DD140651A1

DD140651A1 - Steuerung fuer automatische druck-,zeit-oder volumengesteuerte beatmungsgeraete

Info

Publication number: DD140651A1
Application number: DD78209085A
Authority: DD
Inventors: Klaus Jehmlich; Rudolf Mueller
Original assignee: Klaus Jehmlich; Rudolf Mueller
Priority date: 1978-11-15
Filing date: 1978-11-15
Publication date: 1980-03-19
Also published as: SE432356B; DE2932161A1; HU187257B; CS233303B1; SE7907506L

Description

Steuerung für automatische druck-, zeit- oder volumengesteuerte Beatmungsgeräte

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft eine Steuerung für automatische durck-, zeit- oder volumengesteuerte Beatmungsgeräte zur assistierenden und kontrollierten Beatmung, die aus pneumatisch-logischen Schalt- und Steuerelementen besteht, mit einer Steuerungsanordnung zur intermittierenden Zwangsbeatmung'(IMV), der Mittel für eine Op-Dosierung, eine I

Überdrucksicherung und einen Druckausgleich zugeordnet sind.

Die IMV (intermittend mandatory ventilation) ist eine wichtige Maßnahme zur Entwöhnung.des Patienten von der automatischen Beatmung und findet im allgemeinen während bzw. im

Anschluß zu der assistierten IPPB (intermittierende Überdruckbelastung) statt« Am Anfang des EntwöhnungsVorganges sind die Zwangsbeatmungszyklen der Eigenatmungsfrequenz des Patienten angepaßt, jedoch, werden dann die Zwischen-Intervalle zwischen den Zwangsbeatmungszyklen allmählich vergrößert, so daß die Zwangsbeatmungszyklen jeweils durch einen oder mehrere Spontanatemzüge voneinander getrennt werden« Mit fortschreitendem EntwöhnungsVorgang wird die Anzahl dieser Eigenatmungszüge erhöht, bis die Zwangsbeatmungszyklen nur noch eine vemachlässigbare Wirkung auf den Patienten haben, wonach das Beatmungsgerät vom Patienten getrennt werden kann, v/eil der Patient nunmehr in der Lage ist, selbständig und ohne Unterstützung, zu atmen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Es sind Beatmungsgerate bekannt, die entweder nachträglich mit der zusätzlichen Betriebsart der intermittierenden Zwangs— beatmung ausgestattet worden sind oder die eine Einrichtung zum Zwecke der Durchführung einer intermittierenden Zwangsbeatmung aufweisen (Anaesthesia, London, 1977 Bd. 32, Nr · 2, Seiten 163 bis 169)·

Die vorgestellte Einrichtung, die das Problem der·Entwöhnung von der intermittierenden Überdruckbeatmung lösen soll, zeigt einen zusätzlich großvplumigen Aufbau. Die verwendeten Bauteile sind besonders durch ein Konstantdruck-Reservoir gekennzeichnet, aus welchem der Patient atmen kann und das mit Atemgas verschiedener Zusammensetzung bis zu einem vorgewählten Innendruck aufgefüllt wird und diesen jederzeit beibehält-»

Die Einrichtung ist mit entsprechenden Adaptern an ein herkömmliches Beatmungsgerät angeschlossen, in welches das Ateingas geleitet und das in zweckmäßigen Atemzugvolumina in die Lunge des Patienten entleert wird. Der so hergestellten Punktionseinheit sind mehrere pneumatische Ventile zugeordnet, von denen eines den erforderlichen positiven Endausatemdruck (PEEP) oder kontinuierlichen positiven Atemwegdruck (CPAP) sichern solle Die Verwendung des in der Literatur noch ausführlicher beschriebenen Systems erreicht zwar eine zur zwangsläufigen Minutenvolumengabe (MMV) abgewandelte IMV, jedoch steht der apparative Aufwand in keinem Verhältnis zur erzielten Wirkung_o

Es sind fernerhin zeitgesteuerte Beatmungsgeräte bekannt, die bei Bedarf.· auf Drucksteuerung umschaltbar sind und deren Entwöhnungsapparatur während der Inspirationsphase einer. Zwangsbeatmung die angestrebte Kontinuität der Zeit-Volumen- und Druckcharakteristik zerstört und Korrekturen erforderte Ein Beispiel von Geräten dieser Art ist das unter der Bezeichnung "Universal-Ventilator I" bekanntgewordene Langzeitbeatmungsgerät (Prospekt 5662.1 der Firma Drägerwerk AG Lübeck, Juni 1978) mit dem neben der kontrollierten und assistierenden Beatmung auch die IMV-Beatmung durchgeführt werden kamu Mit dem Umschalten auf IMV wird die der kontrollierten Beatmung zugrunde liegende Frequenz bzw, die der assistierenden Beatmung zugrunde liegende Sicherheitsfrequenz zunächst gezehntelt und darüber hinaus die Inspirationsdauer für den maschinell abzuliefernden

Beatmungshub manuell direkt eingestellt. Die restliche Zeit ist Pausenzeit, in der dem Patienten die Spontanatmung gestattet wird» Auch bei dieser Lösung wird durch Einstellung eines positiven Endausatemdruckes die Atmung unter kontinuierlich positivem Atemwegdruck ermöglichte Bei einer solchen Betriebsart sind jedoch Korrekturen zur Gewährleistung des ursprünglichen Atemzugvolumens für den nunmehrigen maschinell abzuliefernden Beatmungshub unvermeidlich. Die bekannten Beatmungsgeräte mit der zusätzlichen Betriebsart der intermittierenden Zwängsbeatmung sind für eine synchronisierte IMV (SIWf) ausgelegt, deren angeblich physiologischer Vorteil jedoch nicht annehmbar ist. Erstens ist der Patient in der Entwöhnungsphase unruhig und zweitens ist schon deshalb die Häufigkeit der spontanen Einatmung auf dem Höhepunkt eines zwangsläufigen Beatmungszuges selten. Tritt dieser Pail doch ein, dann entspricht dies einem "Seufzer", dessen Auftreten bei kontrollierter Beatmung sowieso eine Grundforderung ist»

Der Zweck der Erfindung besteht in ofer Beseitigung der aufgezeigten Mangel, wobei in der Zielstellung bewußt auf die Möglichkeit einer synchronisierten IMV verzichtet wird.

Ziel der Erfindung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in Beatmungsgeräten zusätzliche Betriebsart der intermittierenden Zwangsbeatmung dahingehend zu verbessern, daß die hierfür notwendige

Steuerungsanordnung unter weitestgehender Hutzung bereits vorhandener pneumatisch-logischer Schalt- und Steuerelemente sowohl die DuY und bei Vorhandensein eines Ventiles zur Erzeugung eines endexspiratorischen positiven Druckplateaus (PEEP) die Spontanatmung bei Aufrechterhalten eines kontinuierlichen positiven Atemwegdruckes (CPAP) ermöglicht als auch die Ergonomie in den Beziehungen zwischen Patient und Beatmungsgerät mittels nur einer hinzukommenden Schalt- und Signalgebereinheit optimal gestattet.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Steuerungsanordnung eine mit einem Wahlschalter, einem ODER-Block und zwei UlJI)-Blöcken versehene Zusatzsteuerung ist, daß der Wahlschalter eingangsseitig mit der Steuerdruckleitung der Beatmungsgerätesteuerung und ausgangsseitig mit jeweils einem Eingang des ODER-Blockes und der UND-Blöcke verbunden ist und daß der ODER-Block und die UND-Blöcke über ihre zweiten Eingänge an die Signalleitungen des Druck-, Zeit- und Volumensteuermechanismus der Beatmungsgerätesteuerung und über ihre Ausgänge an ein mit der Steuerdruckleitung in Verbindung stehendes Wegeventil, einen Schwellwertschalter und eine Rückschlag-Wegeventilkombination angeschlossen sind, die ihrerseits über bekannte Schalt- und Steuerelemente mit dem Y-Stück am Patientenahschluß verknüpft sind. Durch die Erfindung wird eine Überlegenheit gegenüber der SlMV geschaffen, die besonders im in Etappen vollzogenen

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Entwöhnungsprozeß· als einfache Lösung offenbart ist. Ausgangspunkt des Vorganges der Entwöhnung ist im allgemeinen die intermittierende Überdruckbeatmung (IPPB). Ihr folgt die assistierende intermittierende Überdruckbeatmung mit hoher Triggerempfindlichkeit und danach die assistierende intermittierende Überdruckbeatmung mit niedriger Trigger« empfindlichkeit und verlängerter Pausenzeit» Schließlich folgt das Umschalten auf IMV bei Nutzung aller technischen Mittel der zwangsweisen.assistierenden Beatmung im Falle ausbleibenden Bigenatmungsversuehes des Patienten nach Ablauf der Pausenzeit. Der Vorteil wird besonders in der letzten Etappe offensichtlich, denn in ihr erfolgt der Zwangsbeatmungshub mit den Einstellungen zur assistierenden Beatmung oder mit blockiertem Trigger, und in der dazugehörigen Pausenzeit kann der Patient spontan atmen_o Die Pausenzeit kann mit zunehmender Entwöhnung kontinuierlich verlängert werden.

Vorzugsweise besitzt der Wahlschalter 3/2-Funktion und ist er eingangsseitig mit der zu einem Op-Anschluß geführten Steuerdruckleitung der Beatmungsgerätesteuerung und ausgangsseitig über einen direkten statischen Eingang mit dem ODER-Block sowie über ^jeweils einen iversen statischen Eingang mit dem ersten UND-Block und dem zweiten IMD-BIock verbunden.

Die in der Zusatzsteuerung verwendeten und die mit ihr verbundenen Schalt- und Steuerelemente bilden selbst keinen Teil der Erfindung, so daß auf diese nicht weiter eingegangen wird. Die Ausbildung der 'Erfindung jedoch ist zweckmäßig

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dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwertschalter %ine Verbindung mit dem Patientenanschluß aufweist, der einerseits über ein PEEP/CPAP-Ventil und ein mit diesem verbundenes Exspirationsventil an die Beatmungsgerätesteuerung, andererseits einmal an ein Überdrucksicherheitsventil und ein Hustenventil und zum anderen an einen mit einem Stromventil und dem Wegeventil verbundenen Injektor angeschlossen ist, daß der Injektor einen Zugang- vom membrangesteuerten Verschluß der Rückschlag-Wegeventilkombinatxon besitzt, die über ihren einen Weg mit dem Hustenventil und,einem Luftfilter und über ihren anderen Weg erstens und unter Zwischenschaltung eines weiteren Stromventils und Durchflußmessers mit dem Op-Anschluß

und zweitens mit einem Ausgleichsbehälter und einem Überdruck-

Sicherheitsventil für 0 -Zufluß verbunden ist.

Die Zusatzsteuerung kann platzmäßig in jedem Beatmungsgerät untergebracht werden. Hierbei bilden der Wahlschalter, der ODER-BIock und die UMD-Blöcke eine Baueinheit und sind diese kompakt miteinander verbunden· Die Zweckmäßigkeit besteht auch noch darin, daß die Stromventile, der Schwellwertschalter, das PEEP/CPAP-Ventil und das in Patientennähe eingeordnete uberdrucksicherheitsventil einstellbar gestaltet sind. Es ist fernerhin möglich, einen entsprechenden Mechanismus mit optischer oder akustischer Signalgabe vorzusehen, der bei der IMV wirkt und die Zwangsbeatmungen nach den Eigenatmungen in der Pausenzeit anzeigt. Einrichtungen dieser Art sind jedoch bekannt und v/erden deshalb hier nicht weiter beschrieben.

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Ausführungsbeispiel:

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die*anliegende Zeichnung näher beschrieben, die ein Schema der erfindungsgemäßen Zusatzsteuerung und der Schaltungsanordnung mit der Beatmungsgerätesteuerung zeigt« Das in der Zeichnung dargestellte Beatmungsgerät umfaßt die mit- der Bezugszahl 1 versehene Beatmungsgerätesteuerung, deren Druck-Volumen-ZeitSteuermechanismus zur assistierenden und kontrollierten Beatmung an sich bekannt ist und deshalb hier nicht weiter beschrieben wird» Mit diesem ist eine für die zusätzliche Betriebsart der intermittierenden Zwangsbeatmung bestimmte Zusatzsteuerung 2 verbunden, deren Hauptbestandteil ein Wahlschalter 3» ein ODER-BIock 4 und zwei IMD-Blöcke 5*6 sind«. Der mit einer 2/3-I¹unktion ausgestattete Wahlschalter 3 ist eingangsseitig mit einer zum O_?-Anschluß geführten Steuerdruckleitung 8 der Beatmungsgeräte steuerung und ausgangsseitig über einen direkten statischen Eingang mit dem ODER-BIock 4 sowie über jeweils einen inversen statischen Eingang mit dem ersten IMD-BIock 5 und dem zweiten IHD-Block 6 verbunden« Die anderen Eingänge des ODER-Blockes 4 und der MD-Blöcke 5,6 stehen mit den Signalleitungen 9 des Druck-Volumen-Zeitsteuermechanismus der Beatmungsgerätesteuerung 1 in Verbindung. Der Ausgang des ODER-Blockes 4 ist an ein Wegeventil Io, der Ausgang des UlTD-BIockes 5 ist an einen Schwellwertschalter 11 und der Ausgang des UND-Blockes β ist an eine Rückschlag-Wegeventil-Kombination 12 angeschlossen. Die Leitung 13 verbindet den Schwellwertschalter

mit dem Y-Stück 14 am Patientenanschluß 15» der einerseits über ein PEEP/CPAP-Ventil 16 und ein mit diesem verbundenes Exspirationsventil-17 an die Beatmungsgerätesteuerung 1 und andererseits einmal an ein Überdrucksicherheitsventil 18 und ein Hustenventil 19 und zum anderen an einen mit einem Stromventil 2o und dem Wegeventil Io verbundenen Injektor angeschlossen ist. Der Injektor 21 besitzt einen Zugang vom membrangesteuerten Verschluß der Rückschlag-Wegeventil-Kombination 12, die außer dem Zugang vom UHD-Block 6 zwei weitere jedoch von diesem getrennte Wege aufweist, von denen der eine Weg mit dem Hustenventil 19 und einem im Nebenschluß angeordneten Luftfilter 22 verbunden ist.'Der andere Weg ist unter Zwischenschaltung eines Stromventiles 23 und eines Durchflußmessers 24 an dem CU-Anschluß 7 aber auch an einen Ausgleichsbehälter 25 und ein Überdrucksicherheitsventil 26 ge~ . führt ο

Von dem unter Druck stehenden Sauerstoff wird ein für Steuerzwecke abgezweigtes Teil über die Steuerleitung 8 zur Beatmung sgeräte steuerung 1 und zur Zusatzsteuerung 2 geführt« Die logischen Verknüpfungsglieder (in 4»5 und 6) deren leistungsmäßige Anpassung zu den nachfolgenden druckmittelbetriebenen Elementen durch eine bevorzugte Verwendung bekannter Doppelmembranrelais besonders vorteilhaft ist und die eine Verbindung der Beatmungsgerätesteuerung 1 mit der Zusatzsteuerung 2 herstellen, sind auf der Grundlage der logischen Operation UND bzw. ODER aufgebaut. Hierbei realisieren der ODER-Block 4 die Punktion einer Disjunktion und die UND-Blö'cke 5,6 die

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Punktion einer Inhibition, so daß entsprechend der getroffenen Entscheidung , am Wahlschalter 3 die Informationen in Form der Eingangssignale entsprechend verarbeitet v/erden. Diese in Abhängigkeit vom Druck-Volumen- oder Zeitsteuermechanismus zur assistierten oder kontrollierten Beatmung der Beatmungsgeräte steuerung 1 sowie von der gewählten zusätzlichen Betriebsart der intermittierenden Zwangsbeatmung entstehenden Drucksignale v/erden über Membranen in Kräfte umgesetzt, welche die erforderliche Umschaltung der Leitungsverbindung ermöglicht..

Es erübrigt sich eine Beschreibung der mit dem ODER-Block und den UND-Blöcken 5»6 ausführbaren logischen Funktionen, da diese aus der Steuerungsanordnung der Zeichnung hervorgeht. Diese zeigt das Beatmungsgerät im Schaltzustand einer intermittierenden Überdruckbeatmung (IPPB), die während der Inspirationsphase dem Patienten ein Atemgas mit einer Sauerstoffkonzentration von 21 bis loo Vol.% zuführt. Die Entwöhnung des Patienten von dieser automatischen Beatmung erfolgt über die assistierte IPPB zunächst mit hoher Triggerempfindlichkeit und kurzer Pausenzeit, dann.mit niedriger Triggerempfindlichkeit und verlängerter Pausenzeit, bis schließlich auf die intermittierende Zwangsbeatmung (IMV) z.B. mit konstantem positiven Luftwegedruck (CPAP) umgeschaltet wird. Während der Pausenzeit, die am Timer vorwählbar ist, erfolgen die spontanen Atemhübe. Das geatmete Hubvolumen weist hierbei gleichbleibend die vorgewählte Sauerstoffkonzentration auf, d.h. der Patient atmet die gleiche Gasqualität wie bei der kontrollierten bzv/. assistierten IPPB.

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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt in der Kontinuität des Überganges von der IPPB über die IMV zur Spontanatmung und zeigt sich besonders darin, daß die Inspirationsphase hinsichtlich der Zeit-, Volumen- und Druckcharakteristik und die Gasqualität konstant bleiben* Auch das Ausführungsbeispiel vermeidet bewußt die Möglichkeit zur sogenannten synchronisierten IMV (SIMV), weil in der Regel der Patient beim Absetzen vom Beatmungsgerät unruhig ist. Es wurde auch bereits dargelegt, daß die Häufigkeit der spontanen Einatmung auf dem Höhepunkt eines zwangsläufigen Beatmungszuges selten ist. Tritt dieser Pail doch ein, dann entspricht dies dem "Seufzer", der bei kontrollierter Beatmung eine Grundforderung ist. Die für den Patienten möglicherweise schädigenden Druckspitzen werden durch das Überdrucksicherheitsventil 18 verhindert.

Claims

Erfindungsansprüche:

Ι«, Steuerung für automatische druck-, zeit- oder volumenge— steuerte Beatmungsgeräte zur assistierenden und kontrollierten Beatmung, die aus pneumatisch-logischen . Schalt- und Steuerelementen besteht, mit einer Steuerungsanordnung zur intermittierenden Zwangsbeatmung (IMV), der Steuermittel für eine 0_?-Dosierung, eine Überdrucksicherung und einen Druckausgleich zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsanordnung eine mit einem Wahlschalter (3), einem ODER-Block (4) und zwei OTD-Blöcken (5,6) versehene Zusatzsteuerung (2) ist, daß der Wahlschalter (3) eingangsseitig mit der Steuerdruckleitung (8) der Beatmungsgerätesteuerung (1) und ausgangsseitig mit jeweils einem Eingang des ODER-BIockes (4) und der IJMD-Blöcke (5,6) verbunden ist und daß der ODER-Block (4) und die UND-Blöcke (5,6) über ihre zweiten Eingänge an die Signalleitungen (9) des Druck-^ Zeit- und Volumensteuermechanismus der Beatmungsgeräte steuerung (1) und über ihre Ausgänge an ein mit der Steuerdruckleitung (8) in Verbindung stehendes Wegeventil (lo), einen Schwellwertschalter (11) und eine Rückschlag-Wegeventilkombination (12) angeschlossen sind, die ihrerseits über bekannte Schalt- und Steuerlemente mit dem Y-Stück (14) am Patientenanschluß (15) verknüpft sind.
2· Steuerung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wahlschalter (3) 3/2 Punktion besitzt und eingangsseitig

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mit der zum Op-Anschluß (7) geführten Steuerdruckleitung (8) der Beatmungsgerätesteuerung (1) und ausgangsseitig über einen direkten statischen Eingang mit dem ODER-Block (4) sowie über jeweils einen inversen statischen Eingang mit dem ersten UWD-Block (5) und dem zweiten Und-BIock (6) verbunden ist.
'3· Steuerung nach Punkt 1 und_ 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwertschalter (11) eine Verbindung mit dem Patientenanschluß (15) aufweist, der einerseits über ein PEEP/CPAP-Ventil (16) und ein mit diesem verbundenes Exspirationsventil (17) an die Beatmungsgerätesteuerung (1), andererseits einmal an ein Uberdrucksicherheitsventil (18) und ein Hustenventil (19) und zum anderen an einen mit einem Strornventil (2o) und dem Wegeventil (lo) verbundenen Injektor (21) angeschlossen ist, daß der Injektor (21) einen Zugang vom membrangesteuerten Verschluß der Rückschlag-Wegeventilkombination (12) besitzt, die über ihren einen Weg mit dem Hustenventil (19) und einem Luftfilter (22) und über ihren anderen Weg erstens und unter Zwischenschaltung eines Stromventils (23) und Durchflußmessers (24) mit dem O^-Anschluß (7) und zweitens mit einem Ausgleichsbehälter (25) und einem Uberdrucksicherheitsventil (26) verbunden ist.
4. Steuerung nach Punkt 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wahlschalter (3), der ODER-Block. (4) und die MD-Blöcke (5j6) eine Einheit bilden und kompakt miteinander verbunden sind.
5. Steuerung nach Punkt 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile (2o,23) sowie der Schwellwertschalter (11), das. PEEP/CPAP-Ventil (16.) und das Überdrucksicherheitsventil (18) einstellbar gestaltet sind.

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