DE1236135B

DE1236135B - Ventilator

Info

Publication number: DE1236135B
Application number: DEST14344A
Authority: DE
Inventors: Philip Lockland Stanton
Original assignee: PHILIP LOCKLAND STANTON
Current assignee: PHILIP LOCKLAND STANTON
Priority date: 1958-10-16
Filing date: 1958-10-16
Publication date: 1967-03-09

Description

Beatmungsgerät Die Erfindung betrifft ein Beatmungsgerät, bei dem die Ventile durch eine einen Wandteil einer Kammer bildende derart vorgespannte druckempfindliche Vorrichtung, wie Membran, betätigt werden, daß eine geringe Einatmungsbewegung des Patienten genügt, um den Gasfluß zur Lunge des Patienten zuzulassen.Ventilator The invention relates to a ventilator in which the valves are preloaded in this way by a wall part of a chamber Pressure sensitive devices, such as diaphragms, are actuated by a small amount of inhalation of the patient is sufficient to allow gas flow to the patient's lungs.

Bei bekannten Einrichtungen dieser Art wird die druckempfindliche Vorrichtung durch Gewichte, Federn oder den atmosphärischen Druck vorgespannt. In known devices of this type, the pressure-sensitive Device biased by weights, springs or atmospheric pressure.

Diese so gegebene Vorspannung ist zwar in gewissen Grenzen einstellbar, jedoch ist eine solche Einstellung während des Beatmungsvorganges zur Anpassung an die oft stark wechselnde Atemintensität und Atemfrequenz des Patienten nicht mit genügender Geschwindigkeit und genügender Genauigkeit möglich. This pre-tensioning given in this way can be adjusted within certain limits, however, such a setting is necessary for adaptation during the ventilation process not to the often strongly changing breathing intensity and breathing rate of the patient possible with sufficient speed and sufficient accuracy.

Beatmungsgeräte, bei denen die druckempfindliche Vorrichtung durch Gewichte vorgespannt wird, haben überdies den Nachteil, daß sie in ihrer Wirkung lageabhängig sind, was eine starke Einschränkung ihrer Anwendungsmöglichkeit bedeutet. Ventilators that use the pressure-sensitive device Weights is pretensioned, moreover, have the disadvantage that they are effective are location-dependent, which means a severe restriction of their application possibilities.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Beatmungsgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine weitgehend selbsttätige Anpassung des Beatmungsvorganges an die jeweilige Atemfrequenz und Atemintensität des Patienten ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die druckempfindliche Vorrichtung durch das Nährgas selbst vorgespannt wird und Mittel zum Regeln der Nährgaszufuhr in die Kammer sowie Mittel zur Entlüftung der Kammer vorgesehen sind. The invention is accordingly based on the object of a ventilator of the type mentioned to create a largely automatic adjustment the ventilation process to the respiratory frequency and intensity of the patient enables. This object is achieved according to the invention in that the pressure-sensitive Device is biased by the nutrient gas itself and means for regulating the Nutrient gas supply into the chamber and means for venting the chamber are provided.

Durch die Vorspannung der druckempfindlichen Vorrichtung durch das Nährgas selbst wird die Schaltfrequenz für die Zulassung der Nährgaszufuhr zur Lunge des Patienten bzw. für deren Sperre an die Atemfrequenz des Patienten angepaßt. Bei kurzem stoßweisem Atmen, das im allgemeinen mit größerer Ausatmungsintensität verbunden ist, wird die Umschaltung zum Einatmungsvorgang so frühzeitig vorgenommen, daß der in der Kammer durch das Nährgas aufgebaute Überdruck über die Entlüftungsmittel noch nicht vollständig abgebaut wurde. Dies führt zu einem schnellen Rückschalten in die Einatmungsstellung. The bias of the pressure sensitive device by the Nutrient gas itself becomes the switching frequency for admitting nutrient gas supply to the lungs of the patient or adapted for their lock to the breathing rate of the patient. When breathing in short bursts, usually with greater exhalation intensity is connected, the switchover to the inhalation process is carried out at such an early stage that that the overpressure built up in the chamber by the nutrient gas via the venting means has not yet been completely dismantled. This leads to a quick downshift in the inhalation position.

Bei schwächerem und langsamerem Atmen des Patienten hingegen kommt es zu einem mehr oder weniger vollständigen Abbau des Überdruckes in der Kammer, so daß die Umschaltung vom Ausatmungszum Einatmungsvorgang schon bei relativ geringen Ausatmungskräften erfolgen kann. Bei schwächer werdenden Atemtätigkeit steigt also selbsttätig die Ansprechempfindlichkeit des erfindungsgemäßen Gerätes. When the patient breathes weaker and more slowly, on the other hand, comes there is a more or less complete reduction of the overpressure in the chamber, so that switching from the exhalation to the inhalation process occurs at relatively low levels Expiratory forces can take place. As the breathing activity becomes weaker, it increases automatically the sensitivity of the device according to the invention.

Die Mittel zum Regeln der Nährgaszufuhr weisen zweckmäßigerweise ein im Zufuhrkanal angeordnetes und mittels der druckempfindlichen Vorrichtung betätigbares Regelventil auf. Die druckempfindliche Vorrichtung kann als Membran ausgebildet werden, die über einen Kniehebelmechanismus das Regelventil betätigt. Zur weiteren Einstellbarkeit des Gerätes kann ein weiteres dem Regelventil vorgeschaltetes und von Hand einstellbares Drosselventil zum Regeln der Nährgaszufuhr vorgesehen sein. The means for regulating the nutrient gas supply expediently show one arranged in the feed channel and actuatable by means of the pressure-sensitive device Control valve open. The pressure-sensitive device can be designed as a membrane which actuates the control valve via a toggle lever mechanism. To further The device can be adjusted by a further upstream and downstream of the control valve manually adjustable throttle valve to regulate the nutrient gas supply can be provided.

Die Mittel zur Entlüftung können aus einem mit einem Regelventil versehenen und ins Freie führenden Entlüftungsschlitz in einer Wandung der Kammer bestehen. Hiermit ist eine zusätzliche weitere Vorabeinstellung der Ansprechempfindlichkeit des Gerätes geschaffen. The means for venting can come from a control valve provided and leading into the open ventilation slot in a wall of the chamber exist. This is an additional pre-setting of the response sensitivity of the device created.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung näher erläutert. The invention is described below on the basis of an exemplary embodiment explained in more detail in the drawing.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht des kompletten erfindungsgemäßen Gerätes; Fig.2 ist eine Draufsicht auf das Gehäuse des Gerätes; F i g. 3 zeigt in schematischer und zum Zweck der Erläuterung in der Lage der einzelnen Bauteile veränderter Darstellung einen Schnitt durch das Gehäuse des Gerätes; Fig. 4 ist ein Schnitt entsprechend Fig. 3 mit anderer Lage der Bauteile. Fig. 1 shows a view of the complete device according to the invention; Fig. 2 is a plan view of the housing of the device; F i g. 3 shows in schematic and for the purpose of explanation in the position of the individual components changed representation a section through the housing of the device; Fig. 4 is a section accordingly Fig. 3 with a different position of the components.

Das in F i g. 1 dargestellte Beatmungsgerät hat ein Gehäuse 1, welches mit einem Anschluß 19 für die Nährgaszufuhr durch eine Leitung 20, einem Anschluß für eine Leitung 17 zur Abfuhr des Nährgases zu einer Beatmungsmaske 18 und einem Anschluß für eine Rückführungsleitung 31 zwischen Maske 18 und Gehäuse für das ausgeatmete Gas versehen ist. In F i g. 1 ist noch ein Überdruckventil 75 für eine an die Leitung 31 angeschlossene Kammer und eine Handhabe 27 für ein von Hand einstellbares Drosselventil zum Regeln der Nährgaszufuhr durch die Leitung20 zu erkennen. Schließlich zeigt Fig. 1 eine Handhabe 81 zur Einstellung eines Regelventils zur Entlüftung einer vom Nährgas beaufschlagten weiteren Kammer im Gehäuse 1. The in Fig. 1 shown ventilator has a housing 1, which with a connection 19 for the Nutrient gas supply through a line 20, a connection for a line 17 for discharging the nutrient gas to a respiratory mask 18 and a connection for a return line 31 between mask 18 and housing is provided for the exhaled gas. In Fig. 1 is another pressure relief valve 75 for a chamber connected to the line 31 and a handle 27 for one of Hand adjustable throttle valve to regulate the nutrient gas supply through the line 20 to recognize. Finally, FIG. 1 shows a handle 81 for setting a control valve for venting a further chamber in the housing 1 to which the nutrient gas is applied.

Die Draufsicht nach Fig.2 zeigt außerdem die Stutzen eines Unterdruckventils 74 für die an die Leitung 31 angeschlossene Kammer sowie ein Rückschlagventil 36, durch welches über die Leitung 31 und deren Kammer ausgeatmet wird. The plan view according to Figure 2 also shows the nozzle of a vacuum valve 74 for the chamber connected to line 31 and a check valve 36, through which is exhaled via the line 31 and its chamber.

F i g. 3 zeigt einen Schnitt durch das Gehäuse 1 in schematischer Darstellung mit gegenüber den F i g. 1 und 2 zur besseren Veranschaulichung veränderter Lage der einzelnen Bauteile, wobei insbesondere das Rückschlagventil 36 in eine Ebene mit der Nährgaszufuhrleitung und dem an diese anschließenden Kanal gelegt ist. Die Nährgaszufuhrleitung steht über einen Kanal 12 und ein Kanalstück 42 einerseits mit einer Kammer 9 in Verbindung und ist andererseits über einen Stutzen 22 an die Zuleitung 17 zur Maske 18 anschließbar. Ein mittels der Handhabe 27 einstellbares Drosselventil 24 dient der Drosselung des Querschnittes des Kanals 12. Ein Regelventil 51, das mit zwei Ventilkegeln 15 und 49 versehen ist, dient bei Aufsetzen der Ventilkegel auf die entsprechend zugeordneten Ventilsitze dem wahlweisen Anschluß der Kammer 9 bzw. der Leitung 17 an den Kanal 12. F i g. 3 shows a section through the housing 1 in schematic form Representation with opposite the F i g. 1 and 2 modified for better illustration Position of the individual components, in particular the check valve 36 in a Placed level with the nutrient gas supply line and the channel connected to it is. The nutrient gas supply line is on the one hand via a channel 12 and a channel piece 42 with a chamber 9 in connection and is on the other hand via a nozzle 22 to the Feed line 17 to mask 18 can be connected. An adjustable by means of the handle 27 Throttle valve 24 is used to throttle the cross section of the channel 12. A control valve 51, which is provided with two valve cones 15 and 49, is used when the valve cone is put on on the correspondingly assigned valve seats to the optional connection of the chamber 9 or the line 17 to the channel 12.

Ein Wandteil der Kammer wird durch eine Membran 10 gebildet, die gleichzeitig einen Wandteil der weiteren Kammer 8 bildet, welche an die Ausatmungsleitung 31 einerseits und an das ins Freie führende Rückschlagventil 36 andererseits angeschlossen ist. A wall part of the chamber is formed by a membrane 10 which at the same time forms a wall part of the further chamber 8, which is connected to the exhalation line 31 on the one hand and connected to the non-return valve 36 leading into the open on the other hand is.

Ein Ventil 50 dient dem wahlweisen Abschluß eines zum Rückschlagventil 36 führenden Kanals 34.A valve 50 is used to optionally close off a check valve 36 leading channel 34.

Die Ventile 50 und 51 werden mittels der Membran 10 über einen jeweils an ihren Stößelstangen 52 und 54 gelenkig angreifenden Kniehebelmechanismus betätigt, der aus zwei Kniehebeln 60 und 61 besteht, die sich mit ihren den Ventilen abgewandten Enden an über Teller 58 mit der Membran 10 verbundenen Flanschen 57 gelenkig abstützen. Eine an beiden Kniehebeln angreifende Feder 67 zieht die Kniehebel jenseits der mittleren Totpunktlage jeweils in die ausgelegten Lagen bei Durchbiegung der Membran in der einen oder anderen Richtung. Ein mit Sperrscheiben versehener ortsfester Bolzen 62 dient der Begrenzung dieser Bewegung. The valves 50 and 51 are by means of the membrane 10 via a each operated articulated toggle mechanism on their push rods 52 and 54, which consists of two toggle levers 60 and 61, which face away from the valves with their Support ends in an articulated manner on flanges 57 connected to membrane 10 via plates 58. A spring 67 acting on both toggle levers pulls the toggle levers beyond the middle dead center position in each case in the laid out positions with deflection of the membrane in one direction or the other. A stationary one with locking disks Bolt 62 is used to limit this movement.

Zur Entlüftung der Kammer 9 ist in deren Wandung ein Entlüftungsschlitz 80 vorgesehen, dessen Austrittsquerschnitt mittels eines Regelventils veränderbar ist, das durch die Handhabe 81 betätigt werden kann. To vent the chamber 9, there is a vent slot in its wall 80 is provided, the outlet cross-section of which can be changed by means of a control valve which can be operated by the handle 81.

Während Fig. 3 die Bauteile des Gerätes in einer Lage zeigt, in welcher der Patient aus atmet, zeigt F i g. 4 die Bauteile in einer Lage, die nach der Einatmungsbemühung des Patienten eingenommen wird und den Zustrom des Nährgases zu seiner Lunge gestattet. While Fig. 3 shows the components of the device in a position in which the patient exhales, FIG. 4 the components in a position following the inhalation effort of the patient is ingested and allowed the flow of nutrient gas to his lungs.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende: Nährgas wird über die Leitung 20 dem Kanal 12 unter Druck zugeführt, wobei diese Zufuhr mittels des Drosselventils 24 regelbar ist. In der Lage der Bauteile nach F i g. 3 ist durch das Regelventil 51 die Leitung 17 gesperrt und der Zustrom des Nährgases zur Kammer 9 freigegeben. Außerdem ist das \'en.il 50 geöffnet. Durch den Nährgaszustrom von Kammer 9 baut sich nun in dieser ein Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck auf, der die Membran 10 vorspannt. Mittels des Regelventils 81 ist der Querschnitt des Lüftungsschlitzes 80 so einstellbar daß die Vorbelastung gerade eben noch nicht zur Umschaltung des Kniehebelmechanismus über den Totpunkt ausreicht. The mode of operation of the arrangement described is as follows: Nutrient gas is fed via the line 20 to the channel 12 under pressure, this supply can be regulated by means of the throttle valve 24. In the position of the components according to FIG. 3, the line 17 is blocked by the control valve 51 and the inflow of the nutrient gas released to chamber 9. The \ 'en.il 50 is also open. By the nutrient gas influx of chamber 9 now builds up in this an overpressure compared to atmospheric pressure on, which biases the membrane 10. The cross section is determined by means of the control valve 81 of the ventilation slot 80 adjustable so that the preload is just not yet is sufficient to switch the toggle mechanism over dead center.

Eine Einatmungsbemühung des Patienten bewirkt nun über die Leitung 31 einen Unterdruck in der Kammer 8, durch die zunächst das Rückschlagventil 36 schließt und dann der Kniehebelmechanismus unter zusätzlicher Wirkung der auf die Membran 10 wirkenden Vorspannung in die Lage nach F i g. 4 umschaltet. An inhalation effort by the patient is now effected via the line 31 a negative pressure in the chamber 8, through which the check valve 36 closes and then the toggle mechanism with the additional effect of on the Membrane 10 acting bias in the position according to F i g. 4 toggles.

Wie aus F i g. 4 zu erkennen, schließt hierdurch das Ventil 50, und der Kegel 15 des Ventils 51 wird auf seinen Sitz gedrückt, so daß der Nährgaszustrom zur Kammer 9 gesperrt ist. Gleichzeitig wird die Nährgaszufuhr zur Leitung 17 und damit zur Maske 18 freigegeben, so daß das unter Druck stehende Nährgas in die Lunge des Patienten strömt. Gleichzeitig findet ein Druckausgleich zwischen der Kammer 9 und der Atmosphäre über den Entlüftungsschlitz 80 statt. As shown in FIG. 4, this closes the valve 50, and the cone 15 of the valve 51 is pressed onto its seat, so that the nutrient gas inflow to chamber 9 is blocked. At the same time, the nutrient gas supply to line 17 and thus released to the mask 18, so that the pressurized nutrient gas in the lungs of the patient flows. At the same time there is pressure equalization between the chamber 9 and the atmosphere via the vent 80 instead.

Wenn infolge des Nährgaszustromes der Druck in der Lunge des Patienten einen bestimmten Wert erreicht hat, steigt über die Leitung 31 auch der Druck in der Kammer 8 infolge des nunmehr geschlossenen Ventils 50 an, wodurch die Membran und der Kniehebelmechanismus wieder in die Stellung nach F i g. 3 zurückbewegt werden. Gleichzeitig nehmen auch die Ventile wieder die dort dargestellte Lage ein, so daß insbesondere der Kanal 34 geöffnet und ein Ausatmen bzw. Ausströmen über das Rückschlagventil 36 möglichwird. When, as a result of the influx of nutrient gas, the pressure in the patient's lungs has reached a certain value, the pressure in increases via line 31 the chamber 8 as a result of the now closed valve 50, whereby the membrane and the toggle mechanism back into the position according to FIG. 3 can be moved back. At the same time, the valves also assume the position shown there, so that in particular the channel 34 is opened and an exhalation or outflow via the check valve 36 becomes possible.

An Stelle der getrennten Schläuche 17 und 31 kann auch nur der Schlauch 31 verwendet werden, indem zweckmäßigerweise innerhalb des Gehäuses eine zusätzliche Leitungsverbindung zwischen dem Kanalteil jenseits des Ventilkegels 49 und der Kammer 8 geschaffen wird. In diesem Fall strömt also das Nährgas während der Einatmungsperiode über die Kammer 8 zur Lunge des Patienten. In diesem Fall ist keine Medikamentenzufuhr möglich, wie sie nach Fig. 1 bei 78 in die Leitung 17 eingezeichnet ist. Instead of the separate hoses 17 and 31, only the hose can be used 31 can be used by expediently an additional inside the housing Line connection between the channel part on the other side of the valve cone 49 and the chamber 8 is created. In this case, the nutrient gas flows during the inhalation period via the chamber 8 to the patient's lungs. In this case there is no drug delivery possible, as shown in FIG. 1 at 78 in the line 17.

Claims

Claims: 1. Ventilator, in which the valves by a such prestressed pressure sensitive device forming a wall portion of a chamber, like diaphragm, are actuated so that there is little inhalation effort on the part of the patient sufficient to allow gas flow to the patient's lungs, characterized in that that the pressure sensitive device is biased by the nutrient gas itself and means for regulating the supply of nutrient gas to the chamber and means for venting the chamber are provided.

2. Ventilator according to claim 1, characterized in that the Means for regulating the nutrient gas supply is arranged in the supply channel (42) and by means of the pressure-sensitive device have actuatable control valve (51).

3. Ventilator according to claim 1 or 2, characterized in that that the pressure-sensitive device is a membrane (10), which via a toggle mechanism (57, 61) actuates the control valve (51).

4. Ventilator according to one of claims 1 to 3, characterized by another, upstream of the control valve (51) and by hand adjustable Throttle valve (24) to regulate the nutrient gas supply.

5. Ventilator according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the means for venting from a provided with a control valve (81) and Ventilation slot (80) leading into the open air in a wall of the chamber (9).

Documents considered: British Patent No. 627 650; U.S. Patent Nos. 2,774,352, 2,774,346, 2,693,178, 2,473,416.