DE2635532C2 - Beatmungsgerät für die Behandlung bei ungenügender Atmung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Beatmungsgerät für die Behandlung bei ungenügender Atmung, insbesondere für die häusliche Anwendung.

Die Vorschriften für die Zulassung von Beatmungsgeräten untersagen die Verwendung von Druckgas als Energiequelle, wenn die Beatmungsgeräte für die Behandlung ungenügender Atmung im häuslichen Bereich bestimmt sind. Aus diesem Grund sind bekannte Bauarten solcher Geräte im ellgemeinen Elektrogeräte mit aus Pleuel und Kurbelwelle bestehenden Systemen, mit Kompressoren mit rotierender oder hin- und hergehender Bewegung, wobei diese Geräte mit einer Einrichtung versehen sind, um elektronisch oder pneumatisch die Zeiten zu trennen, während denen die Einatmung und die Ausatmung des Patienten erfolgt.

Diese Geräte weisen deshalb den Nachteil auf, daß sie eine große Zahl beweglicher Teile aufweisen und daß sie ohne Unterbrechung während der gesamten Be

handlungsperiode in Betrieb sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu überwinden und ein Beatmungsgerät zu schaffen, das einen besonders einfachen Aufbau aufweist bei welchem die Zahl der beweglichen, mechanischen Teile stark reduziert ist, ebenso wie die tatsächlichen Betriebszeiten, so daß dadurch eine beachtliche Steigerung der Betriebssicherheit ermöglicht wird.

ίο Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einem Beatmungsgerät aus, das einen Verdichter mit hin- und hergehender Bewegung aufweist dessen Ansaugöffnung mit einer Gasquelle und dessen Drucköffnung mit einer Atmungsmaske verbunden ist wobei dieser Verdichter von einer Bauart mit elektrischem Linearmotor ist und einen Kolben aufweist der durch einen Elektromagneten angezogen und durch eine Feder zurückgestoßen wird wobei die Erfindung darin besteht, daß die Wicklung des Elektromagneten mit einem Impulsgenerator mit steuerbarem Halbleiter verbunden ist der durch einen Taktgeber gesteuert wird, der die Einatmungszeit und die Ausatmungszeit bestimmt derart daß dieser Generator nur während der Einatmungszeit Erregerimpulse mit der Frequenz des elektrischen Speisenetzes an den Elektromagneten des Verdichters abgibt und damit der Verdichter nur während dieser Zeit in Betrieb ist

Das erfindungsgemäße Beatmungsgerät hat den Vorteil, daß es wegen einer geringeren Anwendung von beweglichen Teilen wirtschaftlicher ist und deshalb auch eine größere Lebensdauer aufweist. Seine Sicherheit ist verbessert die Anwendung eines Magnetventils kann vermieden werden, der Energieverbrauch wird gesenkt und die Schaltung ist stark vereinfacht.

Anhand der nun folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung wird diese näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Beatmungsgeräts mit Verdichter und

F i g. 2 ein Funktionsdiagramm des Beatmungsgeräts. Das erfindungsgemäße Beatmungsgerät umfaßt im wesentlichen einen Verdichter 1 einer Bauart mit Linearmotor 2. Dieser Motor umfaßt einen beweglichen Kolben 3, der durch einen Elektromagnet 4 angezogen und durch eine Feder 5 zurückgestoßen wird. Die Ansaugöffnung 6 des Verdichters ist mit einer Gasquelle verbunden, bei der es sich um einen Sauerstoff ballon 7 oder um einen Lufteinlaß 8 handeln kann. Die druckseitige öffnung des Verdichters ist mit einer über dem Patienten angeordneten Atemmaske über Filter 10, ein Magnetventil 11 zur Umstellung auf die Atmosphäre, eine Befeuchtungsvorrichtung 12 und ein Ausatmungsventil 13, das mit der erwähnten Atemmaske verbunden ist.

Der Motor 2 des Verdichters 1 ist mit einem thyristorgesteuerten Impulsgenerator 14 verbunden, der seinerseits mit einem Taktgeber 15 direkt oder über einen Kurvengenerator 16 verbunden ist, wie es in F i g. 1 dargestellt ist. Der Taktgeber 15, der von jeder geeigneten Bauart sein kann, erzeugt an seinem Ausgang ein periodisches Signal, von welchem eine erste Phase / mit der Einatmungszeit und eine zweite Phase Emit der Ausatmungszeit übereinstimmt. Die Dauer dieser Phasen wird mitttels zugeordneter Regelorgane bestimmt, wie

z. B. Potentiometern, beispielsweise mittels eines Potentiometers 17 zur Einstellung der Einatmungszeit / und einem Potentiometer 18 zur Einstellung der Ausatmungszeit £ Es kann zugleich ein drittes Potentiometer

19 vorgesehen sein, um die Dauer einer Druckabsenkung unmittelbar nach der Einatmungsphase / einzustellen. Zu diesem Zweck ist der Taktgeber auch mit dem Magnetventil 11 verbunden.

Es wird nun die Funktionsweise des ertindungsgemä-Ben Beatmungsgeräts unter Bezugnahme auf die F i g. 2 erläutert

Der Taktgeber 15 liefert an seinem Ausgang ein periodisches Rechtecksignal, dessen positiver Teil /, der mittels des Potentiometers 17 einstellbar ist, die Einatmungszeit bestimmt und dessen negativer, durch das Potentiometer 18 einstellbarer Teil E die Dauer der Ausatmungszeit bestimmt

Dieses Signal wird an den Kurvengenerator 16 weitergeleitet der an seinem Ausgang ein Signal mit schräg ansteigenden Flanken abgibt wenn man einen Anstieg und eine progressive Zunahme der durch den Verdichter gelieferten Gasmenge Q wünscht. Dieses Signal wird auf den thyristorgesteuerten Impulsgenerator übertragen, der von jeder bekannten Bauart sein kann und der im wesentlichen einen Stromgenerator, eine Kippschaltung und einen Verstärker enthält. Dieser Generator liefert an seinem Ausgang Steuerimpulse mit der Netzfrequenz von 50 Hz, wobei diese Impulse von dem sinusförmigen Grundsignal mit der Frequenz 50 Hz derart abgetrennt werden, daß sie eine Breite als Funktion der gewünschten Fördermenge Q aufweisen. Diese Fördermenge kann manuell mittels eines Potentiometers 20 eingestellt werden, das mit dem Generator 14 verbunden ist und das es gestattet, den Öffnungswinkel des Thyristors zu verändern.

Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, erzeugt der Generator 14 nur dann Steuerimpulse, wenn das Einatmungssignal / auftritt. Diese Impulse werden auf die Wicklung des Elektromagneten 4 des Motors 2 des Verdichters übertragen, derart, daß letzterer nur während der Einatmungsphase betätigt wird, und zwar mit der Taktfrequenz von 50 Hz. Während der Ausatmungsphase befindet sich der Motor dagegen in Ruhestellung.

Die Kurven P und Q in F i g. 2 zeigen die Veränderung des Drucks bzw. der Verdichterförderung während eines vollständigen Betriebszyklus des erfindungsgemäßen Atmungsgeräts an. Vom Zeitpunkt ίο zu Beginn des Zyklus bis zum Zeitpunkt fi, der das Ende der Einatmungsphase anzeigt, steigt der Druck progressiv an und die Fördermenge nimmt regelmäßig vom Beginn der Einatmungsphase ab zu, um während des letzten Abschnitts der Eimttmungsphase konstant zu bleiben. Man sieht, daß zu diesem Zweck die vom Generator 14 ausgehenden Impulse eine sich zunehmend vergrößernde Breite aufweisen, und zwar vom Beginn der Einatmungsphase an konstant bis zu deren Ende.

Wenn man, wie oben erwähnt, einen Druckabfall am Ende der Einatmungsphase wünscht, kann nierzu der Taktgeber 15 nur zum Zeitpunkt t₂ nach dem Zeitpunkt ti die Öffnung des Magnetventils 11 veranlassen. Dadurch bleibt der Druck P, nachdem die Fördermenge Q zum Zeitpunkt fi auf 0 gefallen war, während des Intervalls ii — t₂ praktisch auf seinem Maximalwert, worauf er ziemlich rasch bei der Öffnung des Magnetventils 11 zum Zeitpunkt h abfällt. In diesem Augenblick kann der Patient über das Ausatmungsventil 13 ausatmen, was durch eine negative Fördermenge (Jausgedrückt wird.

Diese Ausatmungsphase endet zum Zeitpunkt ti, zu welchem ein neuer Zyklus beginnt. b5

Das erfindungsgemäße Beatmungsgerät ist mit Mitteln ausgestattet, die eine Funktion mit größter Sicherheit gewährleisten. So ist mit dem Ausgang des Verdichters 1 eine Druckluftreserve 21 über ein Druckminderventil 22, ein an den Taktgeber angeschlossenes Magnetventil 23 und ein Absperrventil 24 verbunden. Eine andere Sicherheitseinrichtung ist für die elektrische Versorgung des Taktgebers 15 vorgesehen. Dieser wird normalerweise durch ein an das 50-Hz-Netz angeschlossenes Netzanschlußgerät 25 versorgt Um jedoch einen Netzzusamrnenbruch überwinden zu können, ist eine Notstromversorgung in Form einer Batterie 26 vorgesehen, die ständig durch das Netzanschlußgerät 25 aufgeladen wird und die im Fall eines Netzzusammenbruchs oder -ausfalls zur Versorgung des Taktgebers 15 in Betrieb genommen wird.

Im Falle einer Störung des Verdichters 1 oder einer Netzschwäche ist es deshalb möglich, die Luftnotreserve 21 zu verwenden, wobei der Taktgeber 15 das Magnetventil 23 periodisch öffnet und schließt, um den Patienten direkt aus der Notreserve 21 mit Druckluft zu versorgen. Es ist tatsächlich schwierig," den Verdichter 1 bei einem Netzausfall aus der Batterie 26 zu versorgen. Dies würde einen Umformer und eine sehr starke Batterie erfordern. Man überwindet dieses Problem durch die Druckluftreserve 21.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Beatmungsgerät für die Behandlung bei ungenügender Atmung, insbesondere für häusliche Anwendung, mit einem Verdichter mit hin- und hergehender Bewegung, dessen Ansaugöffnung mit einer Gasquelle und dessen Drucköffnung mit einer Atmungsmaske verbanden ist, wobei dieser Verdichter von einer Bauart mit elektrischem Linearmotor ist und einen Kolben aufweist, der durch einen Elektromagneten angezogen und durch eine Feder zurückgestoßen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung des Elektromagneten (4) mit einem Impulsgenerator (14) mit steuerbarem Halbleiter verbunden ist, der durch einen Taktgeber (15) gesteuert wird, der die Einatmungszeit und die Ausatmungszeit bestimmt, derart, daß dieser Generator nur während der Einatmungszeit Erregerimpulse mit der Frequenz des elektrischen Speisenetzes an den Elektromagneten des Verdichters (I) abgibt und damit der Verdichter nur während dieser Zeit in Betrieb ist

2. Beatmungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgeber (15) ein Potentiometer (18) zur Einstellung der Einatmungszeit, ein Potentiometer (17) zur Einstellung der Ausatmungszeit und möglicherweise ein drittes Potentiometer (19) zur Einstellung eines Druckabfalls am Ende der Einatmungszeit umfaßt

3. Beatmungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Magnetventil (11) zur Umstellung auf die Atmosphäre umfaßt, das mit der Druckseite des Verdichters (ä) verbunden ist und das an den Taktgeber derart angeschlossen ist, daß es diese Druckseite zu einem bestimmten Zeitpunkt nach Beendigung der Einatmungszeit nach der Atmosphäre öffnet.

4. Beatmungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Impulsgenerator (14) ein Potentiometer (20) verbunden ist, um den Öffnungswinkel des als steuerbarer Halbleiter dienenden Thyristors und die Breite der an den Elektromagneten (4) abgegebenen Steuerimpulse und damit die Fördermenge des Verdichters (1) zu verändern.