DE2525359A1 - Respirator for children with automatic cycling device - has pneumatic control valve regulating incoming gas - Google Patents
Respirator for children with automatic cycling device - has pneumatic control valve regulating incoming gasInfo
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Abstract
Description
Atemgerät Die Erfindung betrifft ein Atemgerät gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, insbesondere für Kinder. Breathing apparatus The invention relates to a breathing apparatus according to the preamble of the main claim, especially for children.
Die Erfindung befaßt sich mit Atemgeräten. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem zeitlich-zyklisch arbeitenden Atemgerät für Kinder, das pneumatische Verknüpfungsglieder bzw. logische Elemente verwendet.The invention is concerned with breathing apparatus. In particular, deals the invention with a time-cyclic breathing apparatus for children, the pneumatic links or logic elements are used.
Atemgeräte haben in größerem Umfange bei einer Vielzahl von Anwendungsgebieten im klinischen Bereich und im Bereich der medizinischen Praxis Eingang gefunden. Die Atemgeräte können zur Heilung von bestimmten Krankheiten verwendet werden, wie beispielsweise von Lungenödemen, Funktionsausfall des Zentralnervensystems, tetanus -neonatorum, asphyxia neonatorum, d. h.Breathing devices have been used on a larger scale in a variety of uses found its way into clinical and medical practice. The breathing apparatus can be used for curing certain diseases, such as for example pulmonary edema, dysfunction of the central nervous system, tetanus neonatorum, asphyxia neonatorum, d. H.
Atemstillstand der Neugeborenen, Lungen-Schmerzsyndromen, Erkrankungen der Hyalinmembran sowie einer Vielzahl von anderen Erkrankungen.Respiratory arrest in newborns, pulmonary pain syndromes, diseases the hyaline membrane as well as a variety of other diseases.
Es ist eine Vielzahl von Atemgeräten erhältlich, von denen einige für spezielle Krankheiten konstruiert sind, während andere eine größere Komplexität aufweisen, so daß sie eine Vielzahl von Betriebsarten für unterschiedliche physiologische Erfordernisse aufweisen. So liefern beispielsweise einige Atemgeräte eine intermittierende Uberdruckatmung (intermittent positive pressure breathing, abgekürzt mit IPPB), entweder mit oder ohne einem Endausatmungsüberdruck (positive end expiratory pressure, abgekürzt mit PEEP). Weitere Atemgeräte können auch Atmungshilfen liefein, die als intermittierende Zwangsatmung (intermittent mandatory ventilation, abgekürzt mit IMV) bekannt sind, wobei der Patient mit relativ langen Ausatemzyklen beatmet werden kann, oder mit einer kontinuierlichen Beatmung unter Überdruck (continuous positive airway pressure, abgekürzt mit CPAP), so daß Sauerstoff oder andere für eine Atmung verwendbare Gasmischungen mit einem konstanten Druck den Erfordernissen entsprechend kontinuierlich zugeführt wird.A wide variety of breathing apparatus are available, some of which designed for specific diseases while others are of greater complexity have a variety of modes of operation for different physiological Have requirements. For example, some breathing apparatus provide an intermittent Overpressure breathing (intermittent positive pressure breathing, abbreviated to IPPB), either with or without positive end expiratory pressure abbreviated as PEEP). Additional breathing equipment can also be used as a breathing aid intermittent mandatory ventilation, abbreviated to IMV) are known, with the patient being ventilated with relatively long exhalation cycles can, or with continuous ventilation under positive pressure (continuous positive airway pressure, abbreviated to CPAP), allowing oxygen or other for breathing usable gas mixtures with a constant pressure according to the requirements is fed continuously.
Die Atemgeräte können elektrische Steuerungen bzw. Regelungen enthalten, wie sie in der US-PS 5 191 595 beschrieben sind, oder eine pneumatische Steuerung bzw. Regelung, wie sie in der US-PS 3 604 415 beschrieben ist. Ein Atemgerät -für eine intermittierende überdruckatmung ist in der US-PS 3 434 471 beschrieben.The breathing apparatus can contain electrical controls or regulations, as described in US Pat. No. 5,191,595, or a pneumatic control or control as described in US Pat. No. 3,604,415. A breathing apparatus -for intermittent positive pressure breathing is described in U.S. Patent 3,434,471.
Die US-PS 3 604 415 beschreibt ein Atemgerät, bei dem drei pneumatische Basisverknüpfungsglieder bzw. Logikelemente verwendet -werden. Die zu dem Patienten führende Strömung des atembaren Gases verläuft nicht kontinuierlich, sondern wird von einem logischen Element unterbrochen, dessen offenen und Schließen von anderen logischen Vorrichtungen gesteuert wird.US-PS 3,604,415 describes a breathing apparatus in which three pneumatic Basic links or logic elements are used. The one to the patient leading current of the breathable Gas does not run continuously, but is interrupted by a logical element, its opening and closing controlled by other logical devices.
Die US-PS 3 191 595 beschreibt ein Atemgerät, das Drücke ermittelt, die in der Gasleitung erzeugt werden, welche zu der Atemmaske des Patienten führt, um die Steuerung und den Betrieb eines Hauptsteuerventiles zu beginnen.The US-PS 3,191,595 describes a breathing apparatus that determines pressures, generated in the gas line leading to the patient's breathing mask, to begin controlling and operating a main control valve.
Weitere bekannte Atemgeräte, welche als solche erhältlich sind, liefern ein Verbindungsrohr zum Patienten, das mit einer kontinuierlichen Strömung des Gases durchflossen wird. Man läßt die Gasströmung durch ein Steuerventil hindurchtreten, welches das Gas in die Umgebung in geregelter Weise austreten läßt, so daß an der Atemmaske des Patienten eine Atemhilfe entsteht.Further known breathing apparatus which are available as such provide a connecting tube to the patient that has a continuous flow of gas is traversed. The gas flow is allowed to pass through a control valve, which allows the gas to escape into the environment in a controlled manner, so that at the The patient's breathing mask is created using a breathing aid.
Derartige Atemgeräte benutzen komplexe und teuere Steuerungen, um die erwünschte Atmungshilfe bzw. künstliche Beatmung zu schaffen.Such breathing devices use complex and expensive controls to to create the desired breathing aid or artificial ventilation.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Atemgerät von relativ einfachem kostensparendem Aufbau zu schaffen, das trotzdem in der Lage ist, eine große Vielfalt von Beatmungsarten zu liefern, die in geeigneter Weise auf die physiologischen Erfordernisse des behandelten Patienten abzustimmen sind. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Hauptansp«chs gelöst.The invention is based on the object of a breathing apparatus of relative to create a simple, cost-saving structure that is nevertheless able to produce a to deliver wide variety of modes of ventilation that are appropriate to the physiological The requirements of the patient being treated must be coordinated. This object is achieved according to the invention solved by the subject of the main claim.
Wesentliche Merkmale der Erfindung sind in der Schaffung eines Atemgeräts zu sehen, bei dem eine Speisung von einem für die Atmung verwendbaren Gas einem Patienten über eine Verbindung zugeleitet wird, welche eine zum Patienten führende oeffnung enthält, um das Gas dem Patienten zuzuführen, sowie eine parallel gekoppelte Steueröffnung. Die Steueröffnung ist derart angeordnet, daß sie die Abgabe des für eine Atmung verwendbaren Gases in kontinuierlicher Strömung an die Umgebung über ein Steuerventil ermöglicht, so daß der Patient das Gas den Erfordernissen entsprechend entnehmen kann. Eine pneumatische Steuerschaltung ist mit dem Steuerventil gekoppelt, um die Gasabgabe von der Verbindung zum Patienten über die Steueröffnung zu regeln. Die Steuerung enthält pneumatische Elemente, welche dazu dienen, Maximal- und Minimaldrücke an der Öffnung zum Pa-.Essential features of the invention are in the creation of a breathing apparatus to see, in which a supply of a gas that can be used for breathing is a Patients via a connection is supplied, which is a leading to the patient contains opening to supply the gas to the patient, as well as a parallel coupled Tax opening. The control port is arranged such that it allows the delivery of the for a breath of usable gas in a continuous flow to the environment a Control valve allows so that the patient can use the gas as required can be found accordingly. A pneumatic control circuit is with the control valve coupled to the gas delivery from the connection to the patient via the control port to regulate. The control contains pneumatic elements which serve to maximize and minimum pressures at the opening to the Pa-.
tienten den erwilns ch ten Einatmungs- und Ausatmungsdruckniveaus entsprechend zu liefern. Ein pneumatisches Zeitgebernetzwerk liefert eine Zeitsteuerung über die Einatmungs- und Ausatmungsperioden.Maintained the desired inhalation and exhalation pressure levels to deliver accordingly. A pneumatic timing network provides timing control over the inhalation and exhalation periods.
Das erfindungsgemäße Atemgerät kann als bequem tragbare Vorrichtung ausgebildet werden, wobei sie einen einfachen Aufbau aus pneumatischen Bauelementen aufweist. Das erfindungsgemäße Atemgerät verwendet vorteilhafterweise einige wenige Verknüpfungsglieder bzw. logische Elemente für eine große Vielzahl von Betriebsarten der Atmung, wie beispielsweise die IPPB-, die PEEP-,die CPAP-und die IMV-Atmung. Ein Bereich für die Beziehungen bzw. Verhältnisse zwischen Einatmung und Ausatmung ist in bequemer bzw. geeigneter Weise ebenso eingeschlossen, wie eine Auswahl über die Betriebscharakteristiken, wie beispielsweise für einen volumenbegrenzten Betrieb für die Abgabe von fest gewählten auswählbaren Gasvoluminas oder einem druckbegrenzten Betrieb, für die Abgabe eines Gases mit einem vorbestimmten maximalen Druckgrenzwert. Das Atemgerät liefert eine konstante Strömung eines für die Beatmung verwendbaren Gases, so daß die Vorrichtung insbesondere für das Anwendungsgebiet der Pädiatrie besonders nützlich ist. Das Atemgerät verbraucht eine sehr kleine Gasmenge, so daß es sich insbesondere für die Ausbildung als tragbares Gerät eignet.The breathing apparatus according to the invention can be used as a conveniently portable device be formed, with a simple structure made of pneumatic components having. The breathing apparatus according to the invention advantageously uses a few Logic links or logic elements for a large number of operating modes breathing, such as IPPB, PEEP, CPAP and IMV breathing. An area for the relationships between inhalation and exhalation is conveniently included as well as a selection above the operating characteristics, such as for volume-limited operation for the delivery of fixed, selectable gas volumes or a pressure-limited Operation, for the delivery of a gas with a predetermined maximum pressure limit. The respirator delivers a constant flow of one that can be used for ventilation Gas, so that the device is particularly suitable for pediatric applications is particularly useful. The breathing apparatus consumes a very small amount of gas, so that it is particularly suitable for training as a portable device.
Mit der Erfindung wird somit ein Atemgerät geschaffen, das pneumatische Elemente verwendet, um eine Vielzahl von Betriebsarten zu erzeugen. Eine Gasmischung wird durch eine Verbindung zum Patienten hindurchgelassen, die so angekoppelt ist, daß sie das Gas über die zu einem Patienten führende öffnung diesem zuleitet.With the invention, a breathing apparatus is thus created, the pneumatic Elements used to generate a variety of modes of operation. A gas mixture is connected to the Patients let through that way is coupled that they the gas through the opening leading to a patient this feeds.
Nachdem das Gas an der zum Patienten führenden öffnung vorbeigeströmt ist, wird es geregelt an die Atmosphäre über eine Auslaßöffnung in einem Steuerventil abgegeben. Das Steuerventil regelt das Schließen der Auslaßöffnung, so daß an der Öffnung für den Patienten eine Steuerung bzw. Regelung des Einatem- und Ausatemvorgangs geschaffen wird. Pneumatische logische Elemente bzw. Verknüpfungselemente sind miteinander verbunden, um eine automatische Einatem- und Ausatemhilfe bzw. künstliche Beatmung mit unterschiedlichen Betriebsarten zu schaffen, wie beispielsweise mit einer volumenbegrenzten oder druckbegrenzten Betriebsart und mit einer Auswahl bezüglich der Dauer der entsprechenden Atemphasen. Verschiedene Betriebsarten lassen sich durch veränderliche Drosseln bzw. Durchflußbegrenzer erhalten, die selektiv den pneumatischen Verknüpfungselementen bzw. Logikelementen zugeordnet sind.After the gas flows past the opening leading to the patient it is regulated to atmosphere via an exhaust port in a control valve submitted. The control valve regulates the closing of the outlet opening, so that at the Opening for the patient a control or regulation of the inhalation and exhalation process is created. Pneumatic logical elements or linking elements are with each other connected to an automatic inhalation and exhalation aid or artificial ventilation to create with different operating modes, such as with a volume-limited or pressure-limited operating mode and with a selection regarding the duration of the corresponding Breathing phases. Different operating modes can be set using variable throttles or flow limiter obtained, which selectively the pneumatic linkage elements or logic elements are assigned.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des erfindungsgemäßen Atemgeräts werden aus der beiliegenden Zeichnung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels ersichtlich. Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes pneumatisches Atemgerät.Further details and advantages of the breathing apparatus according to the invention can be seen from the accompanying drawing of a preferred embodiment. The single FIGURE shows a schematic representation of a pneumatic device according to the invention Respiratory Equipment.
In der Zeichnung ist ein Atemgerät 10 dargestellt, das dazu dient, die Zufuhr eines für die Atmung verwendbaren Gases zu steuern, das über eine Zuführungsleitung 12 herangeführt wird, die mit einer Einlaßöffnung 14 eines Y- oder T-förmigen, zum Patienten führenden Verbindungsstücks 16 gekoppelt ist. Der Patient atmet das von einer Zuführung 17 zugeleitete Gas von einer zu dem Patienten führenden Öffnung 18 in dem Verbindungsstück 16, während das Gas kontinuierlich durch eine Steueröffnung 20 in dem Verbindungsstück 16 fließt, um an einem Steuerventil 22 nach außen abgegeben zu werden.In the drawing, a breathing apparatus 10 is shown, which is used to to control the supply of a gas that can be used for breathing, via a supply line 12 is brought up with an inlet port 14 of a Y- or T-shaped, for Patient leading connector 16 is coupled. The patient breathes this off a supply 17 supplied gas from an opening leading to the patient 18 in the connector 16, while the gas is continuous through a control port 20 in the connector 16 flows to be discharged to a control valve 22 to the outside to become.
Das Gas wird kontinuierlich an der zu dem Patienten führenden Öffnung 18 ohne Unterbrechung zur Verfügung gestellt, so daß eine Atemhilfe bzw. eine künstliche Beatmung geschaffen wird.The gas is continuously released from the port leading to the patient 18 made available without interruption, so that a breathing aid or an artificial Ventilation is created.
Die Steuerung für den Einatem- und Ausatemvorgang wird durch Regelung der in das Freie abgegebenen Gasmenge erhalten, welche durch die Steueröffnung 20 zu einer Auslaßöffnung 24 in dem Steuerventil 22 strömt. Man erhält eine derartige Steuerung durch eine Regelung des Drucks in einer Steuerkammer 26 auf einer Seite einer Membran 28, die derart in Wirkverbindung angekoppelt ist, daß sie die Abgabe des Gases nach außen von der Auslaßöffnung 24 steuert. Der Druck in der Drucksteuerkammer 26 wird seinerseits von einer pneumatischen Steuerung 30 geregelt.The control for the inhalation and exhalation process is through regulation the amount of gas released into the open air, which is obtained through the control opening 20 flows to an outlet opening 24 in the control valve 22. One gets such a thing Control by regulating the pressure in a control chamber 26 on one side a membrane 28 which is operatively coupled in such a way that it discharges of the gas to the outside of the outlet port 24 controls. The pressure in the pressure control chamber 26 is in turn regulated by a pneumatic control 30.
Mit der dargestellten Anordnung wird die zum Patienten führende Öffnung 18 kontinuierlich mit einem Gas versorgt, so daß der Atmungsbedarf eines Patienten zu allen Zeitpunkten ohne Unterbrechung gedeckt werden kann.With the arrangement shown, the opening leading to the patient becomes 18 continuously supplied with a gas so that a patient's breathing needs can be covered at all times without interruption.
Die Zuführung 17 des für medizinische Zwecke verwendeten Gases liefert in Abhängigkeit von den speziellen Erfordernissen für aen Patienten Luft oder eine spezielle Mischung von Sauerstoff.The feed 17 supplies the gas used for medical purposes depending on the special requirements for aen patient air or a special mixture of oxygen.
Eine Gasquelle 32 für Luft sowie eine Sauerstoffquelle 34 sind über entsprechende Absperr- bzw. Regulier- bzw. Rückschlagvenzeile 36-36', Filter 38-38', Druckregler 40-40' mit Strömungsmasern 42-42' verbunden. Die Strömungsmesser#42-42' können individuell derart eingestellt werden, daß die entsprechende F geschwindigkeit der Gaszufuhr geregelt wird. Die Ausgänge 46 der Strömungsmesser 42 sind mit einer gemeinsamen Mischverbindung 48 verbunden, welche so angeschlossen ist, daß sie die Gasmischung durch einen erhitzten Befeuchter 50 hindurchtreten läßt. Der erhitzte Befeuchter 50 enthält einen geeigneten Erhitzer 52 sowie eine Wasserzufuhr 53 und andere Steuerelemente, wie dies bei dem in Rede stehenden technischen Gebiet üblich ist, um die erwünschte Menge von Wasserdampf dem medizinischen Gas zuzusetzen. Das befeuchtete Gas wird dann durch eine Wasserfalle 54 hindurchgeleitet, die aus einem geeignet großen Behälter gebildet ist, so daß die Wassertröpfchen kondensieren und sich aus der Gasmischung absetzen können, damit auf diese Weise eine geeignete, für die Atmung verwendbare medizinische Gasmischung geschaffen wird.A gas source 32 for air and an oxygen source 34 are above corresponding shut-off or regulating or non-return valve line 36-36 ', filter 38-38', Pressure regulator 40-40 'connected to flow grains 42-42'. The flow meters # 42-42 ' can be set individually in such a way that the corresponding F speed the gas supply is regulated. The outputs 46 of the flow meters 42 are with a common mixed connection 48 connected, which is connected to the Allow gas mixture to pass through a heated humidifier 50. The heated one Humidifier 50 includes a suitable heater 52 and a water supply 53 and other control elements, as is customary in the technical field in question is to get the desired amount of water vapor the medical gas to add. The humidified gas is then passed through a water trap 54, which is formed from a suitably large container so that the water droplets can condense and settle out of the gas mixture, so in this way a suitable medical gas mixture which can be used for breathing is created.
Ein Leitungssystem aus der Zuführungsleitung 12, dem zum Patienten führenden Verbindungsstück 16 und einem Rohr 58 leitet die Gasströmung von der Wasserfalle 54 an der zum Patienten führenden Öffnung 18 vorbei zu dem Steuerventil 22. Die Zuführungsleitung 12 und das Rohr 58 sind aus festen, mit einer kleinen Bohrung versehenen Rohren gebildet, welche eine sehr niedrige Nachgiebigkeit zeigen. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Gaszufuhr zu dem Verbindungsstück 16 nicht durch Formänderungen der Rohre beeinflußt wird, die auf Druckänderung zurückzuführen sind, welche von der Wirkung des Steuerventils 22 herrühren.A line system from the supply line 12 to the patient leading connector 16 and a pipe 58 directs the gas flow from the water trap 54 past the opening 18 leading to the patient to the control valve 22. Die Feed line 12 and tube 58 are solid, with a small bore provided tubes, which show a very low resilience. on in this way it is achieved that the gas supply to the connector 16 does not go through Changes in the shape of the pipes due to changes in pressure are influenced, which result from the action of the control valve 22.
Die Rohrleitungen 12, 16 und 58 werden darüber hinaus klein gehalL.., so daß die Wirkung einer Gaskompression vermindert wird. Andererseits werden jedoch die Rohre nicht zu klein gewählt, da andernfalls die Gasströmung zu sehr eingeengt würde und das samen durch das Rohr 58 schwieriger würde.The pipes 12, 16 and 58 are also kept small .., so that the effect of gas compression is reduced. On the other hand, however the tubes chosen not to be too small, otherwise the gas flow will be restricted too much and the seed through the pipe 58 would be more difficult.
Ein Manometer 60 ist an das Rohr 58 angeschlossen. Das Manometer 60 ermittelt den Druck an der zum Patienten führenden Öffnung 18 und zeigt diesen an. Das Steuerventil 22 enthält ein Uberdruckventil 62, das verwendet wird, um Gas in die Umgebung abzugeben, wenn der Druck im Rohr 58 und damit an der zum Patienten führenden Öffnung 18 einen im vorhinein festgelegten gefährlich hohen Wert erreicht.A pressure gauge 60 is connected to the pipe 58. The pressure gauge 60 determines the pressure at the opening 18 leading to the patient and displays it. The control valve 22 includes a pressure relief valve 62 which is used to move gas in to release the environment when the pressure in the tube 58 and thus to the patient leading opening 18 reaches a predetermined dangerously high value.
Der Durchgang des Gases durch die Auslaßöffnung 24 zur Atmosphäre und damit auch der Druck an dem zum Patienten führenden Verbindungsteil 16 sind eine Funktion der von einer Membran 28 auf einen Ventilsitz 73 ausgeübten Kraft. Diese Kraft wird ihrerseits von dem Druck bestimmt, der sich in der Steuerkammer 26 entwickelt und dem Bereich bzw. der Fläche der Membran 28.The passage of the gas through the outlet port 24 to the atmosphere and thus also the pressure on the connecting part 16 leading to the patient a function of the force exerted on a valve seat 73 by a diaphragm 28. This force will in turn determined by the pressure that is in of the control chamber 26 and the area of the membrane 28.
Der Druck in der Steuerkammer 26 wird von der pneumatischen Steuerung 30 geregelt, die über eine Leitung 64 an die Kammer 26 angeschlossen ist.The pressure in the control chamber 26 is controlled by the pneumatic control 30, which is connected to the chamber 26 via a line 64.
Die pneumatische logische Steuerung 30 besteht aus einem pneumatischen Schwinger bzw. Schwingungserreger 66 und einem pneumatischen bistabilen Druck-Steuerelement 68. Das Steuerelement 68 liefert eine Regulierung für die Einatem- und Ausatemdrücke, die an dem zum Patienten führenden Verbindungsstück 16 erzeugt werden, während der Schwinger 66 die Dauer der Einatem- und Ausatemperioden steuert.The pneumatic logic controller 30 consists of a pneumatic one Vibrator or vibration exciter 66 and a pneumatic bistable pressure control element 68. The control element 68 provides a regulation for the inhalation and exhalation pressures, which are generated on the connecting piece 16 leading to the patient, during the Schwinger 66 controls the duration of the inhalation and exhalation periods.
Die pneumatische Steuerung 30 verwendet drei bistabile Elemente 68, 70 und 72, die identisch ausgebildet sind, wobei jedoch die Elemente 70 und 72 als Schwinger geschaltet sind. Die pneumatischen bistabilen Elemente sind lediglich schematisch dargestellt, da ihre Gestalt, wie allgemein bekannt ist, viele unterschiedliche Formen einnehmen kann. Jedes der bistabilen Elemente 68, 70 oder 72 hat eine Steueröffnung 74, 74', 74", welche Mazu dient, einen Eingangsgasdruck aufzunehmen, mit dem ein Dreiwegeventil 76, 76', 76" von einer Normallage in eine eingeschaltete Lage gebracht wird, solange Gas der Steueröffnung 74, 74', 74" zugeführt wird.The pneumatic control 30 uses three bistable elements 68, 70 and 72, which are identical, but with the elements 70 and 72 as Oscillators are switched. The pneumatic bistable elements are only shown schematically, since their shape, as is well known, many different Can take forms. Each of the bistable elements 68, 70 or 72 has a control port 74, 74 ', 74 ", which serves to take up an inlet gas pressure with which a Three-way valve 76, 76 ', 76 "brought from a normal position to an activated position as long as gas is supplied to the control port 74, 74 ', 74 ".
Die Ventile 76, 76', 76" sind, wie aus der Zeichnung hervorgeht, im Normalfalle von einer Feder 78, 78', 78" so vorgespannt, daß eine Einlaßöffnung 80, 80', 80 geschlossen ist und daß das Gas zwischen einer anderen Einlaßöffnung 82, 82', 82" und einer Auslaßöffnung 84, 84', 84" strömen kann. Eine andere Steueröffnung 86 dient dazu, die Feder 78" zurückzudrängen. In diesem Falle kann die Betätigung der Feder 78 eine Schnappwirkung liefern.The valves 76, 76 ', 76 "are, as can be seen from the drawing, in Normal case biased by a spring 78, 78 ', 78 "so that an inlet opening 80, 80 ', 80 is closed and that the gas is between another inlet port 82, 82 ', 82 "and an outlet opening 84, 84', 84" can flow. Another tax opening 86 serves to push back the spring 78 ″. In this case, the actuation the spring 78 has a snap action deliver.
Die Druckluft für die pneumatische Steuerung 30 erhält man von im Normalfalle identischen Quellen 88 und 90, welche von dem Druckregler 40 abzweigen, wobei ein Absperrventil 92 zwischen der Luftquelle 90 und dem Druckregler 40 eingebracht ist. Das Absperrventil 92 ermöglicht es, die Druckluft von dem Großteil der pneumatischen Steuerung 30 fernzuhalten, so daß eine spezielle Betriebsart entsteht, wie im folgenden noch näher dargelegt wird.The compressed air for the pneumatic control 30 is obtained from im Normally identical sources 88 and 90, which branch off from the pressure regulator 40, a shut-off valve 92 interposed between the air source 90 and the pressure regulator 40 is. The shut-off valve 92 allows the compressed air from the majority of the pneumatic To keep controller 30 away, so that a special operating mode is created, as follows will be set out in more detail.
Das Beatmungsdruck-Steuerelement ist mit einer variablen Steuerung für den maximalen Atemdruck in Form einer variablen Drossel bzw. eines variablen Durchflußbegrenzers 94 versehen, welche den Einatemdruck über die Einlaßörfnung 80 festlegt.The ventilation pressure control element is with a variable control for the maximum breathing pressure in the form of a variable throttle or a variable Flow limiter 94 is provided, which the inhalation pressure through the Einlaßörfnung 80 defines.
Eine Ausatemdrucksteuerung in Form von einer variablen Drossel bzw. einem variablen Durchflußbegrenzer 96 ist über einen festen Durchflußbegrenzer 98 an die andere Einlaßöffnung 82 des bistabilen Druck-Steuerelements 68 angeschlossen.An exhalation pressure control in the form of a variable throttle or a variable flow restrictor 96 is via a fixed flow restrictor 98 connected to the other inlet port 82 of the bistable pressure control element 68.
Der Schwinger 66 ist mit einer Einatemzeitsteuerung in Form eines variablen Durchflußbegrenzers 100 versehen, der an die Einlaßöffnung 80'des bistabilen Elements 70 angeschlossen ist.The vibrator 66 is in the form of an inhalation timing variable flow limiter 100 is provided, which is connected to the inlet opening 80 'of the bistable Elements 70 is connected.
5~i dem Betrieb des Atemgerätes 10 nehmen die bistabilen logisvher. Elemente 68, 70 und 72, bevor ihnen ein Gas zugeführt wird, eine Lage ein, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist,und zwar aufgrund der Vorspannung der Federn 78,78',78".Wenn das Gas eingeschaltet wird und das Absperrventil 92 offen ist, setzt die an die Einlaßöffnung 82"des bistabilen Elements 72 angekoppelte Gasquelle 90 die Leitung 104 unter Druck, die mit der Steueröffnung 74 des bistabilen Drucksteuerelements 68 verbunden ist, sowie die Rtekkopplungsleitung.106, die an dem Steuereinlaß 74' des bistabilen Elements 70 angeschlossen ist und die Rückdruckleitung 108,die mit der Steueröffnung 86 des bistabilen Elements 72 verbunden ist.5 ~ i the operation of the breathing apparatus 10 take the bistable logisvher. Elements 68, 70 and 72, before a gas is supplied to them, position them as they are is shown in the drawing, due to the bias of the springs 78,78 ', 78 ".Wenn the gas is turned on and the shut-off valve 92 is open, the Inlet opening 82 "of the bistable element 72 coupled gas source 90 the line 104 under pressure associated with the control port 74 of the bistable pressure control element 68 is connected, as well as the Rtekkopplungsleitung.106, which is connected to the Tax inlet 74 'of the bistable element 70 is connected and the back pressure line 108, the is connected to the control opening 86 of the bistable element 72.
Wenn die Leitungen 104 und 106 unter Druck gesetzt werden, erfolgt ein Abschalten der Elemente 68 und 70, so daß ihre Einlaßöffnungen 82,82' geschlossen werden und die Gasströmung von ihren Einlaßöffnungen 80,80' zu den Auslaßöffnungen 84,84' strömen kann. In dem Schwinger 66 bewirkt die Anlegung eines Drucks an die Auslaßöffnung 84'des Elementes 70 die Abgabe eines Gases zu einem Raum 110, der zwischen das Element 70 und die Steueröffnung 74' des Elements 72 eingeschaltet ist. Der Druckanstieg in dem Raum 110 reicht Jedoch zu Beginn nicht aus, um die gemeinsame Wirkung der Feder 78"und der von rückwärts angreifenden Vorspannung aufzuheben, welche durch den Druck an der Steueröffnung 86 im Element 72 hervorgerufen wird. Dieser Druck der von rückwärts wirkenden Vorspannung wird gegenüber dem in der Leitung 108 zur Verfügung stehenden Druck durch ein Paar von in Reihe geschalteten festen Durchflußbegrenzern 112 und 114 begrenzt, welche das as in die Atmosphäre langsam austreten lassen.When lines 104 and 106 are pressurized, it occurs switching off elements 68 and 70 so that their inlet ports 82, 82 'are closed and the gas flow from their inlet openings 80, 80 'to the outlet openings 84.84 'can flow. In the vibrator 66 causes the application of pressure to the Outlet opening 84 'of the element 70 the delivery of a gas to a space 110, the switched between the element 70 and the control opening 74 'of the element 72 is. However, the pressure increase in the space 110 is not sufficient to begin with cancel the joint action of the spring 78 "and the backward-acting preload, which is caused by the pressure at the control opening 86 in the element 72. This backward bias pressure is opposite that in the line 108 available pressure through a pair of fixed series connected Flow restrictors 112 and 114, which slow the AS into the atmosphere let out.
,l dem bistabilen Druck-Steuerelement 68 strömt das Gas durch des #ur Einatemdrucksteuerung verwendeten Durchflußbegrenzer 3!1 in die Leitung 64 und ins Freie über einen festen Durchfill1#hegrenzer 116. Der Druck in der Leitung 64 wird von dem fe-####Durchflußbegrenzer 116 bestimmt und der Einstellung des varia>,len Durchflußbegrenzers 94, der den maximalen Einatemdruck steuert. Der Gasdruck in der Leitung 64 setzt die Steuerkammer 26 unter Druck und damit auch die Membran 28, welche hierdurch die Auslaßöffnung 24 zusetzt, und zwar mit einer Kraft, welche der Membranfläche proportional ist, die der Steuerkammer 26 zugekehrt ist., l the bistable pressure control element 68, the gas flows through the # Flow restrictors 3! 1 used for inhalation pressure control in line 64 and to the outside via a fixed flow limiter 116. The pressure in line 64 is determined by the fe - #### flow limiter 116 and the setting of the varia>, len Flow limiter 94, which controls the maximum inhalation pressure. The gas pressure in the line 64 puts the control chamber 26 under pressure and thus also the membrane 28, which thereby clogs the outlet opening 24, with a force which is proportional to the membrane area which faces the control chamber 26.
Das Verschließen der Auslaßöffnung 24 verhindert seinerseits das Austreten des für medizinische Zwecke verwendeten Gases, dessen Druck an der zum Patienten führenden Öffnung 18 ansteigt.Closing the outlet opening 24 in turn prevents leakage of the gas used for medical purposes, the pressure of which is close to that of the patient leading opening 18 increases.
Da die Nachgiebigkeit der Rohre 12 und 58 sehr klein ist im Vergleich zu der Nachgiebigkeit von dem Atmungssystem eines Patienten, fließt das meiste Gas in das Atemsystem des Patienten, um die Einatemphase in Gang zu setzen.Since the compliance of the tubes 12 and 58 is very small in comparison to the compliance of a patient's respiratory system, most of the gas flows into the patient's breathing system to start the inhalation phase.
Das Volumen des dem Patienten zugeführten Gases ist eine Funktion der Strömungsgeschwindigkeit des Gases, die von den Strömungsmessern 42 und 42' bestimmt wird. Das Volumen ist desweiteren eine Funktion der Zeitdauer, über die die Auslaßöffnung 24 in dem Steuerventil 22 geschlossen ist, wie sie von dem Durchflußbegrenzer 100 zur Steuerung der Einatemzeit bestimmt wird. Da die Nachgiebigkeit der Rohrleitungen gering ist und da der an der zum Patienten führenden Öffnung 18 erhaltene Druck primär eine Funktion von dem Widerstand der Atemwege des Patienten ist, verbleibt das Volumen des dem Patienten zugeführten Gases effektiv konstant, so daß das Atemgerät in einer volumenbegrenzten Betriebsart arbeitet.The volume of gas delivered to the patient is a function the flow rate of the gas measured by the flow meters 42 and 42 ' is determined. The volume is also a function of the length of time over which the outlet port 24 in the control valve 22 is closed as indicated by the flow restrictor 100 is determined to control the inhalation time. Because the pliability of the pipelines is low and because the pressure obtained at the opening 18 leading to the patient is primarily a function of the patient's airway resistance the volume of gas supplied to the patient effectively constant, so that the breathing apparatus works in a volume-limited operating mode.
Die Einatemphase dauert solange an, bis der Druck in dem Raum 110 ein Niveau erreicht, das ausreichend groß ist, um das bistabile Element 72 umzuschalten, so daß seine Einlaßöffnung 82"verschlossen und die Einlaßöffnung 80" geöffnet wird. Da die Öffnung 80" des Elements 72 zur Atmosphäre führt, strömt das Gas in den Leitungen 104, 106 und 108 nach außen ab, so daß die bistabilen Elemente 68 und 70 durch die Wirkung ihrer entsprechenden Federn 78, 78' in ihre Normallagen zurückgeführt werden, wie sie in der Zeichnung dargestellt sind, so daß die Ausatemperiode beginnt.The inhalation phase continues until the pressure in the space 110 reaches a level that is sufficiently large to switch the bistable element 72, so that its inlet port 82 "is closed and the inlet port 80" is opened. Since the opening 80 "of the element 72 leads to the atmosphere, the gas flows in the conduits 104, 106 and 108 to the outside, so that the bistable elements 68 and 70 by the Action of their respective springs 78, 78 'are returned to their normal positions, as shown in the drawing, so that the exhalation period begins.
Wenn das bistabile Druck-Steuerelement 68 zurückgestellt ist, kann das Gas in der Leitung 64 und der Steuerkammer -26 im Ventil 22 nach außen über den Durchflußbegrenzer 116 und die in Reihe geschalteten Durchflußbegrenzer 98 und 118 abströmen Der Durchflußbegrenzer 116 ist derart ausgewählt, daß der sich in der Leitung 64 ausbildende Enddruck eine Funktion von der Einstellung des variablen Durchflußbegrenzers 96 ist. Wenn daher dieser zuletzt. genannte Durchflußbegrenzer so eingestellt ist, daß er eine Gasströmung mit einem bestimmten Druck an dem Verbindungspunkt 120 erzeugt, verbleibt während der gesamten Ausatemperiode ein Restdruck in der Le#itung 64 sowie eine Restkraft, die gegen die Membran 28 drückt.When the bistable pressure control element 68 is reset, can the gas in the line 64 and the control chamber -26 in the valve 22 to the outside the flow limiter 116 and the flow limiters 98 and 98 connected in series 118 outflow The flow limiter 116 is selected such that the in of the line 64 forming the final pressure is a function of the setting of the variable Flow limiter 96 is. So if this is the last. called flow restrictors is set to have a gas flow at a certain pressure at the connection point 120 is generated, a residual pressure remains in the during the entire exhalation period Line 64 and a residual force which presses against the membrane 28.
Wenn daher der variable Durchflußbegrenzer 96 auf einen erwünschten Wert eingestellt ist, erhält man einen Uberdruck am Ende des Ausatemvorgangs, d. h. einen sogenannten PEEP-Zustand. Es zeigte sich, daß ein derartiger PEEP-Zustand bei verschiedenen Erkrankungen des Atemsystems, wie beispielsweise der Erkrankung der Hyalinmembran, günstig ist.Therefore, when the variable flow restrictor 96 is set to a desired one Value is set, an overpressure is obtained at the end of the exhalation process, i. H. a so-called PEEP state. It was found that such a PEEP state in various diseases of the respiratory system, such as the disease the hyaline membrane, is favorable.
Die Ausatemperiode hält über eine Zeitdauer an. Diese Zeitdauer wird von der Zeit bestimmt, die zur Abgabe des in dem Raum 110 befindlichen Gases an die Atmosphäre über die als variabler DurchfluBbqrenzer ausgebildete Ausatemzeitsteuerung 102 benötigt wird. Wenn der von dem im Raum 110 befindlichen Gas an der Steueröffnung 74" des Elements 72 ausgeübte Druck unter die von dessen Feder 78" ausgeübte Kraft abfällt, wird das Element 72 in seine Normallage zurückgestellt, die in der Zeichnung dargestellt ist. Dieser Rücksetzvorgang findet rasch mit einer Schnappwirkung statt, was eine Folge der Druckrückführung in der Leitung 108 ist.The exhalation period lasts for a period of time. This length of time will determined by the time that the gas in the space 110 is released the atmosphere via the exhalation time control designed as a variable flow restrictor 102 is required. When the gas in the room 110 at the control port 74 "of element 72 under the force exerted by its spring 78" falls, the element 72 is returned to its normal position, which is shown in the drawing is shown. This reset process takes place quickly with a snap action, which is a consequence of the pressure return in line 108.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Durchflußbegrenzer 112 und 114 so ausgewählt sind, daß die gesamte Rückstellkraft einschließlich der Kraft der Feder 78, die an der Steueröffnung 86 des Elements 72 ausgeübt wird, geringer ist als der maximale Einstelldruck, der an der Steueröffnung 74"von dem Raum 110 während der Einatemperiode entwickelt wird.It should be noted that flow restrictors 112 and 114 are selected so that the entire restoring force including the Force of the spring 78, which is exerted on the control opening 86 of the element 72, is lower is than the maximum set pressure applied to the control port 74 ″ of the space 110 is developed during the inhalation period.
Wenn das bistabile Element 72 zurückgestellt ist, beginnt ein neuer Zyklus in der vorstehend beschriebenen Weise. Die Dauer der Einatem- und Ausatemperioden ist in entsprechender Weise durch die Einstellungen der veränderlichen Durchflußbegrenzer 100 und 102 bestimmt. Die Verhältnisse von Einatemzu Ausatemdauer können daher variiert werden, um eine Anpassung an unterschiedliche Erfordernisse zu ermöglichen.When the bistable element 72 is reset, a new one begins Cycle in the manner described above. The duration of the inhalation and exhalation periods is in a corresponding way through the settings of the variable flow limiter 100 and 102 determined. The ratios of inhalation to exhalation time can therefore vary to allow adaptation to different requirements.
So ist es beispielsweise möglich, die Ausatemzeitsteuerung 102 so einzustellen, daß Atmungsvorgänge mit relativ lang dauernden Ausatemperioden geschaffen werden können, d. h. es ergibt sich ein Verhältnis von Einatem- zu Ausatemzeit, das kleiner ist als ungefähr 1 : 5. Diese Betriebsart wird als intermittierende Zwangsatmung - auch als IMV abgekürzt - bezeichnet. Diese intermittierende Zwangsatmung kann erwünscht sein, wenn dem Patient seine Abhängigkeit von dem Atemgerät abgewöhnt werden soll.For example, it is possible for the exhalation time control 102 to do so adjust that respiratory processes with relatively long periods of exhalation created can be, d. H. there is a ratio of inhalation to exhalation time, which is less than about 1: 5. This mode of operation is called intermittent Forced breathing - also referred to as IMV for short. This intermittent forced breathing may be desirable if the patient breaks his reliance on the breathing apparatus shall be.
Die intermittierende Zwangsatmung erhöht hierdurch allmählich - mit zunehmender Reduzierung dieses Verhältnisses - die Fähigkeit des Patienten, die Atmung selbst in Gang zu halten.The intermittent forced breathing thereby gradually increases - with increasing reduction of this ratio - the patient's ability to do that To keep breathing going by yourself.
Die vorstehende Beschreibung betraf einen Betrieb des Atemgeräts 10, bei welchem während der Einatemperiode der Gasdruck an der zum Patienten führenden oeffnung 18 nicht ausreichte, um den auf die Auslaßöffnung 24 von der Membran 28 ausgeübten Schließdruck zu überwinden. Hierdurch ergibt sich eine volumenbegrenzte Betriebsart, bei der ein konstantes Gasvolumen dem Patienten zugeführt wird. Wenn Jedoch der variable Durchflußbegrenzer 94, der den maximalen Einatemdruck steuert, so eingestellt ist, daß der Gasdruck an der zum Patienten führenden Öffnung 18 ausreicht, um den Schließdruck der Membran während jeder Einatemperiode zu überwinden, arbeitet das Atemgerät mit einer druckbegrenzten Betriebsart. Beim Auftreten einer derartigen oberen Druckgrenze wird der Gasüberschuß an dem zum Patienten führenden Verbindungsstück 16 über die Auslaßöffnung 24 zur Atmosphäre abgegeben.The above description related to operation of the breathing apparatus 10, at which during the inhalation period the gas pressure at that leading to the patient opening 18 was not sufficient to accommodate the outlet opening 24 from the membrane 28 to overcome exerted closing pressure. This results in a volume-limited Operating mode in which a constant volume of gas is supplied to the patient. if However, the variable flow restrictor 94, which controls the maximum inhalation pressure, so set is that the gas pressure is at that leading to the patient Opening 18 is sufficient to maintain the closing pressure of the diaphragm during each inhalation period to overcome, the breathing apparatus works with a pressure-limited mode of operation. At the If such an upper pressure limit occurs, the excess gas will flow to the patient leading connector 16 discharged through the outlet port 24 to the atmosphere.
Mit dem Atemgerät 10 läßt sich eine weitere Betriebsart erreichen, wenn man das Absperrventil 92 in der Gaszuführung schließt, so daß die logische pneumatische Steuerung 30 wirksam außer Betrieb gesetzt wird. In einem derartigen Falle erfolgt eine Gas zufuhr lediglich zu der Einlaßöffnung 82 des Drucksteuerelements 68 von der Quelle 88. Bei dieser Betriebsart läßt man die für die Atmung vorgesehene bzw. geeignete Gasmischung an der zum Patienten führenden Öffnung 18 in die Atmosphäre über die Öffnung 24 im Ventil 22 austreten. Aufgrund des kontinuierlichen Vorhandenseins von einem Gegendruck, der von der Quelle 88 über die Durchflußbegrenzer 96, 98 und die Leitung 64 an die Steuerkammer angelegt ist, wird an der zum Patienten führenden Öffnung 18 eine kontinuierliche Beatmung unter Überdruck - d. h.Another operating mode can be achieved with the breathing apparatus 10, if you close the shut-off valve 92 in the gas supply, so that the logical pneumatic control 30 is effectively put out of operation. In one of those In case there is a gas supply only to the inlet port 82 of the pressure control element 68 from the source 88. In this mode of operation one leaves the one provided for breathing or a suitable gas mixture at the opening 18 leading to the patient into the atmosphere exit through the opening 24 in the valve 22. Due to the continuous presence of back pressure exerted from source 88 through flow restrictors 96, 98 and the line 64 is applied to the control chamber is connected to the one leading to the patient Opening 18 continuous ventilation under positive pressure - d. H.
eine CPAP-Beatmung - sichergestellt. Diese Betriebsweise wird für eine Behandlung von Krankheiten, wie beispielsweise einer Erkrankung der Hyalinmembran, als günstig erachtet.CPAP ventilation - ensured. This mode of operation is used for a treatment of diseases, such as a disease of the hyaline membrane, considered favorable.
Wenn sowohl die Gaszufuhr 88 als auch die Gaszufuhr 90 durch zusätzliches Schließen des variablen Durchflußbegrenzers 96 abgeschaltet werden, verbleibt das Atemgerät betriebsbereit, wobei es eine konstante Gasströmung aufrechterhält, die an der zum Patienten führenden Öffnung 18 vorbeiströmt. Diese Betriebsart kann beispielsweise verwendet werden, um eine speziell festgelegte Sauerstoffkonzentration einem Patienten zuzuführen, der keine weitere Atemhilfe benötigt.If both the gas supply 88 and the gas supply 90 by additional Closing the variable flow limiter 96 are switched off, the remains Breathing apparatus ready for operation, maintaining a constant flow of gas that flows past the opening 18 leading to the patient. This operating mode can, for example used to give a specially determined oxygen concentration to a patient to feed the no further breathing aid needed.
Die vielen Vorteile des erfindungsgemäßen Atemgeräts dürften aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich sein. Es erfolgt eine konstante Vorbeileitung eines Gases an dem Patienten, der somit zu Jedem Zeitpunkt einatmen kann. Das Atemgerät läßt sich aus relativ preiswerten Bauelementen herstellen. Darüber hinaus ist es ausreichend leicht, so daß es in einer tragbaren Ausführungsform verwendet werden kann. Man erhält ein anpassungsfähiges Atemgerät mit vielen Betriebsmöglichkeiten, das sich für die Behandlung von vielen verschiedenen Krankheiten eignet. Die Verwendung der pneumatischen Steuerung ermöglicht darüber hinaus die Verwendung des Atemgeräts auch in explosionsgefährdeten Umgebungen.The many advantages of the breathing apparatus according to the invention are likely from the above description. There is a constant bypass a gas on the patient, who can thus breathe in at any time. The breathing apparatus can be produced from relatively inexpensive components. In addition, it is sufficiently light that it can be used in a portable embodiment can. You get an adaptable breathing apparatus with many operating possibilities, which is suitable for the treatment of many different diseases. The usage the pneumatic control also enables the use of the breathing apparatus even in potentially explosive environments.
Mit der Erfindung wird somit ein kompaktes Atemgerät geschaffen, das unter Umgebungsbedingungen, d. h. in der Außenwelt betrieben werden kann. Dieses Atemgerät enthält eine Einrichtung mit einem zum Patienten führenden Verbindungsstück, das eine zum Patienten führende Öffnung, eine Einlaßöffnung und eine Steueröffnung enthält, wobei die letztere parallel zu der zum Patienten führenden Öffnung für die Abgabe eines zur Atmung verwendbaren Gases angebracht ist. Das Atemgerät enthält desweiteren eine Einrichtung, um der Einlaßöffnung eine Strömung von einem die Atmung unterhaltenden Gas mit einer Strömungsgeschwindigkeit zuzurührc, die so ausgewählt ist, daß sie den Atemzyklus des Patientin unterstützt, der das Gas von der zum Patienten führenden Öffnung einatmet, wobei eine kontinuierliche Gaszuführung durch die Einlaßöffnung erfolgt und dieses Gas durch die zum Patienten führende Öffnung und die parallele Steueröffnung hindurchtritt. Das Atemgerät enthält desweiteren ein Steuerventil, das zwischen die Steueröffnung und die Umgebung so geschaltet ist, daß über es zwecks Steuerung des Gases an der zum Patienten führenden Öffnung die Freigabe des Gases von der Steueröffnung geregelt wird. Das Atemgerät enthält ferner ein pneu matisch gesteuertes bistabiles Gasdrucksteuerelement, das betriebsmäßig mit dem Steuerventil gekoppelt ist und dazu dient, die Strömung des einzuatmenden Gases zu der zum Patienten führenden Öffnung während eines Zustands des bistabilen Elements zu regeln,und die Strömung des Ausatemgases von der zum Patienten führenden Öffnung während des anderen Zustands des bistabilen Elements zu ermöglichen. Das Atemgerät enthält schließlich eine oszillierende bzw. Schwingungen durchführende Einrichtung, welche dazu dient, in zyklischer Weise Gasdrücke zwischen verschiedenen ausgewählten Niveaus derart zu ändern, daß das bistabile, den Gasdruck regelnde Element zwischen seinen Zuständen umgeschaltet wird, wobei ein erstes Gasdruckniveau von der pneumatischen, Schwingungen durchführenden Einrichtung so ausgewählt wird, daß es entsprechend einer erwünschten Zeitdauer für die Strömung des Einatemgases zu der zum Patienten führenden Öffnung andauert und wobei ein zweites Gasdruckniveau von der pneumatischen, eine Schwingung durchführenden. Einrichtung so ausgewählt wird, daß es entsprechend einer erwünschten Länge des Zeitintervalls für die Strömung des Ausatemgases von der zum Patienten führenden Öffnung hinweg anhält. Durch diese Ausbildung des Atemgeräts gelingt es der zum Patienten führenden Öffnung kontinuierlich ein die Atmung unterhaltendes Gas von der Einlaß öffnung zuzuführen, und zwar unabhängig von dem Zustand, den das Steuerventil einnimmt, während eine Atemhilfe für den Einatem- und Ausatemvorgang geschaffen wird.The invention thus creates a compact breathing apparatus that under ambient conditions, d. H. can be operated in the outside world. This Breathing apparatus includes a device with a connector leading to the patient, one port leading to the patient, one inlet port and one control port contains, the latter being parallel to the opening for the patient the delivery of a gas that can be used for breathing is appropriate. The breathing apparatus contains furthermore a device to the inlet opening a flow of one breathing supplying gas at a flow rate so selected is that it supports the patient's breathing cycle, which moves the gas from the patient to the patient leading orifice inhales, with a continuous supply of gas through the inlet port takes place and this gas through the opening leading to the patient and the parallel Control opening passes through. The breathing apparatus also contains a control valve, which is connected between the control opening and the environment so that over it for the purpose Control of the gas at the opening leading to the patient, the release of the gas is regulated by the control opening. The breathing apparatus also contains a pneumatic device matic controlled bistable gas pressure control element which is operationally connected to the control valve is coupled and serves to control the flow of the inhaled gas to the patient leading to regulate opening during a state of the bistable element, and the Flow of the exhaled gas from the opening leading to the patient during the other To enable the state of the bistable element. The breathing apparatus finally contains an oscillating or vibrating device, which serves to cyclically gas pressures between different selected levels in this way to change that the bistable, gas pressure regulating element between its states is switched, with a first gas pressure level from the pneumatic, vibrations performing facility is selected so that it is according to a desired Length of time for the inhalation gas to flow to the opening leading to the patient lasts and with a second gas pressure level from the pneumatic one, an oscillation performing. Means is selected so that it corresponds to a desired one Length of the time interval for the flow of exhaled gas from the to the patient leading opening continues. It succeeds through this training of the breathing apparatus the opening leading to the patient continuously maintains breathing To supply gas from the inlet port, regardless of the state occupies the control valve while a breathing aid for the inhalation and exhalation process is created.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausbildung ist das Steuerventil in dem vorstehend beschriebenen Atemgerät mit einer Auslaßöffnung und einer Membran versehen, welche steuerbar zwischen die Steueröffnung und die Auslaßöffnung eingebracht ist, um die Abgabe des Gases von dem Patienten über die Steueröffnung zur Auslaßöffnung im Ansprechen auf den auf einer Seite der Membran angelegten Druck zu regeln. Diese eine Seite der Membran ist an das bistabile Gasdruck-Steuerelement angekoppelt, wodurch der Betrieb der Membran gesteuert wird. Das Steuerventil ist zweckmäßigerweise desweiteren mit einem Überdruckventil versehen, das so eingestellt ist, daß das eine Atmung unterhaltende Gas an die Umgebung freigegeben wird, sobald ein vorbestimmtes maximal zulässiges Druckniveau an der zum Patienten führenden Öffnung erreicht ist.According to a particularly advantageous embodiment, the control valve in the breathing apparatus described above with an outlet port and a membrane provided, which controllably introduced between the control opening and the outlet opening is to control the delivery of the gas from the patient via the control port to the outlet port in response to the pressure applied to one side of the diaphragm. These one side of the membrane is on the bistable gas pressure control element coupled, thereby controlling the operation of the membrane. The control valve is expediently furthermore provided with a pressure relief valve which is set in this way is that the breath maintaining gas is released to the environment as soon as a predetermined maximum permissible pressure level on the one leading to the patient Opening is reached.
In dem Atemgerät enthält die Einrichtung zur Steuerung der Einatem- und Ausatemgasströmung an der zum Patienten führenden Öffnung desweiteren eine Einrichtung, welche eine Zuführung von einem unter Druck stehenden Gas liefert,sowie eine Maximaldrucksteuerung, die betriebsmäßig zwischen die Einrichtung für die Gaszufuhr und das bistabile, Gasdruck-Steuerelement eingeschaltet ist, um ein erwünschtes maximales Einatemdruckniveau an der zum Patienten führenden Öffnung zu erzeugen, sowie eine Minimaldrucksteuerung, die betriebsmäßig zwischen die Einrichtung für die Gaszuführung und das bistabile, Gasdruck-Steuerelement angeordnet ist, um ein erwünschtes Ausatemdruckniveau an der zum Patienten führenden Öffnung zu erzeugen.In the breathing apparatus contains the device for controlling the inhalation and exhalation gas flow at the opening leading to the patient furthermore a device, which provides a supply of a pressurized gas, as well as a maximum pressure control, the operational between the device for the gas supply and the bistable, Gas pressure control is turned on to a desired maximum inhalation pressure level at the opening leading to the patient, as well as a minimum pressure control, the operationally between the device for the gas supply and the bistable, Gas pressure control is arranged to provide a desired exhalation pressure level to generate the opening leading to the patient.
Die die Gaszuführung bildende Einrichtung enthält günstigerweise eine Einrichtung, welche dazu dient, die Strömung des Gases von der Zuführung zu der Maximaldrucksteuerung zu unterbrechen, während sie gleichzeitig die Gasströmung zu der Minimaldrucksteuerung ermöglicht, so daß ein kontinuierlicher Druck an der Membran und damit auch ein kontinuierlicher Beatmungsüberdruck an der zum Patienten führenden Öffnung erzeugt wird.The device forming the gas supply advantageously contains one Device which serves to control the flow of gas from the feed to the Interrupting maximum pressure control while simultaneously reducing the gas flow allows to the minimum pressure control, so that a continuous pressure at the Diaphragm and thus also a continuous positive ventilation pressure on the patient leading opening is generated.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die pneumatische,Schwingungen durchführende Einrichtung desweiteren eine Einatemzeitsteuerung enthält, deren Betrieb auf die Einrichtung zur Gaszuführung - anspricht, um einen Einatemdrucksteuerimpuls von einer ausgewählten Größenordnung zu schaffen, um hierdurch die Dauer des maximalen Einatemdruckniveaus an der zum Patienten führenden öffnung festzulegen, sowie eine Ausatemzeit-Steuerung, die auf die Einrichtung der Gaszuführung anspricht und einen Ausatemdrucksteuerimpuls von einer ausgewählten Größenordnung liefert, um die Dauer des erwünschten Ausatemdruckniveaus festzulegen.It has proven to be particularly advantageous if the pneumatic vibrations implementing device also contains an inhalation time control, the operation of which to the gas supply device - responsive to an inspiratory pressure control pulse of a selected order of magnitude to create through this the duration of the maximum inhalation pressure level at the opening leading to the patient set, as well as an exhalation time control, which on the establishment of the gas supply responds and an exhalation pressure control pulse of a selected order of magnitude supplies to determine the duration of the desired exhalation pressure level.
Als günstig hat es sich erwiesen, wenn in dem Atemgerät die pneumatische, eine Schwingung durchführende Einrichtung desweiteren ein Paar von bistabilen Elementen enthält, die in Rückkopplungsverbindung zueinander stehen, so daß ein pneumatischer Schwinger gebildet wird, sowie ein pneumatisches Verzögerungselement, welches betriebsmäßig das Paar der bistabilen Elemente verbindet, um eine Zeitkonstante mit der Einatem- und Ausatemzeitsteuerung für die Steuerung des pneumatischen Schwingers zu schaffen.It has proven to be beneficial if the pneumatic, a vibration performing device, and a pair of bistable elements contains, which are in feedback connection to each other, so that a pneumatic Vibrator is formed, as well as a pneumatic delay element, which is operational the pair of bistable elements connects to a time constant with the inhalation and to provide exhalation timing for controlling the pneumatic vibrator.
Zweckmäßigerweise ist das eine pneumatische bistabile Element an das bistabile Gasdruck-Steuerelement, das andere pneumatische bistabile Element an die Einatem- und Ausatemzeitsteuerungen angeschlossen.Appropriately, this is a pneumatic bistable element on the bistable gas pressure control element, the other pneumatic bistable element to the Inhalation and exhalation time controls connected.
Mit der Erfindung wird desweiteren ein Atemgerät geschaffen, das eine Einrichtung enthält, welche eine Zufuhr von einem die Atmung unterhaltenden bzw. unterstützenden Gas bildet, sowie ein Steuerventil mit einer Auslaßöffnung und einer Steuerkammer zur geregelten Abgabe des die Atmung unterhaltenden Gases an die Atmosphäre über die Auslaßöffnung. Dieses Atemgerät enthält desweiteren ein Rohrleitungssystem von geringer Nachgiebigkeit mit einer parallel angeschlossenen, zum Patienten führenden öffnung, das die Zufuhr des die Atmung unterhaltenden Gases zu dem Steuerventil bewirkt und gleichzeitig eine kontinuierliche Atmung von der parallel angeschlossenen zum Patienten führenden Öffnung gewährleistet. Dieses Atemgerät enthält schließlich eine pneumatische Steuerung, die betriebsmäßig an die Steuerkammer des Steuerventils angeschlossen ist, um die Steuerkammer selektiv unter Druck zu setzen und damit die Abgabe des die Atmung unterhaltenden Gases von der Auslaßöffnung zu regeln und in entsprechender Weise sowie selektiv die Bedingungen für das Einatmen und Ausatmen an der zum Patienten führenden Offnung in dem Leitungssystem mit geringer Nachgiebigkeit festzulegen.With the invention, a breathing apparatus is also created, the one Contains device which supplies a supply from a respiratory maintenance resp. supporting gas forms, and a control valve with an outlet port and a Control chamber for the regulated release of the breathing gas to the atmosphere via the outlet opening. This breathing apparatus also contains a piping system of low flexibility with a parallel connected leading to the patient orifice that controls the supply of the breathing maintaining gas to the control valve causes and at the same time continuous breathing from the parallel connected opening leading to the patient guaranteed. This breathing apparatus finally contains a pneumatic control which is operationally connected to the control chamber of the control valve is connected to selectively pressurize the control chamber and thereby the delivery of the breathing maintenance Gas from the outlet port to regulate and accordingly and selectively the conditions for inhalation and exhaling at the opening in the conduit system leading to the patient with low Establish compliance.
Bei diesem Atemgerät enthält die pneumatische Steuerung vorteilhafterweise eine Einrichtung mit einem veränderlichen pneumatischen Schwinger, der dazu dient, wiederholt zwei zeitlich variable Druckniveaus entsprechend der Zeitdauer für den Einatem-und dem Ausatemzustand festzulegen, sowie eine Einrichtung mit einem bistabilen pneumatischen logischen Element, das so angeschlossen ist, daß es auf die beiden zeitlich veränderlichen Druckniveaus anspricht, die von dem veränderlichen pneumatischen Schwinger erzeugt werden, so daß ein erster Gasdruck an die Steuerkammer angelegt wird, sowie ein zweiter Gasdruck.In this breathing apparatus, the pneumatic control advantageously contains a device with a variable pneumatic oscillator, which is used to repeats two time-variable pressure levels according to the duration of the Set inhalation and exhalation states, as well as a device with a bistable pneumatic logic element which is connected in such a way that it acts on the two time-varying pressure levels that respond to the varying pneumatic Vibrators are generated so that a first gas pressure is applied to the control chamber as well as a second gas pressure.
Der erste Gasdruck ist so ausgewählt, daß er einen Einatemzustand an der zum Patienten führenden Öffnung bei einem ersten stabilen Zustand ermöglicht. Der zweite der Steuerkammer zugeführte Gasdruck ist so ausgewählt, daß er einen Ausatemzustand an der zum Patienten führenden Öffnung bei einem zweiten stabilen Zustand des logischen Elements ermöglicht.The first gas pressure is selected to be an inhalation condition at the opening leading to the patient in a first stable state. The second gas pressure supplied to the control chamber is selected to be one Exhalation state at the opening leading to the patient with a second stable State of the logical element.
In dem vorstehend beschriebenen Atemgerät enthält zweckmäßigerweise das bistabile pneumatische logische Element einen ersten veränderlichen Durchflußbegrenzer> der so ausgewählt ist, daß er einen Ausgangsdruck liefert, der einem erwünschten maximalen Einatemdruck entspricht, sowie einen zweiten veränderlichen Durchflußbegrenzer, der so ausgewählt ist, daß er einen Ausgangsdruck liefert, der einem erwünschten minimalen Ausatemdruck entspricht. Als günstig hat es sich erwiesen, wenn hierbei der pneumatische Schwinger ein Paar von bistabilen pneumatischen logischen Elementen enthält, die in einer Rückkopplungsschaltung miteinander verbunden sind, wobei das eine logische Element von dem Paar der logischen Elemente mit einem dritten-veränderlichen Durchflußbegrenzer versehen ist, welcher so ausgewählt ist, daß er einen Ausgangsdruck liefert, dessen Größe so bestimmt ist, daß sie die erwünschte zeitliche Periode für den Einatemzyklus festlegt und einem vierten veränderlichen I>urchflußbegrenzer, der so ausgewählt ist, daß er einen Ausgangsdruck liefert, dessen Größe so festgelegt ist, daß sie die zeitliche Periode für den Ausatemzyklus festlegt.In the breathing apparatus described above, it expediently contains the bistable pneumatic logic element has a first variable flow limiter> which is selected to provide an output pressure that is desirable corresponds to the maximum inhalation pressure, as well as a second variable flow limiter, which is selected to provide an output pressure that is desirable corresponds to the minimum exhalation pressure. It has proven to be beneficial when doing this the pneumatic transducer is a pair of bistable pneumatic logic elements which are connected to one another in a feedback circuit, the one logical element of the pair of logical elements with a third-mutable Flow limiter is provided, which so selected is that it supplies an output pressure, the size of which is so determined that it is the desired one time period for the inhalation cycle and a fourth variable I> flow limiter selected to provide an outlet pressure the size of which is set so that it is the time period for the exhalation cycle specifies.
Gemäß einer weiteren besonders zweckmäßigen Ausführungsform wird ein Atemgerät geschaffen, das pneumatische logische Elemente enthält, die dazu dienen, die Strömung eines die Atmung unterhaltenden Gases zu einem Patienten zu regeln. Dieses Atemgerät enthält eine Einrichtung, die eine Zuführung von einem Gas liefert, das auf einen Überdruck komprimiert ist. Das Atemgerät enthält desweiteren eine Mehrzahl von pneumatischen Elementen, von denen Jedes eine Auslaßöffnung und ein Paar von Einlaßöffnungen sowie eine Steueröffnung enthält zwecks Auswahl der pneumatischen Verbindung zwischen einer Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung. Das Atemgerät enthält desweiteren ein Paar von pneumatischen Elementen, die in Form einer Rückkopplungsschaltung angeschlossen sind,zwecks Bildung eines pneumatischen Schwingers, wobei die Auslaßöffnung des einen pneumatischen Elements ein pneumatisches Ausgangssignal liefert, das zwischen Druckniveaus schwankt, die dem Einatem- und Ausatemzyklus des Atemgerätes entsprechen. Das Atemgerät enthält darüber hinaus erste veränderliche Einrichtungen, die zwischen die Gaszuführung und die Einlaß öffnungen des anderen pneumatischen Schwingerelements angeschlossen sind und dazu dienen, die zeitlichen Perioden für die Einatem- und Ausatemzyklen des pneumatischen Schwingers festzulegen. Das Atemgerät enthält ferner ein pneumatisches Steuerelement, bei dem die Steueröffnung effektiv auf die Ausgangsöffnung von einem der pneumatischen Elemente in dem pneumatischen Schwinger anspricht. Schließlich enthält das Atemgerät zweite veränderliche Einrichtungen, die zwischen die Steueröffnungen des pneumatischen Steuerelements und die Gaszuführung angeschlossen sind, um an der Auslaßöffnung des pneumatischen Steuerelements die Einatem- und Ausatemdruckniveaus für das dem Patienten zugeführte, die Atmung unterhaltende Gas auszuwählen.According to a further particularly expedient embodiment, a Created breathing apparatus that contains pneumatic logical elements that serve to regulate the flow of a breathing maintaining gas to a patient. This breathing apparatus contains a device that provides a supply of a gas, which is compressed to an overpressure. The breathing apparatus also contains a Plurality of pneumatic elements, each of which has an outlet port and a Pair of inlet ports as well as a control port for the purpose of selecting the pneumatic one Connection between an inlet port and the outlet port. The breathing apparatus contains furthermore a pair of pneumatic elements in the form of a feedback circuit are connected to form a pneumatic oscillator, the outlet opening of the one pneumatic element provides a pneumatic output signal that is between Pressure levels fluctuate that correspond to the inhalation and exhalation cycle of the breathing apparatus. The breathing apparatus also includes first variable devices between the gas supply and the inlet openings of the other pneumatic oscillator element are connected and are used to set the time periods for inhalation and Define exhalation cycles of the pneumatic oscillator. The breathing apparatus also includes a pneumatic control element in which the control port is effectively on the output port responds from one of the pneumatic elements in the pneumatic vibrator. In the end The breathing apparatus includes second variable devices that are placed between the control ports of the pneumatic control element and the gas supply are connected to the outlet port of the pneumatic Control the inhalation and exhalation pressure levels for the breath sustaining delivered to the patient Select gas.
In dem vorstehend beschriebenen Atemgerät enthalten die ersten veränderlichen Einrichtungen bevorzugt einen veränderlichen Durchflußbegrenzer, der die Ausatemzeitdauer begrenzt und wirksam zwischen die eine Einlaßöffnung des einen pneumatischen Elements von dem Schwinger und den Umgebungsdruck angeschlossen ist.In the breathing apparatus described above, the first include variable ones Devices preferred a variable flow restrictor that controls the exhalation time limited and effective between the one inlet opening of the one pneumatic element connected by the transducer and the ambient pressure.
Die ersten veränderlichen Einrichtungen enthalten desweiteren einen veränderlichen Gasströmungs-Druchlaßbegrenzer, der die Einatemdauer begrenzt und wirksam zwischen der anderen Einlaßöffnung von dem einen pneumatischen Element des Schwingers und die Zuführung für das unter Druck stehende Gas angeschlossen ist.The first variable devices also contain one variable gas flow restrictor which limits the inhalation time and effectively between the other inlet port of the one pneumatic element of the Schwingers and the feed for the pressurized gas is connected.
Die zweiten veränderlichen Einrichtungen enthalten bevorzugt einen veränderlichen Strömungsbegrenzer, der den Druck des Ausatemgases bestimmt und einen veränderlichen Gas-Strömungsbegrenzer, der den Druck des Einatemgases bestimmt, die wirksam zwischen die Gaszuführung und die entsprechenden Einlaßöffnungen des pneumatischen Steuerelements angeschlossen sind.The second variable devices preferably include one variable flow limiter, which determines the pressure of the exhaled gas and a variable gas flow limiter that determines the pressure of the inhaled gas, the effective between the gas supply and the corresponding inlet openings of the pneumatic control element are connected.
Claims (12)
Applications Claiming Priority (1)
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