DD239337A1 - VENTILATION UNIT WITH UNIVERSAL VALVE COMBINATION FOR NEONATOLOGY - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Beatmungsgeraet mit universeller Ventilkombination fuer die Neonatologie. Dieses elektronisch arbeitende Beatmungsgeraet dient zur automatischen und manuellen Beatmung von Frueh- und Neugeborenen. Damit wurde ein Beatmungsgeraet geschaffen, mit dem alle Beatmungsformen einschliesslich der hochfrequenten Oszillationsventilation durchgefuehrt werden koennen. Das Beatmungsgeraet besteht aus einer Geraeteverbindung zwischen einer "patientennah" im Inkubator (14) aufstellbaren alle Beatmungsformen regelnden universellen Ventilkombination (2) und eines ausserhalb des Inkubators (14) befindlichen elektronischen Steuerteils (1), Atemgasquelle (10) und Erwaermung und Befeuchtung (11). Fig. 1The invention relates to a ventilator with universal valve combination for neonatology. This electronically operating ventilator is used for the automatic and manual ventilation of baby and newborns. This created a ventilator that can perform all types of ventilation, including high frequency oscillation ventilation. The ventilator consists of a device connection between a universal valve combination (2) which can be placed near the patient (14) and regulates all ventilation modes (2) and an electronic control unit (1), respiratory gas source (10) and humidification (11) located outside the incubator (14) ). Fig. 1
Description
Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings
Die Erfindung betrifft ein medizinisches Gerät, insbesondere ein Beatmungsgerät mit einer universellen Ventilkombination, welches vorzugsweise geeignet ist, Früh- und Neugeborene bei der neonatologischen Erstversorgung, der Durchführung von Transporten und konsekutiver stationärer Behandlung im Bereich der Grund- und spezialisierten Betreuung automatisch und manuell zu beatmen.The invention relates to a medical device, in particular a ventilator with a universal valve combination, which is preferably suitable to automatically and manually ventilate premature babies and neonates in the neonatal primary care, the implementation of transports and consecutive inpatient treatment in the field of basic and specialized care ,
Solche medizinischen Geräte dienen dem Zweck, bei gestörtem Ingangkommen und der Stabilisierung der Eigenatmung Atemhilfe zu leisten, wobei Beatmungsfrequenz bzw. -rhythmus, der in- und exspiratorische Beatmungsdruck sowie das Atemzeitverhältnis bei adäquatem Volumenstrom kontrollierbar sind. Der Verlauf des Beatmungsdruckes im beatmeten System wird von dessen aktuellen (physiologischen bzw. pathophysiologischen) Eigenschaften sowie den Parametern der gewählten Beatmungsform bestimmt.Such medical devices serve the purpose of providing respiratory assistance in the event of disrupted in-use and the stabilization of the self-breathing, ventilation frequency or rhythm, the inspiratory and expiratory ventilation pressure as well as the respiratory time ratio with adequate volume flow being controllable. The course of the ventilation pressure in the ventilated system is determined by its current (physiological or pathophysiological) properties as well as the parameters of the selected ventilation mode.
Für dieses Anwendungsgebiet gibt es verschiedene Beatmungsgeräte (auch Ventilatoren oder Respiratoren genannt), die sich hinsichtlich des Verlaufes ihrer Druck-, Volumen- und Strömungskurven, der Art des Atemvolumenangebotes, der Art der Umsteuerung in die folgende Atemphase, der Antriebsart, des die Inspiration auslösenden Mechanismus und der Konditionierung des Atemgases unterscheiden.For this field of application, there are various ventilators (also called ventilators or respirators), which in terms of the course of their pressure, volume and flow curves, the type of tidal volume, the type of reversal in the following respiratory phase, the type of drive, the inspiration triggering Mechanism and the conditioning of the breathing gas differ.
Solche Geräte besitzen mechanische, pneumatische, elektrische, elektronische oder kombinierte Antriebe.Such devices have mechanical, pneumatic, electrical, electronic or combined drives.
Die Geräte sind in Kompaktbauweise ausgeführt, d. h., das Steuerungs-, das Regel- und das Antriebssystem sowie teilweise auch Einrichtungen zur Erwärmung und Befeuchtung des Atemgases sind in einem Gerätegehäuse untergebracht.The devices are designed in a compact design, d. h., The control, the control and the drive system as well as some facilities for heating and humidifying the breathing gas are housed in a device housing.
Zur Steuerung und Regelung aller für die Beatmung wichtigen und zum größten Teil veränderlichen Parameter sind eine Vielzahl von Ventilen (Überdruck-, Gegendruck-, Pulsator- u.a. Ventile) und Regelvorrichtungen erforderlich, deren Unterbringung zu einer beträchtlichen Größe der Geräte führt, was sich als nachteilig hinsichtlich des Platzbedarfes bei der Intensivtherapie und der Mobilität bei Transporten auswirkt. Außerdem erhöht die große Anzahl der Bauteile die Störanfälligkeit.To control and regulate all important for the ventilation and largely variable parameters, a variety of valves (positive pressure, counterpressure, pulsator and other valves) and control devices are required, the accommodation of which leads to a considerable size of the equipment, which is disadvantageous in terms of space requirements for intensive care and transport mobility. In addition, the large number of components increases the susceptibility.
Für die Früh- und Neugeborenentherapie werden hauptsächlich Beatmungsgeräte verwendet, die nach dem Prinzip eines modifizierten Areyschen T-Stückes arbeiten. Die Beatmung erfolgt dabei in Form der intermittent-positive-pressure-ventilation (IPPV), der positive endexpiratory-pressure-ventilation (PEEPV) und der high-frequency-positive-pressure-ventilation (HFPPV).For early and newborn therapy mainly ventilators are used, which operate on the principle of a modified Areyschen tee. Ventilation takes the form of intermittent-positive-pressure-ventilation (IPPV), positive end-expiratory-pressure-ventilation (PEEPV) and high-frequency-positive-pressure-ventilation (HFPPV).
Bei diesen und auch weiteren hier nicht angeführten Beatmungsformen wird der von einer Atemgasquelle kommende Atemgasstrom vom Beatmungsgerät zum Trachealverteilerkopf (Areysches T-Stück) des Patienten und wieder zurück zum Beatmungsgerät geführt. Hierfür sind bei Kompaktgeräten verhältnismäßig lange Schlauchleitungen zwischen Beatmungsgerät und Patienten für den Hin- und Rückstrom des Atemgases unumgänglich. Durch die Länge der Schlauchleitungen erwachsen Nachteile aus der Abkühlung und Kondensatbildung des befeuchteten Atemgases und den damit möglichen Störungen im Beatmungsgerät. Um die Kondensatbildung auszuschalten, ist man gezwungen, besondere Patientenschlauchheizungen zu installieren. Ein weiterer Nachteil der langen Schlauchleitungen und der sonstigen in Kompaktgeräten vorhandenen apparativenIn these and other types of ventilation not mentioned here, the breathing gas flow coming from a respiratory gas source is led from the ventilator to the tracheal distribution head (Arey's T-piece) of the patient and back to the ventilator. For this purpose, relatively long hose lines between the ventilator and patients for the outward and return flow of the breathing gas are essential for compact equipment. Due to the length of the hose lines, disadvantages arise from the cooling and condensate formation of the humidified respiratory gas and the possible disturbances in the ventilator. In order to eliminate the condensation, it is necessary to install special patient hose heaters. Another disadvantage of the long hoses and the other present in compact equipment apparagen
Räume ist der große Gerätetotraum, der zu einer Verschleppung der vom Steuerteil ausgehenden Signale führt und die Übertragung von hochfrequenten aerodynamischen Vorgängen, wie sie zum Beispiel bei der HFPPV-Beatmung realisiert werden müssen, unmöglicht macht. Um mit den bekannten Beatmungsgeräten eine hochfequente Oszillationsventilation der Lunge zu erreichen, muß ein HF-Generator und eine Schlauchleitung zum Patienten zusätzlich installiert werden, was den ohnehin schon großen apparativen Aufwand noch weiter erhöht.Spaces is the large equipment dead space, which leads to a carry-over of the signals from the control part and makes the transmission of high-frequency aerodynamic processes, such as must be realized in the case of HFPPV ventilation, impossible. In order to achieve a high-frequency oscillation ventilation of the lungs with the known respirators, an HF generator and a hose line to the patient must be additionally installed, which further increases the already large expenditure on equipment.
Um einige der genannten Nachteile zu beseitigen, hat man versucht, Beatmungsgeräte soweit zu miniaturisieren, daß sie „patientennah" im Inkubator aufgestellt werden können. Diese Lösungen brachten nicht die gewünschten Ergebnisse, da die Geräte immer noch zu groß sind, um nicht bei der ärztlichen Versorgung der Patienten im Inkubator zu stören. Außerdem muß bei solchen Geräten die Einstellung und Kontrolle im Inkubator erfolgen, was zumindest beim Transportinkubator auf allergrößte Schwierigkeiten stößt.In order to overcome some of the disadvantages mentioned, it has been attempted to miniaturize ventilators to such an extent that they can be placed "close to the patient" in the incubator.These solutions did not produce the desired results, since the devices are still too large, not at the medical In addition, such equipment must be adjusted and checked in the incubator, which encounters the greatest difficulties, at least in the transport incubator.
Schließlich ist als weiterer Nachteil der Kompaktgeräte zu erwähnen, daß zur Sterilisation das gesamte Gerät behandelt werden muß, was nur unter bestimmten, die Verfügbarkeit solcher Geräte einschränkenden Bedingungen möglich ist.Finally, as a further disadvantage of compact equipment to mention that for sterilization, the entire device must be treated, which is possible only under certain, the availability of such devices restrictive conditions.
Die Erfindung bezweckt, unter Vermeidung erwähnten Nachteile, ein medizinisches Gerät zu entwickeln, mit dem es möglich ist, an Patienten alle Beatmungsformen, sowohl beim Transport, als auch in stationärer Form, wie im Krankenhaus, durchzuführen.The object of the invention, while avoiding the disadvantages mentioned, is to develop a medical device with which it is possible to perform all types of ventilation on patients, both during transport and in stationary form, such as in hospitals.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kompaktbauweise der Beatmungsgeräte grundsätzlich zu ändern und durch Schaffung einer Geräteverbindung, bestehend aus einer universellen Ventilkombination mit selbstregelnder Druckkonstanz und einem separaten Steuerteil, den apparativen Aufwand und die Störanfälligkeit zu senken, den Raumbedarf wesentlich zu reduzieren, die Mobilität des Beatmungsgerätes bedeutsam zu erhöhen, die Kondensatbildung zu verhindern, den großen Gerätetotraum zu beseitigen, die HF-Oszillationsventilation ohne zusätzlichen HF-Generatorzu ermöglichen und die Sterilisation des Beatmungsgerätes zu vereinfachen.The invention has for its object to fundamentally change the compact design of the ventilators and by creating a device connection, consisting of a universal valve combination with self-regulating constant pressure and a separate control part to reduce the equipment complexity and susceptibility to significantly reduce the space requirement, the mobility of the ventilator, to prevent condensate formation, to eliminate the large device dead space, to allow the RF oscillation ventilation without additional RF generator and to facilitate the sterilization of the ventilator.
Erfindungemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das elektronische Steuerteil außerhalb des Inkubators und die Ventilkombination innerhalb des Inkubators in unmittelbarer Nähe des Patienten angeordnet und durch eine Signalleitung und Manometerschlauchleitung verbunden ist. Die außerhalb des Inkubators befindliche Atemgasquelle ist mittels Schlauchleitung über die Erwärmung und Befeuchtung mit dem im Inkubator befindlichen Atemgaseintrittsstutzen am Luftfilter der Ventilkombination verbunden. An die Ventilkombination ist der Trachealverteilerkopf am Patienten mittels Atemgaszuleitung und Atemgasrückleitung angeschlossen sowie der Atemgasaustrittsstutzen angeflanscht. Die Ventilkombination selbst besteht aus einem Ventilfluß mit Atemgasaustrittsschlauch, auf dem sich ein Gehäuse mit drehbarem Gehäusekopf und Luftfilter befindet. In dem Gehäuse ist ein Gleichstromzugmagnet mit Magnetventil, dessen Sitz durch eine Anzahl kreisförmig angebrachter Ventilrohre gebildet wird, die über Ringkanal, Kanal, Luftkammer mit dem Schlauchstutzen und Atemgasrückleitung verbunden sind, angeordnet. Am Gehäusekopf befindet sich der mit dem Ringkanal verbundene für die Manometerschlauchleitung dienende Schlauchstutzen sowie die für die Signalleitung dienende Dipolkupplung. Der drehbare Gehäusekopf enthält eine Drossel und ein Überdruckventil und an diesem sind ein Schlauchstutzen mit Atemgasrückleitung, Schlauchstutzen mit Atemgaszuleitung und Stutzen mit Luftfilter und Atemgaseintrittsstutzen angeordnet. Die Atemgasquelle und die Erwärmung und Befeuchtung sind am dem elektronischen Steuerteil angebaut. Der Ventilfuß weist an seinem unteren Ende ein durch Schraube einstellbares federbelastetes Notbeatmungsventil auf.Erfindemäß the object is achieved in that the electronic control part outside the incubator and the valve combination within the incubator in the immediate vicinity of the patient is arranged and connected by a signal line and Manometer hose line. The breathing gas source located outside of the incubator is connected to the air filter of the valve combination by means of a hose line via the heating and humidification with the respiratory gas inlet connection located in the incubator. The tracheal manifold head on the patient is connected to the valve combination by means of breathing gas supply and respiratory gas return line and the breathing gas outlet connection is flanged. The valve combination itself consists of a valve flow with Atemgasaustrittsschlauch on which there is a housing with a rotatable housing head and air filter. In the housing is a Gleichstromzugmagnet with solenoid valve whose seat is formed by a number of circularly mounted valve tubes, which are connected via annular channel, channel, air chamber with the hose nozzle and breathing gas return line arranged. On the housing head is the hose nozzle used for the manometer hose line connected to the annular channel and the dipole coupling serving for the signal line. The rotatable housing head contains a throttle and a pressure relief valve and on this a hose nozzle with breathing gas return, hose nozzle with breathing gas supply and nozzles with air filter and breathing gas inlet nozzle are arranged. The respiratory gas source and the heating and humidification are attached to the electronic control unit. The valve foot has a screw-adjustable, spring-loaded emergency breathing valve at its lower end.
Die Trachealverteilerkopf weist zwei Schlauchstutzen auf, wobei ein Schlauchstutzen mit der Atemgaszuleitung und der andere mit der Atemgasrückleitung verbunden ist.The Trachealverteilerkopf has two hose nozzles, with one hose nozzle connected to the breathing gas supply and the other with the respiratory gas return line.
Weiterhin besitzt der Trachealverteilerkopf einen zum Anschluß des Trachealtubus geeigneten Konnektorstutzen sowie ein zur Öffnung des Trachealtubus bei Absaugung geeignetes Verschlußstück.Furthermore, the Trachealverteilerkopf has a connector suitable for connection of the tracheal tube and a suitable for opening the tracheal tube in suction closure.
Die Erfindung soll nachstehnd anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben werden. In den Zeichnungen zeigen:The invention will be described below with reference to exemplary embodiments. In the drawings show:
Fig. 1: die Anordnung eines erfindungsgemäßen Beatmungsgerätes im Beatmungssystem, schematisch dargestellt Fig. 2: ein Ausführungsbeispiel der Ventilkombination mit dem TrachealverteilerkopfFig. 1: the arrangement of a ventilator according to the invention in the ventilation system, shown schematically Fig. 2: an embodiment of the valve combination with the Trachealverteilerkopf
Nach Fig. 1 ist der elektronische Steuerteil 1 außerhalb und die durch die Signalleitung 12 verknüpfte Ventilkombination 2 innerhalb des Inkubators 14 aufgestellt, wobei die Ventilkombination 2 in unmittelbarer Nähe des Patienten 6 steht. Die außerhalb des Inkubators 14 befindliche Atemgasquelle 10, welche alle für die Einstellung des Atejngasvolumenstromes und O2-Konzentration erforderlichen Einrichtungen enthält, ist mittels Schlauchleitung über die Erwärmung und Befeuchtung 11 mit dem Atemgaseintrittsstutzen 3 am Luftfilter 18 der Ventilkombination 2 verbunden. Der Trachealverteilerkopf 5 am Patienten 6 ist mittels Atemgaszuleitung 4 und Atemgasrückleitung 7 an die Ventilkombination 2 angeschlossen. Im Steuerteil 1 befindet sich ein nicht dargestelltes Manometer, das über die Manometerschlauchleitung 13 an die Ventilkombination 2 angeschlossen ist. Am Ventilfuß 16 der Ventilkombination 2 ist ein Atemgasaustrittsstutzen 8 angebracht, aufweichen ein Atemgasaustittsschlauch 9 aufsteckbar ist. Das elektronische Steuerteil 1, das an das Ortsnetz oder an das Bordnetz von Fahrzeugen anschließbar ist, enthält eine nicht dargestellte akustische Alarmeinrichtung sowie einen Wahlschalter zurAccording to FIG. 1, the electronic control part 1 is placed outside and the valve combination 2 linked by the signal line 12 within the incubator 14, wherein the valve combination 2 is in the immediate vicinity of the patient 6. The outside of the incubator 14 located breathing gas source 10, which contains all the facilities required for adjusting the Atejngasvolumenstromes and O 2 concentration is connected by means of hose on the heating and humidification 11 with the breathing gas inlet nozzle 3 on the air filter 18 of the valve combination 2. The Trachealverteilerkopf 5 on the patient 6 is connected by means of breathing gas supply line 4 and breathing gas return line 7 to the valve combination 2. In the control part 1 is an unillustrated pressure gauge, which is connected via the manometer hose 13 to the valve combination 2. At the valve foot 16 of the valve combination 2, a breathing gas outlet nozzle 8 is attached, soften a Atemgasaustittsschlauch 9 can be plugged. The electronic control part 1, which is connectable to the local network or to the electrical system of vehicles, includes an unillustrated audible alarm device and a selector switch to
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Umstellung der Beatmungsformen. Ein ebenfalls nicht dargestellter Akkumulator dient zur Aufrechterhaltung der Alarmfunktion bei Netzausfall.Conversion of the ventilation modes. An accumulator, also not shown, serves to maintain the alarm function in the event of a power failure.
Mittels üblicher, am elektronischen Steuerteil 1 vorhandenen Bedien- und Kontrolleinheiten können die Beatmungsfrequenz, der Inspirationsdruck, der endexspiratorische Druck, das Atemzeitverhältnis und die Hochfrequenz entsprechend der erforderlichen Beatmungsformen (IPPV, IPM, PEEPV und HFPPV) stufenlos eingestellt werden.The ventilation frequency, the inspiratory pressure, the end-expiratory pressure, the respiratory time ratio and the high-frequency can be adjusted continuously in accordance with the required ventilation modes (IPPV, IPM, PEEPV and HFPPV) by means of conventional control and monitoring units present on the electronic control unit 1.
Die entsprechenden Ausgangssignale gehen über die Signalleitung 12 zur Ventilkombination 2 und werden dort in adäquate aerodynamische Vorgänge umgesetzt. Die Ventilkombination 2 übernimmt bei der automatischen und bei der manuellen (assistierenden) Beatmung die Funktion des Exspirationsventiles (Frequenzpulsator), des Inspirationsdruckbegrenzers, des endexspiratorischen Druckbegrenzers, des Hochfrequenzmodulators und die Regelung des Atemzeitverhältnisses.The corresponding output signals go via the signal line 12 to the valve combination 2 and are converted there into adequate aerodynamic processes. The valve combination 2 assumes the function of the expiratory valve (frequency pulsator), the inspiratory pressure limiter, the end-expiratory pressure limiter, the high-frequency modulator and the regulation of the respiratory time ratio in automatic and in manual (assistive) ventilation.
Außerdem übernimmt die Ventilkombination 2 bei der manuellen Notbeatmung infolge Netzausfall die Funktion des Inspirationsdruckbegrenzers. Schließlich wird von der Ventilkombination 2 noch eine Selbstregelung der Druckkonstanz durchgeführt.In addition, the valve combination 2 assumes the function of the inspiratory pressure limiter during manual emergency ventilation as a result of a power failure. Finally, self-regulation of the pressure consistency is carried out by the valve combination 2.
Mittels der in der Ventilkombination 2 vorhandenen einstellbaren Drossel 34 wird die Systemstrecke von der Atemgasquelle 10 bis zur Ventilkombination 2 unter einem Staudruck gehalten, der größer als der Inspirationsdruck ist. Dadurch und durch die kurze Entfernung zwischen Ventilkombination 2 und Patienten 6 wird der bei den bekannten Beatmungsgeräten relativ große Gerätetotraum beim erfindungsgemäßen Beatmungsgerät auf ein Minimum, nämlich auf das Volumen der extrem kurzen Schlauchverbindungen 4 und 7, reduziert. Mit dieser erfindungsgemäßen Anordnung und der in der Beschreibung der Fig.2 noch dargelegten äußerst trägheitsarmen Arbeitsweise des Magnetventiles 19 ist es möglich, mit dem Magnetventil 19 außer der Steuerung des primären Druckverlaufes der normalen Beatmungsfrequenz dem Atemvolumenstrom eine für die Oszillationsventilation wirksam werdende HF-Modulation aufzuprägen, ohne daß, wie bei den bekannten Beatmungsgeräten zur Erzielung einer Oszillationsventilation, ein gesonderter HF-Generator und eine Druckleitung zum Patienten zu installieren ist.By means of the adjustable throttle 34 present in the valve combination 2, the system path from the respiratory gas source 10 to the valve combination 2 is kept under a dynamic pressure that is greater than the inspiratory pressure. Thereby, and by the short distance between the valve combination 2 and the patient 6, the relatively large device dead space in the ventilator according to the invention is reduced to a minimum, namely to the volume of the extremely short hose connections 4 and 7 in the case of the known ventilators. With this arrangement according to the invention and the extremely low-inertia operation of the solenoid valve 19 as described in the description of FIG. 2, it is possible to impart to the solenoid valve 19, apart from the control of the primary pressure curve of the normal ventilation frequency, the respiratory volume flow, an HF modulation which becomes effective for the oscillation ventilation without, as in the known ventilators to achieve a Oszillationsventilation, a separate RF generator and a pressure line to the patient to install.
Die Verkürzung der Schlauchleitungen und die Aufstellung der Ventilkombination 2 im Inkubator 14 erweist sich auch insofern als vorteilhaft, daß die Kondensatbildung ganz entscheidend eingeschränkt wird.The shortening of the tubing and the installation of the valve combination 2 in the incubator 14 also proves to be advantageous in that the formation of condensate is very significantly limited.
Mittels des in dem Ventilfuß 16 der Ventilkombination 2 eingebauten federbelasteten einstellbaren Notbeatmungsventiles 39 kann der Patient 6 beim Ausfall der elektronischen Steuerung 1 manuell beatmet werden, indem die Inspirationsphase durch manuellen Verschluß des Atemgasaustrittsstutzen 8 oder Atemgasaustrittsschlauch 9 ausgelöst wird. Dabei wird der Inspirationsdruck durch das Notbeatmungsventil 39 begrenzt.By means of the built-in valve foot 16 of the valve combination 2 spring-loaded adjustable emergency ventilation valve 39, the patient 6 can be manually ventilated in case of failure of the electronic control 1 by the inspiration phase by manual closure of the breathing gas outlet nozzle 8 or breathing gas outlet hose 9 is triggered. In this case, the inspiratory pressure is limited by the emergency ventilation valve 39.
Bei Spontanatmung des Patienten 6 wird das Beatmungsgerät auf die CPAP/PEEP-Atemhilfe umgestellt. Die Umstellung erfolgt mittels eines Wahlschalters am Steuerteil 1. Bei dieser Beatmungsform übernimmt die Ventilkombination 2 die Funktion des Exspirationsdruckbegrenzers und der Patient 6 atmet in der Expirationsphase gegen den stufenlos einstellbaren endexspiratorischen Druck.For spontaneous breathing of patient 6, the ventilator is switched to CPAP / PEEP breathing assistance. The changeover takes place by means of a selector switch on the control part 1. In this form of ventilation, the valve combination 2 assumes the function of the expiratory pressure limiter and the patient 6 breathes in the expiration phase against the continuously adjustable end-expiratory pressure.
Die schematisch separat dargestellten Teile Atemgasquelle 10 und Erwärmung und Befeuchtung 11 können an den elektronischen Steuerteil 1 angebaut sein.The parts separately shown breathing gas source 10 and heating and humidification 11 may be attached to the electronic control part 1.
Nach Fig. 2 besteht die Ventilkombination 2 aus einem Gehäuse 15, einem Ventilfuß 16, einem drehbar am Gehäuse 15 gelagerten Gehäusekopf 17 und einem Luftfilter 18. Im Gehäuse 15 befindet sich ein Magnetventil 19. Die Betätigungsvorrichtung des Magnetventiles 19 ist ein Gleichstromzugmagnet 20. Der Ankerschaft 21 ist durch die Stellmutter 22 mit der Ventilplatte 23 verbunden und lagert in der Lagerplatte 24. Der Ventilsitz wird durch eine Anzahl kreisförmig angeordneter Ventilrohre 25 gebildet, die in einem Ringkanal 26 münden. Selbiger ist durch den Kanal 27 und der Luftkammer 28 mit dem Schlauchstutzen 29 verbunden, aufweichen der Schlauch der Atemgasrückleitung 7 aufgesteckt ist. Am Gehäusestutzen 30 ist der mit dem Ringkanal 26 verbundene Schlauchstutzen 31 für die Manometerschlauchleitung 13 und die Dipolkupplung 32 für die Signalleitung 12 angeordnet.According to Fig. 2, the valve combination 2 consists of a housing 15, a valve base 16, a rotatably mounted on the housing 15 housing head 17 and an air filter 18. In the housing 15 is a solenoid valve 19. The actuator of the solenoid valve 19 is a Gleichstromzugmagnet 20. Der Anchor shaft 21 is connected by the adjusting nut 22 with the valve plate 23 and stored in the bearing plate 24. The valve seat is formed by a number of circularly arranged valve tubes 25, which open into an annular channel 26. The same is connected through the channel 27 and the air chamber 28 with the hose nozzle 29, on which the hose of the breathing gas return line 7 is plugged. On the housing stub 30 of the connected to the annular channel 26 hose stub 31 is arranged for the manometer hose 13 and the dipole coupling 32 for the signal line 12.
Auf dem Gehäusestutzen 33 lagert der drehbare Gehäusekopf 17, welcher eine Drossel 34 und ein federbelastetes einstellbares Überdruckventil 35 enthält. An dem Gehäusekopf 17 ist der Schlauchstutzen 29 für die Atemgasrückleitung 7, der Schlauchstutzen 36 für die Atemgaszuleitung 4 und der Stutzen 37 für den Luftfilter 18 vorhanden. An dem auf dem Stutzen 37 drehbar gelagerten Luftfilter 18 ist der Atemgaseintrittsstutzen 3 angeordnet.On the housing stub 33, the rotatable housing head 17, which includes a throttle 34 and a spring-loaded adjustable pressure relief valve 35 stores. On the housing head 17 of the hose nozzle 29 for the respiratory gas return line 7, the hose nozzle 36 for the breathing gas supply line 4 and the nozzle 37 for the air filter 18 is present. At the rotatably mounted on the nozzle 37 air filter 18 of the breathing gas inlet nozzle 3 is arranged.
Der Ventilfuß 16 enthält das mittels der Schraube 38 einstellbare federbelastete Notbeatmungsventil 39. Am Ventilfuß 16 ist ein Atemgasaustrittsstutzen 8 angeflanscht. Die Atemgaszuleitung 4 und die Atemgasrückleitung 7 verbinden die Ventilkombination 2 mit dem Trachealverteilerkopf 5, der für diesen Zweck zwei Schlauchstutzen 40 hat. Am Trachealverteilerkopf 5 befindet sich ein Konnektorstutzen 41 für den Anschluß des Trachealtubus und ein Verschlußstück 42 zur Öffnung des Tubus bei Absaugungen. Das von der Atemgasquelle 10 kommende Atemgas durchströmt die Ventilkombination 2 in Pfeilrichtung A-B-C-D. Entsprechend der gewählten Beatmungsform und den vom Steuerteil 1 ankommenden Signalen regelt das Magnetventil 19 den Druckverlauf des in Pfeilrichtung E fürdie Beatmung des Patienten 6 wirksam werdenden Atemgasstromes in der Inspirationsphase und den endexspiratorischen Druck in der Exspirationsphase.The valve foot 16 contains the adjustable by means of the screw 38 spring-loaded emergency breathing valve 39. At the valve foot 16, a breathing gas outlet nozzle 8 is flanged. The respiratory gas supply line 4 and the respiratory gas return line 7 connect the valve combination 2 to the tracheal distribution head 5, which has two hose stubs 40 for this purpose. At Trachealverteilerkopf 5 is a connector piece 41 for the connection of the tracheal tube and a closure member 42 for opening the tube at suction. The breathing gas coming from the respiratory gas source 10 flows through the valve combination 2 in the direction of arrow A-B-C-D. In accordance with the selected ventilation mode and the signals arriving from the control unit 1, the solenoid valve 19 regulates the pressure profile of the respiratory gas flow in the direction of arrow E for the ventilation of the patient 6 in the inspiratory phase and the end expiratory pressure in the expiratory phase.
Beim Ausfall der elektronischen Steuerung wird durch manuellen Verschluß des Atemgasaustrittsstutzens 8 die Inspirationsphase ausgelöst und der Beatmungsdruck baut sich entsprechend des eingestellten Widerstandes des Notbeatmungsventiles 39 auf. Dabei strömt das Atemgas durch das Notbeatmungsventil 39 und die Bohrungen im Ventilfuß 16.In case of failure of the electronic control is triggered by manual closure of the breathing gas outlet nozzle 8, the inspiration phase and the ventilation pressure builds up according to the set resistance of the emergency ventilation valve 39. In this case, the breathing gas flows through the emergency ventilation valve 39 and the bores in the valve foot 16.
Etwa auftretende unzulässige hohe Atemgasdrücke werden durch das Überdruckventil 35 abgefangen. Dabei ist das Überdruckventil 35 etwas höher eingestellt als der normalerweise angewendete Inspirationsdruck.Any inadmissible high breathing gas pressures are intercepted by the pressure relief valve 35. In this case, the pressure relief valve 35 is set slightly higher than the normally applied inspiratory pressure.
Die Drossel 34 wird bei der HF-BeatmUng so eingestellt, daß im Atemgasstrom vor der Drossel 34 ein den Inspirationsdruck wesentlich übersteigender Druck herrscht. Damit wird der Gerätetotraum auf die kurze Atemgasstrecke von der Drossel 34 bis zum Magnetventil 19 reduziert, was die bereits erwähnte Voraussetzung für die HF-Oszillationsventilation ist. Erzeugt wird dieselbe durch das Magnetventil 19 mittels dem normalen Atemzyklus überlagerten HF-Impulsen von 5 bis 25Hz.The throttle 34 is adjusted in the HF-ventilation so that in the respiratory gas flow in front of the throttle 34 there is a pressure substantially exceeding the inspiratory pressure. Thus, the device dead space is reduced to the short breathing gas from the throttle 34 to the solenoid valve 19, which is the prerequisite already mentioned for the RF oscillation. The same is generated by the magnetic valve 19 by means of the normal breathing cycle superimposed RF pulses of 5 to 25 Hz.
Ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Ventilkombination 2 ist der aus einer Anzahl von Ventilrohren 25 bestehende Ventilsitz des Magnetventiles 19, wobei die Summe der Rohrquerschnitte von n-Ventilrohren eine von der widerstandsfreien Durchströmung des Atemgasvolumenstromes bestimmte konstante Größe ist.An essential feature of the valve combination 2 according to the invention is the valve seat of the solenoid valve 19 consisting of a number of valve tubes 25, the sum of the tube cross sections of n-valve tubes being a constant variable determined by the resistance-free flow of the respiratory gas volume flow.
Diese Ventilsitzausführung ist die Voraussetzung für die Selbstregelung der Druckkonstanz des Magnetventiles 19, da mit der Anzahl der Ventilrohre 25 das Kraft-Weg-Verhalten des Ventiles mit dem Kraft-Weg-Verhalten des Gleichstromzugmagneten 20This valve seat design is the prerequisite for the self-regulation of the pressure constant of the solenoid valve 19, since with the number of valve tubes 25, the force-displacement behavior of the valve with the force-displacement behavior of the Gleichstromzugmagneten 20th
konstruktiv in Übereinstimmung gebracht werden kann. Diese Anpassung ist eine wichtige Voraussetzung für die Funktioncan be brought into conformity constructively. This adaptation is an important requirement for the function
des Magnetventiles 19 im Beatmungsprozeß, da das Magnetventil 19 den Staudruck auch bei einer Veränderung des Atemgasvolumenstromes konstant halten muß. Damit werden die bei der Beatmung geforderten Betriebszustände, wie z. B. das inspiratorische und das endexspiratorische Druckplateau konstant und reproduzierbar gewährleistet. Durch die erfindungsgemäße Ausführung des Magnetventiles 19 kommen die üblicherweise bei Regelventilen erforderlichen Regelvorrichtungen in Wegfall.the solenoid valve 19 in the ventilation process, since the solenoid valve 19 must keep the back pressure constant even with a change in the breathing gas volume flow. Thus, the required during ventilation operating conditions such. B. ensures the inspiratory and the end-expiratory pressure plateau constant and reproducible. Due to the inventive design of the solenoid valve 19, the control devices usually required for control valves come into elimination.
Wesentlich im Sinne der Erfindung ist es auch, daß mit dieser Ventilsitzausführung die Stellwege des Magnetventiles 19 sehr klein werden. Das ist eine Voraussetzung für die Modulation von HF-Impulsen, für die sehr kurze Schaltzeiten und ein trägheitsarmes Arbeiten des Magnetventiles 19 erforderlich sind.Essential within the meaning of the invention, it is also that with this valve seat design, the travel of the solenoid valve 19 are very small. This is a prerequisite for the modulation of RF pulses, for which very short switching times and a low-inertia working of the solenoid valve 19 are required.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Ventilsitzes entsteht dadurch, daß die äußerst dünnwandigen Ventilrohre 25 eine sehr kleine Berührungsfläche mit der Ventilplatte 23 bilden. Es wird damit eine günstige Durchströmung des Ventiles erreicht und die Gefahr eines evtl. Haftens der Ventilplatte 23 am Ventilsitz gemindert.Another advantage of the valve seat according to the invention arises from the fact that the extremely thin-walled valve tubes 25 form a very small contact surface with the valve plate 23. It is thus achieved a favorable flow through the valve and reduces the risk of a possible adhesion of the valve plate 23 to the valve seat.
Außerdem werden damit die möglicherweise bei Strömungsvorgängen auftretenden eine stetige Regelung negativ beeinflussenden Erscheinungen, wie z. B. das aerodynamische Paradoxon, ausgeschalten.In addition, thus possibly occurring in flow processes a continuous control negatively influencing phenomena such. As the aerodynamic paradox switched off.
Es hat sich gezeigt, daß die Konstruktionsparameter zum wesentlichen Teil experimentell ermittelt werden müssen. Zum besseren Verständnis sollen die angeführten Zusammenhänge wie folgt näher erläutert werden:It has been found that the design parameters must be determined experimentally for the most part. For a better understanding, the connections described are explained in more detail as follows:
Jedes der äußerst dünnwandigen Ventilrohre 25 bildet bei der Ventilöffnung mit der Ventilplatte 23 einen Ringspalt, dessen Fläche das Produkt aus Ventilrohrumfang und Ventilluftspalt ist. Die Summe der Ringspaltflächen von n-VentiIrohren ist maßgebend für den Widerstand in der Dichtzone und damit für den Staudruck bei einem bestimmten Atemgasvolumenstrom.Each of the extremely thin-walled valve tubes 25 forms an annular gap at the valve opening with the valve plate 23, the area of which is the product of the valve tube circumference and the valve air gap. The sum of the annular gap areas of n-VentiIrohren is decisive for the resistance in the sealing zone and thus for the back pressure at a certain respiratory gas volume flow.
Der Beatmungsdruck setzt sich zusammen aus dem mit der Magnetzugkraft regelbaren Widerstand in der Dichtzone des Ventiles und dem festen Widerstand der durchströmten Teile.The ventilation pressure is composed of the resistance in the sealing zone of the valve which can be controlled by the magnetic force and the fixed resistance of the parts through which it flows.
Demzufolge muß beispielsweise eine durch Volumenstromerhöhung verursachte Staudruckzunahme durch dementsprechende Senkung des Widerstandes in der Dichtzone kompensiert werden. Dazu bedarf es einer Verringerung der Magnetzugkraft. Diese Änderung der Magnetzugkraft ist von einem bestimmten Stellweg des Magnetankers abhängig. Zur Erreichung einer selbstregelnden Druckkonstanz muß der andererseits von der Volumenstromerhöhung abhängige Ventilstellweg dem Stellweg des Magnetankers angepaßt werden. Das ist konstruktiv bei dem erfindungsgemäßen Ventilsitz durch Anordnung einer bestimmten Anzahl von Ventilrohren 25 möglich.Consequently, for example, caused by increase in volume flow pressure increase must be compensated by corresponding reduction in the resistance in the sealing zone. This requires a reduction in magnetic attraction. This change in the magnetic field is dependent on a specific travel of the armature. To achieve a self-regulating pressure stability of the other hand, dependent on the increase in volume flow valve travel must be adapted to the travel of the armature. This is structurally possible with the valve seat according to the invention by arranging a certain number of valve tubes 25.
Die Anzahl der Ventilrohre 25 ergibt sich aus dem Quadrat des Quotienten der erforderlichen Ventilstellwegkorrektur mitThe number of valve tubes 25 results from the square of the quotient of the required Ventilstellwegkorrektur with
„ ' _ { —H— \2"'_ { -H- \ 2
wobei H der Ventilhub eines Einrohrventiles und Hn der Ventilhub bei n-Ventilrohren ist. Der Durchmesser dn der Ventilrohre wird danachwhere H is the valve lift of a monotube valve and H n is the valve lift at n-valve tubes. The diameter d n of the valve tubes is thereafter
dr = d ψη -1 d r = d ψη - 1
wenn d der vorgegebene Durchmesser des Einrohrventiles ist.when d is the predetermined diameter of the monotube valve.
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