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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beatmung, die eine mit einer
Beatmungsmaske verbindbare Druckgasquelle sowie eine Steuerung für die Druckgasquelle
aufweist und die mit einem Zuschaltventil zur Anreicherung von Atemgas
mit Sauerstoff versehen ist.
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Derartige
Zuschaltventile werden gemäß dem Stand
der Technik innerhalb des Beatmungsgerätes angeordnet und dienen zu
einer Versorgung eines Patienten mit Atemluft, die einen erhöhten Sauerstoffgehalt
aufweist. Bei einem fest in das Gehäuse integrierten Zuschaltventil
gehen die Kosten des Zuschaltventils sowie die betreffenden Montagekosten immer
in den Gerätepreis
ein, unabhängig
davon, ob der betreffende Patient das Zuschaltventil auch tatsächlich benötigt.
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Eine
nachträgliche
Ausrüstung
der bekannten Beatmungsgeräte
mit Zuschaltventilen führt
zu einem hohen Montageaufwand.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend
genannten Art derart zu konstruieren, daß eine bedarfsabhängige Verwendung
eines Zuschaltventils unterstützt
wird.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß das
Zuschaltventil bedarfsabhängig
an ein Gerätegehäuse adaptierbar
angeordnet ist.
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Durch
die adaptierbare Anordbarkeit des Zuschaltventils am Gerätegehäuse ist
es möglich,
das Zuschaltventil mit wenigen Handgriffen nur dann am Beatmungsgerät anzuordnen,
wenn auch tatsächlich die
Funktion des Zuschaltventils benötigt
wird. Das adaptierbare Zuschaltventil ist sowohl für den Heimbereich
als auch für
klinische Verwendungen geeignet. Bei allen Anwendungen wird eine
sehr einfache Handhabung durch den Anwender gewährleistet.
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Insbesondere
ist daran gedacht, das Zuschaltventil einrastbar am Gerätegehäuse anzuordnen.
Vorzugsweise wird beim Einrasten ein "Klick-Geräusch" erzeugt, um akustisch ein ordnungsgemäßes Einrasten
zu signalisieren.
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Alternativ
ist es auch möglich,
daß das
Zuschaltventil schnell zu befestigen und leicht lösbar, dabei
aber nicht fest montiert am Gerätegehäuse angeordnet
ist. Insbesondere ist an die Verwendung eines Klettverschlusses
gedacht.
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Eine
besonders gute Zugänglichkeit
wird dadurch bereitgestellt, daß das
Zuschaltventil außenseitig
am Gerätegehäuse des
Beatmungsgerätes anordbar
ist.
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Eine
Schlauchverlegung wird dadurch erleichtert, daß das Zuschaltventil seitlich
am Gerätegehäuse anordbar
ist.
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Eine
besonders kompakte Gerätegestaltung wird
dadurch unterstützt,
daß das
Zuschaltventil hinten am Gerätegehäuse anordbar
ist.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
ist auch daran gedacht, daß das
Zuschaltventil oberhalb des Gerätegehäuses anordbar
ist. Alternativ ist es auch möglich,
daß das
Zuschaltventil vorne oder unten am Gerätegehäuse angeordnet ist.
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Die
Vorteile einer leichten Adaptierbarkeit können mit einer kompakten Gerätegestaltung
dadurch kombiniert werden, daß das
Zuschaltventil mindestens bereichsweise einschubartig von einer Vertiefung
am Gerätegehäuse aufgenommen
ist.
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Eine
zuverlässige
Gerätehandhabung
wird dadurch unterstützt,
daß das
Zuschaltventil von mindestens einer Rastkupplung mit dem Gerätegehäuse verbunden
ist.
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Eine
funktionelle Integration des Zuschaltventils in die Steuerung des
Beatmungsgerätes
wird dadurch erleichtert, daß das
Zuschaltventil elektrisch gesteuert ist. Andere Realisierungsvarianten
bestehen in einer pneumatischen, magnetischen oder mechanischen
Steuerung.
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Als
besonders zweckmäßig erweist
es sich, daß das
Zuschaltventil als ein Magnetventil ausgebildet ist.
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Eine
unzulässig
große
Sauerstoffanreicherung wird dadurch vermieden, daß das Zuschaltventil mit
einer Volumenflußbegrenzung
auf einen Wert von 4 l/min verbunden ist.
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Eine
Sauerstoffzufuhr zur Beatmungsmaske mittels einer im Beatmungsschlauch
verlaufenden Zuführleitung
wird dadurch unterstützt,
daß ein
Gasauslaß des
Zuschaltventils über
einen außenseitig am
Gerätegehäuse verlaufenden
Verbindungsschlauch mit einer Beatmungsmaske gekoppelt ist.
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Eine
vereinfachte Handhabung kann dadurch erreicht werden, daß der Gasauslaß des Zuschaltventils über einen
Verbindungsweg durch das Gerätegehäuse hindurch
mit einer Beatmungsmaske verbunden ist.
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Eine
mechanisch belastbare Halterung des Zuschaltventils kann dadurch
bereitgestellt werden, daß das
Zuschaltventil von mindestens einem Haltezapfen, der in eine zugeordnete
Buchse eingreift, mit dem Gerätegehäuse verbunden
ist.
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Zur
Bereitstellung der erforderlichen elektrischen Verbindungen für die Steuerung
und Energieversorgung des Ventils wird vorgeschlagen, daß das Zuschaltventil
durch mindestens eine Elektrokupplung mit dem Beatmungsgerät verbunden
ist.
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In
den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung eines Beatmungsgerätes mit Verbindungsschlauch
einer Beatmungsmaske,
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2 eine
teilweise Darstellung des Gerätes mit
seitlich angeordnetem außenseitigen
Zuschaltventil,
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3 die
Anordnung gemäß 2 nach
einem Abnehmen und Drehen des Zuschaltventils,
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4 eine
zu 2 vergleichbare Anordnung mit einer anderen Konstruktionsvariante
des Zuschaltventils,
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5 das
Zuschaltventil gemäß 4 in
einer teilweise geschnittenen Darstellung,
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6 ein
schematisches Blockschaltbild eines Beatmungsgerätes mit Zuschaltventil, bei
dem ein Volumenstrombegrenzer außerhalb des Zuschaltventils
angeordnet ist,
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7 eine
Darstellung entsprechend 6 mit einem innerhalb des Zuschaltventils
angeordneten Volumenstrombegrenzer,
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8 eine
gegenüber
der Konstruktion in 2 abgewandelte Ausführungsform,
bei der ein Konturverlauf des Zuschaltventils an einen Konturverlauf
des Gerätegehäuses angepaßt ist und
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9 eine
schematische Darstellung zur Veranschaulichung der Verwendung einer
Schutzschaltung.
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1 zeigt
den grundsätzlichen
Aufbau einer Vorrichtung zur Beatmung. Im Bereich eines Gerätegehäuses (1)
mit Bedienfeld (2) sowie Anzeige (3) ist in einem
Geräteinnenraum
eine Atemgaspumpe angeordnet. Über
eine Kopplung (4) wird ein Verbindungsschlauch (5)
angeschlossen. Entlang des Verbindungsschlauches (5) kann
ein zusätzlicher Druckmeßschlauch
(6) verlaufen, der über
einen Druckeingangsstutzen (7) mit dem Gerätegehäuse (1)
verbindbar ist. Zur Ermöglichung
einer Datenübertragung
weist das Gerätegehäuse (1)
eine Schnittstelle (8) auf.
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Im
Bereich einer dem Gerätegehäuse (1)
abgewandten Ausdehnung des Verbindungsschlauches (5) ist
ein Ausatmungselement (9) angeordnet. Ebenfalls kann ein
Ausatemventil verwendet werden.
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1 zeigt
darüber
hinaus eine Beatmungsmaske (10), die als Nasalmaske ausgebildet
ist. Eine Fixierung im Bereich eines Kopfes eines Patienten kann über eine
Kopfhaube (11) erfolgen. Im Bereich ihrer dem Verbindungsschlauch
(5) zugewandten Ausdehnung weist die Beatmungsmaske (10)
ein Kupplungselement (12) auf.
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2 zeigt
ein seitlich neben dem Gerätegehäuse (1)
angeordnetes Zuschaltventil (13) für Sauerstoff. Das zuschaltventil
(13) weist bei dieser Ausführungsform ein quaderförmiges Ventilgehäuse auf und
ist seitlich an das Gerätegehäuse (1)
aufgesteckt.
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3 zeigt
die Anordnung gemäß 2 nach
einem Abnehmen des Zuschaltventils (13) vom Gerätegehäuse (1).
Es ist hierdurch eine in 2 dem Gerätegehäuse (1) zugewandte
Rückseite
(14) des Zuschaltventils (13) erkennbar. Das Gerätegehäuse (1)
weist zur Verbindung mit dem Zuschaltventil (13) eine Montagefläche (15)
auf, in deren Bereich zwei buchsenförmige Halteelemente (16)
sowie eine Elektrokupplung (17) angeordnet sind. Im Bereich der
Rückseite
(14) des Zuschaltventils (13) sind an die buchsenförmigen Halteelemente
(16) angepaßte Haltestifte
(18) sowie eine zur Elektrokupplung (17) komplementär ausgebildete
Gegenkupplung (19) angeordnet. Das Zuschaltventil (13)
weist darüber
hinaus einen in 2 und 3 nicht
erkennbaren Gaseinlaß (20)
sowie einen Gasauslaß (21)
auf.
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4 zeigt
eine weitere Ausführungsform des
Zuschaltventils (13). Hier sind der Gaseinlaß (20) und
der Gasauslaß (21)
zu erkennen. Insbesondere ist an eine jeweils stutzenförmige Ausbildung
gedacht, auf die ein zugehöriger
Anschlußschlauch
aufgesteckt werden kann. Im Bereich einer Oberseite des zuschaltventils
(13) sind Funktionsanzeigen (22) angeordnet, die
beispielsweise als LED's
ausgebildet sein können.
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5 zeigt
einen Horizontalschnitt durch das Zuschaltventil (13).
In einem Ventilgehäuse
(23) erstreckt sich vom Gaseinlaß (20) zum Gasauslaß (21)
eine Verbindungsleitung (26), die von einem Stellventil
(24) beaufschlagt ist. Das Stellventil (24) ist
elektrisch von einer Magneteinrichtung (25) betätigt.
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6 veranschaulicht
nochmals in Form eines Blockschaltbildes den Gesamtaufbau. Der vom Zuschaltventil
(13) zu dosierende Sauerstoff wird von einer Sauerstoffquelle
(27) bereitgestellt. Die Sauerstoffquelle (27)
kann beispielsweise als ein Sauerstoffkonzentrator, eine Flüssigsauerstoffanlage
oder eine zentrale Gasanlage ausgebildet sein. Mit Hilfe eines Volumenstrombegrenzers
(28) wird eine Überdosierung
vermieden. Vorzugsweise wird der Volumenstrombegrenzer auf einen
maximalen Volumenstrom von 4 l/min eingestellt. Die Sauerstoffquelle (27)
weist typischerweise einen Versorgungsdruck im Bereich von 500 bis
6000 hPa auf.
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Bei
der in 6 dargestellten Ausführungsform ist der volumenstrombegrenzer
(28) in das Zuschaltventil (13) integriert. 7 veranschaulicht eine
außerhalb
des Zuschaltventils (13) erfolgende Anordnung des Volumenstrombegrenzers
(28). In 6 und 7 ist jeweils
das Stellventil (24) eingezeichnet.
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Eine
Bemischung des dosierten Sauerstoffes zum Atemgas erfolgt vorzugsweise über einen
Silikonschlauch in der Beatmungsmaske (10).
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Für den Fall
einer Funktionsstörung
im Bereich des Beatmungsgerätes
wird eine Sauerstoffzufuhr zur Beatmungsmaske (10) unterbunden
und der Sauerstoff wird an die Umgebung abgegeben. Ein derartiger
Betriebszustand wird mit Hilfe der Funktionsanzeige (22)
signalisiert.
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Die
Funktionsanzeige (22) kann eines oder mehrere Signalelemente
umfassen. Die Signalisierung kann beispielsweise optisch über eine
LED, eine Lampe oder ein Display erfolgen. Realisierbar sind auch
akustische Funktionsanzeigen, beispielsweise die Konkretisierung
eines Warntones im Falle einer Störung.
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Der
Silikonschlauch zur Zufuhr des Sauerstoffes in den Bereich der Beatmungsmaske
(10) wird vorzugsweise als ein innenliegender Schlauch im
Bereich des Verbindungsschlauches (5) verlegt. Zur Einführung dieses
Zusatzschlauches in den Verbindungsschlauch (5) wird ein
spezieller Schlauchadapter verwendet.
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Eine
Anwendung des Beatmungsgerätes
mit Zuschaltventil (13) kann bei Patienten mit unterschiedlichen
Krankheitsbildern an ventilatorischer Insuffizienz erfolgen. Typische
Anwendungen sind obstruktive Ventilationsstörungen, z.B. OSAS und COPD,
Störungen
der Atemmechanik, beispielsweise Skoliose, neuromuskuläre Störungen oder
zentrale Atemregulationsstörungen.
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Typischerweise
erfolgt eine Einleitung von zwei bis drei l/min an Sauerstoff in
die Atemluft. Bei einer Bilevel- Beatmung
erfolgt die Sauerstoffdosierung bei einem positiven Atemwegsdruck
in einem Bereich von 4 bis 35 hPa.
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Gemäß der Ausführungsform
in 8 ist das Zuschaltventil (13) mit einer
Außenkontur
versehen, die an einen Konturverlauf des Gerätegehäuses (1) angepaßt ist.
Insbesondere wird beim dargestellten Ausführungsbeispiel eine geschwungen
verlaufende Konturlinie (29) des Gerätegehäuses (1) vom Konturverlauf
des Zuschaltventils (13) fortgesetzt. Gemäß der Darstellung
in 1 erfolgt die Fortsetzung der Konturlinie im Bereich
des Zuschaltventils (13) durch eine obere Begrenzungsfläche des
Zuschaltventils (13).
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Zur
Unterstützung
einer möglichst
einfachen Konstruktion des Zuschaltventils (13) erfolgt
die Ansteuerung des Zuschaltventils (13) ausgehend von einer
Steuerung des Beatmungsgerätes.
Die Steuerung des Zuschaltventils (13) erhält als Eingangsgrößen den
Therapiedruck, den Solldruck und die Motordrehzahl des Gebläses des
Beatmungsgerätes.
Liegen die Eingangswerte innerhalb zulässiger Intervalle, so liegt
ein störungsfreier
Betrieb des Beatmungsgerätes
vor und eine Zudosierung von Sauerstoff über das Zuschaltventil (13)
kann aktiviert werden. Bei einem Stromausfall oder bei Eingangsgrößen außerhalb
der zulässigen
Intervalle wird das Zuschaltventil (13) geschlossen und
zugeführter
Sauerstoff wird entsprechend der Darstellung in 9 in
eine Umgebung abgeleitet, um Überdosierungen
oder eine unzulässige
Anreicherung von Sauerstoff zu vermeiden.
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Nachfolgend
sind noch einmal einige wesentliche Eigenschaften der erläuterten
Konstruktion zusammengefaßt.
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Das
O2-Zuschaltventil (13) besteht aus einem Magnetventil (24)
mit einem Gehäuse,
die Steuerung ist im Gerätegehäuse (1)
integriert. Das O2-Zuschaltventil (13) wird an die Seite
des Gerätegehäuses (1)
geklickt, über
den Steckkontakt wird das Magnetventil (24) mit der Steuerung
verbunden und mit Energie versorgt. während des Betriebes des Beatmungsgerätes wird
das O2-Zuschaltventil (24) freigeschaltet. Eine grüne LED kennzeichnet
den freigeschalteten Zustand. Mittels eines Sauerstoffkonzentrators,
einer Flüssigsauerstoffanlage
oder einer zentralen Gasanlage kann der Sauerstoff nun über den
Silikonschlauch in der Patientenmaske der Atemluft beigemischt werden.
Mittels eines externen Floweinstellers muß sichergestellt sein, daß der Flow 4
l/min nicht übersteigt.
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Die
Software zur Steuerung des O2-Zuschaltventils befindet sich im Beatmungsgerät. Sie fragt
den anstehenden Therapiedruck, den Solldruck und die Motordrehzahl
ab, Sind die Werte plausibel (Beatmungsgerät arbeitet störungsfrei)
wird die Schaltleistung zum Öffnen
des Ventils freigegeben (Steuerschaltung 9). Die
Firmware teilt dem Powerboard über
eine Signalleitung mit, ob das O2-Ventil angesteuert werden darf.
Auf dem Powerboard befindet sich wiederum eine in Hardware realisierte
Schutzschaltung. Diese Schutzschaltung sperrt eigenständig das
O2-Ventil, sobald über
die Sensoren ein stillstehendes Gebläse detektiert wird (Schutzschaltung 9).
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Ein
Stillstand des Gebläses
wird über
mindestens eine Sensoreinrichtung bzw. durch die Analyse der Drehzahl
(über mindestens
eine Sensoreinrichtung) detektiert. Als Sensoreinrichtung sind denkbar
z.B. ein Hallsensor, eine Lichtschranke, eine Analyse der Leistungsaufnahme
des Gebläses,
eine Analyse des Verhältnisses
aus Strom und Spannung oder eine Analyse der generatorischen Spannung.
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Bei
gestörter
Kommunikation oder Stromausfall wird das Ventil geschlossen (selbsttätig). Im
Fehlerfall (z.B. Gebläse
steht still) wird die anliegende Steuerspannung von 12 V abgeschaltet
und der Sauerstoff wird an die Umgebung abgegeben. Die grüne LED ist
ausgeschaltet. Damit wird eine gefährliche Anreicherung von Sauerstoff
im Beatmungsgerät
verhindert.