DE1491633C - Beatmungsgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Beatmungsgerät, mit dem Sauerstoff durch eine Atemmaske einem Patienten zugeführt und dessen Kammer über ein Ausgangsventil mit der Maske verbunden wird. Bekannte Geräte mit periodischer Umsteuerung sind druckgesteuert. Der Sauerstoff fließt zur Atemkammer durch ein öffnen des Einlaßventils, das entsprechend dem geringen Druck der Kammer geöffnet ist, aber durch einen Kippmechanismus umklappt, wenn der Druck steigt, um dem Patienten das Ausatmen durch das Ausgangsventil zu erlauben. Das zeitliche Volumen ist unvermeidlich unbestimmt, da etwas Gas unmittelbar von der zylindrischen Kammer zum Patienten geht.

Bei anderen Geräten zur Beatmung eines Patienten mit Drucksteuerung soll das Sauerstoff liefernde Ventil entweder einen stetigen Sauerstofffluß mit positivem Druck oder einem Fluß mit Sauerstoff nur bei Bedarf liefern. Dabei muß ein Knopf durch Hand gedrückt werden, um dem Gas den Fluß zum Patienten zu erlauben.

Aufgabe der Erfindung ist es, mit einem bestimmten zeitlich wechselnden Volumen zu arbeiten und das Gerät sofort zur Wiederbelebung einzusetzen, damit bei einem Unglücksfall keine Berichtigung und Bedienung notwendig ist.

Erfindungsgemäß wird dies im wesentlichen erreicht durch

a) ein durch Expansion und Kontraktion veränderliches Volumen eines Blasebalges,

b) einen Mechanismus, der das Ausgangsventil in eine offene oder geschlossene Stellung bringt, entsprechend der vorbestimmten Expansion und Kontraktion des Blasebalges, um einen selbsttätigen Volumenzyklus des Gerätes zu bewirken, c) eine Rohrleitung, die im Nebenschluß zum Ausgangsventil liegt und mit dem Blasebalg über

ein zweites Ausgangsventil verbunden ist, das entsprechend dem negativen Druck geöffnet wird, der vom Patienten dem Gerät zugeführt wird und
ίο d) eine Einstellvorrichtung zur Lieferung von Gas

mit vorbestimmtem Volumen und Druck.
Damit ist die Periode der Ausatemphase bestimmt durch die Zeit, die der Blasebalg braucht, um sich vom Minimum- zum Maximumvolumen auszudehnen. Der Zufluß läßt sich regulieren bezüglich Flußgeschwindigkeit und Druck. Deshalb ist die für eine solche Expansion benötigte Zeit konstant. Der Vorteil dieses konstanten Volumens und der vorbestimmten Wechselgeschwindigkeit ist, daß diese Variablen in der Fabrik eingestellt werden können und dann das Gerät zur Wiederbelebung einsetzbar ist.

Unter »negativem Druck« ist in der nachfolgenden speziellen Beschreibung ein atmosphärischer Unterdruck zu verstehen, der z. B. entsteht, wenn der Patient versucht Gas einzuatmen, das von dem Ausgang der Maschine mit einem schnelleren Betrag ausfließt, als die Maschine Gas dem Ausgang zuführt.

Die Maschine nach der Erfindung kann selbsthalternd sein in Verbindung mit einem ersetzbaren und tragbaren Behälter oder Zylinder für Druckgas, wobei diese auf oder durch den Körper der Maschine getragen werden, oder die Maschine zur Verbindung mit einer Speiseleitung für Gas mit hohem Druck bestimmt ist.

Ein Beispiel einer Maschine gemäß der Erfindung wird im folgenden beschrieben mit Bezug auf die teilweise schematisch.; Zeichnung.

Die Maschine enthält ein Gehäuse 10 für einen Blasebalg 12, der biegsame Wände 14 und eine Endplatte 16 hat. Das Ende des Blasebalges ist auf der der Endplatte abgekehrten Seite auf irgendeinem gebräuchlichen Bauteil 18 der Maschine befestigt. Ein drehbarer Hebel 20 ist mit der Endplatte verbunden und um seinen Stützpunkt 22 durch Federmittel, z. B. eine Druckfeder 24, drehbar im Sinne einer Verminderung des Volumens des Blasebalges 12. Die Maschine hat eine Zufuhrleitung 26 für Gas mit hohem Druck; Gas aus der Leitung 26 strömt durch ein Druckminderventil 28 und ein einstellbares Nadelventil 30. In dem Druckminderventil 28 wird der Gasdruck vermindert. Das Nadelventil 30 ist justiert und zur Abgabe eines gewünschten bestimmten Volumens eingestellt.

Das Gas verläßt den Blasebalg 12 durch ein Ausgangsventil 32, das durch einen Kippmechanismus 34 in Verbindung mit dem Hebel 20 betätigt wird. Der Hebel 20 und der Kippmechanismus 34 bilden zusammen einen Mechanismus, der das Ausgangsventil 32 öffnet und schließt. Der Kippmechanismus 34 enthält einen Hebel 36, der drehbar in einem Träger 37 lagert, welcher auf dem Bauteil 18 .befestigt ist. Der Hebel 36 ist mit dem Ventilkörper 38 des Ventils 32 und einem Hebel 40 durch eine Zugfeder 42 verbunden. Der Hebel 40 ist in einer auf dem Teil 18 befestigten Stütze 44 gelagert und ein der Feder 42 abgekehrtes Ende drehbar mit einem Zwischenglied 46 verbunden, dessen anderes Ende mit dem belasteten und drehbaren Hebel 20 verbunden

ist. Das Zwischenglied 46 hat einen Längsschlitz 47 bestimmter Länge und der Hebel 20 einen Stift 47 α, der in den Schlitz hineinragt und die Bewegung des Hebels 20 zum Zwischenglied 46 überträgt, wenn der Stift 47 α die obere oder untere Endstellung (wie aus der Zeichnung ersichtlich) des Schlitzes erreicht, je nachdem der Hebel 20 gegen oder mit dem Uhrzeiger bewegt wird. Die Anordnung stellt so eine Verbindung zwischen dem Glied 46 und dem Hebel mit einem Totgang dar.

Die Betätigung des Kippmechanismus ist die folgende: Wenn das Volumen des Blasebalges noch nicht groß ist und die Teile 20, 46, 40, 42, 36 und 38 die in der Zeichnung dargestellte Lage einnehmen, wirkt die Kraft der Feder 42 im Sinne eines Haltens des Hebels 36 in seiner Endlage entgegen dem Uhrzeiger, und das Ventil 32 ist dadurch offen. Wenn der Blasebalg den Hebel 20 im Uhrzeigersinne, wie in der Zeichnung ersichtlich, bewegt und wenn der Stift 47 α das untere Ende des Schlitzes 47 erreicht, wird die Bewegung auf das Glied 46 übertragen, und das rechte Ende des Hebels 40 bewegt sich aufwärts, wie in der Zeichnung ersichtlich. Unter Umständen endet diese Drehung des Hebels 36 in der Kniehebelverbindung, die Glied 40, Feder 42 und Hebel 36 umfaßt, der seinen Totpunkt oder die in einer Linie liegende Stellung überschreitet mit dem Ergebnis, daß die Kraft der Feder 42 in einer Richtung wirkt, die den Hebel 36 in die Endlage im Uhrzeigersinne drückt. Diese Schnapp- oder Kniehebelwirkung hat zur Folge, daß Ventil 42 geschlossen wird.

Die gleichmäßige Gaszufuhr zum Druckminderventil 28 und Nadelventil 30 bewirkt dann die Ausdehnung des Blasebalges, und Hebel 20 beginnt sich gegen den Uhrzeiger zu bewegen. Stift 47 α bewegt sich deshalb gegen und in Verbindung mit dem oberen Ende des Schlitzes 47, wie aus der Zeichnung ersichtlich, und Glied 46 wird dann aufwärts bewegt durch die folgende Ausdehnung des Blasebalges 12. Diese dreht Hebel 40 im Uhrzeigersinne über die Kippstellung hinaus und schnappt Ventil 32 wieder in die Offenstellung.

So wird ersichtlich, daß Kippmechanismus 34 und die zugehörigen Teile als automatische Mittel arbeiten, die selbsttätig und wiederholt den Zyklus des Öffnens von Ventil 32 bei einem bestimmten maximalen Volumen des Blasebalges ausführen, um dem Blasebalg zu erlauben, Gas zum Patienten auszustoßen und Ventil 32 bei einem vorbestimmten kleineren Volumen des Blasebalges zu schließen, um zu gestatten, daß der Blasebalg wieder aufgeladen wird und der Patient ausatmet.

Weitere zu beschreibende Mittel bewirken die automatische Betätigung eines Ausatem- oder Aushauchventils 60 in Übereinstimmung mit Ventil 32.

Von dem Ausgangsventil 32 gelangt das Gas entlang einer Rohrleitung zu einem zweiten Nadelventil 48 und entlang einer Rohrleitung 51 zu einem Ausgang 50, der zur Verbindung mit dem Einlaßglied 52 einer üblichen Atemmaske 54 bestimmt ist, deren Ausgangsglied 56 mit einer Einheit 58 verbunden ist. Letztere ist mit dem Ausatemventil 60 verbunden, das einen Teil des Gerätes bildet.
Das Ausatemventil 60 ist von der belasteten Membrantype, die durch Gasdruck gesteuert wird und mit der Ausgangsseite des Ausgangsventils 32 des Blasebalges verbunden ist, Ventil 60 hat eine Membran 62, die einen Raum 64 begrenzt und mit einem Membrankörper 66 verbunden ist, der den Ausatemausgang abschließen kann. Ventil 60 hat als übliches Rückschlagventil eine Kugel 67, um die Einatmung der freien Atmosphäre durch das Ausatmungsventil 60 zu verhindern. Die Membran 62 ist durch eine Feder 68 belastet, so daß, wenn Gas durch das Ausgangsventil 32 strömt, das Ausatemventil 60 geschlossen wird. Das Ausatemventil 60 wird geöffnet, wenn der Druck hinter der Membran, z.B. im Raum64, geringer ist als der Ausgangsdruck des Blasebalges.

Zwischen das zweite Nadelventil 48 und die Rohrleitung 51 zur Atemmaske 54 des Patienten ist ein Abblasventil 70 eingeschaltet, das mit einer Signaleinrichtung 73, z.B. einer Pfeife, verbunden ist. In diesem Beispiel für ein Beatmungsgerät ist der Blasebalg 12 zur Füllung mit einem Gasdruck von 90 cm Wassersäule bestimmt; das Ausatemventil 60 wird bei einem Druckunterschied von weniger oder gleich 60 cm Wassersäule geöffnet und das Abblasventil 70 bei einem Druckunterschied von 30 cm Wassersäule.

Zwischen dem Eingang des Abblasventils 70 und dem Inneren des Blasebalges 12 liegt ein zweites Ausgangsventil 72, das mit einer belasteten Membran 74 verbunden ist, die auf der einen Seite dem atmosphärischen Druck ausgesetzt ist. Das Membranventil 72 ist auf Schluß durch eine Feder 76 belastet, wenn der Druck auf die andere Seite der Membran gleich oder größer als der atmosphärische Druck ist. Wenn jedoch der Druck auf die besagte andere Seite der Membran negativ wird, wie oben definiert, was durch Wirkung der Verbindung zwischen dem Membranventil 72, einer Rohrleitung 75 und der Ausgangsleitung 51 zum Patienten eintritt, öffnet das Membranventil 72, um den Gasausstoß von dem Blasebalg 12 unmittelbar zum Patienten unter der Wirkung der Belastungsfeder 24 des Blasebalges zu erlauben. So wirkt das Membranventil 72 als ein spontanes Bedarfsventil, das betätigt wird, wenn immer der Patient einzuatmen versucht.

Zwischen dem Druckventil 28 und dem ersten Nadelventil 30 liegt eine Umleitung 78, die zu einem Abhebventil 80 führt, das die Verbindung mit dem Inneren des Blasebalges 12 herstellt. Die Platte 16 des Blasebalges 12 ist so angeordnet, daß ein bewegliches Glied 82 des Abhebeventils 80 betätigt wird, so daß, wenn der Blasebalg über sein normales Kleinstvolumen hinausgeht, bei dem das Ausgangsventil durch Wirkung des Kippmechanismus schließt, das Ausgangsventil gegen seine Belastungsfeder 84 geöffnet wird. Wenn das eintritt, strömt das durch das Druckminderventil 28 tretende Gas unmittelbar in das Innere des Blasebalges 12 unter Umgehung des ersten Nadelventils 30.

Das Druckminderventil 28 kann einen bekannten Aufbau haben; da die genauen Einzelheiten eines solchen Ventils nicht Teil der Erfindung sind, wird das Ventil nicht beschrieben. Die Nadelventile 30 und 48 können jede Form haben, die einen verhältnismäßig konstanten Betrag des Stromes für einen gegebenen, im wesentlichen festgelegten Eingangsdruck ergeben; eine übliche Konstruktion wurde gefunden, bei der ein Metallblock mit einer kleinen zylindrischen Bohrung versehen ist. Wiederum bildet jedoch die genaue Konstruktion eines solchen Flußregulators keinen Teil der Erfindung.

Das Gerät arbeitet wie folgt:

Gas, z. B. Sauerstoff, strömt mit hohem Druck durch das Druckminderventil 28 und erhält infolge-

dessen einen Druck. Vom Druckminderventil 28 gelangt das Gas durch das erste Nadelventil 30 zum Inneren des Blasebalges 12 mit einem genauen Volumen, das exakt durch Einstellung des ersten Nadelventils 30 bestimmt ist. Wenn der Gasdruck im Blasebalg den Druck der Belastung des Hebels des Blasebalges erreicht und überschreitet, steigt der Blasebalg unter der Annahme, daß in diesem Stadium des Zyklus der Blasebalg in oder nahe bei seiner normalen Kleinstvolumen-Stellung ist. Wenn Ausgangsventil 32 geschlossen ist, wenn ein Gasvolumen entsprechend einem eingestellten, zeitlich wechselnden Volumen in den Blasebalg eingetreten ist, bewirkt der Kippmechanismus, daß das Blasebalgäüsgangsventil öffnet. Gas wird sofort zur Eingangsseite des zweiten Nadelventils 48 geführt und zum Raum 64 des Ausatemventils 60. Die Wirkung des zweiten Nadelventils steuert das Maß, mit dem Gas vom Blasebalg 12 zum Patienten fließt, der nicht ausatmen kann, weil das Ausatemventil 60 geschlossen ist.

Die Einatemphase des Atemzyklus ist zu Ende, wenn der Blasebalg seine normale Kleinststellung erreicht, bei der das Ausgangsventil 32 schließt und Abhebeventil 80 nicht betätigt ist. Sobald das Ausgangsventil schließt, fällt der Druck auf der Eingangsseite des zweiten Nadelventils 48 und in dem Steuerraum 64 des Ausgangsventils, um das Ausgangsventil öffnen zu können. Der Patient atmet dann aus. Während der Patient das tut, wird der Blasebalg wieder gefüllt durch gleichmäßige Zufuhr von Gas; das durch die Speiseleitung 26 zum Blasebalg strömt.

Sobald der Patient einzuatmen versucht zu einer Zeit, wenn das Blasebalgausgangsventil geschlossen ist, wird negativer Druck einer Seite der Membran des Ventils 72 zugeführt, um dieses Ventil zu öffnen. So strömt bereits Gas in den Blasebalg und unmittelbar vom Blasebalg zum Patienten über Rohr 51. Sollte der Patient mehr Gas einzuatmen wünschen; als sofort im Blasebalg zur Verfügung steht, fällt der Blasebalg über seine normale Kleinstvolumenstellung hinunter zu einer Stellung, in der das Abhebeventil 80 geöffnet wird: Solange bis das Abhebeventil wieder geschlossen ist, strömt Gas unmittelbar über den Ausgang des Druckminderventils 28; das Abhebeventil 80, den Blasebalg und das Membranventil 42 zum Patienten. Sobald der Patient die Einatmung beendet, schließt Membranventil 72, und der Blasebalg beginnt zu wachsen, wodurch das Abhebeventil 80 geschlössen und der automatische Kreislauf der Maschine wieder hergestellt ist.

Sollte der Einatmungsbedarf des Patienten kleiner sein als das, was die Maschine aufgrund ihrer Einstellung liefern kann, ebenso wenn eine Stockung der Lungen des Patienten auftritt, so steigt der Druck auf der Ausgangsseite des zweiten Nadelventils 48, wenn das Blasebalgausgangsventil 32 offen ist, auf einen Wert von 30 cm Wassersäule, bei dem das Abblasventil 70 öffnet.

Um zu sichern, daß der Patient mit Gas versorgt wird, das durch die Maschine strömt, und nicht mit Gas aus der umgebenden Atmosphäre, enthält das Ausatemventil 60 als Rückschlag die Kugel 67, so daß, wenn der Patient einzuatmen versucht, er sein Gas von dem Ausgang 50 der Maschine einzieht und nicht durch die Umkehrrichtung des Gasstromes durch das Ausatemventil 60.

So ist ersichtlich, daß der Erfindung ein Beatmungsgerät mit eineih offenen Kreislauf vorsieht, das eine wertvolle doppelte Erleichterung hat, verbunden mit einer vorzugsweise vollautomatischen Arbeitsweise und keinem Bedarf an äußerer Justierung. Erstens ist die Maschine zur Lieferung von Gas mit einem genauen Volumen und einem zeitlich wechselnden Volumen geeignet, das zur Versorgung normalerweise eines Erwachsenen von mittlerem Körpergewicht ausreicht* wobei die Maschine über die Leitung 26 mit geeignetem Gas gespeist wird. Zweitens kann die Maschine automatisch auf spontane Versuche zu atmen antworten durch Verbindung des Patienten mit der Maschine. Der Patient wird beim Versuch zu atmeri, mit genügender Gasmerige durch Wirkung der Umgehung des Nadelventils 30 übet Ventil 80 versorgt; unter diesen Umständen wird die automatische Arbeitsweise des Bläsebalges 12 überbrückt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Beatmungsgerät, mit dem Sauerstoff durch eine Atemmaske einem Patienten zugeführt und dessen Kammer über ein Ausgangsventil mit der Maske verbunden wird, gekennzeichnet durch

a) ein durch Expansion und Kontraktion veränderliches Volumen eines Blasebalges (12),

b) einen Mechanismus (20, 34), der das Ausgangsventil (32) in eine offene oder geschlossene Stellung bringt, entsprechend der vorbestimmten Expansion und Kontraktion des Blasebalges (12), um einen selbsttätigen Volumenzyklus des Gerätes zu bewirken,

c) eine Rohrleitung (51, 75), die im Nebenschluß zum Ausgangsventil (32) liegt und mit dem Blasebalg (12) über ein zweites Ausgangsventil (72) verbunden ist, das entsprechend dem vom Patienten dem Gerät zugeführten negativen Druck geöffnet wird, und

d) eine Einstellvorrichtung (28, 30, 80) zur Lieferung von Gas mit bestimmtem Volumen und Druck zum Blasebalg (12).

2. Beatmungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung ein Nadelventil (30) aufweist, das die Flußgeschwindigkeit des Gases steuert.