DE19708094C2

DE19708094C2 - Ventilator and method for operating a respirator

Info

Publication number: DE19708094C2
Application number: DE19708094A
Authority: DE
Inventors: Dieter Weismann
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Weismann Dieter Dr 23627 Gross Groenau De
Priority date: 1996-07-05
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 2003-02-27
Anticipated expiration: 2017-03-01
Also published as: DE19708094A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Beatmungsvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Betreiben einer Beatmungsvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 15.The invention relates to a ventilation device with the features of Preamble of claim 1 and a method for operating a Ventilator with the features of the preamble of Claim 15.

Ein Beatmungsgerät mit einer Fördervorrichtung, welche Umgebungsluft über eine Eingangsleitung ansaugt und in einen zu einem Patienten führenden Atemschlauch pumpt, ist aus der US 2,918,917 bekannt geworden. Mit der Fördervorrichtung des bekannten Beatmungsgerätes wird innerhalb des Atemschlauches und der an den Atemschlauch angeschlossenen Atemmaske ein gewisser Überdruck zur Unterstützung einer spontanen Atemtätigkeit eines Patienten erzeugt. Zur Einstellung des Überdruckes ist zwischen der Fördervorrichtung und dem Atemschlauch eine Abströmöffung vorgesehen, die mittels eines Ventils partiell geöffnet werden kann. Je nach Öffnungsgrad des Ventils und des über die Abströmöffnung abfließenden Teilgasstromes, erniedrigt oder erhöht sich der Beatmungsdruck an der Atemmaske. Das bekannte Beatmungsgerät arbeitet im sogenannten Überschußgas-Betrieb, bei dem das vom Patienten nicht benötigte Gas vollständig in die Umgebung entweicht.A ventilator with a conveyor, which ambient air sucked in via an input line and into a patient leading breathing tube pumps is known from US 2,918,917 become. With the conveyor of the known ventilator inside the breathing tube and on the breathing tube connected breathing mask a certain excess pressure for support spontaneous breathing activity of a patient. To adjust the Overpressure is between the conveyor and the breathing tube Outflow opening provided, which are partially opened by means of a valve can. Depending on the degree of opening of the valve and via the outflow opening outflowing partial gas stream, decreases or increases the Ventilation pressure on the breathing mask. The well-known ventilator works in the so-called excess gas operation, in which the patient Unused gas escapes completely into the environment.

Soll ein derartiges Beatmungsgerät mit einem Gemisch von Sauerstoff und Luft betrieben werden, und wird der Sauerstoff in einem gewissen Prozentanteil der Umgebungsluft zugemischt, gelangt ein großer Teil des Gasgemisches direkt über die Abströmöffnung in die Umgebung und steht damit für die Beatmung des Patienten nicht mehr zur Verfügung.Should such a ventilator with a mixture of oxygen and Air can be operated, and the oxygen in a certain If a percentage of the ambient air is mixed in, a large part of the Gas mixture directly through the discharge opening into the environment and stands therefore no longer available for ventilation of the patient.

Aus der WO 87/01 599 ist ein Beatmungsgerät mit einer Umgebungsluft ansaugenden Turbine bekannt, welches ein Sauerstoff/Luft-Gasgemisch an einen Patienten abgibt. Eine das Atemgas in den Ansaugbereich der Turbine zurückführende Leitung ist bei diesem Beatmungsgerät nicht vorgesehen. A respirator with ambient air is known from WO 87/01 599 sucking turbine known, which an oxygen / air-gas mixture delivers a patient. The breathing gas in the intake area of the turbine return line is not provided with this ventilator.

Aus der DE 34 22 066 C2 geht ein Beatmungsgerät mit einem Gebläse und einer Bypassleitung hervor, die sich zwischen der Ansaugsseite und der Abströmseite des Gebläses befindet. Mit einem in der Bypassleitung befindlichen Unterdruckregler wird ein bestimmter Unterdruck in der Ausatemleitung eingestellt, um die Patientenlunge schneller entleeren zu können. Die Steuerung der Atemphasen erfolgt über separate Ventile, die sich im Einatemzweig und Ausatemzweig befinden und mit denen der Atemgasfluß unterbrochen oder freigegeben wird.DE 34 22 066 C2 describes a ventilator with a blower and a bypass line, which is between the suction side and the Downstream side of the fan is located. With one in the bypass line vacuum regulator is a certain vacuum in the Exhalation line set to empty the patient's lung faster can. The breathing phases are controlled by separate valves are in the inhalation and exhalation branches and with which the Breathing gas flow is interrupted or released.

Die US 4.127.121 zeigt ein Beatmungsgerät, bei dem mittels eines Gebläses das Atemgas kontinuierlich in einem geschlossenen Atemgaskreislauf umgewälzt wird. Für die Ausführung von Einatem- und Ausatemhüben wird ein elastischer Balg benutzt, der zusammengedrückt oder auseinandergezogen wird.US 4,127,121 shows a respirator in which a blower is used the breathing gas continuously in a closed breathing gas circuit is circulated. For the execution of inhalation and exhalation strokes uses an elastic bellows that is compressed or is pulled apart.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Beatmungsgerät derart zu verbessern, daß eine Sauerstoffzumischung zum Atemgas mit geringstmöglichem Gasverlust und guter Konzentrationskonstanz erfolgt und ein Verfahren zum Betreiben eines Beatmungsgerätes anzugeben.The invention has for its object to such a ventilator improve that an oxygen admixture with the breathing gas lowest possible gas loss and good concentration consistency and to provide a method of operating a ventilator.

Die Lösung der Aufgabe für die Vorrichtung erfolgt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.The problem for the device is solved with the features of Claim 1.

Die Lösung der Aufgabe für das Verfahren erfolgt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15.The problem for the procedure is solved with the features of Claim 15.

Der Vorteil der Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß durch Rückführung eines Teils des angesaugten Atemgases in den Bereich der Ansaugseite der Fördervorrichtung und die gleichzeitige Zudosierung von Sauerstoff aus einer Sauerstoffquelle in den Rückführkreislauf, eine gute Einstellbarkeit der Sauerstoffkonzentration im Atemgas erreicht wird.The advantage of the invention is essentially that Return of part of the inhaled breathing gas to the area of the Intake side of the conveyor and the simultaneous metering of Oxygen from an oxygen source in the feedback loop, a good one Adjustability of the oxygen concentration in the breathing gas is achieved.

Die Fördervorrichtung ist bevorzugt auf eine konstante Förderleistung eingestellt. Es ist aber auch möglich, die Fördervorrichtung zunächst mit einer Mindest-Förderleistung zu betreiben und die Förderleistung dann bedarfsadaptiert anzuheben. Hierdurch wird der Stromverbrauch reduziert, was bei Batteriebetrieb die Gebrauchszeit der Beatmungsvorrichtung erhöht.The conveying device is preferably at a constant conveying capacity set. But it is also possible to start with the conveyor to operate a minimum delivery rate and then the delivery rate to be adjusted according to need. This will reduce power consumption which increases the life of the ventilator during battery operation.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the device are in the subclaims specified.

In zweckmäßiger Weise ist ein Puffervolumen im Leitungszug der Eingangsleitung angeordnet, und die Rückführleitung und/oder die Sauerstoffquelle sind an das Puffervolumen angeschlossen. Durch das Puffervolumen wird eine Art Mischkammer geschaffen, in welcher durch das Ansaugen von Umgebungsluft durch die Fördervorrichtung und das Zurückführen eines Teils des geförderten Atemgases, eine permanente Gaszirkulation vorhanden ist. Durch das Zudosieren von Sauerstoff in das Puffervolumen findet aufgrund der ständigen Gaszirkulation nach kurzer Zeit eine gute Durchmischung der Umgebungsluft mit dem zudosierten Sauerstoff statt. Die Zudosierung des Sauerstoffs kann auch vor oder hinter dem Puffervolumen im Bereich der Eingangsleitung oder aber auch im Leitungszug der Rückführleitung erfolgen. Aufgrund der bypassartigen Umlenkung des Atemgases über die Rückführleitung in das Puffervolumen wird der Gasverlust gegenüber einer Anordnung mit offener Abströmöffnung minimiert. A buffer volume in the line is expediently the Arranged input line, and the return line and / or the Oxygen sources are connected to the buffer volume. By the Buffer volume creates a kind of mixing chamber in which the Sucking in ambient air through the conveyor and that Recirculating part of the extracted breathing gas, a permanent one Gas circulation is present. By adding oxygen to it Buffer volume takes place after a short time due to the constant gas circulation a good mixing of the ambient air with the metered Oxygen instead. The oxygen can also be added before or after the buffer volume in the area of the input line or in The return line is pulled. Because of the bypass-like Redirection of the breathing gas via the return line into the buffer volume the gas loss compared to an arrangement with an open discharge opening minimized.

Die Größe des Puffervolumens ist von der Art der Zudosierung des Sauerstoffs in den durch die Eingangsleitung, die Abgangsleitung und die Rückführleitung gebildeten Kreislauf abhängig und wird dadurch bestimmt, wie schnell die Sauerstoffzufuhr dem variablen Verlauf des Gasflusses in der Abgangsleitung folgen kann. Sofern die Sauerstoffzufuhr im wesentlichen dem Verlauf des Gasflusses in der Abgangsleitung folgt, ist kein nennenswertes Puffervolumen erforderlich, so daß in vielen Fällen das Innenvolumen der Fördervorrichtung, der Eingangsleitung bzw. der Rückführleitung als Puffervolumen ausreicht. Das größte Puffervolumen wird demgegenüber bei kontinuierlicher Zudosierung von Sauerstoff benötigt.The size of the buffer volume depends on the type of metering in Oxygen in the through the inlet line, the outlet line and Return line formed circuit dependent and is determined by how fast the oxygen supply to the variable course of the gas flow in the Outgoing line can follow. Provided the oxygen supply essentially follows the course of the gas flow in the outlet line is not noteworthy buffer volume required, so that in many cases Internal volume of the conveyor, the input line or Return line sufficient as buffer volume. The largest buffer volume is on the other hand required for continuous metering of oxygen.

In vorteilhafter Weise ist eine die Sauerstoffquelle betätigende Steuereinheit vorgesehen, welche an ein Flußmeßgerät angeschlossen ist, das den Gasfluß strömungsabwärts der Abströmöffnung registriert und ein entsprechendes erstes Meßsignal an die Steuereinheit liefert. Entsprechend der Höhe des gemessenen Gasflusses, wird mehr oder weniger Sauerstoff in das Puffervolumen dosiert.A control unit that actuates the oxygen source is advantageous provided which is connected to a flow meter that the Gas flow registered downstream of the outflow opening and a delivers the corresponding first measurement signal to the control unit. Corresponding the amount of gas flow measured, more or less oxygen is in dosed the buffer volume.

Die Dosierung des Sauerstoffs in das Puffervolumen kann dabei kontinuierlich und proportional zum Atemminutenvolumen, proportional zum Atemminutenvolumen während der Inspiration oder proportional zum Atemgasfluß vorgenommen werden. Bei der Dosierung proportional zum Atemgasfluß besteht die Möglichkeit einer streng proportionalen Dosierung oder einer Dosierung mit einem gewissen Zeitverzug, d. h. etwas weniger Sauerstoffzufuhr zu Beginn der Inspiration und entsprechend mehr am Ende der Inspiration.The metering of the oxygen into the buffer volume can be done continuous and proportional to minute ventilation, proportional to Minute ventilation during inspiration or proportional to Breathing gas flow can be made. In proportion to the dosage Breathing gas flow has the possibility of a strictly proportional dosage or a dosage with a certain time delay, d. H. slightly less Oxygenation at the beginning of inspiration and more at the end of inspiration.

In vorteilhafter Weise kann alternativ oder auch zusätzlich zum Flußmeßgerät die Einstellung des Sauerstoffanteils im Atemgas mittels eines Sauerstoffsensors in der Abgangsleitung vorgenommen werden, der ein zweites Meßsignal an die Steuereinheit abgibt. Das zweite Meßsignal wird als weitere Einstellgröße für die Sauerstoffquelle verwendet.Advantageously, alternatively or in addition to Flow meter the setting of the oxygen content in the breathing gas by means of a Oxygen sensor can be made in the outgoing line, the one outputs the second measurement signal to the control unit. The second measurement signal is used as a further parameter for the oxygen source.

Besonders vorteilhaft ist es, die Fördervorrichtung als einen Turbinenantrieb auszuführen. Mit dem Turbinenantrieb läßt sich die von einem Patienten benötigte Gasmenge auf einfache Weise und mit gutem Dynamikbereich aus der Umgebung ansaugen.It is particularly advantageous to use the conveyor device as a turbine drive perform. With the turbine drive, that of a patient required amount of gas in a simple manner and with a good dynamic range suck in the environment.

In vorteilhafter Weise ist das Abströmventil als ein Membranventil ausgeführt. Derartige Ventile arbeiten so, daß die Membran auf einer Seite mit einer bestimmten Kraft beaufschlagt wird, während die andere Seite unter der Wirkung der Kraft eine Abströmöffung verschließt. Mit einem Membranventil läßt sich ein großer Dynamikbereich in der Beatmung bis hin zu Frequenzen von 10 Hertz und höher abdecken. Mit einem derartigen Ventil läßt sich in der Abströmöffnung ein Strömungswiderstand von weniger als 2 mbar/(L/s) erreichen (Druckänderung/Flowänderung). Die Beatmungsvorrichtung arbeitet dann als Druckquelle mit sehr niedrigem Innenwiderstand. Das ist besonders bei druckorientierten Beatmungsverfahren wie z. B. CPAP, Pressure Support und BIPAP von Vorteil.The outflow valve is advantageously in the form of a membrane valve executed. Such valves work so that the membrane on one side a certain force is applied while the other side closes an outflow opening under the effect of the force. With a Diaphragm valve can be a wide dynamic range in ventilation to cover frequencies of 10 Hertz and higher. With such a Valve has a flow resistance of less in the outflow opening than 2 mbar / (L / s) (pressure change / flow change). The The ventilator then works as a very low pressure source Internal resistance. This is especially the case with pressure-oriented ones Ventilation procedures such as B. CPAP, Pressure Support and BIPAP from Advantage.

Zum Einsatz der erfindungsgemäßen Beatmungsvorrichtung in der Narkose ist die Abgangsleitung als ein Atemkreis mit einer Einatemleitung und einem Einatemventil und einer Ausatemleitung mit einem Ausatemventil ausgeführt. Zur Aufbereitung des vom Patienten ausgeatmeten Atemgases ist entweder im Leitungszug der Abgangsleitung, oder in der in der Ausatemleitung, oder aber in der Rückführleitung, ein Kohlendioxodabsorber angeordnet.For use of the ventilation device according to the invention in anesthesia is the outlet line as a breathing circuit with one inhalation line and one Inhalation valve and an exhalation line executed with an exhalation valve. To process the breathing gas exhaled by the patient is either in the outgoing line, or in the exhalation line, or but arranged in the return line, a carbon dioxide absorber.

Zur Erzeugung eines Anästhesiegasgemisches ist neben der Sauerstoffquelle noch eine von der Steuereinheit betätigte Lachgasquelle vorgesehen. Die Sauerstoffquelle und die Lachgasquelle arbeiten als Gasmischer, um ein vorbestimmtes Sauerstoff-Lachgas-Verhältnis über einen Narkosemittel-Verdunster an den durch die Eingangsleitung, die Abgangsleitung und die Rückführleitung gebildeten Kreislauf abzugeben. Mittels des Narkosemittel-Verdunsters wird dem Sauerstoff-Lachgas Gemisch eine vorbestimmte Menge Narkosemitteldampf zugeführt.To generate an anesthetic gas mixture, in addition to the Another source of nitrous oxide actuated by the control unit intended. The oxygen source and the nitrous oxide source work as Gas mixer to over a predetermined oxygen-nitrous oxide ratio an anesthetic evaporator to the through the inlet line To discharge the outlet line and the return line formed circuit. By means of the anesthetic evaporator the nitrous oxide becomes Mixture supplied a predetermined amount of anesthetic vapor.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher erläutert. An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail below.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine erste Beatmungsvorrichtung, Fig. 1 shows a first respiratory device,

Fig. 2 eine zweite Beatmungsvorrichtung, Fig. 2 shows a second breathing device,

Fig. 3 eine dritte Beatmungsvorrichtung, Fig. 3 shows a third breathing device,

Fig. 4 eine vierte Beatmungsvorrichtung. Fig. 4 shows a fourth ventilation device.

Fig. 1 zeigt schematisch eine erste Beatmungsvorrichtung 1, bei welcher mittels einer Fördervorrichtung 2 über eine Eingangsleitung 3 und ein Puffervolumen 4 Luft aus der Umgebung 5 angesaugt und über eine Abgangsleitung 6 einem Patienten 8 zugeführt wird. Von der Abgangsleitung 6 zweigt eine Abströmöffnung 9 ab, welche über eine Rückführleitung 11 mit dem Puffervolumen 4 strömungsmäßig verbunden ist. Ein einstellbares Ventil 10 ist sowohl in der Abgangsleitung 6 als auch in der Rückführleitung 11 angeordnet, welches über ein Ventileinstellelement 101 derart betätigbar ist, daß bei einer Querschnittsverminderung in der Abgangsleitung 6 der Durchströmungswiderstand in der Rückführleitung 11 entsprechend erhöht wird. An das Puffervolumen 4 ist eine Sauerstoffquelle 12 angeschlossen, die von einer Steuereinheit 13 betätigt wird. Im Leitungszug der Abgangsleitung 6 sind strömungsabwärts der Abströmöffnung 9 ein Flußsensor 7 und ein Sauerstoffsensor 14 angeordnet, die über eine erste Leitung 15 und eine zweite Leitung 16 ein erstes Meßsignal proportional zum Gasfluß bzw. ein zweites Meßsignal proportional zur Sauerstoffkonzentration an die Steuereinheit 13 liefern. Mit einem ersten Sollwerteinsteller 17 wird an der Fördereinrichtung 2 der Gasfluß und mit einem zweiten Sollwerteinsteller 18 an der Steuereinheit 13 die gewünschte Sauerstoffkonzentration eingestellt. Das vom Patienten 8 ausgeatmete Gas gelangt über eine Exspirationsleitung 19 und ein von der Steuereinheit 13 ansteuerbares Exspirationsventil 20 in die Umgebung 5. Fig. 1 shows schematically a first respiratory device 1 in which means of a conveying device 2 via an input line 3 and a buffer volume sucked 4 air from the environment 5 and an outlet line 6 to a patient 8 is supplied. From the outlet line 6, a discharge opening 9 branches off which is connected in terms of flow via a return line 11 to the buffer volume. 4 An adjustable valve 10 is arranged both in the outlet line 6 and in the return line 11 , which can be actuated via a valve adjusting element 101 in such a way that the flow resistance in the return line 11 is correspondingly increased when the cross-section in the outlet line 6 is reduced. An oxygen source 12 , which is actuated by a control unit 13 , is connected to the buffer volume 4 . A flow sensor 7 and an oxygen sensor 14 are arranged in the line of the outflow line 6 downstream of the outflow opening 9 and deliver a first measurement signal proportional to the gas flow or a second measurement signal proportional to the oxygen concentration to the control unit 13 via a first line 15 and a second line 16 . The gas flow is set on the delivery device 2 with a first setpoint adjuster 17 and the desired oxygen concentration is set on the control unit 13 with a second setpoint adjuster 18 . The gas exhaled by the patient 8 reaches the environment 5 via an expiration line 19 and an expiration valve 20 which can be controlled by the control unit 13 .

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen ersten Beatmungsvorrichtung 1 ist folgendermaßen:
Mit dem ersten Sollwerteinsteller 17 wird an der Fördervorrichtung 2 der maximale vom Patienten benötigte Gasstrom eingestellt. Die Fördervorrichtung saugt hierzu Luft aus der Umgebung 5 über die Eingangsleitung 3 und das Puffervolumen 4 an und pumpt das Gas in die Abgangsleitung 6.The method of operation of the first ventilation device 1 according to the invention is as follows:
With the first setpoint adjuster 17 , the maximum gas flow required by the patient is set on the conveying device 2 . For this purpose, the conveying device sucks in air from the environment 5 via the inlet line 3 and the buffer volume 4 and pumps the gas into the outlet line 6 .

Die für die Beatmung gewünschte Sauerstoffkonzentration wird mit dem zweiten Sollwerteinsteller 18 in die Steuerheinheit 13 eingegeben. Die Steuereinheit 13 ist auch über das Ventileinstellelement 101 mit dem Ventil 10 verbunden, um den Gasfluß zum Patienten 8 in Abhängigkeit von einem in der Steuereinheit 13 gespeicherten Flußprofil einzustellen. Der Istwert des Gasflußes wird mit dem Flußsensor 7 gemessen und in der Steuereinheit 13 mit dem vorgegebenen Flußprofil verglichen. Bei Abweichungen wird das Ventil 10 in der Abgangsleitung 6 entweder mehr geöffnet oder weiter geschlossen, während das Ventil 10 in der Rückführleitung 11 gegensinnig zu dem in der Abgangsleitung 6 betätigt wird, so daß bei erhöhtem Gasfluß zum Patienten 8 der Gasfluß in der Rückführleitung 11 vermindert ist. In der Inspirationsphase ist das Exspirationsventil 20 geschlossen, bzw. auf einen maximalen Inspirationsdruck eingestellt. Am Ende der Inspiration wird der Gasfluß in der Abgangsleitung 6 mit dem Ventil 10 unterbrochen, das Exspirationsventil 20 wird von der Steuereinheit 13 in Öffnungsstellung geschaltet und der Patient 8 kann ausatmen. Während der Exspirationsphase ist das Ventil 10 in der Rückführleitung 11 vollständig geöffnet, so daß das von der Fördervorrichtung 2 aus dem Puffervolumen 4 angesaugte Gas im Kreislauf wieder in das Puffervolumen 4 zurückströmt.The oxygen concentration desired for ventilation is entered into the control unit 13 using the second setpoint adjuster 18 . The control unit 13 is also connected to the valve 10 via the valve setting element 101 in order to set the gas flow to the patient 8 as a function of a flow profile stored in the control unit 13 . The actual value of the gas flow is measured with the flow sensor 7 and compared in the control unit 13 with the specified flow profile. In the event of deviations, the valve 10 in the outlet line 6 is either opened or closed further, while the valve 10 in the return line 11 is actuated in the opposite direction to that in the outlet line 6 , so that the gas flow in the return line 11 is reduced when the gas flow to the patient 8 is increased is. In the inspiration phase, the expiration valve 20 is closed or set to a maximum inspiration pressure. At the end of inspiration, the gas flow is interrupted in the outlet line 6 with the valve 10, the expiration valve 20 is switched by the control unit 13 in the open position and the patient 8 can exhale. During the expiration phase, the valve 10 in the return line 11 is completely open, so that the gas drawn in by the conveying device 2 from the buffer volume 4 flows back into the buffer volume 4 in the circuit.

Die Steuerung der Sauerstoffzufuhr wird so vorgenommen, daß während der Inspirationsphase, in Abhängigkeit von dem mit dem Flußsensor 7 ermittelten Gasfluß, ein in der Fig. 1 nicht dargestelltes Dosierventil innerhalb der Sauerstoffquelle 12 betätigt und der Sauerstoff proportional zum gemessenen Gasfluß der Umgebungsluft zugemischt wird. Die Sauerstoffkonzentration wird mit dem Sauerstoffsensor 14 überwacht und der gemessene Konzentrationswert an der Steuereinheit 13 angezeigt. Der von dem Sauerstoffsensor 14 gelieferte Meßwert kann aber auch in die Einstellung der Sauerstoffkonzentration mit einbezogen werden, indem über die Flußmessung mit dem Flußsensor 7 eine Voreinstellung der Dosierung und die Feineinstellung über die Messung der Sauerstoffkonzentration mit dem Sauerstoffsenor 14 erfolgt. Zur Einstellung der Sauerstoffkonzentration eignen sich besonders kaskadenartig aufgebaute Regelkreise. The control of the oxygen supply is carried out in such a way that during the inspiration phase, depending on the gas flow determined with the flow sensor 7 , a metering valve (not shown in FIG. 1) within the oxygen source 12 is actuated and the oxygen is admixed to the ambient air in proportion to the measured gas flow. The oxygen concentration is monitored by the oxygen sensor 14 and the measured concentration value is displayed on the control unit 13 . The measured value supplied by the oxygen sensor 14 can, however, also be included in the setting of the oxygen concentration, by presetting the dosage via the flow measurement with the flow sensor 7 and fine adjustment by measuring the oxygen concentration with the oxygen sensor 14 . Cascade-like control loops are particularly suitable for setting the oxygen concentration.

Fig. 2 veranschaulicht schematisch eine zweite Beatmungsvorrichtung 100 bei welcher als wesentliche Änderung gegenüber der ersten Beatmungsvorrichtung 1, Fig. 1, das Ventil 10 durch ein Membranventil 22 in der Abgangsleitung 6 ersetzt wurde. Gleiche Komponente sind mit gleichen Bezugsziffern der Fig. 1 versehen. FIG. 2 schematically illustrates a second ventilation device 100 in which the valve 10 has been replaced by a diaphragm valve 22 in the outlet line 6 as a significant change compared to the first ventilation device 1 , FIG. 1. The same components are provided with the same reference numbers in FIG. 1.

Während mit der ersten Beatmungsvorrichtung 1 eine flußgesteuerte Beatmung realisiert wurde, dient die zweite Beatmungsvorrichtung 100 vorzugsweise zur Durchführung einer druckgesteuerten Beatmung. Das Membranventil 22 besteht aus einer durch eine Membran 23 abgeschlossenen Membrankammer 24, in welche die Abströmöffnung 9 und die Rückführleitung 11 münden. Die Abströmöffnung 9 ist mit der Membran 23, die von einem an die Steuereinheit 13 angeschlossenen Linearantrieb 25 betätigt wird, verschließbar. Bei geöffnetem Membranventil 22 besteht eine Gasvebindung zwischen der Abströmöffnung 9 und der Rückführleitung 11.While flow-controlled ventilation was implemented with the first ventilation device 1 , the second ventilation device 100 is preferably used to carry out pressure-controlled ventilation. The membrane valve 22 consists of a membrane chamber 24 which is closed off by a membrane 23 and into which the outflow opening 9 and the return line 11 open. The outflow opening 9 can be closed with the membrane 23 , which is actuated by a linear drive 25 connected to the control unit 13 . When the membrane valve 22 is open, there is a gas connection between the outflow opening 9 and the return line 11 .

Mit einem Druck-Sollwerteinsteller 171 wird zur Durchführung der druckgesteuerten Beatmung ein Drucksollwert in die Steuereinheit 13 eingegeben. Die Membran 23 wird durch den Linearantrieb 25 mit einer vorgegebenen Kraft gegen die Abströmöffnung 9 gedrückt. Diese Kraft ergibt sich aus dem Drucksollwert und der Querschnittsfläche der Abströmöffnung 9. Sinkt der Druck in der Abströmöffnung 9 unter den Drucksollwert, so schließt das Membranventil 22 stärker und leitet mehr Gas in die Abgangsleitung 6. Steigt dagegen der Druck in der Abströmöffnung 9 über den Drucksollwert, so öffnet das Membranventil 22 stärker und leitet mehr Gas in die Rückführleitung 11. Das über die Abströmöffnung 9 entweichende Gas fließt über die Rückführleitung 11 in das Puffervolumen 4 zurück. Zum Ausgleich von möglichen Druckschwankungen kann zusätzlich während der Inspirationsphase mit einem Drucksensor 21 der Druck in der Abgangsleitung 6 hinter dem Membranventil 22 gemessen und der Meßwert innerhalb der Steuereinheit 13 in die Berechnung der vorgegebenen Kraft für den Linearantrieb 25 mit einbezogen werden. Das Exspirationsventil 20 ist während der Inspirationsphase geschlossen und wird von der Steuereinheit 13 zu Beginn der Exspiration geöffnet. Gleichzeitig wird am Exspirationsbeginn das Membranventil 22 vollständig geöffnet, um den Gasfluß zum Patienten 8 zu unterbrechen. Das von der Fördervorrichtung 2 gelieferte Gas wird dann direkt aus der Abströmöffnung 9 über die Membrankammer 24 und die Rückführleitung 11 in das Puffervolumen 4 geleitet. Ein Rückschlagventil 60 verhindert während der Exspiration einen Rückfluß des Gases in die Fördervorrichtung 2. Die Steuereinheit 13 enthält einen in den Figuren nicht dargestellten Zeitgeber, mit dem die Inspirations- und Exspirationsphasen eingestellt werden. Das Exspirationsventil 20 ist in den Fig. 1 und 2 als von der Steuereinheit 13 elektrisch betätigbares Ventil veranschaulicht. Alternativ besteht die Möglichkeit, das Exspirationsventil pneumatisch über den sich in der Abgangsleitung während der Einatemphase aufbauenden Druck anzusteuern und während der Einatemphase zu schließen. Diese, als Selbstansteuerung bezeichnete Ventilansteuerung, ist z. B. in der DE 41 42 295 C2 am Beispiel eines pneumatisch ansteuerbaren Zufuhrventils beschrieben.A pressure setpoint value is entered into the control unit 13 with a pressure setpoint adjuster 171 in order to carry out the pressure-controlled ventilation. The membrane 23 is pressed by the linear drive 25 against the outflow opening 9 with a predetermined force. This force results from the pressure setpoint and the cross-sectional area of the outflow opening 9 . If the pressure in the outflow opening 9 drops below the pressure setpoint, the diaphragm valve 22 closes more strongly and conducts more gas into the outflow line 6 . On the other hand, if the pressure in the outflow opening 9 rises above the pressure setpoint, the diaphragm valve 22 opens more strongly and conducts more gas into the return line 11 . The gas escaping through the outflow opening 9 flows back into the buffer volume 4 via the return line 11 . To compensate for possible pressure fluctuations, the pressure in the outlet line 6 behind the diaphragm valve 22 can additionally be measured during the inspiration phase with a pressure sensor 21 and the measured value within the control unit 13 can be included in the calculation of the predetermined force for the linear drive 25 . The expiration valve 20 is closed during the inspiration phase and is opened by the control unit 13 at the beginning of the expiration. At the same time, the diaphragm valve 22 is completely opened at the beginning of the expiration in order to interrupt the gas flow to the patient 8 . The gas supplied by the conveying device 2 is then passed directly from the outflow opening 9 via the membrane chamber 24 and the return line 11 into the buffer volume 4 . A check valve 60 prevents the gas from flowing back into the conveying device 2 during expiration. The control unit 13 contains a timer, not shown in the figures, with which the inspiration and expiration phases are set. The expiration valve 20 is illustrated in FIGS . 1 and 2 as a valve which can be actuated electrically by the control unit 13 . Alternatively, there is the possibility of pneumatically actuating the expiration valve via the pressure building up in the outflow line during the inhalation phase and closing it during the inhalation phase. This, referred to as self-control valve control, is, for. B. in DE 41 42 295 C2 using the example of a pneumatically controllable supply valve described.

Fig. 3 zeigt schematisch eine dritte Beatmungsvorrichtung 200, bei welcher als wesentliche Änderung gegenüber der zweiten Beatmungvorrichtung 100, Fig. 2, die Abgangsleitung 6 als ein Atemkreis mit einer Einatemleitung 61 und einem Einatemventil 62 und einer Ausatemleitung 63 mit einem Ausatemventil 64 ausgeführt ist. Eine derartige Anordnung ist zur Durchführung einer Inhalationsnarkose geeignet. FIG. 3 schematically shows a third ventilation device 200 , in which, as an essential change compared to the second ventilation device 100 , FIG. 2, the outlet line 6 is designed as a breathing circuit with an inhalation line 61 and an inhalation valve 62 and an exhalation line 63 with an exhalation valve 64 . Such an arrangement is suitable for performing an inhalation anesthesia.

Gleiche Komponenten sind mit gleichen Bezugsziffern der Fig. 2 bezeichnet. Zur Aufbereitung des Atemgases, insbesondere zur Entfernung von Kohlendioxid, ist in der Rückführleitung 11 ein Kohlendioxidabsorber 111 angeordnet. Die vom Puffervolumen 4 abgehende Eingangsleitung 3 ist durch ein Überdruckventil 31 und ein Unterdruckventil 32 zur Umgebung 5 hin abgeschlossen. Zusätzlich zu Sauerstoff wird mittels einer von der Steuereinheit 13 aus betätigbaren Lachgasquelle 121 Lachgas in das Puffervolumen 4 dosiert. Die Quellen 12, 121, arbeiten dabei als Gasmischer mit einem durch die Steuereinheit 13 vorbestimmten Konzentrationsverhältnis von Lachgas und Sauerstoff. Bei einem Gasmangel in dem Puffervolumen 4 kann Luft über das Unterdruckventil 32 aus der Umgebung 5 angesaugt werden, und überschüssiges Gas kann durch das Überdruckventil 31 entweichen. Das Lachgas-Sauerstoff-Gasgemisch wird über einen Narkosemittelverdunster 122 geleitet und in bekannter Weise mit Narkosemitteldampf angereichert. The same components are designated with the same reference numerals in FIG. 2. A carbon dioxide absorber 111 is arranged in the return line 11 in order to process the breathing gas, in particular to remove carbon dioxide. The inlet line 3 leaving the buffer volume 4 is closed off to the environment 5 by a pressure relief valve 31 and a vacuum valve 32 . In addition to oxygen, laughing gas 121 is metered into the buffer volume 4 by means of a laughing gas source 121 that can be actuated by the control unit 13 . The sources 12 , 121 work as a gas mixer with a concentration ratio of laughing gas and oxygen predetermined by the control unit 13 . If there is a lack of gas in the buffer volume 4 , air can be sucked in from the environment 5 via the vacuum valve 32 , and excess gas can escape through the pressure relief valve 31 . The nitrous oxide / gas mixture is passed through an anesthetic evaporator 122 and enriched with anesthetic vapor in a known manner.

Zur Durchführung eines Inspirationshubes wird mit der Membran 23 die Abströmöffnung 9 verschlossen, und das von der Fördervorrichtung 2 aus dem Puffervolumen 4 angesaugte Gas gelangt über die Einatemleitung 61 zum Patienten 8. Während der Exspiration wird die Abströmöffnung 9 durch die Membran 23 freigegeben, und das vom Patienten 8 über die Ausatemleitung 63 ausgeatmete Gas strömt über die Abströmöffnung 9, die Rückführleitung 11, den Kohlendioxidabsorber 111 in das Puffervolumen 4. Das Puffervolumen 4 ist hier zweckmäßigerweise als ein elastischer Balg ausgeführt und sollte derart bemessen sein, daß zumindestens das Gasvolumen eines maximalen Atemhubes in ihm gespeichert werden kann.To carry out an inspiration stroke, the outflow opening 9 is closed with the membrane 23 , and the gas drawn in by the conveying device 2 from the buffer volume 4 reaches the patient 8 via the inhalation line 61 . During the expiration, the outflow opening 9 is opened through the membrane 23 , and the gas exhaled by the patient 8 via the exhalation line 63 flows through the outflow opening 9 , the return line 11 , the carbon dioxide absorber 111 into the buffer volume 4 . The buffer volume 4 is expediently designed as an elastic bellows and should be dimensioned such that at least the gas volume of a maximum breath can be stored in it.

In der Fig. 4 ist schematisch eine vierte, zur Durchführung einer Inhalationsnarkose geeignete Beatmungsvorrichtung 300 veranschaulicht, bei welcher, als wesentliche Änderung gegenüber der dritten Beatmungsvorrichtung 200 nach der Fig. 3, das vom Patienten 8 ausgeatmete Gas über die Exspirationsleitung 19 in das Puffervolumen 4 zurückströmt. Gleiche Komponenten sind mit gleichen Bezugsziffern der Fig. 3 bezeichnet. Mit dem Rückschlagventil 60 soll während der Exspiration ein Rückfluß des Atemgases in das Membranventil 22 bzw. die Fördervorrichtung 2 verhindert werden. FIG. 4 schematically illustrates a fourth ventilation device 300 suitable for performing an inhalation anesthesia, in which, as a significant change compared to the third ventilation device 200 according to FIG. 3, the gas exhaled by the patient 8 via the expiration line 19 into the buffer volume 4 flowing back. The same components are designated with the same reference numerals in FIG. 3. With the check valve 60 , a backflow of the breathing gas into the membrane valve 22 or the delivery device 2 is to be prevented during expiration.

Claims

1. Ventilation device with a conveying device (2), which ambient air sucks via an input line (3) and pumped into a leading to a patient (8) outlet line (6), with a branching off from the discharge line (6) discharge opening (9), over which escapes a partial flow of the conveyed gas which can be adjusted with an outflow valve ( 10 ) and with at least one oxygen source ( 12 ) which can be connected to the ventilation device, characterized in that a gas flow from the outflow opening ( 9 ) to the inlet line ( 3 ) flows from the outflow opening ( 9 ) to the input line ( 3 ) enabling return line ( 11 ) is present that the oxygen source ( 12 ) upstream of the outflow opening ( 9 ) to the circuit formed by the input line ( 3 ), the outlet line ( 6 ) and the return line ( 11 ) is connected and that the discharge valve as a valve ( 10 , 22 ) in time with inspiration and Expiration is actuated such that the partial flow of gas in the return line ( 11 ) is reduced when there is an increased gas flow to the patient ( 8 ).

2. Ventilation device according to claim 1, characterized in that a buffer volume ( 4 ) is present in the line of the input line ( 3 ).

3. Ventilation device according to claim 2, characterized in that the return line ( 11 ) and / or the oxygen source ( 12 ) are connected to the buffer volume ( 4 ).

4. Ventilation device according to one of claims 1 to 3, characterized in that a control unit ( 13 ) actuating the oxygen source ( 12 ) is provided.

5. Ventilation device according to one of claims 1 to 4, characterized in that a flow meter ( 7 ) is present downstream of the outflow opening ( 9 ).

6. Ventilation device according to claim 5, characterized in that the flow meter ( 7 ) is connected to the control unit ( 13 ) and delivers a first measurement signal for influencing the oxygen source ( 12 ).

7. Ventilation device according to one of claims 4 to 6, characterized in that an oxygen sensor ( 14 ) is present in the line of the outgoing line ( 6 ), which is connected to the control unit ( 13 ) and a second measurement signal for influencing the oxygen source ( 12 ) supplies.

8. Ventilation device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the conveying device is a turbine drive ( 2 ).

9. Ventilation apparatus of claims 1 to 8, characterized in that the outlet valve is designed as a gas flow from the discharge opening (9) which influences the diaphragm valve (22) according to one.

10. Ventilation device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the outlet line is designed as a breathing circuit with an inhalation line ( 61 ) and an inhalation valve ( 62 ) and an exhalation line ( 63 ) with an exhalation valve ( 64 ).

11. Ventilation device according to claim 10, characterized in that a carbon dioxide absorber ( 111 ) is arranged in the line of the outgoing line ( 6 ) and / or the exhalation line ( 63 ) and / or the return line ( 11 ).

12. Ventilation device according to one of claims 4 to 11, characterized in that in addition to the oxygen source ( 12 ) a controllable laughing gas source ( 121 ) is present.

13. Ventilation device according to claim 12, characterized in that the oxygen source ( 12 ) and the laughing gas source ( 121 ) are designed as a gas mixer for delivering a predetermined laughing gas-oxygen ratio, and that downstream of the oxygen source ( 12 ) and / or the laughing gas source ( 121 ) an anesthetic evaporator ( 122 ) is provided.

14. Ventilation device according to one of claims 2 to 13, characterized in that the buffer volume ( 4 ) is designed as an elastic bag.

15. A method for operating a ventilation apparatus comprising a conveying device (2), which sucks environmental air via an input line (3) and pumped into a leading to a patient (8) outlet line (6), a branching off from the discharge line (6) discharge opening ( 9 ), via which a partial flow of the conveyed gas that can be set with an outflow valve ( 10 ) escapes and at least one oxygen source that can be connected to the ventilation device, characterized by the steps

- to return the partial flow via a return line ( 11 ) to the input line ( 3 ),
- to feed the oxygen from the oxygen source ( 12 ) upstream of the outflow opening ( 9 ) into the circuit formed by the inlet line ( 3 ), the outlet line ( 6 ) and the return line ( 11 ),
- To operate the outflow valve as a valve ( 10 , 22 ) in time with inspiration and expiration so that with increased gas flow to the patient ( 8 ) the partial flow in the return line ( 11 ) is reduced.