DE3023095A1 - LUNG FAN - Google Patents
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Description
Firma ENGSTRÖM MEDICAL AKTIEBOLAG, Box 20109, S - 161 20 Bromma, SchwedenENGSTRÖM MEDICAL AKTIEBOLAG, Box 20109, S - 161 20 Bromma, Sweden
LungenventilatorLung fan
Die Erfindung betrifft einen Lungenventilator mit einer Atemgaskammer mit wenigstens teilweise flexiblen Wänden und mit veränderbarem Volumen, die in einer Antriebsgaskammer mit festen Wänden eingeschlossen ist, wobei die Atemgaskammer über eine Zuführleitung mit einer Atemgasquelle verbunden ist und während der Volumenvergrößerung Atemgas aufnimmt und durch eine Einatmungsleitung mit den Luftwegen des Patienten verbindbar ist, während die Antriebsgaskammer mit einer Vorrichtung verbunden ist, die ihr Druckluft zuführt, um die Atemgaskammer zusammenzudrücken und das darin befindliche Atemgas dem Patienten über die Einatmungsleitung zuzuführen, wobei diese Leitung ein Rückschlagventil enthält, das eine Gasströmung nur in Richtung zum Patienten zuläßt, und mit einer mit den Luftwegen des Patienten verbindbaren Ausatmungsleitung, die ein Ausatmungsventil enthält, das nur während der Ausatmungsphase des Atemzyklus des Patienten geöffnet werden kann und das eine Gasströmung nur in Richtung vom Patienten weg ermöglicht.The invention relates to a lung ventilator with a breathing gas chamber with at least partially flexible walls and with variable volume, which in a drive gas chamber with fixed Walls is enclosed, wherein the breathing gas chamber is connected to a supply line with a breathing gas source and absorbs breathing gas during the volume increase and can be connected to the patient's airways through an inhalation line is, while the drive gas chamber is connected to a device that supplies it with compressed air to the breathing gas chamber to compress and to supply the breathing gas located therein to the patient via the inhalation line, this line contains a check valve that allows gas flow only in one direction to the patient, and with an exhalation line which can be connected to the airways of the patient and which contains an exhalation valve that is only active during the exhalation phase of the breathing cycle of the patient can be opened and that allows a gas flow only in the direction away from the patient.
Es sind verschiedene Ausführungen von Lungenventilatoren dieserThere are different versions of lung fans of these
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allgemeinen Art bekannt. Beispiele bekannter Lungenventilatoren der genannten Art sind die von der Firma Engström Medical AB verkauften Atmungssysteme ER 300 und ECS 2000 und das Atmungssystem nach der schwedischen Patentschrift 388 127. general type known. Examples of known lung ventilators of the type mentioned are those from Engström Medical AB sold respiratory systems ER 300 and ECS 2000 and the respiratory system according to Swedish patent specification 388 127.
Ein allgemeines Problem bei all diesen Lungenventilatoren besteht in der sehr großen Anzahl verschiedener Arten der Atmungsbehandlung, die die Ärzte heutzutage zur Verfügung haben möchten, und auch der Wunsch, in der Lage zu sein, die verschiedenen Behandlungsparameter in weiten Grenzen verändern zu können. So kann es z.B. erwünscht sein, den Patienten einer kontrollierten mechanischen Luftzufuhr (CMV) zu unterwerfen, d.h. einer kontinuierlichen Zwangs- oder mechanischen Beatmung des Patienten, mit einer veränderbaren Einatmungsfrequenz, einem veränderbaren Verhältnis zwischen der Dauer der Einatmungsphase und der Ausatmungsphase, einem veränderbaren Ein- und Ausatmungsvolumen und, wenn möglich, einer veränderbaren Druckkurve des Druckes in den Atmungsleitungen ( im folgenden als Luftwege bezeichnet) des Patienten während der Einatmungsphase. Es kann auch erwünscht sein, den Patienten einer CMV-Behandlung mit veränderbarem positiven End-Ausatmungsdruck (PEEP) zu unterwerfen, d.h. der Druck in den Luftwegen oder den Lungen des Patienten am Ende der Ausatmungsphase wird auf einer Höhe gehalten, die höher liegt als -der atmosphärische Druck anstatt auf Null zurückzukehren. Eine andere Form einer Atmungsbehandlung, die Ärzte zur Verfügung haben möchten, ist das intermittierende Zwangsbeatmungsverfahren (IMV), in welchem der Patient eine genau vorbestimmte und kontrollierte Menge an Atemgas selbst durch denA common problem with all of these lung fans is the very large number of different types of respiratory treatment, that doctors nowadays would like to have available, and also the desire to be able to deal with the various To be able to change treatment parameters within wide limits. For example, it may be desirable to give the patient a controlled subject to mechanical ventilation (CMV), i.e. continuous forced or mechanical ventilation of the patient, with a changeable inhalation frequency, a changeable one Relationship between the duration of the inhalation phase and the exhalation phase, a variable inhalation and exhalation volume and, if possible, a variable pressure curve for the pressure in the breathing lines (hereinafter referred to as airways) of the patient during the inhalation phase. It may also be desirable to provide the patient with CMV treatment with changeable Subject to positive end expiratory pressure (PEEP), i.e. the pressure in the patient's airways or lungs at the end the exhalation phase is maintained at a level higher than atmospheric pressure rather than returning to zero. Another form of breathing treatment that doctors want available is the intermittent forced ventilation procedure (IMV), in which the patient a precisely predetermined and controlled amount of breathing gas through the
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Lungenventilator atmet, wobei aber gelegentlich ihm eine Zwangsatmung eines gegebenen, einstellbaren Ein- und Ausatmungsvolumens aufgezwungen wird, und zwar mit einer gegebenen, vorbestimmten und einstellbaren Frequenz (im folgenden als Zwangsatmung bezeichnet). Es ist oft erwünscht, einen Patienten dem IMV-Verfahren mit kontinuierlichem positiven Luftwegdruck (CPAP) zu unterwerfen, während er selbst atmet, d.h. mit einem vorbestimmten und einstellbaren kontinuierlichen Luftwegüberdruck, um die spontane Atmung bei dieser Druckhöhe zu erleichtern. Es ist auch bei dieser Art der Beatmungsbehandlung erwünscht, daß das Druckmuster und das Strömungsmuster in den Luftwegen des Patienten während jeder Zwangsatmung ein vorgegebenes und vorbestimmtes Profil aufweist. Zusätzlich ist es natürlich erwünscht, eine vollständige Kontrolle über das Gasvolumen zu haben, das durch den Patienten während der Eigenatmung erhalten wird. Eine andere Art der Beatmungsbehandlung ist die intermittierende Bedarfsatmung (IDV), bei welcher dem Patienten eine Zwangsatmung mit vorbestimmtem, einstellbaren Ein- und Ausatmungsvolumen und einem vorbestimmten, einstellbaren Druck-Strömungs-Profil aufgezwungen wird, und zwar jeweils dann, wenn der Patient selbst versucht, einen Atemzug zu machen, d.h. der Patient versucht selbst die Zwangsatmung und bestimmt die Frequenz der Atmung. Es wird auch bei dieser Art des Beatmungsverfahrens gewünscht, daß die Atmung mit einem vorbestimmten, kontinuierlichen positiven Luftwegdruck (CPAP) stattfindet.Lung ventilator breathes, but occasionally gives him a forced breath a given, adjustable inhalation and exhalation volume is imposed, with a given, predetermined and adjustable frequency (hereinafter referred to as forced breathing). It is often desirable to give a patient the Subject to IMV procedures with continuous positive airway pressure (CPAP) while breathing himself, i.e. with a predetermined and adjustable continuous positive airway pressure to facilitate spontaneous breathing at this pressure level. It is also desirable in this type of ventilation treatment that the pressure pattern and the flow pattern in the Airway of the patient has a predetermined and predetermined profile during each forced breathing. In addition, it is Of course, it is desirable to have complete control over the volume of gas that the patient breathes is obtained. Another type of ventilation treatment is intermittent demand breathing (IDV), in which the patient forced breathing with a predetermined, adjustable inhalation and exhalation volume and a predetermined, adjustable one Pressure-flow profile is imposed whenever the patient tries to take a breath himself, i.e. the patient tries forced breathing himself and determines the frequency of breathing. It is also used with this type of ventilation procedure desired that breathing occur at a predetermined, continuous positive airway pressure (CPAP).
Es ist erwünscht, daß alle vorgenannten unterschiedlichen Atmungsbehandlungsvorgänge und auch andere, oben nicht genannteIt is desirable to have all of the foregoing different respiratory treatment procedures as well as others not noted above
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Behandlungsarten mit' ihren verschiedenen veränderbaren Parametern mit einem einzigen Lungenventilator ausgeführt werden können oder doch zumindest mit Lungenventilatoren, deren hauptsächliche Komponenten in gleicher Weise konstruiert sind, wobei lediglich während der Herstellung die Ventilatoren ergänzt oder mit verschiedenen Hilfskomponenten und Steuerfunktionen modifiziert werden, so daß sie für verschiedene Arten von Atmungsbehandlungsvorgängen geeignet sind. Hierdurch wird die Gesamtherstellung solcher Lungenventilatoren vereinfacht, wodurch auch die Herstellungskosten verringert werden. Außerdem ist die Lungenventilatoreinrichtung leichter zu handhaben und im Krankenhaus zu warten, da alle Einrichtungen im wesentlichen, zumindest bezüglich der Grundausführung, gleich sind.Types of treatment with their various changeable parameters can be carried out with a single lung fan or at least with lung fans, the main ones Components are constructed in the same way, with the fans being added or only during manufacture modified with various auxiliary components and control functions so that they are suitable for various types of respiratory treatment procedures. This will make the overall manufacturing such lung ventilators are simplified, which also reduces manufacturing costs. Besides, the Lung ventilator device easier to use and maintain in the hospital, since all the devices are essentially, at least with regard to the basic version, are the same.
Es ist auch erwünscht, daß ein Lungenventilator mechanisch möglichst einfach aufgebaut ist, wodurch dessen Herstellung stark vereinfacht wird, was die Herstellungskosten beeinflußt und auch die Betriebssicherheit und Wirksamkeit des Lungenventilators stark erhöht. Es ist auch von großem Vorteil, wenn der Lungenventilator so konstruiert ist, daß die verschiedenen gewünschten Arbeitsausführungen und Änderungsmöglichkeiten in Bezug auf verschiedene Parameter durch entsprechende Konstruktion oder Programmierung einer zentralen elektronischen Steuereinheit erreicht werden können, da eine solche Steuereinheit mit der heutigen Technologie verhältnismäßig billig und mit hoher Zuverlässigkeit hergestellt werden kann. Eine solche Steuereinheit kann auch verhältnismäßig einfach abgewandelt oder für verschiedene Arbeitsformen des Lungenventilators neuIt is also desirable for a lung ventilator to be of as simple a mechanical structure as possible, thereby making it possible to manufacture it is greatly simplified, which affects the manufacturing costs and also the operational safety and effectiveness of the lung fan greatly increased. It is also of great advantage if the lung fan is constructed in such a way that the various desired Execution of work and possibilities of change in relation to various parameters through appropriate construction or programming a central electronic control unit can be achieved as such a control unit with today's technology can be produced relatively cheaply and with high reliability. Such The control unit can also be modified relatively easily or new for different types of work of the lung fan
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programmiert werden, und zwar mit verhältnismäßig geringen Kosten. Eine solche elektronische Steuereinheit erfordert wenig Raum und ist verhältnismäßig leicht, was in Bezug auf bekannte Lungenventxlatoren vorteilhaft ist, da solche Lungenventilatoren möglichst klein und leicht sein sollten, da es oft erforderlich ist, die Lungenventilatoren an verschiedenen Orten einzusetzen. programmed at a relatively low cost. Such an electronic control unit requires little Space and is relatively light, which is advantageous with respect to known lung ventilators, as such lung ventilators should be as small and light as possible, as it is often necessary to use the lung fans in different places.
Infolgedessen ist es Ziel der Erfindung, einen verbesserten Lungenventilator der eingangs genannten Art zu schaffen, der die obengenannten Forderungen und Wünsche erfüllt.As a result, the aim of the invention is to provide an improved lung ventilator of the type mentioned, which fulfills the above requirements and wishes.
Zu diesem Zweck wird ein Lungenventilator der eingangs genannten Art vorgeschlagen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Lufteinführanordnung für die Zuführung von Luft zur Antriebskammer eine elektrisch steuerbare Regelvorrichtung enthält, mit welcher die tatsächliche Luftzufuhr und damit der in der Antriebsgaskammer erzeugte Druck in Abhängigkeit von einem Steuersignal veränderbar ist, und daß eine Steuereinheit vorgesehen ist, die während jeder Zwangsatmung ein Kontrollsignal mit vorbestimmter Form erzeugt und dieses Signal der Regelvorrichtung zuführt.For this purpose, a lung ventilator of the type mentioned is proposed, which is characterized in that the Air inlet arrangement for supplying air to the drive chamber contains an electrically controllable regulating device, with which the actual air supply and thus the pressure generated in the drive gas chamber as a function of a The control signal can be changed, and that a control unit is provided which generates a control signal during each forced breathing generated with a predetermined shape and this signal feeds the control device.
Durch Anordnung der Vorrichtung für die Zuführung von Luft in die Antriebsgaskammer eines Lungenventilators gemäß der Erfindung mit einer elektrisch steuerbaren Regelvorrichtung, die in der Lage ist, den wirksamen Lufteinlaß zur Antriebsgaskammer zu verändern und damit auch den darin erzeugten Druck zu ver-By arranging the device for the supply of air into the drive gas chamber of a lung ventilator according to the invention with an electrically controllable regulating device, which is capable of the effective air inlet to the drive gas chamber to change and thus also to reduce the pressure generated in it
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ändern, und zwar in Abhängigkeit von einem zugeführten elektrischen Steuersignal, wird es ermöglicht, den in der Antriebsgaskammer herrschenden Druck zu bestimmen, zu verändern, zu steuern und/oder zu regulieren, wodurch auch der Druck in der Atemgaskammer während verschiedener Phasen eines Atmungsbehandlungs-Vorganges verändert werden kann, woirdurch ein hoher Grad an Flexibilität in Bezug auf die angewandte Atmungsbehandlung und den Verlauf, den eine solche Behandlung nimmt, erreicht werden kann.change, depending on a supplied electrical Control signal, it is possible to determine, change and control the pressure prevailing in the drive gas chamber and / or to regulate, whereby the pressure in the breathing gas chamber during different phases of a respiratory treatment process can be changed, giving a high degree of flexibility in terms of the respiratory treatment used and the course that such treatment takes can be achieved.
Es hat sich gezeigt, daß ein solcher steuerbarer oder regulierbarer Lufteinlaß zur Antriebsgaskammer in verhältnismäßig einfacher Weise erreichbar ist, wenn die Lufteinlaßanordnung einen Ejektor enthält, der zwischen die Antriebsgaskammer und die umgebende Atmosphäre eingeschaltet ist und eine Antriebsdüse enthält, die über ein die Regelvorrichtung bildendes, elektrisch steuerbares Regelventil mit einer Druckgasquelle verbunden ist. Vorzugsweise enthält die Lufteinführanordnung einei Ventilator zwischen der umgebenden Atmosphäre und der Kammer, wobei ein Auslaß von der Kammer zur umgebenden Atmosphäre vorgesehen ist, wobei dieser Auslaß eine die Regelvorrichtung bildende elektrisch steuerbare und veränderbare Drosselanordnung enthält. Die letztgenannte Anordnung hat den wichtigen Vorteil, daß keine Druckluftquelle erforderlich ist, so daß ein Lungenventilator mit dieser Konstruktion auch an solchen Stellen verwendet werden kann, an denen kein Druckluftnetz vorhanden ist oder wo die durch ein existierendes Netz gelieferte Luft bezüglich Reinheit und Trockenheit eine ausreichende Qualität hat, so daß einIt has been shown that such a controllable or regulatable Air inlet to the drive gas chamber can be achieved in a relatively simple manner if the air inlet arrangement has one Contains ejector, which is connected between the drive gas chamber and the surrounding atmosphere, and a drive nozzle which is connected to a source of pressurized gas via an electrically controllable regulating valve forming the regulating device. Preferably the air induction assembly includes a fan between the surrounding atmosphere and the chamber, with an outlet being provided from the chamber to the surrounding atmosphere is, wherein this outlet contains an electrically controllable and variable throttle arrangement forming the regulating device. The latter arrangement has the important advantage that no compressed air source is required, so that a lung fan with this construction can also be used in places where there is no compressed air network or where the Air supplied by an existing network is of sufficient purity and dryness so that a
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Lungenventilator hier nicht angeschlossen werden kann.A lung ventilator cannot be connected here.
Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the drawing of exemplary embodiments. In the drawing show:
Fig. 1 schematisch die grundlegende Konstruktion eines erfindungsgemäßen Lungenventilators mit einer Vorrichtung zur Einführung von Luft in die Antriebsgaskammer und zur Steuerung des Druckes in dieser Kammer undFig. 1 schematically shows the basic construction of an inventive Lung ventilator with a device for introducing air into the drive gas chamber and to the Control of the pressure in this chamber and
Fig. 2 eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Lungenventilators mit einer anderen Anordnung für die Einführung von Luft in die Antriebsgaskammer und für die Steuerung des Druckes in dieser Kammer.Fig. 2 is a partial view of a lung ventilator according to the invention with a different arrangement for the introduction of Air into the drive gas chamber and for controlling the pressure in this chamber.
Der in Fig. 1 gezeigte Lungenventilator enthält in an sich bekannter Weise einen starren Behälter 1, der in eine Atemgaskammer 3 und eine Antriebsgaskammer 4 unterteilt ist, und zwar mit Hilfe einer flexiblen Membran 2, die zwischen den beiden gegenüberliegenden Hauptwänden des Behälters bewegbar ist. Die Atemgaskammer ist über eine Zuführleitung 5 an eine Atemgasquelle 6 angeschlossen. Die Quelle 6 ist nur schematisch gezeigt. Sie kann von irgendeiner geeigneten Konstruktion sein. Die Atemgasquelle 6 liefert Atemgas gewünschter Zusammensetzung und mit anderen gewünschten Eigenschaften, wie z.B. bezüglich Temperatur und Feuchtigkeit.The lung ventilator shown in Fig. 1 contains a known per se Way a rigid container 1, which is divided into a breathing gas chamber 3 and a drive gas chamber 4, namely with the aid of a flexible membrane 2 which is movable between the two opposite main walls of the container. the Breathing gas chamber is connected to a breathing gas source 6 via a supply line 5. The source 6 is only shown schematically. It can be of any suitable construction. The breathing gas source 6 supplies breathing gas of the desired composition and with other desired properties such as temperature and humidity.
Die Atemgasquelle ist zweckmäßig so ausgebildet, daß sie einen konstanten Atemgasstrom liefert, der auf einen gewünschtenThe respiratory gas source is expediently designed so that it supplies a constant respiratory gas flow which is set to a desired one
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Wert eingestellt werden kann. Die Zuführungsleitung 5 kann ein Schließventil 7 enthalten, das von einer zentralen SteuereinheitValue can be set. The supply line 5 can contain a closing valve 7, which is controlled by a central control unit
8 offen oder geschlossen gehalten werden kann. Die Atemgaskammer 3 ist auch über eine EinatmurgsLeitung 9 mit einem Schlauch 10 für die Verbindung mit den Luftwegen des Patienten in an sich bekannter Weise verbunden. Die Einatmungsleitung 9 enthält in üblicher Weise ein Rückschlagventil 11, das es dem Gas nur ermöglicht, in Richtung auf den Patienten zu^zu^jströmen und das auch gemäß der Erfindung einen Strömungsmesser 12 enthalten kann, welcher die Strömung des Atemgases, das durch die Leitung 9 zum Patienten strömt, mischt und ein entsprechendes Signal an die Steuereinheit 8 sendet. Der Strömungsmesser 12 kann von irgendeiner beliebigen Ausführung sein und enthält vorteilhafterweise eine Drosselvorrichtung, die in der Leitung 9 angeordnet ist, und einen Differential-Druckumformer, welcher den Druckabfall über der Drosselvorrichtung mißt, wobei dieser Druckabfall proportional der Gasströmung ist.8 can be kept open or closed. The breathing gas chamber 3 is also connected to a hose 10 via an inhalation line 9 connected in a manner known per se for connection to the patient's airways. The inhalation line 9 contains in Usually a check valve 11, which only allows the gas to to flow towards the patient and that can also contain a flow meter 12 according to the invention, which the flow of the breathing gas flowing through the line 9 flows to the patient, mixes and sends a corresponding signal to the control unit 8. The flow meter 12 can be any be of any design and advantageously contains a throttle device which is arranged in the line 9 and a differential pressure transducer which measures the pressure drop across the throttle device, this pressure drop is proportional to the gas flow.
Die Antriebsgaskammer 4 ist mit einer Lufteinlaßanordnung für die Zuführung von Luft in die Kammer verbunden, um so das Volumen der Kammer zu vergrößern und/oder darin einen gewünschten Druck zu erzeugen, um so die Atemgaskammer zusammenzudrücken und das darin befindliche Atemgas durch die EinatmungsleitungThe drive gas chamber 4 is provided with an air inlet arrangement for connected to the supply of air into the chamber so as to increase the volume of the chamber and / or a desired volume therein To generate pressure so as to compress the breathing gas chamber and the breathing gas located therein through the inhalation line
9 zu dem Schlauch 10 und damit in die Luftwege des Patienten zu drängen, und auch zu erreichen, daß ein gewünschter Druck entsprechend dem Druck in der Antriebsgaskammer 4 in der Atemgaskammer 3 erreicht wird. In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Figur 1 enthält die Lufteinführvorrichtung einen9 to the tube 10 and thus into the patient's airways to urge, and also to achieve that a desired pressure corresponding to the pressure in the drive gas chamber 4 in the breathing gas chamber 3 is reached. In the embodiment of the invention according to Figure 1, the air introduction device includes a
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Ejektor 13 mit einem Ejektorrohr 13a, das mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung steht, und eine Antriebsdüse 13b, die über ein elektrisch steuerbares Strömungsregulierventil 15 mit einer Druckluftquelle 14 verbunden ist. Das Strömungsregulierventil 15 besitzt eine Drosselvorrichtung, die zwischen einer voll geschlossenen Stellung und einer voll offenen Stellung in Abhängigkeit von der Größe des zugeführten Steuersignals geändert werden kann, so daß die Antriebsströmung durch die Drossel 13b des Ejektors verändert werden kann. Die Druckluftquelle 14, die nur schematisch dargestellt ist, enthält normalerweise ein festes Druckluftnetz an der Stelle, an der der Lungenventilator verwendet wird, wobei dieses Netz über geeignete Druckregulierungs- und Filtereinrichtungen mit dem Steuerventil 15 verbunden ist. Das Regulierventil 15 wird von der zentralen Steuereinheit 8 gesteuert. Der Druckluftstrom von der Antriebsdüse 13b des Ejektors kann mit Hilfe des Ventiles 15 verändert werden. Er saugt Luft aus der umgebenden Atmosphäre durch das Ejektorrohr 13a an und verstärkt dadurch den Strom, wodurch ein größerer Luftstrom in die Antriebsgaskammer 4 eingeführt wird, so daß diese Kammer ausgedehnt werden kann, während die Atemgaskammer 3 dadurch in einem entsprechenden Maße zusammengedrückt wird, wodurch das Atemgas durch die Leitung 2 in die Luftwege des mit dem Ventilator verbundenen Patienten getrieben wird. Es ist selbstverständlich, daß der Druck in der Atemgaskammer 3 mit dem in der Antriebsgaskammer 4 herrschenden Druck zusammenfällt, da die flexible Membran 2 im wesentlichen ohne Kraftentwicklung frei bewegbar ist. Die sich ergebende Strömung vom Ejektor 13 in die Antriebsgaskammer 4 hängt vonEjector 13 with an ejector tube 13a, which is connected to the surrounding Atmosphere is in communication, and a drive nozzle 13b, which via an electrically controllable flow regulating valve 15 with a compressed air source 14 is connected. The flow regulating valve 15 has a throttling device which moves between a fully closed position and a fully open position can be changed depending on the size of the supplied control signal, so that the drive flow through the Throttle 13b of the ejector can be changed. The compressed air source 14, which is only shown schematically, normally contains a fixed compressed air network at the point where the A lung ventilator is used, this network being connected to the control valve via suitable pressure regulating and filtering devices 15 is connected. The regulating valve 15 is from the central Control unit 8 controlled. The compressed air flow from the drive nozzle 13b of the ejector can be controlled with the aid of the valve 15 to be changed. It sucks in air from the surrounding atmosphere through the ejector tube 13a and thereby amplifies the flow, whereby a larger air flow is introduced into the drive gas chamber 4 is, so that this chamber can be expanded, while the breathing gas chamber 3 thereby to a corresponding extent is compressed, whereby the breathing gas through the line 2 into the airways of the patient connected to the ventilator is driven. It goes without saying that the pressure in the breathing gas chamber 3 corresponds to that in the drive gas chamber 4 Pressure collapses, since the flexible membrane 2 is freely movable essentially without developing force. The resulting Flow from the ejector 13 into the drive gas chamber 4 depends on
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zwei Faktoren ab, nämlich dem Strom von der Antriebsdüse 13b, deren Strömung durch die Einstellung des Regulierventils 15 bestimmt ist, und von dem herrschenden Gegendruck in der Antriebsgaskammer 4. Je höher der Druck in der Antriebsgaskammer 4 ist, je niedriger ist der Gesamtstrom vom Ejektor 13 für eine gegebene Strömung von der Antriebsdüse 13b, d.h. für ein gegebenes Steuersignal an das Regulierventil 15. Wenn in der Kammer 4 ein bestimmter Druck herrscht, der sogenannte Ejektor-Stillstandsdruck, ergibt sich keine Strömung vom Ejektor in die Kammer Es wird die gesamte kinetische Energie in der Druckluftströmung von der Ejektordüse 13b für die Erzeugung und Aufrechterhaltung des Stillstandsdruckes in der Kammer 4 verbraucht. Je größer der Druckluftstrom von der Antriebsdüse 13b des Ejektors ist, d.h. je weiter das Regulierventil 15 geöffnet ist, um so größer ist der Stillstandsdruck. Diese Charakteristik der Ejektoranordnung wird erfindungsgemäß dafür verwendet, geeignete Druck- und Strömungsprofile des dem Patienten zugeführten Atemgases zu erzeugen. Wenn das Regulierventil 15 vollständig geschlossen ist und somit der Druckluftstrom zur Antriebsdüse 13b des Ejektors unterbrochen ist, ist die Kammer 4 durch das Ejektorrohr 13a zur umgebenden Atmosphäre geöffnet, so daß der Druck in der Kammer 4 sich dem Atmosphärendruck angleicht. Unter gewissen Bedingungen kann aber die Ventilkapazität durch das Ejektorrohr 13a zu gering sein, und es kann deshalb ein zusätzliches Entlüftungsventil 36 vorgesehen sein. Dieses Entlüftungsventil wird durch den Zuführdruck zur Antriebsdüse 13b des Ejektors geschlossen gehalten, und es wird dieses Ventil automatisch geöffnet, wenn das Regulierventil 15 geschlossen ist und dertwo factors, namely the flow from the drive nozzle 13b, whose flow is determined by the setting of the regulating valve 15, and by the prevailing back pressure in the drive gas chamber 4. The higher the pressure in the drive gas chamber 4, the lower the total flow from ejector 13 for a given flow from drive nozzle 13b, i.e. for a given one Control signal to regulating valve 15. If there is a certain pressure in chamber 4, the so-called ejector standstill pressure, if there is no flow from the ejector into the chamber, the entire kinetic energy is used in the compressed air flow from the ejector nozzle 13b for generation and maintenance of the standstill pressure in the chamber 4 is consumed. The greater the compressed air flow from the drive nozzle 13b of the ejector, i.e. the further the regulating valve 15 is open, the greater the standstill pressure. This characteristic of the ejector arrangement is used according to the invention for suitable pressure and generate flow profiles of the breathing gas delivered to the patient. When the regulating valve 15 is completely closed and thus the compressed air flow to the drive nozzle 13b of the ejector is interrupted, the chamber 4 is opened through the ejector tube 13a to the surrounding atmosphere, so that the pressure in the Chamber 4 adjusts to atmospheric pressure. Under certain conditions, however, the valve capacity can be reduced by the ejector tube 13a may be too small, and there can therefore be an additional vent valve 36 may be provided. This vent valve becomes the drive nozzle 13b of the ejector by the supply pressure kept closed, and this valve is automatically opened when the regulating valve 15 is closed and the
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Ejektor abgesperrt ist.The ejector is shut off.
Fig..2 zeigt eine weitere mögliche und vorteilhafte Ausführungsform einer Lufteinführanordnung zur Steuerung oder Regulierung der Einführung von Luft in die Antriebsgaskammer 4. Fig. 2 zeigt nur den Teil eines Lungenventilators, der in dieser Verbindung von größtem Interesse ist, nämlich den starren Behälter 1, der mit Hilfe der Membran 2 in die Atemgaskammer 3 und die Antriebsgaskammer 4 unterteilt ist. Die Atemgaskammer 3 ist an die Zuführungsleitung 5 und die Einatmungsleitung 9 in der vorbeschriebenen Weise angeschlossen. Die Lufteinführanordnung zur Einführung von Luft in die Antriebsgaskammer 4 enthält zur Vergrößerung ihres Volumens und/oder zur Erzeugung eines gewünschten Druckes in dieser Ausführungsform der Erfindung einen Ventilator 16, welcher kontinuierlich arbeitet und welcher Luft aus der umgebenden Atmosphäre in die Antriebsgaskammer 4 bläst, wobei diese Kammer mit einem Auslaß 17 versehen ist, der mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung steht und der ein veränderbares Drosselelement 18 enthält, das mit Hilfe eines elektrischen Steuersignals von der Steuereinheit 8 gesteuert wird. Das veränderbare, steuerbare Drosselelement 18 ist so angeordnet, daß es bei vollständiger öffnung eine Durchströmfläche solcher Größe aufweist, daß in der Antriebsgaskammer gegenüber der umgebenden Atmosphäre kein überdruck auftritt. Je mehr die Drosselanordnung 18 unter der Wirkung eines zugefünrten elektrischen Signals geschlossen wird, umso höher ist der in der Antriebsgaskammer 4 unter der Einwirkung des durch den Ventilator 1S er-zengten Luftstromes erzeugte Staudruck» Diese Anordnung weist gegenüber .der AnordnungFig..2 shows a further possible and advantageous embodiment of an air inlet arrangement for control or regulation the introduction of air into the drive gas chamber 4. Fig. 2 shows only that part of a lung fan that is used in this connection is of greatest interest, namely the rigid container 1, which with the help of the membrane 2 in the breathing gas chamber 3 and the drive gas chamber 4 is divided. The breathing gas chamber 3 is connected to the supply line 5 and the inhalation line 9 in the manner described above Way connected. The air introduction arrangement for introducing air into the drive gas chamber 4 contains for enlargement their volume and / or to generate a desired pressure in this embodiment of the invention a fan 16, which works continuously and which blows air from the surrounding atmosphere into the drive gas chamber 4, this Chamber is provided with an outlet 17 which is in communication with the surrounding atmosphere and which is a variable throttle element 18 which is controlled by the control unit 8 with the aid of an electrical control signal. The changeable The controllable throttle element 18 is arranged in such a way that, when it is fully opened, it has a flow area of such a size that no overpressure occurs in the drive gas chamber compared to the surrounding atmosphere. The more the throttle assembly 18 below the effect of an applied electrical signal becomes, the higher is that in the drive gas chamber 4 under the action of the air flow generated by the fan 1S generated dynamic pressure »This arrangement is opposite to the arrangement
nach Fig. 1 den Vorteil auf, daß kein Druckluftnetz oder eine andere Art einer Druckluftquelle erforderlich ist, was in manchen Fällen ein wichtiger Vorteil ist.1 has the advantage that no compressed air network or some other type of compressed air source is required, which in some Cases is an important benefit.
Der in Figur 1 dargestellte Lungenventilator enthält auch einen Druckkomparator 19 geeigneter Ausführung, der mit der Antriebsgaskammer 4 und der Atemgaskammer 3 verbunden ist und der so ausgebildet ist, daß er den in den beiden Kammern herrschenden Druck vergleicht und ein Signal an die Steuereinheit 8 sendet, wenn der Druck in der Kammer 4 die Neigung zeigt, über den Druck in der Kammer 3 anzusteigen. Ein solcher Druckanstieg tritt auf, wenn die Atemgaskammer 3 vollständig leer ist und der Ejektor 13 weiter Luft in die Antriebsgaskammer 4 fördert.The lung fan shown in Figure 1 also contains a pressure comparator 19 of suitable design, which is connected to the drive gas chamber 4 and the breathing gas chamber 3 is connected and which is designed so that it is the prevailing in the two chambers Compares pressure and sends a signal to the control unit 8 when the pressure in the chamber 4 shows the tendency over the Pressure in chamber 3 to increase. Such a pressure increase occurs when the breathing gas chamber 3 is completely empty and the ejector 13 continues to convey air into the drive gas chamber 4.
Der erfindungsgemäße Lungenventilator enthält auch einen Druckumformer 20, der mit der Einatmungsleitung 9 verbunden ist und der den in dieser Leitung herrschenden Druck mißt und damit auch den Druck in dem Schlauch 10 und in den Luftwegen des Patienten mißt und ein entsprechendes Meßsignal an die Steuereinheit 8 abgibt. The lung ventilator according to the invention also contains a pressure transducer 20, which is connected to the inhalation line 9 and which measures the pressure prevailing in this line and thus also the pressure in the tube 10 and in the patient's airways measures and sends a corresponding measurement signal to the control unit 8.
Ferner enthält der dargestellte Lungenventilator eine Ausatmungsleitung 21, die mit dem Schlauch 10 verbunden ist und die ein Ausatmungsventil 22 in Form eines Drucksteuer-Rückschlagventils enthält. Dieses Ventil ermöglicht eine Gasströmung nur in einer Richtung weg vom Patienten. Das Ventil ist nur geöffnet, wenn der Druck in der Ausatmungsleitung 21 und in dem Schlauch 10 und damit auch in den Luftwegen des Patienten einen zugeführtenFurthermore, the lung fan shown contains an exhalation line 21 which is connected to the hose 10 and which is a Contains exhalation valve 22 in the form of a pressure control check valve. This valve allows gas flow in only one Direction away from the patient. The valve is only open when the pressure in the exhalation line 21 and in the hose 10 and thus also a supplied one in the patient's airways
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Steuerdruck übersteigt, der durch eine Steuerdruckleitung 23 von der Atemkammer 3 erhalten wird. Der Steuerdruck des Ausatmungsventils 22 fällt somit mit dem Druck zusammen, der in diesem Moment in der Atemkammer 3 herrscht. Es ist ein Vorteil, wenn die Steuerleitung 23 ein Schließventil 24 enthält, das von der Steuereinheit 8 betätigt wird. Normalerweise durchsetzt das von dem Ausatmungsventil abgegebene Gas eine nicht gezeigte Vorrichtung für die Messung des abgegebenen Gasvolumens.Control pressure which is obtained through a control pressure line 23 from the breathing chamber 3. The control pressure of the exhalation valve 22 thus coincides with the pressure that prevails in the breathing chamber 3 at this moment. It is an advantage when the control line 23 contains a closing valve 24 which is actuated by the control unit 8. Normally the gas discharged from the exhalation valve passes through a device (not shown) for measuring the discharged gas Gas volume.
Wenn der in Fig. 1 gezeigte Lungenventilator für einen Zwangsoder mechanischen Beatmungsprozeß (CMV) verwendet werden soll, wird das Ventil 7 in der Zuführungsleitung 5 zur Atemgaskammer ständig offengehalten oder weggelassen. Ferner kann auch der Strömungsmesser 12 in der Einatmungsleitung 7 weggelassen werden. In der einfachsten Form der Beatmung können auch der Druckübertrager 20 und das Schließventil 24 in der Steuerdruckleitung 23 des Ausatmungsventils 22 weggelassen werden. Die Atemgasquelle 6 wird so eingestellt, daß sie einen Strom entsprechend dem mittleren Atemgasvolumen liefert, das dem Patienten pro Zeiteinheit zugeführt werden muß. Dieser Atemgasstrom strömt konstant in die Atemgaskammer 3. Die Steuereinheit 8 ist so ausgebildet und angepaßt, daß sie das Regulierventil 15 periodisch mit einer gewünschten Frequenz steuert, die mit der gewünschten Atemfrequenz zusammenfällt. Während jeder Einatmungsphase sendet die Steuereinheit 8 an das Regulierventil 15 ein Steuersignal mit vorbestimmter Form, welches den Ejektor 13 veranlaßt, Luft in die Antriebsgaskammer 4 zu fördern, wodurch deren VolumenIf the lung fan shown in Fig. 1 is to be used for a forced or mechanical ventilation process (CMV), the valve 7 in the supply line 5 to the breathing gas chamber is kept open or left out. Furthermore, the Flow meter 12 in the inhalation line 7 can be omitted. In the simplest form of ventilation, the pressure transmitter 20 and the closing valve 24 can also be in the control pressure line 23 of the exhalation valve 22 can be omitted. The breathing gas source 6 is set so that it has a current accordingly supplies the mean volume of breathing gas that must be supplied to the patient per unit of time. This breathing gas stream flows constant in the breathing gas chamber 3. The control unit 8 is designed in this way and adapted to operate the regulating valve 15 periodically controls at a desired rate that coincides with the desired breathing rate. Sends during each inhalation phase the control unit 8 to the regulating valve 15 a control signal with a predetermined shape, which causes the ejector 13 to air to promote in the drive gas chamber 4, thereby reducing its volume
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vergrößert wird, so daß die Atemgaskammer 3 zusammengedrückt wird und die darin enthaltene Atemgasmenge während der Ausatmungsphase des vorhergehenden Atemzyklus aus der Leitung 9 und dem Schlauch 10 heraus in die Atemwege des Patienten gedrängt wird. Dieses wird fortgesetzt, bis die Atemgaskammer 3 vollständig leer ist, wobei dieser Zustand der Kammer durch den Druckkomparator 19 in der vorher beschriebenen Weise festgestellt und über ein entsprechendes Signal der Steuereinheit 9 mitgeteilt wird, die in der einfachsten Ausführung des Ventilators das Steuersignal zum Regulierventil 15 unterbricht, so daß dieses Ventil geschlossen wird. Hierdurch wird der Ejektor 13 gestoppt, so daß der Druck in der Antriebsgaskaitimer 4 schnell auf den Atmosphärendruck verringert wird. Auf diese Weise wird der Druck in der Atemgaskammer 3 gleich dem Atmosphärendruck, und es beginnt das Atemgas von der Quelle 6 erneut die Kammer zu füllen. Hierbei wird auch die Einatmungsphase unterbrochen, und es ist der Patient in der Lage, durch die Ausatmungsleitung 21 und das Ausatmungsventil 22 auszuatmen, wobei der Schließdruck des Ventiles aufgrund der Abnahme des Druckes in der Kammer 3 auf Atmosphärendruck verringert wird.is enlarged so that the breathing gas chamber 3 is compressed and the amount of breathing gas contained therein during the exhalation phase of the previous breathing cycle from the line 9 and the tube 10 pushed out into the patient's airways will. This is continued until the breathing gas chamber 3 is completely empty, this state of the chamber through the Pressure comparator 19 determined in the manner previously described and is communicated via a corresponding signal to the control unit 9, which in the simplest version of the fan interrupts the control signal to the regulating valve 15, so that this valve is closed. This will make the ejector 13 stopped so that the pressure in the drive gas timer 4 quickly is reduced to atmospheric pressure. In this way, the pressure in the breathing gas chamber 3 is equal to the atmospheric pressure, and the breathing gas from the source 6 begins to fill the chamber again. The inhalation phase is also interrupted here, and the patient is able to exhale through the exhalation line 21 and the exhalation valve 22 with the closing pressure of the valve is reduced to atmospheric pressure due to the decrease in pressure in the chamber 3.
Das Druck- Strömungs-Profil für die Zuführung von Atemgas zu den Luftwegen des Patienten während der Einatmungsphase kann durch die Form und Größe des durch die Steuereinheit 8 erzeugten Steuersignals, das dem Regulierventil 15 während der Einatmungsphase zugesandt wird, bestimmt werden. Wenn dieses Steuersignal so ist, daß es eine verhältnismäßig geringe Strömung vom Ejektor 13 zur Kammer 4 bewirkt und damit auch einen niedrigenThe pressure-flow profile for the supply of breathing gas to the airways of the patient during the inhalation phase can be determined by the shape and size of the generated by the control unit 8 Control signal which is sent to the regulating valve 15 during the inhalation phase can be determined. When this control signal so is that there is a comparatively small flow from the Ejector 13 causes chamber 4 and thus also a low one
Stillstandsdruck in der Kammer, fällt der Atemgasstrom von der Kammer 3 zu den Luftwegen des Patienten wie der Druck in den Luftwegen ansteigt. Wenn andererseits das Regulierventil 15 ein Steuersignal erhält, welches einen starken Strom durch den Ejektor 13 bewirkt und damit auch einen hohen Stillstandsdruck in der Kammer 4t ist der Abfall in der Atemgasströmung von der Kammer 3 zu den Luftwegen des Patienten beträchtlich gering oder nur sehr klein, wenn der Druck in den Luftwegen ansteigt. Das Regulierventil 15 kann auch mit einem Steuersignal versorgt werden, welches linear ansteigt und welches eine kontinuierliche Stromungserhöhung vom Ejektor zur Kammer 4 bewirkt. In diesem Falle strömt das Atemgas von der Kammer 3 zu den Luftwegen des Patienten unter einem linearen Druckanstieg in den Luftwegen. Die Geschwindigkeit, mit der der Druckanstieg erfolgt, d.h. die Neigung des Druckanstieges, ist von dem Widerstand und der Nachgiebigkeit der Lunge des Patienten abhängig. Diese verschiedenen Druck-Strömungs-Profile für die Zuführung von Atemgas zu den Luftwegen des Patienten während jeder Einatmungsphase kann somit ohne Anordnung einer geschlossenen Steuerschleife erhalten werden,' und zwar nur durch die Erzeugung eines geeigneten Steuersignals mit einer gewünschten Form, wobei dieses Signal dem Regulierventil 15 zugeführt wird. Wenn es erwünscht ist, eine genau, vorbestimmte.Druckkurve in den Luftwegen des Patienten während der Einatmungsphase zu erhalten, und zwar unabhängig von dem Zustand der Lunge des Patienten, so kann-dies durch einen Lungenventilator mit einem Druckübertrager 20 erreicht werden, welcher den in den Luftwegen des-Patienten herrschenden Druck mißt und an <iie Steuereinheit· 8 ein. MeBsignal entsprechendStandstill pressure in the chamber, the flow of breathing gas from the chamber 3 to the patient's airways falls as the pressure in the airways increases. If, on the other hand, the regulating valve 15 receives a control signal which causes a strong current through the ejector 13 and thus also a high standstill pressure in the chamber 4 t , the drop in the breathing gas flow from the chamber 3 to the patient's airways is considerably small or only very small when the pressure in the airways increases. The regulating valve 15 can also be supplied with a control signal which increases linearly and which causes a continuous increase in flow from the ejector to the chamber 4. In this case, the breathing gas flows from the chamber 3 to the patient's airways with a linear pressure increase in the airways. The rate at which the pressure increase occurs, ie the tendency for the pressure increase to occur, is dependent on the resistance and compliance of the patient's lungs. These different pressure-flow profiles for the supply of breathing gas to the airways of the patient during each inhalation phase can thus be obtained without arranging a closed control loop, 'and only by generating a suitable control signal with a desired shape, this signal being sent to the regulating valve 15 is supplied. If it is desired to obtain an accurate, predetermined pressure curve in the patient's airways during the inhalation phase, regardless of the state of the patient's lungs, this can be achieved by a lung ventilator with a pressure transmitter 20 which corresponds to the in The pressure prevailing in the patient's airways is measured and sent to the control unit 8. Measurement signal accordingly
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dem festgestellten Druck sendet. Die Steuereinheit ist in diesem Falle so ausgebildet, daß sie während jeder Einatmungsphase ein Bezugssignal erzeugt, welches die gewünschte Druckkurve in den Luftwegen des Patienten darstellt, wobei dieses Bezugssignal in üblicher Weise mit dem Meßsignal verglichen wird, das von der Druckübertragungskammer 20 erhalten wird, und es wird ein Steuersignal erzeugt und an das Regulierventil 15 gesendet, welches bewirkt, daß die Differenz zwischen den beiden verglichenen Signalen im wesentlichen auf Null gehalten wird.the detected pressure sends. In this case, the control unit is designed so that it inhales during each inhalation phase Generated reference signal which represents the desired pressure curve in the airways of the patient, this reference signal is compared in a conventional manner with the measurement signal obtained from the pressure transmission chamber 20, and it becomes a Control signal generated and sent to the regulator valve 15 which causes the difference between the two compared Signals is held essentially at zero.
Wie vorher erwähnt, ist es oft erwünscht, ein Atmungsbehandlungsverfahren auszuführen mit einem gegebenen positiven End-Ausatmungsdruck(PEEP). Dies kann mit dem erfindungsgemäßen Lungenventilator leicht ausgeführt werden, indem die Steuereinheit 8 so konstruiert wird, daß auch während der Ausatmungsphase jedes Atemzyklus an das Regulierventil 15 ein gegebenes Steuersignal gesandt wird, welches einen Anstieg auf einen vorbestimmten Druck in der Antriebsgaskammer 4 entsprechend dem gewünschten PEEP-Wert ergibt. Somit fällt, wie vorher erwähnt, der Druck in der Kammer 3 mit dem Druck in der Kammer 4 zusammen^und es wird somit dem Ausatmungsventil 22 während der Ausatmungsphase ein Steuerdruck oder Schließdruck entsprechend dem gewünschtenAs mentioned earlier, it is often desirable to have a breathing regimen performed with a given positive ultimate expiratory pressure (PEEP). This can easily be done with the lung ventilator according to the invention by the control unit 8 is constructed in such a way that a given control signal is sent to the regulating valve 15 even during the exhalation phase is sent, which increases to a predetermined pressure in the drive gas chamber 4 according to the desired PEEP value results. Thus, as previously mentioned, the pressure in chamber 3 coincides with the pressure in chamber 4 and es the exhalation valve 22 is thus given a control pressure or closing pressure corresponding to the desired one during the exhalation phase
zu-/
PEEP-Wert geführt. Der Patient atmet somit mit dem gewünschtento-/
PEEP value. The patient thus breathes with the desired
Enddruck aus, dessen Wert durch Änderung des durch die Steuerte lief erten Steuersignals einheit 8 dem RegulierventiT-'l b^geändert werden kann.Final pressure, its value by changing the controlled by the delivered control signal unit 8 to the regulating valve-'l b ^ can be changed.
Da die Atemgaskammer 3 während jeder Einatmungsphase vollständigSince the breathing gas chamber 3 completely during each inhalation phase
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geleert wird, wird der Patient bei jeder Zwangsatmung mit einem vorbestimmten konstanten Atemgasvolumen entsprechend dem durch die Quelle an die Kammer 3 während der Periode eines vollen Atemzyklus gelieferten Atemgasvolumen beliefert.is emptied, the patient is with each forced breathing with a predetermined constant breathing gas volume corresponding to the the source supplies volume of breathing gas delivered to the chamber 3 during the period of a full breathing cycle.
Im Anschluß an die Belieferung der Luftwege des Patienten mit dem gewünschten Atemgasvolumen während eines Druckanstieges in diesen Atemwegen ist es oft erwünscht, daß die zugeführte Gasmenge momentan in alle Lungenteile des Patienten verteilt wird, so daß alle Lungenbläschen Zeit haben, mit Atemgas gefüllt zu werden, bevor die Ausatmungsphase beginnt. Ein solches Druck-Ausgleichsplateau zwischen der Einatmungsphase und der Ausatmungsphase kann mit einem Lungenventilator gemäß der Erfindung erreicht werden durch die Anordnung der Steuerdruckleitung 23 des Ausatmungsventils 22 mit einem Schließventil 24, das normalerweise vollständig geöffnet gehalten wird, das aber unter der Wirkung der Steuereinheit 8 geschlossen wird, und zwar zu der gleichen Zeit, wie die Einatmung unterbrochen wird, indem das Steuersignal zum Regulierventil 15 unterbrochen wird oder indem das Signal auf einen Wert entsprechend dem gewünschten PEEP-Wert verringert wird, worauf dann dieses Ventil über eine Periode geschlossen gehalten wird, die dem gewünschten Druck-Äusgleichs-Plateau entspricht. Während das Ventil 24 auf diese Weise geschlossen gehalten wird, wird der an dem Ende der Einatmungsphase in der Leitung 23- zwischen dem Ventil 24 und dem Ausatmungsventil 22 herrsehende Druck aufrechterhalten, worauf das Ventil 22 noch geschlossen gehalten wird und verhindert, daß Luft aus den Luftwegen des Patienten ausgeatmet wird, so daßFollowing the supply of the patient's airways with the desired respiratory gas volume during a pressure increase in In these airways it is often desirable that the amount of gas supplied is distributed instantaneously to all parts of the patient's lungs, so that all alveoli have time to fill with breathing gas before the exhalation phase begins. Such a pressure compensation plateau between the inhalation phase and the exhalation phase can be achieved with a lung fan according to the invention are by the arrangement of the control pressure line 23 of the exhalation valve 22 with a closing valve 24, which is normally is kept fully open, but which is closed under the action of the control unit 8, namely to the at the same time as the inhalation is interrupted by interrupting the control signal to the regulating valve 15 or by the signal is reduced to a value corresponding to the desired PEEP value, whereupon this valve is then over a period is kept closed, which corresponds to the desired pressure compensation plateau is equivalent to. While the valve 24 is kept closed in this way, at the end of the inhalation phase in the line 23- between the valve 24 and the exhalation valve 22 prevailing pressure maintained, whereupon the valve 22 is still kept closed and prevents Air is exhaled from the patient's airways so that
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das zugeführte Atemgasvolumen in den Luftwegen verteilt werden kann. Im Anschluß an die Beendigung des gewünschten Plateauintervalls wird das Ventil 24 erneut durch die Steuereinheit 8 geöffnet, so daß der Steuerdruck zum Ausatmungsventil 22 auf den nun in der Atemkammer 3 (atmosphärischer Druck oder der gewünschte PEEP-Druck) erniedrigt wird, worauf der Patient in der Lage ist, auf normale Weise auszuatmen.the supplied volume of breathing gas can be distributed in the airways can. After the desired plateau interval has ended, the valve 24 is again controlled by the control unit 8 opened, so that the control pressure to the exhalation valve 22 to the now in the breathing chamber 3 (atmospheric pressure or the desired PEEP pressure), whereupon the patient is able to exhale normally.
Bei anderen Arten der Atmungsbehandlungsverfahren, z.B. mit spontaner Atmung der Patienten, mit den IMV-und IDV-Verfahren ist das Atemgasvolumen, das von dem Patienten während jeder Atmung erhalten wird, nicht vorher bekannt, sondern es verändert sich z.B. in Abhängigkeit von der Fähigkeit des Patienten selbst zu atmen, und es verändert sich auch von Atemzug zu Atemzug. Auf diese Weise wird die Atemgaskammer 3 nicht bei jedem Atemzug vollständig geleert, und es ist deshalb in diesem Falle der Lungenventilator mit einem Strömungsmesser 12 versehen, welcher kontinuierlich den die Leitung 9 durchsetzenden und den Luftwegen des Patienten zugeführten Atemgasstrom mißt und ein entsprechendes Meßsignal an die Steuereinheit liefert, die eine geeignete Vorrichtung für die Integration dieser Strömungssignale über gewünschte -Zeitperioden enthält, um das dem Patienten z'ugeführte Atemgas volumen festzusetzen. Bei solchen Atmungsbehandlungsverfahren ist die Atemgasquelle 6 auf eine Strömungsgeschwindigkeit eingestellt, die so hoch ist, daß sie positiv der maximalen Forderung entspricht* um Atemgas zu sparen, wird das Schließventil 7 in der Zuführleitung 5 zur Kammer 3 durch die Steuereinheit 8 in Abhängigkeit von dem StrömungssignalFor other types of respiratory treatment procedures, e.g. with spontaneous breathing of the patient, with the IMV and IDV procedures the respiratory gas volume that is obtained from the patient during each breath is not known in advance, but changes it e.g. depending on the patient's ability to breathe himself, and it also changes from breath to Breath. In this way, the breathing gas chamber 3 is not completely emptied with every breath, and it is therefore in this one In the case of the lung ventilator provided with a flow meter 12, which continuously penetrates the line 9 and measures the respiratory gas flow supplied to the airways of the patient and delivers a corresponding measurement signal to the control unit, which includes a suitable device for integrating these flow signals over desired periods of time to the patient to determine the volume of breathing gas supplied. In such respiratory treatment procedures the breathing gas source 6 is set to a flow rate which is so high that it is positive corresponds to the maximum requirement * in order to save breathing gas the closing valve 7 in the supply line 5 to the chamber 3 by the control unit 8 as a function of the flow signal
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von dem Strömungsmesser 12 gesteuert,/daß immer eine Minimum-Restmenge an Atemgas in der Kammer 3 vorhanden ist. Die Atemgaskammer 3 kann in diesem Falle auf ihr maximales Volumen aus der Atemgasquelle gefüllt werden und sogar überfüllt werden. Um dies zu verhindern und damit auch einen unkontrollierten Anstieg des Druckes in der Kammer 3 zu verhindern, ist die Membran 2 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel· der Erfindung mit einem Leckventil· 25 versehen, das automatisch öffnet, wenn die Atemgaskammer 3 ihr maximales Volumen erreicht und somit die Membran 2 gegen die obere Wand des Behälters 1 gedruckt wird. Wenn das Ventil 25 öffnet, kann Atemgas aus der Kammer 3 in die Kammer 4 strömen.controlled by the flow meter 12 / that there is always a minimum residual amount of breathing gas is present in the chamber 3. The breathing gas chamber 3 can in this case to its maximum volume from the Breathing gas source can be filled and even overfilled. To prevent this and thus also an uncontrolled increase in To prevent pressure in the chamber 3, the membrane 2 is in the illustrated embodiment · of the invention with a Leak valve · 25 is provided, which opens automatically when the breathing gas chamber 3 reaches its maximum volume and thus the membrane 2 is printed against the top wall of the container 1. When the valve 25 opens, breathing gas from the chamber 3 can enter the chamber 4 stream.
In spontanen Atemverfahren ist es mit Hilfe des erfindungsge— mäßen Lungenventilators möglich, einen gewünschten kontinuierlichen positiven Überdruck in den Luftwegen des Patienten zu erhalten (CPAP), und zwar durch solche Ausbildung der Steuereinheit 8, daß während des spontanen Atmungsverfahrens ein Bezugssignal entsprechend xlem gewünschten CPAP erzeugt wird, wobei dieses Signal mit dem Drucksignal von dem Druckübertrager 20 verglichen wird, wobei das Steuersignal zum Regulierventil· 15 -so angepaßt ist, daß die Differenz zwischen den beiden vergiichenen Signalen im wesentlichen auf Null· gehauen wird.. Es erfolgt dann eine spontane Atmung des Patienten in Bezug auf den durch die Steuereinheit 8 bestimmten CPÄP. In spontaneous breathing processes it is possible with the aid of the lung ventilator according to the invention to obtain a desired continuous positive overpressure in the patient's airways (CPAP) by designing the control unit 8 such that a reference signal corresponding to the desired CPAP during the spontaneous breathing process is generated, this signal being compared with the pressure signal from the pressure transmitter 20, the control signal to the regulating valve 15 being adapted so that the difference between the two signals being compared is essentially zeroed. A spontaneous one then takes place Breathing of the patient in relation to the CPAP determined by the control unit 8 .
Um die spontane Atmung des Patienten -weiter zu verbessern und eine sehr geringe Abweichung von der gewünschten 'CPAP-Hohe zuTo further improve the patient's spontaneous breathing and very little deviation from the desired 'CPAP level'
erreichen und außerdem gleichzeitig eine unbedeutende Neigung zur Selbstschwingung des Reguliersystems zu erreichen,kann das Signal vom Strömungsmesser 12 zusätzlich zu dem Drucksignal vom Druckübertrager 20 für den Vergleich mit dem Bezugssignal entsprechend dem gewünschten CPAP-Wert zurückgeführt werden. Das Signal vom Druckübertrager 20 und das Signal vom Strömungsmesser 12 werden auf verschiedene Pegel in der Rückführung verstärkt, bevor sie summiert werden, und es wird das Summensignal mit dem Bezugssignal verglichen.and at the same time to achieve an insignificant tendency towards the self-oscillation of the regulating system, that can Signal from flow meter 12 in addition to the pressure signal from pressure transmitter 20 for comparison with the reference signal according to the desired CPAP value. The signal from the pressure transmitter 20 and the signal from the flow meter 12 are amplified to different levels in the feedback before they are summed and it becomes the sum signal compared with the reference signal.
Wenn ein intermittierendes Zwangsatmungsverfahren angewendet wird (IMV), werden die Zwangsatmungen eingeleitet mit einer einstellbaren Frequenz, die durch die Steuereinheit 8 bestimmt wird, und zwar dadurch, daß die Steuereinheit ein entsprechendes Steuersignal in einer der vorher beschriebenen Betriebsarten erzeugt und dieses Signal an das Regulierventil 15 sendet, d.h. entweder ziemlich einfach durch Zuführung eines Steuersignals mit gewünschter Form zum Regulierventil 15 oder durch Erzeugung eines Bezugssignals entsprechend der gewünschten Druckkurve in den Luftwegen des Patienten während der Atmung und durch Vergleich dieses Bezugssignals mit dem von dem Druckübertrager erhaltenen Meßsignal, worauf das Steuersignal an das Regulierventil 15 so ausgebildet ist, daß die Differenz zwischen den verglichenen Signalen- im wesentlichen auf Null gehalten wird. Die Dauer der Zwangsatmung wird hier ii. mit Hilfe des Strömungssignals vom·1· Strömungsmesser 12 bestimmt, welches Signal während der Atmung in der Kontrolleinheit 8 integriert wird, die unterbrochen- wird durch die Wirkung des Steuersignals an dasIf an intermittent forced breathing method (IMV) is used, the forced breathing is initiated with an adjustable frequency, which is determined by the control unit 8, in that the control unit generates a corresponding control signal in one of the previously described modes and this signal to the regulating valve 15 sends, ie either quite simply by supplying a control signal of the desired shape to the regulating valve 15 or by generating a reference signal corresponding to the desired pressure curve in the patient's airways during breathing and by comparing this reference signal with the measurement signal received from the pressure transmitter, whereupon the control signal to the regulating valve 15 is designed so that the difference between the signals compared is kept essentially at zero. The duration of the forced breathing is here ii. With the aid of the flow signal from the 1 flow meter 12, it is determined which signal is integrated in the control unit 8 during breathing, which is interrupted by the effect of the control signal on the
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Regulierventil 15, wenn das dem Patienten während dieser Atmung zugeführte Atemgasvolumen mit einem vorbestimmten und in der Steuereinheit 8 eingestellten Ein- und Ausatmungsvolumen zusammenfällt. Es ist selbstverständlich, daß auch ein Druck-Ausgleichs plateau in der oben beschriebenen Weise erhalten werden kann, und zwar nach jeder Zwangsatmung, diaeh zeitweises Schließen des Ventiles 24.Regulating valve 15 if that is the patient during this breathing supplied respiratory gas volume coincides with a predetermined and set in the control unit 8 inhalation and exhalation volume. It goes without saying that a pressure compensation plateau can also be obtained in the manner described above, namely after every forced breathing, which temporarily closes the Valve 24.
Wenn ein Patient einem IDV-Verfahren unterworfen wird, wird jede Zwangsatmung durch den Versuch des Patienten einzuatmen ausgelöst, und zwar aufgrund der Tatsache, daß die Steuereinheit 8 das Strömungssignal· vom Strömungsmesser 12 mißt und den Anstieg in der Strömung feststellt, der auftritt, wenn der Patient beginnt, Atemgas von der Kammer 3 durch die Einatmungsleitung 9 einzuatmen, worauf die Steuereinheit 8 so ausgebildet ist, daß sie eine Atmung in irgendeiner der vorher beschriebenen Weisen einleitet, und zwar in Abhängigkeit von dieser Strömungserhöhung.When a patient undergoes an IDV procedure, everyone will Forced breathing triggered by the patient's attempt to inhale, due to the fact that the control unit 8 measures the flow signal from flow meter 12 and determines the increase in flow that occurs when the patient begins Breathing gas from chamber 3 through inhalation line 9 inhale, whereupon the control unit 8 is adapted to initiate breathing in any of the ways previously described initiates, depending on this increase in flow.
Es ist festzustellen, daß die in Figur 2 dargestellte Anordnung in einer Weise arbeiten kann, die derjenigen nach Figur 1, wie sie vorher beschrieben ist, entspricht, wobei die veränderbare Drosselanordnung 18 nach Figur 2 von der Steuereinheit 8 in einer Weise gesteuert wird, die derjenigen entspricht, in welcher das Regulierventil 15 nach Figur 1 gesteuert wird. Es- wird in diesem Zusammenhang bemerkt, daß das Ergebnis der Schließung der veränderbaren Drosselanordnung 18 in Figur 2 dem entspricht, was erhalten wird, wenn das Regulierventil in Figur 1 geöffnet wird.It should be noted that the arrangement shown in Figure 2 can operate in a manner similar to that of Figure 1, such as it is previously described, corresponds to, wherein the variable throttle arrangement 18 of Figure 2 from the control unit 8 in a Is controlled manner corresponding to that in which the regulating valve 15 of Figure 1 is controlled. It will be in this Context notes that the result of the closure of the variable throttle assembly 18 in Figure 2 corresponds to what is obtained when the regulating valve in Figure 1 is opened.
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Es ist auch selbstverständlich, daß die vorher beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung keine Begrenzung der Erfindung darstellen. Es sind vielmehr auch andere Ausführungen und Abwandlungen des erfindungsgemäßen Lungenventilators innerhalb des Umfanges der Ansprüche möglich.It is also understood that the embodiments of the invention described above do not limit the invention represent. Rather, there are also other designs and modifications of the lung ventilator according to the invention within the scope of the claims possible.
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