DE3519753A1

DE3519753A1 - Atemgeraet mit geschlossenem kreislauf

Info

Publication number: DE3519753A1
Application number: DE19853519753
Authority: DE
Inventors: Kazu Tokio/Tokyo Itoh
Original assignee: ITOH SEIKI KK
Current assignee: ITOH SEIKI KK
Priority date: 1984-06-04
Filing date: 1985-06-01
Publication date: 1985-12-05
Also published as: US4633868A; JPS60195049U; DE3519753C2; JPH0238764Y2

Description

VON KREISLER SCHÖNWALD FJSWOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNER

3519753 PATENTANWÄLTE

Dr.-Ing. von Kreisler 11973
Dr.-lng.K.W. Eishold ti981

Itoh Seiki Kabushiki Kaisha Dr.-Ing. K. Schönwdd

1-63, Kanda Jinbocho E*r.J.rfu«

_. . , , Dipl.-Chem. Alek von Kreisler

Chiyoda-ku Dipl.-Chem. Carola Keller

Tokyo Dipl.-Ing. G. Selting

Japan Dr. H.-K. Werner

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

D-5000 KÖLN 1

Sg-Da/Fe
31. Mai 1985

Atemgerät mit geschlossenem Kreislauf

Die Erfindung betrifft ein Atemgerät mit geschlossenem Kreislauf, mit einer Atemmaske, mit an der Atemmaske angeschlossenen Einatem- und Ausatemeinrichtungen, sowie mit einem unter Druck stehenden Sauerstoffbehälter, der dem Kreislauf über ein Ventil Sauerstoff zuführt.

Ein derartiges Atemgerät dient dazu, die Gefahr einer unzureichenden Sauerstoffversorgung in dem Atmungssystem unter statischen Bedingungen zu vermeiden.

Fig. 2 zeigt den Aufbau eines bekannten Atemgerätes nach dem Stand der Technik. Bei diesem Atemgerät strömt die Luft von einer Maske a durch ein Ausatemventil und eine Ausatemleitung b in einen Reinigungskanister c, in dem Kohlendioxid in der ausgeatmeten Luft absorbiert

wird. Die restliche Luft tritt in einen Atembeutel d

Telefon: (0221) 131041 · Telex: 8882307 dopa d · Telegramm: Dompatent Köln

ein und durchströmt eine Einatemleitung und ein Einatemventil e, um wiederum in die Maske a einzuströmen, um bei jedem Atemvorgang in die Lunge inhaliert zu werden. Sauerstoff in einer Menge, die der in der Lunge verbrauchten Menge entspricht, wird automatisch in die Einatemleitung e aus einem unter Druck stehenden Sauerstoffbehälter f über ein automatisches Bedarfsventil g zugeführt. Da das Atmen bei nicht ausreichendem Sauerstoff in dem Atemgerät, wenn die verbrauchte Sauerstoffmenge die zugeführte Menge übertrifft, schwer wird, ist ein Bypass-Ventil h in dem Atemgerät vorgesehen, um nach eigenem Ermessen Sauerstoff durch Handbetätigung zuzuführen. Andererseits, wenn die zugeführte Sauerstoffmenge die verbrauchte Menge übersteigt, steigt der Druck in dem Atemgerät an und bewirkt, daß der Benutzer ein Druckgefühl hat. Deshalb ist ein automatisches Druckentlastungsventil i vorgesehen, um automatisch überschüssige Luft freizugeben und den Druck auf einem optimalen Niveau wiederherzustellen. Auf diese Weise ist ein Atemgerät nach dem Stand der Technik entweder derart, daß ein Bypass-Ventil für Sauerstoff zu Beginn der Benutzung geöffnet wird, um eine bestimmte Sauerstoffmenge direkt in das Zirkulationssystem zu lassen und einen Atembeutel vollständig aufzublasen, um dadurch die in dem System angesammelte Luft herauszulassen, oder derart, daß ein konstanter Sauerstoffdurchfluß in einer gegebenen Menge dem Zirkulationssystem zusammen mit der durch die Atmung bedingte Luftströmung zugeführt wird, um dadurch das System mit 100% Sauerstoff zur rechten Zeit zu füllen. Jeder dieser Gerätetypen hat das Ziel, konstant 100% Sauerstoff zum Einatmen zur Verfügung zu stellen.

- «3Γ -

Der Anmelder der vorliegenden Erfindung hat andererseits in dem registrierten japanischen Gebrauchsmuster 1380741, in der japanischen Patentanmeldung Sho 57-219488 und in der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Sho 59-003128 vorgeschlagen, soviel Luft in dem Zirkulationssystem wiederzuverwenden wie möglich, ohne sie nach außen abzublasen und die Sauerstoffkonzentration in dem System ungefähr unter 45% zu halten. Auf diese Weise kann ein Überschuß der Sauerstoffmenge, selbst wenn ein Atemgerät mit geschlossenem Kreislauf verwendet wird, über eine lange Zeitspanne unter Atmosphärendruck oder einem höheren Druck vermieden werden, und die während der Benutzung abgeblasene Gasmenge wird weniger als 45% Sauerstoff und mehr als 55% Stickstoff statt 100% Sauerstoff enthalten, wodurch eine wirtschaftlichere Einrichtung geschaffen werden kann, die auch wirkungsvoll im Hinblick auf jegliche Gefahrenverhinderung ist.

in diesem System fällt jedoch die minimale Sauerstoffkonzentration auf den für normale Atmung erforderlichen Grenzwert von 21%, und eine SauerstoffInsuffizienz bis zu einem bestimmten Ausmaß kann in Abhängigkeit von den statischen Bedingungen entstehen.

Da ein geeignetes tragbares Sauerstoffmeßgerät derzeit nicht erhältlich ist, ist generell kein Sauerstoffmeßgerät an einem Atemgerät mit geschlossenem Kreislauf angeschlossen, und es ist notwendig, als Sicherheitsmaßnahme Überprüfungen auf jedes Risiko der unter statischen Bedingungen möglicherweise auftretenden Sauerstoff Insuffizienz vorzunehmen.

-A-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Atemgerät mit geschlossenem Kreislauf zu schaffen, bei dem ein Risiko der Sauerstoffinsuffizienz unter statischen Bedingungen vermieden wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Sauerstoff-Anreicherungsventil in der Ausatemeinrichtung angeordnet ist und aus

- einem Gehäuse mit einem mit der Ausatemeinrichtung in Verbindung stehenden Durchlaß und einem mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Durchlaß,

- aus einer ersten Ventileinrichtung, die in dem mit der Ausatemeinrichtung in Verbindung stehenden Durchlaß angeordnet ist und die sich nur dann öffnet, wenn sie zum Ausatmen unter Druck gesetzt ist, und

- aus einer zweiten in dem mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Durchlaß angeordneten Ventileinrichtung besteht, die sich für eine gewünschte Zeitspanne durch Ausübung einer äußeren Kraft zum Verbinden des Gehäuseinnenraums mit der Atmosphäre öffnet.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß das Sauerstoff-Anreicherungsventil an dem unteren vorderen Ende der Atemmaske angeordnet ist.

Während bekannte Atemgeräte, wie die beiden zuvor beschriebenen, ein System verwenden, um Sauerstoff direkt in das Zirkulationssystem einzuleiten, hat die vorliegenden Erfindung das Ziel, den Druck in dem Zirkulationssystem durch Abblasen eines Teils der ausgeatmeten Luft in die Atmosphäre zu vermindern, um dadurch Sauerstoff entsprechend dieser abgeblasenen ausgeatmeten Luft in das Atemgerät mit geschlossenem Kreislauf über

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ein automatisches Bedarfsventil einzuführen und die Sauerstoffkonzentration in dem Atemgerät indirekt zu erhöhen.

Durch manuelles oder anderweitiges öffnen der zweiten Ventileinrichtung des Sauerstoff-Anreicherungsventils, wann immer es notwendig ist, und durch Ausführen einiger tiefer Atemvorgänge wird die ausgeatmete Luft in die Atmosphäre abgeblasen, wobei der Druck in dem Zirkulationssystem vermindert wird und wodurch die automatische Zufuhr von Sauerstoff bewirkt wird. Auf diese Weise kann eine Insuffizienz der Sauerstoffversorgung vollständig vermieden werden. Aufgrund von Versuchen hat sich bestätigt, daß die Sauerstoffkonzentration unter statischen Bedingungen bei Verwendung des erfindungsgemäßen Atemgeräts im wesentlichen konstant auf jeden gewünschten Wert ungefähr von oberhalb 27% bis 100% gehalten wird.

Zusätzlich kann ein erfindungsgemäßes Atemgerät mit geschlossenem Kreislauf als Atemgerät für die Notfallmedizin mit offenem Kreislauf verwendet werden, um ein toxisches Gas auszuwaschen, das in die Lunge eingedrungen ist, und um auch eine Inhalation von hochkonzentriertem Sauerstoff zu ermöglichen.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Sauerstoff-Anreicherungsventil,

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des Ausatemsystems eines bekannten Atemgerätes mit geschlossenem Kreislauf, und

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Atemgerätes mit geschlossenem Kreis

lauf.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Atemgerätes mit geschlossenem Kreislauf, bei der die in der vom Anmelder eingereichten Gebrauchsmusteranmeldung Sho 59-3128 beschriebene Struktur teilweise verwendet ist. Bei dem Atemgerät sind ein Einatemschlauch 5 und ein Ausatemschlauch 3 mit einer Maske 1 über ein Einatemventil 2 und ein Ausatemventil 4 verbunden. Die ausgeatmete Luft, die über den Ausatemschlauch 3 abgeblasen wird, wird durch einen Reinigungskanister 7 (Kohlendioxid-Entfernungseinrichtung) hindurchgeführt, der mit einem Absorptionsmittel 6 (wie beispielsweise Ca(OH) J) gefüllt ist, um Kohlendioxidgas zu entfernen. Die gereinigte Luft wird durch einen Behälter 9, der einen mit der offenen Atmosphäre in Verbindung stehenden Atmungsbeutel 8 aufnimmt, geführt, um dann in den Einatemschlauch 5 zurückgeführt zu werden.

Sauerstoff wird aus einem unter Druck stehenden Sauerstoffbehälter 10 dem Behälter 9 über ein Bedarfsventil 11 in einem Umfang zugeführt, der dem entfernten Kohlendioxid entspricht.

Ein Abzweigungsschlauch 13 ist mit dem Ausatemschlauch 3 verbunden. Am Ende des Abzweigschlauches 13 ist ein Ausatembeutel 14 angeschlossen. Der Beutel 14 besteht aus einem elastischen Beutelmaterial mit leichtem Wiederher stellvermögen. Der Beutel zieht sich von selbst

in seine ursprüngliche Form, wie mit der durchgezogenen Linie 14 gezeigt, zusammen. Wenn er aber durch eine schnelle oder tiefe Atmung mit Gas gefüllt wird, dehnt er sich in eine Form, wie durch die gestrichelte Linie 14' gezeigt, aus. Wenn das Einströmen des Gases beendet ist, wird das Gas in dem Beutel über den Schlauch 13 durch die Rückstellkraft des Beutels in das System wieder zurückgeführt. Am Ende des Ausatembeutels 14 ist eine Öffnung gebildet. Eine Kapillarleitung 15 extrem kleinen Durchmessers ist mit dieser Öffnung verbunden. Die Ausatemluftführung 19 besteht aus dem Abzweigschlauch 13, dem Ausatembeutel 14 und der Kapillarleitung 15. Am Ende der Kapillarleitung 15 ist ein Druckentlastungsventil 16 für den statischen Druck angeschlossen.

Bei dem innerhalb der Ausatemeinrichtung (Rücklaufsystem) bestehenden Druck wird die durch das Atmen erzeugte dynamische Atemdruckkomponente gedämpft und über die abgezweigte Ausatemluftführung entfernt, so daß nur die statische Druckkomponente das Druckentlastungsventil für den statischen Druck erreicht. Wenn der statische Druck einen vorgeschriebenen Wert übersteigt, wird der Überdruck nach außen abgelassen, um eine exzessive Zunahme des statischen Drucks zu verhindern, und um die Funktion des Atembeutels unter normalen Bedingungen aufrechtzuerhalten. Die Einrichtung kann daher eine exzessive Zunahme der Sauerstoffkonzentration in der inhalierten Luft verhindern.

Einzelheiten des Sauerstoff-AnreicherungsVentils 12 sind in Fig. 1 gezeigt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Sauerstoff-Anreicherungsventil 12 an dem unteren vorderen Ende der Maske 1 angebracht.

— A —

Ein innerhalb der Maske 1 befestigter Stützring 20, ein in dem Ring 20 fest eingefügtes Ringteil 21 und ein an dem Ringteil 21 befestigter Zylinder 22 mit auf beiden Seiten offenen Enden, bilden ein Gehäuse 23 des Sauerstoff-Anreicherungsventils 12. Der durch den Stützring 20 und das Ringteil 21 begrenzte Raum im Zentrum bildet einen mit der Ausatemeinrichtung des Zirkulationssystems verbindenden Durchlaß 26. Ein scheibenähnliches Teil 24 ist an dem Zylinder 22 ausgeformt und Entlüftungsöffnungen 24a und 22a sind in das scheibenähnliche Teil 24 bzw. in die Außenwand des Zylinders 22 gebohrt. Diese Entltiftungsöffnungen 24a und 22a bilden jeweils einen mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Durchlaß .

Ein scheibenähnliches Rückschlagventil 27, das sich in dem mit der Ausatemeinrichtung in Verbindung stehenden Durchlaß 26 erstreckt, ist außen an einem ringförmigen Ventilsitz 25 derart vorgesehen, daß es auf dem an dem äußeren Ende (in Richtung auf die Atmosphäre) des Ringteils 21 gebildeten Ventilsitz 25 aufliegt, wenn keine ausgeatmete Luft zugeführt wird. Das Rückschlagventil 27 besteht aus einem flexiblen Material, wie beispielsweise Gummi oder Kunststoff, so daß, wenn ausgeatmete Luft zugeführt wird, sein äußerer Umfangsbereich umgebogen wird, um die Luft nach außen zu lassen. Ein scheibenähnliches manuelles Ventil 28 aus steifem Kunststoff o.dgl., das sich zu den Entlüftungsöffnungen 24a erstreckt, ist im Inneren des scheibenähnlichen Teils 24 vorgesehen. Eine Drucktaste 29 ist an dem Handventil 28 befestigt, und ein Schaft 29a der Drucktaste 29 ist gleitend beweglich in eine öffnung eingefügt, die in das scheibenähnliche Teil 24 gebohrt ist. Eine Schraubenfeder 32 ist zwischen der Drucktaste

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29 und dem scheibenähnlichen Teil 24 angeordnet, und das Handventil 28 wird gegen einen innerhalb des scheibenähnlichen Teils 24 gebildeten ringförmigen Ventilsitz 31 gedrückt. Auf diese Weise öffnet sich das Handventil 28 nur, wenn die Drucktaste 29 gedrückt wird.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des obigen Ausführungsbeispiels beschrieben.

Ein Benutzer zieht zunächst das erfindungsgemäße Atemgerät mit geschlossenem Kreislauf an und stülpt die Maske 1 über, damit sie anliegt. Nachdem überprüft worden ist, daß die Maske fest angebracht ist, atmet der Anwender zwei- oder dreimal tief ein, während die Drucktaste 29 des Sauerstoff-Anreicherungsventils 12 bis sie einen abgestuften in dem Zylinder 22 gebildeten Bereich 30 berührt, gedrückt wird. Die ausgeatmete Luft strömt durch das Rückschlagventil 27, durch den Zwischenraum zwischen dem zu diesem Zeitpunkt offenen Handventil 28 und dem Ventilsitz 31 und wird nach außen über die Entlüftungsoffnungen 24a und 22a abgeblasen. Das Rückschlagventil 27 dient dazu, zu verhindern, daß Einatemluft von außen in die Maske 1 eindringt. Als Ergebnis wird der Druck in dem Kreislaufsystem unvermeidbar reduziert und das Bedarfsventil 11 wird betätigt, um Sauerstoff in das Exhalationssystem mit einem zischenden Geräusch einzuführen, wodurch die Sauerstoffkonzentration erhöht wird. Das Zischgeräusch kann als Bestätigung der Betätigung des Bedarfsventils 11 dienen. Wenn die Drucktaste 29 losgelassen wird, wird das Handventil 28 automatisch durch die Rückstellkraft der Schraubenfeder 32 geschlossen, um unmittelbar die ausgeatmete Luft von außen zu trennen. Durch Aus-

führung der obigen Operation zu Beginn der Benutzung tritt selten ein Abfall der Sauerstoffkonzentration in dem Atemgerät mit geschlossenem Kreislauf während der Benutzung auf, selbst wenn die Luftzirkulation ausgesetzt ist. Die Sauerstoffkonzentration kann jedoch, falls während der Benutzung erforderlich, in dem Zirkulationssystem auf einfache Weise durch Wiederholen der obigen Vorgänge erhöht werden.

Indem man den Widerstand des Sauerstoff-Anreicherungsventils genügend kleiner als den Widerstand der Ausatemeinrichtung hält oder indem das Sauerstoff-Anreicherungsventil 12 und das Ausatemventil 4 gekoppelt werden, um zu bewirken, daß das Ausatemventil sich gleichzeitig mit der Betätigung des Anreicherungsventils schließt oder um zu bewirken, daß der Widerstand des Ausatemschlauches sich vergrößert, wird die ausgeatmete Luft direkt nach außen über das Sauerstoff-Anreicherungsventil entlastet, anstelle in den Ausatemschlauch einzuströmen. Daher arbeitet das Atemgerät mit geschlossenem Kreislauf wie ein Sauerstoff-Atemgerät mit offenem Kreislauf, wobei das Sauerstoff-Anreicherungsventil wie zuvor betätigt wird. Während eines solchen Vorgangs wird die ausgeatmete Luft bei jeder Atmung nach außen entlastet und als Folge davon, Sauerstoff in den Ausatemschlauch eingeführt, um schnell die Sauerstoffkonzentration in der ausgeatmeten Luft zu erhöhen. Die auf diese Weise erhöhte Konzentration wird danach aufrechterhalten. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Atemeinrichtung mit geschlossenem Kreislauf als ein Sauerstoff-Einatemgerät für Notfälle verwendet werden, um provisorisch Substanzen, wie beispielsweise giftige Gase in der Lunge auszuwaschen, und um auch die Inhalation von Sauerstoff in hoher Konzen-

-titration zu bewirken. Wenn die Notfallbehandlung beendet ist, nimmt das Gerät unmittelbar und automatisch ihre ursprüngliche Funktion als Atemgerät mit geschlossenem Kreislauf zur Anwendung über lange Zeitspannen ein, indem die Drucktaste des Anreicherungsventils losgelassen wird.

Obwohl bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel das Sauerstoff-Anreicherungsventil 12 manuell mit Hilfe der Drucktaste 29 geöffnet bzw. geschlossen wird, ist die Betätigung des Ventils nicht auf eine Handbetätigung beschränkt. Ein Sauerstoff-Konzentrationssensor kann an das Atemgerät mit geschlossenem Kreislauf angeschlossen werden, um automatisch das Sauerstoff-Anreicherungsventil zu öffnen, um Sauerstoff in das System einzuführen, wenn die von dem Sensor gemessene Sauerstoffkonzentration unter einen vorbestimmten Wert fällt. Die Lage des Sauerstoff-Anreicherungsventils 12 ist nicht auf die in dem obigen Ausführungsbeispiel gezeigte beschränkt. Es kann in jeder beliebigen Lage in der Ausatemeinrichtung, die sich beispielsweise von der Maske 1 zu dem Inhalationsbehälter 9, wie bei dem zuvor beschriebenen Ausftihrungsbeispiel, erstreckt. Wenn das Ventil an der Stelle, wie bei dem obigen Ausführungsbeispiel, angeordnet ist, kann das Ventil durch Drücken des Knopfes 29 gegen eine Wand, einen Tisch, o.dgl., ohne Benutzung der Hand geöffnet werden, was sehr vorteilhaft ist, wenn beide Hände anderweitig beschäftigt sind.

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Claims

ANSPRUCHE

1, Atemgerät mit geschlossenem Kreislauf, mit einer Atemmaske, mit an der Atemmaske angeschlossenen Einatem- und Ausatemeinrichtungen, sowie mit einem unter Druck stehenden Sauerstoffbehälter, der dem Kreislauf über ein Ventil Sauerstoff zuführt,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Sauerstoff-Anreicherungsventil (12) in der Ausatemeinrichtung (3,7,9) angeordnet ist und aus

- einem Gehäuse (23) mit einem mit der Ausatemeinrichtung in Verbindung stehenden Durchlaß (26) und einem mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Durchlaß (22a,24a),

- aus einer ersten Ventileinrichtung (27), die in dem mit der Ausatemeinrichtung in Verbindung stehenden Durchlaß (26) angeordnet ist und die sich nur dann öffnet, wenn sie zum Ausatmen unter Druck gesetzt ist, und

- aus einer zweiten in dem mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Durchlaß (22a,24a) angeordneten Ventileinrichtung (28) besteht, die sich für eine gewünschte Zeitspanne durch Ausübung einer äußeren Kraft zum Verbinden des Gehäuseinnenraums mit der Atmosphäre öffnet.
2. Atemgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sauerstoff-Anreicherungsventil (12) an dem unteren vorderen Ende der Atemmaske (1) angeordnet ist.

- JA -
3. Atemgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ventileinrichtung aus einem Rückschlagventil (27), das sich in dem mit der Ausatemeinrichtung in Verbindung stehenden Durchlaß (26) erstreckt und einem an dem Gehäuse (23) angeordneten Ventilsitz (25) für das Rückschlagventil (27) besteht.
4. AtemgerHt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ventileinrichtung handbetätigt ist.
5. Atemgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ventileinrichtung aus einem scheibenähnlichen handbetätigten Ventil (28), einem auf dem handbetätigten Ventil befestigten Druckknopf (29), einem an dem Gehäuse (23) vorgesehenen Ventilsitz (31) für das handbetätigte Ventil (28) und einer Feder (32) besteht, die zwischen dem Druckknopf (29) und dem scheibenähnlichen Teil (24) angeordnet ist.