DD84711B2

DD84711B2 - Timer for a pneumatic control for ventilators

Info

Publication number: DD84711B2
Authority: DD
Publication date: 1980-04-30

Description

Title of the invention

Zeitschaltung für eine pneumatische Steuerung für BeatmungsgeräteTimer for a pneumatic control for ventilators

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Zeitschaltung für eine pneumatische Steuerung für Bestraungsgeräte nach Patent 75 593, insbesondere eine Zeitschaltung zur unabhängigen und getrennten Einstellung von Atemfrequenz und Atemzeitverhältnis bei Beatmungsgeräten.The invention relates to a timing circuit for a pneumatic control for irradiation devices according to patent 75 593, in particular a timer for independent and separate adjustment of respiratory rate and respiratory time in ventilators.

Characteristic of the known technical solutions

Es wurde bereits eine Steuerung für Beatmungsgeräte in der DD - PS 75 593 vorgeschlagen, die ein System logischer Signalverknüpfungen von an sich bekannten pneumatischen Schalt- und Steuerelementen sowie pneumatischen Ventilen ist, bei der ein bistabiler Binärspeicher über einen Verstärker mit einem Zeitglied sowie über pneumatische Ventile und einen Injektor mit einer Druckkammer signalverknüpft, und der Speicher über Schalterbeusteine durch mit der Druckkammer verbundene In- und Exspirationstrigger gesteuert ist. Hierbei ist die Schaltung aus DREbOBA R -It has already been proposed a control for ventilators in DD - PS 75 593, which is a system of logical signal links of known pneumatic switching and control elements and pneumatic valves, in which a bistable binary memory via an amplifier with a timer and pneumatic valves and an injector is signal coupled to a pressure chamber, and the memory is controlled via switch legs by an inhalation and expiration trigger connected to the pressure chamber. Here is the circuit of DREBOBA R -

Schalt- und Steuerelementen aufgebaut, wobei das Zeitglied über einen Grundbaustein mit dem bistabilen Binärspeicher rückgekoppelt und das inspiratorische Ventil ein ORSTA-pneumatik R -Wegeventil ist, welches in Strömungsrichtung vor dem in die Druckkammer mündenden Injektor in die Atemgasleitung geschaltet ist. Das exspiratorische Ventil ist ein Einweg-Plattenventil mit pneumatischem Stellmotor. In- und Exspirationstrigger sind als Düse-Prallplatte-System ausgebildet und an der Druckkammer außerdem ein mechanisches Stufenventil angeordnet.Switching and control elements constructed, wherein the timer is fed back via a basic block with the bistable binary memory and the inspiratory valve is an ORSTA pneumatic R -Wegeventil, which is connected in the flow direction in front of the opening into the pressure chamber injector in the breathing gas line. The expiratory valve is a disposable plate valve with pneumatic actuator. Inhalation and expiration triggers are designed as a nozzle baffle plate system and also arranged on the pressure chamber, a mechanical stage valve.

Mit dieser Steuerung kann die Beatmung des Patienten nur druckgesteuert durchgeführt werden. Eine Erweiterung der Schaltung durch ein zweites Zeitglied für die Inspirationsdauer ermöglicht auch die zeitgesteuerte Beatmung. Hierbei ist von Nachteil, daß bei der Durchführung einer zeitgesteuerten kontrollierten Beatmung die Einstellung der Beatmungsfrequenz und des Atemzeitverhältnisses als Quotient aus Inspirationsdauer und Exspirationsdauer nicht unabhängig voneinander erfolgen kann. Das erschwert die Einstellung der Beatmung vor allem dem weniger geübten Benutzer.With this control, the patient's ventilation can only be pressure-controlled. An extension of the circuit by a second timer for the inspiratory duration also allows timed ventilation. A disadvantage here is that, when carrying out a time-controlled controlled ventilation, the setting of the respiration frequency and the respiratory time ratio as a quotient of the inspiratory duration and duration of the expiration can not be performed independently of each other. This complicates the setting of ventilation especially the less experienced user.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die pneumatische Steuerung für Beatmungsgeräte nach Patent 75 593 so zu gestalten, daß auch für den weniger geübten Benutzer eine leichte Einstellung der Beatmung bei zeitgesteuerter Beatmung möglich wird.The aim of the invention is to make the pneumatic control for ventilators according to patent 75 593 so that even for the less experienced user a slight adjustment of ventilation in timed ventilation is possible.

Essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die voneinander unabhängige Einstellung der Atemfrequenz und des Atemzeit-The invention is based on the object, the independent adjustment of the respiratory rate and the respiratory

Verhältnisses zu ermöglichen.To enable relationships.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein mit einer Hilfsluftleitung verbundener pneumatischer Einst ellv/iderst and einem Druck-Volumen-Speicher vorgeschaltet ist. Der Druck-Volumen-Speicher ist einerseits mit dem Eingang eines Grenzwertschalters mit verstellbarem Schaltpunkt und der Ausgang des Grenzwertschalters über ein Oder-Element mit dem Exspirationseingang eines bistabilen Binärspeichers, andererseits mit dem Eingang eines zweiten Grenzwertschalters mit festem und gegenüber dem Grenzwertschalter mit verstellbarem Schaltpunkt höherem Schaltpunkt verbunden. Der Ausgang des zweiten Grenzwertschalters führt zum Eingang eines monostabilen BinärSpeichers, dessen Ausgang über ein Oder-Element mit dem Inspirationseingang des bistabilen Binärspeichers verbunden ist. Mit den Ausgängen des monostabilen Binärspeichers ist ein als 2/2-Wegeventil geschaltetes Doppelmembranrelais zur Schnellentlüftung des Druck-Volumen-Speichers verknüpft. In Verbindung mit der im Patent 75 593 vorgeschlagenen pneumatischen Steuerung für Beatmungsgeräte, bestehend aus dem bistabilen Binärspeicher, zwei Handschaltern zwei Grenzwertschaltern für den Beatmungsdruck, einem Druckenzeiger und mehreren Schaltventilen, entsteht eine Steuerschaltung, mit der die Beatmung des Patienten sowohl druckgesteuert als auch zeitgesteuert bei voneinander unabhängiger Einstellung von Atemfrequenz und Atemzeitverhältnis möglich ist.According to the invention, this object is achieved in that a connected to an auxiliary air line pneumatic adjustment is elliff / iderst and upstream of a pressure-volume accumulator. The pressure-volume accumulator is on the one hand with the input of a limit switch with adjustable switching point and the output of the limit switch via an OR element with the expiration of a bistable binary memory, on the other hand with the input of a second limit switch with fixed and compared to the limit switch with adjustable switching point higher Switch point connected. The output of the second limit switch leads to the input of a monostable binary memory whose output is connected via an OR element to the inspiration input of the bistable binary memory. Connected to the outputs of the monostable binary memory is a double diaphragm relay, which is connected as a 2/2-way valve, for quick venting of the pressure-volume accumulator. In conjunction with the proposed in Patent 75 593 pneumatic control for ventilators, consisting of the bistable binary memory, two switches two limit switches for the ventilation pressure, a pressure pointer and multiple switching valves, creates a control circuit with the patient's ventilation both pressure-controlled and time-controlled Independent adjustment of respiratory rate and respiratory time ratio is possible.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert werden. Die dazugehörige Figur zeigt eine Ausführungsfarm der erfindungsgemäßen Lösung.The invention will be explained below with reference to an embodiment. The accompanying figure shows a Ausführungsfarm the solution according to the invention.

embodiment

Über einen pneumatischen Einstellwiderstand 1 strömt Druck-Via a pneumatic adjustment resistor 1, pressure

luft aus der Hilfsluftleitung 3 in einen pneumatischen Druck-Volumen-Speicher 2 und führt in diesem zu einem stetigen Druckanstieg. Mit dem Druck-Volumen-Speicher 2 Bind die Eingänge zweier pneumatischer Grenzwertschalter 4 und 5 verbunden. Der Schaltpunkt des Grenzwertschalters 4 ist zwar justierbar, liegt im Betrieb jedoch fest. Der Schaltpunkt des Grenzwertschalters 5 liegt niedriger als der des Grenzwertschalters 4 und ist zur Einstellung des Atemzeitverhältnisses im Betrieb verstellbar. Überschreitet der im Druck-Volumen-Speicher 2 stetig ansteigende Druck den Grenzdruck des Gre.nzwertschalters 5, so entsteht an dessen Ausgang ein Drucksignal, das über das Oder-Element 11 an den Eingang des Doppelmembranrelais 12 gelangt. Der aus den Doppelmembranrelais 12 und 13 gebildete bistabile Binärspeicher 12; 13 kippt dadurch in den Schaltzustand Exspiration, die beiden Doppelmembranrelais 15 und 17 werden gesperrt und das Doppelmembranrelais 16 wird geöffnet, so daß Druckluft aus der Hilfsluftleitung 3 über das Doppelmembranrelais 16 und das Drosselventil 25 und die Leitung 21 zum (nicht gezeichneten) Atemventil strömt und dort in einem Injektor einen durch Drosselventil 25 regelbaren Sog erzeugt. Beim weiteren Druckanstieg im Druck-Volumen-Speicher 2 wird schließlich der Grenzwert für den Eingangsdruck des Grenzwertschalters 4 überschritten und es entsteht ein Ausgangssignal am Grenzwertschalter 4, das zum Eingang des Doppelmembranrelais 7 gelangt. Das Doppelmembranrelais 7 bildet zusammen mit dem Doppelmembranrelais 8, der Drossel 9 und dem Druck-Volumen-Speicher 10 einen monostabilen Binärspeicher 7 bis 10, der durch das vom Grenzwertschalter 4 kommende Drucksignal aus dem stabilen in einen quasistabilen Schaltzustand kippt und dabei ein zeitlich kurzes Drucksignal erzeugt, das über das Oder-Element 14 zum Eingang des Doppelmerabranrelais 13 gelangt und den aus den Doppelmembranrelais 12 und 13 gebildeten bistabilen Binärspeicher 12; 13 in den Schaltzustand Inspiration kippt. Das Ausgangssignal des monostabilen Binärspeichersair from the auxiliary air line 3 in a pneumatic pressure-volume accumulator 2 and leads in this to a steady increase in pressure. With the pressure-volume accumulator 2 Bind the inputs of two pneumatic limit switches 4 and 5 connected. Although the switching point of the limit switch 4 is adjustable, it is fixed during operation. The switching point of the limit switch 5 is lower than that of the limit switch 4 and is adjustable to adjust the breathing time ratio during operation. Exceeds the pressure in the pressure-volume accumulator 2 steadily increasing pressure, the limit pressure of the Gre.nzwertschalters 5, so arises at the output of a pressure signal which passes via the OR element 11 to the input of the double diaphragm relay 12. The bistable binary memory 12 formed from the double membrane relays 12 and 13; 13 tilts thereby in the switching state expiration, the two double diaphragm relay 15 and 17 are blocked and the double diaphragm relay 16 is opened, so that compressed air from the auxiliary air line 3 via the double diaphragm relay 16 and the throttle valve 25 and the line 21 to (not shown) respiratory valve flows and There generates an adjustable throttle valve 25 suction in an injector. Upon further increase in pressure in the pressure-volume accumulator 2, the limit value for the input pressure of the limit switch 4 is finally exceeded and there is an output signal at the limit value switch 4, which arrives at the input of the double diaphragm relay 7. The double diaphragm relay 7 forms together with the double diaphragm relay 8, the throttle 9 and the pressure-volume memory 10 a monostable binary memory 7 to 10, which tilts from the coming from the limit switch 4 pressure signal from the stable to a quasi-stable switching state while a short time pressure signal generated, which passes via the OR element 14 to the input of Doppelmerabranrelais 13 and formed from the double diaphragm relay 12 and 13 bistable binary memory 12; 13 in the switching state inspiration tilts. The output signal of the monostable binary memory

7 bis 10 gelangt auch zu den Eingängen des 2/2-Wegeventils (Doppelmembranrelais) 6, das dadurch auf Durchgang geschaltet wird und den Druck-Volumen-Speicher 2 schnellentlüftet. Durch die Kennwerte des Einstellwiderstandes 1 und des Druck-Volumen-Speichers 2 werden in Verbindung mit der Größe des Hilfsdruckes in der Hilfsluftleitung 3 und des Schaltpunktes des Grenzvvertschalters 4 die zeitliche Dauer eines Atemzyklus bzw. die Beatmungsfrequenz festgelegt. Durch den von außen einstellbaren Schaltpunkt des Grenzwertschalters 5 wird dagegen das Atemzeitverhältnis als Quotient aus Insρirat ionsdauer und Exspirationsdauer weitgehend unabhängig von der Beatmungsfrequenz festgelegt. In der Schaltstellung Inspiration des aus den beiden Doppelmembranrelais 12 und 13 gebildeten bistabilen Binärspeichers 12; 13 sind die beiden Doppelmembranrelais 15 und 17 durchgängig. Je nach Schaltstellung des 3/2-Wegeventils 18 strömt entweder aus der Hilfsluftleitung 3 Druckluft oder Drucksauerstoff oder von einem zusätzlichen Anschluß 19 Narkosegas durch das Doppelmembranrelais 15 über das Drosselventil 24 und die Leitung 20 zum (nicht gezeichneten) Atemventil und in die Lunge des Patienten, über das Doppelmembranrelais 17 und die Leitung 22 gelangt aus der Hilfsluftleitung 3 Druckluft zu einem pneumatischen Stellmotor, der entweder am Atemventil oder im Gerät selbst eine Öffnung verschließt, durch die Atemluft während der Schaltstellung Exspiration ins Freie strömen kenn. Der Druck im Inneren des Atemventils wird über die Leitung 23 dem Druckanzeiger 28 und dem Grenzwertschalter 29 zugeführt. Übersteigt der Druck im Atemventil einen voreinstellbaren Wert, entsteht am Ausgang des Grenzwertschalters 29 ein Drucksignal, das über das Oder-Element 11 dem Eingang des Doppelmembranrelais 12 zugeführt wird, den aus den Doppelmembranrelais 12 und 13 bestehenden bistabilen Binärspeicher 12; 13 in die Schaltstellung Bxspiration kippt und damit die Inspiration mit der Gefahr eines weiteren Druckanstieges im Atemventil und damit in der Lunge des Patienten beendet. Durch die Hand-7 to 10 also passes to the inputs of the 2/2-way valve (double diaphragm relay) 6, which is thereby switched to passage and the pressure-volume accumulator 2 vented quickly. By the characteristics of the adjustment resistor 1 and the pressure-volume accumulator 2, the time duration of a respiratory cycle or the respiratory rate are determined in conjunction with the size of the auxiliary pressure in the auxiliary air line 3 and the switching point of the Grenzvvertschalters 4. By the externally adjustable switching point of the limit switch 5, however, the respiratory time ratio is set as a quotient of Insratation period and expiration largely independent of the ventilation frequency. In the switching position inspiration of the bistable binary accumulator 12 formed from the two double diaphragm relay 12 and 13; 13, the two double diaphragm relay 15 and 17 are continuous. Depending on the switching position of the 3/2-way valve 18 flows either from the auxiliary air line 3 compressed air or pressure oxygen or an additional terminal 19 anesthetic gas through the double diaphragm relay 15 via the throttle valve 24 and the line 20 to the (not shown) breathing valve and into the patient's lungs , via the double diaphragm relay 17 and the line 22 passes from the auxiliary air line 3 compressed air to a pneumatic actuator which closes either an opening on the breathing valve or in the device itself, through the breathing air during the switching position exhalation flow into the open. The pressure inside the breathing valve is supplied via the line 23 to the pressure indicator 28 and the limit value switch 29. If the pressure in the breathing valve exceeds a presettable value, a pressure signal is produced at the output of the limit value switch 29 which is fed via the OR element 11 to the input of the double membrane relay 12, the bistable binary memory 12 consisting of the double membrane relays 12 and 13; 13 in the switching position Bxspiration tilts and thus the inspiration with the risk of further pressure increase in the breathing valve and thus ended in the patient's lungs. Through the hand

schalter 26 und 27 laßt sich der bistabile Binärspeicher 12; 13 von Hand in die Schaltstellungen Inspiration und Exspiration bringen. Der negierende Eingang des Handschalters 26 zur Auslösung einer Inspiration ist einerseits über eine Drossel 30 mit der Hilfsluftleitung 3 andererseits mit dem Düse-Prallplatten-System 31 eines auf geringe Unterdrücke ansprechenden und über Leitung 23 mit dem Atemventil verbundenen Membransystems 32 signalverknüpft, so daß durch den bei beginnender spontaner Inspiration im Atemventil auftretenden Unterdruck der bistabile Binärspeicher 12; 13 in die Schaltstellung Inspiration kippt. Auf diese V/eise kann bei Verwendung eines geeigneten Atemventils die beschriebene Steuerschaltung auch zur Durchführung einer automatisch assistierten Beatmung verwendet werden.switch 26 and 27 let the bistable binary memory 12; 13 by hand into the switch positions bring inspiration and expiration. The negating input of the manual switch 26 for triggering an inspiration is on the one hand via a throttle 30 with the auxiliary air line 3 on the other hand signal-connected to the nozzle-flapper system 31 of a low negative pressure and connected via line 23 to the breathing valve membrane system 32 so that through the at the beginning of spontaneous inspiration in the breathing valve negative pressure of the bistable binary memory 12; 13 tilts into the switch position inspiration. In this way, when using a suitable breathing valve, the described control circuit can also be used to carry out automatically assisted ventilation.

Claims

Inventor's pruch

Timer for a pneumatic control for ventilators, in which the expiratory outputs of a bistable binary memory are decoupled by intermediate binary amplifier, the inspiration input of the bistable binary memory via an OR element an inspiration trigger system and the expiration of the bistable binary memory via an OR element is preceded by a limit switch system and the Auxiliary air inputs of the logic modules are connected to an auxiliary air line according to patent 75 593, characterized in that a with the auxiliary air line (3) connected pneumatic adjustment resistor (1) is connected upstream of a pressure-volume memory (2), the pressure-volume memory (2 ) On the one hand via an adjustable switching point having limit value switch (5) and the OR element (11) with the expiration of the bistable binary memory (12, 13) and on the other hand via a fixed and compared to the limit switch ( 5) higher switching point limit switch (4), a monostable binary memory (7 to 10) and the OR element (H) to the inspiration input of the bistable binary memory (12, 13) is connected to the outputs of the monostable binary memory (7 to 10) connected as a 2/2-way valve double diaphragm relay (6) for quick exhaust of the pressure-volume accumulator (2) is linked.

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