DE1491849C - Atmungsgerat - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Atmungsgerät a) Der pneumatische Verstärker weist in an sich bemit einem Luftverdichter, einem Steuerteil zur Steue- kannter Weise eine Einströmöffnung mit seitlich

rung des Luftstroms beim Ein- und Ausatmen und einander gegenüberliegenden Steueröffnungen und

mit einem Mundstück, durch das die Atemluft zu- und zwei sich an einem Spalter gabelnde, unter einem

abgeleitet wird. 5 Winkel auseinanderstrebende Kanäle auf;

Ein Atmungsgerät ist eine Vorrichtung zur Unter- ...

Stützung der Atmung bei Personen, die aus eigener b) der eine der Kanäle führt als Einatmungskanal Kraft zu einer normalen Atmung nicht in der Lage zum Mundstück, während der andere als Ableitsind. In manchen Fällen, z. B. bei gewissen Lungen- kanal mit der Außenluft in Verbindung steht;

krankheiten, kann ein Atmungsgerät verwendet werden, io

um die an sich noch vorhandene Atmung fortlaufend .c) von dem Einatmungskanal und dem Ableitkanal zu unterstützen, so daß nur eine relativ kleine Anstren- führen Rückkopplungskanäle zu den Steueröff-

gung seitens des Patienten zur Durchführung der nungen zurück;

Atmung notwendig ist. In anderen Fällen, z.B. bei

Unfällen oder akuten Notfällen, in denen die Atmung i₅ ^d) ^{von dem} Einatmungskanal geht ein zur Außenluft ausgesetzt hat, kann ein Atmungsgerät zur Wieder- führender weiterer Kanal aus.

belebung dienen und von sich aus die ausgefallene

oder sehr schwache Atmung der betroffenen Person Dieses Atmungsgerät arbeitet mit einem im Verganz betreiben. gleich zu den bekannten Atmungsgeräten sehr ge-

Zur Zeit ist eine Anzahl von Atmungsgeräten im 20 ringen Druck. Beim Einatmen wird der vom Luftver-Verkauf, die bei sehr hohem Druck arbeiten und eine dichter gelieferte Luftstrom unmittelbar zum Mund-Vielzahl zu steuernder beweglicher Teile wie Ventile, stück weitergeleitet, während er beim Ausatmen durch Membranen und Gebläse aufweisen, die einen sehr den Ableitkanal austritt. Die durch die Rückkoppkomplexen Aufbau des Atmungsgerätes bedingen und lungskanäle an die Steueröffnungen geleiteten Druckdessen Kosten erhöhen. 25 änderungen bewirken die Umsteuerung des von dem

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffvns Luftverdichter gelieferten Luftstroms, wenn ein voreines Atmungsgeräts, das zu seiner Steuerung mög- bestimmter Druck im Mundstück erreicht ist.
liehst wenig bewegliche Teile aufweist. Gewisse Abmessungen der Luftführungskanäle in

Hierzu sieht die Erfindung in dem Steuerteil des pneumatischen Verstärkern besitzen kritische Werte, Atmungsgeräts einen pneumatischen Verstärker vor, 30 von denen die Eigenschaften des Verstärkers abhängen, der durch das Ein- bzw. Ausatmen gesteuert wird. Im vorliegenden Fall soll das Seitenverhältnis bei

Ein pneumatischer Verstärker ist eine Vorrichtung, rechteckiger Einströmöffnung nicht kleiner als vier bei welcher ein Einströmkanal für die Eingangs- oder sein.

Arbeitsluft vorgesehen ist, der sich in einen oder meh- In den Rückkopplungskanälen können Regulier-

rere Aüsgangskanäle gabelt. Unter der Wirkung einer 35 ventile vorgesehen sein.

Steuerströmung, die gewöhnlich im rechten Winkel zu Diese dienen dazu, einen glatten und steuerbaren

dem Arbeitsstrom in den Eingangskanal des pneuma- Übergang vom Einatmungsvorgang zum Ausatmungstischen Verstärkers eintritt, begibt sich der Arbeits- Vorgang herzustellen. Das Atmungsgerät muß ja so strom ganz oder überwiegend in einen bestimmten arbeiten, daß der Druck im Mundstück, der auch in der Ausgangskanäle und kann durch Veränderung der 40 den Lungen herrscht, nicht plötzlich zunimmt oder Steuerströmung zwischen diesen hin- und herge- abnimmt, sondern ein allmählicher Wechsel erreicht schaltet werden. » wird, ohne für den Benutzer unzuträglich oder unAufbau und Eigenschaften derartiger pneumatischer bequem zu sein. Die Regulierventile werden manuell Verstärker sind in den USA.-Patentschriften 3 030 979 betätigt. Bei einem Atmungsgerät, das zur Unter- und 3 122 165 beschrieben. 45 Stützung der Atmung dient, findet die eigentliche

Die Verwendung eines pneumatischen Verstärkers Steuerung der Einatmungsperiode und Ausatmungsgestattet die Herstellung eines Atmungsgerätes im periode durch den eigenen Atmungsimpuls des Pawesentlichen ohne bewegliche Teile, welches im Ge- tienten statt. Das Atmungsgerät ist für ein vorbebrauch sehr zuverlässig ist, welches tragbar ausgeführt stimmtes Verhältnis Einatmung/Ausatmung eingewerden kann und sowohl zu Hause als auch in KIi- ₅₀ stellt. Der durch die Atmung des Patienten erzeugte niken verwendet werden kann. Das Atmungsgerät ist Umsteuerimpuls löst dieses Verhältnis auf. Da aber einfach zu handhaben, so daß der Patient keiner Hilfe der pneumatische Verstärker auf ein normales Verbedarf. Seine Herstellung ist einfach und wirtschaft- hältnis Einatmung/Ausatmung eingestellt ist, genügt lieh. eine kleine zusätzliche Anstrengung des Patienten, um

Insbesondere kann der pneumatische Verstärker ein 55 die vorhandene Normaleinstellung zu überwinden. Hat bistabiler Verstärker sein, bei dem also der Arbeits- der Patient sich jedoch einmal an das Atmungsgerät strom in einem der Ausgangskanäle verweilt, bis ein mit dem eingestellten Verhältnis Einatmung/Aus-Steuersignal eine Umleitung verursacht und bei dem in atmung gewöhnt, so kann es bald in den Rhytmus dem einen stabilen Zustand die von dem Luftverdichter dieser Einstellung gelangen.

gelieferte Atemluft zum Mundstück geleitet, in dem 60 Zur Einstellung der Ansprecheinpfindlichkeit des anderen stabilen Zustand nach außen abgeleitet pneumatischen Verstärkers kann zu einer der Steuerwird. Öffnungen ein mit der Außenluft in Verbindung

Dabei empfiehlt es sich, den pneumatischen Ver- stehender Kanal hinführen, in dem ebenfalls ein Regustärker so zu gestalten, daß die Atemluft selbst die lierventil angeordnet ist.

Sleucrinipul.se zur Umsteuerung des Verstärkers aus 65 Es ist bei einem Atmungsgerät der in Rede stehenden der einen in die andere stabile L.ugc liefert. Art wünschenswert, daß der Luftstrom während des

fiin bevorzugtes Ausführungsbei.spicl der Erfindung Einatmungsvorganges ohne Druckänderung und der besitzt folgende Merkmale: Druck sich ohne Strömungsänderung regeln lassen

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und während des Ausatmungsvorgangs keine über- Der Zerstäuber arbeitet ohne zusätzlichen, einer

mäßig große Menge Außenluft in den Einatmungs- Steuerung bedürfenden Luftanschluß.

kanal eintritt. Ausführungsbeispiete der Erfindung sind in der

Hierzu können in dem Einatmungskanal ein dessen Zeichnung dargestellt.

Querschnitt verändernder Stromregler sowie ein mit 5 F i g. 1 ist eine perspektivische Ansicht des ganzen

der Außenluft in Verbindung stehendes Diodenventil Atmungsgerätes, als tragbares Gerät ausgeführt;

vorgesehen sein, das dem Einlaß von Außenluft einen F i g. 2 ist eine perspektivische Ansicht der Teile

größeren Widerstand entgegensetzt als dem Auslaß des Steuerteils;

der Luft in dem Einatmungskanal. F i g. 3 ist eine Vorderansicht des Diodenventils;

Eine vorteilhafte Ausführungsform des Dioden- io F i g. 4 ist ein Schnitt nach dsr Linie 4-4 der F i g. 3;

ventils weist eine zylindrische Kammer mit einer ' F i g. 5 ist eine schematische Schnittdarstellung

Zentralöffnung und einer tangentialen Zuleitung auf. einer anderen Ausführungsform des pneumatischen

Das Diodenventil dient zum Entkuppeln der in das Verstärkers mit einer Austrittsdüse;

Mundstück austretenden Strömung von dem inneren F i g. 6 ist ein Ausschnitt einer Seitenansicht gemäß

Bereich des pneumatischen Verstärkers in der Nähe 15 Fig. 5;

der Einströmöffnung während des Einatmungsvor- Fi g. 7 ist eine Ansicht des Austrittsventils;

ganges. Der Stromregler dient dazu, den in die Lungen F i g. 8 ist ein Schnitt nach der Linie 8-8 der Fig. 7;

des Patienten eintretenden Luftstrom zu steuern, ohne F i g. 9 ist ein Schnitt durch den in F i g. 1 ange-

den am Mundstück herrschenden Druck zu ändern, deuteten Zerstäuber;

durch welchen der pneumatische Verstärker von Ein- so Fig. 10 ist eine schematische Teildarstellung des atmung auf Ausatmung umgesteuert wird. Hierzu pneumatischen Verstärkers mit besonders zweckträgt auch das Regulierventil in dem einen Rück- mäßigen Stellen, an denen das Kapillarrohr des Zerkopplungskanal bei. stäubers münden kann;

Der Ableitkanal weist zweckmäßigerweise sowohl F i g. 11 ist ein Schnitt durch einen etwa an der

ein Auslaßventil als auch einen mit der Außenluft 25 Linie 11-11 der F i g. 10 angebrachten Zerstäuber,

direkt in Verbindung stehenden Kanal auf. Das in F i g. 1 dargestellte Atmungsgerät besteht im

Auf diese Weise ergibt sich eine besonders günstige wesentlichen aus einem Luftverdichter 10, dem pneu-

Steuerung des abgeleiteten Luftstroms. matischen Verstärker 12, dem Mundstück 14 und dem

Es empfiehlt sich, daß der von dem Einatmungs- Zerstäuber 16, der zwischen dem Mundstück 14 und kanal ausgehende Kanal in den mit dem Äbleitkanal 30 dem pneumatischen Verstärker 12 liegt,
in Verbindung stehenden Kanal mündet und daß der Die auf der Austrittsseite des Luftverdichters vor-Einatmungskanal und der mit dem Äbleitkanal in handenen Druckschwankungen werden in dem Druck-Verbindung stehende Kanal von dem von dem Ein- speicher 18 beseitigt. Der Druckspeicher 18 besteht atmungskanal ausgehenden Kanal ab bis zu den lediglich aus einer luftgefüllten Kammer, die zwischen Kanten des Gehäuses einen vergrößerten Querschnitt 35 dem pneumatischen Verstärker und der Austrittsseite aufweisen. ' des Luftverdichters liegt. Zur Regelung der Strömung

Ohne zusätzliche Mittel wird durch die auf diese von dem Druckspeicher 18 zu dem pneumatischen

Weise erzeugte Unterdruckwirkung eine Verstärkung Verstärker können geeignete Ventile verwendet werden,

der Atemluftströme erreicht. Beim Einatmen tritt Der von dem Luftverdichter kommende Luftstrom

Zusatzluft durch den mit dem Ableitkanal und der 40 gelangt durch eine Leitung 20 zu dem Druckspeicher 18

Außenluft in Verbindung stehenden Kanal ein, und von dort zu dem pneumatischen Verstärker durch

während das Abströmen der ausgeatmeten Luft durch eine Leitung 22, die zur Abstrahlung der durch die

diesen Kanal mit Hilfe des während des Ausatmens Kompression erzeugten Wärme spiralförmig gewunden

abgeleiteten, vom Luftverdichter herrührenden Luft- ist. Der Anschluß des pneumatischen Verstärkers an

Stroms gefördert wird. 45 die Leitung 22 erfolgt über einen elastischen Schlauch

Um die Anstrengung des Patienten bei der Um- 24, der eine unabhängige Beweglichkeit des Mundsteuerung von dem Einatmungsvorgang auf den Aus- Stückes erlaubt An die Leitung 20 auf der Austrittsatmungsvorgang weiter herabzusetzen, können Rück- seite des Luftverdichters ist eine Anzapfleitung 26 anströmkanäle vorgesehen sein, die von dem Einat- geschlossen, um einen Luftstrom unter Druck an den mungskanal und dem Ableitkanal in Höhe des Spalters 50 Zerstäuber 16 zu liefern.

ausgehen und zu den Steueröffnungen zurückführen. Das Gerät kann mit einem geeigneten Druck-

Die Rückströmkanäle tragen auf diese Weise zur Er- messer 28 versehen sein, der so an dem pneumatischen

leichterung der Umsteuerung bei. Verstärker 12 angeschlossen ist, daß der Patient den

Die Einsatzmöglichkeiten des Atmungsgerätes kön- Druck der Luft, die ins Mundstück 14 eintritt, können dadurch erweitert werden, daß es mit einem Zer- 55 trollieren kann.

stäuber für medizinische Sprühflüssigkeiten zusammen- Das Mundstück 14 ist an dem Atmungsgerät lösbar

wirkt. . angebracht, so daß eine geeignete Gesichtsmaske an

Hierzu kann das Atmungsgerät so ausgestaltet sein, seiner Stelle angeschlossen werden kann. Der Luftver-

daß in einem Unterdruckgebiet der beim Einatmen dichter 10, der Druckspeicher 18 und die Kühlungs-

durch den Einatmungskanal hindurchtretenden Strö- 60 wicklung sind in einem geeigneten Gehäuse 30 unter-

mung ein Kapillarrohr mündet, das mit einem Vor- gebracht, das seinerseits in einem tragbaren Kasten 32

ratsbehälter für Sprühflüssigkeit in Verbindung steht eingebaut ist.

und unter der Wirkung der Strömung Sprühflüssigkeit Die Einzelheiten des pneumatischen Verstärkers

in die Strömung austreten läßt. werden unter Zuhilfenahme der F i g. 2 erläutert. Der

Der so in das Atmungsgerät eingegliederte Zer- 63 pneumatische Verstärker kann aus zwei Platten bestäuber arbeitet automatisch aussetzend, indem es stehen, die aus einem geeigneten Kunststoff hergestellt während des Einatmungsvorganges wirksam und werden. Die obere Platte 36 kann so ausgeführt sein, während des Ausatmungsvorganges unwirksam ist. daß sie die obere Fläche der Platte 38 bedenkt. Vom

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Luftverdichter 10 gelangt der Luftstrom durch den der inneren Kammer und den Luftstrom vor dem Schlauch 24 in die Einströmöffnung 40. Von dort tritt Mundstück während der Dauer des Einatmungsvorder Luftstrom in die innere Kammer des pneuma- ganges. Die Luft entweicht durch das Diodenventil tischen Verstärkers ein, von wo er entweder in den nach außen je nach Stellung des Stromreglers 76. Ableitkanal 42, der gemäß F i g. 2 links von dem 5 Kleine Einstellungen bewirken große Luftverluste und Luftstromspalter 46 liegt, oder in den Einatmungs- hohe Einstellungen kleine Luftverluste, so daß das kanal48, der gemäß Fig. 2 rechts von dem Luft- System dazu neigt, den Druck auf einen konstanten Stromspalter 46 liegt, geleitet wird. Der Kanal 48 Wert zu halten. Während des Ausatmungsvorganges leitet den Luftstrom zum Mundstück 14. Der während beschränkt das Diodenventil den Einlaß der Außender Eihatmungsperiode in die innere Kammer ein- 10 luft, so daß das Umsteuern nicht gestört wird,
tretende Luftstrom gelangt normalerweise an die Die F i g. 2 zeigt weiterhin den Stromregler 76, der rechte Wand der inneren Kammer und fließt dann in einer Öffnung 78 der oberen Platte 36 eingelassen weiter durch den Einatmungskanal 48 zum Mundstück. ist und einen Teil 80 umfaßt, dessen teilweise kreis-Der Rückkopplungskanal 50, der in das obere Ende förmiger Querschnitt in eine Ausnehmung 82 hineindes Einatmungskanals 48 mündet, tastet dessen Druck 15 reicht, die neben dem Einatmungskanal 48 angebracht ab, der denselben Wert besitzt wie der Druck in dem ist. Ein Drehen des Stromreglers 76 dient dazu, den Mundstück 14. Am anderen Ende mündet der Rück- Durchlaßquerschnitt des Einatmungskanals 48 vor kopplungskanal 50 unter einem rechten Winkel zu der dem Mundstück 14 zu ändern. Der Stromregler 76 Hauptströmung in die innere Kammer. Er "dient dazu, wirkt mit dem Diodenventil 58 zusammen und erlaubt quer durch diese Strömung eine Druckdifferenz zu 20 dem Patienten, den Luftstrom 501 pro Minute auf erzeugen. Wenn der Druck im Rückkopplungskanal 50 901 pro Minute und auf Zwischenwerte einzustellen, einen bestimmten Wert erreicht, wird die Strömung in ohne den zur Umsteuerung von Einatmen auf Ausder inneren Kammer, die an der rechten Wand ent- atmen benötigten Druck zu ändern,
langfließt, zur linken Wand und in den Ableitkanal 42 Der Ausatmungsvorgang tritt ein, wenn der Druck umgeleitet. Im oberen Teil des Kanals 42 ist eine ver- 25 im Mundstück 14, welcher auch im Einatmungsgrößerte Kammer 44 angebracht und steht mit einem kanal 48 stromabwärts der Ausnehmung 82 vorhanden Auslaßventil 52 in Verbindung, das in einer Ausneh- ist, einen bestimmten Wert erreicht. Dieser Druck mung 54 der oberen Platte 36 angeordnet ist. Eine wird über den Rückkopplungskanal 50 zurückge-Anzahl Löcher 56 in der Deckplatte des Auslaß- leitet, erzeugt eine Druckdifferenz quer zur Hauptventils 52 gestatten das Entweichen der Luft, wenn ein 30 strömung und bewirkt die Umleitung derselben vom bestimmtes Rückdruckniveau erreicht ist. . Einatmungskanal 48 zum Ableitkanal 42. Die Strö-

Um die Luftmenge im Einatmungskanal ohne mung gelangt aus dem Ableitkanal 42 in die Kammer Druckänderung steuern zu können, ist in der oberen 44, von wo sie durch die öffnungen des Auslaßventils 52 Platte 36 ein Diodenventil 58 vorgesehen, welches und durch den Kanal 83 nach außen abfließt. Die an zweckmäßig am Einatmungskanal 48 vorgesehen ist 35 d^en Kanten des Spalters 46 in den Ableitkanal ein- und mit einer öffnung an der Unterseite über die öff- tretende Strömung unterstützt den Ausfluß der Luft nung 60 am Einatmungskanal mit diesem in Verbin- aus dem Einatmungskanal 48. Die Strömung in dem dung steht. Ein Teil des durch den Einatmungskanal 48 Kanal 83 verursacht ebenfalls ein Abströmen aus dem fließenden Luftstroms fließt somit durch die öffnung 60 Einatmungskanal 48 über den Kanal 84. Die Gesamtin eine Ausnehmung 62, durch die innere öffnung in 40 wirkung besteht in einer raschen Entleerung der das Diodenventil 58, durch den Schenkel 64 des Lungen des Patienten bei der Ausatmung, ohne An-Diodenventils 58 und schließlich durch eine öffnung Wendung beweglicher Ausatmungsventile,
im oberen Teil des Schenkels W nach außen. Der Druck in der Kammer 44 wird über den Rück-

Die F i g. 3 und 4 zeigen Einzelheiten des Dioden- kopplungskanal 86 zur Steueröffnung 87 geleitet. Wenn ventils. Das Diodenventil 58 besteht im wesentlichen 45 er einen vorbestimmten Wert erreicht, erfährt die aus einem umschlossenen Zylinder mit einem Schenkel, Hauptströmung eine unausgeglichene Kraft, so daß der tangential zur Außenwand angebracht ist. Das sie in den Einatmungskanal 48 zurückgeleitet wird.
Diodenventil ist durch eine geeignete Wandung 66 Die Rückkopplungskanäle 50 und 86 beeinflussen umschlossen, die eine zylindrische Kammer 68 und das Druckgefälle quer zur Hauptströmung und vereine rechteckige Zuleitung 70 bildet. Die am Boden so Ursachen dadurch die Umleitung der Strömung beim angebrachte Öffnung 72 führt zu der inneren zylin- Übergang vom Einatmungsvorgang zum Ausatmungsdrischen Kammer 68, die seinerseits in die Zuleitung 70 Vorgang und umgekehrt. Das Druckverhältnis I/E mündet, von wo die Strömung durch die öffnung 74 bei Einatmung und Ausatmung wird bestimmt durch nach außen gelangt. Der Luftstrom in dem Dioden- die Größe der Löcher 56 und durch die Stellung des ventil kann in beiden Richtungen fließen, nämlich 55 manuell betätigten Regulierventils 88, das drehbar in durch die öffnung 74 in die Zuleitung 70 und die einer öffnung 90 der oberen Platte 36 und in der Aus-Kammer 68 und dann durch die öffnung 72 nach nehmung 92 der unteren Platte 38 angebracht ist. Die außen, und umgekehrt. Da die durch die öffnung 74 Abflachung 94 im Schaft des Regulierventils 88 wirkt eintretende Strömung tangential gerichtet ist und vor mit dem Rückkopplungskanal 86 zusammen und dem Austritt durch die öffnung 72 in der Kammer 68 So reguliert die Strömung in die Steueröffnung 87 und einen Wirbel bildet, entsteht ein größerer Strömungs- damit das Verhältnis l/E. Die Einstellung des Regulierwiderstand, als wenn die Strömung durch die öffnung ventils 88 wirkt sich auch auf das Ansprechen des 72 eintritt und durch die öffnung 74 austritt. Es ergibt Verstärkers zwischen Überdruck und Unterdruck aus. sich also, daß dem Luftstrom, der bei 72 eintritt und Je nach Einstellung des Regulierventils 88 kann das bei 74 austritt, unter sonst gleichen Druckbedingungen 65 Atmungsgerät zur fortlaufenden Unterstützung oder ein kleinerer Widerstand entgegentritt als einem Luft- Steuerung der Atmung verwendet werden; es kann strom, der bei 74 eintritt und bei 72 austritt. Das aber auch für eine Druckbeatmung einen aussetzenden Diodenventil entkoppelt den Luftstrom stromabwärts Überdruck liefern.

Durch Verstellen des Regulierventils 88 kann bei einem bestimmten I/E-Verhältnis der Druck im Mundstück 14 auf einen Höchstwert und auf Zwischenwerte eingestellt werden. Bei einem Atmungsgerät mit aussetzendem Überdruck liegt der Druck im Mundstück 14 in der Größenordnung zwischen 10 und 30 cm Wassersäule. Als Gerät zur fortlaufenden Unterstützung der Atmung weist es einen Druck im Mundstück zwischen 0 und 30 cm Wassersäule auf.

Der Rückkopplungskanal 86 ist mit der Außenluft verbunden, um die Ansprechempfindlichkeit des pneumatischen Verstärkers einzustellen. Ein manuell betätigtes Regulierventil 96, ähnlich dem Regulierventil 88, befindet sich in einer Ausnehmung 98 neben dem Kanal 100 und kann so eingestellt werden, daß es. einen Unterdruck in der Gesichtsmaske erzeugt, wenn dies erwünscht ist.

Ein Regulierventil 102, ähnlich dem Regulierventil 88, sitzt in einer Ausnehmung 104 neben dem Rückkopplungskanal 50 und dient zur Regulierung der zur Steueröffnung 51 gelangenden Strömung. Ein zweckmäßiger Ausgleich der Einstellungen der Regulierventile 96 und 102 sichert einen glatten und allmählichen Übergang bei dem Umschalten von dem Einatmungsvorgang zum Ausatmungsvorgang und umgekehrt.

Die Anstrengung des Patienten zur Umsteuerung der Einatmungs- und Ausatmungsvorgänge können noch vermindert werden, indem zwei zusätzliche Rückströmkanäle 105 und 107 vorgesehen werden, die beide an einem Punkt ungefähr gleicher Höhe mit der Kante des Spalters 46 mit der Hauptströmung in der inneren Kammer in Verbindung stehen und auf die Steueröffnungen 51 und 87 zurückwirken.

Der Kanal 108 ist dem Druck im Einatmungskanal 48 ausgesetzt und über die Leitung 106 an den Druckmesser 28 angeschlossen.

In manchen Anwendungen, wenn der Stromregler 76 auf eine minimale Strömung eingestellt ist, kann die Umschaltung vorzeitig erfolgen. Diese vorzeitige Umschaltung kann verhindert werden, indem ein Diodenventil 58' eingebaut wird, ähnlich dem Diodenventil 58, aber mit einer geringeren Strömung. Dieses Diodenventil 58' dient während des Ausatmungsvorgangs zum Entkuppeln des Hauptluftstroms stromabwärts von dem Stromregler 76 von dem Luftstrom stromaufwärts von dem Stromregler 76.

Die Breite der Kanäle 48 und 83 vergrößert sich gerade stromabwärts von dem Kanal 84. Die Wandungen 48' und 83' treten gegenüber den Kanälen nach innen zurück, so daß der durch die Kanäle 48 und 83¹ fließende Hauptstrom ein Unterdruckgebiet erzeugt, das an den zurücktretenden Wandungen gelegen ist. Dies steigert die Strömung von einem Kanal zum anderen, so daß die Strömung in die Lungen während des Einatmungsvorganges und die Strömung aus den Lungen während des Ausatmungsvorganges vergrößert wird. So wird während der Dauer des Einatmungsvorganges in der durch den Kanal 48 längs der Wandung 48' hindurchtretenden Strömung ein Unterdruckgebiet erzeugt, das einen Druckabfall zwischen den Enden des Kanals 84 bewirkt. Somit wird das Einströmen von Außenluft durch das Auslaßventil 52 und den Kanal 83 verursacht.

Während der Dauer des Ausatmungsvorgangs tritt die Hauptströmung an der linken Seite des Spalters 46 vorbei durch den Kanal 42 und den Kanal 83 aus. In ähnlicher Weise wie vorhin wird auch an der zurücktretenden Wandung 83' ein Unterdruck und ein Druckabfall längs des Kanals 84 erzeugt. Dies verursacht beim Ausatmen eine Strömung durch den Kanal 84.

Ein Ausführungsbeispiel des beschriebenen Atmungsgeräts kann an dem pneumatischen Verstärker die folgenden Abmessungen haben:

Lage des Spalters ...
Seitenverhältnis

so daß der Verstärker als bistabile Anordnung arbeitet nicht kleiner als 4:1

Breite der Einströmöffnung zwischen 0,076 und 0,127 cm

Diode 58 .
Diode 58'

Innendurchmesser
von 68

1,016 cm
1,016 cm

Durchmesser von 72

0,395 cm 0,395 cm

Breite von 70

0,1524 cm 0,0813 cm

Mit einem Atmungsgerät der erfindungsgemäßen Art ist es möglich, mit einem Druck an der Einströmöffnung des pneumatischen Verstärkers von weniger als 0,14 bis 0,28 kg/cm² bis zu 901 Luft pro Minute zu liefern.

Der pneumatische Verstärker kann aus Kunststoff, insbesondere aus Acrylharzen und Polykarbonaten bestehen; es liegt jedoch im Rahmen der Erfindung, auch andere Materialien metallischer oder nicht metallischer Art zu verwenden. Allerdings müssen die Materialien den bei der Desinfektion im Autoklav auftretenden Druck- und Temperaturbeanspruchungen Widerstand leisten können.

Das Gerät wurde bereits mit Erfolg angewandt, nicht nur zur Aufrechterhaltung der Atmung von Hunden bei der Chirurgie der offenen Brust, sondern auch an Menschen, die von einem Emphysem befallen sind.

Wie aus der Beschreibung der F i g. 2 hervorgeht, wird in dem dort dargestellten Ausführungsbeispiel die Strömung im Mundstück durch Anbringung gewisser besonders ausgebildeter Kanäle, die in Verbindung mit der Außenluft sind, unterstützt. Die nachfolgende Beschreibung befaßt sich im Zusammenhang mit den F i g. 5 bis 7 mit einem anderen Ausführungsbeispiel, bei der die zusätzliche Strömung mittels einer Austrittsdüse beeinflußt wird, um den durch das Mundstück hindurchtretenden Luftstrom zu steuern.

Der pneumatische Verstärker ist ähnlich dem im Zusammenhang mit F i g. 2 beschriebenen Verstärkerteil ausgebildet. Es kann jedoch an dem einen durch den Spalter abgeteilten Kanal eine zylindrische'Austrittsdüse vorgesehen sein. Der pneumatische Verstärker umfaßt ähnlich dem in F i g. 2 beschriebenen Verstärker eine Einströmöffnung 200, die den Luftstrom abwechselnd in den Einatmungskanal 202 und in den Ableitkanal 204 leitet. In die innere Kammer 206 mündende Rückkopplungskanäle dienen demselben Zweck we im Zusammenhang mit F i g. 2 beschrieben. Das gleiche gilt für die Regulierventile 208 und 210. Während die Kanäle der F i g. 2 rechteckförmigen Querschnitt aufweisen, sind die Querschnitte der Kanäle im vorliegenden Ausführungsbeispiel eher kreisförmig als rechteckförmig. Die Austrittsdüse kann auf geeignete Weise, z. B. durch Einschmelzen, in dem Verstärker 214 befestigt werden. Sie enthält den Hauptstromkanal 216, der koaxial zum Einatmungskanal 202 liegt. Der Durchmesser des Kanals 216 vergrößert sich

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zur Austrittsöffnung 218 hin, so daß der Luftstrom durch einen verengten Bereich oder Halsteil der Austrittsdüse fließen muß. In Höhe des Halses mündet in dem Gehäuse des pneumatischen Verstärkers ein Kanal 220, der über den Kanal 222 in der drehbaren Scheibe 224 mit der Außenluft verbunden ist. Der Kanal 220 mündet in eine ringförmige Kammer 228, in der sich der Halsteil der Austrittsdüse befindet. Der Halsteil weist dort eine Anzahl von öffnungen 226 auf. Die hohe Geschwindigkeit des durch den Kanal 216 hindurchtretenden Luftstromes verursacht eine Strömung durch die Kanäle 220 und 222 und leitet sie über die Austrittsöffnung 218 zu dem (nicht dargestellten) Mundstück. Ohne daß dazu eine größere Pumpe nötig wäre, wird also während der Dauer der Einatmung im Mundstück eine zusätzliche Strömung erzeugt. Der Betrag der durch die Austrittsdüse zusätzlich erzeugten Strömung ist durch die drehbare Scheibe 224 einstellbar, deren Kanal 222 gegenüber dem Kanal 220 verschiebbar ist und so die Größe des Durchlaßquerschnittes nach außen bestimmt. Die Scheibe 224 ist drehbar an der Seitenwand z. B. mittels einer Schraube 230 befestigt.

Während des Ausatmungsvorganges wird die aus den Lungen des Patienten ausgestoßene und durch die öffnung 218 eintretende Luft durch die Kanäle 232 und 234 nach außen geleitet. Diese Strömung wird unterstützt, da die Hauptströmung aus der Einströmöffnung 200 in den Ableitkanal 204 und über die Kammer 236 nach außen und durch den Kanal 234 führt. Diese Strömung verursacht eine zusätzliche Strömung aus dem Kanal 216.

Wie F i g. 7 zeigt, kann die Austrittsdüse auch aus einem separaten Teil bestehen, der in einen zylindrischen Hohlraum 240 eingefügt wird und einen zylindrischen Körper 242 umfaßt, der einen sich nach außen erweiternden Kanal 216 und die ringförmige Nut 219 enthält, die in Verbindung mit dem Rückkopplungskanal 244 und der Druckmeßleitung 246 steht. Der Kanal 232 ist mit der Hauptströmung in der Austrittsdüse durch den Durchlaß 248 verbunden, der in den Kanal 232 mündet.

Die Austrittsdüse unterstützt also die Atmung des Patienten bei den Ein- und Ausatmungsvorgängen.

Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß bei manchen Anwendungsfällen des Atmungsgerätes eine medizinische Sprühflüssigkeit in die Lungen des Patienten geleitet werden soll, was mittels eines geeigneten Zerstäubers bewirkt werden kann.

F i g. 9 zeigt einen Zerstäuber, bei welchem das Unterdruckprinzip benutzt wird, um während des Eina'tmungsvorganges eine Strömung der Sprühflüssigkeit in die Hauptluftströmung hervorzurufen und der so ausgeführt ist, daß die Sprühflüssigkeit während des Ausatmungsvorganges nicht ausgestoßen wird. F i g. 9 zeigt im einzelnen einen Zerstäuberbehälter 260, der eine geeignete medizinische Mischung enthält und der mit seinem Außengewinde in das Innengewinde des Flansches 262 des Zerstäubers 16 eingeschraubt ist. Ein Kapillarrohr 264, das sich in den Behälter 260 erstreckt, mündet neben einem Rohr 266, welches an den Druckspeicher !8 mittels des T-Stücks 268 angeschlossen ist. Der Winkel zwischen dem Rohr 266 und dem Rohr 264 darf nicht kleiner als 72° sein. Vor dem Rohr 266 ist mit Abstand eine Ableitplatte 270 mil einer abgeschrägten Kante 272 so angeordnet, daß ein aus dem Rohr 266 austretender Luftstrom auf die abgeschrägte Kante 272 auftrilft, die in Strömungsrichtung etwa 6 bis 7 mm davon entfernt ist. Dies dient zum Ableiten und Zersprengen der schwereren Teilchen, die aus dem Rohr 264 austreten. Die durch die Ausbildung des oberen Endes der Platte 270 erzeugten zersprengten und nach oben abgeleiteten feinen Teilchen treten in den Hauptluftstrom ein, der während des Einatmungsvorgangs zum Mundstück fließt. Die Platte 270 ist auf geeignete Weise an der Wand 274 befestigt. Eine öffnung 276 in der Wand 274 steht mit

ίο dem Innenraum 278 des Behälters 260 in Verbindung. Diese Maßnahme dient zum Auffangen der überschüssigen Teilchen, die nicht von dem Hauptluftstrom während des Einatmungsvorganges hinweggeführt werden.

Die an das Mundstück angeschlossene öffnung 280 liegt tiefer als die öffnung 282, die auf der Seite des pneumatischen Verstärkers liegt. Dies verhütet, daß die medizinische Sprühmischung zurück zum pneumatischen Verstärker fließt und während des Aus-

zo atmungsvorgangs nach außen austritt. Die Luft, die während der Dauer des Ausatmungsvorgangs durch die öffnung 280 zurückströmt, trägt die in ihr enthaltene Flüssigkeit gegen die Rückwand 284 des Zerstäubers und gegen die Rückseite der Platte 270. Der Luftstrom, der über die Platte 270 fließt, verhindert des weiteren, daß Teilchen zersplittert und in den Hauptstrom abgeleitet werden, und dient zum Erzeugen einer Turbulenz, die eine Zerstäubung vermeiden hilft.

Die Zerstäubung kann auch dadurch erzielt werden, daß eine Vorrichtung unmittelbar an dem pneumatischen Verstärker angebracht wird. So zeigt F i g. 10 eine schematische Darstellung eines pneumatischen Verstärkers mit einer Einströmöffnung 300, einer inneren Kammer 302, einem Einatmungskanal 304 und einem Ableitkanal 306. Bewegt sich die Strömung (wie die Linien 308 zeigen) aus der Einströmöffnung entlang der einen Wand, so entsteht ein Niederdruckgebiet. Mündet in das Niederdruckgebiet ein Kapillarrohr, das während des Einatmungsvorganges mit der medizinischen Mischung in Verbindung steht, wie es aus F i g. 11 hervorgeht, so wird das Niederdruckgebiet eine Strömung der medizinischen Mischung aus dem Behälter 310 verursachen und sie in die innere Kammer des pneumatischen Verstärkers einsaugen, von wo aus sie durch den Einatmungskanal 304 mitgerissen wird und in das Mundstück gelangt. Da das Niederdruckgebiet während des Ausatmungsvorganges an der gegenüberliegenden Wand der inneren Kammer zu finden ist, entsteht in diesem Zeitabschnitt keine Zerstäubung.

Das Ende des Kapillarrohrs 312 kann auch am Ende der inneren Kammer in der Mitte des Einatmungskanals 304 münden. Eine weitere geeignete Lage für das Kapillarrohr 312 ist im Einatmungskanal 304 selbst, jedoch am Auslaßende dieses Kanals. Bei den beiden letzterwähnten möglichen Lagen ist die Strömung während des Ausatmungsvorgangs über der Mündung des Kapillarrohres 312 so gering, daß keine Flüssigkeit mitgerissen werden kann und somit eine im richtigen Rhythmus aussetzende Zerstäubung erzielt wird.

Der Zerstäuberbehälter wird auf geeignete Weise, wie durch 314 angedeutet, an der Wandung des pneumatischen Verstärkers angeschraubt. Der Druck wird durch die öffnungen 318 in das Innere des Bcliä'lter.s316 übertragen, um die medizinische Sprühmisciuing durch das Kapillarrohr 312 zu treiben.

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Atmungsgerät mit einem Luftverdichter, einem Steuerteil zur Steuerung des Luftstroms beim Ein- und Ausatmen und einem Mundstück, durch das die Atemluft zu- und abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerteil einen pneumatischen Verstärker (12) umfaßt, der durch das Ein- bzw. Ausatmen gesteuert wird.

2. Atmungsgerät nach Anspruch 1, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß der pneumatische Verstärker ein bistabiler Verstärker ist, der in dem einen stabilen Zustand die von dem Luftverdichter (10) gelieferte Atemluft zum Mundstück (14) leitet, in dem anderen stabilen Zustand nach außen ableitet.

3. Atmungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Atemluft selbst die Steuerimpulse zur Umsetzung des pneumatischen Verstärkers (12) aus der einen in die andere stabile Lage liefert.

4. Atmungsgerät nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) der pneumatische Verstärker (12) weist eine Einströmöffnung (40; 200) mit seitlich einander gegenüberliegenden Steueröffnungen (51, 87) und zwei sich an einem Spalter (46) gabelnde und unter einem Winkel auseinanderstrebende Kanäle auf;

b) der eine der Kanäle führt als Einatmungskanal (48; 202) zum Mundstück (14), während der andere als Ableitkanal (42; 204) mit der Außenluft in Verbindung steht;

c) von dem Einatmungskanal (48; 202) und von dem Ableitkanal (42; 204) führen Rückkopplungskanäle (50, 86) zu den Steueröffnungen (51) bzw. (78) zurück;

d) von dem Einatmungskanal (48; 202) geht ein zur Außenluft führender Kanal (84; 232) aus.'

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5. Atmungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Seitenverhältnis bei rechteckiger Einströmöffnung nicht kleiner als vier ist.

6. Atmungsgerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Rückkopplungskanälen (50, 86) Regulierventile (102, 88) vorgesehen sind.

7. Atmungsgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Steueröffnung (87) ein mit der Außenluft in Verbindung stehender Kanal (100) hinführt, in dem ein Regulierventil (96) angeordnet ist.

8. Atmungsgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Einatmungskanal (48) ein dessen Querschnitt verändernder Stromregler (76) sowie ein mit der Außenluft in Verbindung stehendes Diodenventil (58) vorgesehen sind, das dem Einlaß von Außenluft einen größeren Widerstand entgegensetzt als dem Auslaß der Luft aus dem Einatmungskanal (48).

9. Atmungsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Diodenventil (58) als zylindrische Kammer (68) mit einer zentralen Öffnung (72) und einer tangentialen Zuleitung (70) ausgebildet ist.

10. Atmungsgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ableitkanal (42, 204) ein Auslaßventil sowie einen direkt mit der Außenluft in Verbindung stehenden Kanal (83; 234) aufweist,

11. Atmungsgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (84) in den Kanal (83) mündet und daß die Kanäle (48, 83) von dem Kanal (84) bis zu den Kanten des Gehäuses einen vergrößerten Querschnitt aufweisen.

12. Atmungsgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Einatmungskanal (202) eine gegen das Mundstück (14) sich erweiternde Austrittsdüse aufweist, in die in ihrem Engbereich ein mit der Außenluft über einen einstellbaren Öffnungsquerschnitt in Verbindung stehenden Kanal (220) sowie der zur Außenluft führende Kanal (232) münden.

13. Atmungsgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Rückströmkanäle (105, 107) vorgesehen sind, die aus den Kanälen (48, 42) von der Höhe des Spalters (46) aus zu den Steueröffnungen (51 bzw. 87) zurückführen.

14. Atmungsgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Niederdruckgebiet der beim Einatmen durch den Einatmungskanal (48; 202) hindurchtretenden Strömung ein Kapillarrohr (264, 312) mündet, das mit einem Vorratsbehälter (260, 310) für eine Sprühflüssigkeit in Verbindung steht und unter der Wirkung der Strömung Sprühflüssigkeit in die Strömung austreten läßt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen