DE3308819A1 - VENTILATOR WITH HIGH FREQUENCY VENTILATION - Google Patents
VENTILATOR WITH HIGH FREQUENCY VENTILATIONInfo
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Description
Drägerwerk Aktiengesellschaft Moislinger Allee 53-55, 2400 LübeckDrägerwerk Aktiengesellschaft Moislinger Allee 53-55, 2400 Lübeck
Beatmungsgerät mit hochfrequenter BeatmungVentilator with high frequency ventilation
Die Erfindung betrifft ein Beatmungsgerät mit hochfrequenter Beatmung durch eine Steuerung über ein Hochfrequenzventil in einer Atemgasleitung als Verbindung Atemgasquelle - Trachealtubus mit Jet-Mündung, einer Befeuchtungseinrichtung und einer Atemgasheizung in der Atemgasleitung.The invention relates to a ventilator with high-frequency ventilation through a control via a High-frequency valve in a breathing gas line as a connection between the breathing gas source and the tracheal tube with jet orifice, a humidifier and a breathing gas heater in the breathing gas line.
Eine wesentliche Frage bei der Hochfrequenzbeatmung (HFJV) stellt sich aus der Beherrschung der Anfeuchtung, und der Temperatur des Atemgases. Das dem Patienten zugeführte Gasgemisch besteht aus zwei Teilströmen, dem unter hohem Vordruck durch eine Düse oder Kanüle zugeblasenen Atemgas (Jet-Beatmung) und einem durch Injektorwirkung angesaugten Zusatzgas. Bei der Hochfrequenzbeatmung werden dabei im Atemgasstrom Gasdruckimpulse erzeugt.An essential question in high-frequency ventilation (HFJV) arises from the control of humidification, and the temperature of the breathing gas. The gas mixture supplied to the patient consists of two partial flows, the breathing gas blown in under high pressure through a nozzle or cannula (jet ventilation) and a additional gas sucked in by injector effect. With high-frequency ventilation, gas pressure pulses are generated in the breathing gas flow generated.
Ein bekanntes Gerät zur Unterstützung der Atmung oder künstlichen Beatmung zur humanen Verwendung besitzt ein dünnes Strahlrohr, das parallel zur Achse eines Trachealtubus angeordnet ist. Diesem Strahlrohr wird über ein Steuergerät das Atemgas unter Druck zugeführt. Der in den Trachealtubus gerichtete Strahl bläht die Lunge auf. Im Bereich der Mündung des Strahlrohres ist seitlich davon in der Wand des Trachealtubus ein Zuführungsrohr für Feuchtigkeit vorgesehen. Aus diesemHas a known device for assisting breathing or artificial ventilation for human use a thin jet tube, which is arranged parallel to the axis of a tracheal tube. This jet pipe will The breathing gas is supplied under pressure via a control device. The jet directed into the tracheal tube inflates the Lungs open. In the area of the mouth of the jet pipe there is a laterally in the wall of the tracheal tube Supply pipe intended for moisture. For this
wird die Feuchtigkeit durch die Injektorwirkung des Atemgasstrahles angesaugt. Die Feuchtigkeit kann als zerstäubtes Wasser, feuchte Luft oder Dampf zugeführt werden (DE-OS 26 03 063). Dabei kühlt zerstäubtes Wasser durch seine Verdampfungswärme den Körper des Patienten in unerwünschter Weise ab. Feuchte Luft wird durch den Atemgasstrahl in der Feuchte verringert, so daß die erwünschten hohen Feuchtegrade nicht zu erreichen sind. Beim Einführen von Dampf unmittelbar in den Trachealtubus bringt die Dampftemperatur hohe Risiken mit sich.the moisture is sucked in by the injector effect of the breathing gas jet. The moisture can be as atomized water, moist air or steam are supplied (DE-OS 26 03 063). This cools the atomized Water from its heat of vaporization from the patient's body in an undesirable manner. Humid air is reduced in the humidity by the breathing gas jet, so that the desired high degree of humidity does not occur are to be achieved. When steam is introduced directly into the tracheal tube, the steam temperature brings high Risks with itself.
Bei einem bekannten Beatmungsgerät mit hochfrequenter Beatmung ist eine als Sauerstoff-Luft-Mischer ausgebildete Atemgasquelle mit einer Atemgasleitung über einen ersten Wärmetauscher, ein Magnetventil und einen zweiten Wärmetauscher mit einer Jet-Mündung verbunden. Die Jet-Mündung ist in einem Trachealtubus angeordnet. Eine Dosierpumpe ist über ein Rückschlagventil an die Atemgasleitung zwischen Magnetventil und zweitem Wärmetauscher angeschlossen. Sie fördert einen vorgegebenen Strom flüssigen Wassers in die Atemgasleitung. Das Magnetventil wird von einer Steuerung hochfrequent angesteuert. Dabei führt es der Jet-Mündung aus der Atemgasquelle Atemgaspulse unter Drücken bis 3,5 bar zu. Auf seinem Wege wird dieses Atemgas in dem ersten Wärmetauscher vorgewärmt, nach dem Magnetventil mit der erforderlichen Wassermenge versehen und anschließend in dem zweiten Wärmetauscher bis zur Verdunstung des zugegebenen Wassers erwärmt. Nach dem Austritt aus derIn a known ventilator with high frequency Ventilation is a breathing gas source designed as an oxygen-air mixer with a breathing gas line over it a first heat exchanger, a solenoid valve and a second heat exchanger connected to a jet orifice. The jet orifice is arranged in a tracheal tube. A dosing pump is connected to the Breathing gas line connected between the solenoid valve and the second heat exchanger. It promotes a given Flow of liquid water into the breathing gas line. The solenoid valve is controlled at high frequencies controlled. It delivers breathing gas pulses to the jet orifice from the breathing gas source at pressures of up to 3.5 bar to. On its way, this breathing gas is preheated in the first heat exchanger, after the solenoid valve the required amount of water and then heated in the second heat exchanger until the added water has evaporated. After leaving the
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Jet-Mündung soll das Atemgas Körpertemperatur besitzen und mit Feuchtigkeit gesättigt sein (Respiratory Care, November 1982, Vol. 27, No. 11, Seite 1386 - 1391). Dieses Ziel läßt sich aber mit der Verdunstung des in das unter Druck stehende Atemgas zugegebenen Wassers in dem zweiten Wärmetauscher nicht erreichen, weil aufgrund der Gleichgewichtsbedingungen bei einer Vorwärmung auf normale Temperatur das Atemgas nach der Entspannung eine zu geringe Feuchte enthält; oder bei höherer Vorwärmung zwar die Feuchte in erwünschter, aber zugleich die Temperatur in nicht vertretbarer Weise steigen. Darüberhinaus ergibt sich durch die Hohlräume des zweiten Wärmetauschers ein Puffervolumen, das die von dem Magnetventil erzeugten hochfrequenten Atemgaspulse ausgleicht und damit in ihrer Wirkung unerwünscht verändert.The jet mouth should have the breathing gas at body temperature and be saturated with moisture (Respiratory Care, November 1982, Vol. 27, No. 11, pp. 1386-1391). But this goal can be achieved with the evaporation of the water added to the pressurized breathing gas in the second heat exchanger cannot be achieved because, due to the equilibrium conditions, it is preheated to normal temperature the breathing gas contains too little moisture after relaxation; or with higher preheating, the Humidity rise in a desired, but at the same time the temperature in an unacceptable manner. Furthermore the cavities of the second heat exchanger result in a buffer volume that is used by the solenoid valve generated high-frequency breathing gas pulses and thus undesirably changed in their effect.
Aufgabe der Erfindung ist ein Beatmungsgerät mit hochfrequenter Beatmung, ausgerüstet mit einer Befeuchtungseinrichtung für das Atemgas, hinter dem dieses im entspannten Zustand mit einer Temperatur von 37°C und einer hohen relativen Feuchte und ohne wesentliche Beeinträchtigung der Pulsschärfe der Atemgasimpulse für den Patienten zur Verfügung steht.The object of the invention is a ventilator with high-frequency ventilation, equipped with a humidifier for the breathing gas, behind which it is in a relaxed state with a temperature of 37 ° C and a high relative humidity and without significant impairment of the pulse sharpness of the respiratory gas impulses for the patient is available.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Befeuchtungseinrichtung eine Dampferzeugungseinrichtung, der Wasser zugeführt wird, ist und über eine Dampfleitung zwischen Atemgasheizung und der Jet-Mündung an die Atemgasleitung angeschlossen istThis object is achieved according to the invention in that the humidifying device is a steam generating device, the water is supplied is and via a steam line between the breathing gas heater and the Jet orifice is connected to the breathing gas line
und die Steuerung die Dampferzeugungseinrichtung dabei in Abhängigkeit von dem Hochfrequenzventil schaltet.and the controller switches the steam generating device as a function of the high-frequency valve.
In Ausgestaltung der Erfindung gibt es die Möglichkeit der verschiedenen Gestaltung der Dampferzeugungseinrichtung. Sie kann eine beheizte enge Dampfwendel und eine über eine Wasserleitung angeschlossene Dosierpumpe, der das Wasser zugeführt wird, sein, wobei diese durch die Steuerung in Abhängigkeit von dem Hochfrequenzventil schaltet,oder sie kann auch ein Druckgefäß, dem das Wasser zugeführt wird, und ein angeschlossenes Auf-Zu-Ventil sein, wobei dieses durch die Steuerung in Abhängigkeit von dem Hochfrequenzventil schaltet.In an embodiment of the invention, there is the possibility of different designs of the steam generating device. It can have a heated, narrow steam coil and a metering pump connected via a water pipe, to which the water is supplied, this being controlled by the controller as a function of the The high-frequency valve switches, or it can also use a pressure vessel to which the water is fed be connected on-off valve, this by the control depending on the high-frequency valve switches.
Die mit der Erfindung erzielten vorteile bestehen insbesondere darin, daß es mit dem mindestens mit dem dort vorhandenen Druck und entsprechend hoher Temperatur in die Atemgasleitung eingespritzten Wasserdampf nach der Entspannung bei der gewünschten Temperatur des Patienten von 37° C zu einer hohen relativen Feuchte kommt. Da der überwiegende Teil der für diie Anfeuchtung und Erwärmung des Atemgases aufzubringenden Energie bei dieser Vorgehensweise über den Wasserdampf eingebracht wird, ist nur noch eine geringe zusätzliche Atemgasheizleistung notwendig, um das Gasgemisch auf diese 370 c aufzuheizen. Dieses erlaubt eine geometrische Auslegung der Atemgasheizung von geringem inneren Volumen und geringem Strömungswiderstand, so daß die Atemgas impulse nur geringfügigThe advantages achieved by the invention are in particular in the fact that it is at least with the pressure there and correspondingly higher Temperature of the water vapor injected into the breathing gas line after relaxation at the desired temperature of the patient of 37 ° C comes to a high relative humidity. Since the vast majority of the for the humidification and heating of the breathing gas to be applied in this procedure the water vapor is introduced, only a small additional breathing gas heating power is necessary to heat the gas mixture to this 370 c. This allows a geometric design of the breathing gas heating of low internal volume and low flow resistance, so that the breathing gas pulses only slightly
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gedämpft werden. Die kurze Verweilzeit der Gasgemischmenge der einzelnen Gasimpulse in der Atemgasleitung verhindert eine Rückkondensation. Eine eventuelle Teilkondensation heizt das Gemisch so weit auf, daß nach der Entspannung genug Wärmeenergie zur Neuverdampfung des geringen Tröpfchenanteils zur Verfügung steht. be dampened. The short dwell time of the gas mixture quantity of the individual gas pulses in the breathing gas line prevents back condensation. Any partial condensation heats the mixture to such an extent that, after the expansion, enough thermal energy is available for re-evaporation of the small fraction of droplets.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen in schematischer Darstellung, unterschiedlich durch andere Dampferzeugungseinrichtungen,Embodiments of the invention are shown in the drawing and are described in more detail below. It shows in a schematic representation, different from other steam generating devices,
Fig. 1 den Hochdruckteil eines Beatmungsgerätes mit Wasserdampferzeugung in einer Dampfwendel undFig. 1 shows the high pressure part of a ventilator with steam generation in a steam coil and
Fig. 2 den Hochdruckteil eines Beatmungsgerätes mit Wasserdampferzeugung in einem Druckgefäß.2 shows the high pressure part of a ventilator with water vapor generation in a pressure vessel.
Das Beatmungsgerät besteht aus dem in der Zeichnung dargestellten hochfrequenten Hochdruckteil für das Atemgas und dem nicht dargesieLlten mit der Jet-Mündung 5 verbundenen Zusatzgasteil (Patientensystem).The ventilator consists of the high-frequency high-pressure part for the breathing gas shown in the drawing and the additional gas part (patient system), not shown, connected to the jet orifice 5.
Das unter Hochdruck stehende Atemgas wird aus einer Atemgasquelle bei 1 in die Atemgasleitung 2 eingeleitet und durchströmt dann ein Hochfrequenzventil 3, eine Atemgasheizung 4 und die Jet-Mündung 5. Hier wird es entspannt und bei 6 in Richtung Patient geblasen.The high pressure breathing gas is introduced into breathing gas line 2 from a breathing gas source at 1 and then flows through a high-frequency valve 3, a breathing gas heater 4 and the jet orifice 5. Here is it relaxed and blown towards the patient at 6.
Die Schaltung des Hochfrequenzventils 3 erfolgt durchThe switching of the high-frequency valve 3 is carried out by
die Steuerung 7.the controller 7.
Zwischen der Atemgasheizung 4 und der Jet-Mündung 5 ist bei 8 eine Dampfleitung 9 an die Atemgasleitung angeschlossen, durch die der in der Dampferzeugungseinrichtung erzeugte Wasserdampf, durch die Steuerung in Abhängigkeit von dem Hochfrequenzventil 3 gesteuert, eingeblasen wird.Between the breathing gas heater 4 and the jet orifice 5 is a steam line 9 to the breathing gas line at 8 connected, through which the water vapor generated in the steam generating device, through the controller controlled as a function of the high frequency valve 3, is blown in.
Die Fig. 1 zeigt eine Dampferzeugungseinrichtung, die aus einer engen Dampfwendel 10, einem Metallrohr mit einem inneren Durchmesser zwischen 0,3 mm bis 1,5 mm und in üblicher Weise von außen beheizt, und einer Dosierpumpe 12 besteht. Das zu verdampfende Wasser wird bei 11 zugeführt und von der Dosierpumpe 12, angesteuert von der Steuerung 7, durch eine Wasserleitung in dip Dampfwendel 10 gedrückt, dort verdampft und als Wasserdampf durch die Dampfleitung 9 in die Atemgasleitung 2 eingeblasen. Es mischt sich dort dem in der Atemgasheizung 4 aufgewärmten Atemgas zu.Fig. 1 shows a steam generating device, which consists of a narrow steam coil 10, a metal tube with an inner diameter between 0.3 mm to 1.5 mm and heated from the outside in the usual way, and one Dosing pump 12 consists. The water to be evaporated is fed in at 11 and controlled by the metering pump 12 from the control 7, pressed through a water pipe in dip steam coil 10, evaporated there and blown as water vapor through the steam line 9 into the breathing gas line 2. It mixes with the in there the breathing gas heater 4 to heated breathing gas.
Die Fig. 2 zeigt eine Dampferzeugungseinrichtung, die aus einem Druckgefäß 14, dem bei 11 das Wasser zugeführt wird, und einem angeschlossenen Auf-Zu-Ventil besteht. In dem Druckgefäß 14 wird dauernd Wasserdampf erzeugt, der dann durch das durch die Steuerung 7 in Abhängigkeit von dem Hochfrequenzventil 3 gesteuerte Auf-Zu-Ventil 15 durch die Dampfleitung 9 in die Atemgasleitung 2 eingeblasen wird.Fig. 2 shows a steam generating device, the from a pressure vessel 14, to which the water is fed at 11, and a connected on-off valve consists. In the pressure vessel 14, water vapor is continuously generated, which is then generated by the controller 7 in FIG Depending on the high frequency valve 3 controlled The open-close valve 15 is blown through the steam line 9 into the breathing gas line 2.
Der in den Dampferzeugungseinrichtungen erzeugte Wasser-The water generated in the steam generating equipment
I* OI * O
dampf, der mit dem Druck des Atemgases in der Atemgasleitung 2 in diese eingeblasen wird, besitzt angepaßt an den vorliegenden Druck in der Atemgasleitung eine Temperatur von z.B. 1600 c. Er enthält dann eine Wassermenge, die nach der Entspannung des Dampfgemisches hinter der Jet-Mündung 5 und bei einer Temperatur von 37° C die gewünschte hohe relative Feuchte bedeutet. Die sich mit dem zugeführten Atemgas und dem Wasserdampf bildende Gemischtemperatur liegt nur wenig unter den nachher gewünschten 37° C. In der Atemgasheizung 4 ist daher nur eine geringe Heizleistung notwendig, um diese zu erreichen. Die kurze Verweilzeit des Gasgemisches in der Atemgasleitung 2 läßt es noch nicht zu einer störenden Rückkondensation des Wassers kommen.steam, which is blown into the breathing gas line 2 with the pressure of the breathing gas, has been adapted at the pressure present in the breathing gas line, a temperature of e.g. 1600 c. It then contains one Amount of water after the expansion of the steam mixture behind the jet orifice 5 and at a Temperature of 37 ° C means the desired high relative humidity. Which deal with the supplied breathing gas and the temperature of the mixture forming the water vapor is only a little below the 37 ° C desired afterwards. In the breathing gas heater 4, therefore, only a low heating output is necessary in order to achieve this. the The short residence time of the gas mixture in the breathing gas line 2 does not yet allow a disruptive recondensation of the water come.
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Claims (3)
Dampferzeugungseinrichtung ein Druckgefäß (14), dem das Wasser zugeführt wird, und ein angeschlossenes Auf-Zü-Ventil (15) ist, wobei dieses durch die Steuerung (7) in Abhängigkeit von dem Hochfrequenzventil (3) schaltet.Ventilator with high-frequency ventilation according to Claim 1, characterized in that the
The steam generating device is a pressure vessel (14) to which the water is supplied and a connected open / close valve (15), which is switched by the control (7) as a function of the high-frequency valve (3).
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