DD128026B1 - Beatmungsgeraet mit vernebelungsvorrichtung - Google Patents

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft ein Beatmungsgerät rait Vernebelungsvorrichtung, die bei einer positiven oder aktiven Eiaatmungsphase dem Ateagas eine zerstäubte Flüssigkeit bzw. ein zerstäubtes Medikament zuführt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: Bei bekannten Beatraungsgeräten wird die zum Zerstäuben von Flüssigkeiten und Medikamenten benötigte Druckluft oder ein anderes unter Druck stehendes Gas entweder Druckflaschen entnommen oder laufend durch Kompressoren erzeugt. Die periodische Zufuhr der zerstäubten Nebel wird in den meisten Fällen mittels empfindlicher Ventile gesteuert oder es bleibt den Patienten überlassen, ein Steuerorgan für den Abschluß und die Breigabe des Atemgases zu betätigen. Wird das Atemgas durch Kompressoren erzeugt, so bewirkt der bei Wiederöffnung der Ventile stoßweise auftretende Überdruck eine Änderung in der Größe der mitgeführten Teilchen, die bei Flüssigkeiten bis zur Bildung relativ großer Tropfen fähren kann. Auch die Entnahme komprimierten Atemgases

aus einer Vorratsflasche verhindert nicht störende Druckstöße. Um dieses zu vermeiden, hat man Ventile entwickelt, die auch bei voller Öffnung nicht mehr als einer jeweils bestimmten Menge Atemgas in der Zeiteinheit Durchgang gewährt.

Diese konventionell pneumatisch gesteuerten Beatmungsgeräte sind mit einer Vielzahl mechanischer Bauteile versehen, welche ihrerseits dem Atemgas bestimmte Wege vorschreiben. Der dadurch bedingte sehr komplexe Aufbau eines Beatmungsgerätes mit Verneblervorrichtung sichert zwar, daß dem Patienten ein Atemgas solange zuströmt, bis ein bestimmter Einateaidruck erreicht ist, worauf dann die Steuerung den Gasstrom abschaltet und auf Ausatmung umschaltet, doch im Zusammenhang mit der Beatmung ist es noch immer schwierig, das in Form eines feinen Nebels zugeführte Medium zweckmäßig zuzutelbn und zu bemessen. Das Problem stellte sich besonders bei solchen Geräten, die infolge Drискzuführung mit verhältnismäßig hohem und niedrigem Gasdruck beträchtlichen Druckunterschieden ausgesetzt sind. In anderen Beatmungsgeräten ist in die Atemgas führende beitung eine Verneblervorrichtung eingeschaltet, und zwar derart, daß ihre Zerstäuberkanimer über einen Einlaß mit der Druckgasquelle und über einen Auslaß mit dem Luftweg des Patienten verbunden ist, wobei vielfach in die Zerstäuberkammer eine getrennte Gasstroazuführung einmündet.

Nicht selten erfolgt bei Beatmungsgeräten mit Injektorantrieb diese Gasstromzuführung über die Druckleitung des Injektors, damit der Zerstäubungseffekt auch nur dann eintritt } wenn dem Patienten Einatemluft zugeführt wird. Ihr Steuerprozeß verläuft auch hier über mehrere Absperrventile, die in Abhängigkeit von einem vom Patienten erzeugten und auf eine Steuermembran wirkenden Ansaugimpuls mittels einer Hebeeinrichtung geöffnet bzw. geschlossen werden. Darüber hinaus ist bei diesen zur fortlaufenden Unterstützung der noch vorhandenen Atmung verwendeten Beatmungsgeräten immer die aktive Beteiligung des Patienten notwendig, wenn auch seine Anstrengungen zur Durchführung der Atmung noch so klein sind.

Um die zu steuernden beweglichen Teile wie Ventile, Membranen, Hebe]gestänge, Bolzen u. dgl. in ihrer Vielzahl erheblich einzuschränken, wurde bei anderen Beatmungsgeräten an Stelle der komplexen Steuerung ein pneumatischer Verstärker vorgesehen. Dieser isi; nach Art eines bistabilen Wandstrahlverstärkers aufgebaut, bei dem die Atemluft selbst die Steuerimpulse zur Umsteuerung des Verstärkers aus der einen in die andere stabile Lage liefert. Seine Einsatzmöglichkeit mit einem Zerstäuber wird erreicht, indem im ünterdruckgabiet der beim Einatmen durch den Einatmungskanal auftretenden Strömungen ein Kapillarrohr mündet, das mit einem Vorratsbehälter für z. B. Sprühflüssigkeit in Verbindung steht und unter der Wirkung der

Strömung den Zerstäuber effekt auslöst. Der so in das Beatmungsgerät eingegliederte Zerstäuber arbeitet automatisch aussetzend, indem er während des Einatmungsvorganges wirksam und während des Ausatmungsvorganges unwirksam ist.

Wenn auch bei einem auf den sogenannten "Coanda-Effekt" beruhenden bistabilen Wandstrahlverstärker, wo sich also ein turbulenter Strahl unter Bildung einer Unterdruckblase an eine nahe Wand anlegt und der bei einem Steuersignal in die Blase zur anderen Wand hinüberwechselt, der Gasverbrauch der Steuerlogik nicht allzu hoch ist, so werden doch die Betriebskosten für im Druckbereich über 70 mbar arbeitende Schaltungen ungünstig beeinflußt. Doch abgesehen davon funktioniert auch dieses Beatmungsgerät und damit auch der Zerstäuber nur dann, wenn durch die Atmung des Patienten ein Steuerimpuls erzeugt wird. Tritt jedoch ein akuter Notfall ein, d. h., die Atmung des Patienten oder Verunglückten hat ausgesetzt, dann muß das Beatmungsgerät nicht nur eine Unterstützung der spontanen Atmung ermöglichen, sondern auch die vollautomatische Beatmung sichern. Dieses Erfordernis erfüllt ein pädiatrisches Beatmungsgerät für gesteuerte Ein- und Ausatmung, bei dem ein Teil des Atemgases einem Zerstäuber zuführbar ist. Das Atemgas bei diesem Gerät, ein Beatmungsgemisch von Luft-Sauerstoff, wird in den Atmungskreis über einen Strömungsteiler eingeleitet, der aus einem nach dem Nadelventilprinzip funktionierenden Zer-

st»äubungssteuerventil mit zwei Strömungswegen besteht« Der eine Teilstrora. steigert sich demzufolge proportional, wenn der andere verringert wird. Ein Teilstrom ist mit der Strahldüse eines Zerstäubers verbunden, der andere Teilstrom tritt über einen Kebenstromweg bzw. ein Hebenstromventil in den Atnuingskreis ein. Über den Nebenstromweg wird außerdem überschüssiges Atemgas geleitet, nämlich die Menge, die bei maximaler Offenstellung des Zerstäubungssteuerventils nicht über die Düse des für die Anfeuchtung bzw. die Medikamentenverabreichung bestimmten Zerstäubers geleitet werden kann. Dieses mit sehr hohem Druck arbeitende Beatmungsgerät bedingt wiederum einen komplexen Aufbau, der durch die Vielzahl zu steuernder beweglicher Teile und zusätzlich noch durch die variable Einfetellbarkeio der Teilströ&e unumgänglich ist.

Ziel der Erfindung:

Der Zv/eck der Erfindung besteht darin, die Nachteile der bekannten Beatmungsgeräte mit Vernebelungseinrichtung zu beseitigen und bei minimalem Kostenaufwand die wahlweise Verabreichung von medikamentösen Aerosolen zu sichern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit dem Beatmungsgerät signalverknüpfte Vernebelungsvorrichtung zu schaffen, die, auch zum Zweck der Anfeuchtung des Atemgases, vorzugsweise aber zur Eesorption des Medikaments

im Kreislauf, während der unterstützten oder automatischen Beatmung eine zur Inspirationsphase synchronisierte Verneblerleistung neben gleichzeitig kontinuierlicher Atemgasdurchlaßleistung gewährleistet.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Die gestellte Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Steuerkreis des Beatmungsgerätes mit einer im .Bypass zum Atemgasstrom geschalteten Vernebelungsvorrichtung versehen ist, die mit der Steuerung des Beatmungsgerätes signalverknüpft aus einer Steuereinheit mit Druck- und Mengenverstärkung besteht, welche einerseits unter Zwischenschaltung eines Druckminderers mit einer separaten Energiequelle oder mit der Druckgasquelle des Beatmungsgerätes und andererseits mit einem Medikamentenvernebler bekannter Ausführung verbunden ist♦

Mit dieser Lösung werden nicht nur die eingangs dargelegten Nachteile der bekannten Vernebelungsvorrichtung beseitigt, sondern auch die mögliche Einflußnahme auf die Steuerung durch Erschütterungen oder Lageveränderungen ausgeschaltet. Ein wesentlicher Vorteil jedoch besteht noch darin, daß Schwankungen des Hilfsdruckes und der Signalamplitude auch bei relativ großen Bereichen keinen Einfluß auf den Schaltzustand der Vernebelungsvorrichtung haben, so daß bei möglicher Änderung der Amplitude innerhalb der 0- bzw. b-Signalbereiche keine Umschaltung er-

folgt· In bevorzugter Ausführung ist die Steuereinheit mit auswechselbaren Doppelmembranrelais versehen, deren einheitlich ausgebildete Ein- und Ausgänge mit über Verteilerblöcke geleitete logische Eingangssignale, mit über eine Reduzierung geleiteten Hilfsdruck der Druckgasquelle und mit Atmosphärendruck belegt sind, und zwar derart, daß bei anliegendem Drucksignal am Signaleingang der Steuereinheit vom Hilfsdruck gespeiste Ausgangssignale bestehen, welche zu einem mit der Verneblerdüse des patientennah angeordneten Medikamentenverneblers verbundenen Anschlußblock geführt sind.

Vorzugsweise besteht die Steuereinheit aus drei einzeln verschalteten Doppelmembranrelais und einem als Negator geschalteten vierten Doppelmembranrelais, deren mit Hilfsdruck belegten Eingänge über die Reduzierung mit dem Druckminderer, deren mit Eingangssignal belegten Eingänge über den Verteilerbloclc und ein Wegeventil mit der Steuerung des Beatamngsgerätes und deren mit negiertem Signal belegten Eingänge über einen zv/eiten Verteilerblock mit dem Ausgang des Legators sowie deren mit Hilfsdruck gespeiste Ausgangssignale belegten Ausgänge über den Anschlußblock mit der Verneblerdüse verbunden sind, während bei den noch unbelegten Ausgängen ein Zugang zur Atmosphäre hergestellt bzw. mittels Blindverschlüsse verhindert ist.

Ausführungsbeispiel:

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand einer schematischen Zeichnung näher erläutert: Bs zeigen:

Fig. 1: eine rn.lt dem Beatmungsgerät signalverknüpfte Vernebelungsvorrichtung in der Seitenansicht,

Fig. 2: eine Darstellung nach Fig. 1 in der Draufsicht und

Fig. 3i eine Anordnung und Signalverknüpfung unter Anwendung von vier Doppelmembranrelais in einer Steuereinheit der Vernebölungsvorrichtung.

Die id Bypass zum Atemgasstrom geschaltete Vernebelungsvorrichtung besteht aus einer mit vier Doppelnembranrelais 1j 2} 3» 4· bestückten Steuereinheit 5 und einem patientennah angeordneten Medikamentenvernebier 6. Die Steuereinheit 5 und der Medikamentenvernebler 6 sind miteinander und mit dem Beatmungsgerät 7 mittels der Schlauchleitungen 8; 9» 10 und 11 flexibel verbunden. An der Steuereinheit 5 befinden sich ein Signaleingang 12 und ein Hilfsdrискеingang 13. Zweckmäßigerweise ist deren Verbindung zum Beatmungsgerät 7 signalseitig an einen für einen Monitor (nicht gezeichnet) bestimmten Anschluß 27 über einen Anschlußblock 14 und hilfsdruckseitig an einem Anschluß 29 über einen Anschlußblock 15 hergestellt.. Der Anschlußblock 15 ist so gestaltet, daß er eine direkte Einspeisung des Antriebsgases vom Beatmungsgerät 7 oder von einer separaten Druckgasquelle ermöglicht. Der in die

Xnspirationsleitung 9 zwischengeschaltete Medikamentenvernebler 6, dessen Auslaß 17 zum Atemweg des Patienten führt, ist mit einem verschließbaren Nachfüllstutzen 18 für Medikamente oder Flüssigkeiten versehen. Die Verneblerdüse 19 ist am Ende der Leitung 8 mit der Steuereinheit 5 verbunden, die rhythmisch synchron über den Signaleingang 12 vom Beatmungsgerät 7 angesteuert wird und während der Inspirationsphase eine von der Einstellung der Beatmungsparameter unabhängige konstante ifebelstromleistung liefert.

Wie Pig. 1 und Fig. 2 zeigen, arbeitet diese mit dem Beatmungsgerät 7 kombinierte Vernebelungsvorrichtung 5 und 6 nach dem Prinzip der pneumatischen Vernebelung. Ihre Inbetriebnahme erfolgt über einen Ein- und Ausschalter 20. Als Antriebsgas dienen Druckluft oder Drucksauorstoff mit einem Druck von 4 kp/cm , der mittels Druckminderer

16 auf 1,4 kp/cm entspannt entsprechend der Signaleingabe in die Steuereinheit 5 eingespeist wird

Die für eine Aerosol-iherapie oder Atemgasanfeuchtung erforderliche Verneblerleistung wird mittels der in Fig. 3 dargestellten Doppelmembranrelais 1; 2; 3 und 4 gesteuert. Von diesen sind die Doppelmembranen 1; 2 und 3 einzeln und übereinstimmend verschaltet, so daß bei angelegten Drucksignalen und Speisedruck ihre Funktionsweise gleich ist bzw. auf die Membranen (nicht gezeichnet)

wirkenden Kräfte gleich sind. Ihre Eingänge 1.2, 2.2 und 3.2 sind über einen Verteilerblock 21 mit dem Ausgang 4.0 des als Negator funktionierenden Doppelmembranrelais 4 und ihre Ausgänge 1.0, 2.0 und 3·0 sind über einen Anschlußblock 22 und der Leitung 8 mit der Verneblerdüse 19 verbunden. Die mit Hilfsdrиск bzw. dem Speisedruck belegten Eingänge 1.3t 2.3, 3·3 und 4.3 sind über eine Reduzierung 23 mittels einer Schlauchleitung 30 an den Druckminderer 16 angeschlossen, wogegen zwischen den Eingängen 1.1, 2.1, 3.1 und 4.2 und dem Anschluß 27 oder einem Signalabgriff der Steuerung des Beatmungsgerätes 7 eine Signalverknüpfung besteht, die über einen Verteilerblock 24, ein Wegeventil 25» den Signaleingang 12 und die Schlauchleitung 10 hergestellt ist. Die Eingänge 1.4, 2.4, 3.4, 4.1 und 4.4 sind frei zugängig zur Atmosphäre bzw. mittels Blindverschlüsse 26 verschlossen.

Zur Erzielung eines besonders günstigen Anschlusses ist die Steuereinheit 5 six der Rückwand des Beatmungsgerätes 7 angehangen. Der Anschlußblock 15 und der Anschluß 27 sind mit Arretierungsstiften 28 versehen, so daß eine Sicherheit gegen seitenverkehrten Einbau und Verdrehung vorhanden ist.

Nach Füllen des Medikamentenverneblers 6 mit Pharmaka oder Flüssigkeit ist die Vernebelungsvorrichtung einsatzbereit· Ihre Inbetriebnahme erfolgt mittels des Ein- und Ausschalters 20, der die Signalansteuerung und damit die

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Belegung der Bin- und Ausgänge der Doppelmembranrelais 1, 2, 3 und 4 mit den entsprechenden Signalen, dem Hilfsdi'uck oder der Atmosphäre auslöst. Der Steuerprozeß und der durch ihn während einer positiven oder aktiven Einatmungsphase sich ständig wiederholende Zerstäubungsprozeß wird durch die erfindungsgemäße Steuereinheit 5, insbesondere durch die geschaltete Anordnung der in ihrer Funktionsweise bekannten Doppelmembranrelais 1, 2, 3 und 4- mit einer konstanten Nebelstromleistung von 10 l/min, betrieben. Fernerhin sichert der am Medikamentenvernebler 6 vorhandene Hachfüllctutzen 18 eine kontinuierliche Zugabe von Zerstäubungsiuibteln, ohne daß die Beatmung unterbrochen werden muß.

Des weiteren ist eine Notversorgung des Patienten bei Störungen im Patiententeil des Beatmungsgerätes 7 über die Vernebelungsvorrichtung f?J 6 möglich, welche über den Signaleingang 12 und den Hilfsdruckeingang 13 zu steuern ist.

Claims (3)

•Hi- Erfindungsanspruch:

1. Beatmungsgerät mit einer im Bypass zum Atemgasstrom geschalteten Vernebelungsvorrichtung, die über einen Einlaß mit einer Druckgasquelle und über einen Auslaß mit dem Atemweg des Patienten verbunden ist und die bei einer positiven oder aktiven Einatmungsphase dem Atemgas eine zerstäubte Flüssigkeit oder ein zerstäubtes Medikament zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Steuerung des Beatmungsgerätes (7) signalverknüpfte Vernebelungsvorrichtung (5; 6) aus einer Steuereinheit (5) mit Druck- und Mengenverstärkung besteht, welche einerseits unter Zwischenschaltung eines Druckminderers (16) mit einer separaten Energiequelle oder mit der Druckgasquelle des Beatmungsgerätes (7) und andererseits mit einem Medikamentenvernebler (6) bekannter Ausführung verbunden ist·

2# Beatmungsgerät mi-t Vernebelungsvorrichtung nach Punkt dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (5) mit auswechselbaren Doppelmembranrelais (1} 2J 3; 4) versehen ist, deren einheitlich ausgebildete Ein- und Ausgänge mit über Verteilerblöcke (21J 24) geleitete logische Eingangssignale, mit über eine Eeduzierung (23) geleiteten Hilfsdruck der Druck-

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gasquelle und mit Atmosphärendruck belegt sind, und zwar derart, daß bei anliegendem Drucksignal am Signaleingang (12) der Steuereinheit (5) ein vom Hilfsdruck gespeistes Ausgangssignal entsteht, welches zu einem mit der Verneblerdüse (19) des patientennah angeordneten Medikamentenverneblers (6) verbundenen Anschlußblock (22) geführt ist.

3· Beatmungsgerät mit Vernebelungsvorrichtung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (5) aus einzeln verschalteten Doppelmembranrelais (1,* 2; 3) und einem als Negator geschalteten Doppelmembranrelais (4) besteht, deren mit Hilfsdruck belegten Eingänge (1.3; 2,3; 3.3; 4.3) über die Reduzierung (23) mit dem Druckminderer (16), deren mit Eingangssignal belegten Eingänge (1.1; 2.1; 3.1J 4·2) über den Verteilerblock (24) und ein Wegeventil (25) mit der Steuerung des Beatmungsgerätes (7) und deren mit negiertem Signal belegten Eingänge (1·2; 2.2; 3.2) über den Verteilerblock (21) mit dem Ausgang (4.0) des Negators sowie deren mit Hilfsdruck gesperrte Ausgangssignale belegten Ausgänge (1.0; 2.0; 3.0) über den Anschlußblock (22) mit der Verneblerdüse (19) verbunden sind, während bei den Ausgängen (1·4; 2.4J 3.4J 4·1; 4·4) sin Zugang zur Atmosphäre hergestellt bzw· mittels Blindverschlüsse (26) verhindert іаѣ« Д .Seifen