DE3126207A1

DE3126207A1 - Beatmungsgeraet zur verwendung in druckkammern

Info

Publication number: DE3126207A1
Application number: DE19813126207
Authority: DE
Inventors: Fritz 2401 Groß Wesenberg Bänziger
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 1981-07-03
Filing date: 1981-07-03
Publication date: 1983-01-20
Also published as: GB2101896A; FR2508799A1; DE3126207C2; JPS5844063A; FR2508799B1; IT1192464B; GB2101896B; US4452242A; JPH0237189B2; IT8209454A0

Description

Drägerwerk Aktiengesellschaft Moislinger Allee 53-55, 2400 Lübeck

Beatmungsgerät zur Verwendung in Druckkammern

Die Erfindung betrifft ein Beatmungsgerät zur Verwendung in Druckkammern, entsprechend dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1.

Der Einsatz von Druckkammern zu therapeutischen Zwekken oder die Notwendigkeit ärztlicher Versorgung in Taucherdruckkammern verlangt medizinische und damit auch Beatmungsgeräte, die unter Druckkammerbedingungen einsetzbar sind. Die bekannten hier verwendeten vollpneumatischen Beatmungsgeräte sind vom Umgebungsdruck abhängig. Die bei Atmosphärendruck eingestellten Beatmungsparameter, wie Atemminutenvolumen (AMV) und die Atemfrequenz,ändern sich mit dem Kammerdruck. Bei der Kompression und der Dekompression ist dann ein dauerndes Nachregeln nötig.

Ein bekanntes Beatmungsgerät insbesondere für Kleinkinder schaltet die Einatem- und Ausatemphase durch Steuerung des Ausatemventils aus einem aus pneumatischen Bauteilen aufgebauten Zeitsteuersystem. Der Druck des über ein Filter dem Gerät zugeführten Atemgases wird in einem Druckminderer auf den Betriebsdruck herabgesetzt. Dieser dient einerseits der Ver-

sorgung des Patienten, andererseits dem Betrieb des Zeitsteuersystems. Das Atemgas wird dem Patienten über ein Flow-Ventil zugeführt und anschließend über das vom Zeitsteuersystem gesteuerte Ausatemventil in die Umgebung entlassen- Das Zeitsteuersystem ist aus pneumatischen Logikelementen aufgebaut, die in Form zweier Ketten geschaltet und an deren Ende zu einem bistabilen Schalter verbunden sind. Jede Kette bestimmt die Zeitdauer einer Atemphase. Dazu ist in jeder Kette ein Volumen eingeschaltet, das zusammen mit je einem in die Gasversorgung der Kette eingeschalteten Feinregelventil ein RC-Glied bildet. Nach Aufladung des jeweiligen Volumens auf einen Schaltdruck von 80 % des Betriebsdruckes erfolgt mit der Umschaltung auf die andere Kette die Umschaltung auf die andere Atemphase und zugleich die Entlüftung des aufgeladenen Volumens.

Für die Verwendung in Druckkammern ist dieses Beatmungsgerät nicht geeignet. Bei ansteigendem Kamnierdruck reicht die Atemgasversorgung nicht aus. Es muß am Flow-Ventil laufend nachgestellt werden. Außerdem verursachen höhere Kammerdrücke ein schnelleres Schalten der Steuerung für die Atemfrequenz. Auch hier ist ein dauerndes Nachregeln erforderlich. (DE-OS 28 Ol 546)

Aufgabe der Erfindung ist ein Beatmungsgerät zur Verwendung in Druckkammern, dessen Beatmungsparameter Atemminutenvolumen und Atemfrequenz bei Veränderung des Umgebungsdruckes (Kammerdruckes)konstant bleiben, Nachregelungen sollen nicht notwendig sein.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 und 3 beschrieben.

Die Benutzung des a) Druckverhältnisreglers,nach dem Doppelmembranprinzip arbeitend, sichert in technisch einfacher und bewährter Weise für den zu behandelnden Patienten eine laufende vom Umgebungsdruck unabhängige exakte Versorgung mit Atemgas. Die Versorgung erfolgt mit der einmal eingestellten Menge, d.h. die Menge in Betriebseinheiten bleibt unabhängig vom Umgebungsdruck immer gleich.

Ein Gleiches gilt für die Einatem- und Ausatemzeiten zueinander und die Atemfrequenz. Der b) Frequenzkonstanter mit seinem einfachen mechanischen Aufbau, der im wesentlichen durch den abgestuften Kolben, die beiden Volumen bildend, bestimmt ist, sorgt auch bei wechselnden Umgebungsdrücken für eine gleiche Atemfrequenz.

Die Aufgabe aus der Erfindung wird durch a) den Druckverhältnisregler zusammen mit b) dem Frequenzkonstanter in klarer vorzüglicher Weise gelöst. Das Beatmungsgerät ist in gleicher Weise für den Einsatz in Therapiedruckkammern, wie z.B. SauerstoffÜberdruckkammern sowie für den Einsatz in Taucherdruckkammern geeignet.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben» Es zeigen

Fig. 1 das Beatmungsgerät in schematischer Darstellung innerhalb einer Druckkammer, Fig. 2 den Frequenzkonstanter. Fig. 3 den Druckverhältnisregler.

Dem innerhalb einer Druckkammer 1 aufgestellten Beatmungsgerät wird von einer außerhalb der Druckkammer 1 befindlichen Gasversorgung am Anschluß 2 Atemgas zugeführt. Von dort gelangt es über ein Filter 3, einen Hauptschalter 4 und ein von einer Zeitsteuerung 5 betätigtes Hauptventil 6, einem Druckverhältnisregler 7, ein von Hand einstellbares Flow-Ventil 9 zum Patienten, der symbolisch durch das elastische Volumen 10 dargestellt ist. In der Nähe des Patienten sind an die Atemgasleitung ein Druckbegrenzer 11 und ein Druckanzeiger 12 angeschlossen. Über ein von der Zeitsteuerung 5 betätigtes Ausatemventil 13 verläßt das Ausatemgas bei 14 das Beatmungsgerät in die Druckkammer hinein.

Die Zeitsteuerung 5 ist über einen Druckminderer 15 hinter dem Hauptschalter 4 an die Atemgasleitung angeschlossen. Vom Abgang des Druckminderers 15 werden über eine Leitung 16 ein Flipflop 17 und über ein Feinregelventil 18 zwei Doppelmembranventile 19,20 mit Atemgas als Treibgas versorgt.Die Doppelmembranventile 19,20 sind über je ein Volumen A 21 und B 22, die im Innern

eines Frequenzkonstanters 23 liegen, mit den Eingängen des Flipflop 17 verbunden. Die Ausgänge 26,27 des Flipflop 17 steuern das Hauptventil 6 und das Ausatemventil 13 und bewirken gleichzeitig eine Umschaltung der Doppelmembranventile 19,20. Dabei ergibt sich folgender Ablauf:

Während der Einatemphase ist der Ausgang 27 des Flipflop 17 mit der Leitung 16 verbunden und führt den für die Zeitsteuerung 5 notwendigen Betriebsüberdruck, d.h. ein 1-Signal; Ausgang 26 führt das O-Signal. Dadurch sind das Hauptventil 6 geöffnet und das Ausatemventil 13 geschlossen. Das Doppelmembranventil 20 ist in Schließstellung/ in der es das Volumen B 22 zum Innenraum der Druckkammer 1 entlüftet. Das Doppelmembranventil 19 ist geöffnet und läßt einen am Feinregelventil 18 eingestellten Gasstrom in das Volumen A 21 eintreten. Durch diese Aufladung steigt der Druck im Volumen A 21. Wenn er einen Schaltdruck von 80 % des Betriebsüberdruckes erreicht, löst er am Eingang des Flipflop 17 die Umschaltung desselben und damit den Wechsel der Atemphase aus.

Während der Ausatemphase führt der Ausgang 27 des Flipflop 17 O-Signal und der Ausgang 26 1-Signal. Das Hauptventil 6 ist geschlossen, das Ausatemventil 13 geöffnet. Die Vorgänge verlaufen sinngemäß, wie für die Einatemphase beschrieben, d.h. Volumen A 21 ist über das Doppelmembranventil 19 entlüftet, Volumen B 22 wird über das geöffnete Doppelmembranventil 20 aufgeladen. Nach Erreichen des Schaltdruckes erfolgt der Wechsel zur Einatemphase.

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Der Frequenzkonstanter 23 nach Fig. 2 enthält in einem Gehäuse 28 verschiebbar einen Kolben 29 mit drei abgestuften Durchmessern. Der obere Kolbenteil 30 schließt mit seiner Stirnfläche gegenüber dem Gehäuse 28 das Volumen A 21, der mittlere Kolbenteil 31 das ringförmige Volumen B 22 und der untere Kolbenteil 32 die Kammer 33 ein. Die Kammer 33 ist über eine Öffnung 24 mit dem Innern der Druckkammer 1 verbunden. Unterhalb des Kolbens 29 bildet das Gehäuse eine geschlossene Federkammer 34, die über einen Anschluß 25 mit der Atmosphäre außerhalb der Druckkammer 1 verbunden ist. Zwischen den Stirnseiten der Federkammer 34 und des Kolbens 29 befindet sich eine Feder 35, deren Kraft mit einer Stellschraube in der Stirnwand der Federkammer 34 eingestellt werden kann. Ein verstellbarer Anschlag 37 in der Kammer 33 begrenzt den Hub des Kolbens 29. Das Volumen A 21 ist über die Anschlußöffnung 38 mit dem Flipflop 17 und dem Doppelmembranventil 19,das Volumen B 22 über die Anschlußöffnung 39 mit dem Flipflop 17 und dem Doppelmembranventil 20 verbunden.

Entspricht der Druck in der Druckkammer 1 dem Druck der umgebenden Atmosphäre, so liegt der große Kolbenteil bei entspannter Feder 35 dem Anschlag 37 an, und die Volumen A 21 und B 22 haben ihre Mindestgröße. Sie werden dann abwechselnd bis zu einem Schaltdruck aufgefüllt.

Die für das Auffüllen des jeweiligen Volumens erforderliche Zeit bestimmt die Dauer der zugehörigen Atemphase. Das vorgegebene Verhältnis der Querschnittsfläche des oberen 30 und der Ringfläche des mittleren Kolbensteils 31 bestimmt das Atemzeitverhältnis, das sich auch bei einer axialen Verstellung des Kolbens nicht ändert.

Aus der Einstellung des Feinregelventils 18 ergibt XO sich die für das Aufladen der Volumen A 21 und B 22 benötigte Zeit und damit die Beatmungsfrequenz.

Damit sich bei steigendem Druck in der Druckkammer 1 und unveränderter Einstellung des Feinregelventils keine Verkürzung der Füllzeiten der Volumen A 21 und B 22 und damit eine Erhöhung der Beatmungsfreguenz ergibt, wird die Größe der Volumen A 21 und B 22 durch Verschiebung des Kolbens 29 entsprechend vergrößert. Dies bewirkt der in der Kammer 33 sowie in den Volumen A 21 und B 22 auf den Kolben 29 axial ausgeübte Kammerdruck, der den Kolben 2 9 entgegen der Kraft der Feder 35 verschiebt.

Der Druckverhältnisregler 7 nach Fig. 3 enthält in einem Gehäuse 40 eine große Membran 41 und eine kleine Membran 42. Sie sind in der Mitte durch einen Bolzen 43 miteinander gekoppelt und mit einem außerhalb der kleinen Membran 42 befindlichen Ventilkörper verbunden. Der Ventilkörper 44 bildet mit seinem Sitz ein Ventil. Einem den Ventilkörper 44 überdeckenden Vordruckraum 46 wird das Atemgas durch einen Anschluß 47 zugeführt. Ein Hinterdruckraum 48 zwischen dem Sitz 45 und der kleinen Membran 42 ist mit dem Flow-Ventil 9 verbunden. Ein Zwischenraum 49 zwischen

den Membranen 41,42 ist über den Anschluß 8 mit der Atmosphäre außerhalb der Druckkammer 1 verbunden. Eine außerhalb der großen Membran 41 gelegene Federkammer 50 enthält eine Druckfeder 51 und ist über eine Öffnung 52 mit dem Druck in der Druckkammer 1 verbunden. Bei geschlossener Atemgasversorgung ist der Ventilkörper 44 von dem Sitz 45 abgehoben.

Der Druckverhältnisregier 7 sichert für den zu Beatmenden unter allen Kammerdrücken ein gleiches Beatmungsvolumen. Er bekommt eine in Litern unter allen Kammerdrücken gleiche Atemgasmenge.

Bei erhöhtem Kammerdruck öffnet die Flächendifferenz zwischen den Membranen 41,42 das Ventil 44,45 und läßt die Atemluft unter höherem Druck einströmen. Die Strömungsverhältnisse ändern sich proportional zur Druckänderung.

L eers ei te

Claims

Patentansprüche

Beatmungsgerät zur Verwendung in Druckkammern mit Steuerung der Einatem- und Ausatemphase unter Verwendung von pneumatischen Bauteilen durch eine Zeitsteuerung, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitsteuerung (5), die für den Atemgasstrom in der Atemgasleitung ein Hauptventil (6), dem ein bekannter Druckverhältnisregler (7) nach dem Doppelmembranprinzip nachgeschaltet ist, sowie das Ausatemventil (13) steuert, einen Frequenzkonstanter (23) enthält, der in einem Gehäuse (28) einen durch den Druckkammerdruck gegen eine Feder (35) verschiebbaren abgestuften Kolben (29), zwei Volumen (21,22) bildend, enthält.
2. Beatmungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (35) mittels einer Stellschraube (36) im Boden des Gehäuses (28) in der freien Länge verändert werden kann.
3. Beatmungsgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein verstellbarer Anschlag (37) den Weg des abgestuften Kolbens (29), die zwei Volumen (21,22) nach der Mindestgröße festlegend, begrenzt.