DE10114628A1

DE10114628A1 - Beatmungsgerät

Info

Publication number: DE10114628A1
Application number: DE2001114628
Authority: DE
Inventors: Andreas Schober; Wilhelm Breitenfelder
Original assignee: Salvia Lifetec & Co KG GmbH
Current assignee: Salvia Lifetec & Co KG GmbH
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2002-09-26
Also published as: WO2002076544A1

Abstract

Beatmungsgerät mit einem Atemgasleitungssystem, das einen Inspirationszweig, einen Exspirationszweig und einen Patientenzweig umfaßt, und einer elektronischen Steuerungseinheit. Der Inspirationszweig weist eine Gasflußsteuerung auf, mit der die Menge des zu der Abzweigung strömenden Frischgases steuerbar ist. Der Exspirationszweig weist ein Exspirationsventil (33) auf, durch das Atemgas aus dem Exspirationszweig abströmen kann und dessen Öffnungsquerschnitt im Betrieb des Beatmungsgerätes verstellt wird, um den Atemgasdruckverlauf an einen vorgegebenen Solldruckverlauf anzunähern, wobei das Exspirationsventil (33) ein Ventilelement (49) aufweist, dessen eine Schließfläche (50) umschließender Dichtrand (51) in der Schließstellung des Ventils abdichtend gegen einen ringförmigen Ventilsitz (47) gedrückt wird, das Ventilelement (49) mittels einer Bewegungseinrichtung in einem Betriebsbewegungsbereich (43) bewegbar und in dem gesamten Betriebsbewegungsbereich (43) mit einer mittels der Steuerungseinheit elektrisch einstellbaren Schließkraft in Richtung auf den Ventilsitz belastbar ist.

Description

Beatmungsgeräte dienen zur Förderung, Unterstützung oder zum Ersatz einer durch Erkrankung geschädigten selbstän digen Atemtätigkeit oder auch zur Vorbeugung einer Atem störung. Sie enthalten ein Atemgasleitungssystem, das aus einem Inspirationszweig zur Versorgung des Patienten mit Frischgas, einem Exspirationszweig zur Ableitung des von dem Patienten ausgeatmeten verbrauchten Atemgases und ei nem Patientenzweig besteht, der - üblicherweise mittels einer Y-Verzweigung - zwischen dem Inspirationszweig und dem Exspirationszweig angeschlossen ist.

Die heute üblichen Beatmungsgeräte sind elektronisch ge steuert. Die erforderlichen Ist-Werte, wie beispielsweise der in den einzelnen Zweigen strömende Gasfluß und der Atemgasdruck werden über Sensoren erfaßt und in elektri sche Signale umgewandelt, die an eine elektronische Steuerungseinheit übermittelt werden. Die Steuerungsein heit steuert mittels entsprechender Ventile den Gasstrom in dem Leitungssystem so, daß der zeitliche Verlauf der gemessenen Ist-Werte möglichst genau einem aus medizini scher Sicht gewünschten Sollwerte-Verlauf entspricht. Da bei sind unterschiedliche Betriebsmodi möglich, wobei als grundlegende Typen die druckkontrollierte Beatmung und die volumenkontrollierte Beatmung unterschieden werden.

Derartige Geräte sind beispielsweise in folgenden Publi kationen beschrieben:

1. EP 0343542 B1
2. DE 195 16 536 C2
3. DE 199 31 807 C1
4. DE 199 61 253 C1

Die Menge des pro Zeiteinheit über den Inspirationszweig zu der Abzweigung und somit zu dem Patienten strömenden Frischgases ist (aufgrund entsprechender Befehle der Steuerungseinheit) mittels einer Gasflußsteuerung steuer bar. Der Exspirationszweig enthält üblicherweise ein Ex spirationsventil dessen Öffnungsquerschnitt im Betrieb des Beatmungsgerätes entsprechend den jeweiligen Anforde rungen verstellt wird. Wenn in der Inspirationsphase des Beatmungsvorganges die Lunge des Patienten mit Atemgas gefüllt wird, ist es in der Regel weitgehend oder voll ständig geschlossen, um jeden unnötigen Verlust an Atem gas zu vermeiden. Beim Ausatmen des Patienten, also in der Exspirationsphase des Gerätes, wird das Exspirations ventil kontrolliert geöffnet. Aus medizinischen Gründen wird in vielen Anwendungsfällen die Einhaltung eines de finierten Solldruckverlaufes während der Exspirationspha se angestrebt. Um eine möglichst vollständige Annäherung an diesen Solldruckverlauf zu gewährleisten, ist bei den bekannten Geräten ein Regelkreis vorgesehen, der einen Drucksensor zur Erfassung des Atemgasdruckes, ein hin sichtlich seines Öffnungsquerschnittes einstellbares Ex spirationsventil und eine in die elektronische Steue rungseinheit integrierte Regelungselektronik umfaßt. Da die Zuverlässigkeit dieser Regelung von großer Bedeutung für die Betriebssicherheit des Beatmungsgerätes ist, sind häufig zwei unabhängige Drucksensoren vorhanden, wobei der zweite Sensor dazu dient, die korrekte Funktion des Regelkreises zu überwachen und erforderlichenfalls einen Alarm auszulösen und/oder über ein zusätzliches Sicher heitsventil den Atemgasdruck in sicheren Grenzen zu hal ten. Trotz dieses hohen Aufwandes ist das Verhalten be kannter Beatmungsgeräte insbesondere in der Exspirati onsphase aus medizinischer Sicht nicht immer befriedi gend.

Der Erfindung liegt auf dieser Grundlage die Aufgabe zu grunde, mit geringem konstruktivem Aufwand und unter vollständiger Wahrung der Sicherheitsanforderungen ein Beatmungsgerät zur Verfügung zu stellen, das sich durch eine verbesserte Kontrolle des Atemgasdruckes auszeich net.

Die Aufgabe wird bei einem Beatmungsgerät der vorstehend beschriebenen allgemeinen Bauweise durch die Kombination folgender Merkmale gelöst:

- Das Exspirationsventil weist ein Ventilelement mit ei ner von einem Dichtrand umschlossenen Schließfläche auf. Der Dichtrand wird abdichtend gegen einen ent sprechenden ringförmigen Ventilsitz gedrückt.
- Das Ventilelement ist mittels einer Bewegungseinrich tung in einem Betriebsbewegungsbereich bewegbar. In dem gesamten Betriebsbewegungsbereich ist es mit einer Schließkraft in Richtung auf den Ventilsitz belastbar, die mittels der Steuerungseinheit elektrisch einstell bar ist.

Als Betriebsbewegungsbereich in diesem Sinne ist der Be wegungsweg des Ventilelementes, der im normalen Betrieb des Beatmungsgerätes zur Steuerung des Beatmungsdruckes benutzt wird, zu verstehen. Es ist möglich, wenn auch we niger bevorzugt, daß der Bewegungsweg des Ventilelementes andere Teilbereiche (z. B. eine Parkposition für Trans portzwecke) einschließt, in denen die Schließkraft nicht elektrisch einstellbar ist.

Vorzugsweise ist das Ventilelement eine horizontal ver laufende Dichtplatte, die auf einer Seite, vorzugsweise der in Einbaurichtung unteren Seite, von dem Dichtrand umgeben ist. Der ringförmige Ventilsitz, gegen den der Dichtrand in der Schließstellung des Ventils gedrückt wird, wird vorzugsweise von einer dem Ventilelement zuge wandten Kante von Begrenzungswänden gebildet, die eine Ventilkammer umschließen, in welche der von der Patien tenabzweigung kommende Teil des Inspirationszweigs mün det. Bei einer solchen Ausführungsform liegt der Dichtrand des Ventilelementes deckelartig auf dem Ventil sitz auf und ist sehr leicht beweglich. Das Atemgas kann durch den Ringspalt, der sich beim Öffnen des Ventils zwischen dem Dichtrand und der Dichtkante bildet, frei abströmen. Der Ringspalt steht somit uneingeschränkt als Öffnungsquerschnitt des Ventils zur Verfügung.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Antrieb, durch den die elektrisch einstellbare Schließ kraft erzeugt wird, elektromagnetisch, wobei die Schließ kraft durch Wechselwirkung einer von einem Strom durch flossenen Spule und eines Magneten erzeugt wird. Die Steuerungseinheit steuert dabei den durch die Spule flie ßenden Strom zur Einstellung der Schließkraft.

Die Einstellung der Schließkraft sollte möglichst weitge hend verzögerungsfrei erfolgen. Demzufolge sollten insbe sondere keinerlei elektrische Dämpfungsglieder, die zu einem verzögerten Ansprechen führen würden, vorhanden sein. Auch die Bewegungseinrichtung zur Verstellung des Schließelementes sollte möglichst dämpfungsfrei arbeiten. Bevorzugt wird zur Verbindung des (vorzugsweise elektro magnetischen) Antriebs mit dem Ventilelement eine Betäti gungsstange eingesetzt, die nachfolgend als Plunger be zeichnet wird. Um die Reibung zu minimieren ist der Plun ger vorzugsweise senkrecht eingebaut. Eine pneumatische Kraftübertragung ist wegen der damit verbundenen Dämpfung der Kopplung zwischen Antrieb und Schließelement nicht geeignet.

Die praktische Erprobung der Erfindung hat gezeigt, daß sie eine sehr gute Anpassung des Atemgasdruckverlaufes an einen vorgegebenen Solldruckverlauf ermöglicht. Insbeson dere können auch relativ steil abfallende Flanken der Solldruckkurve kontrolliert und präzise realisiert wer den. Überraschenderweise führt der Verzicht auf die bis her übliche Regelung der Ventilstellung mittels eines als Istwert-Geber verwendeten Drucksensors nicht zu einer Verschlechterung, sondern zu einer Verbesserung der Atem gasdrucksteuerung.

Außerdem wird die erforderliche Sicherheitsfunktion in Verbindung mit nur einem elektrischen Drucksensor auf einfache und kostengünstige Weise realisiert. Das im Rah men der Erfindung eingesetzte Exspirationsventil bildet gleichzeitig ein Rückschlagventil, so daß auch diesbezüg lich ein zusätzliches Bauteil eingespart werden kann. Insgesamt ermöglicht die Erfindung eine einfache und kom pakte Konstruktion.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Figu ren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die beschriebenen Besonderheiten können einzeln oder in Kombination verwendet werden, um bevorzugte Ausgestaltun gen der Erfindung zu schaffen. Es zeigen

Fig. 1 ein Gasflußdiagramm eines erfindungsgemäßen Be atmungsgerätes,

Fig. 2 ein Kurvendiagramm eines typischen Solldruck verlaufes während der Inspirationsphase und der Exspirationsphase sowie des daraus typischer weise resultierenden Verlaufes des Atemgas flußes,

Fig. 3 einen Querschnitt einer bevorzugten Ausfüh rungsform des Exspirationsventils,

Fig. 4 eine perspektivische Prinzipskizze zur Erläute rung des Zusammenwirkens einiger in Fig. 3 dar gestellter Bauteile,

Fig. 5 ein Schaltungsschema einer zur Steuerung des Sromflußes in der Spule des Exspirationsventils geeigneten Schaltung.

Das in Fig. 1 dargestellte Atemgasleitungssystem 1 be steht im wesentlichen aus einem Inspirationszweig 2, ei nem Exspirationszweig 3 und einem Patientenzweig 4, der an einer zwischen dem Inspirationszweig 2 und dem Exspi rationszweig 3 liegenden Abzweigung 5 angeschlossen ist. Die Lunge des Patienten ist durch den Kreis 6 symboli siert.

Der Inspirationszweig 2 enthält eine Gasflußsteuerung 10, die im dargestellten Fall als Mischeinheit 11 (deren Ele mente von einer strichpunktierten Linie umrahmt sind) ausgebildet ist. Die Mischeinheit 11 enthält eine Luftzu fuhrleitung 12 und eine Sauerstoffzufuhrleitung 13, an denen jeweils ein Sicherheitsdruckschalter 14, 15, ein Paar parallel geschalteter Proportionalventile 16a, 16b; 17a, 17b und ein Sauerstoffflußsensor 18 bzw. ein Luft flußsensor 19 angeordnet sind. Die Parallelschaltung von jeweils zwei Proportionalventilen ermöglicht eine beson ders feine Einstellung des Gasflußes. Der Sauerstofffluß sensor 18 und der Luftflußsensor 19 bestehen jeweils aus einem Strömungswiderstand 20 bzw. 21 und einem Differen tialdrucksensor 22 bzw. 23, sind also als Differen tialdxuck-Flußsensoren ausgebildet.

Der dargestellte Aufbau einer Atemgasmischeinheit 11 ist aus der EP 0343542 B1 bekannt und muß deshalb nicht näher erläutert werden. Ihre Verwendung in Verbindung mit den nachfolgend erläuterten Besonderheiten der vorliegenden Erfindung führt zu besonders vorteilhaften Ergebnissen.

Die Luftleitung 12 und die Sauerstoffleitung 13 werden an einer Mischstelle 25 zusammengeführt. An dem nachfolgen den Leitungsabschnitt bis zu der Abzweigung 5 sind fol gende Elemente angeordnet, die in erster Linie dazu die nen, unter allen Bedingungen die erforderliche Betriebs sicherheit zu gewährleisten:

- Mittels eines Atemgasdrucksensors 26 wird die korrekte Funktion der nachfolgend beschriebenen Atemgasdruck steuerung überwacht.
- Mittels eines Sauerstoffkonzentrationssensors 27 wird die korrekte Funktion der Mischeinheit 11 überprüft.
- Ein Spontanatmungs-Rückschlagventil 28 ermöglicht die spontane Atmung auch bei einem vollständigen Gerä teausfall.
- Ein elektrisches Überdruckventil 29, das in Abhängig keit von dem Signal des Atemgasdrucksensors 26 geöff net werden kann, dient dazu, einen Überdruck, der ei nen festgelegten Grenzwert übersteigt, in Störungsfäl len (beispielsweise wenn einer der nachfolgenden Lei tungsschläuche abgeknickt oder verstopft ist) rasch abzubauen.
- Ein mechanisches Überdruckventil 30 erfüllt im wesent lichen die gleiche Funktion wie das elektrische Über druckventil 29. Diese Funktion ist aus Sicherheits gründen doppelt realisiert, wobei das mechanische Ven til 30 auch bei Stromausfall funktioniert.

In dem Patientenzweig 4 ist in üblicher Weise ein Atem gasbefeuchter 30 angeordnet. Ein gesonderter Atemgasfluß sensor ist bei der dargestellten bevorzugten Konstruktion nicht erforderlich. Er kann jedoch fakultativ in dem Pa tientenzweig 4 angeordnet sein.

In dem Exspirationszweig 3 befindet sich ein Exspirati onsventil 33, dessen Konstruktion und Funktion nachfol gend näher erläutert wird. In Strömungsrichtung dahinter ist ein Exspirationsflußsensor 34 vorgesehen, der ebenso wie die Sensoren 17 und 18 als Differentialdruck- Flußsensor mit einem Strömungswiderstand 35 und einem Differentialdrucksensor 36 ausgebildet ist.

Sämtliche elektrische Bauelemente (Sensoren, Druckschal ter, Ventile) sind über gestrichelt dargestellte elektri sche Leitungen mit einer zentralen Steuerungseinheit 38 verbunden. Abgesehen von den hier beschriebenen Besonder heiten arbeitet sie in üblicher Weise mittels eines Mi kroprozessors und eines Programms. Eine nähere Beschrei bung ihrer Funktion ist deshalb nicht erforderlich.

Die obere Hälfte von Fig. 2 zeigt beispielhaft einen ty pischen Solldruckverlauf, also die je nach der medizini schen Indikation bei einem bestimmten Krankheitsbild ge wünschte zeitliche Änderung des Atemgasdruckes p_AG. Wäh rend der Inspirationsphase 40 soll der Druck zunächst li near rampenförmig ansteigen und dann auf einem Plateau wert bleiben. Während der Exspirationsphase 41 fällt der Sollwert des Atemgasdruckes wiederum rampenförmig ab, bis er einen Grenzwert erreicht, der geringfügig über dem Normaldruck liegt und als PEEP-Druck bezeichnet wird. Der bei einem derartigen Druckverlauf typischerweise resul tierende Fluß F_P in der Patientenleitung 4 ist in der un teren Hälfte von Fig. 2 dargestellt.

Fig. 3 zeigt eine praktisch bewährte bevorzugte Ausfüh rungsform des Exspirationsventils 33. Einige Einzelheiten sind in Fig. 4 deutlicher dargestellt.

Über eine senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Bohrung 44 mündet der von der Abzweigung 5 kommende Gasstrom in eine Ventilkammer 45, die von Wänden 46 umschlossen ist. Die obere Begrenzung der Wände 46 bildet einen ringförmig umlaufenden Ventilsitz 47, gegen den in der Schließstel lung des Ventils ein Ventilelement 49 gedrückt wird, das in der dargestellten bevorzugten Ausführungsform platten förmig ausgebildet ist und dessen der Ventilkammer 45 zu gewandte Schließfläche 50 von einem Dichtrand 51 umgeben ist. In der Schließstellung wird der Dichtrand 51 abdich tend gegen den ringförmigen Ventilsitz 47 gedrückt. Das Ventilelement liegt in der Schließstellung also deckelar tig auf dem den Ventilsitz 47 bildenden Rand der Öffnung 48 des topfartig ausgebildeten Ventilraums 45 auf. Die Querschnittsfläche der Öffnung 48 stimmt mit der Schließ fläche 50 des Ventilelementes 49 überein.

Das Ventilelement 49 ist biegesteif und kann mittels ei ner Bewegungseinrichtung 52 in einem Betriebsbewegungsbe reich 43 senkrecht zu der von dem Ventilsitz 47 definier ten Fläche bewegt werden. Die Bewegungseinrichtung 52 be steht im dargestellten bevorzugten Fall aus einem Plunger 53 und einem elektromagnetischen Antrieb 54. Der elektro magnetische Antrieb 54 wird von einem Permanentmagneten 55 und einer im Betrieb von einem elektrischen Strom durchflossenen Spule 56 gebildet, die als Tauchspule in einem Luftspalt 55a des Magneten 55 positioniert ist. Sie ist über ein Joch 57 starr mit dem Plunger 53 und damit mit dem Ventilelement 49 verbunden. Dadurch, daß der Plunger 53 senkrecht eingebaut ist, kann er auf einfache Weise nahezu reibungsfrei durch zwei Lager 58 und 59 ge führt werden. Die Zuführung des elektrischen Stroms zu der Tauchspule 56 erfolgt mechanisch spannungsfrei mit Hilfe nicht dargestellter Leitungen durch den Deckel 60.

Wenn das Ventil durch eine Bewegung des Ventilelementes 49 von dem Ventilsitz 47 weg geöffnet wird, entsteht zwi schen dem Dichtrand 51 und dem Ventilsitz 47 ein Ring spalt 61, dessen Höhe dem nachfolgend als Stellweg D be zeichneten Abstand zwischen dem Ventilsitz 47 und dem Dichtrand 51 entspricht und dessen Länge von dem Umfang der Schließfläche 50 (im bevorzugten Fall einer kreisrun den Schließfläche also von deren Durchmesser d) bestimmt wird. Durch den Ringspalt 61 kann das Atemgas aus der Kammer 45 in einen die Ventilkammer 45 ringförmig umge benden Abluftkanal 62 strömen. Der Abluftkanal 62 ist zu dem elektromagnetischen Antrieb 54 hin mit einer elasti schen Membran 63 verschlossen, die vorzugsweise in der Nähe des Plungers 53 mit dem Ventilelement 49 fest ver bunden (z. B. verschweißt) ist.

In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist ge meinsam mit dem Exspirationsventil 33 ein Strömungswider stand 35 des Exspirationsflußsensors 34 in das gleiche Bauteil integriert. Konkret wird der Strömungswiderstand 35 durch ein Metallsieb 64 gebildet. Das Atemgas strömt aus dem ringförmigen Abluftkanal 62 über einen Verbin dungskanal 65 und das Metallsieb 64 zu einem Gasauslaß von dem es entweder direkt oder über eine weitere Leitung in die Umgebungsatmosphäre abströmen kann.

Die Verbindung zwischen dem Plunger 53 und dem Schließe lement 49 ist bevorzugt als Steckverbindung gestaltet, d. h. der Plunger drückt in Schließrichtung gegen das Schließelement 49, kann jedoch entgegen der Schließrich tung leicht abgenommen werden. Dadurch ist es möglich, den Teil des Exspirationsventils 33, der die Atemgas füh renden Leitungen 44, 62, 65 enthält einschließlich des Ven tilelementes 49 und der Membran 63 problemlos abzunehmen und zu autoklavieren.

Die in Fig. 4 mit dem Pfeil F symbolisierte Schließkraft ist in dem gesamten Betriebsbewegungsbereich 43 praktisch verzögerungsfrei dadurch einstellbar, daß die Stärke des durch die Spule 56 fließenden Stroms variiert wird. Der Antrieb erlaubt vorzugsweise eine Änderungsgeschwindig keit von mehr als 100 Pa/msec. Bei der dargestellten be vorzugten Konstruktion ist die Schließkraft F in dem ge samten Betriebsbewegungsbereich 43 im wesentlichen unab hängig von der Position des Ventilelementes 49. Zumindest sollte die Schließkraft F in dem ersten sich an die Schließstellung anschließenden Viertel, bevorzugt in der ersten Hälfte des Betriebsbewegungsbereiches 43 von der Position des Ventilelementes 49 im wesentlichen unabhän gig sein, d. h. sich in diesem Teil des Bewegungsbereiches (bei gleichbleibendem Stromfluß) um höchstens etwa 10% ändern.

An die Funktion des Exspirationsventils 33 werden sehr hohe Anforderungen gestellt. Insgesamt sollte es in der Lage sein, den Atemgasdruck in dem Exspirationszweig 3 im Bereich zwischen 0 und etwa 8000 Pa (80 mbar) einzustel len. Dies soll mit einer möglichst guten Auflösung mög lich sein. Gemäß der bisherigen Erprobung der Erfindung ist die Auflösung der Druckeinstellung besser als 10 Pa (0,1 mbar). Zugleich soll der Ausatemwiderstand, der durch das Exspirationsventil 33 verursacht wird, mög lichst gering sein. Bei einem Ausatemfluß von 60 l/min soll er unter 600 Pa (6 mbar) liegen.

Um diese Ziele möglichst optimal zu erreichen, ist es vorteilhaft, hinsichtlich der Dimensionen der Bauteile die nachfolgend erörterten bevorzugten Grenzwerte einzu halten.

Bei der dargestellten Einbaulage bewirkt das Gewicht der beweglichen Teile des elektromagnetischen Antriebs 54 (Plunger 53, Joch 57, Spule 56) und des Schließelementes 49 eine auf das Ventilelement 49 wirkende Kraft. Hieraus resultiert ein minimaler Öffnungsdruck ("Restdruck") in der Kammer 45, dessen Größe dem Quotienten aus der Ge wichtskraft und der Größe der Schließfläche 50 ent spricht. Um diesen Restdruck möglichst klein zu halten, werden die genannten Bauteile möglichst leicht gebaut, so daß die Gewichtskraft weniger als 0,5 N, bevorzugt weni ger als 0,25 N beträgt. Außerdem ist es vorteilhaft, die Schließfläche relativ groß zu gestalten, wobei Abmessun gen von mehr als 1 cm², bevorzugt mehr als 3 cm², beson ders bevorzugt mehr als 5 cm², vorteilhaft sind.

Eine große Schließfläche kann andererseits insofern pro blematisch erscheinen, als sie im Bereich kleiner einzu stellender Atemgasdrucke zu sehr kleinen Stellwegen führt. Die praktische Erprobung der Erfindung hat jedoch gezeigt, daß selbst bei Stellwegen D im Bereich von etwa 5 µm bis 20 µm noch eine gute Stabilisierung des PEEP- Druckes möglich ist.

Fig. 5 zeigt die wesentlichen Elemente einer elektri schen Schaltung, die zur Steuerung des Stromflußes in der Spule 56 besonders geeignet ist. Ein Mikrokontroller 70 erzeugt programmgesteuert pulsweitenmodulierte Signale, die über einen Widerstand 71 einen Leistungstransistor 72 ansteuern. In der Praxis hat sich ein 20 kHz-Signal be währt, das mit 10 Bit, also mit 1024 möglichen Schritten, angesteuert wird. Aus Gründen der Betriebssicherheit wird der durch die Spule fließende Strom mittels eines Meßwi derstandes 74 zusätzlich überwacht. Der Spannungsabfall an dem Meßwiderstand wird abgegriffen und über einen Ope rationsverstärker 73 an einen Analogeingang des Mikrokon trollers 70 geführt.

Eine Besonderheit der dargestellten Schaltung besteht ne ben der digitalen Steuerung der Stromstärke in der Spule 56 darin, daß sie auf einfache Weise eine elektrische Kompensation der durch das Gewicht der beweglichen Bau teile 49, 53, 56 und 57 verursachten Kraftwirkung ermög licht. Zu diesem Zweck ist parallel zu der Spule 56 ein Widerstand 74 geschaltet, an dem eine im Vergleich zur Versorgungsspannung der Spule 56 (z. B. 13 V) höhere Ver sorgungsspannung (z. B. 15 V) anliegt. Bei sehr kleinen "ON"-Anteilen der Pulsweitenmodulation klingt der über die Diode 75 abfließende Induktionsstrom während der "OFF"-Zeit vollständig ab. Dann fließt ein Strom in umge kehrter Richtung durch die Spule 56. Dadurch kann die störende Gewichtskraft kompensiert und der Restdruck praktisch auf Null zurückgeführt werden.

Claims

1. Beatmungsgerät mit
einem Atemgasleitungssystem (1), das einen Inspirati onszweig (2) zur Versorgung des Patienten (6) mit Frischgas, einen Exspirationszweig (3) zur Ableitung des von dem Patienten (6) ausgeatmeten verbrauchten Atemgases und einen Patientenzweig (4) umfaßt, der an einer zwischen dem Inspirationszweig (2) und dem Ex spirationszweig (3) liegenden Abzweigung (5) ange schlossen ist, und
einer elektronischen Steuerungseinheit (38), wobei
der Inspirationszweig (2) eine Gasflußsteuerung (10) aufweist, mit der die Menge des zu der Abzweigung (5) strömenden Frischgases steuerbar ist,
der Exspirationszweig (3) ein Exspirationsventil (33) aufweist, durch das Atemgas aus dem Exspirationszweig abströmen kann und dessen Öffnungsquerschnitt im Be trieb des Beatmungsgerätes verstellt wird, um den Atemgasdruckverlauf an einen vorgegebenen Solldruck verlauf anzunähern,
das Exspirationsventil (33) ein Ventilelement (49) aufweist, dessen eine Schließfläche (50) umschließen der Dichtrand (51) in der Schließstellung des Ventils abdichtend gegen einen ringförmigen Ventilsitz (47) gedrückt wird,
das Ventilelement (49) mittels einer Bewegungsein richtung in einem Betriebsbewegungsbereich (43) be wegbar und in dem gesamten Betriebsbewegungsbereich (43) mit einer mittels der Steuerungseinheit (38) elektrisch einstellbaren Schließkraft (F) in Richtung auf den Ventilsitz belastbar ist.

2. Beatmungsgerät nach Anspruch 1, bei welchem die Schließkraft (F) des Ventilelementes (49) praktisch verzögerungsfrei einstellbar ist.

3. Beatmungsgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei welchem die Schließkraft (F) mindestens in dem ersten sich an die Schließstellung anschließenden Viertel, vorzugsweise mindestens in der ersten sich an die Schlißestellung anschließenden Hälfte des Betriebsbe wegungsbereiches (43) im wesentlichen unabhängig von der Stellung des Ventilelementes (49) ist.

4. Beatmungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprü che, bei welchem die Schließfläche (50) größer als 1 cm², bevorzugt größer als 3 cm², besonders bevorzugt größer als 5 cm² ist.

5. Beatmungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprü che, bei welchem der Betriebsbewegungsbereich (43) größer als 0,5 mm, bevorzugt größer als 1 mm ist.

6. Beatmungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprü che, bei welchem die Schließkraft (F) durch einen elektromagnetischen Antrieb (54) mit einer von einem Strom durchflossenen Spule (56) und einem Magneten (55) erzeugt wird und der durch die Spule (56) flie ßende Strom von der elektronischen Steuerungseinheit (38) gesteuert wird.

7. Beatmungsgerät nach Anspruch 6, bei welchem der elek tromagnetische Antrieb (54) eine in einem Luftspalt (55a) des Magneten (55) bewegliche Tauchspule auf weist.

8. Beatmungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprü che, bei welchem das Ventilelement (49) mittels einer senkrecht eingebauten Betätigungsstange (53) bewegt wird.

9. Beatmungsgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei welchem die Stromstärke in der Spule (56) digital ge steuert wird.

10. Beatmungsgerät nach einem der Ansprüche 8 oder 9, bei welchem die Stromrichtung in der Spule (56) zur Kom pensation des Eigengewichtes des Ventilelementes und der Betätigungsstange umkehrbar ist.

11. Beatmungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprü che, bei welchem in dem Exspirationszweig (3) in Strömungsrichtung hinter dem Exspirationsventil (33) ein Exspirationsflußsensor (34) zur Erzeugung eines dem Gasfluß in dem Exspirationszweig (3) entsprechen den elektrischen Exspirationsflußsignals angeordnet und an die Steuerungseinheit (38) angeschlossen ist.

12. Beatmungsgerät nach Anspruch 11, bei welchem der Ex spirationsflußsensor (34) ein Differentialdruck- Flußsensor ist.

13. Beatmungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprü che, bei welchem die Gasflußsteuerung (10) des Inspi rationszweiges (2) als Mischeinheit (11) zur Mischung von Sauerstoff und Luft ausgebildet ist, wobei die Mischeinheit (11) eine Luftleitung (12) und eine Sau erstoffleitung (13) einschließt, die an einer Misch stelle (25) zusammengeführt sind, an der Luftleitung (12) ein Luftflußsensor (19) zur Erzeugung eines dem Luftfluß entsprechenden elektrischen Luftflußsignals und ein elektrisch steuerbares Luftventil (17a, 17b) zur Einstellung des Luftflußes und an der Sauer stoffleitung (13) ein Sauerstoffflußsensor (18) zur Erzeugung eines dem Sauerstofffluß entsprechenden elektrischen Sauerstoffflußsignals und ein Sauer stoffventil (16a, 16b) zur Einstellung des Sauerstoff flußes angeordnet sind und der Luftflußsensor (19), der Sauerstoffflußsensor (18), das Luftventil (17a, 17b) und das Sauerstoffventil (16a, 16b) an die elektronische Steuerungseinheit (38) angeschlossen sind.