DE2412328A1

DE2412328A1 - VENTILATION DEVICE

Info

Publication number: DE2412328A1
Application number: DE2412328A
Authority: DE
Inventors: Guy Foures
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-03-15
Filing date: 1974-03-14
Publication date: 1974-09-19
Also published as: US3913458A; FR2221155A1; FR2221155B1; GB1469274A

Description

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(France) ! ''-> :: - CAKTENAC
(France)

B etching device

Die Erfindung betrifft einen Beatmunfcsaprxarat, dor* durch einen Elektromotor mit veränderbarer Drehzahl angetrieben ist und einen scharf begrenzten Atmungsz^nclus bei /ester Frequenz gestattet.The invention relates to a respirator, dor * through driven by an electric motor with variable speed and a sharply delimited respiratory zone at / ester Frequency allowed.

Für solche Beatmungsapparate ist eine Vielzahl von Bauarten bekannt, die meist durch Nocken oder dgl. betätigte Gummiblasbälge verwenden, wobei die Schwierigkeit einer Begrenzung des Atmungssyklus auftritt und die Gummibinsbälre ferner eine gewisse Flexiblität aufweisen, welche in schwierigen Fällen (Lungenemphysem) bei der Ventilierung der Zellen nachteilig ist.A variety of designs are available for such ventilators known, which mostly use rubber bellows actuated by cams or the like, the difficulty of a limitation of the respiratory cycle occurs and the gummy ball also have a certain flexibility, which in difficult cases (pulmonary emphysema) in the ventilation of the cells is disadvantageous.

Eine andere Bauart solcher Beatmungsapparate ist durch elektromagnetische Schalter und Schubstangen gesteuert, wobei jedoch meist eine Festlegung des AnlaufZeitpunktes fehlt, wodurch die Schalter in Abhängigkeit vom Zustand der Kontaktflächen mehr oder weniger lang ins Flattern geraten. Eine andere Bauart von Beatmungsapparaten schließlich ar-Another design of such ventilators is electromagnetic Switches and push rods are controlled, although there is usually no specification of the start-up time, whereby the switches depending on the state of the contact surfaces fluttering for more or less long. Finally, another type of ventilator works

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beitet mit durch Druckgas befüllten Behältern, beispielsweise Ballone, weobei Gewichte oder Federn einen Druckabbau in diesen Behältern bewirken.works with containers filled with pressurized gas, for example balloons, weights or springs, to reduce the pressure in effect these containers.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Beatmungsapparat zu schaffen, bei welchem die Nachteile der bekannten Apparate dieser Art vermieden sind und welche insbesondere eine kontinuierliche Regulierbarkeit der Ventilierung gestattet und gleichzeitig die Wirkung der Druckentspannung in den tragen Volumen abschwächt, um Toträume in der Ventilierung zu unterdrücken, wie dies insbesondere bei üer Ventilierung von Kindern wichtig ist.The present invention has for its object to provide a ventilator in which the disadvantages of known apparatus of this type are avoided and which in particular a continuous controllability of the ventilation allows and at the same time the effect of the pressure relief in the wear volume weakens to dead spaces in to suppress ventilation, which is particularly important when ventilating children.

Diese Aufgnbe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch ,"•elöst, daß ein mit variabler Drehzahl betreibbarer Elektromotor eine Exzenterwelle antreibt, deren BeweRunp: durch Vermittlung einer Schubstange auf eine V/ippe übertragen v/ird, welche überSchwenkhebelarme und Kolbenstangen die Kolben zweier Verdrängerkolbenpunr.pen antreibt, deren eine dem Einblasen und deren andere dem Ausblasen dient. Dabei ist die Exzenterwelle zweckm^ßigerweise durch die verlängerte Abtriebswelle des Elektromotors gebildet und schwenkbar am untergestell d.~s Apparates angelenkt, in der Weise, daß durch die Weipjungsversteilung der Exzenterwelle bzw. des Elektromotors gegenüber dem Untergestell der Betrag der Hubbewegung der auf die Wippe wirkenden Schubstange einstellbar ist, wodurch eine Einstellbarkeit des Hubes der Verdrängerkolben gewährleistet ist. Die Schubstange ist dabei einerseits mit der Exzenterwelle und andererseits mit dem einen Wippenhebel jeweils über ein Kugelgelenk verbunden. Die aus dem Wippenhebel und mit diesem verbundenen Schwenkhebeln bestehende Vorrichtung zur übertragung der Hubbewegung der ochubstange auf die Kolbenstangen der Verdrängerkolben ist erfindungsgemäß über am Traggestell des Apparates feststehend angeordnete Schwenkzapfen pendelnd schwenkbar gelagert. Kit den Kolbenstangen der Verdrängerkolben sind die Schwenkhebel der Wippe gleichfallsAccording to the invention, this task is essentially achieved in that an electric motor which can be operated at a variable speed drives an eccentric shaft whose MotionRunp: through Mediation of a push rod is transferred to a V / ippe, which via pivot lever arms and piston rods the Piston drives two displacement piston pumps, one of which is used for blowing in and the other for blowing out. Included the eccentric shaft is expediently replaced by the extended one The output shaft of the electric motor is formed and pivoted on the underframe of the apparatus, in such a way that that due to the distribution of the eccentric shaft or of the electric motor compared to the underframe is the amount the stroke movement of the push rod acting on the rocker is adjustable, whereby an adjustability of the stroke the displacement piston is guaranteed. The push rod is on the one hand with the eccentric shaft and on the other hand connected to one rocker arm via a ball joint. The one from the rocker arm and with it connected pivot levers existing device for transmitting the stroke movement of the push rod to the piston rods the displacement piston is according to the invention via pivot pins which are fixedly arranged on the support frame of the apparatus pivoted pivoting. Kit the piston rods of the displacer pistons are also the swivel levers of the rocker

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über Gelenke verbunden.connected by joints.

Erfindungsgemäß arbeiten die beiden Verdrängerkolbenpumpen kontinuierlich, jedoch mit einer Phasenverschiebung um 180°. In den Pumpenzylindern der Verdrängerkolbenpumpe angeordne-. te Ventile werden zweckmäßigerweise durch hydraulisch oder pneumatisch gesteuerte Schalter betätigt, die ihrerseits durch an einer mit der Motor- bzw. Exzenterwelle umlaufenden und zusammen mit dieser gegen die Tischebene des Untergestelles des Apparates neigbaren Steuerscheibe angeordnete Steuermittel ansteuerbar sind. Diese Ventile verteilen die Ventilierung entsprechend dem gewählten Atmungszyklus und sind mittels der erwähnten, an eine,r Steuerscheibe angeordneten Steuermittel in der Weise programmgesteuert, daß sie den Atmungszyklus exakt begrenzen. Der erfindungsgemöße Apparat gewährleistet einen programmgesteuerten, exakt begjenzten Atmungszyklus bei gleichbleibender Frequenz. Als besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Apparates wäre hierbei hervorzuheben, daß die einzelnen Phasen des Beatmungszyklusses durch die in den Zylindern der Verdrangerkolbenpumpen angeordneten und programmgesteuerten Ventile mit großer Präzision beschnitten werden.The two displacement piston pumps work according to the invention continuously, but with a phase shift of 180 °. Arranged in the pump cylinders of the displacement piston pump. te valves are expediently by hydraulic or pneumatically controlled switches are actuated, which in turn are actuated by a rotating with the motor or eccentric shaft and arranged together with this control disk which can be tilted against the table plane of the underframe of the apparatus Control means are controllable. These valves distribute the ventilation according to the selected breathing cycle and are arranged by means of the mentioned, on a, r control disk Control means program-controlled in such a way that they precisely limit the respiratory cycle. The apparatus of the invention guarantees a program-controlled, exactly limited Breathing cycle with constant frequency. A particular advantage of the apparatus according to the invention would be here to emphasize that the individual phases of the ventilation cycle by means of those arranged in the cylinders of the displacement piston pumps and program-controlled valves can be trimmed with great precision.

Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beispielsbeschreibung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im einzelnen beschrieben.The invention is in the following description of examples described in detail with reference to an embodiment shown in the drawing.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine mehr oder minder schematische, schaubildliche Darstellung, des erfindungsgemässen Beatmungsapparates.The single figure of the drawing shows a more or less schematic, diagrammatic representation of the invention Ventilator.

Ein mit einstellbarer Drehzahl betreibbarer Elektromotor 1 ist auf einem Träger angeordnet, der seinerseits bei zwei auf dem Traggestell des Beatmungsapparates angelenkt ist. Die Drehzahl des Elektromotors Λ wird entweder dem Atmungsrhythmus des Patienten entsprechen oder aber den Erfordernissen der Behandlung entsprechend eingestellt. Eine mit dem Elektromotor 1 verbundene Programmscheibe 3 ist zusammen mit diesem an einem Ende einer Antriebswelle, welche andernendsAn electric motor 1, which can be operated at an adjustable speed, is arranged on a carrier which, in turn, is articulated at two on the support frame of the ventilator. The speed of the electric motor Λ will either correspond to the breathing rhythm of the patient or set according to the requirements of the treatment. A program disk 3 connected to the electric motor 1 is together with the latter at one end of a drive shaft, which at the other end

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mit einem Exzenterhebel 4 versehen ist, angeordnet. Der Exzenterhebel 4 ist über ein Kugelgelenk 5 mit einer Schubstan- · pe C- verbunden, die ihrerseits über ein weiteres Kugelgelenk am einen Hebel 7 einer Wippe angreift und die Bewegung des Exzenterhebels 4 auf den Wippenhebel 7 überträgt. Der Betrag der Verstellung des Kugelgelenkes 8 ist dabei eine Funktion der Stellung des Träges des Elektromotors 1 auf dem Kreissegment, entlang dem dieser schwenkbar ist. Die Einstellung der oc.hwenklage des Motorträfrers des Elektromotors 1 kann dabei elektrisch oder manuell geschehen. In ,ledern Kelle ist ,jedoch ?ine Arretierung des Motorträgers in der gewählten Schwenk-Dosition vorgesehen. Mit dem' Wippenhebel 7 sind durch Vermittlung einer Achse zwei Schwenkarme 9, die an ihren freien Enden mit Gelenken 10 versehen sind, starr verbunden. Die aus den Wippenhebeln 7 und den Schwenkarmen 9 gebildete Wir>ne ist durch Vermittlung der die Eebä. untereinander verbindenden Achse über Lagerzapfen 11 pendelnd schwenkbar am Traggestell des Apparates aufgehängt, wobei die Lagerzapfen 11 mit dem Traggestell des Αυρηrates starr verbunden sind. Über die Gelenke 10 sind Kolbenstangen 12, an die andernends Verdrenp;erkolben 1j5 angeschlossen sind, mit den beiden Schwenkarmen 9 d.er Wippe verbunden. Die Form der Kolben ist so gewählt, daß durch die infolge der Winkelbewegung der Schwenkarme 9 auftretenden Änderungen der Winkelstellungen der Kolbenstangen 12 gegenüber den Kolben Λ j keine Nachteile entstehen und insbesondere deren dichtende Anlage an den Wandungen der Pumpenzylinder 14 gewährleistet ist. Je mehr die Schwenklage des Elektromotors 1 der Vertikalen angenähert wird, desto mehr verringert sich die Hubbewegung der Schubstange 6 und desto mehr verringert sich gleichzeitig der wechselweise geradlinige Hub der Verdrängerkolben 13» in der Weise, daß die Verdrängerkolben 15 ihre typische Hubbewegung nur im Bereich der Zylinderboden ausführen. Diese Einstellung des erfindungsgemäßen Beatmungsapparates wird vorzugsweise für kleine Ventilierungen gewählt werden. Für größere Ventilierungen, wie sie beispielsweise bei operativen Eingriffen angewandt werden, wird der Motorträger und damit der Elektromotor 1 samt der Exzenterwelle is provided with an eccentric lever 4 is arranged. The eccentric lever 4 is connected via a ball joint 5 to a push rod C- , which in turn engages a lever 7 of a rocker via a further ball joint and transmits the movement of the eccentric lever 4 to the rocker lever 7. The amount of adjustment of the ball joint 8 is a function of the position of the carrier of the electric motor 1 on the segment of a circle along which it can be pivoted. The adjustment of the oc.hwenklage of the motor carrier of the electric motor 1 can be done electrically or manually. In the leather trowel there is, however, a locking mechanism for the motor mount in the selected swivel position. With the rocker arm 7, two swivel arms 9, which are provided with joints 10 at their free ends, are rigidly connected by means of an axis. The Wir> ne formed from the rocker levers 7 and the pivot arms 9 is through the mediation of the Eebä. Axis connecting one another is suspended on the support frame of the apparatus in a pendulous manner via bearing journals 11, the bearing journals 11 being rigidly connected to the support frame of the Αυρηrates. Piston rods 12, to which twisting pistons 1j5 are connected at the other end, are connected to the two swivel arms 9 of the rocker via the joints 10. The shape of the pistons is chosen so that the changes in the angular positions of the piston rods 12 with respect to the pistons Λ j due to the angular movement of the pivot arms 9 do not result in any disadvantages and, in particular, their sealing contact with the walls of the pump cylinders 14 is guaranteed. The closer the swivel position of the electric motor 1 is to the vertical, the more the stroke movement of the push rod 6 is reduced and the more the alternately straight stroke of the displacement piston 13 'is reduced at the same time in such a way that the displacement piston 15 can only achieve its typical stroke movement in the area of the Execute cylinder bottom. This setting of the breathing apparatus of the invention will preferably be selected for small Ventilierungen. For larger ventilations, such as those used for surgical interventions , the motor becomes a carrier and thus the electric motor 1 together with the eccentric shaft

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in eine annähernd horizontale Position geschwenkt, wodurch die Hubbewegung der Schubstange G vergrößert und damit gleichzeitig der Kolbenhub der Verdrängerzylinder 1H vergrößert werden, so daß diese ein erheblich höheres Volumen an Atmungsluft liefert. Die Ventilation wird mittels Ventile 15 geregelt, die ihrerseits durch eine Programm-Steuerscheibe ^;. entsprechend dem Atmungszyklus gesteuert sind. Über den umfang der Steuerscheibe -Ί hin ist eine Vielzahl elektrischer oder hydraulischer Steuermittel 16 verteilt, die mit einer Tischebene des Beatmungsgerätes' berührend zusammen wirken und den Beatmungszyklus festlegen.pivoted into an approximately horizontal position, whereby the stroke movement of the push rod G is increased and at the same time the piston stroke of the displacement cylinder 1H is increased, so that it delivers a considerably higher volume of breathing air. The ventilation is regulated by means of valves 15, which in turn are controlled by a program control disc ^; . are controlled according to the respiratory cycle. A large number of electrical or hydraulic control means 16 are distributed over the circumference of the control disk -Ί, which interact with a table level of the ventilator in a touching manner and define the ventilation cycle.

Diese Vorrichtung zur programmierten Begrenzung des Atmunprszyklus ermöglicht verschiedene Wirkungen, beispielsweise eine Selbstauslösung der Atmung oder verschiedene Notsignale. Durch die gegenseitige Steuerung der Ventile untereinander ist es möglich, den Apparat ständig eingeschaltet au lassen, d.h. es wird eine Selbstauslösung der Beatmung erreich, ohne daß der mechanische Teil des Apparates stillgesetzt werden muß. Die digitale Steuerung der Frequenz ist auf der Motorwelle angeordnet. Der Zeitpunkt, zu dem sich die .'ij,euerscheibe in der Stellung für den Beginn des Einblasen^ bei einem Atmungszyklus für den Patienten befindet, wird durch einen Druckmeßfühler mit Speicher überwacht. Die Auswhl der verschiedenen Betriebsphasen, im vorstehenden Atmungszyklus genannt, kann entweder durch eine Bedienungsperson oder aber durch elektrische Signale eines mit dem Patienten verbundenen Apparates zur Feststellung seines physiologischen Zustandes gesteuert werden.This device for the programmed limitation of the breathing cycle enables various effects, for example self-triggering of breathing or various emergency signals. The mutual control of the valves makes it possible to keep the device switched on, i.e. self-triggering of the ventilation is achieved without that the mechanical part of the apparatus must be stopped. The digital control of the frequency is on the motor shaft arranged. The point in time at which the .'ij, your disc in the position for the start of blowing in ^ at a respiratory cycle for the patient is monitored by a pressure sensor with memory. The selection of the different operating phases, in the above Called the respiratory cycle, this can be done either by an operator or by electrical signals from one with the patient connected apparatus to determine his physiological state can be controlled.

Die mechanische Einrichtung des erfindungsgemäßen Beatmungsapparates kann auf einen Sockel aufgebaut sein, welcher nach dem Baukastenprinzip zum Einbau in ein elektronischen Überwaehungs- oder Informationsaggregat geeignet ist. Die vorbeschriebene Erfindung kann in allen Bereichen der Medizin angewendet werden, aber auch in anderen Fällen, in denen eine künstliche Beatmung durchgeführt werden muß oder soll^beispielsweise bei einer über einen langen Zeitraum hin andauernden Beatmung sur Wiederbelebung.The mechanical device of the ventilator according to the invention can be built on a base, which according to the modular principle for installation in an electronic monitoring system or information aggregate is suitable. The above-described invention can be used in all areas of medicine, but also in other cases in which artificial ventilation must or should be carried out ^ for example, for one over a long period of time continuous ventilation sur resuscitation.

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Claims

PATENTA NS P R Ü C H E;

1) / ventilation apparatus having an attached on a support frame ^w arranged, via a push rod and lever system, two Verdrängerkolbenpumpen, one of which the blowing and the other of the blowing is used, the driving electric motor, characterized in that the electric motor (1) with adjustable speed operable and is arranged on one end of an eccentric shaft, which by means of a push rod (6) and a rocker (7) having two pivot levers (9), as well as piston rods (12) connected to the pivot levers (9) via joints (10) with the displacement piston (1,3) the rag (14-) is in drive connection.

2) Ventilator according to claim 1, characterized in that the electric motor (1) together with the eccentric shaft (4-) can be swiveled on the support frame of the ventilator is arranged in such a way that by adjusting the inclination of the electric motor (1) relative to the support frame the amount of the stroke movement of the intermediate push rod (G) and thus simultaneously the stroke of the Displacement piston (13) is adjustable.

3) ventilator according to claim 1 and 2, characterized in that that the push rod (6) is connected to the eccentric shaft £ 4-) via a ball joint (5).

4-) ventilator according to claim 1 to 3, characterized in that that the push rod (6) is connected to the lever (7) of the rocker via a ball joint (8).

5) ventilation apparatus according to claim 1 to 4, characterized in that the swinging of the rocker lever (7) and the existing through the intermediary of an axle connected to the latter pivot levers (9) device via rigidly connected to the supporting frame of the apparatus pivot pin (11) is pivotably mounted.

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6) ventilator according to claim 1 to 5 »characterized in that that the pivot lever (9) of the rocker (7) via joints (10) arranged at their free ends with the Piston rods (12) of the displacement piston (13) are connected.

7) ventilator according to claim 1 to 6, characterized in that that the two displacement piston pumps (14) continuously and with a phase shift of 180 ° work.

8) ventilator according to claim Ί to 7 »characterized in that that the two pump cylinders (14) assigned pneumatically or electrically operated valves (15) by a rotating with the motor shaft of the electric motor (1), along its circumference with electrical or program control disc (3) provided with pneumatic control means can be controlled.

9) ventilator according to claim 1 to 8, characterized in that that a digital frequency control is connected to the motor shaft of the electric motor (1).

10) ventilator according to claim 1 to 9, characterized in that that the monitoring of the corresponding to the beginning of the insufflation at the beginning of a respiratory cycle Position of the program control disc (3) is assigned a pressure sensor provided with a memory.

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