DE2831312A1 - Geraet zur unterstuetzung der atmung und/oder kuenstlichen beatmung mit einer hochfrequenten beatmung - Google Patents

Geraet zur unterstuetzung der atmung und/oder kuenstlichen beatmung mit einer hochfrequenten beatmung

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DE2831312A1 DE19782831312 DE2831312A DE2831312A1 DE 2831312 A1 DE2831312 A1 DE 2831312A1 DE 19782831312 DE19782831312 DE 19782831312 DE 2831312 A DE2831312 A DE 2831312A DE 2831312 A1 DE2831312 A1 DE 2831312A1
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Description

Dräqerwerk Aktiengesellschaft Molsllnqer Allee 53-55, 2400 Lübeck
Gerat zur Unterstützung der Atmung und/oder künstlichen Beatmung mit einer hochfrequenten Beatmung
Die Erfindung betrifft ein Gerät entsprechend dem Gattungsbegriff des Anspruches 1.
Die bekannten Beätmungsgeräte werden entsprechend dem Atemrhythmus gesteuert, die Beatmungsfrequenzen betragen dabei für Erwachsene 8 bis 30/min und für Neugeborene bis zu 60/min.
Die Geräte nach der Erfindung verlassen den Bereich dieser natürlichen Atemfrequenzen und beatmen bei Frequenzen, die im Bereich von einigen Vielfachen bis zum etwa 50-fachen der gewohnten Frequenzen liegen. Diese Beatmung wird im nachfolgenden "hochfrequent" genannt. Der Atemmitteldruck im Patienten wird bei hochfrequenter Beatmung im Vergleich zur normalfrequenten Beatmung erniedrigt. Alle Funktionen zur Steuerung erfolgen elektrisch.
Es sind Steuerschaltungen in Beatmungsgeräten mit hochfrequenter Beatmung bekannt, bei denen
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der Gasdruck der Gasversorgungsleitung durch einen mechanischen Druckminderer auf den am Eingang des Beatmungskatheters gewünschten Druck reduziert wird. Dem Druckminderer nachgeschaltet ist ein elektromagnetisches Ventil, das den Weg zum Patienten entsprechend der Ansteuerung intermittierend freigibt oder sperrt. Die Anordnung wird zum Zwecke des Mischens mehrerer Gase durch ein mechanisches Mischventil vor dem Druckminderer oder durch mehrere parallelgeschaltete mechanische Druckminderer für die verschiedenen Gase sowie einen Mischungsanzeiger und einen Strömungsmesser ergänzt.
Nachteilig ist, daß dieses System aus einer Vielzahl von Einzelkomponenten besteht, von denen nur das letzte Glied, nämlich das elektromagnetische Steuerventil, elektrisch ansteuerbar ist. Die Komponenten und Verbindungsleitungen führen zu relativ hohen geräteinternen Gasvolumina, die bei schnellen Schaltvorgängen, wie sie sich bei hochfrequenter Beatmung ergeben, ein störendes Tiefpaßverhalten bewirken. Die Strömung ergibt sich in Undefinierter Weise aus dem Druck hinter den Druckminderern und aus der Beschaffenheit des Patiententeiles. Sie läßt sich also weder definiert anwählen, noch elektrisch ansteuern. Reduzier- und Mischventile sind ebenfalls nicht elektrisch ansteuerbar. Das Magnetventil arbeitet nur zwischen den Stellungen auf und zu. Eine Steuermöglichkeit der Form des zeitlichen Strömungsprofiles ist nicht gegeben. (Sjöstrand, 1977 ACTA Anaesthesiologica Scandina-, vica, Supplementum 64, Munksgaard-Copenhagen). ι
Aufgabe der Erfindung sind Geräte zur Unterstützung der Atmung und/oder künstlichen Beatmung mittels einer hoch- j frequenten Beatmung , die in allen Funktionen elektrisch ansteuerbar sind, die Abgabe von definierten
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Gasmengen erlauben, eine gesteuerte Variation des zeitlichen Strömungsverlaufes während eines Beatmungsimpulses zulassen, geringes geräteinternes Gasvolumen aufweisen und aus möglichst wenig Einzelkomponenten bestehen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt gemäß den Kennzeichen der Ansprüche 1,2,4und 5.
Die verwendeten Kugelventile mit elektrodynamischem Antrieb erlauben kurze Schaltzeiten, sie arbeiten mit hoher Zuverlässigkeit und gestatten kleine Geräteabmessungen. Der elektrodynamische Antrieb macht die Verwendung durchgehend elektrisch betriebener Steuer- und Regeleinrichtungen möglich. Die Kugelventile verlangen nur geringe interne Gerätegasvolumina. Sie sind daher für Geräte nach der Erfindung mit den notwendigen kurzen Schaltzeiten ausgezeichnet geeignet. Der Gasverbrauch ist gegenüber anderen bekannten mit fluidischen Steuerelementen arbeitenden Beatmungsgeräten wesentlich geringer. Durch Parallel-Schaltung von Geräten sind Gasmischer herstellbar.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 das Gerät mit einer Regelung der Atemgasmenge duch Änderungen des Öffnungsweges mit Wegmessung,
Fig. 2 das Gerät mit einer Regelung der Atemgasmenge durch Änderungen des Öffnungsweges über Druckmessung,
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Fig. 3 das Gerät, geregelt nach Fig. 2 in schematischer Anordnung,
Fig. 4 das Gerät mit einer Regelung der Atemgasmenge durch zeitabhängiges öffnen und Schließen des Kugelventils.
Die Fig. 1 zeigt das mit einer hochfrequenten Beatmung funktionierende Gerät, in dem die Atemgasmenge durch Änderung des Öffnungsweges und damit des Ventilquerschnittes den Forderungen angeglichen wird. Zum Schließen wird die Kugel 28 des Kugelventils 25 von dem Druck in der Atemgasleitung 4 in Richtung auf den Ventilsitz 35 gedruckt. Zum Öffnen hebt der axial bewegliche Stößel 36 des elektrodynamischen Antriebs 26 die Kugel 28 je nach seinem Bewegungsweg von dem Ventilsitz 35 ab. Die Stellung des Stößels 36 wird durch den elektrischen Regler 30 bestimmt. Dazu besitzt das Kugelventil 25 an seinem Antrieb 26 den Positionsgeber 27, der entsprechend dem Öffnungsweg χ der Kugel 28 über die elektrische Leitung 29 ein Signal an den Regler 30 gibt. In der Atemgasleitung 4 ist vor dem Kugelventil 25 der Druckfühler 31 angeordnet. Er gibt das Drucksignal Poist über die elektrische Leitung 32 an den Regler 30. Dort wird aus dem Drucksignal PQist und dem Öffnungsweg χ das Gasmengensignal Q. , gebildet.
Der Regler 30 erhält außerdem über die elektrische Leitung 33 das Sollgasmengensignal Q .. aus dem Steuergerät 34. Er vergleicht die Gasmengensignale Q. . und Q ,, und regelt über den Antrieb 26 des Kugelventils 25 die Stellung des Stößels 36 und damit der Kugel 28 so, daß das Gasmengensignal Qj_t gleich dem Sollgasmengensignal Q ., wird-
Die Figuren 2 und 3 zeigen die Ausführung des Gerätes, ■ nach der die Atemgasmenge durch Änderungen des Öffnungs-
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weges über eine Druckmessung in der Atemgasleitung 4 erfolgt.
Die Kugel 2 des Kugelventils 1 wird von dem Druck in der Atemgasleitung 4 in Richtung auf den Ventilsitz 3 gedruckt. Der axial bewegliche Stößel 5 des elektrodynamischen Antriebs 6 hebt die Kugel 2 je nach seiner Stellung von dem Ventilsitz 3 ab. Die Stellung des Stößels 5 wird durch den elektrischen Regler 7 bestimmt. In der Atemgasleitung 4 hinter dem Kugelventil 1 sind die Drossel 8 und zwischen dieser und dem Kugelventil 1 der Druckfühler 9 angeordnet. Der Druckfühler 9 gibt entsprechend dem herrschenden Druck das Signal P^, , über die elektrische Leitung 10 zum Regler 7. Der Regler 7 erhält außerdem über die elektrische Leitung 11 das Signal P aus dem Steuergerät 12. Das Signal P^ ,, wird im Steuergerät gebildet aus dem an diesem eingestellten Wert unter Berücksichtigung der Durchflußwerte der Drossel 8. Der Regler vergleicht die Signale Plsoli und p-iist und regelt über den Antrieb 6 des Kugelventils 1 die Stellung der Kugel 2 so, daß die Signale p-isoli und piist 9leicn werden.
An das Ende der Atemgasleitung 4 wird der in die Trachea einzuführende Teil 24 angeschlossen. Er besitzt einen wesentlich geringeren Durchmesser als die Trachea.
Die Fig. 4 zeigt das Gerät mit einem Ausgleich der Atemgasmenge Q. . zu Q .. durch zeitabhängiges Öffnen und Schließen des Auf-Zu-Kugelventils 13. Zur Querschnittsveränderung und damit Änderung der Atemgasmenge ist der Öffnungsweg 15 der Kugel 14 des Auf-Zu-Kugelventils 13 durch die Justierschraube 16 veränderbar. Je nach Schaltung des Antriebs 17 durch die elektrische Zeitsteuerung 18 ver-
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schließt die Kugel 14 entweder den Ventilsitz 19, oder die Kugel 14 wird durch dan axial beweglichen Stößel 20 bis zum Anschlag an die Justierschraube 16 bewegt. In der Atemgasleitung 4 ist vor dem Auf-Zu-Kugelventil 13 der Druckfühler 21 angeordnet, der über die elektrische Leitung 22 mit der Zeitsteuerung 18 verbunden ist· Über die Eingabe 23 ist an der Zeitsteuerung 18 die gewünschte Atemgasmenge einstellbar. Unter Berücksichtigung der von der Druckhöhe vor dem Auf-Zu-Kugelventil 13 abhängigen Durchflußmenge steuert die Zeitsteuerung 18 die Dauer und/oder die Frequenz der einander folgenden Durchflußzeiten entweder mit einer Pulsbreiten- oder einer Pulsfrequenzmodulation so, daß die eingegebene·, pro Beatmungsimpuls gewünschte Atemgasmenge Q ,, erreicht wird. Die
einzelnen Beatmungsimpulse des hochfrequenten Beatmungsmusters können aus einer Summe höchstfrequenter Gasimpulse variabler Breite und/oder Frequenz so zusammengesetzt sein, daß sich die gewünschte Atemgasmenge Q ,, und ein gewünschter
zeitlicher Strömungsverlauf während des Beatmungsimpulses ergeben.
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Claims (11)

P atentansprücheΔ.0 0 Ί -i Ia
1.NGerät zur Unterstützung der Atmung und/oder künstlichen Beatmung mit einer hochfrequenten Beatmung, gekennzeichnet durch ein elektrisch angetriebenes Gasregelorgan (1,13,25) mit einem versetzbaren Verschlußelement (2,14,28) für eine Gasdurchtrittsöffnung (3,19,35) und durch über Druckfühler (9,21,31) in der Atemgasleitung (4) angesteuerte elektrische Steuer- und Regeleinrichtungen (7,12,18,30,34) die nach Vergleich der Istwerte mit eingegebenen Sollwerten das Gasregelorgan (1,13,25) ausregeln.
2. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Kugelventil (25) mit elektrodynamischem Antrieb in der Atemgasleitung (4), geregelt durch einen elektrischen Regler (30), dem elektrisch ein Steuergerät (34), ein vor dem Kugelventil (25) angeordneter Druckfühler (31) mit Drucksignalen P und ein Positionsgeber (27) für den Öffnungsweg χ der Kugel (28) vorgeschaltet sind, wobei das Kugelventil (25) derart elektrisch eingeregelt wird, daß in dem Regler (30) das Gasmengensignal Qist aus dem Drucksignal P . . und dem
Öffnungsweg χ gleich dem Sollgasmengensignal Q ,, aus dem Steuergerät (34) ist.
3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kugelventil (25) ein elektrisch mit dem Regler (30) verbundener Druckfühler nachgeordnet ist.
4. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Kugelventil (1) mit elektrodynamischem Antrieb in der Atemgasleitung (4), geregelt durch einen elektrischen Regler (7), dem elektrisch ein Steuergerät (12) und ein hinter dem Kugelventil (1) angeordneter Druckfühler (9) (Druck P..) vorgeschaltet sind, howie durch eine Drossel (8) hinter dem Druckfühler (9), wobei das Kugelventil (1) derart elektrisch
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ORIGINAL INSPECTED
eingeregelt wird, daß in dem Regler das Drucksignal
aus dem Druckfühler (9) gleich dem Soll-Drucksignal P^ ,, aus dem Steuergerät (12), entstanden aus dem eingestellten Wert unter Berücksichtigung der Druckdifferenz über der Drossel (8), ist.
5. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Auf-Zu-Kugelventil (13) mit elektrodynamischem Antrieb in der Atemgasleitung (4), geschaltet durch eine für die gewünschte Atemgasmenge einstellbare elektrische Zeitschaltung (18), mit der elektrisch ein Druckfühler (21) vor dem Auf-Zu-Kugelventil (13) verbunden ist.
6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Auf-Zu-Kugelventil (13) ein elektrisch mit der Zeitschaltung (18) verbundener Druckfühler nachgeordnet ist.
7. Gerät nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsweg der Kugel (14) durch eine Justierschraube (16) veränderbar ist.
8. Gerät nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Trachea eingeführte Teil (24) der Atemgasleitung (4) einen wesentlich kleineren Querschnitt als die Trachea besitzt.
9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
Teil (24) der Atemgasleitung (4) mit einer gleichartigen Leitung zur externen Druckmessung parallel verbunden ist.
10. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil (24) der Atemgasleitung (4) mit einer gleichartigen dritten Leitung als Feuchtezuleitung parallel verbunden ist.
11. Gerät nach Anspruch 4 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Trachea eingeführte Teil (24) der Atemgasleitung (4) die Drossel (8) bildet.
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