DD280039A1

DD280039A1 - Ventil- und sensoranordnung fuer ein beatmungsgeraet

Info

Publication number: DD280039A1
Application number: DD32576589A
Authority: DD
Inventors: Peter Schaller
Original assignee: Carus Carl Gustav
Priority date: 1989-02-15
Filing date: 1989-02-15
Publication date: 1990-06-27
Also published as: DD280039B3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventil- und Sensoranordnung fuer ein Beatmungsgeraet, basierend auf DD 212 186, bei dem das Atemgas am Unterdruckausgang eines zwischen Atemgasquelle und Stellventil angeordneten Injektors entnommen wird und wo zur Verringerung des apparativen Totraumes unmittelbar nach dem Unterdruckausgang des Injektors eine Verzweigung erfolgt, wobei jeder Zweig je einen Volumenstromsensor und je ein Richtungsventil enthaelt und beide Zweige am Tubuskopf wieder zusammengefuehrt werden. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung befindet sich nur ein Volumenstromsensor unmittelbar am Unterdruckausgang des Injektors und die Verzweigung erfolgt unmittelbar nach dem Volumenstromsensor, wobei jeder Zweig nur ein Richtungsventil enthaelt.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet

Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Medizin, insbesondere die Beatmungsgerätetechnik.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In DD 212186 wird ein geregeltes Beatmungsgerät, insbesondere für die Säuglingsbeatmung, vorgeschlagen, welches sich durch große Einfachheit auszeichnet.

Hierbei erfolgt die Steuerung des Atemgasstromes vom uno zum Patienten in der Weise, daß das Atemgas am Unterdruckausgang eines zwischen Atemgasquelle und Stellventil angeordneten Injektors entnommen und über einen Volumenstromsensors einem Tubuskopf zugeführt wird. Der Volumenstromsensor mißt den Istwert des Volumenstromes. Ein weiterer Drucksensor mißt patientennah den Beatmungsdruck. Es wird kein zusätzliches PEEP-Ventil und auch kein Inspirations-Exspirationsventil benötigt. Dieses Prinzip ermöglicht neben konventionellen Beatmungsverfahren auch die

Hochfrequenzventilation. Voraussetzung hierfür ist'allerdings, daß mindestens Injektor und Volumenstromsensor patientennah angeordnet werden.

Nachteilig ist deshalb, daß sich der apparative Totraum unzulässig vergrößert, wenn das Patiententeil, das neben Injektor und Volumenstromsensor sinnvollerweise auch das Stellventil enthält, aus pflegetechnischen Gründen nicht mehr patientennah angeordnet ist.

Von Ventilatoren für die Erwachsenenbeatmung ist bekannt, daß das Atemgas über ein steuerbares Inspirationsventil und einen Inspirationsschlauch zum Tubuskopf und von dort über einen Exspirationsschlauch und ein steuerbares Exspirationsventil und gegebenenfalls ein PEEP-Ventil an die Atmosphäre geführt wird.

Nachteilig an dieser Lösung ist, daß steuerbare In- und Exspirationsventile benötigt werden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Verbesserung der Beatmungstechnik.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine unzulässige Erhöhung des Totraumes bei patientenfern angeordnetem pneumatischen Teil des Beatmungsgerätes zu vermeiden und die Vorteile des vorgestellten Beatmungsverfahren mit der Hochfrequenzventilation zu erhalten.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, indem unmittelbar nach dem Unterdruckausgang des Injektors eine Aufteilung in einen Inspirations- und einen Exspirationszweig vorgenommen wird, die beide am Tubuskopf wieder zusammengeführt werden.

In jedem Zweig befindet sich je ein Volumenstromsensor und die Verteilung der Beatmungsluft in den inspiratorischen oder den exspiratorischen Zweig kann auf verschiedenerlei Weise erfolgen:

1. Unmittelbar nach dom Unterdruckausgang des Injektors wird eine Verzweigung über ein Zweiwegventil vorgenommen. Im Falle der Inspi ration gelangt die Luft über den inspiratorischen Volumenstromsensor und einen Schlauch zum Tubuskopf und im Falle der Exspiration über einen weiteren Schlauch, den exspiratorischen Volumenstromsensor und das Zweiwegventil in den Unterdruckausgang des Injektors.

2. Unmittelbar nach dem Unterdruckausgang des Injektors erfolgt eine Verzweigung über ein Y- oder T-Stück und die Aufteilung der Luft erfolgt über zwei Richtungsventile, von denen in jedem Zweig eines in Serie mit je einem Volumenstromsensor angeordnet ist und wo das eine Ventil die Luft vom Injektor zum Tubuskopf und das andere die Luft vom Tubuskopf zum Injektor passieren läßt.

3. Unmittelbar am Injektor erfolgt die Verzweigung in den Inspirations- und in den Exspirationszweig mit den dazugehörigen Volumenstromsensoren, und die Aufteilung der Beatmungsluft erfolgt über ein Zweiwegventil, welches am Tubuskopf angeordnet ist.

Die Reihenfolge von Volumenstromsensor und Richtungsventil und Schlauch in jedem Zweig ist beliebig und ist nach konstruktiven Gesichtspunkten zu wählen.

Da jeder einzelne Volumenstromsensor nur eine Strömungsrichtung erfaßt, entweder die Exspiration oder die Inspiration, müssen die elektrischen Ausgangssignale beider Sensoren U1 und U 2 in einer elektronischen Schaltung zum Volumenstrom-Summensignal UA gemäß der Beziehung UA = GI xU1 +G2x U 2 summiert werden, wobei die Wichtungsfaktoren G1 und G 2 wegen möglicher Unterschiede in den Wandler-Übertragungs-Faktoren einstellbar gemacht werden sollten. Kommen Volumenstromsensoren zum Einsatz, die aus einem Pneumotachographenkopf, einem Differenzdruckwandler und einer Wandlerelektronik bestehen, wobei der Pneumotachographenkopf an zwei Differenzdruck-Ausgängen ein dem Volumenstrom proportionales Differenzdrucksignal abgibt, so kann bei vermindertem Anspruch an die Meßgenauigkeit unter Verwendung von zwei Pneumotachographenköpfen und nur einem Differenzdruckwandler nachfolgende besonders einfache Ausgestaltung der Erfindung gewählt werden:

Die patientenseitigen Differenzdruckausgänge und die injektorseitigen Differenzdruckausgänge beider Pneumotachographenköpfe werden jeweils symmetrisch über ein T-Stück miteinander verbunden und von jedem T-Stück geht je ein Schlauch zum Differenzdruckwandler.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß zwei Pneumotachographköpfe und zwei Differenzdruckwandler, insbesondere kapazitive Differenzdruckwandler verwendet werden, wobei beide Differenzdruckwandler elektrisch parallel geschaltet sind und eine gemeinsame Wandlerelektronik ansteuern.

Bei aktzeptablem Totraum des Volumenstromsensors kann die in DD 212186 beschriebene Anordnung von Injektor und nur einem Volumenstromsensor beibehalten werden. In diesem Fall erfolgt die Verzweigung in Inspirations- und Exspirationszweig sinngemäß erst nach dem Volumenstromsensor. Dies geschieht entweder unmittelbar durch das Zweiwegventil oder über ein T- oder Y-Stück, wobei in diesem Fall, in gleicher Weise wie oben beschrieben, entweder in beiden Zweigen je ein Richtungsventil oder ein Zweiwegventil am Tubuskopf angeordnet wird.

Die Vorteile der Erfindung sind, daß in Abhängigkeit von der Größe des Patienten und damit in Abhängigkeit von der Größe des zulässigen Totraumes der apparative Totraum klein gehalten werden kann und daß bei Verwendung kleiner, trägheitsarmer Ventile die Hochfrequenzventilation neben konventioneller Beatmung bei patientenferner Anordnung des Patiententeiles möglich ist.

Wenn die Richtungsventile oder das Zweiwegventil aus konstruktiven Gründen einen zu hohen Ansprechdruck haben, wird die Stabilität des Regelkreises verbessert, wenn zumindest ein Richtungsventil oder ein Zweig des Zweiwegventils durch einen hohen pneumatischen Widerstand, z. B. eine enge Düse oder einen dünnen Schlauch, überbrückt wird.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand zweier Ausführungsbeispiele erläutert werden. Dabei zeigen

Fig. 1: eine Variante mit zwei Volumenstromsensoren und Fig. 2: eine Variante mit nur einem Volumenslromsensor.

Variante 1 (Fig. 1)

Gemäß DD 212186 gelangt das Atemgas von der Atemgasquelle 1 über einen Injektor 2 zum Stellventil 3. Vom Unterdruckausgang des Injektors 2 erfolgt nach der Erfindung eine Verzweigung 4 über ein T- oder Y-Stück.

Der eine Ausgang der Verzweigung 4 ist mit dem Eingang des Volumenstromsensors 5 und dessen Ausgang mit dem Eingang eines Richtungsventiles 7 verbunden. Vom Ausgang dieses Richtungsventiles 7 führt ein Schlauch 9 zum Tubuskopf 11.

Vom Tubuskopf 11 führt ein Schlauch 10 zum Eingang des Richtungsventils 8, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Volumenstromsensors 6 und dessen Ausgang mit dem zweiten Ausgang der Verzweigung 4 verbunden ist.

Die elektrischen Ausgänge der Volumenstromsensoren 5 und 6 mit den Ausgangssignalen U1 und U 2 sind mit den zwei Eingängen eines Verstärkers 12 verbunden. Das Ausgangssignal U A des Verstärkers 12 ist gleich der gewichteten Summe aus U1 und U 2 gem. der Beziehung UA = G1xU1+G2xU2, wobei die Wichtungsfaktoren G1 und G 2 einstellbar sind. Die Druckmessung erfolgt in bekannter Weise vom Drucksensor 13 über einen Schlauch 14 unmittelbar am Tubuskopf 11.

Variante 2

Diese Variante geht davon aus, daß der Totraum des Volumenstromsensors noch tolerierbar ist und dieser unmittelbar am Unterdruckausgang des Injektors angeordnet wird. Der Ausgang des Volumenstromsensors ist unmittelbar mit dem Zweiwegventil 15 verbunden und dieses wiederum über die Schläuche 9 und 10 mit dem Tubuskopf 11.

Claims

1. Ventil- und Sensorenordnung für ein Beatmungsgerät, bei dem das Atemgas von einer Atemgasquelle über einen Injektorzum Stellventil gelangt und das Atemgas vom und zum Patienten durch den Unterdruckausgang des Injektors strömt, gekennzeichnet dadurch, daß unmittelbar nach dem Unterdruckausgang des Injektors (2) eine Verzweigung (4) über ein T- oder Y-Stück erfolgt, und der eine Ausgang der Verzweigung (4) mit dem Eingang eines Volumenstromsensors (5), dessen Ausgang mit dem Eingang eines Richtungsventiles (7) und dessen Ausgang schließlich über einen Schlauch (9) mit dem Eingang eines Tubuskopfes (11) verbunden ist, weiterhin der eine Ausgang des Tubuskopfes (11) über einen Schlauch (10) mit dem Eingang eines Richtungsventiles (8), dessen Ausgang mit dem Eingang eines Volumenstromsensors (6) und dessen Ausgang schließlich mit dem zweiten Ausgang der Verzweigung (4) verbunden ist, und daß die elektrischen Ausgänge der Volumenstromsensoren (5) und (6) auf je einen Eingang einer elektronischen Schaltung (12) geführt werden, die die Sensorausgangssignale summiert.

2. Ventil- und Sensoranordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß in bekannter Weise nur ein Volumenstromsensor (5) unmittelbar nach dem Unterdruckausgang des Injektors (2) angeordnet ist und unmittelbar nach dem Volumenstromsensor (5) eine Verzweigung (4) über ein Y- oder T-Stück erfolgt und der eine Ausgang der Verzweigung (4) mit dem Eingang eines Richtungsventiles (7) und dessen Ausgang über einen Schlauch (9) mit dem Eingang des Tubuskopfes (11) verbunden ist, weiterhin der Ausgang des Tubuskopfes (11) über einen Schlauch (10) mit dem Eingang eines weiteren Richtungsventiles (8) und dessen Ausgang mit dem zweiten Ausgang der Verzweigung (4) verbunden ist.

3. Ventil- und Sensoranordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Verzweigung (4) als Zweiwegventil (15) ausgeführt ist uncfdie Richtungsventile (7) und (8) entfallen.

4. Ventil- und Sensoranordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Richtungsventile (7) und (8) entfallen und das Zweiwegventil (15) am Tubuskopf angeordnet ist.

5. Ventil-und Sensoranordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Reihenfolge in der Anordnung von Volumenstromsensor (5), Richtungsventil (7) und Schlauch (9) einerseits und/ oder Volumenstromsensor (6), Richtungsventil (8) und Schlauch (10) andererseits beliebig vertauschbar ist.

6. Ventil- und Sensoranordnung nach den Ansprüchen 1,3,4 und 5, gekennzeichnet dadurch, daß die elektronische Schaltung (12) die gewichtete Summe aus den Ausgangssignalen der Volumenstromsensoren (5) und (6) gemäß der Beziehung UA = G1 xU1 +G2xU2 bildet, wobei die Wichtungsfaktoren G1 und G 2 einstellbar sind.

7. Ventil- und Sensoranordnung nach den Ansprüchen 1,3,4 und 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Volumenstromsensoren aus einem Pneumotachographenkopf, der ein dem Volumenstrom proportionales Differenzdrucksignal erzeugt, einem Differenzdruckwandler und einer Wandlerelektronik bestehen und daß die Differenzdruckausgänge von zwei Pneumotachographenköpfen paarweise über je ein T-Stück miteinander und mit den beiden Eingängen eines Differenzdruckwandlers verbunden sind.

8. Ventil-und Sensoranordnung nach den Ansprüchen 1,3,4 und 5, gekennzeichnet dadurch, daß als Volumenstromsensoren zwei Pneumotachographenköpfe, von denen jeder einen Differenzdruckwandler, insbesondere einen kapazitiven Differenzdruckwandler ansteuert, verwendet werden und daß die elektrischen Ausgänge der beiden Differenzdruckwandler parallel geschaltet und mit den Eingängen nur einer Wandlerschaltung verbunden sind.

9. Ventil- und Sensoranordnung nach den Ansprüchen 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens ein Richtungsventil (7) oder (8) oder ein Zweig des Zweiwegventils (15) durch einen pneumatischen Widerstand, insbesondere eine Düse oder einen dünnen Schlauch überbrückt ist.