DE102007014465A1

DE102007014465A1 - Peep-Ansteuerung

Info

Publication number: DE102007014465A1
Application number: DE102007014465A
Authority: DE
Inventors: Frank Dr. Herrmann; Wolfgang Wedler
Original assignee: Loewenstein Medical Technology GmbH and Co KG
Current assignee: Loewenstein Medical Technology SA
Priority date: 2006-04-01
Filing date: 2007-03-22
Publication date: 2007-12-06

Abstract

Das Verfahren und die Vorrichtung dienen zur Durchführung einer Peep-Ansteuerung im Zusammenhang mit einer Beatmung. Es wird mindestens eine Druckgasquelle über eine Steuerventilanordnung mit einem Peep-Ventil verbunden. Im Bereich der Steuerventilanordnung wird die pneumatische Steuerung von zwei Schaltventilen durchgeführt. Das erste Peep-Ventil ist an eine Verbindung zwischen einem ersten und einem zweiten Schaltventil angeschlossen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung einer Peep-Ansteuerung für eine Vorrichtung zur Beatmung, bei dem mindestens eine Druckgasquelle über eine Steuerventilanordnung mit einem Peep-Ventil verbunden wird.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Durchführung einer Peep-Steuerung, die eine Druckgasquelle, eine Steuerventilanordnung sowie ein Peep-Ventil aufweist.
PEEP-Ventile sind pneumatisch angesteuerte Ventile. Diese besitzen eine Druckkammer auf der Steuerseite, deren Druck bzw. Füllgrad den Druck bzw. Flow auf der Hauptstromseite bestimmt. Durch Verschieben eines Steuervolumens von oder zu der Druckkammer wird somit der Hauptstrom beeinflusst.
Bisher wird dies nur mittels einem Ventil erreicht, welches den Druck bedarfsweise an die Steuerkammer des Peep-Ventils weiterleitet.
Bei den herkömmlichen PEEP-Ventilansteuerung mit einem Proportionalventil wird zu jeder Zeit ein direkter Fluss von der hohen Druckseite zur niedrigen Druckseite benötigt, so dass immer ein Fluss aufrecht erhalten werden muss.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart zu verbessern, daß eine verbesserte Steuerbarkeit erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Bereich der Steuerventilanordnung die pneumatische Steuerung von zwei Schaltventilen durchgeführt wird und dass das Peep-Ventil an eine Verbindung zwischen einem ersten und einem zweiten Schaltventil angeschlossen wird.
Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu verbessern, daß verbesserte Möglichkeiten zur Einstellung des Druckes bereitgestellt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuerventilanordnung aus einem ersten und einem zweiten Schaltventil ausgebildet ist und dass das Peep-Ventil an eine Kopplung zwischen den beiden Steuerventile angeschlossen ist.
Durch Verschieben des einen Steuervolumens von oder zu der Druckkammer wird somit der Hauptstrom beeinflusst. Die Verwendung eines ersten Schaltventils, das von einer Druckquelle (hohe Druckseite) gespeist wird, ermöglicht die Ver schiebung von Luft in die Druckkammer und damit ein Verringern des Hauptstroms. Ein zweites Schaltventil ist mit der Druckkammer und dem Umgebungsdruck bzw. einem gegenüber der Druckkammer niedrigeren Druckniveau verbunden und bewirkt beim Öffnen eine Entlastung der Druckkammer und somit eine Erhöhung des Hauptstroms. Mit Hilfe von schnell schaltenden Ventilen kann so der PEEP-Druck eingestellt werden.
Ziel der Anordnung ist, durch impulsartiges Schalten der zwei Ventile die Position der PEEP-Ventil-Membran so zu ändern, dass der Patientenhauptstrom bei der Beatmung in Druck und in Fluss beeinflusst werden kann. Die treibende Kraft bilden die beiden Druckniveaus.
Sind beide Ventile geschlossen, so bleibt der Steuerdruck des PEEP-Ventils konstant. Im Gegensatz zu einer PEEP-Ventilansteuerung mit einem Proportionalventil wird zu keiner Zeit ein direkter Fluss von der hohen Druckseite zur niedrigen Druckseite benötigt.
Eine auf der hohen Druckseite optionale Kombination aus Rückschlagventil und Druckspeicher macht die Ansteuerung des PEEP-Ventils unabhängig von. dynamischen Effekten der Druckquelle.
Typischer weise entspricht das niedrige Druckniveau dem Umgebungsdruck, das hohe Druckniveau dem Druck der Druckquelle. Das Volumen in der Druckkammer des PEEP-Ventils und das optionale Volumen in der Steuerleitung zum PEEP-Ventil werden durch den Schaltvorgang der Ventile gefüllt oder entleert.
Abhängig vom Ventilquerschnitt sind diesen Volumina ergibt sich eine Zeitkonstante. Diese Zeitkonstante bestimmt in Verbindung mit der minimalen Pulsbreite der Ventile die kleinstmögliche Volumen- und damit auch Druckänderung auf der Steuerseite des PEEP-Ventils. Zum Schließen des PEEP-Ventils wird das erste Schaltventil so lange oder so oft geöffnet, bis genügend Volumen zur Steuerseite verschoben wurde. Zum Öffnen wird bedarfsabhängig das zweite Ventil betätigt.
Sind beide Ventile geschlossen, so bleibt der Steuerdruck des PEEP-Ventils konstant. In Verbindung mit dem optionalen Rückschlagventil und dem Speicher in der Zuleitung kann das Speichervolumen klein gehalten werden, da nur ein kurzzeitiger Fluss zum PEEP-Ventil erfolgt. Die dabei verschobenen Volumina liegen bei ca. 1 ccm.
Für ein vollständiges Öffnen oder Schließen wird somit nur sehr wenig Fluss gebraucht. Typischerweise wird in der Inspiration mit einem Puls das PEEP-Ventil geschlossen. Zu Beginn der Exspiration wird das PEEP-Ventil voll geöffnet, d.h. der Steuerdruck wird über das zweite Schaltventil in die Umgebung entlassen und dann der Steuerdruck so lange erhöht, bis das Ventil am Ende wieder geschlossen ist.
Zum vollständigen Schließen des PEEP-Ventils wird auf Grund der inneren Flächenverhältnisse zwischen der mit Steuerdruck und der mit Patientendruck beaufschlagten Membranfläche nur ein Steuerdruck benötigt, der einem Bruchteil des Patientendruckes entspricht. Aus diesem Grund kann vor dem ersten Schaltventil ein optionaler Druckteiler aufgebaut werden, welcher aus einem ersten und einem zweiten Zweig besteht und das hohe Druckniveau vom Gebläse in ein erstes und ein zweites Niveaus aufteilt, so dass das Steuerverhalten des ersten Ventils verbessert wird.
Die Druckgasversorgung der Steuer-Ventilanordnung aus den Schaltventilen kann auch durch eine zweite Druckgasquelle erfolgen, beispielsweise durch ein zweites Gebläse oder durch einen Druckgasspeicher. Die Verwendung einfacher Gebläse wird durch die Pufferfunktion unterstützt, die einen oder mehrere Zwischenspeicher bereitstellt.
Des weitern können in die Anordnung Drosseln eingebaut sein, welche den Durchfluss zwischen den einzelnen Teilen der Anordnung einengen können.
Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zur Durchführung einer Peep-Steuerung, die eine Druckgasquelle, eine Steuerventilanordnung sowie ein Peep-Ventil aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerventilanordnung aus einem ersten und einem zweiten Schaltventil ausgebildet ist und dass das Peep-Ventil an eine Kopplung zwischen den beiden Steuerventilen angeschlossen ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind innerhalb der Zuleitungen und Abgänge Engstellen enthalten. Diese können durch Drosseln in den Leitungen, durch verschiedene Steuerventilquerschnitte oder durch eine Kombination von Drossel und Steuerventil gebildet werden.
Figurenbeschreibung
1: Schematische Darstellung einer optimalen Variante der PEEP-Ansteuerung
2: Variante mit zwei Steuerventilen und einer Peep-Steuerzuleitung
3: Variante für eine Steueranordnung und
4: Variante für eine Steueranordnung.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Pneumatikplans. Das hohe Druckniveau (1) pflanzt sich über eine Eingangsdrossel (2) fort und teilt sich an der Teilungsstelle (3) in einen Nebenzweig (14), welcher über einer Drossel (13) verfügen kann, und einen Hauptzweig. Der Hauptzweig (erste Zweig) führt über ein Rückschlagventil (4), einen Nebendruckspeicher (5) und eine erste Ventildrossel (6) mit zugehörigem ersten Steuerventil (7) zu einem Hauptdruckspeicher (9) sowie vorbei an einem optionalen Drucksensor (16) zum PEEP-Ventilanschluss/Peep-Steuerdruckzuleitung (10). Dies geschieht so lange das erste Steuerventil (7) geöffnet und das zweite Steuerventil (11) geschlossen ist. Wird das zweite Ventil (11) geöffnet, kann der Druck innerhalb des Hauptzweiges über das zweite Steuerventil (11) und eine optionale zweite Ventildrossel (12) in die Umgebung (15) entweichen oder für eine weitere Anwendung zur Verfügung stehen.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Pneumatikplans. Das hohe Druckniveau (1) pflanzt sich über das erste Steuerventil (7) zum PEEP-Ventilanschluss/Peep-Steuerdruckzuleitung (10) fort. Wird das zweite Steuerventil (11) geöffnet, kann der Druck innerhalb des Hauptzweiges über das zweite Steuerventil (11) in die Umgebung (15) entweichen oder für eine weitere Anwendung zur Verfügung stehen. Es wird somit ein Nebenzweig bereitgestellt.
In 3 pflanzt sich das hohe Druckniveau (1) bei geöffnetem ersten Steuerventil (7) über die erste Ventildrossel (6) mit zugehörigem ersten Steuerventil (7) zu einem Haupt druckspeicher (9) bis zum PEEP-Ventilanschluss/Peep-Steuerdruckzuleitung (10) fort.
Wird das zweite Ventil (11) geöffnet, kann der Druck innerhalb des Hauptzweiges über das zweite Steuerventil (11) und eine optionale zweite Ventildrossel (12) in die Umgebung (15) entweichen oder für eine weitere Anwendung zur Verfügung stehen.
In 4 ist eine ähnliche Anordnung wie in 1 gezeigt, wobei auf das Rückschlagelement und den optionalen Drucksensor verzichtet wurde.

Claims

Verfahren zur Durchführung einer Peep-Ansteuerung für eine Vorrichtung zur Beatmung, bei dem mindestens eine Druckgasquelle über eine Steuerventilanordnung mit einem Peep-Ventil verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Steuerventilanordnung die pneumatische Steuerung von zwei Schaltventilen durchgeführt wird und dass das Peep-Ventil an eine Verbindung zwischen einem ersten und einem zweiten Schaltventil angeschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatische Steuerung durch impulsartiges Schalten der Steuerventile ermöglicht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch Öffnen des ersten Steuerventils das hohe Druckniveau vorzugsweise gedrosselt in die Steuerkammer des Peep-Ventils vordringt und den Hauptstrom senkt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Öffnen des ersten Steuerventils das Druckniveau zum Peep-Ventili entlastet wird.
Vorrichtung zur Durchführung einer Peep-Steuerung, die eine Druckgasgtielle, eine Steuerventilanordnung sowie ein Peep-Ventil aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerventilanordnung aus einem ersten und einem zweiten Schaltventil ausgebildet ist und dass das Peep-Ventil an eine Kopplung zwischen den beiden Steuerventile angeschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steuerventile unterschiedliche oder gleiche Querschnitte aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kopplung und Peep-Ventil ein Speicher angeordnet ist, um Druckschwankungen auszugleichen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem zweiten Ventil eine Drossel eingebaut ist, um die Trägheit des Systems zu beeinflussen und um gleiche Steuerventile zu nutzen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem ersten Ventil eine Drossel eingebaut ist, um die Trägheit des Systems zu beeinflussen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem ersten Ventil ein Speicher eingebaut ist, um Druckschwankungen auszugleichen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem ersten Ventil und dem Speicher ein Rückschlagelement eingebaut ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem ersten Ventil ein Druckteiler angeordnet ist, welcher aus einem ersten und einem zweiten Zweig besteht und das hohe Druckniveau vom Gebläse in ein erstes und ein zweites Niveaus aufteilt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Zweig über eine Drossel verfügt, um das zweite Druckniveau bereitzustellen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zweig den ersten Teildruck zu den beiden Steuerventilen weiterleitet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerdruckzuleitung ein Drucksensor angekoppelt ist.