfasst, und wobei die Pumpenkammer mit einer Steuerkammer, die das Ventilorgan umfasst, in Fluidkommunikation steht, und wobei die Pumpeneinheit konfiguriert ist, um das Pumpensteuerorgan wahlweise in die Nähe des Gehäusesitzes zu bringen, um das Volumen verdichtbarer Luft zu verdichten und dadurch einen Pumpdruck zum unter Druck Setzen der Seite des Ventilorgans zu erzeugen.
Das Pumpensteuerorgan kann einen Anker umfassen, und das Gehäuse kann eine elektrische Spule umfassen, und wobei der Betrieb der Pumpeneinheit die Spule ansteuert und den Anker magnetisch anzieht, um das Pumpensteuerorgan in die Nähe des Gehäusesitzes zu bringen, wodurch die Luft verdichtet wird, die in der Pumpenkammer eingeschlossen ist, und der Pumpdruck erzeugt wird.
Der Anker ist über eine flexible federnde Membran an den Gehäusesitz angeschlossen, wobei die Membran konfiguriert ist, um im Wesentlichen einen hysteresefreien Betrieb der Pumpeneinheit bereitzustellen.
Die Membran kann sich zwischen dem Anker und dem Gehäusesitz erstrecken, wodurch sie einen Kontakt dazwischen verhindert, wenn die Spule voll angesteuert wird, und für eine schnelle Trennung dazwischen sorgt, wenn die Spule nicht angesteuert wird, d. h. sobald die Spule nicht mehr angesteuert wird.
Die Membran kann vorgespannt sein, um den Anker von dem Gehäusesitz zu entfernen, wenn die Spule nicht angesteuert wird.
Die Pumpeneinheit kann konfiguriert sein, um den Pumpdruck zu modulieren, indem sie die Spule wahlweise unterschiedlich ansteuert. Z. B. kann das Pumpensteuerorgan moduliert werden, um den Druck, der auf die Seite des Ventilorgans des Ausatmungsventils einwirkt, auf einen beliebigen gewünschten voreingestellten Druck zu entlasten.
Das Respiratorsystem kann ferner ein Zwei-Wege-Steuerventil in Fluidkommunikation mit der Pumpenkammer und der Seite des Ventilorgans, und das konfiguriert ist, um wahlweise die Seite des Ventilorgans zu entlüften, umfassen.
Nach einem anderen breiten Aspekt der Erfindung wird ein Beatmungsgerät bereitgestellt, das die Beatmungspumpe nach anderen Aspekten der Erfindung umfasst, wie sie hier definiert werden, und zwar betriebsmäßig an ein Respirator-Ausatmungssystem angeschlossen, um das Ausatmen eines Patienten, der an das Beatmungsgerät angeschlossen ist, zu erleichtern.
Nach noch einem anderen breiten Aspekt der Erfindung wird ein Beatmungsgerät bereitgestellt, das ein Beatmungs-Pumpgerät zum Abgeben eines Druckgases an einen Patienten umfasst, der an das Beatmungsgerät angeschlossen ist, wobei das Beatmungs-Pumpgerät betriebsmäßig an ein Respirator-Ausatmungssystem gemäß den Aspekten der Erfindung, wie sie hier definiert werden, angeschlossen ist.
Mindestens einige Ausführungsformen des Respiratorsystems der vorliegenden Erfindung weisen ein oder mehrere der folgenden Merkmale auf.
Die Pumpeneinheit ermöglicht ein schnelles Schließen des Ventilorgans während des Einatmungszyklus, unabhängig von der Wirkung des Respiratorpumpgeräts, und minimiert somit das Entweichen von Luft durch das Respirator-Ausatmungssystem, wenn das Pumpgerät den Einatmungszyklus beginnt. Dies ermöglicht es dem Pumpgerät, je nach Bedarf ein Luftvolumen an den Patienten abzugeben, und minimiert Leckagen, die ansonsten erheblich sein könnten, insbesondere beim Abgeben von kleinen Luftmengen oder wenn Inhalationsatemzüge auf hoher Frequenz abgegeben werden, z. B. an Säuglinge.
Das Bereitstellen eines Zwei-Wege-Steuerventils erhöht die Zuverlässigkeit des Respirator-Ausatmungssystems und vermeidet das Versagen der Einrichtung. Bei einem Respirator führt das Versagen eines das Ausatmen erlaubenden Ventils zum Ersticken des Patienten, entsprechend führen zwei Ventile das Freigeben des Ausatmungsventils gleichzeitig aus, so dass ein Versagen eines Ventils das Ausatmen nicht verhindert.
Mindestens einige Ausführungsformen der Erfindung betreffen ein Doppeleffekt-Respiratorpumpgerät, das ein Pumporgan umfasst, das im Verhältnis zu zwei Pumpenkammern hin- und herbeweglich ist, um über ein Respirator-Ausatmungssystem Luft an einen Patienten abzugeben, was auch das Ausatmen des Patienten erleichtert. Das Ausatmungssystem weist eine Pumpeneinheit auf, die betriebsmäßig an ein Ausatmungsventilorgan angeschlossen ist und konfiguriert ist, um wahlweise einen Luftdruck zu erzeugen, der ausreicht, um eine Seite des Ventilorgans zum Schließen desselben unter Druck zu setzen, wenn das Ausatmungssystem im Inhalationsmodus funktioniert, und kann betätigt werden, um sich zu öffnen, damit der Patient dadurch ausatmen kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Um die Erfindung zu verstehen und zu erkennen, wie sie in die Praxis umsetzbar ist, werden nun Ausführungsformen als nicht einschränkendes Beispiel mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 schematisch in einer Querschnittsansicht ein System, das eine Pumpe und eine Ausatmungsventilanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst, wobei die Ausatmungsventilanordnung im Inhalationsmodus funktioniert.
2 schematisch in einer Querschnittsansicht die Ausführungsform der Ausatmungsventilanordnung aus 1, bei der die Ausatmungsventilanordnung im Exhalationsmodus funktioniert.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Mit Bezug auf 1 und 2 umfasst ein Respiratorgerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, das mit der Bezugsnummer 600 bezeichnet ist, eine Pumpe 100 und eine Ausatmungsventilanordnung 200.
Die Pumpe 100 umfasst ein Gehäuse 110, das ein erstes Ende 20, einen Zylinder 120 und ein zweites Ende 23 umfasst. Das erste Ende 20 umfasst einen Einlassstutzen 14 und einen Auslassstutzen 17, und der Einlassstutzen 14 kann einen Filter (nicht gezeigt) umfassen, um feste Teilchen aus der Luft zu entfernen, die in das Gehäuse hereingelassen wird. Bei Varianten dieser Ausführungsform kann der Filter ganz weggelassen werden, während bei anderen Varianten dieser Ausführungsform ein Bakterienfilter zusätzlich oder alternativ bereitgestellt werden kann, um Schmutzstoffe, wie z. B. Bakterien, auszufiltern, und ein derartiger Bakterienfilter kann beispielsweise zwischen dem Auslass 17 und dem Schlauch 50 bereitgestellt werden.
Im Gebrauch kann der Einlassstutzen 14 mit der Atmosphäre unmittelbar oder über einen Filter in Fluidkommunikation stehen oder kann alternativ über eine geeignete Kopplung an eine Sauerstoffquelle oder eine Quelle von mit Sauerstoff angereicherter Luft angeschlossen sein.
Der Auslassstutzen 17 nimmt einen Schlauch 50, um den Auslassstutzen 17 mit der Ausatmungsventilanordnung 200 zu koppeln.
Der Zylinder 120 hat eine Längsachse 199 und ist an jedem Längsende durch jeweilige Trennwände 122 und 124 verschlossen, um eine interne Kammer 125 zu definieren. Bei dieser Ausführungsform ist der Zylinder aus zwei Teilen aufgebaut: der Zylinderteil 21 umfasst ungefähr die halbe Länge des Zylinders 120 zusammen mit der Trennwand 122 und der andere Zylinderteil 22 umfasst den Rest des Zylinders 120 zusammen mit der Trennwand 124.
Die Zylinderteile 21 und 22 können jeweils als einstückige Elemente oder alternativ aus getrennten Einzelteilen, die entsprechend zu einer Formteilfläche 129 zusammengefügt sind, angefertigt sein.
Eine verankerte Kolbenanordnung 150 umfasst einen Kolben 4 und eine damit zusammengefügte gefaltete Umfangsmembran 5. Eine Kolbenstange 3 ist an der Kolbenanordnung 150 auf einer Seite des Kolbens 4 angebracht und erstreckt sich aus der Kammer 125 heraus über eine Öffnung 126 in der Trennwand 124. Die Umfangsmembran 5 weist eine innere Umfangslippe oder -wulst 152, die abdichtend in einer Umfangsvertiefung 151, die am Rand des Kolbens 4 bereitgestellt wird, aufgenommen ist, und eine äußere Umfangslippe oder -wulst 18, die abdichtend an einer ringförmigen Vertiefung 153 aufgenommen wird, die in der zylindrischen Wand 155 des Zylinders 120 bereitgestellt wird, auf. Bei dieser Ausführungsform befindet sich die ringförmige Vertiefung 153 axial an der Stelle, wo die Zylinderteile 21, 22 aufeinander treffen, an der Ebene 129 oder in ihrer Nähe.
Somit ist das äußere Umfangsende der Kolbenanordnung 150 in einer festen Axialposition in dem Zylinder 120 abdichtend verankert und ermöglicht dabei den hin- und herbeweglichen Betrieb des Restes der Kolbenanordnung 150 dank des axialen Hubraums und des Aufrollens der Membran 5, wie es nachstehend ausführlicher beschrieben wird, im Verhältnis zur Achse 199. Die Kolbenanordnung 150 unterteilt die interne Kammer 125 in zwei Kammern 8 und 9, die je nach der Position des Kolbens 4 und der Membran 5 darin in einem Kolbenzyklus derselben variable Volumina aufweisen, und das äußere Umfangsende der Membran 5 ist im Verhältnis zu jeder Pumpenkammer 8, 9 abdichtend verankert.
Die Trennwand 122 liegt am Ende 20 des Gehäuses 110 an und umfasst ein Einweg-Einlassventil 132 und ein Einweg-Auslassventil 134 im Verhältnis zur Kammer 9.
Wenn es geöffnet ist, steht das Einlassventil 132 über die Einlasskammer 12 in Fluidkommunikation mit dem Einlassstutzen 14, und wenn es geöffnet ist, steht das Auslassventil 134 über die Auslasskammer 15 in Fluidkommunikation mit dem Auslassstutzen 17. Die Kammern 12 und 15 sind einstückig am Ende 20 des Gehäuses 110 gebildet und sind voneinander durch die Trennwand 133 getrennt.
Das zweite Ende 23 umfasst die Einlasskammer 13 und die Auslasskammer 16, die voneinander mittels einer Wellenkammer 162 des Motorgehäuses 160 getrennt sind. Die Einlassleitung 10 schließt die Einlasskammer 13 an die Einlasskammer 12 an und stellt die Fluidkommunikation dazwischen bereit, während die Auslassleitung 11 die Auslasskammer 16 an die Auslasskammer 15 anschließt und die Fluidkommunikation dazwischen herstellt.
Wie es nachstehend deutlicher werden wird, funktionieren die Einlasskammern 12 und 13 und die Auslasskammern 15 und 16 jeweils als Schalldämpferkammern, um die Geräusche zu reduzieren, die von der Pumpe 100 erzeugt werden, und jede dieser Kammern weist eine interne Dimension auf, die größer ist als die Öffnung(en) darin, die insbesondere mindestens einige Wandoberflächen gegenüber dem entsprechenden Einlassventil oder Auslassventil der jeweiligen Pumpenkammer 8 oder 9 bereitstellen.
Die Trennwand 124 liegt am Ende 23 des Gehäuses 110 an und umfasst ein Einweg-Einlassventil 142 und ein Einweg-Auslassventil 144 im Verhältnis zu der Kammer 8.
Wenn sie geöffnet ist, steht das Einlassventil 142 in Fluidkommunikation mit dem Einlassstutzen 14 über die Einlasskammer 13, die Leitung 10 und die Kammer 12, und wenn es geöffnet ist, steht das Auslassventil 134 in Fluidkommunikation mit dem Auslassstutzen 17 über die Kammer 16, die Leitung 11 und die Kammer 15.
Das Motorgehäuse 160 ist einstückig mit dem Ende 23 gebildet und umfasst eine Motorkammer 164, in der ein Drehmotor 1 untergebracht ist, dessen Abtriebswelle 165 durch eine Öffnung 166 zur Wellenkammer 162 über ein Lager 19 geht, das eine geeignete Dichtungsanordnung 169 umfasst, um zu verhindern, dass Druckluft von anderen Teilen der Pumpe 100, insbesondere aus der Kammer 8, durch die Wellenkammer 162 geht und durch die Motorkammer 164 in die Atmosphäre entweicht. Eine Kappe 167 verschließt die Motorkammer 164. Typischerweise ist der Motor ein Elektromotor.
Die Kolbenstange 3 wird in der Kammer 162 untergebracht und ist an eine Kurbel 2 angeschlossen, die ihrerseits an der Abtriebswelle 165 ebenfalls in der Kammer 162 montiert ist. Weder zwischen der Pumpenkammer 8 und der Kammer 162 noch zwischen der Kolbenwelle 3 und der Kammer 162 oder der Pumpenkammer 8 ist eine Abdichtung notwendig, stattdessen erfolgt die Abdichtung der Pumpenkammer 8 im Verhältnis zur Kolbenwelle 3 effektiv weiter unterhalb über die Dichtungsanordnung 169.
Im Betrieb ist eine geeignete Energiequelle (nicht gezeigt) betriebsmäßig an den Motor 1 angeschlossen, um ihn mit Energie zu versorgen, und ein geeignetes Überwachungs- und Steuergerät kann ebenfalls an die Pumpe 100 angeschlossen werden, z. B. kann ein Transducer an den Auslass 17 angeschlossen werden, um die Leistungsabgabe der Pumpe 100 zu überwachen und zu steuern. Eine derartige Energiequelle kann beispielsweise elektrische Batterien und/oder eine elektrische Netzversorgung umfassen.
Die Pumpe 100 funktioniert als Doppeleffektpumpe und ist somit konfiguriert, um zwei Ausgangstakte für jeden Hin- und Herzyklus des Kolbens 4 zu erbringen. Da der Motor 1 betätigt wird, um die Abtriebswelle 165 zu drehen, bewegt die Kurbel 2 die Kolbenstange 3 hin und her und leitet somit einen linearen Hin- und Herhub an der Achse 199 des Kolbens 4 entlang zwischen einer oberen Totpunktposition (OT) und einer unteren Totpunktposition (UT) ein. Gleichzeitig treibt der Kolben 4 die gefaltete Membran 5 an der Achse 199 entlang im Verhältnis zur Kammer 9 hin und her, wobei er in einem Eingangstakt abwechselnd Luft durch das Einlassventil 132 (über den Einlassstutzen 14 und die Einlasskammer 12) in die Pumpenkammer 9 ansaugt und in einem Ausgangstakt ein Luftvolumen V durch das Auslassventil 134 zum Auslassstutzen 17 (über die Auslasskammer 15) verdrängt, und wobei er im Verhältnis zu der Kammer 8 ebenfalls in seinem Eingangstakt abwechselnd Luft durch das Einlassventil 142 (über den Einlassstutzen 14, die Kammer 12, die Einlassleitung 10 und die Kammer 13) in die Pumpenkammer 8 ansaugt und in seinem Ausgangstakt ein anderes Luftvolumen V durch das Auslassventil 144 zum Auslassstutzen 17 (über die Auslasskammer 16, die Auslassleitung 11, die Auslasskammer 15) verdrängt. Der Betrieb der Kammer 8 steht in einem umgekehrten Verhältnis zu dem Betrieb der Kammer 9, und somit erfolgt der Eingangstakt einer Kammer 8 gleichzeitig mit dem Ausgangstakt der anderen Kammer 9, und umgekehrt. Bei jedem Ausgangstakt der jeweiligen Kammer 8 oder 9 wird die Luft oder das Gas in der jeweiligen Kammer über den Abgabedruck (z. B. über den Umgebungsdruck) unter Druck gesetzt, und somit wird das jeweilige abgenommene Luftvolumen V unter Druck an den Ausgangsstutzen 17 abgegeben. Somit erzeugt der kontinuierliche Betrieb der hin- und hergehenden Kolbenanordnung 150 einen kontinuierlichen Luftstrom, und jede inkrementale Drehung des Motors führt zu einer entsprechenden inkrementalen Abgabe von Druckluft über den Auslass 17.
Die gefaltete Membran 5 ist eine Rollmembran und kann beispielsweise aus Gummi oder anderen geeigneten flexiblen Materialien hergestellt werden. Die gefaltete Membran 5 wird in den Zylinder 120 eingesetzt und nimmt dabei eine Konfiguration an, bei der ein äußerer Umfangsteil der gefalteten Membran 5 proximal zu der Wulst 18 in Anlage an einem entsprechenden Abschnitt der zylindrischen Wand in der Nähe der Vertiefung 153 liegt, und ein innerer Umfangsteil der gefalteten Membran 5 proximal zu der Wulst 152 nimmt eine ausbauchende Konfiguration mit dem Kolben 4 über die gesamte Hin- und Herverschiebung des Kolbens 4 an, die eine konvexe Oberfläche 5a (d. h. dass die Oberfläche einen im Allgemeinen konvexen Querschnitt aufweist) gegenüber der Kammer 9 und eine konkave Oberfläche 5b (d. h. dass die Oberfläche einen im Allgemeinen konkaven Querschnitt aufweist) gegenüber der Kammer 8 aufweist. Während sich der Kolben 4 von der OT-Position in die UT-Position begibt, rollt der äußere Umfangsteil der gefalteten Membran 5 ab und nimmt allmählich die ausbauchende Konfiguration an, während der innere Umfangsteil der gefalteten Membran 5 allmählich eine im Allgemeinen zylindrische Konfiguration annimmt. Somit ist in jedem Kolbenzyklus ein Teil oder ein anderer Teil der gefalteten Membran 5 immer in der gleichen Axialrichtung ausbauchend, immer in Richtung auf die Kammer 9. Es ist zu beachten, dass die Membran 5 stattdessen konfiguriert sein kann, um immer in Richtung auf die Kammer 8 (statt der Kammer 9) auszubauchen, und die Membran 5 somit nicht zusammenfällt, auch wenn sich die Kammer 8 in ihrem Ausgangstakt befindet. Somit ist die Richtung oder die Pumpenkammer, in der die Membran 5 ausbaucht, während des Betriebs der Pumpe festgelegt.
Unterdessen ist die gefaltete Membran 5 somit flexibel genug, um sich in beiden Axialrichtungen an der Achse 199 entlang in jedem Kolbenzyklus in sich aufzurollen, um den ausbauchenden Teil von einem Umfangsende zum anderen Umfangsende der Membran 5 zu rollen, und die Membran 5 ist gleichzeitig konfiguriert, um ein Zusammenfallen des ausbauchenden Teils der Membran 5 zu vermeiden, wenn Druck auf die konvexe Seite 5a ausgeübt wird, wie etwa während des Ausgangstaktes der Pumpenkammer 9 und die Luft darin unter Druck gesetzt wird. Bei dieser Ausführungsform wird dies dadurch erreicht, dass der Querschnitt der Membran klein gehalten wird, d. h. dass eine Membran verwendet wird, die einen kleinen Faltradius und eine platzsparende V-Form aufweist, während die Membran aus einem relativ flexiblen Material hergestellt wird, z. B. einer Gummizusammensetzung, die beispielsweise eine Härte zwischen ungefähr 50 und ungefähr 70 Shore A aufweist. Der relativ kleine Querschnitt der Membran 5 im Vergleich zu den Abmessungen des Kolbens 4, zusammen mit der Steifheit der Membran 5, tragen dazu bei, den Kolben 4 innerhalb des Zylinders 120 und somit an der Achse 199 entlang zu zentrieren. Obwohl die Membran 5 flexibel genug ist zum Einrollen und Ausrollen in beiden Richtungen an der Achse 199 entlang, sorgt ihr im Allgemeinen bogenförmiger und relativ kleiner Querschnitt für einen Widerstand gegen ein Zusammenfallen, sobald sie einem positiven Druck auf der konvexen Seite 5a ausgesetzt ist.
Bei dieser Ausführungsform wird das Zusammenfallen der Membran 5 im Auslasstakt der Kammer 9 vollständig vermieden, und dies wird durch das Konfigurieren des Kolbens 4 erleichtert, der im Wesentlichen unbiegsam ist, um den größten Teil des unter Druck stehenden Bereichs der Kolbenanordnung 150 einzunehmen. Insbesondere liegt der Faltdurchmesser t der Membran 5 zwischen ungefähr 5% und ungefähr 15% des Durchmessers D des Kolbens 4, wobei der Faltdurchmesser t als die Hälfte des linearen Unterschieds zwischen dem Durchmesser D_cyl der zylindrischen Wand 155 und dem Durchmesser D des Umfangsrandes des Kolbens 4 genommen wird. Somit beträgt der Durchmesser D_cyl des Zylinders 120 in der Ebene 129 (2·t + D). Diese Konfiguration grenzt die Membran 5 auf einen relativ schmalen ringförmigen Bereich oder Raum am Ende des Kolbens 4 ein und verleiht der Membran 5 dadurch eine Steifigkeit, die ausreicht, um ihr Zusammenfallen und ihr Umdrehen zu verhindern, so dass sie unter dem positiven Druck des Ausgangstaktes, der auf die Membran 5 einwirkt, in der entgegengesetzten Richtung ausbaucht. Im Betrieb kann man davon ausgehen, dass der Kolben 4 im Wesentlichen sozusagen zwischen den OT- und UT-Positionen „schwebt” und die Membran 5 somit als Lager für den Kolben 4 dient. Somit stellt die Rollmembran 5 im Gegensatz zu Kolben/Dichtungs-Anordnungen, die in einem Zylinder gleiten und zwischen den Kolbendichtungsringen und dem Zylinder eine gewisse Reibung herbeiführen, fast keine Reibung oder keinen Widerstand gegen die Hin- und Herbewegung des Kolbens 4 bereit und behält dabei eine vollständige Dichtung zwischen den beiden Seiten des Kolbens 4 und somit zwischen den Pumpenkammern 8 und 9.
Mindestens einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass sie Geräusch reduzierende Merkmale für die Pumpe bereitstellen. Bei dieser Ausführungsform umfassen die Pumpenkammern 8 und 9 beispielsweise jeweils ein relativ großes Mindestvolumen, wenn sich der Kolben 4 jeweils in der UT- oder OT-Position befindet, und jedes derartige Mindestvolumen ist größer als ungefähr 50% des Volumens, das von dem Kolben 4 während der Verschiebung zwischen UT und OT verdrängt oder bewegt wird, hier als Hubvolumen des Kolbens 4 bezeichnet. Obwohl es zu einer Reduzierung der Pumpenwirksamkeit beiträgt, führt dieses zusätzliche Mindestvolumen in jeder Kammer 8, 9 jedoch zu einer mäßigen Druckänderung in jeder der Kammern 8 und 9 bei ihren jeweiligen Ausgangstakten, wenn der Kolben 4 jeweils die UT- und OT-Positionen erreicht und seine Hubrichtung dort umkehrt. Je mäßiger die Druckänderung, desto weniger plötzlich öffnen und schließen sich die entsprechenden Einlass- und Auslassventile der jeweiligen Kammern, wodurch sie die Geräuschpegel reduzieren, die von den Ventilen erzeugt werden. Natürlich sind die Einweg-Einlassventile und Auslassventile dazu konfiguriert, sich unter Berücksichtigung dieser mäßigen Druckpegel wie erwartet zu öffnen und zu schließen. Bei alternativen Varianten dieser Ausführungsform können die genannten Mindestvolumina der Kammern 8 und 9 über die OT- und UT-Positionen hinaus wesentlich größer als ungefähr 50% des Hubvolumens des Kolbens 4 sein, und können jeweils beispielsweise entweder ungefähr 75%, 100%, 125%, 150% oder mehr als 150% des Hubvolumens des Kolbens 4 betragen.
Die Geräuschreduzierung wird bei dieser Ausführungsform dadurch weiter verbessert, dass die Einlasskammern 12 und 13 und die Auslasskammern 15 und 16 bereitgestellt werden, von denen jede bei dieser Ausführungsform ein internes Volumen von mindestens ungefähr 50% des Hubvolumens des Kolbens 4 aufweist. Bei alternativen Varianten dieser Ausführungsform kann das interne Volumen einer oder der beiden Einlasskammern 12, 13 und/oder einer oder der beiden Auslasskammern 15, 16 jeweils größer sein als ungefähr 50%, z. B. jeweils ungefähr 75%, 100%, 125%, 150% oder mehr als 150% des Hubvolumens des Kolbens 4 betragen. Die Kammern 12, 13 dienen somit als Schalldämpfer, um zu verhindern, das ein wesentlicher Anteil der Geräusche, die durch das Öffnen und Schließen der Ventile 132 und 142 erzeugt werden, durch den Einlassstutzen 14 austritt, und ähnlich dienen die Kammern 15, 16 als Schalldämpfer, um zu verhindern, dass ein wesentlicher Anteil der Geräusche, die durch das Öffnen und Schließen der Ventile 134 und 144 erzeugt werden, über den Auslassstutzen 17 austritt. Insbesondere kann jede Kammer 12, 13, 15, 16 für eine Geräuschaufhebung der Schallwellen ausgefegt sein, die von den entsprechenden Ventilen erzeugt werden, wobei die reflektierten Schallwellen die erzeugten Schallwellen diffundieren.
Mindestens einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind ferner durch Konstruktionsparameter des Kolbens gekennzeichnet. Beispielsweise ermöglicht es bei dieser Ausführungsform die relativ geringe Verschiebung des Kolbens 4 von OT zu UT die Verwendung einer kleineren Membranfaltung als es ansonsten der Fall wäre, was ihren Widerstand gegen ein Zusammenfallen unter einer positiven Druckkraft, die auf ihre konvexe Oberfläche Sa einwirkt, erhöht und ihren Verschleiß minimiert. Somit wird die volumetrische Verdrängung V, die von der Pumpe 100 aufgebracht wird, durch die Verwendung einer Kolbenanordnung erreicht, die eine relativ große Oberfläche senkrecht zur Achse 199 aufweist und dabei eine relativ geringe Kolbenverschiebung r aufweist. Ferner ist bei dieser Ausführungsform das Verhältnis Dir des Kolbendurchmessers D zur Kolbenverschiebung r mindestens ungefähr gleich 5, und kann optimal auf einen beliebigen geeigneten Wert zwischen ungefähr 5 und ungefähr 10 gesetzt werden, obwohl bei alternativen Varianten dieser Ausführungsform das Verhältnis Dir größer als 10 sein kann. Das zu starke Reduzieren der Axialverdrängung r kann einen sehr großen Kolbendurchmesser D erfordern, um das erforderliche Hubvolumen des Kolbens 4 bereitzustellen. Obwohl dies das Verhältnis Dir erhöht, kann die sich ergebende größere Größe des Kolbens auf Grund der erhöhten Kolbenmasse Vibrationsprobleme einführen und auch die Gesamtgröße der Pumpe 100 vergrößern. Andererseits führt eine Erhöhung von r zu einer Erhöhung der Hublänge des Kolbens 4, d. h. der Axialverdrängung zwischen OT und UT, was wiederum eine längere Membranfaltung benötigt, um der erhöhten Hublänge gerecht zu werden. Somit werden in der Praxis alle diese Faktoren für ein bestimmtes Pumpenmodell 100 berücksichtigt, um einen dafür optimalen Wert von D/r zu erreichen.
Mindestens einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind ferner durch die Bauweise der Pumpe gekennzeichnet. Beispielsweise wird bei dieser Ausführungsform das Pumpengehäuse 110 im Wesentlichen aus vier Teilabschnitten zusammengebaut: dem ersten Ende 20, den Zylinderteilen 21 und 22 und dem zweiten Ende 23, die im Verhältnis zu der Achse 199 zusammen gestapelt werden, und jeder Teilabschnitt wird im Verhältnis zu einem angrenzenden Teilabschnitt über jeweilige O-Ringe 24 abgedichtet, die zwischen jedem angrenzenden Paar von Teilabschnitten angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform dient die Wulst 18 auch als Dichtung, und somit erfordert die Verbindung der beiden Zylinderteile 21, 22 keine zusätzliche Dichtung. Obwohl die Leitungen 10 und 11 in 1 als getrennte Einzelteile abgebildet sind, die an den Enden 20 und 23 zusammengefügt sind, können die Leitungen 10, 11 innerhalb der Wände der Zylinderteile 21, 22 gebildet werden und sind mit den jeweiligen Einlass- und Auslasskammern verbunden. Somit führt das Stapeln des ersten Endes 20, der Zylinderteile 21 und 22 und des zweiten Endes 23 zu der Verbindung der beiden Einlasskammern einerseits, und der beiden Auslasskammern andererseits. Diese einfache Bauweise kann als modular angesehen werden und ermöglicht geringe Herstellungskosten (z. B. als Formteile, die beispielsweise aus geeigneten Kunststoffen hergestellt werden) und einfaches Zusammenbauen, Auseinandernehmen und Auswechseln der Teilabschnitte.
Bei einer alternativen Variante dieser Ausführungsform wird die Kolbenanordnung 150 durch einen sich hin- und herbewegenden Kolben ersetzt, der im Verhältnis zu der zylindrischen Wand 155 über eine Gleitdichtung, beispielsweise Kolbenringe oder dergleichen, gleitend abgedichtet ist, und muss somit keine gefaltete Membran umfassen. Ansonsten ist ein derartiges Pumpgerät in jeder Hinsicht im Wesentlichen ähnlich wie die in 1 abgebildete Ausführungsform und kann ähnliche Leistungen, wenn auch mit reduzierter Effizienz im Verhältnis dazu, bereitstellen.
Die Pumpe 100 ist an die Ausatmungsventilanordnung 200 über den Schlauch 50 angeschlossen, der konfiguriert ist, um den Auslassstutzens 17 mit der Abgaberöhre 40 der Ausatmungsventilanordnung 200 zu koppeln, und der in der Praxis relativ lang sein kann, um die Pumpe 100 vom Patienten zu entfernen.
Die Ausatmungsventilanordnung 200 umfasst das Ausatmungsventil 700 und eine Steuerventilanordnung 500 zum Steuern des Betriebs des Ausatmungsventils 700, um ein Einatmen und Ausatmen durch den Patienten zu ermöglichen. Die Steuerventilanordnung 500 umfasst eine Magnetventil-Pumpeneinheit 300 und ein Zwei-Wege-Steuerventil 400.
Das Ausatmungsventil 700 umfasst eine Abgaberöhre 40, die einen im Wesentlichen T-förmigen Aufbau aufweist, mit einem Einlassstutzen 41 und einem Auslassstutzen 28; einen Ausatmungsventil-Ablassstutzen 25, der zur Atmosphäre führt; und ein Ventilorgan 26, um wahlweise eine Fluidkommunikation zwischen dem Auslassstutzen 28 und dem Ausatmungsstutzen 25 zu ermöglichen. Der Ventileinlassstutzen 41 ist konfiguriert, um mit dem Schlauch 50 und dadurch mit der Pumpe 100 gekoppelt zu werden. Der Ausatmungsventil-Auslassstutzen 28 ist konfiguriert zum Anschluss an den beatmeten Patienten und gibt Luft ab (oder ein anderes Gas, z. B. Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherte Luft), die über eine geeignete Schnittstelle, wie etwa ein Patienten-Luftabgabeschlauch oder beispielsweise eine Maske oder Kanüle (nicht gezeigt), von der Pumpe 100 zum Patienten gepumpt wird. Das Ventilorgan 26 liegt in Form einer Membran 29 vor, die man auf einen Ventilsitz 27 setzen kann und die durch den Differenzdruck zwischen dem Einlassstutzen 41 auf einer Seite der Membran und einer Steuerkammer 55 auf der gegenüberliegenden Seite der Membran 29 gesteuert werden kann. Die Steuerkammer 55 wird über eine Röhre 56 an die Magnetventil-Pumpeneinheit 300 angeschlossen, so dass der Betrieb der Steuerventilanordnung 500 den Druck in der Kammer 55 und dadurch den Betrieb des Ventilorgans 26 steuert.
Die Magnetventil-Pumpeneinheit 300 umfasst ein Ventilgehäuse 33, das ein Magnetventil umfasst, das eine Spule 32 umfasst, und ein Steuerorgan 30, das einen Anker oder eine Klappe 39 umfasst, der bzw. die auf die Spule 32 ausgerichtet ist. Das Steuerorgan 30 umfasst ferner eine federnde Membran 31, die umfangsmäßig an dem Anker 39 und an einem Sitz 48 auf dem Gehäuse 33 angebracht ist, um eine Ventilkammer 34 mit variablem Volumen zwischen dem Steuerorgan 30 und dem Gehäusesitz 48 zu definieren. Die Membran 31 weist eine im Allgemeinen konkave Form im Verhältnis zur Kammer 34 auf, und eine gewisse Elastizität, so dass die Membran 31 den Anker 39 in eine Richtung vom Sitz 48 weg vorspannt, jedoch eine Bewegung des Ankers 39 in Richtung auf den Sitz 48 zulassen kann, wenn die Magnetventil-Pumpeneinheit 300 betätigt wird. Bei dieser Ausführungsform ist die Magnetventil-Pumpeneinheit 300 konfiguriert, um einen anliegenden Kontakt zwischen dem Steuerorgan 30 und dem Gehäusesitz 48 zu verhindern, wenn die Magnetventilspule 32 angesteuert wird, und um somit ein schnelles Lösen zu ermöglichen, wenn die Spule abgesteuert wird. Dies wird erreicht, indem die Energie für die Magnetventilspule 32 gesteuert wird, um eine ausreichende Magnetanziehung zu erzeugen, um die Vorspannung, die von der Membran 31 bereitgestellt wird, nur teilweise zu überwinden, so dass das Steuerorgan 30 näher am Gehäusesitz 48 liegt, aber immer noch davon beabstandet ist. Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich die Membran 31 auch unter dem Anker 39, wodurch sie den Kontakt zwischen dem Anker 39 und dem Gehäusesitz 48 verhindert. Die Magnetventil-Pumpeneinheit 300 umfasst ferner einen Einlassstutzen 61, der über einen ersten Durchgang 62 an einen Steuerstutzen 35 angeschlossen ist, der über eine Röhre 56 an die Steuerkammer 55 des Ausatmungsventils 700 angeschlossen ist. Ein zweiter Durchgang 63 schließt die Ventilkammer 34 an den ersten Durchgang 62 an.
Das Zwei-Wege-Steuerventil 400 kann ein beliebiges geeignetes steuerbares 2-Wege-Ventil umfassen, das in der Lage ist, sich wahlweise zu öffnen und zu schließen, und weist bei dieser Ausführungsform einen Aufbau auf, der mit den nötigen Abänderungen ähnlich wie derjenige der Magnetventil-Pumpeneinheit 300 ist, umfassend ein Ventilgehäuse 73 (einschließlich Sitz 78), ein Magnetventil, das eine Spule 72 umfasst, ein Steuerorgan 70 (einschließlich Anker 36 und federnder Membran), eine Ventilkammer 74, ähnlich wie die Einzelteile, die für die Magnetventil-Pumpeneinheit 300 offenbart wurden, mit den nötigen Abänderungen. Bei dem Zwei-Wege-Steuerventil 400 umfasst der Anker 36 jedoch eine Öffnung 38, die eine Fluidkommunikation zwischen der Atmosphäre und der Ventilkammer 74 bereitstellt, wenn der Anker 38 von dem Gehäusesitz 78 beabstandet ist, die jedoch geschlossen ist, wenn sich der Anker 38 in Anlagekontakt mit dem Gehäusesitz 78 befindet, und ferner umfasst das Zwei-Wege-Steuerventil 400 einen Durchgang 77, der die Ventilkammer 74 mit einem Auslassstutzen 66 verbindet.
Eine Leitung 49 schließt den Auslassstutzen 66 an den Einlassstutzen 61 an.
Im Betrieb des Systems 600 funktioniert die Ausatmungsventilanordnung 200 in zwei Betriebsarten: Inhalationsmodus und Exhalationsmodus.
Im Inhalationsmodus und insbesondere mit Bezug auf 1 wird die Steuerventilanordnung 500 gesteuert, um ein schnelles Schließen des Ventilorgans 26 im Verhältnis zum Ventilsitz 27 zu ermöglichen, wodurch sichergestellt wird, dass Luft (oder ein anderes Gas), das von der Pumpe 100 gepumpt wird, dem Patienten über eine Abgaberöhre 40 ununterbrochen zugeführt wird. Dazu steuert eine geeignete Steuereinheit (nicht gezeigt) den Betrieb der Steuerventilanordnung 500 wie folgt. Zuerst wird bezüglich des Steuerventils 400 das Magnetventil 72 wahlweise elektrisch angesteuert und der Anker 36 wird magnetisch in Richtung auf den Gehäusesitz 78 angezogen, gemäß der Magnetkraft, die von dem Strom erzeugt wird, der durch die Spule 72 geht. Dies führt dazu, dass das Steuerorgan 70 sich in Anlagekontakt auf dem Sitz 78 befindet, wobei es die Öffnung 38 dicht verschließt. Anschließend und mit Bezug auf die Magnetventil-Pumpeneinheit 300 wird das Magnetventil 32 wahlweise elektrisch angesteuert und der Anker 39 wird magnetisch in Richtung auf den Gehäusesitz 48 angezogen, gemäß der Magnetkraft, die von dem Strom erzeugt wird, der durch die Spule 32 geht. Dies führt dazu, dass die Luft, die in der Kammer 34 und in Luftdurchgängen 75 des Steuerventilsystems 500 festgehalten wird (wobei die Luftdurchgänge 75 die Durchgänge 62, 63 und 77, die Leitung 56 und die Steuerkammer 55 umfassen), unter Druck gesetzt wird, was den Druck in der Steuerkammer 55 auf einen höheren Druck als den am Einlassstutzen 41 erhöht und somit das Schließen des Ventilorgans 26 verursacht. Somit funktioniert das Steuerorgan 30 im Wesentlichen wie eine Pumpe, die einen Drucktakt bereitstellt, der die Steuerkammer 55 unter Druck setzt und das Ventilorgan 26 schließt. Es ist alternativ möglich, die beiden Spulen 32 und 72 gleichzeitig zu betätigen, wenn das Zwei-Wege-Steuerventil 400 konfiguriert ist, um sich viel schneller zu schließen als die Magnetventil-Pumpeneinheit 300 funktionieren kann.
Es ist zu beachten, dass, da das Zwei-Wege-Steuerventil 400 zuerst geschlossen wird, der Druck der in den Luftdurchgängen 75 festgehaltenen Luft auf dem umgebenden Atmosphärendruck liegt, und somit der anschließende Betrieb der Magnetventil-Pumpeneinheit 300 diese Luftdurchgänge mit einem Druck über dem Umgebungsdruck beaufschlagt, ausgehend von der Druckbeaufschlagung mit dem nominellen Umgebungsatmosphärendruck.
Im Exhalationsmodus und mit Bezug auf 2 werden die beiden Spulen 32 und 72 abgesteuert und die Elastizität der jeweiligen Membranen 31 und 71 führt jeweils die jeweiligen Anker 39 und 36 in ihre inaktiven Positionen zurück, von den jeweiligen Gehäusesitzen 48 und 78 beabstandet sind. Entsprechend bringt die Öffnung 38 die Luftdurchgänge 75 auf den normalen Druck, indem sie diese an die Atmosphäre entlüftet, und das Ventilorgan 26 wird dann durch den höheren Druck der Ausatmungsluft, der an die Abgaberöhre 40 vom Patienten abgegeben wird, vom Sitz abgehoben, was es dem Patienten ermöglicht, über den Auslassstutzen 28 und den Ausatmungsstutzen 25, der zur Atmosphäre führt, auszuatmen.
Mindestens einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind gekennzeichnet durch das Bereitstellen von Merkmalen zur Verbesserung der Sicherheit für die Ausatmungsventilanordnung. Beispielsweise umfasst die Steuerventilanordnung 500 bei der in 1 und 2 abgebildeten Ausführungsform zwei betätigbare Einzelteile, eine Magnetventil-Pumpeneinheit 300 und ein Zwei-Wege-Steuerventil 400, die in Reihe verbunden sind, um die Ventilkammer 74, die Ventilkammer 34 und das Steuerorgan 55 über die Durchgänge 62, 63 und die Leitungen 49, 56 zusammen zu verbinden. Während des normalen Betriebs der Steuerventilanordnung 500 werden die beiden Einzelteile abgesteuert und somit im Exhalationsmodus geöffnet. Der Aufbau der Steuerventilanordnung 500 ist jedoch derart, dass selbst wenn eines der Einzelteile eine Fehlfunktion aufweist und sich nicht öffnet, die Tatsache, dass sich das andere Einzelteil in der offenen Position befindet, dennoch sicherstellt, dass der Druck in der Steuerkammer 55 auf den umgebenden Atmosphärendruck zurückkehrt und dem Patienten dadurch die Ausatmung ermöglicht. Wenn beispielsweise das Steuerventil 400 geöffnet ist, während die Magnetventil-Pumpeneinheit 300 geschlossen bleibt, wird das Steuerorgan 55 direkt über die Leitung 56, den Durchgang 62, die Leitung 49, den Durchgang 77, die Ventilkammer 74 und die Öffnung 38 entlüftet. Wenn andererseits die Magnetventil-Pumpeneinheit 300 geöffnet ist, während das Steuerventil 400 geschlossen bleibt, wird das Steuerorgan 55 effektiv auf den normalen Atmosphärendruck gebracht, da sich das Volumen in der Ventilkammer 34 erhöht und die Bedingungen in den Luftdurchgängen 75 auf diejenigen zurückkehren, die vor der Betätigung der Magnetventil-Pumpeneinheit 300 während des vorhergehenden Inhalationsmodus herrschten, d. h. auf den umgebenden Atmosphärendruck, was auch dazu führt, dass das Ventilorgan 26 geöffnet wird, während der Druck im Steuerorgan 55 wieder auf Atmosphärendruck liegt. Somit stellt diese Anordnung ein hohes Maß an Sicherheit bereit und verhindert eine eventuelle Gefährdung des Patienten, die sich ansonsten ergeben könnte, wenn das Ventilorgan 29 während des Ausatmens geschlossen bliebe. Ein Versagen der beiden Einzelteile 300 und 400 ist statistisch gesehen ein viel selteneres Ereignis als ein Versagen eines einzigen Steuerventils, und die sich ergebende Redundanz kann die Zuverlässigkeit der Steuerventilanordnung 500 um ein Vielfaches erhöhen.
Bei alternativen Varianten dieser Ausführungsform kann man das erwähnte Sicherheitsmerkmal der Ausatmungsventilanordnung auslassen, und somit umfasst die Ausatmungsventilanordnung nur ein Einzelteil, ähnlich wie die Magnetventil-Pumpeneinheit 300, jedoch ohne den Durchgang 62, und kann dadurch nicht an die Atmosphäre entlüftet werden, und somit stellt der Durchgang 63 eine Fluidkommunikation zwischen der Pumpenkammer 34 und dem Auslass 35 und über die Leitung 56 für die Steuerkammer 55 bereit. Der Betrieb einer derartigen Ausführungsform basiert auf dem Schließen der Magnetventil-Pumpeneinheit während des Inhalationsmodus, um die Steuerkammer 55 unter Druck zu setzen, und öffnet das Steuerventil während des Ausatmens, um das Ventilorgan 26 vom Sitz 27 abzuheben. Eine derartige Anordnung kann zufriedenstellend funktionieren, mit der möglichen Ausnahme des Falles, bei dem ein Leck im Verhältnis zum Durchgang 63 vorliegt, beispielsweise in der Röhre 56 oder der Membranen 31 oder dem Ventilorgan 26, wobei jedes Mal, wenn sich das Ventil öffnet, die Leckage durch den Fluss aus der Atmosphäre versetzt/wiederhergestellt wird.
Mindestens einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind ferner gekennzeichnet durch die Bauweise der Steuerventilanordnung 500. Beispielsweise umfasst bei der in 1 und 2 abgebildeten Ausführungsform jedes Steuerventil 300 und Steuerventil 400 ein jeweiliges Steuerorgan 30, 70, das einen Aufbau aufweist, der einen jeweiligen Anker 36, 39 umfasst, der in dem jeweiligen Gehäusesitz 48, 78 mittels einer jeweiligen flexiblen, federnden Membran 31, 71 montiert ist. Die Membranen 31, 71 ermöglichen eine im Wesentlichen reibungslose, schwebende Bewegung des jeweiligen Ankers 36, 39 im Verhältnis zu dem jeweiligen Gehäusesitz 48, 78 oder mindestens mit stark reduzierten Reibungskräften im Vergleich zu anderen Aufbauarten, was eine genaue Steuerung des Drucks ermöglicht, der in den Luftdurchgängen 75 durch die Betätigung der Magnetventil-Pumpeneinheit 300 herbeigeführt wird, und zwar ohne Hysterese oder zumindest mit einer Minimierung der Hysterese im Vergleich zu anderen Aufbauarten. Dieser Aufbau stellt somit eine Steuerventilanordnung bereit, die eine im Wesentlichen hysteresefreie Steuerung der Ausatmungsventilanordnung 200 ergibt.
Das System 600 funktioniert folgendermaßen. Während der Patient einatmet, wird die Ausatmungsventilanordnung 200 im Inhalationsmodus betätigt, wie oben beschrieben, und die Pumpe 100 erzeugt Druckluft und stellt diese wie oben beschrieben Fiber den Auslassstutzen 28 der Ausatmungsventilanordnung 200 für den Patienten bereit. Während der Patient ausatmet, wird die Ausatmungsventilanordnung 200 wie oben beschrieben im Exhalationsmodus betätigt und die Pumpe 100 wird angehalten. Alternativ kann man die Pumpe 100 einstellen, damit sie kontinuierlich funktioniert, auch während des Exhalationsmodus, so dass, obwohl der größte Teil der Druckluft, die von der Pumpe erzeugt wird, während des Exhalationsmodus über den Ausatmungsstutzen 25 abgelassen wird, weiter ein niedriger Druck in der Lunge des Patienten beibehalten wird (gewöhnlich als „positiver endexpiratorischer Druck” bzw. PEEP bezeichnet). Ein geeignetes Steuergerät (nicht gezeigt) steuert den Betrieb der Pumpe 100 und der Ausatmungsventilanordnung 200 und synchronisiert den Betrieb dazwischen.
Bei alternativen Ausführungsformen der Erfindung kann die Pumpe 100 alternativ mit anderen Arten von Ausatmungsventilen verwendet werden, die als solche in der Technik bekannt sind, und das sich ergebende System kann auf geeignete Art und Weise gesteuert werden, um das Einatmen und Ausatmen des Patienten zu ermöglichen.
Bei alternativen Ausführungsformen der Erfindung, kann die Ausatmungsventilanordnung 200 alternativ mit anderen Pumpenarten verwendet werden, die als solche in der Technik bekannt sind, und das sich ergebende System kann auf geeignete Art und Weise gesteuert werden, um das Einatmen und Ausatmen des Patienten zu ermöglichen.
Schließlich ist zu beachten, dass der Begriff „umfassend”, wie er in den beiliegenden Ansprüchen verwendet wird, als „einschließlich aber nicht eingeschränkt auf” zu verstehen ist.
Obwohl beispielhafte Ausführungsformen gemäß der Erfindung gezeigt und offenbart wurden, versteht es sich, dass zahlreiche Änderungen daran vorgenommen werden können, ohne den Geist der Erfindung zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

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US 4941469 [0004]
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US 5484270 [0005]
US 5683232 [0005]
US 6283122 [0006]
US 5762480 [0008]

Claims

Doppeleffekt-Respiratorpumpgerät, umfassend ein Gehäuse, das zwei Pumpenkammern definiert, und ein Pumporgan, das im Verhältnis zu den Pumpenkammern hin- und herbeweglich ist und konfiguriert ist, um einen Einlasstakt und einen Auslasstakt im Verhältnis zu jeder Kammer in jedem Kolbenzyklus des Pumporgans bereitzustellen, wobei der Einlasstakt und der Auslasstakt für jede Pumpenkammer für die jeweilige Pumpenkammer ein Verdrängungsvolumen definieren, das ist in der jeweiligen Pumpenkammer durch eine Hin- und Herbewegung des Pumporgans in einem Kolbenzyklus zwischen dem jeweiligen Einlasstakt und dem jeweiligen Auslasstakt verdrängt wird, und wobei ein Volumen mindestens einer Pumpenkammer am Ende ihres jeweiligen Ausgangstaktes ein erster Anteil des jeweiligen Verdrängungsvolumens ist, wobei der erste Anteil nicht geringer als ungefähr 50% ist, und wobei das Pumporgan einen Kolben umfasst, der im Verhältnis zu den Pumpenkammern über eine gefaltete Rollmembran, die umfangsmäßig mit dem Kolben zusammengefügt ist und im Verhältnis zu jeder Pumpenkammer verankert ist, hin- und herbeweglich montiert ist, und wobei die Membran konfiguriert ist, um zu vermeiden, dass sie während des Ausgangstaktes jeder Pumpenkammer zusammenfällt.
Pumpgerät nach Anspruch 1, wobei die Membran konfiguriert ist, um einen Abschnitt davon aufzuweisen, der in einer Richtung zu einer Pumpenkammer hin und von der anderen Pumpenkammer weg ausbaucht, unabhängig von einer Position des Kolbens in dem Kolbenzyklus während des Betriebs der Pumpe.
Pumpgerät nach Anspruch 1, umfassend einen Pumpeneinlassstutzen und einen Pumpenauslassstutzen, wobei der Pumpeneinlassstutzen mit einem Einlassventil mindestens der einen Pumpenkammer über mindestens eine Einlasskammer mit einem ersten Volumen in Fluidkommunikation steht, und wobei der Pumpenauslassstutzen mit einem Auslassventil mindestens der einen Pumpenkammer über mindestens eine Auslasskammer mit einem zweiten Volumen in Fluidkommunikation steht, und wobei jedes des ersten Volumens und des zweiten Volumens mindestens ein zweiter Anteil des Verdrängungsvolumens der jeweiligen Pumpenkammer ist, wobei der zweite Anteil nicht geringer als ungefähr 50% ist.
Pumpgerät nach Anspruch 3, wobei jede Pumpenkammer eine jeweilige Einlasskammer und eine jeweilige Auslasskammer umfasst, und wobei die Auslasskammer der einen Kammer mit der Auslasskammer der anderen Pumpenkammer in Fluidkommunikation steht, und wobei die Einlasskammer der einen Kammer mit der Einlasskammer der anderen Pumpenkammer in Fluidkommunikation steht.
Pumpgerät nach Anspruch 1, wobei die Membran einen Faltdurchmesser aufweist, der zwischen ungefähr 5% und ungefähr 15% eines Durchmessers des Kolbens liegt, wie er in der ersten Richtung projiziert wird.
Pumpgerät nach Anspruch 5, wobei die Membran aus einem flexiblen Material hergestellt ist, das eine Härte von zwischen ungefähr 50 Shore A und ungefähr 70 Shore A aufweist.
Pumpgerät nach Anspruch 1, wobei der Kolben eine Axialverschiebung in einer Hin- und Herrichtung des Kolbens zwischen einer oberen Totpunktposition, die einem Ende eines Ausgangstaktes der Pumpenkammer entspricht, und einer unteren Totpunktposition, die einem Ende eines Ausgangstaktes der anderen Pumpenkammer entspricht, aufweist, wobei die Axiaiverschiebung zwischen ungefähr 10% und ungefähr 20% eines Durchmessers des Kolbens liegt.
Pumpgerät nach Anspruch 1, wobei der Kolben durch einen Motor mittels einer Kurbel und einer Kolbenwellenanordnung angetrieben wird.
Pumpgerät nach Anspruch 8, wobei die Kurbel und die Kolbenwellenanordnung in einem Wellengehäuse in Fluidkommunikation mit der einen Pumpenkammer untergebracht sind, und wobei der Motor in einem Motorgehäuse untergebracht ist und betriebsmäßig an die Kurbel angeschlossen ist, um eine Abdichtung der jeweiligen Pumpenkammer im Verhältnis zum Motorgehäuse bereitzustellen.
Pumpgerät nach Anspruch 9, wobei der Motor eine Antriebswelle umfasst, die betriebsmäßig an die Kurbel angeschlossen ist, und wobei die Antriebswelle im Verhältnis zu dem Wellengehäuse über eine Lageranordnung montiert ist, und wobei die Lageranordnung eine einstückige Dichtung umfasst, um die jeweilige Pumpenkammer im Verhältnis zum Motorgehäuse abzudichten.
Pumpgerät nach Anspruch 4, wobei das Gehäuse einen ersten Endteil, der die Einlasskammer und die Auslasskammer der einen Pumpenkammer umfasst, einen zweiten Endteil, der die Einlasskammer und die Auslasskammer der anderen Pumpenkammer umfasst, einen ersten Zylinderteil und einen zweiten Zylinderteil umfasst, wobei die Membran zwischen dem ersten Zylinderteil und dem zweiten Zylinderteil verankert ist, um die eine Pumpenkammer in jedem des ersten Zylinderteils und des zweiten Zylinderteils zu definieren, und wobei der erste Endteil und der zweite Endteil jeweils an den ersten Zylinderteil und den zweiten Zylinderteil montierbar sind.
Pumpgerät nach Anspruch 4, umfassend einen Pumpeneinlassstutzen und einen Pumpenauslassstutzen, wobei der Pumpeneinlassstutzen mit der Einlasskammer jeder Pumpenkammer in Fluidkommunikation steht, und wobei der Pumpenauslassstutzen mit der Auslasskammer jeder Pumpenkammer in Fluidkommunikation steht.
Doppeleffekt-Respiratorpumpgerät, umfassend ein Gehäuse, das zwei Pumpenkammern definiert, und ein Pumporgan, das im Verhältnis zu den Pumpenkammern hin- und herbeweglich ist und konfiguriert ist, um einen Einlasstakt und einen Auslasstakt im Verhältnis zu jeder Kammer in jedem Kolbenzyklus des Pumporgans bereitzustellen, wobei der Einlasstakt und der Auslasstakt für jede Pumpenkammer für die jeweilige Pumpenkammer ein Verdrängungsvolumen definiert, das in der jeweiligen Pumpenkammer durch das Hin- und Herbewegen des Pumporgans in einem Kolbenzyklus zwischen dem jeweiligen Einlasstakt und dem jeweiligen Auslasstakt verdrängt wird, und wobei ein Volumen mindestens der einen Pumpenkammer am Ende ihres jeweiligen Ausgangstaktes ein erster Anteil des jeweiligen Verdrängungsvolumens ist, wobei der erste Anteil nicht geringer als ungefähr 50% ist, und wobei das Pumporgan einen Kolben umfasst, der im Verhältnis zu den Pumpenkammern hin- und herbeweglich montiert ist, wobei der Kolben eine Axialverschiebung in einer Hin- und Herrichtung des Kolbens zwischen einer oberen Totpunktposition, die einem Ende eines Ausgangstaktes der einen Pumpenkammer entspricht, und einer unteren Totpunktposition, die einem Ende eines Ausgangstaktes der anderen Pumpenkammer entspricht, aufweist, wobei die Axialverschiebung zwischen ungefähr 10% und ungefähr 20% eines Durchmessers des Kolbens beträgt, wie er in einer Richtung projiziert wird, die zu der Hin- und Herrichtung im Wesentlichen orthogonal ist.
Respirator-Ausatmungssystem zum Erleichtern der Ausatmung eines Patienten, der an ein Beatmungsgerät angeschlossen ist, umfassend ein Ausatmungsventil und eine Pumpeneinheit, die betriebsmäßig an das Ausatmungsventil angeschlossen ist und konfiguriert ist, um wahlweise einen Luftdruck zu erzeugen, der ausreicht, um eine Seite des Ventilorgans unter Druck zu setzen, um dieses zu schließen, wenn das Ausatmungssystem im Inhalationsmodus funktioniert.
Respiratorsystem nach Anspruch 14, wobei die Pumpeneinheit ein Pumpensteuerorgan und ein Gehäuse mit einem Sitz umfasst, wobei eine Pumpenkammer zwischen dem Pumpensteuerorgan und dem Sitz konfiguriert ist, wobei der Betrieb der Pumpeneinheit der Pumpenkammer ein eingeschlossenes Volumen verdichtbarer Luft umfasst, und wobei die Pumpenkammer in Fluidkommunikation mit einer Steuerkammer steht, die das Ventilorgan umfasst, und wobei die Pumpeneinheit konfiguriert ist, um wahlweise das Pumpensteuerorgan in die Nähe des Gehäusesitzes zu bringen, um das Volumen verdichtbarer Luft zu verdichten und dadurch einen Pumpdruck zum Beaufschlagen der Seite des Ventilorgans zu erzeugen.
Respiratorsystem nach Anspruch 15, wobei das Pumpensteuerorgan einen Anker umfasst, und das Gehäuse eine elektrische Spule umfasst, und wobei das Ansteuern der Spule den Anker magnetisch anzieht, um das Pumpensteuerorgan in die Nähe des Gehäusesitzes zu bringen, wodurch die Luft verdichtet wird, die in der Pumpenkammer eingeschlossen ist und der Pumpdruck erzeugt wird.
Respiratorsystem nach Anspruch 16, wobei die Pumpeneinheit konfiguriert ist, um den Pumpdrucks durch wahlweises variables Ansteuern der Spule zu modulieren.
Respiratorsystem nach Anspruch 16, wobei der Anker an den Gehäusesitz über ein flexible federnde Membran angeschlossen ist, wobei die Membran konfiguriert ist, um einen im Wesentlichen hysteresefreien Betrieb der Pumpeneinheit bereitzustellen.
Respiratorsystem nach Anspruch 18, wobei die Membran sich zwischen dem Anker und dem Gehäusesitz erstreckt, wodurch sie den Kontakt dazwischen vermeidet, wenn die Spule voll angesteuert wird und eine schnelle Trennung dazwischen sicherstellt, wenn die Spule nicht angesteuert wird.
Respiratorsystem nach Anspruch 18, wobei die Membran vorgespannt ist, um den Anker von dem Gehäusesitz zu entfernen, wenn die Spule nicht angesteuert wird.
Respiratorsystem nach Anspruch 14, ferner umfassend ein Zwei-Wege-Steuerventil in Fluidkommunikation mit der Pumpenkammer und der Seite des Ventilorgans und konfiguriert zum wahlweisen Entlüften der Seite des Ventilorgans.
Beatmungsgerät, umfassend die Beatmungspumpe nach Anspruch 1, die betriebsmäßig an ein Respirator-Ausatmungssystem angeschlossen ist, um das Ausatmen eines Patienten zu erleichtern, der an das Beatmungsgerät angeschlossen ist.
Beatmungsgerät, umfassend ein Beatmungs-Pumpgerät zum Abgeben von Druckgas an einen Patienten, der an das Beatmungsgerät angeschlossen ist, wobei das Beatmungs-Pumpgerät betriebsmäßig an ein Respirator-Ausatmungssystem nach Anspruch 14 angeschlossen ist.