DE2460181A1 - Vorrichtung zur selektiven verteilung eines fluids - Google Patents

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PATENTANWÄLTE

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BERLIN-DAHLEM 33 ■ PODBIELSKI ALLEE 68 8 MÜNCHEN 22 · WIDENMAYERSTRASSE 49

BERLIN: DIPL-ING. R. M ÜLLER-BÖRNER MÜNCHEN: DIPL.-ING. HANS-H. WEY

ROXER S.A.

Saignelegier (Schweiz) Berlin, den 17. Dezember 1974

Vorrichtung zur selektiven Verteilung eines Fluids

Es wurde bereits auf dem Gebiet der Vorrichtungen zum Inschwebehalten vorgeschlagen, ein Fluid durch eine Oberfläche hindurch selektiv zu verteilen. Diese Vorrichtung wird von zwei Kanälen gebildet, die in eine starre Oberfläche münden und deren öffnungen von Kugelventilen gesteuert werden, deren Kugeln jeweils durch Federn gegen ringförmige Sitze gepreßt werden, die die erwähnten öffnungen begrenzen und so bemessen sind, daß sie Kugelkappen über die starre Oberfläche austreten lassen. Diese Ventile öffnen sich nur, wenn eine Last die Kugeln unter Überwindung des von ihren Federn ausgeübten Druckes herunterdrückt und. so die Luft austreten läßt, die über dieser Last einen Fluidfilm zum Inschwebehalten bildet.

Diese Vorrichtung ist wegen der Starrheit ihrer Oberfläche praktisch auf das Inschwebehalten von Lasten beschränkt, von denen sich eine Oberfläche eng an die Tragoberfläche anpaßt. Deshalb ist diese Vorrichtung nicht dazu geeignet, mit Erfolg zum Tragen eines Teils des Körpers, beispielsweise eines Kranken, benutzt zu werden. · " - ,

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KABEL: PROPINDUS · TELEX 0184 057 ' KABEL: PROPINDUS · TELEX 05 24 244

Han hat forner "bereits verschiedene Lösungen auf dem Gebiet des Inschwebehaltens von Kranken auf Fluidkisscn vorgeschlagen.

Eine der zu diesem Zweck vorgeschlagenen Vorrichtungen umfaßt einen mit Preßluft "beschickten Kasten, dessen obere Flüche offen ist, wobei die Form dieser Öffnung mittels Regulierblenden verändert werden kann, die dazu bestimmt sind, die Form der Öffnung der dos Körpers oder des Körperteils, der getragen werden soll, anzupassen.

Gemäß einer anderen vorgeschlagenen Vorrichtung,wird der Körper des Patienten auf nachgiebige Roststäbe gelegt, die über einem mit Preßluft beschickten Kasten befestigt sind, ausgehend von blattförmigem Material erhalten werden und selektiv in der Weise aufgebläht werden, daß sie mit dem Körper des Patienten einen geschlossenen Raum begrenzen, der dazu bestimmt ist, ein Tragkissen, zu bilden, wenn in diesen Raum ■ Preßluft gebracht wird.

Schließlich schlägt eine dritte Lösung vor, einen Körper mittels einer pneumatischon Matratze zu tragen, die auf einen mit Fluid beschickten Kasten gelegt ist und aus länglichen Schläuchen besteht, die von Reihen von Öffnungen getrennt werden, die das Fluid austreten lassen. Zwei benachbarte Schläuche v/erden wechselweise mit entgegengesetzter Phase aufgebläht und entleert.

Die beiden ersterwähnten Lösungen für das Inschwebehalten von Kranken führen zu sehr komplizierten und deshalb teuren Konstruktionen, die schwierige technologische Probleme zu lösen aufgeben. Im übrigen ist die für das Inschwebehalten benötigte Luftmenge außerordentlich hoch und erfordert die Verwendung eines starken und sperrigen Gebläses, und durch dieses entsteht ein Geräusch, das solche Vorrichtungen -für eine ständige Anwendung im Krankenhausrnilieu ungeeignet macht.

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Dei der erwähnten dritten Lösung wird der Patient nicht durch die Luft inschwebegehalten, sondern durch die Schläuche, deren selektives Aufblähen und Entleeren rait erfgegengesetztor Phase periodisch die Zonen wechselt, auf denen der Körper dos Patienten ruht. Die Rolle der zwischen den Schläuchen eingeblasenen Luft besteht als nicht darin, inscliwebe zu halten,. sondern nur im Belüften, wobei das Inschwebehalten durch Berührung mit der pneumatischen Matratze verwirklich wird, die von den Schläuchen gebildet wird.

Es ist auch eine andere Lösung bekannt, die für den Transport von Waren längs einer Bahn benutzt wird. Die Transportoberfläche der Bahn wird von einem elastisch verformbaren Material gebildet, das in Längsrichtung gespalten ist, um Zugang zu einem Längsverteilungskanal von rechteckigem Querschnitt unter der Transportoberfläche zu geben. Die beiden horizontalen Lippen, die auf den beiden Seiten des Spalts liegen, sind dazu bestimmt, sich voneinander zu entfernen, wenn eine Last auf die Transportoberfläche gelegt wird, um die Luft zum Tragen der Last austreten zu lassen.

Diese Lösung weist mehrere Mängel auf, -die ihrer guten Funküm entgegenstehen. Tatsächlich wird, wenn die Transportoberfläche eine fortlaufende Längsspalte aufweist, die Öffnung der Spalte infolge des von einer Last ausgeübten Druckes notwendigerweise länger als die Last selbst, wodurch beträchtliche Verluste und eine sehr starke Absenkung des Druckes unter der zu tragenden Last bedingt werden. Unter diesen Umständen erscheint die Bildung eines Inschwebehaltungskissens nicht möglich.

Im übrigen stellt die Tragvorrichtung der beiden Lippen, die von den zwei vertikalen Wänden des Luftverteilungskanals gebildet werden, keine besonders geeignete Anordnung dar, un das Auseinandergehen der Lippen zu begünstigen, wenn ein Druck auf die Traiisportoberiläche in einer Ebene parallel zu denen dieser vertikalen Tanclo ausgeübt wird, so daß man die gute Funktion

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dieser Transportvorrichtung bezweifeln kann. Schließlich zeigt nichts, warum die Lippen, von denen man annimmt, daß sie sich unter dem Druck der Last durchbiegen, ebenso imstande sein sollen, beim Fehlen der Druckbeanspruchung, die von dieser Last ausgeübt wird, unter der Wirkung des in dem Luftverteilungskanal herrschenden Druckes geschlossen zu bleiben.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Hänge! der vorerwähnten Lösungen zu überwinden.

Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur selektiven Verteilung eines Fluids, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie ein nachgiebiges Element aufweist, das zwei parallele Flächen enthält, von denen die eine mit Öffnungen durchsetzt ist, und in dem parallel zu den Flächen mindestens eine.Verteilungsleitung verläuft, die in einen von einer Quelle des Fluids gespeisten Stromkreis eingeschaltet ist und neben der neutralen Achse des Elements gegenüber der mit den Öffnungen versehenen Oberfläche angeordnet ist, wobei jede Öffnung mit der Leitung über ein Ventil in Verbindung steht, das in dem nachgiebigen Element von zwei Lippen gebildet wird, die aus zwei zylindrischen Oberflächen erzeugt werden, die an die Leitung anstoßen und tangential zueinander zwischen der neutralen Phase und der Leitung verlaufen, wenn das Element sich im wesentlichen im ebenen Zustand befindet, und wobei die Lippen so ausgebildet sind, das sie sich voneinander entfernen, wenn eine Biegung um eine im wesentlichen parallel zu den Achsen der zylindrischen Oberflächen, die die Lippen begrenzen, verlaufende Achse dem Element in der Weise erteilt wird, daß die mit den Öffnungen versehene Oberfläche eine konkave Form bekommt .

Die Zeichnung veranschaulicht sehr schematisch und beispielsweise eine Ausführungsform der den Gegenstand der Erfindung bildenden Vorrichtung·*·

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In ihr· zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf diese,

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt längs

dor Linie II - II in Fig. I₁ -

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich der nach Fig. 2, die" eine Vorrichtung in -wirksamer Stellung darstellt, und

Fig. 4 eine Schnittansicht einer Anordnung,

die dazu bestimmt ist, die Durchbiegung der Vorrichtung zu begünstigen.

Die den Gegenstand der Erfindung bildende Vorrichtung Atfird von einem nachgiebigen Element 1 in Form eines Polsters mit im wesentlichen parallelen Oberflächen gebildet, das aus einem plastischen Material hergestellt ist, bei diesem Beispiel wird das benutzte plastische Material unter der Bezeichnung Gilastic ERTV von der Firma Dow Corning hergestellt. Die Haupteigenschaft, die dieses plastische Material aufweisen muß, ist eine ausreichende Nachgiebigkeit, so daß es sich naturgetreu der Form der Oberfläche anzupassen vermag , der das Polster bestimmt ist sich zu dem noch zu erläuternden Zweck anzupassen. Die Oberfläche 2 dieses nachgiebigen Elements 1 ist von einer Reihe kreisförmiger Öffnungen durchbrochen.

Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, erstrecken sichzuejüanda? paralleleZuführkanäle 4 parallel zu den Oberflächen des Elements 1. Jeder dieser Kanäle ist an einem Ende geschlossen und mündet an seinem, anderen Ende in eine Verteilungsleitung 5. Diese Verteilungsleitung 5 erstreckt sich quer zu den Kanälen 4 und ist an ihrem einen Ende geschlossen, während ihr anderes Ende an eine Quelle S eines unter Druck stehenden Fluidsj z.B. Luft, angeschlossen ist, die die Speisungseinheit der Vorrichtung bildet. Jeder Kanal 4 entspricht einer Reihe von Öffnungen 3. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist jede Öffnung 3 mit seinem jeweiligen Zuführkanal 4 über ein

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verbunden, das von zwei Lippen 6 und 7 gebildet -wird, die durch zwei zylindrische Oberflächenteile erzeugt werden. Die strichpunktierte Linie, die parallel zu den Oberflächen des Elements 1 gezeichnet ist, entspricht der neutralen Achse, d. h. der Stelle, an der in Falle der Biegung des nachgiebigen Elements keine Kraft .auf das ■Material ausgeübt wird. Wie ersichtlich, sind die Kanäle auf der Seite der neutralen Achse angeordnet, die der von den Öffnungen 3 durchsetzten Oberfläche 2 gegenüberliegt. Es ist ferner ersichtlich, daß die beiden zylindrischen Oberflächenteile, die die beiden Lippen 6 und 7 jedes Ventils erzeugen, zueinander zwischen der neutralen Achse und ihrem jeweiligen Zuführkanal 4 tangential verlaufen, soweit das nachgiebige Element 1 im v/es entliehen eben ist.

Infolge der beschriebenen Anordnung ist es ersichtlich, daß die tangential verlaufenden Teile der Lippen 6 und 7 und die Zuführkanäle 4 auf der einen Seite der neutra lon Achse angeordnet sind, während die auseinandergehenden Teile der Lippen 6 und 7 und die Öffnungen 3 auf der anderen Seite der neutralen Achse liegen.

Wenn eine Biegung auf das nachgiebige Element 1 in der Weise ausgeübt wird, daß der mit den Öffnungen versehenen Oberfläche 2 eine konkave Form verliehen wird, wirkt sich eine Zusammendrückung in dem Teil des Elements 1 aus, das oberhalb der neutralen Achse liegt, während eine Zugspannung in dem unterhalb dieser Achse liegenden Teil wirksam wird.

Infolge der Anordnung der entsprechenden Elemente trennen sich die einander berührenden Teile der Lippen G und 7 voneinander, wie aus Fig. 3 ersichtlich, und lassen die Preßluft durch, die den Kanälen 4 von der Quelle S und der Verteilerleitung 5 geliefert wird. Die von den Lippen 6 und gebildeten Ventile öffnen sich also nur, wenn das nachgie-

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bige Element 1 gebogen wire! und diese Biegung eine -Konkavität auf der Oberfläche 2 des Elements 1 erzeugt.

Un gute Ergebnisse zu erhalten, muß die Wand der Kanäle 4, in die die Lippen 6 und 7 münden, mindestens in einem Abstand von 60)j der. Gesamtdicke des Elements 1 von der Oberfläche 2 desselben entfernt angeordnet sein. Tatsächlich ist es nötig, daß die Lippen sich in einem gewissen Abstand von der neutralen Achse befinden, damit der sich berührende Teil der Lippen 6 und 7 sich öffnet.

Wie bereits erwähnt, muß, da das Öffnen der Ventile von der Biegung des nachgiebigen Elements 1 abhängt, die Starrheit dieses Elements verhindert werden, die sich in zwei Formen zeigen kann, der Gesamtstarrheit und der lokalen Starrheit.

Die lokale Starrheit zeigt sich in der fehlenden Anpassungsfähigkeit der Oberfläche des nachgiebigen Elements 1 an unregelmäßige Formen. Das einfachste Mittel, diese Starrheit zu beseitigen, besteht in der maximalen Verminderung der Dicke des Elements 1. Gute Ergebnisse hat man mit einer Gesamtdicke von 15 mm erhalten, wobei der Abstand zwischen der Fläche dos Kanals 4, in die die Lippen 6 und 7 münden, und der Oberfläche 2 des Elements 1 9 mm war und die verbleibenden 6 mm zu gleichen Teilen zwischen dem Kanal 4 und dem Material aufgeteilt waren. . .

Das vorstehend beschriebene Beispiel wurde speziell -untersucht, um einen Teil des Körpers eines Kranken auf einem Luftfilm zu tragen zwecks Vermeidung der Reibung zwischen der Haut und dem Laken, die zum Wundliegen bei den lange bettlägerigen -Kranken führt. Dies ist der Grund, weshalb es wichtig ist, daß die lokale Starrheit so gering wie möglich sei, so daß das Element 1 fällig ist, den Unregelmäßigkeiten der Form der zu unterstützenden Glieder zu folgen, die z.B. von knochigen oder muskulären Vorsprüngen herrühren.-

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Die Gesamtstarrheit zeigt sich durch die Unfähigkeit des nachgiebigen Elements 1, sich unter der Wirkung eines Druckes von 30 - 50 mbar genügend durchzubiegen.

Wenn die Durchbiegung nicht ausreichend ist, -wird die Luftmengenzufuhr zu gering.

Die Untersuchung des Inschwebehaltens der verschiedenen •Teile des menschlichen Körpers hat gezeigt, daß der zum Anheben eines Gliedes erforderliche Druck zwischen 30 - 50 mbar liegt. Der Blutdruck schwankt zwischen 0 bis 20 mbar, bei den Extremitäten bis 80 - 100 mbar im Bereich der Aorta. Es handelt sich also darum zu vermeiden, daß der Druck dos Inschwebehaltens, der auf die Haut ausgeübt wird, nicht größer ist als der, der in den Blutgefäßen herrscht, damit der Blutkreislauf nicht unterbrochen wird. Es ist also notwendig, den mittleren Wert von 30 - 50 mbar nicht zu überschreiten.

Die erforderliche Luftmenge, um ein Glied zu tragen, ist verhältnismäßig gering. Um einen Arm oder ein Bein zu tragen, werden 50 - 100 l/min von auf 150mbar verdichteter Luft benötigt. Infolgedessen übersteigt die Luftgeschwindigkeit an der Verengung der Lippen β und 7 niemals 1 m/sec. Die vereinzelten und regelmäßigen Ladungsverluste sind also vernachlässigbar.

Um eine ausreichende Luftmenge zu erhalten, ist der Biegewinkel für den Dorsalbereich in der Größenordnung von 10° und für ein Glied in der Größenordnung von 30°.

Fig. 4 zeigt eine Anordnung, die es gestattet, die Gesamtstarrheit des nachgiebigen Elements 1 leichter zu überwinden, indem man ein "Dreikeil"-Polster auf beiden Seiten des nachgiebigen Elements anordnet, um seine Durchbiegung und damit die ausreichende Öffnung der Ventile zu begünstigen, damit die erforderliche Luftmenge von 50 - 100 l/min erhalten wird.

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Die Vorrichtung, wie sie bisher "beschrieben wurde, veranlaßt eine laute und unangenehme Vibration der Haut, wenn die Luft infolge der Biegung des nachgiebigen Elements 1 austritt. Diese Vibration rührt davon her, daß die Haut und die darunter liegenden Muskeln der geeigneten Starrheit ermangeln. Es ist leicht, diese Schwingungen verschwinden zu lassen, indem man einen Dämpfungsfaktor einführt. Ein sehr feines Laken, das zwischen die Haut und die Oberfläche des nachgiebigen Elements 1 gebracht wird, genügt, um die Schwingungen stark zu dämpfen, ohne insoweit den Luftfilm für das Inschwebehalten zu beeinträchtigen. Das Vorhandensein dieses Lakens ist im übrigen praktisch und hygienisch.

Selbstverständlich ist die Verwendung der beschriebenen Vorrichtung nicht auf das Inschwebehalten von Teilen des menschlichen Körpers beschränkt, sondern läßt sich auch in anderen Anwendungen vorstellen, insbesondere für die selektive Verteilung eines Fluids beispielsweise zu anderen Zwecken als dem Inschwebehalten.

Patentanspruch:

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Claims (1)

1. Patentanspr u c h:

   'Vorrichtung für die selektive Verteilung eines Fluids, d-adurch gekennzeichnet, daß sie ein nachgiebiges Element (l) umfaßt, das zwei parallele Oberflächen aufweist, von denen die eine (2) von Öffnungen (3) durohsetzt ist, und in dem parallel zu den Oberflächen mindestens eine Verteilungsleitung (4) verläuft, die in einem mit dem Fluid gespeisten Stromkreis eingeschaltet und auf der Seite der neutralen Achse des Elementß(l) angeordnet ist, die der mit den Öffnungen (3) versehenen Seite gegenüberliegt, wobei jede Öffnung (3) mit der Verteilungsleitung (4) über ein Ventil in Verbindung steht, das in dem nachgiebigen Element (1) von zwei Lippen (G,7) gebildet wird, die durch zwei zylindrische Oberflächenteile erzeugt werden, die an der Verteilungsleitung (4) enden und zwischen der neutralen Achse und der Verteilungsleitung (4) tangential zueinander verlaufen, wenn das Element (1) im · wesentlichen eben verläuft, und so ausgebildet sind, daß sie sich von einander entfernen, wenn eine Verbiegung un eine zu den Achsen der die Lippen (6,7) begrenzenden, zylindrischen Oberflächenteile im wesentlichen parallele Achse dem Element (1) in der Weise erteilt wird, daß seiner mit den Öffnungen (3) versehenen Seite eine konkave Form erteilt wird.

   Wb/je - 25 711

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   BAD OBIGINAL