SE456220B - Andningsapparat med via en styrapparat styrbar andningsgaskella - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 456 220 Denna uppgift löses enligt uppfinningen genom att munstycke- anordningen är utformad som minst ett 1 förkopplingsröret liggande jet-munstycke, vars utstötningsriktning är motsatt utstötningsriktningen för det för alstrande av inandnings- impulserna tjänande jet-munstycket.

Genom denna anordning av jet-munstyckena förflyttas vid utträde av gasnögtryckimpulserna från nynningarna pa jet- -munstyckena endast ringa luftmängder inuti förkopplingsröret, vilket uppbygger den önskade andningstrycknivän på kort tid, som fortsätter därefter under inandningsfasen 1 förkopplings- röret 1 riktning mot trakealkanylen, och under utandningsfasen i motsatt riktning till den öppna ändöppningen på förkopp- lingsröret.

De båda i motsatta riktningar utstötta gasstrâlarna kan praktiskt taget godtyckligt ändras med avseende på trycket och/eller frekvensen. Det har också visat sig, att genom motsvarande inställningar kan en stor mångfald av olika kurvor moduleras, varvid ett undertryck 1 trakealkanylen också kan åstadkommas pa konstgjord väg. För åstadkommande av ett över- tryck 1 trakealröret överväger den av tryck och frekvens alstrade gasstrâlintensiteten i riktning mot luftrören. medan för bildning av ett motsvarande undertryck den från luftrören utblâsta gasskâlens intensitet överväger. Gasstrâlarna alstras vanligtvis med hjälp av ett impulsstyrt ventilslutsteg för varje gasstråle separat. Det är därvid möjligt att relativt enkelt kompensera gastryckvagens löptid 1 kanylen, genom att styrimpulsföljden för den ena av gassträlarna fördröjes genom ett motsvarande. elektroniskt fördröjningselement.

För ändamålet att åstadkomma en optimal inriktning för de från jet-munstyckena utströmmande gashögtryckimpulserna är utstöt- ningsriktningen för jet-munstyckena reglerbart anordnad.

Pörkopplingsröret är vid sin ena sida försedd med en kanyl- ansats och mynnar vid sin andra sida fritt i atmosfären, som upptager den förbrukade andningsgasen. 10 15 20 25 30 35 456 220 Jet-munstyckena är dimensionerade på sådant sätt att efter deras inbyggnad motsvarar den fria tvärsnittsarean för inner- rummet pà förkopplingsröret i huvudsak den fria tvärsnitts- arean för den pàsatta trakealkanylen, så att tryckfallet 1 förkopplingsröret längs trakealkanylen hâlles så ringa som möjligt.

För alstrande av en tryckutlösande effekt avsmalnar inner- rummet för förkopplingsröret resp. den i omradet för förkopp- lingsröret liggande delen av trakealkanylen i omradet för gasstrålmynningarna i stralriktningen. Vid motsvarande, an- slutande utvidgning erhålles en venturi-effekt.

Ytterligare fördelaktiga utföringsformer av uppfinningen framgår av underkraven. I synnerhet är en sensor anordnad för bestämning av gassammansättningen mellan mynningarna på jet- -munstyckena i förkopplingsröret. Denna sensor kan med fördel ligga mitt emellan jet-munstyckena och lämpligen bestå av en infraröd-ljuskälla och en mitt emot ljuskällan liggande mot- tagare.

Ett utföringsexempel av uppfinningen visas med hjälp av rit- ningen schematiskt och belyses nedan närmare. På ritningen visar fig. l ett blockkopplingsschema för en andningsapparat enligt uppfinningen, fig. 2 en första utföringsform av för- kopplingsröret, fig. 3 en andra utföringsform av förkopplings- röret, fig. 4 ett exempel på en alstringsbar tryckkurva i kanylen på grund av tvâ impulsföljder till ventilslutstegen, och fig. 5 exempel på modulationskurvor. som kan framställas genom sättet enligt uppfinningen.

Fig. l visar schematiskt uppfinningens användning med ledning av ett blockkopplingsschema. Den mänskliga lungan är schema- tiskt antydd med 1 och luftrören med 2. Hed luftrören 2 är en standardtrakealkanyl 3 tättslutande förbunden. Trakealkanylen 3 är pâ den från kroppen vända änden förbunden med ett för- kopplingsrör 4, som uppvisar ett i huvudsak cylindriskt inner- rum 5 med två ändöppningar 6 och 7. 10 15 20 25 30 35 456 220 Förkopplingsrörets 4 ändöppning 6 är förbunden med trakeal- kanylen 3. medan ändöppningen 7 star i ständigt öppen förbin- delse med atmosfären. Det cylindriska innerrummets 5 tvärsnitt är ej konstant. utan uppvisar minst en utvidgning. såsom be- skrives närmare nedan. I förkopplingsrörets 4 cylindriska innerrum S mynnar på sidan en friskgastillförselledning 8. Pa 1 sig känt sätt beskickas denna med en andningsgas, som under ringa övertryck (ca 0,1 bar) strömmar genom förkopplingsröret.

I förkopplingsrörets 4 innerrum mynnar vidare två gasstrâlrör 20. 21, som är utbildade som relativt tunna ihåliga nålar och uppvisar en innerdiameter på exempelvis 0,9 till 1,2 mm.

Via tryckledningar 9. 10 beskickas gasstralrören 20, 21 med en gasström, som tillföres via en ventilanordning. Gasströmmen kan i nödfall avbrytas omedelbart med hjälp av säkerhets- magnetventiler ll, som är öppna 1 strömlöst tillstånd. Fin- styrningen av gasströmmen i gasstràlrören sker genom elektro- nisk styrning, vars viktigaste del är en reglerbar frekvens- generator 12, som styr de tvâ ventilslutstegen 13 och 14.

Ventilslutstegen 13, 14 pâverkas genom 1 sig kända arrangemang via gasledningar l3'. 14' med en under högre tryck stående gas, som i allmänhet har andningsgasens sammansättning. I ventilslutsteget öppnas och stänges då med den rytm, som svarar mot impulssignalkurvorna, som kommer från frekvens- generatorn 12. så att en mycket snabb följd av tryckstötar kan åstadkommas.

Ventilslutstegen 13 och 14 bildar således i princip exakta magnetiskt styrbara ventiler. Frekvensgeneratorn 12 styrs genom en inställningsenhet (ej visad) med avseende på frekvens och impulspaustid, varvid ventilslutsteget 13 styrs direkt via en första signalledning 15, medan det andra ventilslutsteget likaså på analogt sätt styrs via ledningen 17' eller 17', varvid emellertid här ett s.k. regenererande fördröjningsele- ment 16 är mellankopplat. Det regenererande fördröjningsele- mentet 16 styrs elektroniskt, så att det avger ventilsignal- impulserna till det andra slutsteget 14 fördröjda på sådant sätt, att kanyllöptiden för tryckvâgen från förkopplingsröret 10 15 20 25 30 35 456 220 till bronkerna kan kompenseras därigenom. Genom denna enkla omkopplingsätgärd förhindras också vid komplicerade impulssig- nalkurvor, att en oönskad överlagring av signaler äger rum.

Naturligtvis kan båda signalslutstegen 13. 14 pâverkas och styras medelst olika signalföljder helt oavhängigt av varandra.

Fig. 2 visar med någon förstoring förkopplingsröret 4 i detalj. Förkopplingsrörets 4 cylindriska innerrum S har unge- får över sin undre fjärdedel en med 50 t utvidgad tvärsnitts- yta. De i innerrummet 5 mynnande gasstrâlrören 20. 21 fram- skjuter till det cylindriska innerrummets S centrumaxel A och varje rör avslutas med ett vinkelrätt utvinklat ändstycke 22 resp. 23. Andstyckena 22. 23 är i sina ändar utrustade med munstycksliknande mynningar 24. 25. av vilka den ena mynningen 23 blåser eller pekar i huvudsak mot trakealkanylen 3. och den andra mynningen 24 i en i huvudsak motsatt riktning. Genom obetydlig vridning av gasstralrören 20, 21 omkring sina 1 förkopplingsrörets vägg liggande axlar kan stràlriktningen i viss mån ändras.

I en utvidgning 19 1 innerrummet 5 inneslutes tätt den med en manschett 27 försedda änden av trakealkanylen 3. Genom stryp- ningen och anslutande graduell utvidgning av genomströmnings- tvärsnittet, som delvis bildas av det cylindriska innerrummet 5, erhålles totalt en venturiliknande diffusorverkan, så att genom gasstrålstötarna ett tryck alstras. som fortplantar sig i trakealkanylen. Experiment har visat, att vid motsvarande styrning av gasstrâlens intensitet, som är beroende framför allt av frekvens och tryck, kan såväl övertryck som undertryck åstadkommas i trakealkanylen.

Av fig. 2 framgår vidare. att friskgastillförselledningen 8 mynnar snett mot innerrummets 5 cylinderaxel A, varvid inblås- ningsimpulsens axiella vektorandel pekar i riktning mot kany- len. Inblåsningsriktningen bildar därvid företrädesvis en vinkel på 45° med kanylens axel. men den kan variera inom gränserna 30 till 60”. Friskgastillförselledningen 8 kan 10 15 20 25 30 35 456 220 anbringas på olika sätt, exempelvis också stående vertikalt på centrumaxeln A eller genom ett T-stycke, som kan anslutas till öppningen 7. Väsentligt är. att genom innerrummets 5 cylind- riska utformning och genom en relativt stor innerarea hindras ej patientens spontana andning och hostning. Det skall också vara möjligt att fritt kunna avsuga förkopplingsröret, så att patienten kan hosta upp även större sekretklumpar obehindrat, varvid någon lumenförträngning ej uppstår. som tydligt skulle öka andningsarbetet. Det sörjs därför för att den efter gas- strålmynningarnas inmontering kvarblivande innerarean av för- kopplingsrörets 4 innerrum 5 i huvudsak motsvarar trakeal- kanylens innerarea.

Som framgår av fig. 2 kan trakealkanylen 3 också vara försedd med en tryckmätledning 28. medelst vilken det i bronkerna rådande trycket kan mätas.

Det torde noteras att ändstyckenas 22, 23 lägen kan utformas olika beroende på de aktuella kraven. I allmänhet ligger de båda ändstyckenas mynningar 24, 25 mellan 10 och 50 mm från varandra. De kan blåsa i exakt motsatta riktningar. Det är emellertid också möjligt att reglera rörens blåsriktningar relativt varandra, exempelvis att inrikta dem mer mot inner- rummets 5 innervägg. Innerrummets 5 mantelkontur kan också aerodynamiskt anpassas. Avståndet mellan friskgastillförsel- ledningen 8 och gasstrålrörets mot denna ökande mynning 24 avpassas i allmänhet så, att 'jet-effekten'. som utgår från gasstrålröret 20. ej överlagras för mycket av en stark frisk- gasström. Här har exempelvis visat sig gynnsamt att välja avståndet från undre kanten av friskgastillförselledningen till mynningen 24 mellan 40 och 100 mm. Här är det också viktigt att bygga ett så kompakt och lätt förkopplingsrör 4 som möjligt, för att patienten skall störas och påverkas så litet som möjligt. Over huvud taget måste beaktas. att för- kopplingsröret är utbildat som kanylkonnektor för kända standardtrakealkanyler.

I fig. 3 är ett något ändrat förkopplingsrör 4' visat. vars 10 15 20 25 30 35 456 220 lnnerrum 5 först utvidgar sig något 1 området av gasstral- rörens 20, 21 mynningar 24. 25. sedan åter sammandrager sig något. för att i anslutning därtill ännu en gång utvidga sig.

Förkopplingsröret 4' anbringas på trakealkanylen 3 i likhet med fallet enligt fig. 2. Avvikande är, att de båda gasstrål- rören 20, 21 införes genom förkopplingsrörets 4' vägg ned ett bestämt axiellt avstånd. I mellanrummet mellan de båda gas- strålrören 20, 21 är en infraröd-sändare 30 insatt. mitt elot vilken en infraröd-mätcell ligger såsom mottagare pa den andra sidan. Hätanordningen 30. 31 tjänar till att mäta C02-halten hos luften som befinner sig i omrâdet mellan mynningarna 24. 25 och tjänar således företrädesvis till matning av C02- -halten 1 utandningsluften. Om C02-halten är för liten. så betyder detta att någon utandad luft ej längre når fram till mätanordningen och att gasutbytet ej längre är tillräckligt. I detta fall måste en larmsignal avges. Andningen kan åter igàngsättas exempelvis genom intensifiering av gasutbytet. För bättre övervakning kan också ännu en tryckmätningssensor 30 inbyggas 1 förkopplingsröret 4' 1 området av mynningarna 24. 25 (jämför fig. 3), eftersom det här rådande trycket är väsentligt för kontinuerlig tilförsel av andningsgas till patienten.

Genom styrning av frekvensen och impuls-pausförhàllandet samt av trycket hos gasströmmen. dvs. en befuktad, företrädesvis med 02 kanylen väsentligt. anrikad andningsgas. påverkas trycknivån 1 trakeal- Pig. 4 visar synopsis av tre kurvor, som erhålles ur två styrkurvor. Kurvorna betyder i detalj: - kurva A l en impulsföljd från frekvensgeneratorn 12 till det första ventilslutsteget 13, - kurva A 2 en impulsföljd från frekvensgeneratorn 12 till det andra ventilslutsteget 14. - kurva B den erhållna tryckkurvan i trakealkanylen 3 vid övergången till bronkerna.

De 1 kurvorna A l och A 2 erhållna impulssignalföljderna varar nl'- 10 15 20 25 30 35 456 220 vid hög frekvensföljd. t.ex. 1000 tryckstötar per minut, alltid över flera tryckstötar, så att i verkligheten en nagot utjämnad kurva B erhålles (jämför även fig. 5). Den undre kurvan A 2 är på grund av fördröjningselenentets nellankopp- ling fördröjd med tidsbidraget 1. 1 är tryckvàgens löptid i kanylen från mitten mellan mynningarna fram till övergången till bronkerna. Det framgår. att motsvarande signalföljder. som kan alstras efter mangfaldiga styringângar på frekvens- generatorn, ger en exakt definierad andningskurva. Särskilt kan I-E-förhållandet innehallas noggrant och exakt. Härmed förstås förhållandet mellan intensiteten hos inandning och utandning. I princip kan en mångfald av olika trycknönster framställas. varvid kurvorna maste inställas i motsvarighet till den nödvändiga terapin och övervakningen av patienten.

Fig. 5 visar i avsnitten 5.1 till 5.7 olika möjligheter för utformning av andningskurvor. Med ledning av fig. 5 framgår särskilt. att en mycket brant flankstigning dP/dt kan force- ras. Kurvorna har tagits på den s.k. modellungan. I detalj visar kurvorna i fig. 5 (pâ två figurblad 5.10 och 5.20): 5.1 Jet-ventilation för âterupplivning. Här är en särskilt brant flankstigning erforderlig. 5.2 Högfrekvent jet-ventilation med stort dP/dt. men med litet Pmax. 5.3 Den högfrekventa oscillation. vid vilken ventilslutstegen 13 och 14 arbetar aperiodiskt. Andningsmedeltrycket är 0. 5.4 Mixed-mode-vibration. under vilken slemproduktion och upphostning retas. 5.5 Alstring av en högre frekvens. Gasförskjutningseffekten inuti bronkerna och trakealkanylen ökas. 5.6 'Imiterade' Engströms-tryckkurvor. Dessa kurvor före- drages vid konstgjord andning av patienter som ej har toraxskador. 5.7 En kortare impulstid än vid 5.2 är vald. varigenom ett lägre medeltryck erhålles.

Alla kurvorna 5.1 till 5.7 och ytterligare kurvor kan erhållas 456 220 utan 'avtagning' eller byte av förkopplingsröret eller kany- len. Förändringen sker endast genom variering av inställninga- paranetrarna frekvens, impuls-pausförhållande och ilpulsför- hàllandet 1 de båda gasstrálrören 20 och 21.

Andningsapparaten enligt uppfinningen erbjuder således ett överraskande stort spelrum för konstgjord andning av skadade patienter.

Claims (13)

10 15 20 25 30 35 456 220 10 Patentkrav

1. Rndningsapparat med en via en styrapparat styrbar andnings- gaskälla. vilken matar minst ett i ett förkopplingsrör anord- nat jet-munstycke under inandningsfasen med gashögtryckinpul- ser och varvid för fastställande av ett förutbestämt andnings- medeltryck i förbindelse med förkopplingsröret en anordning för alstrande av undertryck är anordnad, vilken genom en munstycksanordning alstrar undertryckimpulser. k ä n n e - t e c k n a d av att munstycksanordningen är utformad som minst ett i förkopplingsröret (4) liggande jet-munstycke (22), vars utstötningsriktning är motsatt utstötningsriktningen för det för alstrande av inandningsimpulserna tjänande jet-mun- stycket (23).

2. Andningsapparat enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att utstötningsriktningen för munstyckena (22, 23) är regler- bar.

3. Andningsapparat enligt krav 1 eller 2, n a d k ä n n e t e c k - av att innerrummet (5) för förkopplingsröret (4) vid sin ena sida uppvisar en kanylansats och vid sin andra ände mynnar fritt 1 atmosfären. k ä n n e - t e c k n a d av att den efter inbyggnad av jet-munstyckena (22. 23) kvarblivande fria tvärsnittsytan för innerrummet (5)

4. Andningsapparat enligt något av kraven l-3, på förkopplingsröret (4) i huvudsak motsvarar den fria tvär- snittsarean för trakealkanylen (3), som skall påsättas.

5. Andningsapparat enligt nagot av kraven l-4. k ä n n e ~ t e c k n a d av att innerrummet (5) pâ förkopplingsröret (4) resp. den fria tvärsnittsarean för den anslutna trakealkanylen (3) är avsmalnande 1 mynningsomrâdet för jet-munstyckena (22. 23) 1 strålriktningen.

6. Andningsapparat enligt något av föregående krav, k ä n f n e t e c k n a d av att en friskgastillförselledning (8) fffs-.ß - 10 15 20 25 30 35 456 220 ll mynnar på sidan i innerrummet (5) på förkopplingsröret (4).

7. Andningsapparat enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att inställningsvinkeln för friskgastillförselrörets axel (B) är reglerbar mot axeln för förkopplingsröret (4).

8. Andningsapparat enligt krav 6 eller 7, k ä n n e t e c k - n a d av att axeln för friskgastillförselröret (8) är in- ställt snett mot axeln för förkopplingsröret (4). och bildar med axeln för förkopplingsröret (4) en med sin spets mot kanylansatsen visande vinkel mellan 30' och 60°.

9. Andningsapparat enligt något av föregående krav, k ä n - n e t e c k n a d av att en sensor (30, 31) för gassamman- sättningen är anordnad mellan mynningarna (24. 25) för jet- -munstyckena (22, 23) i förkopplingsröret (4).

10. Andningsapparat enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av att sensorn (30, 31) ligger i mitten mellan jet-munstyckena (22, 23).

11. ll. Andningsapparat enligt krav 9 eller 10, k ä n n e - t e c k n a d av att sensorn (30, 31) uppvisar en IR-ljus- källa (30) och en mottagare (31). som är belägna mitt emot varandra på väggen av förkopplingsröret (4).

12. Andningsapparat enligt nagot av kraven 6-ll, k ä n n e - t e c k n a d av att avståndet mellan mynningen på friskgas- tillförselröret (8) från mynningen (24) på munstycket (22). som alstrar undertryckimpulserna, ligger mellan 40 mm och 100 mm.

13. Andningsapparat enligt något av föregående krav. k ä n - n e t e c k n a d av att i trakealkanylen (3) och/eller i innerrummet (5) på förkopplingsröret (4) är en tryckmätningsf sensor (28) anordnad.