CH661210A5

CH661210A5 - VENTILATOR WITH HIGH FREQUENCY VENTILATION.

Info

Publication number: CH661210A5
Application number: CH588083A
Authority: CH
Inventors: Uwe Kuehl; Eckhardt Dr Mueller
Original assignee: Draegerwerk Ag
Priority date: 1983-03-12
Filing date: 1983-10-31
Publication date: 1987-07-15
Also published as: SE8306413D0; GB2136298A; DE3308819A1; SE8306413L; GB8404441D0; JPS6319188B2; FR2542204A1; JPS59168859A; GB2136298B; SE454951B; FR2542204B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Beatmungsgerät mit hochfrequenter Beatmung durch eine Steuerung über ein Hochfrequenzventil in einer Atemgasleitung als Verbindung Atemgasquelle—Trachealtubus mit Jet-Mündung, einer Befeuchtungseinrichtung und einer Atemgasheizung in der Atemgasleitung. The invention relates to a ventilator with high-frequency ventilation by means of a control via a high-frequency valve in a breathing gas line as a connection between breathing gas source and tracheal tube with a jet mouth, a humidification device and breathing gas heating in the breathing gas line.

Eine wesentliche Frage bei der Hochfrequenzbeatmung (HFJV) stellt sich aus der Beherrschung der Anfeuchtung und der Temperatur des Atemgases. Das dem Patienten zugeführte Gasgemisch besteht aus zwei Teilströmen, dem unter hohem Vordruck durch eine Düse oder Kanüle zugeblasenen Atemgas (Jet-Beatmung) und einem durch Injektorwirkung angesaugten Zusatzgas. Bei der Hochfrequenzbeatmung werden dabei im Atemgasstrom Gasdruckimpulse erzeugt. An essential question in high-frequency ventilation (HFJV) arises from the control of the humidification and the temperature of the breathing gas. The gas mixture supplied to the patient consists of two partial flows, the breathing gas (jet ventilation) blown in under high pressure through a nozzle or cannula and an additional gas drawn in by the action of an injector. With high-frequency ventilation, gas pressure pulses are generated in the breathing gas stream.

Ein bekanntes Gerät zur Unterstützung der Atmung oder künstlichen Beatmung zur humanen Verwendung besitzt ein dünnes Strahlrohr, das parallel zur Achse eines Trachealtubus angeordnet ist. Diesem Strahlrohr wird über ein Steuergerät das Atemgas unter Druck zugeführt. Der in den Trachealtubus gerichtete Strahl bläht die Lunge auf. Im Bereich der Mündung des Strahlrohres ist seitlich davon in der Wand des Trachealtubus ein Zuführungsrohr für Feuchtigkeit vorgesehen. Aus diesem wird die Feuchtigkeit durch die Injektorwirkung des Atemgasstrahles angesaugt. Die Feuchtigkeit kann als zerstäubtes Wasser, feuchte Luft oder Dampf zugeführt werden (DE-OS 2 603 063). Dabei kühlt zerstäubtes Wasser durch seine Verdampfungswärme den Körper des Patienten in unerwünschter Weise ab. Feuchte Luft wird durch den Atemgasstrahl in der Feuchte verringert, so dass die erwünschten hohen Feuchtegrade nicht zu erreichen sind. Beim Einführen von Dampf unmittelbar in den Trachealtubus bringt die Dampftemperatur hohe Risiken mit sich. A known device for supporting breathing or artificial respiration for human use has a thin jet tube which is arranged parallel to the axis of a tracheal tube. The breathing gas is supplied under pressure to this jet pipe via a control unit. The jet directed into the tracheal tube expands the lungs. In the area of the mouth of the jet pipe, a supply pipe for moisture is provided laterally in the wall of the tracheal tube. From this the moisture is sucked in through the injector action of the breathing gas jet. The moisture can be supplied as atomized water, moist air or steam (DE-OS 2 603 063). Atomized water undesirably cools the patient's body through its heat of vaporization. Moist air is reduced in moisture by the breathing gas jet, so that the desired high levels of humidity cannot be achieved. When steam is introduced directly into the tracheal tube, the steam temperature entails high risks.

Bei einem bekannten Beatmungsgerät mit hochfrequenter Beatmung ist eine als Sauerstoff-Luft-Mischer ausgebildete Atemgasquelle mit einer Atemgasleitung über einen ersten Wärmetauscher, ein Magnetventil und einen zweiten Wärmetauscher mit einer Jet-Mündung verbunden. Die Jet-Mündung ist in einem Trachealtubus angeordnet. Eine Dosierpumpe ist über ein Rückschlagventil an die Atemgasleitung zwischen Magnetventil und zweitem Wärmetauscher angeschlossen. Sie fördert einen vorgegebenen Strom flüssigen Wassers in die Atemgasleitung. Das Magnetventil wird von einer Steuerung hochfrequent angesteuert. Dabei führt es der Jet-Mündung aus der Atemgasquelle Atemgaspulse unter Drücken bis 3,5 bar zu. Auf seinem Wege wird dieses Atemgas in dem ersten Wärmetauscher vorgewärmt, nach dem Magnetventil mit der erforderlichen Wassermenge versehen und anschliessend in dem zweiten Wärmetauscher bis zur Verdunstung des zugegebenen Wassers erwärmt. Nach dem Austritt aus der Jet-Mündung soll das Atemgas Körpertemperatur besitzen und mit Feuchtigkeit gesättigt sein (Respiratory Care, November 1982, Vol. 27, No. 11, Seite 1386—1391). Dieses Ziel lässt sich aber mit der Verdunstung des in das unter Druck stehende Atemgas zugegebenen Wassers in dem zweiten Wärmetauscher nicht erreichen, weil aufgrund der Gleichgewichtsbedingungen bei einer Vorwärmung auf normale Temperatur das Atemgas nach der Entspannung eine zu geringe Feuchte enthält; oder bei höherer Vorwärmung zwar die Feuchte in erwünschter, aber zugleich die Temperatur in nicht vertretbarer Weise steigen. Darüberhinaus ergibt sich durch die Hohlräume des zweiten Wärmetauschers ein Puffervolumen, das die von dem Magnetventil erzeugten hochfrequenten Atemgaspulse ausgleicht und damit in ihrer Wirkung unerwünscht verändert. In a known ventilator with high-frequency ventilation, a breathing gas source designed as an oxygen-air mixer is connected to a breathing gas line via a first heat exchanger, a solenoid valve and a second heat exchanger with a jet mouth. The jet mouth is arranged in a tracheal tube. A dosing pump is connected to the breathing gas line between the solenoid valve and the second heat exchanger via a check valve. It delivers a predetermined flow of liquid water into the breathing gas line. The solenoid valve is controlled by a high-frequency control. It feeds the jet outlet from the breathing gas source into breathing gas pulses under pressures up to 3.5 bar. On its way, this breathing gas is preheated in the first heat exchanger, provided with the required amount of water after the solenoid valve and then heated in the second heat exchanger until the added water has evaporated. After exiting the jet mouth, the breathing gas should be at body temperature and saturated with moisture (Respiratory Care, November 1982, Vol. 27, No. 11, pages 1386-1391). However, this goal cannot be achieved with the evaporation of the water added to the pressurized breathing gas in the second heat exchanger because, due to the equilibrium conditions, the breathing gas contains too little moisture after the relaxation after preheating to normal temperature; or with higher preheating the humidity increases in a desired way, but at the same time the temperature in an unacceptable way. In addition, the cavities of the second heat exchanger result in a buffer volume which compensates for the high-frequency breathing gas pulses generated by the solenoid valve and thus undesirably changes their effect.

Aufgabe der Erfindung ist ein Beatmungsgerät mit hochfrequenter Beatmung, ausgerüstet mit einer Befeuchtungseinrichtung für das Atemgas, hinter dem dieses im entspannten Zustand mit einer Temperatur von 37 °C und einer hohen relativen Feuchte und ohne wesentliche Beeinträchtigung der Pulsschärfe der Atemgasimpulse für den Patienten zur Verfügung steht. The object of the invention is a ventilator with high-frequency ventilation, equipped with a humidification device for the breathing gas, behind which this is available to the patient in a relaxed state with a temperature of 37 ° C and a high relative humidity and without significant impairment of the pulse sharpness of the breathing gas pulses .

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Befeuchtungseinrichtung eine Dampferzeugungseinrichtung, der Wasser zugeführt wird, ist und über eine Dampfleitung zwischen Atemgasheizung und der Jet-Mündung an die Atemgasleitung angeschlossen ist und die Steuerung die Dampferzeugungseinrichtung dabei in Abhängigkeit von dem Hochfrequenzventil schaltet. This object is achieved according to the invention in that the humidification device is a steam generating device to which water is supplied and is connected to the breathing gas line via a steam line between breathing gas heating and the jet outlet, and the controller switches the steam generating device as a function of the high-frequency valve.

In Ausgestaltung der Erfindung gibt es die Möglichkeit der verschiedenen Gestaltung der Dampferzeugungseinrichtung. Sie kann eine beheizte enge Dampfwendel und eine über eine Wasserleitung angeschlossene Dosierpumpe, der das Wasser zugeführt wird, sein, wobei diese durch die Steuerung in Abhängigkeit von dem Hochfrequenzventil schaltet, oder sie kann auch ein Druckgefass, dem das Wasser zugeführt wird, und ein angeschlossenes Auf-Zu-Ventil sein, wobei dieses durch die Steuerung in Abhängigkeit von dem Hochfrequenzventil schaltet. In an embodiment of the invention, there is the possibility of different design of the steam generating device. It can be a heated narrow steam coil and a metering pump connected to a water line, to which the water is supplied, which switches by the control depending on the high-frequency valve, or it can also be a pressure vessel to which the water is supplied and a connected one Be on-off valve, which switches by the controller depending on the high-frequency valve.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass es mit dem mindestens mit dem dort vorhandenen Druck und entsprechend hoher Temperatur in die Atemgasleitung eingespritzten Wasserdampf nach der Entspannung bei der gewünschten Temperatur des Patienten von 37 °C zu einer hohen relativen Feuchte kommt. Da der überwiegende Teil der für die Anfeuchtung und Erwärmung des Atemgases aufzubringenden Energie bei dieser Vorgehensweise über den Wasserdampf eingebracht wird, ist nur noch eine geringe zusätzliche Atemgasheizleistung notwendig, um das Gasgemisch auf diese 37 °C aufzuheizen. Dieses erlaubt eine geometrische Auslegung der Atemgasheizung The advantages achieved by the invention consist in particular in the fact that the water vapor injected into the breathing gas line at least with the pressure and correspondingly high temperature there results in a high relative humidity after relaxation at the desired temperature of the patient of 37 ° C. Since the major part of the energy to be used for humidification and heating of the breathing gas is introduced via the water vapor, only a small additional breathing gas heating output is necessary to heat the gas mixture to this 37 ° C. This allows a geometrical design of the breathing gas heating

2 2nd

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von geringem inneren Volumen und geringem Strömungswiderstand, so dass die Atemgasimpulse nur geringfügig gedämpft werden. Die kurze Verweilzeit der Gasgemischmenge der einzelnen Gasimpulse in der Atemgasleitung verhindert eine Rückkondensation. Eine eventuelle Teilkondensation heizt das Gemisch so weit auf, dass nach der Entspannung genug Wärmeenergie zur Neuverdampfung des geringen Tröpfchenanteils zur Verfügung steht. of low internal volume and low flow resistance, so that the breathing gas pulses are only slightly damped. The short dwell time of the gas mixture quantity of the individual gas pulses in the breathing gas line prevents back condensation. Any partial condensation heats the mixture to such an extent that after the relaxation, enough thermal energy is available to re-evaporate the small proportion of droplets.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen in schematischer Darstellung, unterschiedlich durch andere Dampferzeugungseinrichtungen, Embodiments of the invention are shown in the drawing and are described in more detail below. In a schematic representation, different from other steam generating devices,

Fig. 1 den Hochdruckteil eines Beatmungsgerätes mit Wasserdampferzeugung in einer Dampfwendel und Fig. 1 shows the high pressure part of a ventilator with steam generation in a steam coil and

Fig. 2 den Hochdruckteil eines Beatmungsgerätes mit Wasserdampferzeugung in einem Druckgefass. Fig. 2 shows the high pressure part of a ventilator with steam generation in a pressure vessel.

Das Beatmungsgerät besteht aus dem in der Zeichnung dargestellten hochfrequenten Hochdruckteil für das Atemgas und dem nicht dargestellten mit der Jet-Mündung 5 verbundenen Zusatzgasteil (Patientensystem). The ventilator consists of the high-frequency high-pressure part for the breathing gas shown in the drawing and the additional gas part (patient system) not shown connected to the jet mouth 5.

Das unter Hochdruck stehende Atemgas wird aus einer Atemgasquelle bei 1 in die Atemgasleitung 2 eingeleitet und durchströmt dann ein Hochfrequenzventil 3, eine Atemgasheizung 4 und die Jet-Mündung 5. Hier wird es entspannt und bei 6 in Richtung Patient geblasen. The high-pressure breathing gas is introduced from a breathing gas source at 1 into the breathing gas line 2 and then flows through a high-frequency valve 3, a breathing gas heater 4 and the jet mouth 5. Here it is relaxed and blown towards the patient at 6.

Die Schaltung des Hochfrequenzventils 3 erfolgt durch die Steuerung 7. The high-frequency valve 3 is switched by the controller 7.

Zwischen der Atemgasheizung 4 und der Jet-Mündung 5 ist bei 8 eine Dampfleitung 9 an die Atemgasleitung 2 angeschlossen, durch die der in der Dampferzeugungseinrichtung erzeugte Wasserdampf, durch die Steuerung 7 in Abhängigkeit von dem Hochfrequenzventil 3 gesteuert, eingeblasen wird. Between the breathing gas heater 4 and the jet mouth 5, a steam line 9 is connected to the breathing gas line 2 at 8, through which the water vapor generated in the steam generating device, controlled by the controller 7 as a function of the high-frequency valve 3, is blown in.

661 210 661 210

Die Fig. 1 zeigt eine Dampferzeugungseinrichtung, die aus einer engen Dampfwendel 10, einem Metallrohr mit einem inneren Durchmesser zwischen 0,3 mm bis 1,5 mm und in üblicher Weise von aussen beheizt, und einer Dosierpumpe 12 besteht. Das zu verdampfende Wasser wird bei 11 zugeführt und von der Dosierpumpe 12, angesteuert von der Steuerung 7, durch eine Wasserleitung 13 in die Dampfwendel 10 gedrückt, dort verdampft und als Wasserdampf durch die Dampfleitung 9 in die Atemgasleitung 2 eingeblasen. Es mischt sich dort dem in der Atemgasheizung 4 aufgewärmten Atemgas zu. Fig. 1 shows a steam generating device, which consists of a narrow steam coil 10, a metal tube with an inner diameter between 0.3 mm to 1.5 mm and heated in the usual way from the outside, and a metering pump 12. The water to be evaporated is fed in at 11 and pressed by the metering pump 12, controlled by the controller 7, through a water line 13 into the steam coil 10, evaporated there and blown as water vapor through the steam line 9 into the breathing gas line 2. It mixes with the breathing gas warmed up in the breathing gas heater 4.

Die Fig. 2 zeigt eine Dampferzeugungseinrichtung, die aus einem Druckgefäss 14, dem bei 11 das Wasser zugeführt wird, und einem angeschlossenen Auf-Zu-Ventil 15 besteht. In dem Druckgefäss 14 wird dauernd Wasserdampf erzeugt, der dann durch das durch die Steuerung 7 in Abhängigkeit von dem Hochfrequenzventil 3 gesteuerte Auf-Zu-Ventil 15 durch die Dampfleitung 9 in die Atemgasleitung 2 eingeblasen wird. FIG. 2 shows a steam generating device which consists of a pressure vessel 14, to which the water is supplied at 11, and a connected open-close valve 15. Water vapor is continuously generated in the pressure vessel 14 and is then blown into the breathing gas line 2 through the steam line 9 through the on-off valve 15 controlled by the controller 7 as a function of the high-frequency valve 3.

Der in den Dampferzeugungseinrichtungen erzeugte Wasserdampf, der mit dem Druck des Atemgases in der Atemgasleitung 2 in diese eingeblasen wird, besitzt angepasst an den vorliegenden Druck in der Atemgasleitung 2 eine Temperatur von z. B. 160 °C. Er enthält dann eine Wassermenge, die nach der Entspannung des Dampfgemisches hinter der Jet-Mündung 5 und bei einer Temperatur von 37 C die gewünschte hohe relative Feuchte bedeutet. Die sich mit dem zugeführten Atemgas und dem Wasserdampf bildende Gemischtemperatur liegt nur wenig unter den nachher gewünschten 37 °C. In der Atemgasheizung 4 ist daher nur eine geringe Heizleistung notwendig, um diese zu erreichen. Die kurze Verweilzeit des Gasgemisches in der Atemgasleitung 2 lässt es noch nicht zu einer störenden Rückkondensation des Wassers kommen. The water vapor generated in the steam generating devices, which is blown into the breathing gas line 2 with the pressure of the breathing gas, has a temperature of z. B. 160 ° C. It then contains an amount of water which, after the expansion of the steam mixture behind the jet orifice 5 and at a temperature of 37 ° C., means the desired high relative humidity. The mixture temperature that forms with the supplied breathing gas and water vapor is only slightly below the 37 ° C desired afterwards. In the breathing gas heater 4, therefore, only a low heating power is necessary to achieve this. The short dwell time of the gas mixture in the breathing gas line 2 does not yet lead to an annoying back condensation of the water.

3 3rd

5 5

10 10th

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

661210 PATENT CLAIMS

1. Ventilator with high-frequency ventilation by means of a control via a high-frequency valve in a breathing gas line as a connection between breathing gas source and tracheal tube with jet orifice, a humidification device and breathing gas heating in the breathing gas line, characterized in that the humidification device is a steam generating device which is supplied with water ( 11), and is connected via a steam line (9) between the breathing gas heater (4) and the jet mouth (5) to the breathing gas line (2) and the controller (7) switches the steam generating device as a function of the high-frequency valve (3) .

2. Ventilator with high-frequency ventilation according to claim 1, characterized in that the steam generating device is a heated narrow steam coil (10) and a via a water line (13) connected metering pump (12), which is supplied with water, this by the control (7) switches depending on the high-frequency valve (3).

3. Ventilator with high-frequency ventilation according to claim 1 and 2, characterized in that the steam coil (10) is a metal tube with an inner diameter between 0.3 mm to 1.5 mm.

4. ventilator with high-frequency ventilation according to claim 1, characterized in that the steam generating device is a pressure vessel (14) to which the water is supplied, and a connected on-off valve (15), this by the controller (7) in Dependence on the high-frequency valve (3) switches.