DE10035938A1 - Beatmungsgerät - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Beatmungsgerät mit einem in einer von einem Steuergerät zu einer Patienten-Maske führenden Atemluftleitung angeordneten Ventil (1) mit einem beweglichen Verschlussteil (4) zum Freigeben oder Sperren eines Strömungsweges zwischen dem Steuergerät und der Patienten-Maske. Bei einfachem Aufbau werden günstige Atembedingungen dadurch sichergestellt, dass in einem Normalbetrieb mit einer Druckeinstellung zwischen 3-30 hPA durch die Strömung und den Druck sowohl in der Inspirationsphase als auch in der Exspirationsphase das Verschlussteil (4) in eine den Strömungsweg freigebende Stellung gebracht und mindestens eine nahe dem Verschlussteil (4) zwischen diesem und dem Steuergerät angeordnete, nach außen führende Exspirationsöffnung (A) ständig offen ist, während bei einer Spontanatmung bei kontrollierter Beatmung in der Exspirationsphase oder bei Stromausfall oder bei einem Defekt ein anderer Strömungsweg ohne Widerstand über mindestens eine an dem Ventil (1) vorgesehene Öffnung (E) zumindest teilweise freigegeben wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Beatmungsgerät mit einem in einer von einem Steuergerät zu einer Patienten-Maske führenden Atemluftleitung angeordneten Ventil mit einem in einem Ventilgehäuse beweglich gelagerten Verschlussteil zum Freigeben oder Sperren eines Strömungsweges zwischen dem Steuergerät und der Patienten-Maske einerseits und über mindestens eine Öffnung zwischen der Patientenmaske und der äußeren Atmosphäre andererseits.

Ein derartiges Beatmungsgerät ist beispielsweise in der DE 43 38 813 C2 als bekannt ausgewiesen. In dieser Druckschrift sind u. a. verschiedene Betriebs­ arten, wie ein Normalbetrieb und eine assistierte Betriebsart erläutert.

In der WO 98/26830 ist ein Ventil für ein Beatmungsgerät angegeben, das im Strömungsweg zwischen einem Steuergerät für die Atemluft und einem Mas­ kengehäuse angebracht wird. Bei Strömung der Atemluft von dem Gerät zur Maske sind an dem Ventil befindliche, nach außen führende Öffnungen mittels eines Gleitelementes geschlossen. Weitere Öffnungen nach außen sind nicht vorhanden, so dass während der Strömungsphase zum Patienten das Beat­ mungssystem geschlossen ist (geschlossenes System). Wenn sich die Strö­ mungsrichtung umkehrt, wird bei arbeitendem Gerät der Strömungsweg durch die genannten Öffnungen nach außen geöffnet, hingegen zum Steuergerät hin geschlossen.

Weitere Ventile sind in der DE 36 16 267 A, der US 5,370,356 und der US 4,870,963 genannt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Beatmungsgerät der eingangs angegebenen Art bereit zu stellen, bei dem mit einfachen Maßnahmen günstige Strömungsvorgänge bei der Beatmung erreicht werden.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hiernach ist vorgesehen, dass in einem Normalbetrieb mit einer Druckeinstellung zwischen 3-30 hPA durch die Strömung und den Druck sowohl in der Inspirationsphase als auch in der Exspirationsphase das Verschlussteil in eine den Strömungsweg freigebende Stellung gebracht und mindestens eine nahe dem Verschlussteil zwischen diesem und dem Steuergerät angeordnete, nach außen führende Ex­ spirationsöffnung ständig offen ist, während bei einer Spontanatmung bei kon­ trollierter Beatmung in der Exspirationsphase oder bei Stromausfall oder bei einem Defekt oder einem ähnlichen Ereignis (z. B. Abschalten des Gerätes) ein anderer Strömungsweg nach außen ohne wesentlichen Widerstand über die mindestens eine an dem Ventil vorgesehene Öffnung zumindest teilweise freigegeben wird. Mit diesem, ein offenes System beschreibenden Aufbau des Ventils wird eine zuverlässige Beatmung mit dem Steuergerät sichergestellt und auch bei abnormalen Ereignissen dem Patienten eine einfache Atmung ermög­ licht, wobei eine Rückatmung ausgeatmeter Gase stets sicher verhindert ist.

Eine einfache Ausbildung wird dadurch begünstigt, dass die Exspirationsöff­ nung(en) in einem Ventilunterteil eingebracht ist (sind) und über einen von dem Patienten weg gerichteten Exspirationsschlauch oder einen Diffusor führt/füh­ ren, wobei die Anordnung der mindestens einen Exspirationsöffnung in dem Ventilunterteil sicherstellt, dass stets ein genügender Frischluftdurchsatz in der Nähe der Atemmaske stattfindet und der von dem Patienten weggerichtete Ex­ spirationsschlauch oder der Diffusor dafür sorgen, dass kalte oder feuchte Luft­ strömungen von dem Patienten ferngehalten werden.

Ein für die Anordnung an einem Patientenschlauch und strömungstechnisch günstiger Aufbau ergibt sich dadurch, dass in dem Ventilgehäuse eine topf­ artige, mit ihrer Längsachse parallel zur Atemluftleitung ausgerichtete Aufnahme für das Verschlussteil angeordnet ist, mit deren Innenraum die mindestens eine Öffnung verbunden ist und deren offene Seite bei von dem Steuergerät erzeug­ tem Überdruck während der Einatmung und Ausatmung mittels des Verschluss­ teils verschlossen ist.

Eine gute Funktion wird weiterhin dadurch unterstützt, dass das Verschlussteil als mit mindestens einem parallel zur Längsachse der Aufnahme gerichteten Führungszapfen versehene Ventilklappe ausgebildet ist, die in einer in der Aufnahme vorgesehenen Führung axial verschieblich gelagert ist.

Für den einfachen, funktionssicheren Aufbau sind weiterhin die Maßnahmen vorteilhaft, dass dem freien Rand der offenen Seite der Aufnahme ein Durch­ gang mit einem Öffnungsrand parallel beabstandet gegenüberliegt, gegen den bei einer Spontanatmung bei kontrollierter Beatmung in der Exspirationsphase oder bei einem Defekt des Steuergerätes der Verschlussteil anschlägt. Der Rand der offenen Seite der topfförmigen Aufnahme einerseits und der Öffnungsrand des Durchgangs andererseits ergeben dabei auch eine einfache Begrenzung der Bewegung des Verschlussteiles.

Eine einfache Handhabung bei der Wartung bzw. Reinigung wird dadurch er­ reicht, dass das Ventil ein im Bereich des Verschlussteils mit dem Ven­ tilunterteil abnehmbar verbundenes Ventiloberteil aufweist.

Ist das Ventilunterteil mit dem Ventiloberteil fest verbunden (z. B. verklebt oder verschweißt), so ist das Ventil stabilisierbar.

Ein einfacher Aufbau wird weiterhin dadurch begünstigt, dass der Durchgang in einer Querwand des Ventilunterteils ausgebildet ist und dass die eine Abnah­ meöffnung steuergeräteseitig von der Querwand angeordnet ist. Die Querwand ergibt gleichzeitig einen günstigen Strömungswiderstand für eine Druckdifferenz zwischen den beiden Abnahmeöffnungen zur Strömungsmessung (Flow-Mes­ sung).

Eine einfache, zuverlässige Druckmessung wird mit einfachen Mitteln dadurch erreicht, dass die eine Abnahmeöffnung auch zur Druckerfassung genutzt wird.

Eine zuverlässige Funktion wird dadurch unterstützt, dass das Verschlussteil mittels Federkraft gegen den von dem Steuergerät erzeugten Druck vorgespannt ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Be­ zugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Ventils im Längsschnitt und im Querschnitt mit einem Diffusor,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Ventils nach Fig. 1, bei der von dem Ventil nach außen führende Öffnungen verdeutlicht sind,

Fig. 3A bis 3C schematische Darstellungen des Ventils nach Fig. 1 bei ver­ schiedenen Atmungssituationen,

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Ventils im Längsschnitt, im Querschnitt und in axialer Draufsicht von der Patientenseite mit einem Exspirationsschlauch,

Fig. 5 eine schematische Darstellung des Ventils nach Fig. 4, bei der von dem Ventil nach außen führende Öffnungen verdeutlicht sind, und

Fig. 6A bis 6C weitere schematische Darstellungen des Ventils nach Fig. 4 bei verschiedenen Atmungssituationen.

Wie insbesondere aus den Fig. 1 und 4 ersichtlich, besteht das Ventil im Wesentlichen aus fünf Teilen, die einfach zerlegbar und zu reinigen oder desinfizieren sind, nämlich einem patientenseitigen Ventiloberteil 2, einem Ventilunterteil 3, einer Ventilklappe 4, einer Druckfeder 5 und einem Ex­ spirationsschlauch 6 (Fig. 4) oder einem Diffusor 7 (Fig. 1).

Das Ventiloberteil 2 ist im Bereich der im Wesentlichen flach ausgebildeten Ventilklappe 4 abnehmbar mit dem Ventilunterteil 3 z. B. mit einem Gewinde oder einer rastenden Steckverbindung oder ähnlichen Koppelelementen ver­ bunden oder aber fest verbunden, z. B. verklebt oder verschweißt, wie die Fig. 1 und 4 zeigen. Das Ventiloberteil 2 kann direkt auf eine Patientenmaske oder ein dort angebrachtes Schlauchstück gesteckt werden, während das Ventil­ unterteil 3 mit einem entsprechenden Anschlussstutzen steuergeräteseitig mit einem Endabschnitt des Patientenschlauches verbindbar ist.

In dem Ventiloberteil 2 ist parallel zu dem sich in Richtung des Patienten­ schlauches erstreckenden Ventilgehäuse eine topfförmige Aufnahme 2.1 ange­ ordnet, die mit ihrem Boden zum Patientenanschluss hin und mit ihrer offenen Seite zum Steuergerät hin gerichtet ist. Auf dem Boden der Aufnahme 2.1 ist in deren Innerem zentral eine Führung angeformt, in die ein senkrecht auf der Ventilklappe 4 angebrachter Führungszapfen axial verschieblich eingesetzt ist. In der topfförmigen Aufnahme 2.1 ist auf deren Boden eine Druckfeder 5 ab­ gestützt, die andererseits auf die Ventilklappe 4 wirkt und diese in Richtung Steuergerät verschiebt. Die Ventilklappe 4 schlägt dabei an einem Öffnungsrand eines Durchgangs 3.1 an, der einen in Richtung zur Ventilklappe 4 hin vor­ stehenden Kragen aufweist. Mit einem steuergeräteseitig senkrecht vorstehen­ den weiteren Führungszapfen ist die Ventilklappe 4 längsverschieblich in einem zentralen Durchbruch einer Querwand des Ventilgehäuses verschieblich gela­ gert, in der auch der Durchgang 3.1 ausgebildet ist. Die Querwand ist an dem Ventilunterteil 3 angeformt. Wird also das Ventilunterteil 3 von dem Ven­ tiloberteil 2 abgenommen, so können die Ventilklappe 4 und die Druckfeder 5 auf einfache Weise entnommen werden.

In dem Ventilunterteil 3 ist seitlich mindestens eine Exspirationsöffnung A zum Gewährleisten einer Frischluftbeimischung vorgesehen, an die der von dem Patienten weg gerichtete Exspirationsschlauch 6 (Fig. 4) angeschlossen ist bzw. die von dem Diffusor 7 abgedeckt ist, um unangenehme Luftströmungen von dem Patienten fernzuhalten.

In dem Ventiloberteil 2 einerseits und dem Ventilunterteil 3 andererseits sind ferner eine Abnahmeöffnung C und eine weitere Abnahmeöffnung D vorgese­ hen, an die Schläuche zur Abnahme eines Differenzdruckes zwischen den ent­ sprechenden Anschlussstellen innerhalb des Ventilgehäuses angeschlossen sind, die an eine beispielsweise in dem Steuergerät vorhandene Messeinrichtung angeschlossen sind. Zwischen den beiden Abnahmeöffnungen C, D liegt zumin­ dest die Querwand mit dem Durchgang 3.1, vorliegend jedoch auch die topfför­ mige Aufnahme 2.1, wodurch ein Strömungswiderstand für die Differenzdruck­ messung vorhanden ist. Die Anschlussstellen der Abnahmeöffnungen C und D sind in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt, so dass an ihren die Mess­ schläuche einfach anschließbar sind.

Von dem Inneren der Aufnahme 2.1 führt mindestens eine Öffnung zur äußeren Atmosphäre, so dass ein freier Strömungsweg von dem Patientenanschluss zur Atmosphäre gegeben ist, wenn die Ventilklappe 4 mittels der Druckfeder 5 oder einer vergleichbaren Vorrichtung (wie biegeelastischem Element oder Ausnut­ zung der Schwerkraft oder dgl.) von dem freien Rand der Aufnahme 2.1 abge­ hoben ist. Hingegen ist der Strömungsweg über die Öffnungen E verschlossen, wenn von dem Steuergerät ein Druck aufgebaut ist, der bei einem sogenannten BiPAP-Gerät sowohl bei der Einatmung als auch bei der Ausatmung aufrecht er­ halten wird, um die Atemwege des Patienten offen zu halten. Bei von dem Steuergerät aufrecht erhaltenem Druck strömt aber ein Teil des Atemgases durch die Exspirationsöffnung A nach außen bzw. kann auch über diese Öff­ nung Frischluft beigemischt werden.

Im Normalbetrieb (Druckeinstellung 3-30 hPA Druckregelung) wird bei ein­ geschaltetem Beatmungsgerät die Ventilklappe 4 (Verschlussteil), bedingt durch Flow und Druck, in die bezüglich der Darstellung in den Fig. 1 bis 6C linke Position gebracht; das Ventil 1 ist zwischen Steuergerät und Patientenmaske offen, die beiden seitlichen Öffnungen E für eine Freiatmung sind verschlossen. Eine zusätzliche Druckleitung oder ein Umschaltmechanismus ist nicht erforder­ lich.

Bei der Inspirationsphase (Fig. 3A bzw. 6A) geht ein Teil des Flows über die Exspirationsöffnung A und den Exspirationsschlauch 6 bzw. den Diffusor 7 ins Freie, der andere Teil steht mit konstantem Inspirationsdruck für die Inspiration zur Verfügung.

Bei der Exspirationsphase (Fig. 3B bzw. 6B) kommt der Flow vom Patienten ge­ gen den konstanten Exspirationsdruck und geht durch die Exspirationsöffnung A und den Exspirationsschlauch 6 bzw. den Diffusor 7 ins Freie.

Eine Spontanatmung bei kontrollierter Beatmung, niedrigem Exspirationsdruck und kleinem Flow wird durch das Ventil 1 unterstützt. Da der Druck kurzzeitig abfällt (Reaktionszeit von Druckregelventil), bewegt sich die Ventilklappe 4 in die rechte Position und durch die beiden seitlichen Öffnungen E steht zusätzli­ cher Flow ohne Widerstand zur Verfügung.

Die durch die Exspirationsöffnung A austretende Luft wird durch den Exspira­ tionsschlauch 6 abgeleitet oder den Diffusor 7 verteilt, so dass kein kalter oder feuchter Luftstrahl den Patienten belästigt.

Durch die beiden Abnahmestellen in Form der Abnahmeöffnungen (C, D) wird über den Differenzdruck die Flowrichtung und Flowstärke erkannt. Dies ist bei der assistierten Betriebsart für die Triggerung von Bedeutung. Durch die Ab­ nahmestelle (D) wird der Beatmungsdruck gemessen.

Bei Stromausfall oder einem Defekt geht das Ventil in die Ruheposition (Fig. 3C bzw. 6C). Da kein Druck und Flow von der Geräteseite ansteht, wird die Ventil­ klappe 4 durch die Druckfeder 5 in die rechte Position gebracht. Das Ventil 1 ist geschlossen, die beiden seitlichen Öffnungen E sind offen, der Patient kann über diese Öffnungen weiter atmen. Eine Rückatmung ausgeatmeter Gase ist verhindert.

Claims (10)

1. Beatmungsgerät mit einem in einer von einem Steuergerät zu einer Pa­ tienten-Maske führenden Atemluftleitung angeordneten Ventil (1) mit einem in einem Ventilgehäuse beweglich gelagerten Verschlussteil (4) zum Freigeben oder Sperren eines Strömungsweges zwischen dem Steuergerät und der Patienten-Maske einerseits und zwischen der Pa­ tientenmaske und der äußeren Atmosphäre über mindestens eine Öffnung (E) andererseits,
dadurch gekennzeichnet,
dass in einem Normalbetrieb mit einer Druckeinstellung zwischen 3-30 hPA durch die Strömung und den Druck sowohl in der Inspirationsphase als auch in der Exspirationsphase das Verschlussteil (4) in eine den Strö­ mungsweg freigebende Stellung gebracht und mindestens eine nahe dem Verschlussteil (4) zwischen diesem und dem Steuergerät angeordnete, nach außen führende Exspirationsöffnung (A) ständig offen ist, während bei einer Spontanatmung bei kontrollierter Beatmung in der Exspirations­ phase oder bei Stromausfall oder bei einem Defekt ein anderer Strö­ mungsweg nach außen ohne wesentlichen Widerstand über die mindes­ tens eine an dem Ventil vorgesehene Öffnung (E) zumindest teilweise freigegeben wird.

2. Beatmungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Exspirationsöffnung(en) (A) in einem Ventilunterteil (3) ein­ gebracht ist (sind) und über einen von dem Patienten weg gerichteten Exspirationsschlauch (6) oder einen Diffusor (7) führt/führen.

3. Beatmungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ventil (1) auf beiden Seiten des Verschlussteiles (4) Ab­ nahmeöffnungen (C, D) zur Erfassung eines Differenzdruckes vorgesehen sind.

4. Beatmungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ventilgehäuse eine topfartige, mit ihrer Längsachse parallel zur Atemluftleitung ausgerichtete Aufnahme (2.1) für das Verschlussteil (4) angeordnet ist, mit deren Innenraum die mindestens eine Öffnung (E) verbunden ist und deren offene Seite bei von dem Steuergerät erzeugtem Überdruck während der Einatmung und Ausatmung mittels des Ver­ schlussteils (4) verschlossen ist.

5. Beatmungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussteil als mit mindestens einem parallel zur Längsachse der Aufnahme (2.1) gerichteten Führungszapfen versehene Ventilklappe (4) ausgebildet ist, die in einer in der Aufnahme (2.1) vorgesehenen Führung (2.2) axial verschieblich gelagert ist.

6. Beatmungsgerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem freien Rand der offenen Seite der Aufnahme (2.1) ein Durch­ gang (3.1) mit einem Öffnungsrand parallel beabstandet gegenüberliegt, gegen den bei einer Spontanatmung bei kontrollierter Beatmung in der Exspirationsphase oder bei einem Defekt des Steuergerätes der Ver­ schlussteil (4) anschlägt.

7. Beatmungsgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (1) ein im Bereich des Verschlussteils (4) mit dem Ventilunterteil (3) abnehmbar verbundenes Ventiloberteil (2) aufweist.

8. Beatmungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
dass der Durchgang (3.1) in einer Querwand des Ventilunterteils (3) ausgebildet ist und
dass die eine Abnahmeöffnung (D) steuergeräteseitig von der Querwand angeordnet ist.

9. Beatmungsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Abnahmeöffnung (D) auch zur Druckerfassung genutzt wird.

10. Beatmungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussteil (4) mittels Federkraft gegen den von dem Steuergerät erzeugten Druck vorgespannt ist.