DE2312071A1

DE2312071A1 - Apparat zur kuenstlichen beatmung

Info

Publication number: DE2312071A1
Application number: DE2312071A
Authority: DE
Inventors: Jean-Michel Lafourcade
Original assignee: LAFOURCADE JEAN MICHEL
Current assignee: LAFOURCADE JEAN MICHEL
Priority date: 1972-03-10
Filing date: 1973-03-10
Publication date: 1973-09-13
Also published as: FR2174782B1; US3881480A; FR2174782A1

Description

DR. INQ. HANS LICHT! · DIPL.-INQ. HEINER LlCHTI

PATENTANWÄLTE

KARLSRUHE-PURLACH · QROTZINQER STRASSE 61

TELEFON (07ti) *11 14

Mär* 1973 2561/73

Jean-Michel LAFOORGABS, F-75015 Pari.« / Frankreich, 7, rue Santo swDumont

Apparat zur künstlichen Beatnuns

Die Erfindung hat einen Apparat nur künstlichen Beatmung sum Gegenstand und sie betrifft im einzelnen einen geeigneten Apparat, um die Einatmungephase der Lungenatmung eines Benutzers zu sichern, dessen Ausatmungephase durch seine Atmungsmuskulatur gesteuert wird, sowie einen Apparat, der bei gesicherter Einatmungsphase der Lungenatmung die Aus«· atmungsphase der Atmung unterstützt.

£s sind schon solche Apparate bekannt, deren zur Punktion nötige Energie von einer Quelle von komprimiertem Gas gelle*·

300837/0523

kr ~2~

- 2 «, 2561/73

fert wird, vorteilhaft die gleiche Quelle , deren Gas zum Beatmen dee Patienten verwendet wird« Bei derartigen Apparaten sind zur Steuerung des Beatmungszyklus, d.h. der Auf·· einanderfolge der Perioden für die Frischgaseinatmung und die Abgasentladung des Atmung«systems Schaltkreise mit logischen pneumatischen Elementen vorgesehen«

Die relativ hohe Anzahl der notwendigen Glieder zur Verwirklichung logischer Schaltkreise, wie Schalter, Kapazitäten, Prosselventile für strömende Medien usw. hat indessen zur Folge, daß ein solcher Apparat einen umfangreichen sperrigen Aufbau besitzt und demgemäß in Fällen notwendigen und dringenden Eingreifens bei der Unfallhilfe u.dgl. nur schwer zu transportieren ist.

Auch erhöht die große Zahl der Einzelteile die Kosten der Apparate sehr beträchtlich.

ist im allgemeinen Sinne eine Aufgabe der Erfindung, einen Apparat für die künstliche Beatmung besonders einfacher Bauart mit einer geringeren Anzahl von Bauelementen und gleichermaßen mit geringen Kosten bereitzustellen, der die Unannehmlichkeiten der bekannten Apparate beseitigt und der insbesondere geringe Abmessungen besitzt, demgemäß also geeignet ist, unter vielen verschiedenen Begleitumständen Ü0B Gebrauchs eingesetzt zu werden.

Der Apparat soll darüber hinaus so ausgestattet sein, daß er auf einfache Art und Weise diepefeuchtung des auf den Benutzer des Apparats anzuwendenden Gases bzw. Gasgemisches ermöglicht, wie es beispielsweise für die Anästhesie gefordert wird und dafür Vorsorge zu treffen, daß die operativen Parameter, insbesondere die Frequenz, die Aus strömungsmenge

309837/0523

- 3 - 2561/71:

und die rhythmische Folge der Perioden der Einatmung von Frischgas und der Ausatmung des verbrauchten Gases im Beat·« taungsZyklus leicht und sicher geregelt werden können.

Der Apparat asur künstlichen Beatmung gemäß der Erfindung besitzt einen Anschluß zum Verbinden mit einer Quelle eines auf den Patienten anzuwenden en , unter erhöhtem Druck stehen«· den geeigneten Gases, sowie Mittel, deren zur Funktion erforderliche Energie der Gasquelle und einem aus dieser abgeleiteten Regelkreis entnommen wird, welche letzterem ein regelbares Drosselorgan zugeordnet ist, welches in periodischer Abfolge mit der Gasquelle und mit dem zur Verbindung mit dem Atmungssystem des Patienten geeigneten AnschluBstück in Verbindung gebracht werden kann· Die Er« findung ist dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Mittel durch ein einziges selbstregelndes Ventil gebildet werden, dessen bewegliches Element durch eine elastische Kraft betätigt wird, die im gleichen Richtungesinn wirksam wird wie die Richtung der Druckkraft des abgeleiteten Schaltkreises· Aus führung s formen der Erfdinitung sind in den Unteransprächen beschrieben·

••i^tc·*

309837/0523

-. 4 - 2561/73

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden nachstehend •«Mm» Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in welchen bedeuten!

Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Apparates gemäß der Erfindung;

Figur 2 eine der Figur 1 entsprechende Teilansicht einer Variante dieser Ausführungsfora$

Figur 3 eine der Figur 1 entsprechende Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung|

Figur 4 einige Funktionsdiagramme der Apparate!

Figur 5 eine der Figur 1 entsprechende Ansicht einer dritten Ausf ührungsform}

Figur 6 eine Ansicht in größerem Maßstab eines Teils des in Figur 5 dargestellten Apparates in einer ersten Stellung}

Figur 7 eine Ansicht des in Figur 5 dargestellten Apparates in einer anderen Stellung}

Figur 3 eine schematische Ansicht einer Ausf ührungsform der Mittel zur Befeuchtung des eingedmeten Gases an einem Apparat;

Ls/br - 5 -

309837/0523

- 5 - 2561/73

Figur 9 eine der Figur 8 entsprechende Ansicht einer anderen Ausführungsfora}

Figur 10 eine der Figur 1 entsprechende Ansicht einer vierten Ausführung«for» der Erfindung}

Figur 11 ein Einzelteil des in Figur 10 dargestellten Apparates in größere« MaSstab in Draufsicht}

Figur 12 einen Schnitt entlang der Linie 12-12 in Figur 11}

Figur 13 ein anderes Einzelteil des in Figur 10 dargestellten Apparates in Draufsicht}

Figur l4 einen Schnitt entlang der Linie l4-l% in Figur 13}

Figur 15 eine Teilansicht in Längsschnitt einer anderen Ausführung« for« des Apparates geaäß der Erfindung·

Xn der weiteren Beschreibung wird zunächst Bezug genommen auf Figur 1· Der Apparat zur künstlichen Beataung geaäfi der Erfindung besitzt ein erstes Endstück 11, das von einer Längsbohrung 12 «it einer freien Ojuerschnittsflache a_ durchdrungen ist und dessen Anschlußstück 13 zur Verbindung «it einer Quelle für unter Druck stehendes Gas dient, welches zur Beataung eines Patienten bestiaat ist, beispielsweise Sauerstoff oder ein Geaisch von Sauerstoff alt einea anderen Gas· An seinem den Anschlußstück 13 entgegengesetzten Ende besitzt das Endstück 11 einen als Ventilsitz dienenden Bund 46, der die Bohrung 12 uagibt, welche sich in eine

Ls/br - 6 -

309837/0523

- 6 - 2561/73

in den Körper 15 eingearbeitete Kammer öffnet« wobei, der Korper 15 mit dem Endstück 11 durch eine Schraubverbindung unter Zwischenlage einer Dichtung l6 verbunden ist· Der Körper 15 stellt in seinem zentralen« die Kammer 1% verlängernden Teil ein Gehäuse 17 dar, in welches unter Zwischenlage eines Dichtungsrings l8 ein Kolben 19 eingebettet ist, dessen arbeitende Stirnfläche 47 ait der Fläche e_ zusammenarbeitet, wobei der Kolben 19 unter Wirkung einer am Boden des Gehäuses 17 abgestützten Feder 20 steht. In die Kammer mündet ein Kanal 21, der sie (l4) mit einer exzentrisch angeordneten, in radialer Richtung sich erstreckenden Kammer 22 des Körpers 15 verbindet, in welcher ein Element 23, welches einen meßbaren Druckabfall herbeiführt, wie eine Einlage aus porösem Schaumstoffmaterial, beispielsweise aus Polyurethanmasse od.dgl·, angeordnet ist, auf welche der Druck eines Kompressiosnskolbens 24 einwirkt, der über einen Dichtungsring 25 mittels einer Stellschraube 26 verstellbar ist.

Kin Kanal 27 verbindet die Kammer l4 mit der radialen Kammer 22, während andererseits eine den Körper 15 durchquerende Verbindungsbohrung 30 die Kammer l4 mit einer weiteren in einem Grundkörper 32 angeordneten Kammer 31 verbindet· Der mittels einer Verschraubung mit dem Körper 15 verbundene Grundkörper 32 ist nach Art eine Venturirohrs ausgebildet und besitzt demgemäß im Anschluß an die Kammer 31 eine Verengung 33, hinter der sich die längsdurchlaufende Bohrung an dem der Kammer 31 abgewandten Ende in e» Strömungsrichtung (Pfeil f) des von der Gasquelle - unter deren Druck der Patient steht - kommenden Gases erweitert.

Ls/br - 7 -

309837/0523

- 7 - 2561/73

An der Außenfläche des Grundkörpers 32 ist mittels eines Innengewindes 37 und einer Hohlschraube 35 mit Längsbohrungen 36 eine Manschette 38 befestigt, die einen Anschlußstutzen mit Längsbohrung 40 trägt, welcher an eine andere Gasquelle, als der mit dem Anschlußstück 13 verbundenen, anschließbar ist, beispielsweise mit einer Quelle für Luft oder ein gasförmiges Anästhetikum* Xn die Manschette 38 ist drehbar eine Büchse %1 eingesetzt, die dazu dient, die Kammer 31 willkürlich mit der an den Anschlußstutzen 39 anzuschließenden Gasquelle in Verbindung zu bringen.

Xn der unteren Stirnfläche der Büchse kl ist ein einseitig wirkendes Tellerventil 42 vorgesehen, das gegebenenfalls zur Druckentlastung der Kammer 31 in die Atmosphäre dient·

Die Funktion der Einrichtung gemäß der Erfindung ist folgendet

Nach Anschluß einer Leitung 48 an das Anschlußstück 13, deren anderes Ende mit einer unter Druck stehenden Gasquelle 49, beispielsweise eine Stahlflasche mit komprimierten Sauerstoff bei einem reduzierten Druck P verbunden ist, wird der Ausgangsstutzen 50 des Grundkörpers 32 des Apparates an das Atmungssystem eines Patienten, dessen Atmung durch den Apparat gesichert werden soll, angeschlossen, wobei die Verbindung zwischen dem Aus gangs stutz en 50 und dem Atmungssystem auf jede bekannte Art und Weise erfolgen kann, beispielsweise mittels einer Maske, einer Sonde od. dgl*

Xn einer ersten Anwendung ist die Verbindung zwischen der Kammer 31 und der Bohrung 40 des Anschlußstutzens 39 durch

Ls/br - 8 -

3Ö9837'/id)523

-8 - 2561/73

die Büchse 4l unterbrochen, und unter den Ausgazigsbedxngungen ist die Stirnfläche 47 des Kolbens 19 durch die Kraft der Feder gegen den Bund 46 angepreßt; der relative Druck p_ in der Bohrung 12,. ebenso wie der relative Druck p_ in der durch das Gehäuse 17 und den Kolben 19 begrenzten Kammer 51 sind Null· Nach Öffnung der Gasflasche 49 baut sich in der Bohrung 12 ein relativer Druck P auf· Auf den Kolben wirkt nunmehr einerseits die Kraft der Feder 20 mit Vert R, die bestrebt ist, den Kolben 1.9 weiterhin gegen den Bund 46 zu drücken, «Ml· andererseits der Gasdruck mit dem Wert P χ s_, der dazu tendiert, den Kolben in Richtung des Pfeils f_ zu bewegen·

Falls für die Spannung der Druckfeder 20 ein niedrigerer Wert als Ps_, z.B. ein Wert Ps/2 gewählt wird, überwiegt der auf die Stirnfläche 47 wirkende Gasdruck und der Kolben 19 wird im Sinne des Pfeils £ gegen die Wirkung der Druckfeder 20 verschoben, welche ihrerseits dabei komprimiert wird. Das aus der Stahlflasche 49 austretende Gas füllt die Kammer l4 an und steuert den Gasdruck Pj der von der Stahlflasche einsetzende Gasfluß breitet sich über den Kanal 30, die Kammer 31 und deren konisches Teil 34 bis zum Atmungssystem des Patienten aus, wobei die Strömungsmenge des Gases durch den freien Durchtrittsquerschnitt des Kanals 30 bestimmt wird, dessen lichte Weite entsprechend zu wählen ist und gegebenenfalls durch eine variable Verengung nach Art eines Nadelventils regelbar gestaltet sein kann· Gleichzeitig bildet sich in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen der Kammer 51 und der Kammer l4 eine Strömung durch die Kanäle 27 und 21 aus, wobei das Element 23 einen starken Druckabfall bewirkt· In Analogie zu den Gesetzen des

Ls/br - β -

3Ö9Ö37/Ö523

- 9 - 2561/73

elektrischen Stromes in einem Stromkreisjbestehend aus einem Widerstand und einem Kondensator (das Volumen der Kammer entspricht dabei dem elektrischen Kondensator und das den Druckabfall bewirkende Element entspricht dem elektrischen Widerstand) , wächst der Druck £. in der Kammer 31 von dem Wert Mull auf einen Wert p„ und zwar genau folgend einer exponent!eilen Formel, deren Parameter von dem Volumen V der Kammer 31 und dem Strömungswiderstand des durch die poröse komprimierte Einlage 23 strömenden Mediums abhängt, wobei dieser Widerstand andererseits durch Betätigung der Schraube 26 regelbar ist·

Demgemäß erreicht der Druck ρ in der Kammer 51 einen Wert p„, der sich wie folgt bestimmt:

SP.

Daraus folgt, daß bei einem Wert:

P₂-P- H/S

der Kolben 19 in einem Sinne entgegen der Richtung des Pfeiles f_ sich verschiebt und die Stirnfläche 47 g&eh in Kontakt kommt, mit dem Bund 46, wobei die Bohrung 12 verschlossen wird. Die Gasentbindung durch den Kanal 30 ist nunmehr unterbrochen und der Patient wird durch den Apparat nicht mit Gas versorgt· Der Druck in der Kammer lk ist KuIl und es baut sich nun ein neuer Zyklus der Gaszirkulation zwischen den Kammern 31 und ik durch den Kanal 21, die poröse Einlage 23 und den Kanal 27 auf, eine Zirkulation, welche eine Abnahme des Druckes ρ von dem zuvor erreichten Wert ρ2 im Zeitmoment t bis zu einem Druckwert ρ bewirkt,

309837/OS23'

- 10 - 2561/73

welcher, zur Zeit t„ erreicht wird und folgender Formel gehorcht:

P₁S + R » eP
Dies bedeutet}

P₁ « sP / S κ R/S

Von diesem Druckwert in der Kammer 31 ausgehend verursacht die Wirkung des Druckes auf die Fläche 47 des Kolbens 19 von neuem eine Verlagerung des Kolbens 19 im Richtungssinn des Pfeiles f_, wobei die Mündung der Bohrung 12 wieder freigegeben und ein neuer Zyklus zur Versorgung des Patienten entsprechend dem zuvor beschriebenen eingeleitet wird.

Durch die Kurven I und II der Figur 4 wird die Wirkung der Variationen des Druckes und des im Zeitmoment strömenden, auf den Patienten einwirkenden Gases in einem Diagramm veranschaulicht, dessen Achsen einerseits die Zeit (Abszisse), andererseits den Druck und die Strömungsgeschwindigkeit (Ordinate) darstellen·

Die Zeitdauer T, während deren das der Stahlflasche 49 entnommene Gas auf den Patienten einwirkt, einerseits, und die Zeitdauer t, während deren die Verbindung zwischen der Gasquelle und dem Patienten unterbrochen ist, andererseits, weiterhin die Frequenz des Atmungszyklus und die Strömungsgeschwindigkeit des angewendeten Gases könne», vorbestissst werden für einen gegebenen Druckwert P durela gesignse© Wahl der Kraft R der Druckfeder 2O₉ dureia den Ströemgs-

Wbr - 11 -

309037/0523

. _±ί . 2561/73

widerstand durch die Einlage 23« durch den Querschnitt der Bohrung 30 und durch das Verhältnis der Querschnittsflächen S/s der arbeitenden Oberflächen des Kolbens 19 und der Bohrung 12· Es sei angenommen, daß folgende Werte gewählt werden:

Das Verhältnis der Flächen sei s/S * l/2; der Wert von R sei PS/4, die Zeit T und t_ seien gleich, der Druck pl sei gleich P/4 und der Druck p2 sei gleich 3P/4.

Während der mit den Kurvenabschnitten AB der Kurve I der Figur 4 korrespondierenden Phasen des Atmungszyklus, d.h. also während der Ausatmungsphasen des Patienten, entweichen die verbrauchten Gase durch das Auslaßventil 42. Die Erfindung zieht dabei Vorteil aus der Tatsache, daß zufolge der relativ bedeutenden Gasgeschwindigkeit an der Mündung des Kanals 30 in die Kammer 31 sich stromaufwärts der Verengung 33 eine Druckminderung einstellt in Abhängigkeit von der Menge des in Pfeilrichtung f_ strömenderJGases · Falls durch-geeignete Wahl der Dimensionen der wesentlichen Elemente des Apparates diese Depression auf einen Wert in der Größenordnung von 30 Millibar eingestellt wird, erhält man unmittelbar die geforderte Sicherheit für den Apparat zur künstlichen Atmung um einen Lungenüberdruck im Falle zu bedeutender Ausströmungsmenge des eingeatmeten Gases oder einer Verstopfung der Atmungswege zu vermeiden, wobei das Tellerventil 42 im Falle eines höheren Druckes als 30 Millibar am Austritt 50 des Apparates in Tätigkeit tritt.

Ls/br - 12 -

309837/0523

- 12 - 2^61/73

Nach einem anderen Anwendung«fall des Apparates gemäß der Erfindung öffnet die Büchse 4l teilweise oder vollständig die Bohrung 40 des in die freie Atmosphäre Mündenden Anschlufistutζens 39 und sichert in dieser Weise die Aufrecht erhaltung eines vorgegebenen Mischungsverhältnisses des aus der Quelle 49 entnommenen Gases mit der Umgebungeluft, die durch den in der Kammer 31 herrschenden Unterdruck angesaugt wird.

In noch einem weiteren Anwendungsfall wird bei dem Anschluß-Stutzen 39 eine Quelle eines Gases für Anästhesiezwecke angeschlossen, beispielsweise ein mit einem geeigneten Gas gefüllter Ballon, dessen Leistung bekannt ist und auf diese Weise wird ein Gemisch des aus der Quelle 49 und des aus dem mit dem AnschluBstutzen 39 verbundenen Ballons zu entnehmenden Gases erzeugt, welches auf den Patienten angewendet wird;

Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform, deren Konstruktion und Punktion weitgehend der Ausführungsform der Figur 1 analog ausgebildet ist, ist der Kolben 19 ersetzt durch eine Membran 55» die sich einerseits auf einem die Mindung des Gehäuses 17 begrenzenden Bund 56, andererseits auf dem die Mündung der Bohrung 12 begrenzenden Bund abstützt, wobei eine Druckfeder 20 a. zwischen der Membran und der rückwärtigen Stirnfläche des Gehäuses 17 eingebaut ist.

Bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform ist zur

zusätzlichen Sicherstellung der Funktion vorgesehen, daß der

versehen Körper 32 mit Offnungen 57/und in unmittelbarem Anschluß an die Venturi-Einschnürung 33 - in der Zeichnung rechte von

LsAr - 13 -

309837/0523

- 13 - 2561/73

dieser - eine Schulter 58 gebildet ist, an welcher sich das äußerste Ende einer Druckfeder 59 abstützt, deren anderes Snde mit der Stirnseite 6O eines freibeweglichen Kolbens 61 zusammenwirkt, welcher in einer umlaufenden Nut einen Dichtungsring 64 besitzt· Sine den Kolben 61 in Axialrichtung durchdringende Bohrung 62 steht in Verbindung Mit einer Erweiterung 65, die bei der der Bohrung im Körper 15 gegenüberliegenden Stirnfläche 66 des Kolbens 6l ausmündet.

Bei dieser Ausführung und unter den Bedingungen unter denen die Gasabgabe zwischen der Stelle %9 und dem Patienten unterbrochen ist, hält die Druckfeder 59 den Kolben 61 gegen die Stirnfläche des Körpers 15 *o angepresst, daß die Öffnungen 57 frei bleiben, so daß durch diese Öffnungen der Patient Möglicherweise frei atmen kann· In der durch den Apparat gesteuerten Einatmungsphase überwindet der auf die Stirnfläche 66 des Kolbens 6l ausgeübte Druck die Wirkung der Feder 59 derart, daß der Kolben 6l unter Verschließung der Öffnungen 57 an die Venturi-Veremjung angenähert wird} der Apparat ist nunmehr in Funktion analog dem der Ausführungsform der Figur 1· Bei dieser Ausführungsform kann der Einsatz der natürlichen Atmung des Patienten verwirklicht werden, ohne die Verbindung mit dem Apparat zu lösen, auf einfachste Art und Weise durch Unterbrechung der Zuströmung des Gases, so daß ein zufälliger Bedienungsfehler oder eine Unterbrechung der Gasversorgung nicht wie bisher/so sehr gefährliche Isolierung des natürlichen Atmungssysteras des Patienten nach sich zieht·

309837/0523

2561/71

Weiterhin wird Bezug genommen auf die Figuren 5 bis 7, die sich auf eine Ausführungsform des Apparates zur künstlichen Atmung beziehen, welche nicht nur die Einatmungsphase der Lungenatmung eines Benutzers, sicherstellt, sondern gleichermaßen auch die Ausatmungsphft.se der Lungenatmung unterstützt«

Bei dieser Ausführung»form besitzt der Apparat ein Endstück 111 «it einer Längsbohrung 112, deren Anschlußstutzen 113 zur Verbindung mit einer Quelle von unter Druck stehendem zur Beatmung eines Patienten bestimmtem Gas vorbereitet ist· Das Bndstück 111 ist an seinem dem Anschlußstutzen 113 entgegengesetzten Snde mit einem Bund Il4 nach Art eines Ventilsitzes versehen, der von einer an seiner zylindrischen Außenfläche mit einem Gewinde versehenen Randleiste 115 umgeben und mit dem Anschlußstutzen 113 über eine Verbindungsmuffe I16 verbunden ist, deren äußerer Durchmesser geringer ist als der der Randleiste 115 und in die eine radiale Bohrung 117 eingearbeitet ist. An seinem dem Anschlußstutzen 113 benachbarten Endteil besitzt die Verbindungsmuffe II6 ein Stück 111, welches auf einem Teil seiner Außenfläche ein Gewinde I18 besitzt, das mit dem Innengewinde einer vorzugsweise gerändelten Gewindemutter 119 zusammenwirkt· Die Gewindβ-mutter besitzt einen ringförmigen Teil 120, dessen innerer Durchmesser genau gleich ist dem äußeren Durchmesser der Verbindungsmuffe II6 und dessen äußerer Durchmesser genau gleich dem der Randleiste 115 ist· Zur Regelung der Stellung der Gewindemutter 119 mit Bezug auf das Endstück 111 besitzt dieses mit Innengewinde versehene Sacklöcher 121 (Figur 7), die auf einem mit dem Endstück 111 koaxialen Umfangskreis angeordnet sind, und die mit entsprechend angeordneten

Ls/br - 15 -

30983-7/0523

2561/73

koaxialen Gewindebohrungen 123 der Gewindemutter 119 derart zusaaaeiMfirken, daß durch die Bohrungen 123 und 121 Gewindebolzen 122 eingeschraubt werden können·

Das desi Bund Il4 benachbarte Ende der Bohrung 112 stündet in eine Tu—im 124 (Figur 7) ι die in einen Körper 125 eingearbeitet ist, welcher durch Verschraubung der Randleiste alt einest Innengewinde 126 im Körper 125 verbunden ist» Zwischen die Verbindungsmuffe Il6 und den Körper 125 sind zwei Dichtung·-Rollringe 127 und 128 eingelegt, die zwischen sich einen den Körper 125 i» radialer Richtung durchquerenden Kanal 130 freigeben, welch letzterer «it einem entsprechend angeordneten Kanal 117 in de« Endstuck 111 in Flucht steht· In seine» zentralen Teil bildet der Körper 125 eine Kassier 131« in welcher ein Kolben 132 freibeweglich angeordnet ist, der in einer Qmfangsnut eine Ringdichtung besitzt und unter Wirkung einer Druckfeder 133 steht, welche ihrerseits aw Boden der Kassier abgestützt ist· In die Kaon er 131 mündet ein Kanal 134, der Mit einer in de« Körper 125 radial angeordneten Kassier in Verbindung steht, in welcher ein einen bedeutenden Druckabfall bewirkendes Element angeordnet ist« beispielsweise eine Einlage aus porösem, elastischem Material* z.B. Pelyurethan-Schaumstoff od. dgl«, auf welches Element der Druck eines mittels einer Stellschraube 136 verstellbaren Kolbens einwirkt.

Ein Kanal 137 verbindet die Kammer 124 mit der radial angeordneten Kammer des Körpers 125 und eine Bohrung 138 verbindet die Kammer 124 mit einer weiteren Kammer 139« die in einen in der axialen Verlängerung des Körpers 125 angeordneten Korper l40 eingearbeitet ist. Die bellen Körper l40

Ls/br - l6 -

309837/0523

-16- 2561/73-

und 125 sind durch eine Verschraubung miteinander verbunden. Der Körper l4O ist nach Art eines Venturirohrs ausgebildet «it einer Venturi-Verengung l4l, an die sich in Richtung der Strömung des zur Beatmung des Patienten dienenden Gases eine Erweiterung l42 anschließt· Am austrittsseitigen Ende - in Richtung der Gasströmung - des konisch erweiterten Teils l42 ist eine Düse mit kalibriertem Öffnung«querschnitt angeordnet, deren Mündung genau in der Mittel-Längsachse des Apparates liegt.und in Verbindung steht mit einem in den Körper l40 eingearbeiteten Kanal l44, der eine Verlängerung des Kanals 130 in dem Körper 125 bildet·

Xn der Kammer 139 sind Auslaßöffnungen l45 vorgesehen. In unmittelbarer Nähe der Venturi-Verengung l4l (in der Zeichnung rechts von dieser) ist eine Schulter l46 in der Kammer 139 vorgeshen, die als Widerlager für das eine Ende einer Schrauben-Druckfeder l47 dient, deren anderes Ende der Stirnfläche l48 eines Kolbens l49 anliegt, welcher in der Kammer 139 frei beweglich angeordnet und von einer axialen Bohrung 150 durchdrungen ist, die mit einem Hohlraum 151 in dea Kolben in Verbindung steht· Der Hohlraum 151 mündet an der Stirnfläche des Kolbens, der gegenüber der Kanal 133 des Körpers 125 mündet.

In der Innenwand des Körpers l40 jenseits der Auslaßöffnungen l45 - im Sinne der Gasströmung bei Anwendung auf einen Patienten - ist eine Ringnut 153 eingearbeitet, in die eine/Innenwand der Kammer 139 nach innen überstehende Wulstdichtung eingelegt ist.

Le/br - 17 -

- -17 - 2561/73

Unter den Voraussetzungen, wie sie in Figur 5 gezeigt sind, liegt die Stellmutter 119 dem Körper 125 unmittelbar an und der ringförmige Bund 120 drückt die beiden WuIstdichtungen 127 und 128 gegeneinander, wodurch jegliches Entweichen von aus der Druckgasquelle entnommenem Gas über den Kanal 117 verhindert wird; die Funktion des Apparates ist im übrigen identisch mit der der in den Figuren 1 und 3 gezeigten Ausführungsformen.

Falls es beabsichtigt ist, gleichermaßen die Ausatmungsphase bzw. die Phase der Ventilation des Atmungssystems zu unterstützen, wird die Schraubenmutter 119 um einen vorbestimmten regelbaren Betrag, entsprechend einem definierten Abstand von dem Körper 125, herausgeschraubt»

Zur Zeit der Einatmungsphase des Patienten ist der Kolben 132 von dem Bund Il4 (vergleiche Figur 7) entfernt; die Kammer 124 steht unter dem Druck der an den Anschlußstutzen 113 angeschlossenen Gasquelle und zufolge der Undichtheit der Anordnung in der Verschraubung des Endstücks 111 mit dem Körper 125 übt dieser Druck auf die Wulstdichtung 127 eine stärkere Kraft aus, als jene die durch den in der Leitung herrschenden Druck ausgeübt wird, so daß die Ringdichtung gegen die der Stirnfläche des Teils 120 der Schraubenmutter

Der 119 anliegende Ringdichtung 12Ö angedrückt wird ./Kanal wird dadurch verschlossen und steht nicht mehr in Verbindung mit der Druckgasquelle und die Einatmungsphase spielt sich in gleicher Weise ab, wie bei den zuvor besprochenen Ausführungsformen·

Zur Zeit der Ausatmungsphase steht der Kolben 132 in Berührung mit dem Bund Il4 und die Kammer 124 ist nicht mit

Le/br _Λ ο

30983 7/0523

-.18.- 2561/73

der Druckgasquelle verbunden (vergleiche Figur 6)₀ Unter der Wirkung des in der Bohrung 117 herrschenden Druckes kommt die Ringdichtung 127 in Kontakt mit der Randleiste 115 und die Dichtung 128 verbleibt in Eontakt mit dem Teil 120 der Stellmutter 119, deren dem Körper 115\gewandte Anlagefläche auf einen genau vorbestimmten Abstand des Bundes eingestellt ist« Die Zirkulation des Gases über die Bohrung 117 und den Kanal 130 geht mit einem gewissen Druckverlust vor sich· Das von der unter Druck stehenden Gasquelle entnommene Gas wird durch die Bohrung 117, den Kanal 130 und den Kanal lkk bis zu der Düse 1^3 weitergeleitet, die eine Zirkulation in dem Venturirohr ikl hervorruft; diese Zirkulation bewirkt eine Druckverminderung, welche sich auf die Ventilation, des Atmungs syst ems des an den Apparat angeschlossenen Patienten fördernd und begünstigend auswirkt· Der Apparat sichert demgemäß allmählich sowohl die Einatmungsphase, als auch die Ausatmungsphase der Lungenatmung· Nach dieser Ausführung«form der Erfindung kann gleichwohl vorgesehen werden, da» zur Beatmung des Patienten dienende Gas anzufeuchten· Zu diesem Behuf ist in Strömungsrichtung unterhalb der Wulstdichtung 153 und in der Nachbarschaft der Längsachse der Bohrung 150 ein Kapillarrohr l60 (vergleiche Figur 8) vorgesehen* Die Kapillare l6o ist über ein biegsames Rohr l6l an einen Flüssigkeits-Reservebehälter 163 angeschlossen, der im einfachsten Fall ein Glas sein kann, in welches das mit einem Tauchkorb l64 versehene Ende des biegsamen Rohres eintaucht« Der aus der Bohrung 150 mit großer Geschwindigkeit und präziser Richtung ausströmende Gasstrom zerstäubt die Befeuchtungsflüssigkeit, deren Menge ■von der Höhendifferenz zwischen dem Austritt aus der

Lj/br - 19 -

309837/0-523

2561/73

Kapillare l6O und dem Flüssigkeitsbehälter 163 abhängt, ic ob ei in den anzuwendenden Gas ein feiner Nebel aus Teilchen der Befeuchtung»flüssigkeit erzeugt wird, wie es beispielsweise zur Anästhesie u.dgl. zu fordern ist.

Bei der Ausführungsform gemäß Figur 9 ist das dem Kapillarrohr 160 abgewandjrfte Ende des biegsamen Rohrs 161 nicht mit einem Tauchkorb zum Eintauchen in einen Reservebehälter für Befeuchtungsflüssigkeit versehen, sondern über einen Ausgleichsbehälter 165 und einen Regulierhahn 167 an einen Tropfbehälter mit Bodenauslaß 166 angeschlossen· Der Tropfbehälter 166 ist zweckmäßig oberhalb des Atmungsgeräts aufgestellt, so daß mit Hilfe des Regulierhahns 167 eine definierte Tropfenzahl pro Zeiteinheit bzw. pro Einatmungsvorgang zugegeben und somit eine exakte Dosierung der zu zerstäubenden Flüssigkeitsmenge vorgenommen werden kann·

Es wirα weiterhin Bezug genommen auf die Figuren 10 bis 1%, in denen eine weitere Ausführungsform des Apparates gemäß der Erfindung dargestellt ist, welcher einerseits eine Abwandlung der Apparatetype gemäß Figur 2, andererseits vielleicht auch eine Abwandlung der Apparatetype gemäß Figur 5 repräsentiert.

Der Apparat nach dieser Ausführungsform besitzt ein Endstück 211 mit einer Längsbohrung 212, dessen Anschlußende 213 zum Anschluß mittels Schlauchverbindung an eine Quelle des als Atemhilfe zu verwendenden Druckgases vorbereitet ist. An seinem dem Anschlußende 213 entgegengesetzten Ende besitzt das Endstück 211 eine Muffe 2l4, in der einander gegefcber

Ls/br - 20 -

3Ö9837/0523

2561/73

zwei Radialbohrungen 215 und 2l6 angebracht sind. Diese Bohrungen münden in Kammern 217 und 2l8, welche zwischen der äußeren Oberfläche der Muffe .2l4 und der inneren Oberfläche eines mit dem Endstück 211 und der Zwischenlage eines Dichtungsrings 220 verschraubten Zwischenstücks 219 angeordnet sind. Das Zwischenstück 219 bildet mit Bezug auf die Muffe 2l4 einen Sitz 221 für eine in der besagten Muffe befindliche Membran 222, auf welche der Druck einer einerseits am Bojiden einer Kammer 224, andererseits an der Membran 222 abgestützten Schraubenfeder 223 einwirkt, deren Federkraft durch eine Schraube 225 regelbar ist.

Die Kammer 217 steht über einen Kanal 226 mit der inneren Kammer eines hohlzylindrischen Kolbens 228 in Verbindung, auf dessen mit einer axialen Bohrung 231 versehenen Kolbenboden 23O der Druck einer Schraubenfeder 229 einwirkt, welche sich gegen eine Schulter 229 a in dem Grundkörper 229 b abgestützt. Der durch eine Verschraubung mit dem Zwischenstück 219 verbundene Grundkörper 229 b verkörpert ein Venturirohr 232 mit einer Venturi-Verengung 233 und einer konischen Erweiterung 234, deren äußerstes Ende zur Herstellung einer Verbindung· mit dem Lungenatmungssystem eines Patienten über in Betracht kommende geeignete Mittel vorbereitet ist.

Der Kanal 226 besteht aus drei stumpf aneinander stossenden Teilen, von denen die Teile 226 j^ und 226 _b_ voneinander räumlich getrennt in das Zwischenstück 219 eingearbeitet sind, während der dritte diese verbindende Teil in einem Drehkörper 2^0 (Figuren 10, 11 und 12) eingearbeitet ist, welcher um seine Achse 2Al drehbar in einer passrechten

Ls/br - 21 -

309837/0523

2561/73

Ausnehmung des Zwischenstücks 219 unter Zwischenlage von Dichtungsringen 252, 253 und 254 gelagert ist. Der Drehkörper 240 ist stirnseitig mit einer Gewinde-Sacklochbohrung 243 zum Einschrauben eines zur Betätigung dienenden Rändelknopf es 242 versehen und besitzt eine Mehrzahl von gewinkelten Kanälen (in dem dargestellten Ausführungsbeispiel: sechs) zur Herstellung der Verbindung zwischen den Teilen 226 a. und 226 b_ des Kanals 226. Jeder dieser Kanäle (Figur 12) besteht aus einem radialen Teil 244 und einem sich in Achsrichtung erstreckenden Teil 245* der sich bis zur äußeren Stirnfläche 246 erstreckt und dort in ein Sackloch 247 einmündet· Wie in Figur 11 gezeigt, sind die abstandsgleich von der Achse 24l angeordneten in axialer Richtung verlaufenden Teile 245 der gewinkelten Kanäle mit verschiedenen vorgewählten Durchmessern ausgebildet, so daß einem bestimmten Druckwert für die Versorgung der Einrichtung sechs verschiedene Durchflußwerte zugeordnet werden können· Jeder dieser Durchflußwerte ist auf einem den gerändelten Betätigungsknopf 242 umgebenden Skalenkranz mit einer Indexziffer vermerkt und durch Anordnung von Einrastmitteln ist dafür Sorge getragen, daß der Drehkörper 240 auf den jeweils gewählten Wert genau eingestellt wird. In der dargestellten Ausführungsform ist hierzu eine in einer Längsbohrung des Zwischenstücks 219 gelagerte Rastkugel 248 vorgesehen, die unter Druck einer Schraubenfeder 249 steht und deren Rastdruck mittels einer Schraube 250 geändert werden kann; die Rastkugel 248 wirkt mit in entsprechender Lage auf dem Umfang des Drehkörpers 240 angeordneten halbkugeligen Rastvertiefungen 251 zusammen, so daß jeweils nach Drehung und Einstellung des Drehkörpers 240 auf einen vorgewählten Wert, dessen genaue Lage durch Einrasten bewirkt wird.

Ls/br - 22 -

3 09837/Q523

2561/73

Eine der beschriebenen Einrichtung zur Steuerung der
zu verabreichenden Gasmenge in gewissem Grade analoge
Einrichtung ist vorgesehen zur Steuerung der Abgabefrequenz, d.h. der Anzahl der Einatmungszyklen in der
Minute. Vie in den Figuren 10, 13 und l4 gezeigt, besteht die Einrichtung zur Steuerung der A timings frequenz im wesentlichen aus einem Drehkörper 260 mit der Achse 262 und einem Betätigungsknopf 261. Der Drehkörper besitzt mehrere achsparallele Bohrungen

263 , 263 etc 263g, die in gleichem Winkelabstand und

Achsabstand angeordnet sind. In jede der Längsbohrungen mündet eine Radialbohrung 264, um sie über die Kammer 2l8 mit der Kammer 224 in Verbindung bringen zn können. Im Bereich des Zusammentreffens der Längsbohrungen 263 und der Radialbohrungen 264 ist je ein einen Druckabfall bewirkendes Element 265 vorgesehen, das beispielsweise aus porösem
Material wie Polyurethan-Schaumstoff oder Teflon bestehen kann, und dessen Dichte durch eine in den oberen, mit Innengewinde versehenen Teil der Bohrung 263 einschraubbare Stellschraube 266, die gegen die obere Öffnung der Bohrung: mittels eines Dichtungsrings 267 abdichtet, geregelt werden kann.

Dichtungsringe 268, 269 und 270 (Figur io) sorgen für die Dichtheit der Verbindung zwischen der Kammer 2l8 und der
Kammer 224 über den Drehkörper 26O. In gleicher Weise wie bei der Einrichtung zur Steuerung der Gasmenge zur Atmung ist auch bei dieser Einrichtung eine Rastkugel 271 vorgesehen, die unter der Wirkung einer Schraub fed er 272 steht und mit halbkugelförmigen Vertiefungen im Drehkörper 260
zusammenwirkt , um dessen präzise Einstellung auf eine
der sechs möglichen Positionen,, entsprechend den sechs

Ls/br

-23-

Bohrungen 263 zu bewirken· Die Einrichtung gestattet eine genaue Einregelung der Atmungsfrequenz. Durch geeignete Einstellung der Stellschraube 266 jeder Bohrung 263 ist es beispielsweise möglich eine Abstufung von 15« 20, 25« 30» 40 und 50 Atmungszyklen pro Minute zu erhalten·

Figur 15 stellt eine andere Ausführungsform des Apparates gemäß der Erfindung dar, bei welchem die Mittel zur Steuerung der Gasmenge und die Mittel zur Steuerung der Atmungs frequenz eine kontinuierliche Regelung erlauben, wobei also Mittel vorgesehen sind, die es gestatten, den Apparat in jedem Zeitmoment auf die notwendigen Werte für die Glasmenge und die Atmungs frequenz genau einzustellen·

Bei dieser Ausführungsform besitzt der Körper 28O des Apparate Gewindebohrungen 281 und 282 mit denen Stellschrauben 283 und 284 zusammenwirken, die zur Regelung der Gasmenge und der Atmungsfrequenz dienen· Die Stellschraube 283 ist mit einer Schulter versehen, die den Dichtungsring 285 gegen seine Anlagefläche drückt. Der Schaft 287 der Stellschraube ist nach Art einer Ventilspindel ausgebildet und dient dazu, die mit einem Kanal 289 in Verbindung zu bringende Bohrung 290 stufenlos zu verschließen bzw· zu öffnen. Dadurch wird die Menge des über den Kanal 289, welcher über nicht dargestellte Einrichtungen mit der Druckgasquelle in Verbindung steht, stufenlos geregelt. Ein Manometer 291» auf dem der abzugebende Sollwert zweckmäßig voreingestellt ist, dient zur laufenden Kontrolle der Gasabgabe, welche den in der zugehörigen Kammer herrschenden Druckverhältnissen entspricht,

Ls/br - 24 -

309837/0523

Bel der Einrichtung zur Regelung der Atmungsfrequenz ist zwischen zwei Kammern) die den Kammern 22k und (Ausführungsform gemäß Figur 10) entsprechen,eine Stellschraube 284 vorgesehen, die durch mehr oder weniger starken Druck auf ein einen,Druckverlust bewirkendes Element - entsprechend dem Element 265 in Figur lk - eine stufenlose Regelung der A timings frequenz erlaubt.

Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform ist folgende:

Die auf einen vorbestimmten Wert durch Betätigung der Stellschraube 283 eingestellte abzugebende Gasmenge« beispielsweise 10 1 pro Minute wird auf dem Manometer 291 während der Einatmungsphase, während deren die Quelle des Druckgases in Verbindung steht mit dem Lungenatmungssystem des Benutzers, laufend angezeigt. Wenn durch die Tätigkeit des Elementes zur Regelung der Periodizität die Verbindung zwischen der Druckgasquelle und dem Benutzer unterbrochen ist 'fällt die Druckanadge des Manometers 291 allmählich zufolge der Wirkung des Auslaßventils und des Gasverlustes, bis eine neue Einatmungsphase beginnt, wonach sich das Manometer von neuem auf die durch die Stellschraube 283 geregelte Abgabemenge einstellt. Die angezeigte Menge vermindert sich von neuem bei

S Ende der Einatmungsphase· Die Amplituden der Schwinungen des Manometer»eigers, die die Atmungsfrequenz repräsentieren, könnten auf einer geeigneten Skala des Manometers vermerkt werden, so daß dieses demnach gleichzeitig und in jedem Zeitpunkt die Frequenz der Atmung und die Menge der Atmungsluft anzeigt.

Ls/br

- 25 -

y .3 s ο ti ι us

2561/73

Gesetzt den Fall, daß eine Schwingungsamplitude konstanten Wertes in Anwendung auf eine definierte Strömungsmenge ein konstantes Strömungsvolumen bestimmt und daß dieses Volumen die GaSMenge in jeder Atmungsphase repräsentiert, erlaubt diese Ausführungsform der Erfindung das direkte Ablesen dieses bedeutsamen Wertes, welcher allgemein abgeleitet ist aus der Beziehung Menge - Frequenz.

309837/0523

- 26 -

Claims

m 26 - 256I/73

Pat entanspräche

\j Apparat zur künstlichen Beatmung mit einem Anschluß für eine das Beatmungsgas für den Patienten unter Druck ent» haltenden Quelle und mit Mitteln, die ihre Punktions»* energie aus der Quelle und einem von dieser abgeleiteten Regelkreis entnehmen, in dem ein regelbares Drosselorgan zum periodischen Verbinden der Druckgasquelle mit der · Austrittsseite des Durchflußsystems des an das Lungen» atmungssystem des Patienten angeschlossenen Apparates vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel aus nur einem selbsttätigen Ventil bestehen, dessen beweg« liches Element unter einer elastischen Kraft steht, die in dem gleichen Sinn wie die Druckkraft des abgeleiteten Regelkreises wirkt.

2. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Krf^t ehe Feder ist, die das Verhältnis der Zeitdauer zwischen der Verbindung und der Trennung der Druckgasquelle von dem Durchflußsystem des Apparates bestimmt.

3. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das selbsttätige Ventil einen unter Federwirkung stehenden, in einer ersten Kammer gleitend angeordneten Kolben aufweist, die erste Kammer unter Zwischenschaltung eines einen großen Druckabfall erzeugenden Organs an eine zweite Kammer angeschlossen ist, von der eine Verbindungsleitung zur Austrittsseite des Apparates abgezweigt ist, und daß der Kolben mit einem Ventilsitz zusammen« arbeitet, der von der Mündung einer mit der Druckgasquelle in Verbindung stehenden Bohrung gebildet ist, deren offener Querschnitt von dem des Kolbens verschieden ist und

die in die zweite Kammer ausmündet.

3Ö9837/0523

kr «27«

- 27 - 2561/73

4. Apparat nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das einen großen Druckabfall erzeugende Organ als eine Einlage aus porösem Werkstoff od.dgl« ausgebildet ist, deren mit Hilfe einer Druckschraube erzeugte Kompression den Luft*- durchfluß zwischen beiden Kammern steuert·

5· Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Organ des selbsttätigen Ventils eine eine erste Kammer abschließende Membran ist und diese Kammer unter Zwisehensehaltung eines einen großen Druckabfall erzeugenden Organs en eine zweite Kammer angeschlossen ist, von der eine Verbindungsleitung zum Apparateaustritt abgezweigt ist, wobei der Ventilsitz von der Mündung einer mit der Druckgasquelle in Verbindung stehenden Bohrung gebildet ist, deren Querschnitt gegenüber der Membran und der ersten Kammer, die in die zweite Kammer mündet, erheblich geringer ist.

6. Apparat nach Anspruch 1, mit einem Venturirohr, dessen konischer Teil an das Atmungssystem des Patienten angeschlossen ±t, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zum Herstellen und bzw· oder Trennen der Verbindung zwischen der Druckgasquelle und einer am Ende des Venturi« konus* angeordneten Düse vorgesehen ist, deren Öffnung der Venturiverengung zugekehrt ist, um während der Ausat« mungsphase in der Ventuidüse eine gegenüber der Einatmungsphase umgekehrte Strömung des der Druckgasquelle entnommenen Gases zu erzeugen.

7· Apparat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zwei ¥ulst«Ringdi*chtungen und ein Steuer*- organ zum Einstellen der Relativlage,in der die Dijrch-> tungen zueinander angeordnet sind, aufweist, um wahlweise

kr ~28~

309837/0523

- 28 - 2561/73

die eine gegen die zur Anlage zu bringen oder sie von« einander zu entfernen, um die Verbindung zwischen der Druckluft quelle und der Düse herzustaLleno

ο Apparat nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein mit Bezug auf die Strömungsrichtung der Luft von der Quelle zum Patienten stromaufwärts der Venturxverengung angeordnetes Kapillarrohr, das einerseits mit einem Flüssigkeitsbehälter verbunden ist und dessen Mündung anderer« seits genau mit der Luftzufuhröffnung in der Längsachse des Apparates im Venturirohr fluchtet, um die eingeblasene Luft zu befeuchten¹.

9. Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Steuern der Menge und der Frequenz der eingeblasenen Luft mittels je einem am Apparategehäuse angeordneten Betätigungsorgan zum Auswählen eines bestimmten Wertes unter mehreren vorbestimmten Werten«.

10. Apparat nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Steuern der Menge und der Frequenz der eingeblasenen Luft für stufenlose Arbeitsweise vorgesehen sind und mit Mitteln zum Anzeigen der jeweils gegebe« nen Menge und Frequenz der eingeblasenen Luft zusammen— wirken.

309837/0523