DE19647058A1

DE19647058A1 - Beatmungsgerät mit inspiratorischer Frischgasdosierung

Info

Publication number: DE19647058A1
Application number: DE19647058A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Kiske; Karsten Hoffmann
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draeger Medical GmbH
Priority date: 1996-11-14
Filing date: 1996-11-14
Publication date: 1998-05-28
Anticipated expiration: 2016-11-15
Also published as: US6009871A; DE19647058C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Beatmungsgerät mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 29 45 472 A1 ist ein Beatmungsgerät mit einem geschlossenen Atemkreis bekannt, bei welchem mittels einer Dosiereinheit kontinuierlich Atemgas in den Atemkreislauf dosiert wird. Mittels eines Beatmungsbalges, der während der Inspirationsphase komprimiert und während der Exspirationsphase dekomprimiert wird, ist die Beatmung eines an den Atemkreislauf angeschlossenen Patienten möglich. Das dem Patienten zuzuführende Hubvolumen ist mittels einer den Hub des Balges begrenzenden Höhenverstellung einstellbar.

Nachteilig bei dem bekannten Beatmungsgerät ist daß das an der Höhenverstellung eingestellte Hubvolumen durch das kontinuierlich aus der Dosiereinheit in den Atemkreislauf einströmende Atemgas erhöht wird. Dieser Einfluß wirkt sich umso stärker aus, je kleiner das eingestellte Hubvolumen ist und je mehr Atemgas von der Dosiereinheit dem Atemkreislauf zugeführt wird.

Aus der DE 39 00 276 C2 ist ein Beatmungsgerät bekannt, bei dem mittels eines Ventiles in der Verbindungsleitung zwischen der Dosiereinheit und dem Atemkreislauf die Zufuhr von frischem Atemgas während der Inspirationsphase unterbrochen wird. Nachteilig ist, daß die Dosiereinheit entweder für einen während der Ausatemphase anfallenden hohen Gasfluß ausgelegt sein muß, oder es ist ein Puffervolumen hinter der Dosiereinheit vorzusehen, aus dem während der Ausatemphase das benötigte Atemgas entnommen werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Beatmungsgerät der genannten Art derart zu verbessern, daß eine Dosierung von Atemgas während der Inspirationsphase ohne Beeinträchtigung des dem Patienten zugeführten Atemgas-Hubvolumens möglich ist.

Zur Lösung der Aufgabe sind vorgesehen:
Mittel zur Erfassung eines, von der Dosiereinheit während der Inspirationsphase in den Atemkreislauf dosierten Gasvolumens,
Mittel zur Bildung eines Differenzvolumens zwischen dem Fördervolumen und dem Gasvolumen, und
Mittel zum Verwenden des Differenzvolumens als einen neuen Einstellwert für das Fördervolumen der Atemgasfördereinheit.

Der Vorteil der Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß bei einer inspiratorischen Zudosierung von Atemgas in den Atemkreislauf, eine Verrechnung des zudosierten Volumens mit dem von der Atemgasfördereinheit gelieferten Volumen vorgenommen wird. Der Patient erhält somit immer, unabhängig von der Menge des während der Inspirationsphase von der Dosiereinheit zugeführten Gasflusses, das vorbestimmte Atemgas-Hubvolumen. Bei dem erfindungsgemäßen Beatmungsgerät ist es auch möglich, das frische Atemgas sowohl während der Inspirationsphase als auch während der Exspirationsphase in den Atemkreislauf zu dosieren. Auf diese Weise kann der gesamte Atemzyklus für die Zudosierung des Atemgasflusses ausgenutzt werden, ohne daß das Atemgas-Hubvolumen während der Inspirationsphase durch das von der Dosiereinheit in den Atemkreislauf eingespeiste Atemgas verändert wird. Durch die Nutzung der Inspirations- und der Exspirationsphase für die Zudosierung des Atemgases kann ein Puffervolumen entfallen, das während der Exspirationsphase das benötigte Atemgas bereitstellt.

Das von der Dosiereinheit gelieferte Gasvolumen kann auf verschiedene Weise erfaßt werden. Sofern die Dosiereinheit aus elektrisch ansteuerbaren Gasventilen besteht, die zwischen zwei definierten Stellungen "offen" und "geschlossen" arbeiten und während der Stellung "offen" ein bestimmtes Gasvolumen durchströmen lassen, läßt sich das Gasvolumen aus der Ansteuerung der Ventile ermitteln. Zweckmäßigerweise werden die Ventile hierzu mit einer Pulsmodulationstechnik geschaltet.

Eine derartige Dosiereinheit ist in der DE-B2 28 31 856 beschrieben. Auf der anderen Seite besteht die Möglichkeit, den von der Dosiereinheit gelieferten Gasfluß mit einem Flußmeßgerät zu erfassen und das Volumen in bekannter Weise durch Integration des Gasflusses über der Zeit zu ermitteln.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Zur Dosierung von kleinen Atemgas-Hubvolumina ist es besonders vorteilhaft, die Atemgasfördereinheit während der Inspirationsphase stillzusetzen. Der für einen Atemgashub notwendige Atemgasfluß, wird für diesen Fall allein durch die Dosiereinheit für frisches Atemgas erzeugt. Diese Betriebsart ist besonders vorteilhaft in der Neonatenbeatmung einsetzbar. Bei dem aus der DE 29 45 472 bekannten Beatmungsgerät müßte für die Neonaten- oder Kleinkinderbeatmung eine andere Balggröße eingesetzt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur dargestellt und im folgenden näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt ein Beatmungsgerät 1 mit einer zugehörigen Atemgasfördereinheit 2, welche beispielsweise aus der Kombination eines Zylinders 201 mit einem darin befindlichen Kolben 202 und einem den Kolben 202 betätigenden Antrieb 203 besteht, die an einem Atemkreislauf 3 angeschlossen ist. Der Atemkreislauf 3 sorgt für eine Beförderung des Atemgases während der Inspiration zu einem nicht dargestellten Patienten (Inspirationspfeil 4) und während der Exspiration von dem Patienten zu der Atemgasfördereinheit 2 zurück (Exspirationspfeil 5). Der Kreislauf des Atemgases wird durch die Atemgasfördereinheit 2 aufrecht erhalten und durch Richtungsventile 6 in dem durch die Pfeile 4, 5 veranschaulichten Kreislauf geführt. In dem Atemkreislauf 3 befindet sich zur Reinigung des Atemgases ein Kohlendioxid-Absorber 7. Über eine Frischgasleitung 8 ist das während eines Beatmungszyklus verbrauchte oder durch eventuelle Leckagen entwichene Atemgas nachfüllbar. Überschüssiges Atemgas kann am Ende der Exspirationsphase über ein Ablaßventil 22 aus dem Atemkreislauf 3 entweichen. Zur Auffüllung des Atemkreislaufes 3 mit frischem Atemgas ist die Frischgasleitung 8 über ein Absperrventil 10 mit einer Dosiereinheit 9 für Atemgase verbunden. Die Dosiereinheit 9 erhält das zu dosierende Atemgas aus einem Reservoir 11. Das Absperrventil 10 ist über eine Leitung 12 an eine Steuereinheit 13 angeschlossen. Der von der Dosiereinheit 9 gelieferte Atemgasfluß wird strömungsabwärts des Absperrventiles 10 von einem Flußmeßgerät 14 erfaßt und durch Integration über der Zeit in ein Volumensignal V_F umgewandelt. Ein Füllstandsanzeiger 15 registriert die Position des Kolbens 202 innerhalb des Zylinders 201. Eine vom Flußmeßgerät 14 abgehende Signalleitung 20 ist an einen Eingang eines Subtraktionselementes 16 angeschlossen, welches mit der Steuereinheit 13 verbunden ist. Über einen Sollwerteinsteller 17 wird das für die Beatmung erforderliche Atemhubvolumen V_T in die Steuereinheit 13 eingegeben. Der Ausgang des Sollwerteinstellers 17 ist mit dem zweiten Eingang des Subtraktionselementes 16 verbunden. Über den Sollwerteinsteller 17 wird das gewünschte Atemgas-Hubvolumen V_T eingestellt, welches einem zugehörigen maximalen Kolbenhub x des Kolbens 202 innerhalb des Zylinders 201 entspricht. Der maximale Kolbenhub wird mit dem Füllstandsanzeiger 15 erfaßt.

Das erfindungsgemäße Beatmungsgerät arbeitet folgendermaßen:
Der Antrieb 203 erhält von der Steuereinheit 13 über eine Leitung 18 Signale zur Durchführung von Inspirationshüben und Exspirationshüben. Über einen an die Steuereinheit 13 angeschlossenen Wahlschalter 19 kann der Zeitpunkt für die Dosierung von frischem Atemgas in den Atemkreislauf eingestellt werden, und zwar entweder inspiratorisch, oder exspiratorisch und gemischt, sowohl inspiratorisch als auch exspiratorisch. Innerhalb der Steuereinheit 13 befindet sich ein Schalter 21, der für den Fall, daß Atemgas während der Inspirationsphase zudosiert wird, den Ausgang des Subtraktionselementes 16 über die Leitung 18 mit dem Antrieb 203 verbindet. Bei exspiratorischer Zudosierung von Atemgas ist hingegen die Leitung 18 über den Schalter 21 mit dem Sollwerteinsteller 17 verbunden.

Für den Fall der inspiratorischen Zudosierung von Atemgas erhält der Antrieb 203 über die Leitung 18 als Steuergröße das Differenzsignal aus dem Atemhubvolumen-Sollwert V_T und dem mit dem Flußmeßgerät errechneter Volumensignal V_F. Dieses Differenzsignal V_T-V_F wird als neuer Sollwert an dem Antrieb 203 eingestellt. Bei inspiratorischer Zuführung von frischem Atemgas wird somit von der Atemgasfördereinheit 2 ein um das Volumen V_F reduziertes Fördervolumen in den Atemkreislauf 3 gepumpt. Bei exspiratorischer Atemgaszudosierung ist der Sollwerteinsteller 17 hingegen direkt mit der zum Antrieb 203 führenden Leitung 18 verbunden.

Das erfindungsgemäße Beatmungsgerät 1 bietet außerdem den Vorteil, daß auf einfache Weise kleine Atemhubvolumina besonders genau ausgeführt werden können. Hierzu wird der Wahlschalter 19 auf eine Position geschaltet, mit inspiratorischer Atemgasdosierung und stillgesetztem Antrieb 203. Das zum Ausführen eines Atemhubes erforderliche Gas wird dann allein über die Dosiereinheit 9 und das Absperrventil 10 in den Atemkreislauf 3 dosiert, indem das Absperrventil 10 während der Inspirationsphase kurzzeitig in Öffnungsstellung geschaltet wird. Mit dem Flußmeßgerät 14 wird das zudosierte Atemgasvolumen V_F ermittelt und an die Steuereinheit 13 übertragen. Hier wird das Atemgasvolumen V_F mit einem an dem Sollwerteinsteller 17 eingestellten Wert verglichen. Bei eventuellen Abweichungen wird während des folgenden Atemhubes entsprechend mehr oder weniger Atemgas von der Dosiereinheit 9 in den Atemkreislauf 3 dosiert. Diese Form der Ausführung von Atemhüben ist besonders vorteilhaft im Bereich der Neonaten- und Kleinkinderbeatmung einsetzbar.

Claims

1. Beatmungsgerät mit einem geschlossenen Atemkreislauf (3), welchem die für die Beatmung notwendigen Gase mittels einer Dosiereinheit (9) zugeführt werden, wodurch zumindestens die verbrauchte Menge an Atemgas wieder auffüllbar ist, und mit einer an den Atemkreislauf (3) angeschlossenen, ein veränderbares Volumen besitzenden Atemgasfördereinheit (2), durch welche während einer Inspirationsphase ein vorbestimmtes Fördervolumen V_T in den Atemkreislauf (3) verschoben wird,
gekennzeichnet durch,
Mittel (14) zur Erfassung eines, von der Dosiereinheit (9) während der Inspirationsphase in den Atemkreislauf (3) dosierten Gasvolumens V_F,
Mittel (16) zur Bildung eines Differenzvolumens V_T-V_F zwischen dem Fördervolumen V_T und dem Gasvolumen V_F,
Mittel (21) zum Verwenden des Differenzvolumens V_T-V_F als einen neuen Einstellwert für das Fördervolumen der Atemgasfördereinheit (2).

2. Beatmungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Atemgasfördereinheit (2) während der Inspirationsphase stillgesetzt ist.