DE202020004578U1 - Device for ventilation - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zur künstlichen Beatmung eines Patienten mittels einem variierenden Unterdruck mit einer den Körper mindestens teilweise umschließende Manschette (1) und einem Antrieb, dadurch gekennzeichnet dass die Manschette (1) elastisch ist und den Körper (2) unmittelbar und luftdicht mindestens teilweise umschließt.

Figure DE202020004578U1_0000
Device for artificial respiration of a patient by means of a varying negative pressure with a cuff (1) at least partially enclosing the body and a drive, characterized in that the cuff (1) is elastic and at least partially encloses the body (2) directly and airtight.
Figure DE202020004578U1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beatmung.The invention relates to a ventilation device.

Setzt die Atmung eines Patienten aus, oder ist diese zu schwach, kann sie durch künstliche Beatmung unterstützt werden. Heute geschieht dieses mittels Überdruck über abgedichtete Gesichtsmasken, oder durch Einführen eines Schlauches in die Luftröhre (Intubieren). Diese Form der Beatmung mit Überdruck ist speziell bei Entzündungen der Lunge problematisch und verursacht über längere Zeiträume angewendet Schäden an der Lunge.If a patient's breathing stops or is too weak, it can be supported by artificial respiration. Today this is done by means of positive pressure via sealed face masks, or by inserting a tube into the trachea (intubation). This form of ventilation with positive pressure is particularly problematic in the case of inflammation of the lungs and causes damage to the lungs when used over long periods of time.

Eine Alternative besteht darin, durch Variation des äußeren Drucks auf den Brust- und Bauchraum die Atmung zu unterstützen. Die Literatur nennt hierzu zahlreiche Lösungsansätze, die aber überwiegend nicht in der klinischen Praxis Eingang gefunden haben, oder nicht mehr angewendet werden.An alternative is to support breathing by varying the external pressure on the chest and abdomen. The literature mentions numerous approaches to solving this problem, but most of them have not found their way into clinical practice or are no longer used.

In der US1834580 (A ) ist eine Vorrichtung beschrieben, die unter der Bezeichnung „Eiserne Lunge“ bekannt ist, und welche den Körper bis zum Hals in ein druckdichtes Gefäß einschließt und die Atmung durch pulsierenden Unterdruck unterstützt. Die „eiserne Lunge“ ist speziell für die langfristige Beatmung schonend, wird aber aufgrund des apparativen Aufwands nicht mehr benutzt.In the US1834580 (A ) describes a device known as the "iron lung", which encloses the body up to the neck in a pressure-tight vessel and supports breathing with pulsating negative pressure. The "iron lung" is particularly gentle for long-term ventilation, but is no longer used due to the complexity of the equipment.

Die US2456724A beschreibt eine an ihren Rändern abgedichtete Kammer, die den Torso des Patienten umschließt. Während hier der apparative Aufwand verringert ist, ist durch die luftdicht befestigte, starre Kammer die Bewegungsfreiheit des Patienten stark eingeschränkt. Ferner erfordert die individuelle Körpergröße eine Individualisierung der Apparatur.the US2456724A describes a chamber sealed at its edges that encloses the patient's torso. While the expenditure on equipment is reduced here, the freedom of movement of the patient is severely restricted by the airtight, rigid chamber. Furthermore, the individual body size requires an individualization of the apparatus.

Die US2581893 (A ) beschreibt eine Apparatur mit eine gewölbte Kammer, die auf der Vorderseite des Torso des Patienten befestigt und mit wechselndem Luftdruck beaufschlagt wird. Auch hier ist durch die luftdicht befestigte, starre Kammer die Bewegungsfreiheit des Patienten stark eingeschränkt und eine Individualisierung der Apparatur erforderlich.the US2581893 (A ) describes an apparatus with a curved chamber that is attached to the front of the patient's torso and subjected to alternating air pressure. Here, too, the patient's freedom of movement is severely restricted due to the airtight, rigid chamber and individualization of the apparatus is required.

Die DE1103523 beschreibt eine starre, gewölbte Kammer mit flexiblen Abschlüssen zur Abdichtung derselben, die den Brustkorb und den Bauch überspannt. Diese kann mit Unterdruck und Überdruck beaufschlagt werden. Nachteilig ist die starre Kammer, die einen Individualisierung an den Patienten erfordert und diesen massiv in seinem Bewegungsspielraum einschränkt.the DE1103523 describes a rigid, domed chamber spanning the thorax and abdomen with flexible closures to seal same. This can be subjected to underpressure and overpressure. The disadvantage is the rigid chamber, which requires individualization for the patient and massively restricts their freedom of movement.

Die US2529258A beschreibt eine den Oberkörper umschließende, starre Manschette, die innen mit Bälgen versehen ist, um mit Druck auf den Körper einwirken zu können. Nachteilig hieran ist, dass lediglich Druck auf den Körper ausgeübt werden kann. Somit kann lediglich das Ausatmen unterstützt werden, nicht aber das Einatmen.the US2529258A describes a rigid cuff enclosing the upper body, which is provided with internal bellows in order to be able to exert pressure on the body. The disadvantage here is that only pressure can be exerted on the body. Thus, only exhalation can be supported, but not inhalation.

Die DE1103523 beschreibt einen Gürtel, der spezifisch zur Unterstützung der Zwerchfellatmung um den Bauch getragen werden soll. Er enthält eine aufblasbare Kammer, die durch Druck auf den Abdominalbereich das Zwerchfell heben soll. Nachteilig hieran ist, dass lediglich Druck auf den Unterleib ausgeübt werden kann. Somit kann lediglich das Ausatmen unterstützt werden, nicht aber das Einatmen.the DE1103523 describes a belt specifically intended to be worn around the abdomen to support diaphragmatic breathing. It contains an inflatable chamber designed to raise the diaphragm by applying pressure to the abdominal area. The disadvantage here is that only pressure can be exerted on the abdomen. Thus, only exhalation can be supported, but not inhalation.

Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass Lösungen, die es erlauben mit Unterdruck auf den Körper einzuwirken, bislang mit einer starre Bauform einhergingen, um das Kollabieren der Unterdruckkammer unter Unterdruck zu vermeiden. Damit verbunden sind Einschränkungen in der Handhabung und für den Komfort des Patienten.In summary, it can be stated that solutions that allow negative pressure to act on the body have hitherto been associated with a rigid design in order to prevent the negative pressure chamber from collapsing under negative pressure. This is associated with limitations in handling and for the comfort of the patient.

Die DE102016107670B3 beschreibt eine flexible Umhüllung für Gliedmaßen, die mittels Fluiddruck expandiert werden kann, mit dem Ziel das An-und Ablegen zu erleichtern. Hierzu ist es notwendig, dass beim Expandieren der Umhüllung Luft in den Zwischenraum zwischen Gliedmaßen und Umhüllung einströmen kann.the DE102016107670B3 describes a flexible appendage wrap that can be expanded by fluid pressure for the purpose of facilitating donning and doffing. To this end, it is necessary for air to be able to flow into the space between the limbs and the covering when the covering expands.

Der vorliegenden Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, eine Beatmung mittels Unterdruck zu realisieren, die Apparativ weniger aufwändig, in der klinischen Praxis leicht handhabbar und für den Patienten wenig einschränkend ist. Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The present invention is therefore based on the object of realizing ventilation by means of negative pressure that is less expensive in terms of apparatus, is easy to handle in clinical practice and is not very restrictive for the patient. The object is solved with the features of claim 1.

Die Lösung sieht eine den Körper mindestens teilweise umschließende Manschette vor, wobei die Manschette elastisch ist und den Körper unmittelbar und luftdicht umschließt. Die am Körper anschließende Unterdruckkammer hat somit kein nennenswertes Volumen. Die Manschette ist mit einem Antrieb versehen, welcher diese elastisch weitet. Da der Körper luftdicht umschlossen ist, wird dieser ebenfalls geweitet und damit künstlich beatmet. Das Ausatmen erfolgt wie bei der natürlichen Atmung passiv aufgrund des Umgebungsdrucks und kann zusätzlich durch eine aktive Kontraktion der Manschette unterstützt werden.The solution provides a cuff that at least partially encloses the body, the cuff being elastic and directly and airtightly enclosing the body. The vacuum chamber attached to the body therefore has no volume worth mentioning. The cuff is provided with a drive which expands it elastically. Since the body is enclosed airtight, it is also expanded and thus artificially ventilated. As with natural breathing, exhalation takes place passively due to the ambient pressure and can also be supported by an active contraction of the cuff.

Die Manschette umschließt vorzugsweise den Abdominalbereich des Patienten, und wirkt folglich auf die Zwerchfellatmung. Ein Einwirken auf den Brustraum ist auch möglich, erfordert aber aufgrund der Steifigkeit des Brustkorbs höhere Kräfte und ist bei weiblichen Patienten aufgrund der Anatomie kaum anwendbar.The cuff preferably encloses the patient's abdominal region, and thus acts on diaphragmatic breathing. It is also possible to act on the thoracic cavity, but this requires higher forces due to the rigidity of the thorax and is hardly applicable to female patients due to the anatomy.

Ein Kollabieren oder Einbeulen der Manschette unter Unterdruck wird durch das stetige Aufliegen der Manschette auf dem Körper verhindert.Collapsing or buckling of the cuff under negative pressure is prevented by the constant contact of the cuff on the body.

Als Antrieb für die elastische Verformung der Manschette mittels Fluiddruck ist das Wirkprinzip der bereits genannten DE102016107670B3 geeignet. Sie besteht aus einem zweilagigen Aufbau mit dazwischenliegender Druckkammer, wobei die Wandungen der Kammer mittels Stegen oder Fasern mit festem Abstand zueinander fixiert sind. Bei Beaufschlagung mit Fluiddruck kann sich die Kammer folglich nur nach Außen dehnen. Ist die Kammer gewölbt, wird die Aufwölbung bei Beaufschlagung mit Fluiddruck verstärkt. Vorteilhaft für die erfindungsgemäße Anwendung ist ferner, dass die Kammer bei Beaufschlagung mit Innendruck in Ihrer Form stabilisiert wird.As a drive for the elastic deformation of the cuff by means of fluid pressure, the operating principle is that already mentioned DE102016107670B3 suitable. It consists of a two-layer structure with a pressure chamber in between, with the walls of the chamber being fixed at a fixed distance from one another by means of webs or fibers. Consequently, when fluid pressure is applied, the chamber can only expand outwards. If the chamber is deflected, the deflection will increase when fluid pressure is applied. It is also advantageous for the application according to the invention that the shape of the chamber is stabilized when it is subjected to internal pressure.

Ein weiterer möglicher Antrieb ist ein elektrostriktiver Antrieb. Er besteht aus dehnfähigen, flächigen Elektroden mit dazwischenliegendem elastischen Dielektrikum. Bei Beaufschlagung mit einer elektrischen Spannung entstehen anziehende Kräfte zwischen den Elektroden, die zu einer Kompression des Dielektrikums führt. Durch seinen Elastizität vergrößert sich hierbei die Fläche des Dielektrikums. Um wirksame Kräfte und Dehnungen zu erreichen, ist eine geringe Dicke des Dielektrikums sowie hohe Spannungen erforderlich. Für die technische Nutzung in der vorliegenden Erfindung ist die Stapelung mehrerer Lagen des Dielektrikums mit jeweils wechselnder Polung der dazwischenliegenden Elektroden sinnvoll, um hinreichende Kräfte zu erzeugen. Die Verwendung von Hochspannung bedeutet eine potentielle Gefährdung des Patienten, die mit geeigneten Schutzmaßnahmen einzugrenzen ist.Another possible drive is an electrostrictive drive. It consists of expandable, flat electrodes with an elastic dielectric in between. When an electrical voltage is applied, attractive forces arise between the electrodes, which leads to compression of the dielectric. Due to its elasticity, the area of the dielectric increases. In order to achieve effective forces and strains, a small thickness of the dielectric and high voltages are required. For the technical use in the present invention, the stacking of several layers of the dielectric, each with alternating polarity of the electrodes lying in between, makes sense in order to generate sufficient forces. The use of high voltage represents a potential hazard for the patient, which must be limited with suitable protective measures.

Ferner kommen mechanische Antriebe in Betracht. Eine Lösung hierfür bietet eine flächige auxetischen Struktur, also eine Struktur, die sich bei Zug auch quer zur Zugrichtung ausdehnt. Die auxetische Struktur kann auf eine elastische Membran aufgebracht sein, die wiederum Teil der am Körper aufliegenden Manschette ist.Mechanical drives are also possible. A solution for this is offered by a flat auxetic structure, i.e. a structure that also expands transversely to the direction of tension when it is pulled. The auxetic structure can be applied to an elastic membrane, which in turn is part of the cuff placed on the body.

Die Aktivierung kann für die vorliegende Erfindung erfolgen, indem Zug in Umfangsrichtung der Manschette erfolgt, woraufhin eine Expansion quer zur Zugrichtung erfolgt. Durch die gewölbte Form erzeugt dieses eine zusätzliche Aufwölbung der Manschette.Activation can occur for the present invention by pulling in the circumferential direction of the cuff, followed by expansion transverse to the direction of pull. Due to the curved shape, this creates an additional bulge in the cuff.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren erläutert.The invention is explained below with reference to the figures.

1 zeigt die am Körper (2) angelegte Manschette (1). Erkennbar ist die Kammer allseitig umschließende Dichtlippe (3). Zur Befestigung am Körper kann die Dichtlippe so erweitert werden, dass sie den Körper schlauchförmig umschließt. Zur Anpassung an verschiedene Anatomien ist eine sehr hohe Dehnfähigkeit erforderlich, wie sie von sehr weichen Silikon-Elastomeren oder mit Weichmachern versetzten Block-Copolymeren bekannt ist. Silikon-Elastomere bieten den Vorteil, sterilisierbar zu sein. Der angetriebene Teil der Manschette sollte so dimensioniert sein, dass sie mindestens den Abdominalbereich vom Rippenbogen bis auf Höhe des Beckenkamms abdeckt. So wird vermieden, dass die Aufwölbung des Bauchraums durch einfallendes Weichteilgewebe an anderer Stelle den Effekt der künstlichen Beatmung verringert. Die Manschette sollte bereits im nicht-angelegten Zustand deutlich konvexgekrümmt sein, damit eine luftdichte Anlage der Dichtlippe (3) am Körper (2) sicher gewährleistet ist. Die Dichtlippe (3) sollte eine deutlichen Überstand aufweisen. Bei richtiger Dimensionierung liegt die Dichtlippe außerhalb des durch Fluiddruck aufweitbaren Bereich spannungsfrei auf und wird durch den Atmosphären-Luftdruck auf die Haut des Körpers (2) gedrückt. 1 shows the cuff (1) applied to the body (2). The sealing lip (3) surrounding the chamber on all sides can be seen. For attachment to the body, the sealing lip can be expanded in such a way that it encloses the body like a tube. In order to adapt to different anatomies, a very high degree of elasticity is required, as is known from very soft silicone elastomers or block copolymers mixed with plasticizers. Silicone elastomers offer the advantage of being sterilizable. The driven portion of the cuff should be sized to cover at least the abdominal area from the costal arch to the level of the iliac crest. This avoids the bulging of the abdominal cavity caused by invading soft tissue elsewhere reducing the effect of artificial respiration. The sleeve should already have a clearly convex curve when it is not applied, so that an airtight fit of the sealing lip (3) on the body (2) is guaranteed. The sealing lip (3) should clearly protrude. With correct dimensioning, the sealing lip rests stress-free outside the area that can be expanded by fluid pressure and is pressed onto the skin of the body (2) by the atmospheric air pressure.

2 zeigt als Befestigungsalternative eine die Manschette (1) umgebende Befestigungsbandage (11). Die Befestigungsbandage kann mit Gurten, Klettstreifen oder dergleichen an die individuelle Anatomie angeglichen werden. Die Bandage bietet den Vorteil, die Manschette (1) leichter am Körper befestigen zu können und besser auf individuelle Anatomien einstellen zu können. Gegebenenfalls kann die Funktion der Manschette (1) durch partielle Versteifungen der Bandage (11) verbessert werden. 2 shows a fastening bandage (11) surrounding the cuff (1) as a fastening alternative. The fastening bandage can be adapted to the individual anatomy with straps, Velcro strips or the like. The bandage offers the advantage of being able to attach the cuff (1) to the body more easily and to be able to adjust it better to individual anatomies. If necessary, the function of the cuff (1) can be improved by partially stiffening the bandage (11).

3 zeigt die mittels Fluiddruck angetriebene Ausführungsform im Schnitt. Erkennbar ist die Manschette (1) sowie die Dichtlippe (3). Die Manschette (1) selbst besteht aus zwei elastischen Membranen (4, 4'), die durch eine Stützstruktur (5) miteinander verbunden sind. Um sich dem Körper individuell und bequem anzuschmiegen und die erforderlichen Dehnungen bereitzustellen, eignen sich als Material für die Membranen (4, 4') weiche Elastomere, wie etwa Silikone, thermoplastische Elastomere, Polyurethane oder Weich- PVC. Als Lösungen für die Stützstruktur (5) bieten sich Abstandsgewirke mit bielastischen Decklage an, die mit den Membranen (4, 4') verklebt oder darin eingegossen sind. Die Stützstruktur kann aber auch aus dem Material der Membranen geformt sein. Ebenso können die Wandungen der Stützstruktur durch einen spiralförmig oder mäandernd angeordneten Schlauch gebildet werden, wodurch dann eine separate, körperferne Membran (4') entfallen kann. 3 shows the fluid pressure driven embodiment in section. The sleeve (1) and the sealing lip (3) can be seen. The cuff (1) itself consists of two elastic membranes (4, 4') which are connected to one another by a support structure (5). Soft elastomers, such as silicones, thermoplastic elastomers, polyurethanes or soft PVC, are suitable as material for the membranes (4, 4') in order to adapt to the body individually and comfortably and to provide the necessary stretching. Spacer fabrics with a bi-elastic cover layer that are glued to the membranes (4, 4') or cast into them are possible solutions for the support structure (5). However, the support structure can also be formed from the material of the membranes. Likewise, the walls of the support structure can be formed by a hose arranged in a spiral or meandering manner, as a result of which a separate membrane (4') remote from the body can then be dispensed with.

Der durch die Stützstruktur (5) entstehende Hohlraum in der Manschette (1) wird zur Betätigung über den Anschluss (8) mit einem Druck (P) beaufschlagt.The cavity created by the support structure (5) in the cuff (1) is subjected to a pressure (P) via the connection (8) for actuation.

Der erforderliche Unterdruck für die Beatmung kann aus der Praxis er Beatmung über die Atemwege abgeleitet werden. Nach https://www.amboss.com/de/wissen/Maschinelle_Beatmung ist der Überdruck bei maschineller Beatmung im Bereich 15 - 20 mBar einzustellen. Es ist davon auszugehen, dass ein Unterdruck in dieser Größenordnung über die Manschette (1) aufzubringen ist, um eine künstliche Beatmung herbeizuführen.The negative pressure required for ventilation can be derived from the practice of ventilation via the airways. According to https://www.amboss.com/de/wissen/Maschinelle_Beventilator, the overpressure for mechanical ventilation should be set to between 15 and 20 mbar. It can be assumed that a negative pressure of this magnitude must be applied via the cuff (1) in order to bring about artificial respiration.

Da der Innendruck (P) der Manschette (1) gleichermaßen auf die Membranen (4) und (4') wirkt, ergibt sich der resultierende Unterdruck an der körperzugewandten Membran (4) aus der Differenz der Membranflächen. Demnach hängt der am Körper (2) wirksame Unterdruck vom Innendruck (P), der Krümmung der Manschette (1) und dem Abstand der Membranen (4) und (4') ab. Hohe Drücke im Patientenumfeld stellen eine potentielle Gefährdung dar, die es zu minimieren gilt. Um den erforderlichen Druck (P) gering zu halten, ist bei durch den Körper vorgegebener Krümmung der Abstand zwischen den Membranen (4, 4') nicht zu klein zu wählen. Als praxisgerecht haben sich Abstände von ca. 10mm erwiesen.Since the internal pressure (P) of the cuff (1) acts equally on the membranes (4) and (4'), the resulting negative pressure on the body-facing membrane (4) results from the difference in the membrane surfaces. Accordingly, the negative pressure acting on the body (2) depends on the internal pressure (P), the curvature of the cuff (1) and the distance between the membranes (4) and (4'). High pressures in the patient environment represent a potential hazard that must be minimized. In order to keep the required pressure (P) low, the distance between the membranes (4, 4') should not be selected too small given the curvature defined by the body. Distances of approx. 10mm have proven to be practical.

Der Steuerung des Beatmungsdrucks kommt für die klinische Praxis eine wichtige Bedeutung zu. Wie bereits aufgeführt, kann der Beatmungsdruck bei Kenntnis der Krümmung und des Drucks, der zur Überwindung der Elastizität der Manschette (1) erforderlich ist, über den Druck P eingestellt werden.The control of ventilation pressure is of great importance in clinical practice. As already mentioned, the ventilation pressure can be set via the pressure P if the curvature and the pressure required to overcome the elasticity of the cuff (1) are known.

Soll die Atmung des Patienten nur unterstützt werden, kann die Manschette (1) gleichzeitig als Sensor für die Atemfrequenz verwendet werden. In Umkehrpunkten der Atmung arbeitet die Atmungsmuskulatur gegen die künstliche Beatmung und erzeugt dadurch Abweichungen im stetigen Druckverlauf. Beim Einatmen, etwa, steigt der Druck in der Manschette stetig an. Beginnt der Patient auszuatmen, muss die Manschette (1) gegen die Atemmuskulatur arbeiten, was zu einer Überhöhung des Drucks führt. Wir also das zeitliche Differential des Drucks (P) gemessen, kann dieser Messwert verwendet werden, um den Druckverlauf des Drucks (P) mit der Atmung des Patienten zu synchronisieren.If the patient's breathing is only to be supported, the cuff (1) can also be used as a sensor for the respiratory rate. At reversal points in breathing, the respiratory musculature works against the artificial respiration and thus creates deviations in the constant pressure profile. When inhaling, for example, the pressure in the cuff increases steadily. If the patient begins to breathe out, the cuff (1) has to work against the breathing muscles, which leads to an excessive pressure. So if the time differential of the pressure (P) is measured, this measurement can be used to synchronize the pressure curve of the pressure (P) with the patient's respiration.

4 zeigt schematisch die Ausführungsform mit einem elektrostriktiven Antrieb im Schnitt. Erkennbar ist die Manschette (1) mit der umlaufenden Dichtlippe (3) und den eingebetteten flächigen Elektroden (6, 6'). Diese sind elastisch und mehrlagig ausgeführt, wobei jeweils eine Lage der Elektrode (6) auf eine Lage der Elektrode (6') folgt. Wird zwischen den Elektroden (6) und (6') über die Zuleitung (7) eine Spannung angelegt, ziehen sich diese elektrostatisch an. Das zwischen den Elektroden befindliche Elastomer der der Manschette (1) weicht dem entstehenden Druck aus, indem es sich quer zur Polarisierung ausdehnt. 4 shows schematically the embodiment with an electrostrictive drive in section. The sleeve (1) with the circumferential sealing lip (3) and the embedded flat electrodes (6, 6') can be seen. These are designed to be elastic and multi-layered, with one layer of the electrode (6) following one layer of the electrode (6'). If a voltage is applied between the electrodes (6) and (6') via the supply line (7), they attract each other electrostatically. The elastomer located between the electrodes of the cuff (1) gives way to the resulting pressure by expanding transversely to the polarization.

Besonders geeignet als Material für die Manschette (1) sind Elastomere mit hoher Elastizität und hoher Durchschlagsfestigkeit. Geeignet sind zum Beispiel Silikon-Elastomere. Zur Herstellung der Leitfähigkeit der elastischen Elektroden (6, 6') eigenen sich zum Beispiel Grafit, Kohlenstoff-Nanoröhren oder Silberpartikel.Elastomers with high elasticity and high dielectric strength are particularly suitable as material for the sleeve (1). Silicone elastomers, for example, are suitable. Graphite, carbon nanotubes or silver particles, for example, are suitable for producing the conductivity of the elastic electrodes (6, 6').

Wie auch bei der mittels Fluiddruck betriebenen Variante, kann bei der elektrostriktiven Antriebsvariante das zeitliche Differential der Spannung als Sensorsignal verwendet werden, um die Atmung mit der vorhanden Atmung des Patienten zu synchronisieren.As with the fluid pressure driven variant, the electrostrictive drive variant can use the time differential of the voltage as a sensor signal to synchronize breathing with the patient's actual breathing.

5 zeigt schematisch die Ausführungsform mit einem mechanischen Antrieb. Als Grundlage dient eine auxetische Struktur (8) aus Stäben (12), die an ihren Enden gelenkig miteinander verkoppelte sind. Die Struktur ist beidseitig an Zugleisten (10, 10') gekoppelt. An Ihrer Unterseite ist die auxetische Struktur (8) mit der Membran (4) verbunden, welche ihrerseits an ihren Rändern die Dichtlippe (3) ausbildet und auf dem Körper (2) aufliegt. Betätigt wird die erfindungsgemäße Manschette (1) indem auf die Zugleisten (10) Zug ausgeübt wird. Dieses kann im Umfangsrichtung des umschlossenen Körpers (2) erfolgen, z.B. mit einem Seilzug, welcher motorisch angetrieben ist. Die auxetische Struktur reagiert auf die Zugkräfte mit Dehnung in Richtung des Zugs als auch quer zur Zugrichtung. Da die Struktur auf dem gewölbten Körper (2) aufliegt, führt dieses zu einer weiteren Aufwölbung, die mittels Unterdruck auf den Körper (2) einwirkt. Wie bereits bei den vorangehenden Ausführungsformen eignen sich für die Membran (4) mit Dichtlippe (3) ein weiches Elastomer. Die auxetische Struktur kann vorteilhaft aus einem festeren Kunststoff hergestellt sein. Die gelenkige Verbindung zwischen den Stäben (12) kann mittels Filmscharnieren erfolgen. Vorteilhaft kann eine solche Struktur additiv gefertigt werden, wodurch eine feinteilige auxetische Struktur erstellt werden kann, ohne dass hiermit ein erhöhter Aufwand verbunden ist. 5 shows schematically the embodiment with a mechanical drive. The basis is an auxetic structure (8) made of rods (12) which are connected to one another in an articulated manner at their ends. The structure is coupled to tension bars (10, 10') on both sides. On its underside, the auxetic structure (8) is connected to the membrane (4), which in turn forms the sealing lip (3) at its edges and rests on the body (2). The cuff (1) according to the invention is actuated by exerting tension on the tension bars (10). This can be done in the circumferential direction of the enclosed body (2), for example with a cable which is motor-driven. The auxetic structure responds to the tensile forces by stretching in the direction of the pull as well as transverse to the pull direction. Since the structure rests on the curved body (2), this leads to a further bulge, which acts on the body (2) by means of negative pressure. As in the previous embodiments, a soft elastomer is suitable for the membrane (4) with the sealing lip (3). The auxetic structure can advantageously be made of a stronger plastic. The articulated connection between the rods (12) can be made by means of film hinges. Such a structure can advantageously be manufactured additively, as a result of which a fine-particle auxetic structure can be created without increased effort being associated with this.

BezugszeichenlisteReference List

11
Manschettecuff
22
Körperbody
33
Dichtlippesealing lip
4, 4'4, 4'
Membranmembrane
55
Stützstruktursupport structure
6, 6'6, 6'
Elektrodeelectrode
77
Zuleitungsupply line
88th
Anschlussconnection
99
auxetische Strukturauxetic structure
10, 10'10, 10'
Zugleistedraw bar
1111
Bandagebandage
1212
StabRod

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

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  • DE 102016107670 B3 [0011, 0016]DE 102016107670 B3 [0011, 0016]

Claims (13)

Vorrichtung zur künstlichen Beatmung eines Patienten mittels einem variierenden Unterdruck mit einer den Körper mindestens teilweise umschließende Manschette (1) und einem Antrieb, dadurch gekennzeichnet dass die Manschette (1) elastisch ist und den Körper (2) unmittelbar und luftdicht mindestens teilweise umschließt.Device for artificial respiration of a patient by means of a varying negative pressure with a cuff (1) at least partially enclosing the body and a drive, characterized in that the cuff (1) is elastic and at least partially encloses the body (2) directly and airtight. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Manschette (1) mindestens den Abdominalbereich vom Rippenbogen bis auf Höhe des Beckenkamms abdecktdevice after claim 1 , characterized in that the cuff (1) covers at least the abdominal area from the costal arch to the level of the iliac crest Vorrichtung nach nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Manschette (1) mit deren Dichtlippe (3) den Abdominalbereich des Körpers (2) vollständig umschließt.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the cuff (1) with its sealing lip (3) completely encloses the abdominal area of the body (2). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Manschette (1) den Abdominalbereich des Körpers (2) nicht vollständig umschließt und mittels einer zusätzlichen Bandage (11) am Körper (2) befestigt ist.device after claim 1 , characterized in that the cuff (1) does not completely enclose the abdominal region of the body (2) and is attached to the body (2) by means of an additional bandage (11). Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet dass die Bandage (11) Versteifungen enthält.device after claim 4 , characterized in that the bandage (11) contains stiffeners. Vorrichtung nach ach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass der Antrieb mittels Fluiddruck (P) erfolgt.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the drive takes place by means of fluid pressure (P). Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass der Antrieb aus 2 Membranen (4, 4') besteht, die eine abgedichtete Kammer bilden und mittels einer Stützstruktur (5) verbunden sind.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the drive consists of 2 membranes (4, 4') which form a sealed chamber and are connected by means of a support structure (5). Vorrichtung nach nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass der Antrieb aus mindestens einem elastischen Schlauch besteht, der mit der auf dem Körper (2) aufliegenden Membran (4) verbunden ist.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the drive consists of at least one elastic hose which is connected to the membrane (4) resting on the body (2). Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass der Fluiddruck (P) gemessen wird und zur Steuerung oder Synchronisation der Beatmung verwendet wird.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the fluid pressure (P) is measured and used to control or synchronize ventilation. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet dass das zeitliche Differential des Fluiddrucks (P) verwendet wird um den Verlauf der Druckzufuhr zu steuern.device after claim 9 , characterized in that the time differential of the fluid pressure (P) is used to control the course of the pressure supply. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass der Antrieb auf elektrostriktiven Kräften beruht.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the drive is based on electrostrictive forces. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass der Antrieb eine auxetische Struktur (9) beinhaltetDevice according to one or more of the preceding claims, characterized in that the drive contains an auxetic structure (9). Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet dass die Auxetische Struktur mittels Zugkräften betätigt wird, die im Umfangsrichtung des Körpers (2) wirken.device after claim 11 , characterized in that the auxetic structure is actuated by means of tensile forces acting in the circumferential direction of the body (2).
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