DE102008051515B4 - ventilator - Google Patents

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Abstract

Beatmungsgerät (9) zur künstlichen Beatmung eines Patienten (7), umfassend – eine Gasfördereinrichtung (2), – wenigstens eine Gasleitung (10) zur Ausbildung eines Atemluftleitungssystems (36), insbesondere eines Atemluftkreissystems (37), – ein in der Gasleitung (10) angeordnetes erstes Rückschlagventil (4) zur Ausbildung einer Inspirationsgasleitung (5) als Teil der Gasleitung (10), – ein in der Gasleitung (10) angeordnetes zweites Rückschlagventil (9) zur Ausbildung einer Exspirationsgasleitung (8) als Teil der Gasleitung (10), – ein an die Inspirations- und Exspirationsgasleitung (5, 8) angeschlossenes Patientenanschlussstück (6), – Mittel zur Erzielung eines Restdruckes in dem Patientenanschlussstück (6) und der Exspirationsgasleitung (8) während einer Exspirationsphase, dadurch gekennzeichnet, dass der Atmosphärendruck mit einem Drucksensor erfasst wird und eine Steuerung und/oder Regelung des Förderstromes der Gasfördereinrichtung (2) eingerichtet ist, um während der Exspirationsphase den Restdruck auf einen Wert, der größer als der Atmosphärendruck ist, zu steuern und/oder zu regeln, wobei der Restdruck ausschließlich mittels einer Steuerung und/oder Regelung des Förderstromes der Gasfördereinrichtung (2) während der Exspirationsphase gesteuert und/oder geregelt wird und wobei eine Erhöhung des Förderstromes der Gasfördereinrichtung (2) zu einer Erhöhung des Restdrucks führt und eine Verringerung des Förderstromes der Gasfördereinrichtung (2) zu einer Verringerung des Restdrucks führt.Ventilator (9) for the artificial respiration of a patient (7), comprising - a gas delivery device (2), - at least one gas line (10) for forming a breathing air system (36), in particular a breathing air circuit (37), - in the gas line (10 ) arranged first check valve (4) for forming an inspiratory gas line (5) as part of the gas line (10), - in the gas line (10) arranged second check valve (9) for forming an expiratory gas line (8) as part of the gas line (10) , - a patient connection piece (6) connected to the inspiratory and expiratory gas line (5, 8), means for obtaining a residual pressure in the patient connection piece (6) and the expiratory gas line (8) during an expiratory phase, characterized in that the atmospheric pressure is at a Pressure sensor is detected and a control and / or regulation of the flow rate of the gas conveyor (2) is arranged to w During the expiration phase, the residual pressure is controlled and / or regulated to a value greater than the atmospheric pressure, the residual pressure being controlled and / or regulated exclusively by means of a control and / or regulation of the delivery flow of the gas delivery device (2) during the expiration phase and wherein an increase in the flow rate of the gas conveyor (2) leads to an increase in the residual pressure and a reduction in the flow rate of the gas conveyor (2) leads to a reduction of the residual pressure.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Beatmungsgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The present invention relates to a ventilator according to the preamble of claim 1.

Für verschiedene medizinische Anwendungen, z. B. bei Operationen, ist eine künstliche Beatmung von Patienten notwendig. Beatmungsgeräte dienen zur künstlichen Beatmung von Patienten und können als Anästhesiegeräte ausgebildet sein, um das Inspirationsgas mit Anästhesiemitteln anzureichern. Bei einigen Beatmungsgeräten kann wenigstens teilweise das von dem Patienten ausgeatmete Exspirationsgas wieder als Inspirationsgas wiederverwendet werden, d. h. es handelt sich um ein Rückatemsystem mit einem Atemluftkreissystem.For various medical applications, eg. As in operations, artificial ventilation of patients is necessary. Ventilators are used for artificial ventilation of patients and may be designed as anesthesia machines to enrich the inspiratory gas with anesthetics. In some ventilators, at least in part, the exhaled expiratory gas exhaled by the patient may be reused as inspiratory gas, i. H. It is a rebreathing system with a breathing air circulation system.

In dem Beatmungsgerät mit dem Atemluftkreissystem ist eine Gasfördereinrichtung vorhanden, welche die Atemluft während der Inspiration zum Patienten leitet. Während und nach der Ausatmung ist die Gasfördereinrichtung entweder abgeschaltet oder wird nur mit einem sehr geringen Förderstrom betrieben. Aus medizinischen Gründen ist es erforderlich, dass während und nach der Ausatmung an einem an dem Patienten angeschlossenen Patientenanschlussstück ein Restdruck vorhanden ist, der größer ist als der Atmosphärendruck, z. B. um mehr als 5 mbar. Der Restdruck (PEEP: positive end expiratory Pressure) wird dabei von einem PEEP-Ventil geregelt. Das PEEP-Ventil ist in einer Gasleitung des Atemluftkreissystems angeordnet. Das PEEP-Ventil verfügt über einen von einem Elektromagneten bewegten Kolben, der eine unterschiedliche Strömungsquerschnittsfläche freigeben kann. Aufgrund dieser geregelten veränderbaren Strömungsquerschnittsfläche an dem PEEP-Ventil als Proportionalventil wird während und nach der Ausatmung der erforderliche Restdruck gesteuert. In nachteiliger Weise benötigt das PEEP-Ventil eine eigenständige Regelung und bedingt durch die notwendige Kraft/Stromabhängigkeit eine hohe Verlustleistung, welche mit einer Erwärmung des durch die Gasleitung geleiteten Atemgases verbunden ist. Weiterhin ist das PEEP-Ventil eine große und schwere Komponente, so dass eine Verwendung des Beatmungsgerätes mit einem derartigen PEEP-Ventil bei einer patientennahen Beatmung, z. B. bei einem Notfall- oder Transport-Beatmungsgerät, wesentlich erschwert ist. Ferner ist das PEEP-Ventil technisch aufwendig und damit in der Herstellung teuer.In the respirator with the breathing circuit a gas delivery means is provided which directs the breathing air to the patient during inspiration. During and after the exhalation, the gas conveyor is either switched off or is operated only with a very low flow. For medical reasons, it is necessary that, during and after exhalation, there be a residual pressure greater than atmospheric pressure on a patient fitting connected to the patient. B. by more than 5 mbar. The residual pressure (PEEP: positive end expiratory pressure) is regulated by a PEEP valve. The PEEP valve is located in a gas line of the breathing circuit. The PEEP valve has a piston moved by an electromagnet, which can release a different flow cross-sectional area. Due to this controlled variable flow cross-sectional area on the PEEP valve as a proportional valve, the required residual pressure is controlled during and after exhalation. Disadvantageously, the PEEP valve requires independent control and, due to the necessary force / current dependency, a high power loss, which is associated with a heating of the breathing gas conducted through the gas line. Furthermore, the PEEP valve is a large and heavy component, so that use of the ventilator with such a PEEP valve for near-patient ventilation, z. B. in an emergency or transport ventilator, is much more difficult. Furthermore, the PEEP valve is technically complex and therefore expensive to manufacture.

Die DE 199 58 532 C1 zeigt ein Beatmungsgerät mit einem Atemkreis, in dem ein als Rotationsverdichter ausgebildetes Gasförderelement angeordnet ist. Ausgangsseitig ist ein erster Gasvolumenstromsensor mit einem zugeordneten ersten Rückschlagventil inspiratorisch mit einem Patientenanschlussstück verbunden. In der Verbindungsleitung zwischen dem Patientenanschlussstück und dem Patienten befindet sich ein zweiter Gasvolumenstromsensor. Das Patientenanschlussstück ist exspiratorisch über einen dritten Gasvolumenstromsensor mit einem zugeordneten zweiten Rückschlagventil und über ein steuerbares Sperrventil mit einem reversiblen Atemgasreservoir verbunden. In jeder Exspirationsphase wird die Drehzahl des Gasförderelementes vermindert oder abgestellt, das steuerbare Sperrventil wird geöffnet und der exspiratorische Gasvolumenstrom wird mittels des zweiten Gasvolumenstromsensors gemessen und die Drehzahl des Gasförderelementes wird in Abhängigkeit von den Messsignalen des ersten Gasvolumenstromsensors geregelt. In nachteiliger Weise ist damit ein Sperrventil erforderlich.The DE 199 58 532 C1 shows a respirator with a breathing circuit in which a designed as a rotary compressor gas conveying element is arranged. On the output side, a first gas volume flow sensor with an associated first check valve is connected in an inspiratory manner to a patient connection piece. In the connecting line between the patient connection piece and the patient there is a second gas volume flow sensor. The patient connector is expiratory connected via a third gas flow sensor with an associated second check valve and a controllable check valve with a reversible Atemgasreservoir. In each expiration phase, the speed of the gas delivery element is reduced or turned off, the controllable check valve is opened and the expiratory gas flow is measured by the second gas flow sensor and the speed of the gas delivery element is controlled in response to the measurement signals of the first gas flow sensor. Disadvantageously, a check valve is required.

Aus der DE 197 14 644 C2 ist ein Beatmungs- und Narkosegerät mit einer Gasfördereinrichtung bekannt. Ein Radialverdichter als Gasfördereinrichtung fördert während der Ausatmung des Patienten nicht, so dass das von dem Patienten ausgeatmete Exspirationsgas in ein Gasspeichervolumen einströmt und für den nächsten Einatemhub zur Verfügung steht. Das Einatemgas gelangt durch ein Rückschlagventil in den Patienten, sofern der Druck in einer Einatemleitung und einer Steuerleitung höher ist als in der Patientenlunge, da in diesem Zustand eine Membran einen Ventilteller auf einen Krater drückt. Sobald sich die Druckverhältnisse zwischen Einatemleitung und Patient entweder durch Drehzahlverringerung im Radialverdichter oder Atemanstrengungen des Patienten umkehren, öffnet der Ventilteller und der Patient kann über das Rückschlagventil an die Atmosphäre ausatmen.From the DE 197 14 644 C2 is a respiratory and anesthesia machine with a gas conveyor known. A centrifugal compressor as a gas delivery device does not deliver during exhalation of the patient, so that the exhaled expiratory gas exhaled by the patient flows into a gas storage volume and is available for the next inhalation stroke. The inhale gas passes through a check valve in the patient, provided that the pressure in an inspiratory and a control line is higher than in the patient's lungs, as in this state, a diaphragm presses a valve disc on a crater. As soon as the pressure ratio between the inspiratory line and the patient is reversed, either by reducing the speed in the centrifugal compressor or by the respiratory efforts of the patient, the valve disc opens and the patient can exhale via the check valve to the atmosphere.

Weiterhin beschreibt die DE 691 32 030 eine Vorrichtung zur Beatmung eines Patienten, mit der das Atemsystem während der Beatmung kontinuierlich mit einem erhöhten Druck beaufschlagt wird (CPAP – Continuous Positive Airway Pressure). Wesentlich für das beschriebene Beatmungsverfahren ist, dass während der Exspirationsphase das Druckniveau im Atemsystem mittels einer gezielten Entlüftung wieder abgesenkt wird. Eine gezielte und flexible Variation des Druckes im Atemsystem auch während der Exspirationsphase ist auf die beschriebene Weise nicht möglich.Furthermore, the describes DE 691 32 030 a device for ventilating a patient, with which the respiratory system is subjected to an increased pressure continuously during the respiration (CPAP - Continuous Positive Airway Pressure). Essential for the described ventilation method is that during the expiratory phase, the pressure level in the respiratory system is lowered again by means of a targeted venting. A targeted and flexible variation of the pressure in the respiratory system even during the expiratory phase is not possible in the manner described.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein Beatmungsgerät zur künstlichen Beatmung eines Patienten zur Verfügung zu stellen, bei dem der Restdruck mit einem geringen technischen Aufwand gesteuert und/oder geregelt werden kann. Des Weiteren soll das Beatmungsgerät in der Herstellung preiswert und kompakt aufgebaut sein.The object of the present invention is therefore to provide a ventilator for the artificial respiration of a patient, in which the residual pressure can be controlled and / or regulated with little technical effort. Furthermore, the ventilator should be constructed inexpensively and compactly in the production.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Beatmungsgerät zur künstlichen Beatmung von Patienten, umfassend eine Gasfördereinrichtung, wenigstens eine Gasleitung zur Ausbildung eines Atemluftleitungssystems, insbesondere eines Atemluftkreissystems, ein in der Gasleitung angeordnetes erstes Rückschlagventil zur Ausbildung einer Inspirationsgasleitung als Teil der Gasleitung, ein in der Gasleitung angeordnetes zweites Rückschlagventil zur Ausbildung einer Exspirationsgasleitung als Teil der Gasleitung, ein an die Inspirations- und Exspirationsgasleitung angeschlossenes Patientenanschlussstück, Mittel zur Erzielung eines Restdruckes in dem Patientenanschlussstück und der Exspirationsgasleitung während einer Exspirationsphase, wobei der Restdruck größer ist als der Atmosphärendruck, wobei der Restdruck ausschließlich mittels einer Steuerung und/oder Regelung des Förderstromes der Gasfördereinrichtung während der Exspirationsphase gesteuert und/oder geregelt wird, da eine Erhöhung des Förderstromes der Gasfördereinrichtung mit einer Erhöhung des Restdruckes verbunden ist und umgekehrt aufgrund des pneumatischen Widerstandes des Atemluftleitungssystems.This task is solved with a ventilator for the artificial respiration of A patient comprising a gas delivery device, at least one gas line for forming a breathing air system, in particular a breathing air circuit, a first check valve arranged in the gas line for forming an inspiratory gas line as part of the gas line, a second check valve arranged in the gas line for forming an expiratory gas line as part of the gas line, a patient fitting connected to the inspiratory and expiratory gas line, means for obtaining a residual pressure in the patient fitting and the expiratory gas line during an expiratory phase, the residual pressure being greater than the atmospheric pressure, the residual pressure being exclusively by means of controlling and / or regulating the flow rate of the gas delivery device during the exhalation phase is controlled and / or regulated, since an increase of the flow rate of the gas conveying device with an increase in the residual pressure v and vice versa due to the pneumatic resistance of the breathing air system.

Das Atemluftleitungssystem des Beatmungsgerätes verfügt über einen pneumatischen Widerstand. Die insbesondere als Radialverdichter ausgebildete Gasfördereinrichtung wird dabei dahingehend gesteuert und/oder geregelt, dass während oder nach der Exspirationsphase des Patienten der erforderliche Restdruck oder PEEP-Druck in dem Patientenanschlussstück und/oder der Exspirationsleitung während der Exspirationsphase oder anschließend auftritt. Für eine Erhöhung des Restdruckes muss lediglich der Förderstrom der Gasfördereinrichtung erhöht werden, so dass sich dadurch der Druck in der Gasleitung erhöht aufgrund des pneumatischen Widerstandes des Atemluftleitungssystems. In besonders vorteilhafter Weise ist damit kein aufwendiges PEEP-Ventil erforderlich.The breathing system of the ventilator has a pneumatic resistance. The gas delivery device designed in particular as a radial compressor is controlled and / or regulated such that during or after the exhalation phase of the patient the required residual pressure or PEEP pressure in the patient connection piece and / or the expiratory line during the expiration phase or subsequently occurs. For an increase in the residual pressure, only the flow rate of the gas conveyor must be increased, so that thereby increases the pressure in the gas line due to the pneumatic resistance of the breathing air duct system. In a particularly advantageous manner, this does not require a complicated PEEP valve.

In einer weiteren Ausgestaltung ist in die wenigstens eine Gasleitung, insbesondere die Exspirationsgasleitung in Strömungsrichtung nach dem zweiten Rückschlagventil, ein Drosselorgan eingebaut zur Erhöhung des pneumatischen Widerstandes des Atemluftleitungssystems. Das Drosselorgan erhöht den pneumatischen Widerstand des Atemluftleitungssystems, so dass während der Exspirationsphase ein geringerer Förderstrom der Gasfördereinrichtung erforderlich ist, um den notwendigen Restdruck zu erreichen. Die notwendige, vorzugsweise elektrische, Energie zum Betreiben der Gasfördereinrichtung während der Exspirationsphase kann dadurch in vorteilhafter Weise reduziert werden.In a further refinement, a throttling device is installed in the at least one gas line, in particular the expiratory gas line in the flow direction downstream of the second non-return valve, in order to increase the pneumatic resistance of the respiratory air line system. The throttle body increases the pneumatic resistance of the breathing air system, so that during the expiratory phase, a lower flow rate of the gas conveyor is required to achieve the necessary residual pressure. The necessary, preferably electrical, energy for operating the gas delivery device during the expiration phase can thereby be reduced in an advantageous manner.

Insbesondere beträgt die Strömungsquerschnittsfläche des Drosselorgans weniger als 50% der Strömungsquerschnittsfläche der wenigstens einen Gasleitung.In particular, the flow cross-sectional area of the throttle element is less than 50% of the flow cross-sectional area of the at least one gas line.

In einer ergänzenden Ausführungsform ist mittels eines ersten Drucksensors der Druck in der Exspirationsgasleitung erfassbar und in Abhängigkeit von dem erfassten Druck während der Exspirationsphase ist der Förderstrom der Gasfördereinrichtung steuerbar und/oder regelbar. Der erste Drucksensor erfasst den Druck in der Exspirationsgasleitung oder dem Patientenanschlussstück. Dieser erfasste Druck wird mit dem Atmosphärendruck außerhalb verglichen, der von einem entsprechenden weiteren Drucksensor für den Atmosphärendruck erfasst wird, und von einer Steuereinheit wird dann der Förderstrom der Gasfördereinrichtung dahingehend gesteuert und/oder geregelt, dass der gewünschte Restdruck erreicht wird.In a supplementary embodiment, the pressure in the expiratory gas line can be detected by means of a first pressure sensor and, depending on the detected pressure during the expiration phase, the delivery flow of the gas delivery device can be controlled and / or regulated. The first pressure sensor detects the pressure in the expiratory gas line or the patient connector. This detected pressure is compared with the atmospheric pressure outside sensed by another corresponding atmospheric pressure sensor, and the control unit then controls and / or regulates the flow rate of the gas delivery means to achieve the desired residual pressure.

Vorzugsweise ist mittels eines zweiten Drucksensors der Druck in der Inspirationsgasleitung erfassbar und in Abhängigkeit von dem erfassten Druck während der Exspirationsphase der Förderstrom der Gasfördereinrichtung steuerbar und/oder regelbar. Der zweite Drucksensor erfasst den Druck in der Inspirationsgasleitung oder dem Patientenanschlussstück. Dieser erfasste Druck wird mit dem Atmosphärendruck außerhalb verglichen, der von einem entsprechenden weiteren Drucksensor für den Atmosphärendruck erfasst wird, und von einer Steuereinheit wird dann der Förderstrom der Gasfördereinrichtung dahingehend gesteuert und/oder geregelt, dass der gewünschte Restdruck erreicht wird.Preferably, by means of a second pressure sensor, the pressure in the inspiratory gas line can be detected and, depending on the detected pressure during the expiratory phase, the flow rate of the gas delivery device can be controlled and / or regulated. The second pressure sensor senses the pressure in the inspiratory gas line or the patient connector. This detected pressure is compared with the atmospheric pressure outside sensed by another corresponding atmospheric pressure sensor, and the control unit then controls and / or regulates the flow rate of the gas delivery means to achieve the desired residual pressure.

In einer Variante ist die Strömungsquerschnittsfläche des Drosselorgans, insbesondere pneumatisch mittels des Atemgases in der wenigstens einen Gasleitung, dahingehend veränderbar, dass bei einem größer werdenden Druck in der wenigstens einen Gasleitung die Strömungsquerschnittsfläche des Drosselorgans kleiner wird und umgekehrt. Während der Inspirationsphase wird die Gasfördereinrichtung mit einem hohen Förderstrom betrieben. Aufgrund des hohen Förderstromes während der Inspirationsphase tritt in der wenigstens einen Gasleitung ein hoher Druck auf, wodurch die Strömungsquerschnittsfläche des Drosselorgans kleiner wird. Dadurch strömt durch das Drosselorgan während der Inspirationsphase eine kleinere Gasmenge, so dass während der Inspirationsphase die Gasförderreinrichtung mit einem geringeren Förderstrom betrieben werden kann, weil ein geringerer Teil des von der Gasfördereinrichtung geförderten Atemgases bzw. Inspirationsgases nicht durch das Drosselorgan und damit auch die Exspirationsgasleitung strömt.In a variant, the flow cross-sectional area of the throttle element, in particular pneumatically by means of the respiratory gas in the at least one gas line, to the effect that at an increasing pressure in the at least one gas line, the flow cross-sectional area of the throttle body is smaller and vice versa. During the inspiration phase, the gas conveyor is operated at a high flow rate. Due to the high flow rate during the inspiration phase occurs in the at least one gas line, a high pressure, whereby the flow cross-sectional area of the throttle body is smaller. As a result, a smaller amount of gas flows through the throttle body during the inspiration phase, so that during the inspiration phase, the gas conveying device can be operated with a lower flow, because a lesser part of the breathing gas or inspiration gas conveyed by the gas conveyor does not flow through the throttle body and thus also the expiratory gas line ,

Zweckmäßig ist in der Exspirationsgasleitung, insbesondere in Strömungsrichtung vor dem Drosselorgan, ein Ventil angeordnet und während der Inspirationsphase ist das Ventil geschlossen und während der Exspirationsphase ist das Ventil geöffnet. Aufgrund des während der Inspirationsphase geschlossenen Ventils wird durch die Exspirationsgasleitung bzw. das Drosselorgan keine Atemluft bzw. kein Inspirationsgas geleitet, so dass der gesamte während der Inspirationsphase von der Gasfördereinrichtung zur Verfügung gestellte Förderstrom von dem Patienten eingeatmet und dadurch die Gasfördereinrichtung während der Inspirationsphase mit einem geringeren Förderstrom energiesparend betrieben werden kann. Das Ventil dient ausschließlich zum Öffnen oder Schließen der Exspirationsgasleitung, d. h. es ist keine Steuerung und/oder Regelung der Strömungsquerschnittsfläche des Ventils möglich oder erforderlich, so dass dieses konstruktiv einfach aufgebaut und in der Herstellung preiswert ist.A valve is expediently arranged in the expiratory gas line, in particular in the flow direction upstream of the throttle element, and during the inspiration phase the valve is closed and the valve is opened during the expiration phase. Because of during the inspiration phase When the valve is closed, no breathing air or inspiratory gas is passed through the expiratory gas line or throttling element, so that the entire flow of the gas delivery device provided during the inspiration phase is inhaled by the patient, thereby operating the gas delivery device at a lower flow during the inspiratory phase can. The valve is used exclusively for opening or closing the expiratory gas line, ie there is no control and / or regulation of the flow cross-sectional area of the valve possible or necessary, so that this is structurally simple and inexpensive to manufacture.

Das Verfahren zur künstlichen Beatmung eines Patienten mittels des Beatmungsgerätes nach den Ansprüchen 1 bis 8, bei dem durch wenigstens eine Gasleitung eines Atemluftleitungssystems mittels einer Gasfördereinrichtung Atemluft geleitet wird, durch ein Patientenanschlussstück der Patient Inspirations- und Exspirationsgas ein- und ausatmet, während der Inspirationsphase die Gasfördereinrichtung mit einem höheren Förderstrom betrieben wird als während der Exspirationsphase, der Restdruck des von dem Patienten ausgeatmeten Exspirationsgases in der wenigstens einen Gasleitung des Atemluftleitungssystems geregelt und/oder gesteuert wird, wobei der Restdruck größer ist als der Atmosphärendruck, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Restdruck mittels einer Steuerung und/oder Regelung des Förderstromes der Gasfördereinrichtung während der Exspirationsphase gesteuert und/oder geregelt wird.The method for artificial respiration of a patient by means of the ventilator according to claims 1 to 8, is passed through at least one gas line of a breathing air system by means of a gas conveyor breathing air through a patient connector, the patient inspiratory and expiratory gas on and exhales during the inspiration phase the Gas conveyor is operated at a higher flow rate than during the expiratory phase, the residual pressure exhaled by the patient exhaled expiratory gas in the at least one gas line of the breathing air control system is regulated and / or controlled, wherein the residual pressure is greater than the atmospheric pressure, characterized in that the residual pressure is controlled and / or regulated by means of a control and / or regulation of the delivery flow of the gas delivery device during the expiratory phase.

Insbesondere wird der Restdruck ausschließlich mittels einer Steuerung und/oder Regelung des Förderstromes der Gasfördereinrichtung gesteuert und/oder geregelt.In particular, the residual pressure is controlled and / or regulated exclusively by means of a control and / or regulation of the delivery flow of the gas delivery device.

In einer weiteren Ausgestaltung wird von einem Drosselorgan in der wenigstens einen Gasleitung der pneumatische Widerstand, insbesondere des Exspirationsgases beim Ausatmen, erhöht.In a further embodiment, the pneumatic resistance, in particular of the exhalation gas during exhalation, is increased by a throttle element in the at least one gas line.

In einer ergänzenden Variante hängt die von dem Drosselorgan verursachte Druckänderung des durch das Drosselorgan geleiteten Atemgases mit einer Abweichung von weniger als 30% in der zweiten oder dritten Potenz von dem durch das Drosselorgan geleiteten Volumenstrom an Atemgas ab.In a supplementary variant, the change in pressure of the respiratory gas caused by the throttling element, with a deviation of less than 30% in the second or third power, depends on the volume flow of respiratory gas conducted through the throttling element.

In einer weiteren Variante wird die Strömungsquerschnittsfläche des Drosselorgans, insbesondere während der Exspirationsphase, verändert und bei einem größer werdenden Druck in der wenigstens einen Gasleitung wird die Strömungsquerschnittsfläche des Drosselorgans kleiner und umgekehrt.In a further variant, the flow cross-sectional area of the throttle element, in particular during the expiration phase, is changed, and as the pressure in the at least one gas line increases, the flow cross-sectional area of the throttle element becomes smaller and vice versa.

In einer weiteren Ausgestaltung wird der Druck in der wenigstens einen Gasleitung, insbesondere in einer Exspirations- und/der Inspirationsgasleitung, erfasst und in Abhängigkeit von dem erfassten Druck der Förderstrom der Gasfördereinrichtung gesteuert und/oder geregelt, um den Restdruck während der Exspirationsphase zu steuern und/oder zu regeln.In a further embodiment, the pressure in the at least one gas line, in particular in an expiratory and / or inspiratory gas line, detected and controlled depending on the detected pressure, the flow rate of the gas conveyor and / or regulated to control the residual pressure during the expiratory phase and / or to regulate.

Insbesondere wird der Atmosphärendruck erfasst und der Restdruck während der Exspirationsphase gesteuert und/oder geregelt, so dass der Restdruck größer ist als der Atmosphärendruck, z. B. der Restdruck um mehr als 2 mbar größer ist als der Atmosphärendruck.In particular, the atmospheric pressure is detected and the residual pressure is controlled and / or regulated during the expiratory phase, so that the residual pressure is greater than the atmospheric pressure, for. B. the residual pressure by more than 2 mbar is greater than the atmospheric pressure.

Die Erfindung umfasst ferner ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um ein oben beschriebenes Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit durchgeführt wird.The invention further includes a computer program having program code means stored on a computer-readable medium for carrying out a method as described above when the computer program is executed on a computer or a corresponding computing unit.

Bestandteil der Erfindung ist außerdem ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um ein oben beschriebenes Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit durchgeführt wird.A component of the invention is also a computer program product with program code means which are stored on a computer-readable data carrier in order to carry out a method described above when the computer program is executed on a computer or a corresponding computing unit.

Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:Hereinafter, embodiments of the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows:

1 eine stark schematisierte Darstellung eines Beatmungsgeräts in einer ersten Ausführungsform, 1 a highly schematic representation of a ventilator in a first embodiment,

2 ein erstes Diagramm mit einem an der Abszisse aufgetragenen Volumenstrom (Flow) und an der Ordinate aufgetragenen Druckabfall (Delta p), 2 a first diagram with a volumetric flow (flow) plotted on the abscissa and pressure drop (delta p) plotted on the ordinate,

3 eine Darstellung des Beatmungsgerätes gemäß 1 in einer zweiten Ausführungsform, 3 an illustration of the ventilator according to 1 in a second embodiment,

4 eine Darstellung des Beatmungsgerätes gemäß 1 in einer dritten Ausführungsform, 4 an illustration of the ventilator according to 1 in a third embodiment,

5 eine Darstellung des Beatmungsgerätes gemäß 1 in einer vierten Ausführungsform; 5 an illustration of the ventilator according to 1 in a fourth embodiment;

6 ein zweites Diagramm mit einem an der Abszisse aufgetragenen Volumenstrom (Flow) und an der Ordinate aufgetragenen Druckabfall (Delta p), 6 a second diagram with a volumetric flow (flow) plotted on the abscissa and pressure drop (delta p) plotted on the ordinate,

7 eine Darstellung des Beatmungsgerätes gemäß 1 in einer fünften Ausführungsform, 7 an illustration of the ventilator according to 1 in a fifth embodiment,

8 eine Darstellung des Beatmungsgerätes gemäß 1 in einer sechsten Ausführungsform und 8th an illustration of the ventilator according to 1 in a sixth embodiment and

9 eine Darstellung des Beatmungsgerätes gemäß 1 in einer siebten Ausführungsform. 9 an illustration of the ventilator according to 1 in a seventh embodiment.

In 1 ist schematisch ein Beatmungsgerät 1 in einer ersten Ausführungsform zur künstlichen Beatmung eines Patienten 7 dargestellt. Gasleitungen 10 des Beatmungsgerätes 1 bilden dabei ein als Atemluftkreissystem 37 ausgebildetes Atemluftleitungssystem 36, d. h. dass das von dem Patienten ausgeatmete Exspirationsgas für eine Rückatmung als Inspirationsgas wiederverwendet wird. In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann das Beatmungsgerät 1 auch dahingehend ausgebildet sein, dass das Exspirationsgas in die Atmosphäre ausgeleitet wird und als Inspirationsgas ausschließlich Luft aus der Umgebung bzw. der Atmosphäre verwendet wird, d. h. somit nicht das Exspirationsgas wenigstens teilweise als Inspirationsgas wiederverwendet wird. Das Beatmungsgerät 1 kann auch einen Anästhesiereflektor umfassen (nicht dargestellt).In 1 is schematically a ventilator 1 in a first embodiment for the artificial respiration of a patient 7 shown. gas lines 10 of the ventilator 1 form as a Atemluftkreissystem 37 trained breathing air system 36 that is, the exhaled expiratory gas exhaled by the patient is reused as inspiratory gas for rebreathing. In an embodiment, not shown, the ventilator 1 Also be designed to the effect that the expiratory gas is discharged into the atmosphere and is used as the inspiration gas only air from the environment or the atmosphere, ie thus not the expiration gas is at least partially reused as inspiration gas. The ventilator 1 may also include an anesthetic reflector (not shown).

Die Atemluft wird mittels einer als Radialverdichter ausgebildeten Gasfördereinrichtung 2 durch die Gasleitungen 10 in einem Kreissystem geleitet. In der Gasleitung 10 ist ein erstes, inspiratorisches Rückschlagventil 4 und ein zweites, exspiratorisches Rückschlagventil 9 angeordnet. Dadurch bildet sich eine Exspirationsgasleitung 8 und eine Inspirationsgasleitung 5 als Teil der Gasleitungen 10 aus. An dem Ende der Inspirations- und Exspirationsgasleitung 5, 8 ist ein Y-Stück 35 angeschlossen, das mittels eines Patientenanschlussstückes 6 das Inspirations- und Exspirationsgas zu einem Patienten 7 leitet. Ein CO2-Absorber 11 absorbiert das in dem Exspirationsgas enthaltene CO2. Ferner wird mittels einer nicht dargestellten Zuführeinrichtung Sauerstoff dem Exspirationsgas zugeführt, um den von dem Patienten 7 verbrauchten Sauerstoff zu ersetzen. Ein Handbeatmungsbeutel 3 dient zur zusätzlichen manuellen künstlichen Beatmung des Patienten 7. Ein an der Exspirationsgasleitung 8 angeordneter erster exspiratorischer Drucksensor 32 erfasst den Druck in der Exspirationsgasleitung 8. Ein an der Inspirationsgasleitung 5 angeordneter zweiter inspiratorischer Drucksensor 33 erfasst den Druck in der Inspirationsgasleitung 5.The breathing air is by means of a gas conveyor designed as a radial compressor 2 through the gas pipes 10 passed in a circle system. In the gas line 10 is a first inspiratory check valve 4 and a second, expiratory check valve 9 arranged. This forms an expiratory gas line 8th and an inspiratory gas line 5 as part of the gas pipes 10 out. At the end of the inspiratory and expiratory gas line 5 . 8th is a Y-piece 35 connected by means of a patient connector 6 the inspiratory and expiratory gas to a patient 7 passes. A CO 2 absorber 11 absorbs the CO 2 contained in the expiratory gas. Furthermore, oxygen is supplied to the expiratory gas by means of a feed device, not shown, to that of the patient 7 replace used oxygen. A hand-held breathing bag 3 is used for additional manual artificial ventilation of the patient 7 , One at the expiratory gas line 8th arranged first expiratory pressure sensor 32 detects the pressure in the expiratory gas line 8th , One at the inspiratory gas line 5 arranged second inspiratory pressure sensor 33 detects the pressure in the inspiratory gas line 5 ,

Mittels eines Drosselorgans 13 mit Gehäuse wird der pneumatische Widerstand des Atemluftkreissystems 37 erhöht. In dem Drosselorgan 13 ist eine Blende 14 mit einer Öffnung angeordnet. Eine Strömungsquerschnittsfläche des Drosselorgans 13, d. h. die Fläche der Öffnung der Blende 14, ist dabei um weniger als 50% kleiner als die Strömungsquerschnittsfläche der Gasleitung 10. Beispielsweise ist die Öffnung der Blende 14 kreisförmig und weist einen Durchmesser von 5 mm auf. Die Gasleitung 10 ist ebenfalls vorzugsweise im Querschnitt kreisförmig und weist einen Durchmesser im Bereich von 20 mm auf. Die Strömungsquerschnittsfläche für das durch das Atemluftkreissystem 37 geleitete Atemgas wird damit an dem Drosselorgan 13 wesentlich verringert, so dass sich ein Druckabfall 12 Delta p an dem Drosselorgan 13 einstellt. In der Gasleitung 10 bildet sich vor und nach dem Drosselorgan 13 ein Turbulenzgebiet, so dass der pneumatischer Widerstand bzw. die Druckänderung Delta p ungefähr quadratisch von dem durch das Drosselorgan 13 geleiteten Volumenstrom an Atemgas abhängt.By means of a throttle body 13 with housing is the pneumatic resistance of the breathing circuit 37 elevated. In the throttle body 13 is a blind 14 arranged with an opening. A flow cross-sectional area of the throttle body 13 ie the area of the aperture of the aperture 14 , is less than 50% smaller than the flow cross-sectional area of the gas line 10 , For example, the opening of the aperture 14 circular and has a diameter of 5 mm. The gas line 10 is also preferably circular in cross-section and has a diameter in the range of 20 mm. The flow cross-sectional area for the through the Atemluftkreissystem 37 Guided breathing gas is thus on the throttle body 13 significantly reduced, causing a pressure drop 12 Delta p on the throttle body 13 established. In the gas line 10 Forms before and after the throttle body 13 a turbulence region, so that the pneumatic resistance or the pressure change delta p approximately square of that by the throttle body 13 directed volumetric flow of respiratory gas depends.

In 2 ist in einem ersten Diagramm an der Abszisse der Volumenstrom des durch das Drosselorgan 13 geleiteten Atemgases in l/min angegeben. An der Ordinate ist der Druckabfall Delta p in mbar aufgetragen. Eine Kennlinie 28 stellt den Druckverlauf aufgrund der Gasleitungen 10 in dem Atemluftkreissystem 37 dar. Es handelt sich hierbei um eine lineare Abhängigkeit zwischen dem Volumenstrom und dem Druckabfall in mbar aufgrund der laminaren Strömung innerhalb der Gasleitung 10. Die Kennlinie 29 zeigt den Druckabfall Delta p in mbar in Abhängigkeit von dem Volumenstrom in l/min für das Drosselorgan 13, wobei hier im Wesentlichen eine quadratische Abhängigkeit bzw. eine Abhängigkeit in der zweiten Potenz zwischen dem Volumenstrom und der Druckänderung besteht aufgrund der turbulenten Strömung im Bereich des Drosselorgans 13. Die Kennlinie 30 stellt die Summe aus der Kennlinie 28 und der Kennlinie 29 dar, d. h. es handelt sich um die Kennlinie des gesamten Atemluftkreissystems 37 mit der Gasleitung 10 und dem Drosselorgan 13. Der Gesamtwiderstand des Atemluftkreissystems 37, d. h. der Kennlinie 30, beträgt dabei 6 mbar bei einem Volumenstrom von 60 l/min.In 2 is in a first diagram on the abscissa of the flow through the throttle body 13 directed breathing gas in l / min indicated. The ordinate shows the pressure drop delta p in mbar. A characteristic 28 represents the pressure gradient due to the gas lines 10 in the breathing circuit 37 This is a linear dependence between the volume flow and the pressure drop in mbar due to the laminar flow within the gas line 10 , The characteristic 29 shows the pressure drop delta p in mbar as a function of the volume flow in l / min for the throttle body 13 , wherein here essentially a quadratic dependence or a dependence in the second power between the flow and the pressure change exists due to the turbulent flow in the region of the throttle body 13 , The characteristic 30 represents the sum of the characteristic 28 and the characteristic 29 ie, it is the characteristic curve of the entire breathing air circuit 37 with the gas line 10 and the throttle body 13 , The total resistance of the breathing circuit 37 ie the characteristic curve 30 , is 6 mbar at a flow rate of 60 l / min.

Während einer Exspirationsphase wird von dem ersten exspiratorischen Drucksensor 32 und dem zweiten inspiratorischen Drucksensor 33 der Druck gemessen und daraus ein Mitteldruck als Patientendruck mittels einer nicht dargestellten Steuerungseinheit ermittelt. Von der Steuerungseinheit wird während der Exspirationsphase die Gasfördereinrichtung 2 mit einem derartigen Förderstrom betrieben, dass der notwendige Restdruck bzw. PEEP-Druck an dem Patienten 7 vorhanden ist. Beispielsweise ist der Restdruck um 5 mbar größer als der Atmosphärendruck. Der Atmosphärendruck wird mittels eines nicht dargestellten weiteren Drucksensors erfasst und entsprechende Messsignale zu der nicht dargestellten Steuerungseinheit geleitet. Aufgrund des hohen pneumatischen Widerstandes des Atemluftkreissystems 37 mit dem Drosselorgan 13 genügt bereits eine geringe Veränderung des Förderstromes des Atemgases, um eine Druckänderung des Restdruckes zu erhalten. Ferner muss zur Erzielung des Restdruckes auch in vorteilhafter Weise die Gasfördereinrichtung 2 nur mit einem geringen Förderstrom betrieben werden, so dass dadurch der notwendige Energieaufwand zum Betreiben der Gasfördereinrichtung 2 während der Inspirationsphase gering ist.During an expiratory phase, the first expiratory pressure sensor is used 32 and the second inspiratory pressure sensor 33 the pressure measured and determined therefrom a mean pressure as patient pressure by means of a control unit, not shown. From the control unit during the expiration phase, the gas conveyor 2 operated with such a flow that the necessary residual pressure or PEEP pressure to the patient 7 is available. For example, the residual pressure is 5 mbar greater than the atmospheric pressure. The atmospheric pressure is detected by means of a further pressure sensor, not shown, and passed corresponding measurement signals to the control unit, not shown. Due to the high pneumatic resistance of the breathing air circuit 37 with the throttle body 13 Already a small change in the flow rate of the respiratory gas is sufficient to obtain a pressure change of the residual pressure. Furthermore, to achieve the residual pressure in an advantageous manner the Gas conveyor 2 be operated only with a low flow, so that thereby the necessary energy to operate the gas conveyor 2 while the inspiratory phase is low.

Während der Inspirationsphase wird die Gasfördereinrichtung 2 mit einem höheren Förderstrom betrieben als während der Exspirationsphase. In der Inspirationsphase atmet der Patient 7 das von der Gasfördereinrichtung 2 geförderte Inspirationsgas ein. Wegen des hohen pneumatischen Widerstandes des Drosselorgans 13 wird lediglich ein geringer Teil des von der Gasfördereinrichtung 2 geförderten Atemgases nicht von dem Patienten 7 eingeatmet, sondern strömt durch die Exspirationsgasleitung 8 und das Drosselorgan 13. Dadurch ist auch während der Inspirationsphase in vorteilhafter Weise nur eine geringe Antriebsenergie für die Gasfördereinrichtung 2 erforderlich. Das erste inspiratorische Rückschlagventil 4 verhindert, dass das von dem Patienten 7 ausgeatmete Exspirationsgas in der Gasleitung 10 in Richtung zu der Gasfördereinrichtung 2 strömt und das zweite exspiratorische Rückschlagventil 9 verhindert, dass Atemluft durch die Exspirationsgasleitung 8 zu dem Patienten 7 geleitet werden kann.During the inspiration phase, the gas delivery device 2 operated at a higher flow rate than during the expiratory phase. In the inspiratory phase, the patient breathes 7 that of the gas conveyor 2 promoted inspiration gas. Because of the high pneumatic resistance of the throttle body 13 is only a small part of the gas from the conveyor 2 funded breathing gas not from the patient 7 inhaled, but flows through the expiratory gas line 8th and the throttle body 13 , As a result, even during the inspiration phase advantageously only a small drive energy for the gas conveyor 2 required. The first inspiratory check valve 4 prevents that from the patient 7 exhaled expiratory gas in the gas line 10 towards the gas conveyor 2 flows and the second expiratory check valve 9 Prevents breathing air through the expiratory gas line 8th to the patient 7 can be directed.

In 3 ist eine zweite Ausführungsform des Beatmungsgerätes 1 dargestellt. Im Nachfolgenden werden nur die Unterschiede gegenüber der ersten Ausführungsform des Beatmungsgerätes 1 gemäß 1 erläutert. Anstelle eines Drosselorgans 13 mit nicht veränderbarer Strömungsquerschnittsfläche wird in der zweiten Ausführungsform ein Drosselorgan 23 mit variabler Strömungsquerschnittsfläche eingesetzt. Das Drosselorgan 23 ist mit einer elastischen Membran 27 versehen. Ein Volumen 16 an der elastischen Membran 27 und außerhalb der Strömungsquerschnittsfläche des Atemgases steht mittels eines Verbindungsschlauches-Inspirationsdruck 15 fluidleitend in Verbindung mit der Gasleitung 10 zwischen der Gasfördereinrichtung 2 und dem ersten inspiratorischen Rückschlagsventil 4. Die Strömungsquerschnittsfläche des Drosselorgans 23 hängt damit von dem Druck in der Gasleitung 10 ab. Je höher der Druck in der Gasleitung 10 ist, desto kleiner ist die Strömungsquerschnittsfläche des Drosselorgans 23 und umgekehrt. Während einer Inspirationsphase wird die Gasfördereinrichtung 2 mit einem hohen Förderstrom betrieben, so dass an der Gasleitung 10 ein hoher Druck vorhanden ist und damit an dem Drosselorgan 23 eine kleine Strömungsquerschnittsfläche und damit die Druckänderung bzw. der Druckabfall 12 an dem Drosselorgan 23 sehr hoch ist. Während einer Inspirationsphase wird somit das von der Gasfördereinrichtung 2 geförderte Inspirationsgas ganz oder teilweise von dem Patienten 7 eingeatmet, weil das Drosselorgan 23 nur eine sehr kleine oder überhaupt keine Strömungsquerschnittsfläche zur Durchleitung von Atemgas aufweist. Die elektrische Energie zum Betreiben der Gasfördereinrichtung 2 während der Inspirationsphase ist damit sehr gering. Während einer Exspirationsphase wird die Gasfördereinrichtung 2 mit nur einem geringen Förderstrom betrieben. Dadurch tritt an der Gasleitung 10 ein geringer Druck auf, so dass die Strömungsquerschnittsfläche des Drosselorgans 23 groß ist. Das von dem Patienten 7 während der Exspirationsphase ausgeatmete Exspirationsgas kann damit durch die Exspirationsgasleitung 8 und das Drosselorgan 23 durchgeleitet werden. Der notwendige Restdruck während und nach der Exspirationsphase wird in analoger Weise zu der ersten Ausführungsform mittels einer Steuerung und/oder Regelung des Förderstromes der Gasfördereinrichtung gesteuert und/oder geregelt. Der Druckabfall 12 während der Exspirationsphase ist an dem Drosselorgan 23 dabei ausreichend hoch, dass auch geringe Veränderungen des Förderstromes der Gasfördereinrichtung 2 mit einer entsprechend großen Änderung des Restdruckes verbunden sind. Ein Volumen 16 (bzw. 18 in den folgenden Figuren) in dem Drosselorgan 23 weist den Vordruck auf.In 3 is a second embodiment of the ventilator 1 shown. In the following, only the differences from the first embodiment of the ventilator 1 according to 1 explained. Instead of a throttle body 13 with non-variable flow cross-sectional area is in the second embodiment, a throttle body 23 used with variable flow cross-sectional area. The throttle body 23 is with an elastic membrane 27 Mistake. A volume 16 on the elastic membrane 27 and outside the flow cross-sectional area of the breathing gas is by means of a connecting tube inspiratory pressure 15 fluid-conducting in connection with the gas line 10 between the gas conveyor 2 and the first inspiratory check valve 4 , The flow cross-sectional area of the throttle body 23 depends on the pressure in the gas line 10 from. The higher the pressure in the gas line 10 is, the smaller is the flow cross-sectional area of the throttle body 23 and vice versa. During an inspiratory phase, the gas delivery device becomes 2 operated at a high flow rate, so that at the gas line 10 a high pressure is present and thus on the throttle body 23 a small flow cross-sectional area and thus the pressure change or the pressure drop 12 on the throttle body 23 is very high. During an inspiratory phase, this is the result of the gas delivery device 2 funded inspiratory gas in whole or in part by the patient 7 inhaled, because the throttle body 23 has only a very small or no flow cross-sectional area for the passage of respiratory gas. The electrical energy for operating the gas delivery device 2 during the inspiration phase is very low. During an expiratory phase, the gas delivery device 2 operated with only a small flow rate. This occurs at the gas line 10 a low pressure, so that the flow cross-sectional area of the throttle body 23 is great. That of the patient 7 Expiratory gas exhaled during the expiratory phase can thus be expelled through the expiratory gas line 8th and the throttle body 23 be passed through. The necessary residual pressure during and after the expiration phase is controlled and / or regulated analogously to the first embodiment by means of a control and / or regulation of the delivery flow of the gas delivery device. The pressure drop 12 during the expiratory phase is at the throttle body 23 while sufficiently high, that even small changes in the flow rate of the gas conveyor 2 associated with a correspondingly large change in the residual pressure. A volume 16 (respectively. 18 in the following figures) in the throttle body 23 has the form.

In 4 ist eine dritte Ausführungsform des Beatmungsgerätes 1 dargestellt. Im Nachfolgenden werden nur die Unterschiede zu der zweiten Ausführungsform gemäß 3 dargestellt. Anstelle des Verbindungsschlauches-Inspirationsdrucks 15 wird ein Verbindungsschlauch-Exspirationsdruck 17 für das Drosselorgan 23 verwendet, wobei der Verbindungsschlauch-Exspirationsdruck 17 in der Gasleitung 10 zwischen dem Drosselorgan 23 und dem zweiten exspiratorischen Rückschlagventil 9 angeschlossen ist. Das Drosselorgan 23 wird somit von dem Vordruck an dem Drosselorgan 23 in analoger Weise zu der zweiten Ausführungsform gesteuert und/oder geregelt. Der Vordruck hängt dabei von dem Volumenstrom an dem Drosselorgan 23 ab.In 4 is a third embodiment of the ventilator 1 shown. In the following, only the differences from the second embodiment will be according to FIG 3 shown. Instead of the connection tube inspiratory pressure 15 becomes a connecting tube expiratory pressure 17 for the throttle body 23 used, wherein the connecting tube expiratory pressure 17 in the gas line 10 between the throttle body 23 and the second expiratory check valve 9 connected. The throttle body 23 is thus of the form on the throttle body 23 controlled and / or regulated in an analogous manner to the second embodiment. The form depends on the volume flow at the throttle body 23 from.

In 5 ist eine vierte Ausführungsform des Beatmungsgerätes 1 dargestellt. Im Nachfolgenden werden nur die Unterschiede zu der dritten Ausführungsform gemäß 4 dargestellt. Anstelle des Verbindungsschlauches-Exspirationsdrucks 17 ist die elastische Membran 27 mit einem Verbindungskanal 19 bzw. einer Verbindungsöffnung versehen.In 5 is a fourth embodiment of the ventilator 1 shown. Hereinafter, only the differences from the third embodiment will be according to FIG 4 shown. Instead of the connecting tube expiratory pressure 17 is the elastic membrane 27 with a connection channel 19 or a connection opening provided.

In 6 ist in einem zweiten Diagramm an der Abszisse der Volumenstrom in l/min und an der Ordinate der Druckabfall Delta p in mbar aufgetragen. Die Kennlinie 28 zeigt in analoger Weise zu dem ersten Diagramm gemäß 2 den Druckabfall Delta p in Abhängigkeit von dem Volumenstrom für das Atemluftkreissystem 37 ohne dem Drosselorgan 13, 23. Aufgrund der laminaren Strömung in den Gasleitungen 10 tritt hier eine lineare oder direkt proportionale Abhängigkeit zwischen dem Volumenstrom und dem Druckabfall auf. In der zweiten, dritten und vierten Ausführungsform des Beatmungsgerätes 1 ist die Strömungsquerschnittsfläche des Drosselorgans 23 variabel, wobei bei einem höheren Druck in der Gasleitung 10 die Strömungsquerschnittsfläche des Drosselorgans 23 verringert wird oder umgekehrt. Der Druckabfall Delta p an dem Drosselorgan 23 mit variabler Strömungsquerschnittsfläche hängt damit kubisch oder in der dritten Potenz von dem Volumenstrom ab, der durch das Drosselorgan 23 geleitet wird. Die Kennlinie 31 zeigt die kubische Abhängigkeit des Druckabfalls Delta p in mbar von dem Volumenstrom in l/min. Die Kennlinie 30 zeigt die Summe aus der Kennlinie 28 und der Kennlinie 31, d. h. es ist der Gesamtdruckabfall des Beatmungsgerätes mit den Gasleitungen 10 und dem Drosselorgan 23 dargestellt.In 6 in a second diagram, the abscissa represents the volume flow in l / min and the ordinate the pressure drop delta p in mbar. The characteristic 28 shows in an analogous manner to the first diagram according to 2 the pressure drop delta p as a function of the volume flow for the breathing circuit system 37 without the throttle body 13 . 23 , Due to the laminar flow in the gas lines 10 occurs here a linear or directly proportional dependence between the flow and the pressure drop. In the second, third and fourth embodiment of the ventilator 1 is the flow cross-sectional area of the throttle body 23 variable, being at a higher pressure in the gas line 10 the flow cross-sectional area of the throttle body 23 is reduced or vice versa. The pressure drop delta p at the throttle body 23 with variable flow cross-sectional area depends thus cubic or in the cube of the volume flow, through the throttle body 23 is directed. The characteristic 31 shows the cubic dependence of the pressure drop delta p in mbar on the volume flow in l / min. The characteristic 30 shows the sum of the characteristic 28 and the characteristic 31 ie it is the total pressure drop of the ventilator with the gas lines 10 and the throttle body 23 shown.

7 zeigt eine fünfte Ausführungsform des Beatmungsgerätes 1. Im Nachfolgenden werden nur die Unterschiede zu der ersten Ausführungsform gemäß 1 beschrieben. In die Gasleitung 10 zwischen dem Drosselorgan 13 und dem zweiten exspiratorischen Rückschlagventil 9 ist ein Ventil 34 mit Gehäuse eingebaut. Das Ventil 34 weist einen elektromagnetischen Hubkolben 20, eine Koppelstange 21 und eine Ventilmembran 22 auf. Die Ventilmembran 22 kann dabei bewegt werden, so dass das Ventil 34 entweder den Strömungsweg zwischen dem Drosselorgan 13 und dem zweiten exspiratorischen Rückschlagventil 9 öffnet oder verschließt. Während der Exspirationsphase ist das Ventil 34 geöffnet, so dass die Funktionsweise des Beatmungsgerätes 1 gemäß der fünften Ausführungsform der ersten Ausführungsform entspricht. Während der Inspirationsphase ist das Ventil 34 geschlossen, so dass durch die Exspirationsgasleitung 8 keine Atemluft strömen kann. Dadurch wird die gesamte von der Gasfördereinrichtung 2 beförderte Atemluft von dem Patienten 7 eingeatmet, so dass in vorteilhafter Weise die Gasfördereinrichtung 2 nur diejenige Energie verbraucht, die zum Fördern des Inspirationsgases benötigt wird. 7 shows a fifth embodiment of the ventilator 1 , In the following, only the differences from the first embodiment will be described 1 described. In the gas line 10 between the throttle body 13 and the second expiratory check valve 9 is a valve 34 with housing installed. The valve 34 has an electromagnetic reciprocating piston 20 , a coupling rod 21 and a valve membrane 22 on. The valve membrane 22 can be moved, so that the valve 34 either the flow path between the throttle body 13 and the second expiratory check valve 9 opens or closes. During the expiratory phase is the valve 34 open, allowing the functioning of the ventilator 1 according to the fifth embodiment of the first embodiment. During the inspiration phase is the valve 34 closed so that through the expiratory gas line 8th no breathing air can flow. This will clear the entire of the gas conveyor 2 transported breath from the patient 7 inhaled, so that advantageously the gas conveyor 2 only consumes the energy needed to convey the inspiration gas.

In 8 ist eine sechste Ausführungsform des Beatmungsgerätes 1 dargestellt. Im Nachfolgenden werden nur die Unterschiede zu der fünften Ausführungsform gemäß 7 dargestellt. Der elektromagnetische Hubkolben 20 und die Koppelstange 21 zum Bewegen der Ventilmembran 22 in der fünften Ausführungsform gemäß 7 sind in der sechsten Ausführungsform durch ein Servoventil 25, einen Verbindungsschlauch-Inspirationsdruck 24 und einen Verbindungsschlauch-Inspirationsdruck 26 ersetzt. Während der Inspirationsphase ist das Ventil 34 geschlossen und während der Exspirationsphase ist das Ventil 34 geöffnet. Während der Inspirationsphase wird die Gasfördereinrichtung 2 mit einem großen Förderstrom betrieben, so dass an der Gasleitung 10 zwischen der Gasförderreinrichtung 2 und dem ersten inspiratorischen Rückschlagventil 4 ein hoher Druck auftritt. Während der Inspirationsphase wird außerdem von dem elektromagnetisch betriebenen Servoventil 25 eine fluidleitende Verbindung zwischen dem Verbindungsschlauch-Inspirationsdruck 24 und dem Verbindungsschlauch-Inspirationsdruck 26 freigegeben, so dass der hohe Druck in der Gasleitung 10 zwischen der Gasfördereinrichtung 2 und dem ersten inspiratorischen Rückschlagventil 4 auf die Ventilmembran 22 des Ventils 34 wirken kann, so dass das Ventil 34 geschlossen ist. Während einer Exspirationsphase wird die Gasfördereinrichtung 2 mit einem geringen Förderstrom betrieben, so dass an der Gasleitung 10 zwischen der Gasfördereinrichtung 2 und dem ersten inspiratorischen Rückschlagventil 4 ein geringer Druck auftritt. Während der Exspirationsphase ist das Servoventil 25 geschlossen, d. h. es besteht keine fluidleitende Verbindung zwischen dem Verbindungsschlauch-Inspirationsdruck 24 und dem Verbindungsschlauch-Inspirationsdruck 26 bzw. die fluidleitende Verbindung wird nur kurzzeitig freigegeben, so dass das Ventil 34 während der Exspirationsphase geöffnet ist und das Exspirationsgas durch die Exspirationsleitung 8 und das Drosselorgan 13 strömen kann.In 8th is a sixth embodiment of the ventilator 1 shown. Hereinafter, only the differences from the fifth embodiment will be according to FIG 7 shown. The electromagnetic piston 20 and the coupling rod 21 for moving the valve membrane 22 in the fifth embodiment according to 7 are in the sixth embodiment by a servo valve 25 , a connection tube inspiratory pressure 24 and a connection tube inspiratory pressure 26 replaced. During the inspiration phase is the valve 34 closed and during the expiratory phase is the valve 34 open. During the inspiration phase, the gas delivery device 2 operated with a large flow rate, so that at the gas line 10 between the gas conveying device 2 and the first inspiratory check valve 4 a high pressure occurs. During the inspiratory phase, moreover, the solenoid operated servo valve 25 a fluid conducting connection between the connecting tube inspiratory pressure 24 and the connection tube inspiratory pressure 26 released, so that the high pressure in the gas line 10 between the gas conveyor 2 and the first inspiratory check valve 4 on the valve membrane 22 of the valve 34 can act, leaving the valve 34 closed is. During an expiratory phase, the gas delivery device 2 operated at a low flow rate, so that at the gas line 10 between the gas conveyor 2 and the first inspiratory check valve 4 a slight pressure occurs. During the expiration phase is the servo valve 25 closed, ie there is no fluid-conducting connection between the connection tube inspiratory pressure 24 and the connection tube inspiratory pressure 26 or the fluid-conducting connection is only briefly released, so that the valve 34 during the expiration phase and the expiratory gas through the expiratory line 8th and the throttle body 13 can flow.

In 9 ist eine siebte Ausführungsform des Beatmungsgerätes 1 dargestellt. Im Nachfolgenden werden nur die Unterschiede zu der sechsten Ausführungsform gemäß 8 beschrieben. Der Verbindungsschlauch-Inspirationsdruck 26 wird direkt an das Ventil 34 ohne ein Servoventil 25 und einen Verbindungsschlauch-Inspirationsdruck 24 angeschlossen. Während einer Inspirationsphase wird die Gasfördereinrichtung 2 mit einem hohen Förderstrom betrieben, so dass an der Gasleitung 10 zwischen der Gasfördereinrichtung 2 und dem ersten inspiratorischen Rückschlagventil 4 ein hoher Druck auftritt. Dadurch wird von der beweglichen Ventilmembran 22 und dem hohen Druck in der Gasleitung 10 das Ventil 34 während der Inspirationsphase geschlossen. Während der Exspirationsphase wird die Gasfördereinrichtung 2 mit einem geringen Förderstrom betrieben, so dass an der Gasleitung 10 zwischen der Gasfördereinrichtung 2 und dem ersten inspiratorischen Rückschlagventil 4 ein geringer Druck auftritt. Aufgrund des geringen Druckes in der Gasleitung 10 ist das Ventil 34 während der Exspirationsphase geöffnet, so dass das Exspirationsgas durch die Exspirationsgasleitung 8 und das Drosselorgan 13 strömen kann.In 9 is a seventh embodiment of the ventilator 1 shown. In the following, only the differences from the sixth embodiment will be described 8th described. The connection tube inspiratory pressure 26 gets directly to the valve 34 without a servo valve 25 and a connection tube inspiratory pressure 24 connected. During an inspiratory phase, the gas delivery device becomes 2 operated at a high flow rate, so that at the gas line 10 between the gas conveyor 2 and the first inspiratory check valve 4 a high pressure occurs. This is done by the movable valve diaphragm 22 and the high pressure in the gas line 10 the valve 34 closed during the inspiration phase. During the expiration phase, the gas delivery device 2 operated at a low flow rate, so that at the gas line 10 between the gas conveyor 2 and the first inspiratory check valve 4 a slight pressure occurs. Due to the low pressure in the gas line 10 is the valve 34 during the expiratory phase, allowing the expiratory gas through the expiratory gas line 8th and the throttle body 13 can flow.

Insgesamt betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen Beatmungsgerät 1 wesentliche Vorteile verbunden. Anstelle eines aufwendigen und kostspieligen PEEP-Ventils wird ein Drosselorgan 13, 23 verwendet und mittels einer Steuerung und/oder Regelung des Förderstromes der Gasfördereinrichtung 2 der Restdruck gesteuert und/oder geregelt. Ein aufwendiges und kostspieliges PEEP-Ventil ist somit nicht notwendig, so dass in besonders vorteilhafter Weise das erfindungsgemäße Beatmungsgerät 1 gut im Bereich der Notfall- und Transportmedizin eingesetzt werden kann und in der Herstellung preiswert ist.Overall, with the ventilator according to the invention 1 significant benefits. Instead of a complex and expensive PEEP valve is a throttle body 13 . 23 used and by means of a control and / or regulation of the flow rate of the gas conveyor 2 the residual pressure controlled and / or regulated. An expensive and expensive PEEP valve is therefore not necessary, so that in a particularly advantageous manner the ventilator according to the invention 1 can be used well in the field of emergency and transport medicine and is inexpensive to manufacture.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Beatmungsgerätventilator
22
GasfördereinrichtungGas conveyor
33
HandbeatmungsbeutelManual ventilation bag
44
Erstes Rückschlagventil, inspiratorischFirst check valve, inspiratory
55
InspirationsgasleitungInspiration gas line
66
PatientenanschlusstückPatientenanschlusstück
77
Patientpatient
88th
ExspirationsgasleitungExspirationsgasleitung
99
Zweites Rückschlagventil, exspiratorischSecond check valve, expiratory
1010
Gasleitunggas pipe
1111
CO2-AbsorberCO 2 absorber
1212
Druckabfallpressure drop
1313
Drosselorgan mit GehäuseThrottle body with housing
1414
Blendecover
1515
Verbindungsschlauch-InspirationsdruckConnecting hose-inspiratory pressure
1616
Volumen an Membran (3)Volume of membrane ( 3 )
1717
Verbindungsschlauch-ExspirationsdruckConnecting hose-expiratory pressure
1818
Volumen an MembranVolume of membrane
1919
Verbindungskanal für DruckausgleichConnecting channel for pressure equalization
2020
Elektromagnetischer HubkolbenElectromagnetic piston
2121
Koppelstangecoupling rod
2222
Ventilmembranvalve membrane
2323
Drosselorgan mit variabler StrömungsquerschnittsflächeThrottling element with variable flow cross-sectional area
2424
Verbindungsschlauch-Inspirationsdruck nach ServoventilConnection tube inspiratory pressure after servo valve
2525
Servoventilservo valve
2626
Verbindungsschlauch-Inspirationsdruck vor ServoventilConnection tube inspiratory pressure in front of servo valve
2727
Elastischer Membran des DrosselorgansElastic membrane of the throttle body
2828
Kennlinie Druckabfall, laminarCharacteristic pressure drop, laminar
2929
Kennlinie Druckabfall Drosselorgan, quadratischCharacteristic pressure drop throttle body, square
3030
Summe DruckabfallTotal pressure drop
3131
Kennlinie Druckabfall Drosselorgan mit variabler Strömungsquerschnittsfläche, kubischCharacteristic Pressure drop Throttling element with variable flow area, cubic
3232
Erster Drucksensor, exspiratorischFirst pressure sensor, expiratory
3333
Zweiter Drucksensor, inspiratorischSecond pressure sensor, inspiratory
3434
Ventil mit GehäuseValve with housing
3535
Y-StückY-piece
3636
AtemluftleitungssystemBreathing air line system
3737
AtemluftkreissystemBreathing air circuit system

Claims (9)

Beatmungsgerät (9) zur künstlichen Beatmung eines Patienten (7), umfassend – eine Gasfördereinrichtung (2), – wenigstens eine Gasleitung (10) zur Ausbildung eines Atemluftleitungssystems (36), insbesondere eines Atemluftkreissystems (37), – ein in der Gasleitung (10) angeordnetes erstes Rückschlagventil (4) zur Ausbildung einer Inspirationsgasleitung (5) als Teil der Gasleitung (10), – ein in der Gasleitung (10) angeordnetes zweites Rückschlagventil (9) zur Ausbildung einer Exspirationsgasleitung (8) als Teil der Gasleitung (10), – ein an die Inspirations- und Exspirationsgasleitung (5, 8) angeschlossenes Patientenanschlussstück (6), – Mittel zur Erzielung eines Restdruckes in dem Patientenanschlussstück (6) und der Exspirationsgasleitung (8) während einer Exspirationsphase, dadurch gekennzeichnet, dass der Atmosphärendruck mit einem Drucksensor erfasst wird und eine Steuerung und/oder Regelung des Förderstromes der Gasfördereinrichtung (2) eingerichtet ist, um während der Exspirationsphase den Restdruck auf einen Wert, der größer als der Atmosphärendruck ist, zu steuern und/oder zu regeln, wobei der Restdruck ausschließlich mittels einer Steuerung und/oder Regelung des Förderstromes der Gasfördereinrichtung (2) während der Exspirationsphase gesteuert und/oder geregelt wird und wobei eine Erhöhung des Förderstromes der Gasfördereinrichtung (2) zu einer Erhöhung des Restdrucks führt und eine Verringerung des Förderstromes der Gasfördereinrichtung (2) zu einer Verringerung des Restdrucks führt.Ventilator ( 9 ) for the artificial respiration of a patient ( 7 ), comprising - a gas conveying device ( 2 ), - at least one gas line ( 10 ) for forming a breathing air duct system ( 36 ), in particular a breathing circuit ( 37 ), - one in the gas line ( 10 ) arranged first check valve ( 4 ) for the formation of an inspiratory gas line ( 5 ) as part of the gas line ( 10 ), - one in the gas line ( 10 ) arranged second check valve ( 9 ) for the formation of an expiratory gas line ( 8th ) as part of the gas line ( 10 ), - one to the inspiratory and expired gas lines ( 5 . 8th ) connected patient connector ( 6 ), Means for obtaining a residual pressure in the patient fitting ( 6 ) and the expiratory gas line ( 8th ) during an expiration phase, characterized in that the atmospheric pressure is detected by a pressure sensor and a control and / or regulation of the delivery flow of the gas delivery device ( 2 ) is arranged to control and / or regulate the residual pressure during the expiration phase to a value which is greater than the atmospheric pressure, the residual pressure being determined exclusively by means of a control and / or regulation of the delivery flow of the gas delivery device ( 2 ) is controlled and / or regulated during the expiration phase and wherein an increase of the delivery flow of the gas delivery device ( 2 ) leads to an increase of the residual pressure and a reduction of the flow rate of the gas conveyor ( 2 ) leads to a reduction of the residual pressure. Beatmungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die wenigstens eine Gasleitung (10) in Strömungsrichtung nach dem zweiten Rückschlagventil (9), ein Drosselorgan (13, 23) eingebaut ist zur Erhöhung des pneumatischen Widerstandes des Atemluftleitungssystems (36).Breathing apparatus according to claim 1, characterized in that in the at least one gas line ( 10 ) in the flow direction after the second check valve ( 9 ), a throttle body ( 13 . 23 ) is installed to increase the pneumatic resistance of the breathing air system ( 36 ). Beatmungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Exspirationsgasleitung (8) in Strömungsrichtung nach dem zweiten Rückschlagventil (9), ein Drosselorgan (13, 23) eingebaut ist zur Erhöhung des pneumatischen Widerstandes des Atemluftleitungssystems (36).Breathing apparatus according to claim 1, characterized in that in the expiratory gas line ( 8th ) in the flow direction after the second check valve ( 9 ), a throttle body ( 13 . 23 ) is installed to increase the pneumatic resistance of the breathing air system ( 36 ). Beatmungsgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strömungsquerschnittsfläche des Drosselorgans (13, 23) weniger als 50% der Strömungsquerschnittsfläche der wenigstens einen Gasleitung (10) beträgt.Breathing apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that a flow cross-sectional area of the throttle body ( 13 . 23 ) less than 50% of the flow cross-sectional area of the at least one gas line ( 10 ) is. Beatmungsgerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines ersten Drucksensors (32) der Druck in der Exspirationsgasleitung (8) erfassbar ist und in Abhängigkeit von dem erfassten Druck während der Exspirationsphase der Förderstrom der Gasfördereinrichtung (2) steuerbar und/oder regelbar ist.Breathing apparatus according to one or more of the preceding claims, characterized in that by means of a first pressure sensor ( 32 ) the pressure in the expiratory gas line ( 8th ) is detectable and depending on the detected pressure during the expiratory phase of the flow of the Gas conveying device ( 2 ) is controllable and / or controllable. Beatmungsgerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines zweiten Drucksensors (33) der Druck in der Inspirationsgasleitung (5) erfassbar ist und in Abhängigkeit von dem erfassten Druck während der Exspirationsphase der Förderstrom der Gasfördereinrichtung (2) steuerbar und/oder regelbar ist.Breathing apparatus according to one or more of the preceding claims, characterized in that by means of a second pressure sensor ( 33 ) the pressure in the inspiratory gas line ( 5 ) and, depending on the detected pressure during the expiration phase, the flow rate of the gas delivery device ( 2 ) is controllable and / or controllable. Beatmungsgerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsquerschnittsfläche des Drosselorgans (13, 23) dahingehend veränderbar ist, dass bei einem größer werdenden Druck in der wenigstens einen Gasleitung (10) die Strömungsquerschnittsfläche des Drosselorgans (13, 23) kleiner wird und umgekehrt.Breathing apparatus according to one or more of the preceding claims 2 to 6, characterized in that the flow cross-sectional area of the throttle body ( 13 . 23 ) is changeable to the effect that at a pressure increasing in the at least one gas line ( 10 ) the flow cross-sectional area of the throttle body ( 13 . 23 ) becomes smaller and vice versa. Beatmungsgerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsquerschnittsfläche des Drosselorgans (13, 23) pneumatisch mittels des Atemgases in der wenigstens einen Gasleitung (10), dahingehend veränderbar ist, dass bei einem größer werdenden Druck in der wenigstens einen Gasleitung (10) die Strömungsquerschnittsfläche des Drosselorgans (13, 23) kleiner wird und umgekehrt.Breathing apparatus according to one or more of the preceding claims 2 to 7, characterized in that the flow cross-sectional area of the throttle body ( 13 . 23 ) pneumatically by means of the respiratory gas in the at least one gas line ( 10 ) is changeable to the effect that at a pressure increasing in the at least one gas line ( 10 ) the flow cross-sectional area of the throttle body ( 13 . 23 ) becomes smaller and vice versa. Beatmungsgerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Exspirationsgasleitung (8) in Strömungsrichtung vor dem Drosselorgan (13, 23), ein Ventil (34) angeordnet ist und während der Inspirationsphase das Ventil (34) geschlossen ist und während der Exspirationsphase das Ventil (34) geöffnet ist.Ventilator according to one or more of the preceding claims 2 to 8, characterized in that in the expiratory gas line ( 8th ) in the flow direction in front of the throttle body ( 13 . 23 ), a valve ( 34 ) and during the inspiration phase the valve ( 34 ) is closed and during the expiratory phase the valve ( 34 ) is open.
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