DE2229468C2

DE2229468C2 - Vorrichtung zum Dosieren eines Gemisches aus Luft und unter Druck stehendem Sauerstoff zur Speisung einer Beatmungsmaske oder dergleichen

Info

Publication number: DE2229468C2
Application number: DE2229468A
Authority: DE
Inventors: Robert Paris Metivier
Original assignee: Minerve Sa Courbevoie Fr Ste
Current assignee: Minerve Sa Courbevoie Fr Ste
Priority date: 1971-06-22
Filing date: 1972-06-16
Publication date: 1982-02-18
Also published as: US3830257A; FR2142628B1; FR2142628A1; IT959191B; DE2229468A1; GB1362744A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dosieren eines Gemisches aus Luft und unter Druck stehendem Sauerstoff zur Speisung einer Beatmungsmaske oder dergleichen mit einer ersten Kammer und einer in dieser angeordneten zweiten Kammer, die durch eine verformbare und bewegliche Wand abgeschlossen ist, wobei die zweite Kammer zum einen über eine Speiseleitung mit einem Anschluß zur Beatmungsmaske und zum anderen mit einer Mischeinrichtung in Verbindung steht, die eine Verbindung zur Außenluft und einen Anschluß an eine Sauerstoffquelle über ein Ventil aufweist, welches synchron der zweiten Kammer gesteuert ist.

Bei einer derartigen Vorrichtung, wie sie durch die DE-OS 16 16 190 bekanntgeworden ist, wird der unter Druck stehende Sauerstoff unter anderem dazu verwendet, die zweite Kammer zusammenzudrücken und damit das in dieser enthaltene Sauerstoff-Luft-Gemisch der Atemmaske oder dergleichen zuzuführen. Dieser zum Zusammendrücken bzw. für den Antrieb der Kammer verwendete Sauerstoff strömt anschließend in die Atmosphäre und geht damit für den Beatmungsvorgang verloren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher der für den Antrieb der zweiten Kammer verwendete Sauerstoff anschließend als Atemgas zur Verfügung steht. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zwischen den beiden Kammern eine das gesteuerte Ventil enthaltende Verbindung vorgesehen ist.

Hierdurch wird der für den Antrieb der zweiten Kammer verwendete Sauerstoff, der bei der erneuten Ausdehnung dieser zweiten Kammer verdrängt wird, so geführt, daß er in die zweite Kammer eingesaugt werden kann und somit in die Zuführung zur Atemmaske gelangt.

Vorzugsweise besteht das gesteuerte Ventil aus einer mit einem Ventilsitz zusammenwirkenden, synchron zum pulsierenden Sauerstoffstrom beaufschlagten Membran.

An einem Ausführungsbeispiel wird nachfolgend die Erfindung im einzelnen beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 einen vertikalen Schnitt in einer durch die Mitte gehenden Ebene des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels; und

F i g. 2 eine Draufsicht nach der Linie II-Il in F i g. 1.
Das in F i g. 1 dargestellte Gerät nach der Erfindung

ίο besteht im wesentlichen aus einem Rumpfteil 1, vorzugsweise aus Metall, der im wesentlichen in seiner Mitte im oberen Teil eine zylindrische Ausnehmung 2 mit vertikaler Achse A-A hat. Der Bodenabschnitt der Ausnehmung 2 bildet eine Mischkammer 3, deren

:5 oberseitiges Wandelement durch eine Scheibe 4 gebildet wird, die mit ihren Rändern auf einem Innenbund 5 der Ausnehmung 2 aufliegt Wie aus F i g. 2 ersichtlich, trägt die Scheibe 4 eine große Anzahl von Löchern 6a, 6b, die in zwei konzentrischen Kreisbögen um die Achse A-A angebracht sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel setzt sich jede der Lochreihen 6a, 6b aus zwanzig kleinen Löchern von untereinjnder gleichen Abmessungen zusammen. Eine zylindrische Trommel 7 ist so in die Ausnehmung 2 eingesetzt, daß sie leicht drehbar ist, wobei ihre Unterseite mittels einer Feder 8 gegen die Oberseite der Scheibe 4 gedrückt wird. Die Feder 8 stützt sich an einer Deckplatte 9 ab, die beispielsweise mittels eines Gewindes an den Rändern die Ausnehmung 2 oberseitig abschließt. Eine mit der Trommel 7 fest verbundene Achse 10 tritt durch eine Bohrung in der Deckplatte 9, und auf das oberste Ende der Achse 10 ist ein geriffelter Drehknopf 11 aufgesetzt, mit Hilfe dessen die Trommel 7 in der Ausnehmung 2 gedreht werden kann. In die untere Seite der Trommel 7 sind zwei Verteilerkammern 12 und 13 eingearbeitet, die die Gestalt von Kreisringsegmenten haben und den gleichen Sektorwinkel umfassen. Sie sind zur Achse A-A konzentrisch. Wie aus F i g. 2 ersichtlich, haben die beiden kreisringsektorförmige.T Verteilerkammern 12 und 13 in radialer Richtung eine Breite, die um ein Geringes größer als die Breite der beiden Löcherreihen 6a und 6b in der Scheibe 4 ist. Sie haben beide die gleiche Länge, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel etwa gleich der Hälfte der Länge der Löcherreihen 6a und 6b ist. Es sind außerdem nicht besonders dargestellte, jedoch allgemein bekannte Mittel vorgesehen, um die Scheibe 4 am Boden der Ausnehmung 2 drehfest festzulegen und außerdem die Drehung der Trommel 7 um die Achse

so A-A zwischen zwei Anschlagstellungen zu begrenzen, so daß, wenn etwa einer der Kammern kein einziges der Löcher 6a, 6b mehr gegenübersteht, eine bestimmte Maximalanzahl der Löcher, beispielsweise zwanzig, allerhöchstens der anderen Kammer 13 oder 12 gegenübersteht. Die Fig.2 entspricht einer Mittelstellung der Trommel 7, in welcher die Kammern 12 und 13 mit einer ersten und einer zweiten Gruppe der Löcher 6a und 6b in Verbindung stehen, was einer ersten und einer zweiten Kammer mit unter sich variabler Anzahl von Löchern entspricht, deren Summe jedoch ständig die gleiche und beispielsweise zwanzig ist, wie es bei der dargestellten Zwischenstellung sich z. B. ergibt. Die Trommel 7 besitzt außerdem noch zwei umlaufende Ringnuten 14 und 15, die auf den Seiten der Trommel offen sind und die außerdem über Kanäle 16 bzw. 17 mit den Verteilerkammern 12 bzw. 13 über das Innere der Trommel in Verbindung stehen. Am unteren Ende ist unbeweglich, z. B. mittels eines Gewindes, an den Rumpf

1 eine Art Topf 18 angeschraubt, der unterhalb des Rumpfes 1 eine erste Kammer umschließt, welche über einen Kanal 19 und eine Rohrleitung 20 wie auch einen eventuell flexiblen (nicht dargestellten) Schlauch mit dem Ausgang 21a eines automatischen Atemgerätes 21 in Verbindung steht, wodurch ein pulsierender Strom von Sauerstoff unter Druck erzeugt wird. Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung im Zusammenhang mit einem bestimmten automatischen Atmungsgerät beschränkt, wovon es unterschiedliche Typen bekannter Art gibt Eine von ihnen ist beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung P 19 52 9863 des Erfinders unter der Bezeichnung »Bistabile pneumatische Zelle mit fünf Wegen insbesondere zur Verwendung in Beatmungsgeräten« beschrieben. In der ersten Kammer 18 ist, an ihrem unteren Ende mit einem Gewicht 23 versehen, ein Balg 22 mit seinem oberen Ende am Rumpf 1 befestigt derart aufgehängt, daß die durch den Innenraum des Balgens 22 gebildete zweite Kammer mit der Mischkammer 3, die sich innerhalb des Rumpfes 1 befindet, über einen im unteren Ende des Rumpfes vorgesehenen Verbindungskanal 24 in Verbindung steht, in welchem sich ein Rückschlagventil 25 befindet. Der Innenraum des Balgens 22 begrenzt die zweite Kammer und ist zum anderen unmittelbar mit einer Beatmungsmaske (nicht dargestellt) über einen Kanal 26 im unteren Teil des Rumpfes 1 und einen daran angeschlossenen Schlauch 27 in Verbindung, in welchem sich vorzugsweise noch ein Luftfilter befindet. Gleichgültig welche Winkelstellung die Trommel 7 einnimmt, sind die offenen Seiten der Ringnuten 14 und 15 in Verbindung mit einer ersten und einer zweiten Zuführleitung für Außenluft, die ständig offen sind und bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch die Kanäle 28 und 29 im Rumpf 1 gebildet werden. Die zweite Zuführung für Außenluft 29 trifft in der Ringnut 14 der Trommel 7 mit einer Zuführung für Sauerstoff, die durch den Kanal 30 gebildet wird, zusammen, der ebenfalls im Inneren des Rumpfes 1 dermaßen verläuft, daß er mit der ersten Kammer 18 in Verbindung steht, in seinem Verlauf jedoch ein Ventil trägt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird dieses Ventil durch eine Kammer 31 gebildet, die sich innerhalb des Kanals 30 befindet und einen Ventilsitz 32 wie auch eine Membran 33 aufweist, die normalerweise vom Sitz 32 abgehoben ist. Das Ventil kann jedoch geschlossen werden, wenn die dem Sitz 32 gegenüberstehende Membran 33 einem Überdruck ausgesetzt vird. Dieser Überdruck wird dem entsprechenden Teil der Kammer 31 über eine Leitung 34 zugeführt, über die die Kammer

31 an eine synchron mit dem Sauerstoffstrom, der von dem Atemgerät 21 erzeugt wird, pulsierende Druckquelle angeschlossen wird. Bestimmte Typen von Beatmungsgeräten bekannter Art erzeugen an einem Hilfsausgang 21 b einen synchron mit dem Sauerstoffstrom pulsierenden Druck, der in gleicher Weise pulsiert wie am Hauptausgang 21a. In allen anderen Fällen kann mit einfachen Mitteln ein pulsierender Steuerdruck für die Membran 33 von dem vom Beatmungsgerät erzeugten pulsierenden Sauerstoffstrom abgeleitet werden.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nun folgende.

Jeder vom Beatmungsgerät 21 erzeugte impulsförmige Sauerstoffstrom erhöhte den Druck in der ersten Kammer 18, wobei letztere von der zweiten Außenluftzuführung 29 durch die Membran 33 auf dem Ventilsitz

32 abgetrennt wird, da ja in dem entsprechenden Teil

der Kammer 31 über die Zuleitung 34 ein Überdruck aufgebaut wird. Der Druckanstieg in der ersten Kammer 18 bewirkt ein Zusammendrücken des Balgens 22, wobei dessen Gasinhalt über den Kanal 26 und die angeschlossene Leitung 27 in die Beatmungsmaske gedrückt wird, während das Rückschlagventil 25 sich schließt Während der Pause zwischen zwei aufeinanderfolgenden Sauerstoffdruckimpulsen nimmt die Membran 33 ihre in F i g. 1 gezeigte Neutralstellung ein, in

ίο der sie vom Sitz 32 abgehoben ist, und dabei kann auch der unter Druck stehende Sauerstoff in der ersten Kammer 18 zum Teil über die zweite Verbindungsleitung 29 in die Außenluft entweichen, gelangt jedoch zum Teil auch in die Ringnut 14 der Trommel 7. Dieser Teil des Sauerstoffs tritt dann in das Innere des Balgens 22 über den Kanal 16 und die Verteilerkammer 12 der Trommel 7 sowie nachfolgend die Mischkammer 3 und das Rückschlagventil 25 ein, das nun offen ist, und zwar bemessen durch die Anzahl der Löcher 6a, 6b in der Scheibe 4, die mit der Kammer 12 in Verbindung stehen, was von der jeweiligen Winkelstellung der Trommel 7 abhängt. In gleicher Weise wird die Menge der beizumischenden Außenluft über den Kanal 28, die Ringnut 15, den Kanal 17 und die Kammer 13 in der Trommel 7 angesaugt, gelangt in die Mischkammer 3 und über das Rückschlagventil 25 durch das Absinken des Balgens 22 unter der Einwirkung seines Belastungsgewichtes 23 in den Balgen, wobei die Menge wiederum von der eingestellten Winkelstellung der Trommel 7 abhängt. Die Gesamtmenge von Luft und Sauerstoff, die auf diese Weise in das Innere des Balgens 22 gelangt, ist jedoch unabhängig von der Winkelstellung der Trommel 7, da einerseits die Gesamtzahl der Löcher 6a, 66, über die durch die Verteilerkammern 12 und 13 eingespeist wird, ftets dieselbe ist, und da andererseits die Löcher 6a und 6b alle gleich sind. Deswegen ist die Menge des Gemisches aus Luft und Sauerstoff, die im Balgen 22 enthalten ist und anschließend durch den nachfolgenden Sauerstoffimpuls in die Beatmungsmaske gedrückt wird, im wesentlichen unabhängig von der Winkelstellung der Trommel 7, wohingegen die Anteile an Luft und Sauerstoff, aus denen sich das Gasgemisch zusammensetzt, einstellbar sind, wozu der Drehknopf Jl an der Trommel 7 mit einer Spitze 35 versehen wird, der auf einer Skala beispielsweise mit einer Prozenteinteilung von Sauerstoff auf der Oberseite des Rumpfes 1 eingestellt werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auf verschiedene, von der dargestellten und beschriebenen abweichende Formen verwirklicht werden, die sich alle innerhalb des Rahmens der Erfindung befinden. Z. B. können die erste und die zweite Kammer in verschiedener Gestalt dargestellt werden, wenn nur dafür gesorgt wird, daß sie durch eine deformierbare Trennwand voneinander getrennt sind, beispielsweise eine Membran oder bewegliche Wand wie etwa einen Kolben, so daß jeder Druckanstieg in der ersten Kammer eine Volumenverringerung der zweiten Kammer bewirkt. Der regelbare Mischer für konstante Menge, mit dem die zweite Kammer über das Rückschlagventil in Verbindung steht, kann ebenfalls zahlreiche Abwandlungen erfahren, die möglicherweise an sich bekannt sind. Die dargestellte Form ist allerdings für den beschriebenen Anwendungsfall sehr vorteilhaft, kann jedoch vom Fachmann im Rahmen seiner Möglichkeiten abgeändert werden. So kann beispielsweise die zylindrische Trommel 7, die im Rumpf 1 drehbar gelagert ist, darin auch festgesetzt und die

Drehachse 10 dann mit der perforierten Scheibe 4 verbunden sein, die dann gedreht wird. Statt die Verteilerkammern 12 und 13 und die Löcher 6a, 66 der Platte 4 in der Berührungsfläche mit der Mischkammer 3 in eine Ebene zu legen, können diese auch auf einer zylindrischen Fläche angeordnet sein, wobei die Verteilerkammern 12 und 13 dann entweder in einem zylindrischen Element eingearbeitet sein können, das sich zentral befindet, oder aber in einem solchen, das das mittlere zylindrische Teil ringförmig umschließt, und die Drehung zum Zwecke der Regelung kann entweder am inneren Teil oder am umgebenden Ring vorgenommen werden. Die Anzahl, die Abmessungen und die Verteilung der Löcher 6a und 6b, die Lage und Größe der Verteilerkammern 12 und 13 können ebenfalls Abwandlungen unterliegen. Statt einer relativen Drehbewegung können die entsprechenden Teile auch in einer geradlinigen Bewegung relativ zueinander verschoben werden. Schließlich kann auch noch das Ventil, das in den Sauerstoffpfad, der die regelbare Mischkammer mit der ersten Kammer verbindet, zahlreiche Abwandlungen gegenüber der dargestellten Form erhalten, wobei dann ein vornehmlich pulsierender Druck einer Flude dazu verwendet wird, mehr oder weniger direkt die Bewegung des Öffnens und Schließens hervorzurufen.

Die erfindungsgemäße Dosiervorrichtung ist speziell für den Zusammenbau mit einem künstlichen Atemgerät vorgesehen, das über längere Zeit arbeiten soll, insbesondere für ein Beatmungsgerät für Neugeborene.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Dosieren eines Gemisches aus Luft und unter Druck stehendem Sauerstoff zur Speisung einer Beatmungsmaske oder dergleichen mit einer ersten Kammer und einer in dieser angeordneten zweiten Kammer, die durch eine verformbare und bewegliche Wand abgeschlossen ist, wobei die zweite Kammer zum einen über eine Speiseleitung mit einem Anschluß zur Beatmungsmaske und zum anderen mit einer Mischeinrichtung in Verbindung steht, die eine Verbindung zur Außenlufi und einen Anschluß an eine Sauerstoffquelle über ein Ventil aufweist, welches synchron mit der pulsierenden Strömung des Sauerstoffs zur Steuerung der zweiten Kammer gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen d?n beiden Kammern eine das gesteuerte Ventil (32, 33) enthaltende Verbindung (16,14, 30) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gesteuerte Ventil aus einer mit einem Ventilsitz (32) zusammenwirkenden, synchron zum pulsierenden Sauerstoffstrom beaufschlagten Membran (33) besteht.