DE9407811U1 - Ventilator - Google Patents

Description

BeatmungsgerätVentilator

Die Erfindung betrifft ein Beatmungsgerät, welches im wesentlichen aus einem einseitig beweglichen Faltenbalg und dessen Antriebseinheit besteht, wobei diese Antriebseinheit von einem motorischen Antrieb und Übertragungselementen gebildet wird und die Übertragungselemente die rotatorische Bewegung des Motors in eine translatorische Bewegung Faltenbalges umwandeln. Die Erfindung ist vorzugsweise auf dem Gebiet der transportablen und netzunabhängigen Beatmungstechnik einsatzbar.The invention relates to a ventilator which essentially consists of a unidirectionally movable bellows and its drive unit, whereby this drive unit is formed by a motor drive and transmission elements and the transmission elements convert the rotary movement of the motor into a translatory movement of the bellows. The invention can preferably be used in the field of portable and mains-independent ventilation technology.

Bekannt sind Geräte für die künstliche Beatmung von Personen, bei denen zum Pumpen und zur Dosierung des Beatmungsgases ein Faltenbalg eingesetzt wird. Dabei erfolgt die Umwandlung der rotatorischen Bewegung des Antriebsmotors in die erforderliche translatorische Bewegung (Hubbewegung) des Faltenbalges bei einer ersten Lösung über eine Pleuelstange, deren Bewegung in eine Schwingbewegung eines Armes überführt wird und dieser wiederum mittels einer Zugstange in Verbindung mit einer gleitgelagerten Führungsstange auf den Faltenbalg einwirkt (DD-PS 141 988) und bei einer weiteren Lösung über einen, die Drehrichtung wechselnden Kettenantrieb, wobei die Ketten mit einer Schiene verbunden sind, die ihrerseits mit der beweglichen Seite des Faltenbalgs kontaktiert (EP-PA 0 010 839).Devices for artificial ventilation of people are known in which a bellows is used for pumping and dosing the ventilation gas. The conversion of the rotary movement of the drive motor into the required translatory movement (stroke movement) of the bellows is carried out in a first solution via a connecting rod, the movement of which is converted into an oscillating movement of an arm, which in turn acts on the bellows by means of a pull rod in connection with a sliding bearing guide rod (DD-PS 141 988) and in another solution via a chain drive that changes the direction of rotation, whereby the chains are connected to a rail, which in turn contacts the movable side of the bellows (EP-PA 0 010 839).

Die Nachteile dieser Lösungen bestehen darin, daß diese aus einer Vielzahl zu bewegender, außerhalb des Faltenbalges liegender und teils kompliziert ausgebildeter Übertragungselemente bestehen, die viele Lagerstellen aufweisen, ein hohes Gewicht besitzen, einen großen Platzbedarf und Energieaufwand erfordern, erhöhten Wartungsaufwand bedingen, verschleißanfällig sind und mit einem relativ hohen akustischen Pegel arbeiten, wodurch letztlich ihre Eignung für den Einsatz innerhalb eines transportablen und netzunabhängigen Beatmungsgerätes, z.B. für eine Mitführung im batteriebetriebenen Rollstuhl, eingeschränkt oder nicht gegeben ist.The disadvantages of these solutions are that they consist of a large number of movable transmission elements located outside the bellows and sometimes of a complicated design, which have many bearing points, are heavy, require a lot of space and energy, require increased maintenance, are susceptible to wear and operate with a relatively high acoustic level, which ultimately limits or does not allow their suitability for use in a portable and mains-independent ventilator, e.g. for transport in a battery-operated wheelchair.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung vorzuschlagen, deren Übertragungselemente im wesentlichen innerhalb des Faltenbalges angeordnet werden können und die mit einer minimalen Anzahl an Übertragungselementen und Lagerstellen auskommt.The object of the invention is to propose a solution whose transmission elements can be arranged essentially within the bellows and which requires a minimal number of transmission elements and bearing points.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the invention with the characterizing features of claim 1.

Damit wird erreicht, daß das Beatmungsgerät nur einen geringen Platzbedarf und ein geringes Gewicht beansprucht sowie in seiner Größe nahezu auf die erforderliche Hublänge des Faltenblages begrenzt werden kann, durch die lediglich notwendigen zwei Übertragungselemente, Welle und Wälzmutter, die Zahl der Lagerstellen und damit die Reibungsverluste wesentlich reduziert, der akustische Pegel und der erforderliche Energieverbrauch sowie der Wartungsaufwand gesenkt werden können, so daß durch diese Lösung optimale Voraussetzungen für ein transportables und netzunabhängiges, z.B. im Rollstuhl mitführbares und an dessen Batterie betreibbares Beatmungsgerät geschaffen werden, welches der auf das Beatmungsgerät angewiesenen Person eine neue Lebensqualität ermöglicht, indem ein nahezu unbegrenztes Bewegungsfeld eingeräumt wird und dabei, z.B. auch auf den Besuch von kulturellen Veranstaltungen u.a., nicht mehr verzichtet werden muß.This means that the ventilator only takes up a small amount of space and is light and its size can be limited almost to the required stroke length of the folding blade, the number of bearing points and thus the friction losses are significantly reduced by the only two transmission elements required, shaft and drive nut, the acoustic level and the required energy consumption as well as the maintenance effort can be reduced, so that this solution creates optimal conditions for a portable and mains-independent ventilator, e.g. one that can be carried in a wheelchair and operated on its battery, which enables the person dependent on the ventilator to have a new quality of life by allowing an almost unlimited range of movement and no longer having to forego, for example, attending cultural events etc.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Anspruch 2 dargelegt. Diese gewährleistet, daß der akustische Pegel zusätzlich gesenkt werden kann, eine Dichtwirkung an relativ zueinander ruhenden Teilen erfolgt und so eine weiterführende Abtrennung zu den Übertragungselementen stattfindet.An advantageous development of the invention is set out in claim 2. This ensures that the acoustic level can be further reduced, a sealing effect is achieved on parts that are at rest relative to one another and therefore a further separation from the transmission elements takes place.

Die vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung nach den Ansprüchen 3 und 4 bewirken, daß die Anordnungsmöglichkeiten der Wälzmutter sowohl bei geringstem Platzbedarf im Innenraum der beiden Faltenbälge als auch bei unwesentlich erhöhtem Platzbedarf außerhalb dieses Innenraumes gegeben sind.The advantageous further developments of the invention according to claims 3 and 4 mean that the arrangement options for the rolling nut are available both with minimal space requirements in the interior of the two bellows and with insignificantly increased space requirements outside this interior.

Die Fortbildungen nach den Ansprüchen 5 und 6 gewährleisten, daß die zum "Falten" des Balges benötigten Kräfte minimiert bzw. bei Herstellung von Gleichgewicht kompensiert werden.The developments according to claims 5 and 6 ensure that the forces required to "fold" the bellows are minimized or compensated when equilibrium is achieved.

Durch die Ausbildung der Erfindung gemäß dem Anspruch 7 wird die Anzahl derBy designing the invention according to claim 7, the number of

Dichtflächen reduziert und bei entsprechend stabiler Ausbildung der Stirnseitenverbindung kann insbesondere die Trägerplatte minimiert werden bzw. ganz entfallen.Sealing surfaces are reduced and if the front-end connection is designed to be sufficiently stable, the carrier plate in particular can be minimized or eliminated entirely.

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Äusführungsbeispiel und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below using an embodiment and associated drawings.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Beatmungsgerätes entlang der Linie I - I gemäß Fig. 2; Faltenbalg mit Beatmungsgas gefülltFig. 1 is a sectional view of the ventilator according to the invention along the line I - I according to Fig. 2; bellows filled with ventilation gas

Fig. 2 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen BeatmungsgerätesFig. 2 a side view of the ventilator according to the invention

In Fig.l ist ein Beatmungsgerät dargestellt, an dessen Grundplatte 1 mittels eines Befestigungsringes 2 und Verschraubungen 3 die erste Stirnseite 4 eines Faltbalges 5 abdichtend gehalten wird. Die Grundplatte 1 trägt weiterhin Führungsbolzen 6, die in Gleitlagern 7 eine Trägerplatte 8 beweglich führen, wobei an dieser Trägerplatte 8 die zweite Stirnseite 9 des Faltenbalges 5 ebenfalls mittels eines Befestigungsringes 10 und Verschraubungen 11 dichtend befestigt ist. Durch einen sich durch die Grundplatte 1 erstreckenden Gasstutzen 12 wird die Verbindung zum Innenraum 13 des Faltenbalges 5 für die Ein- und Ausleitung des Beatmungsgases hergestellt. Ein als Welle 14 ausgebildetes Übertragungselement, welches in einer Lagerstelle 15 an der Grundplatte 1 und in einer Lagerung 16 an der Trägerplatte 8 geführt wird, erstreckt sich durch den Innenraum 13 des Faltenbalges 5. Die Lager der Lagerstelle 15 und der Lagerung 16 werden nicht direkt in die Grundplatte 1 bzw. die Trägerplatte 8, sondern in ein elastisches, geräuschdämpfendes Element 17, z.B. ein Silikongummiformteil, eingesetzt.Fig. 1 shows a ventilator, on whose base plate 1 the first front side 4 of a bellows 5 is held in a sealed manner by means of a fastening ring 2 and screw connections 3. The base plate 1 also carries guide bolts 6, which movably guide a carrier plate 8 in sliding bearings 7, with the second front side 9 of the bellows 5 also being sealed to this carrier plate 8 by means of a fastening ring 10 and screw connections 11. A gas nozzle 12 extending through the base plate 1 establishes the connection to the interior 13 of the bellows 5 for the inlet and outlet of the ventilation gas. A transmission element designed as a shaft 14, which is guided in a bearing point 15 on the base plate 1 and in a bearing 16 on the carrier plate 8, extends through the interior 13 of the bellows 5. The bearings of the bearing point 15 and the bearing 16 are not inserted directly into the base plate 1 or the carrier plate 8, but into an elastic, noise-damping element 17, e.g. a silicone rubber molded part.

Dieses Element 17 ist in Fig, 1 nur an der Lagerstelle 15 der Grundplatte 1 dargestellt. Auf der Welle 14 ist eine Wälzmutter 18 vorgesehen, die über die Trägerplatte 8 mit der beweglichen Seite des Faltenbalges 5 verbunden ist. Dabei besteht die Möglichkeit, die Wälzmutter 18 im Innenraum 13 des Faltenbalges 5 anzuordnen (Fig. 1) oder auch auf dem sich aus der Trägerplatte 8 herauserstreckenden Ende der Welle 14 vorzusehen (nicht dargestellt) . Als Wälzmutter 18 wird dabei ein Bauteil verstanden, welches aus einem Gehäuse besteht, in dem mehrere gegenüber der Gehäuselängsachse schräggestellte Wälzlager so angeordnet sind, daß bei Einleitung einer über die Welle 14 erfolgten Antriebsbewegung die Wälzmutter 18 entlang der Welle 14 bewegt wird, wobei die Bewegungsrichtung der Wälzmutter 18 durch einen Drehrichtungswechsel der getriebenen Welle 14 geändert und somit eine Hubbewegung realisiert werden kann. Das als Welle 14 ausgebildete Übertragungselement wird auf seinem die Grundplatte 1 überragenden Ende über einen Zahn- oder Keilriemen 19 von einem Elektromotor 20 angetrieben, der aber auch direkt mit der Welle 14 verbunden sein kann.This element 17 is shown in Fig. 1 only at the bearing point 15 of the base plate 1. A rolling nut 18 is provided on the shaft 14, which is connected to the movable side of the bellows 5 via the carrier plate 8. It is possible to arrange the rolling nut 18 in the interior 13 of the bellows 5 (Fig. 1) or to provide it on the end of the shaft 14 extending out of the carrier plate 8 (not shown). A rolling nut 18 is understood to be a component which consists of a housing in which several roller bearings are arranged at an angle to the longitudinal axis of the housing in such a way that when a drive movement is initiated via the shaft 14, the rolling nut 18 is moved along the shaft 14, whereby the direction of movement of the rolling nut 18 can be changed by changing the direction of rotation of the driven shaft 14 and a lifting movement can thus be realized. The transmission element designed as a shaft 14 is driven at its end projecting beyond the base plate 1 via a toothed or V-belt 19 by an electric motor 20, which can, however, also be connected directly to the shaft 14.

Im Innenraum 13 des ersten Faltenbalges 5 ist ein zweiter Faltenbalg 21 angeordnet, der seinerseits die Welle 14 mit der Wälzmutter 18 umschließt, wobei auch dieser Faltenbalg 21 durch die Befestigungsringe 2, 10 und Verschraubungen 3, 11 an der Grundplatte 1 bzw. der Trägerplatte 8 gasdicht befestigt ist - Fig. 2 -. Weiterhin besteht die in den Figuren 1 und 2 nicht dargestellte Möglichkeit, die jeweiligen Stirnseiten der beiden FaI tenbälge 5, 21 direkt miteinander zu verbinden, so daß durch diese einstückige Gestaltung der Faltenbälge 5, 21 insbesondere die bewegliche Trägerplatte 8 minimiert bzw. bei entsprechend stabiler Ausbildung der Stirnseitenverbindung ganz entfallen kann. Durch eine derartige Anordnung der beiden Faltenbälge 5, 21 wird eine räumliche Trennung zwischen der Welle 14 mit Wälzmutter 18 und dem Raum für das Beatmungsgas vollzogen. Zur Verminderung des "Faltarbeit" der beiden Faltenbälge 5, 21 weisen diese entgegengesetzt gerichtete elastische Kräfte auf. Befinden sich diese Kräfte imA second bellows 21 is arranged in the interior 13 of the first bellows 5, which in turn encloses the shaft 14 with the rolling nut 18, whereby this bellows 21 is also attached in a gas-tight manner to the base plate 1 or the carrier plate 8 by the fastening rings 2, 10 and screw connections 3, 11 - Fig. 2 -. Furthermore, there is the possibility (not shown in Figures 1 and 2) of connecting the respective end faces of the two bellows 5, 21 directly to one another, so that this one-piece design of the bellows 5, 21 in particular minimizes the movable carrier plate 8 or can be eliminated entirely if the end face connection is designed to be sufficiently stable. By arranging the two bellows 5, 21 in this way, a spatial separation is achieved between the shaft 14 with the rolling nut 18 and the space for the ventilation gas. To reduce the "folding work" of the two bellows 5, 21, they have oppositely directed elastic forces. If these forces are in the

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Gleichgewicht ist für die "Faltarbeit" kein zusätzlicher Kraftaufwand erforderlich. Balance means that no additional effort is required for the "folding work".

Das Beatmungsgerät arbeitet wie folgt:The ventilator works as follows:

Vom Elektromotor 20 wird über den sich in Richtung des Pfeiles A bewegenden Zahn- oder Keilriemens 19 die Welle 14 in Drehung versetzt, wobei sie die auf ihr angeordnete und mit der Trägerplatte 8 verbundene Wälzmutter 18 antreibt. Dabei bewegt sich die Wälzmutter 18 unter Mitnahme der auf den Führungsbolzen 6 gelagerten Trägerplatte 8 und der beweglichen Stirnseiten 9 der Faltenbälge 5, 21 entlang der Welle 14 in Richtung der Grundplatte 1. Durch diese Bewegung werden die Faltenbälge 5, 21 zusammengedrückt und bewirken somit die Austreibung des Beatmungsgases durch den Gasstutzen 12 zur Weiterleitung an die zu beatmende Person. Durch eine entsprechende Steuerung wird sowohl das Volumen des Beatmungsgases dosiert als auch der Drehrichtungswechsel des Elektromotors 20 vollzogen, so daß sich nachfolgend der Zahn- oder Keilriemen 19 in Richtung des Pfeiles B bewegt, wodurch die Wälzmutter 18 gemeinsam mit der Trägerplatte 8 und den Faltenbälgen 5, 21 entlang der Welle 14 in die in der Fig. 1 dargestellte Lage zurückbewegt wird. Während dieser Bewegung entfalten sich die Faltenbälge 5, 21, wobei gleichzeitig das Beatmungsgas in den Raum zwischen den Faltenbälgen 5, 21 einströmen kann. Diese Hubbewegung wird entsprechend der zu realisierenden Beatmungsaufgabe wiederholt und in ihrer Geschwindigkeit und ihrem Hubweg angepaßt.The electric motor 20 causes the shaft 14 to rotate via the toothed or V-belt 19 moving in the direction of arrow A, thereby driving the roller nut 18 arranged on it and connected to the carrier plate 8. The roller nut 18 moves along the shaft 14 in the direction of the base plate 1, taking with it the carrier plate 8 mounted on the guide bolt 6 and the movable front sides 9 of the bellows 5, 21. This movement compresses the bellows 5, 21 and thus causes the ventilation gas to be expelled through the gas nozzle 12 for forwarding to the person to be ventilated. By means of a corresponding control, the volume of the ventilation gas is dosed and the direction of rotation of the electric motor 20 is changed, so that the toothed or V-belt 19 then moves in the direction of arrow B, whereby the roller nut 18 together with the carrier plate 8 and the bellows 5, 21 are moved back along the shaft 14 into the position shown in Fig. 1. During this movement, the bellows 5, 21 unfold, and at the same time the ventilation gas can flow into the space between the bellows 5, 21. This lifting movement is repeated according to the ventilation task to be carried out and its speed and stroke are adjusted.

Aufstellung der verwendeten BezugszeichenList of reference symbols used

11 GrundplatteBase plate 22 BefestigungsringMounting ring 33 VerschraubungScrew connection 44 StirnseiteFront side 55 FaltenbalgBellows 66 FührungsbolzenGuide bolt 77 Gleitlagerbearings 88th TrägerplatteCarrier plate 99 StirnseiteFront side 1010 BefestigungsringMounting ring 1111 VerschraubungScrew connection 1212 GasstutzenGas nozzle 1313 Innenrauminner space 1414 WelleWave 1515 LagerstelleStorage location 1616 Lagerungstorage 1717 elastisches Elementelastic element 1818 WälzmutterDrive nut 1919 Zahn- oder KeilriemenTiming or V-belt 2020 ElektromotorElectric motor 2121 FaltenbalgBellows

Claims (7)

SchutzansprücheProtection claims 1. Beatmungsgerät, welches im wesentlichen aus einem einseitig beweglichen Faltenbalg und dessen Antriebseinheit besteht, wobei diese Antriebseinheit vom einem motorischen Antrieb und Übertragungselementen gebildet wird und die Übertragungselemente die rotatorische Bewegung des Motors in eine translatorische Bewegung Faltenbalges umwandeln, gekennzeichnet dadurch,1. Ventilator, which essentially consists of a unidirectionally movable bellows and its drive unit, whereby this drive unit is formed by a motor drive and transmission elements, and the transmission elements convert the rotary movement of the motor into a translatory movement of the bellows, characterized in that daß das Übertragungselement als Welle (14) ausgebildet ist, sich durch den Innenraum (13) des Faltenbalges (5) erstreckt und mindestens eine Wälzmutter (18) trägt, die mit der beweglichen Stirnseite (9) des Faltenbalges (5) verbunden ist.that the transmission element is designed as a shaft (14), extends through the interior (13) of the bellows (5) and carries at least one rolling nut (18) which is connected to the movable front side (9) of the bellows (5). 2. Beatmungsgerät nach Anspruch 1,
gekennzeichnet dadurch,2. Ventilator according to claim 1,
characterized by daß im Innenraum (13) des ersten Faltenbalges (5) ein die Welle (14) umschließender zweiter Faltenbalg (21) angeordnet ist.that a second bellows (21) enclosing the shaft (14) is arranged in the interior (13) of the first bellows (5). 3. Beatmungsgerät nach Anspruch 1 und 2,
gekennzeichnet dadurch,3. Ventilator according to claim 1 and 2,
characterized by daß die Wälzmutter (18) im Innenraum (13) der Faltenbälge (5, 21) angeordnet ist.that the rolling nut (18) is arranged in the interior (13) of the bellows (5, 21). 4. Beatmungsgerät nach Anspruch 1 und 2,
gekennzeichnet dadurch,4. Ventilator according to claim 1 and 2,
characterized by daß die Wälzmutter (18) auf dem sich aus den Innenraum (13) der Faltenbälge (5, 21) herauserstreckenden Ende der Welle (14) angeordnet ist.that the rolling nut (18) is arranged on the end of the shaft (14) extending out of the interior (13) of the bellows (5, 21). 5. Beatmungsgerät nach Anspruch 1 und 2,
gekennzeichnet dadurch,5. Ventilator according to claim 1 and 2,
characterized by daß die elastische Kraft des ersten Faltenbalges (5) der des zweiten Faltenbalges (21) entgegengesetzt gerichtet ausgebildet ist.that the elastic force of the first bellows (5) is directed opposite to that of the second bellows (21). 6. Beatmungsgerät nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, daß die elastischen Kräfte der Faltenbälge (5, 21) weitgehend im Gleichgewicht befindlich ausgebildet sind.6. Ventilator according to claim 5, characterized in that the elastic forces of the bellows (5, 21) are designed to be largely in equilibrium. 7. Beatmungsgerät nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Faltenbälge {5, 21) zumindest an einer Stirnseite (9) direkt miteinander verbunden sind.7. Ventilator according to claim 1 and 2, characterized in that the bellows (5, 21) are directly connected to one another at least on one end face (9).