DE19647058C2 - Beatmungsgerät mit inspiratorischer Frischgasdosierung - Google Patents
Beatmungsgerät mit inspiratorischer FrischgasdosierungInfo
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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 der eingangs genannten Art 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.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den
im Patentanspruch 1 dazu vorgesehenen Merkmalen.
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 83 856 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.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Unteranspruch
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 VF 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 VT 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 VT
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 VT und dem mit dem Flußmeßgerät
errechneter Volumensignal VF. Dieses Differenzsignal VT - VF 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 VF 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 VF ermittelt und an
die Steuereinheit 13 übertragen. Hier wird das Atemgasvolumen VF 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 (2)
1. Beatmungsgerät mit einem geschlossenen Atemkreislauf (3), welchem die
für die Beatmung notwendigen Gase über ein ansteuerbares Absperrventil
(10) aus einer Dosiereinheit (9) zugeführt werden, wodurch zumindestens
die verbrauchte Menge an Atemgas wieder aufgefüllt ist, und mit einer, an
den Atemkreislauf (3) angeschlossenen, ein veränderbares Volumen
aufweisenden Atemgasfördereinheit (2), durch welche während einer
Inspirationsphase ein vorbestimmtes Fördervolumen VT in den
Atemkreislauf (3) verschoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß das
Absperrventil (10) während der Inspirationsphase in Öffnungsstellung
geschaltet ist, daß ein Flußmeßgerät (14) zur Erfassung eines von der
Dosiereinheit (9) während der Inspirationsphase in den Atemkreislauf (3)
dosierten Gasvolumens VF vorgesehen ist, daß ein Subtraktionselement
(16) vorhanden ist, mit welchem ein Differenzvolumen zwischen dem
vorbestimmten Fördervolumen VT und dem Gasvolumen VF, VT - VF,
gebildet wird und daß an der Atemgasfördereinheit (2), als vorbestimmtes
Fördervolumen, das Differenzvolumen VT - VF eingestellt wird.
2. Beatmungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein die
Atemgasfördereinheit (2) während der Inspirationsphase in
Abschaltposition schaltender Wallschalter (19) vorgesehen ist.
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