DE2216163B2 - Steuerungsanordnung für die Kontrolle der Abweichungen von den vorwählbaren Sollwerten für Atemdruck, Beatmungsfrequenz, Atemminuten- und Atemzugvolumen, O2 -Aufnahme und CO2 -Abgabe bei Beatmungsgeräten - Google Patents

Steuerungsanordnung für die Kontrolle der Abweichungen von den vorwählbaren Sollwerten für Atemdruck, Beatmungsfrequenz, Atemminuten- und Atemzugvolumen, O2 -Aufnahme und CO2 -Abgabe bei Beatmungsgeräten

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Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerungsanordnung für die Kontrolle der Abweichungen von den vorwählbarcn Sollwerten für Atemdruck, Beatmungsfrequenz, Alemminuten- und Atemzugvolumen, oVAufnahme und CO2-Abgabe u. a., mit optischer Anzeige, bestehend aus logischen pneumatischen Schall- und Steuerelementen mit einem Flip-Flop, einem Impulsformer und einem Trigger.
Bei einem großen Teil der bekannten Beatmungsgcriitc wird während einer kontrollierten und assistierten Beatmung mittels einer druck-, frequenz- oder volumengesteuerten Vorrichtung dem Patienten eine bestimmte Atemgasmenge zugeführt. Allerdings wird bei der kontrollierten Beatmung der Zeitpunkt der Einatmung gesteuert, dagegen bestimmt ihn bei der assistierten Beatmung der Patient selbst. Diese im zunehmenden Maße angewandte Bealmungsart ist besonders in der postoperaliven Phase vorteilhaft, da einerseits der Patient schneller vom Beatmungsgerät wieder abgesetzt werden kann und andererseits gewisse Synchronisationsschwierigkeiten zwischen dem Beatmungsgerät und dem Patienten entfallen.
Die assistierte Beatmung kommt zur Anwendung, wenn der Patient in der Erwachungspha.sc mit /unäichst schwachen Eigenatmungsversuchcn beginnt. In dieser Erwachungs- bzw. Übergangsphase mußte bisher durch den Anaesthesisten der Patient des öfteren vom Beatmungsgerät getrennt werden, um festzustellen, ob Eigenatmung schon vorhanden ist.
Zur Beseitigung der sich wiederholenden Kontroll-ϊ vorgänge wurde ein Gerät vorgeschlagen, dessen speziell ausgebildete Steuerschaltung einen Mikrozylinder mit Steuerimpulsen beaufschlagt, sobald bei eingeschalteter assistierter Beatmung die von einem negativen Druckgeber infolge der eingesetzten Eigenatmung hervorgerufenen Impulse eintreffen. Zwar war damit für die spezielle. Steuerung des Gerätes ein Erkennen der Eigenatmung der Patienten möglich geworden, jedoch fehlte nach wie vor ihre Anzeige in der postoperativen Phase, d. h, unabhängig von der
is eingestellten Beatmungsart war der Beginn bzw. das Vorhandensein der Eigenatmung nicht sofort erkennbar.
Es ist auch bekannt, während der Beatmung die Beatmungseffekte und die Arbeitsweise des Beatmungsgerätes über einen mit dem Atemraum des Patienten verbundenen Aierndruckmesser indirekt zu überwachen, primär aber Aufschluß über den Atemdruck zu erhalten. Ebenso kann durch die Anordnung von Volumenmeßeinrichtungen in der Ausatemleitung das
Atemminuten- und Atemzugvolumen bei der Beatmung erfaßt werden. In diesem Zusammenhang wurde schon ein Gerät zur Messung des mittleren Atemzeitvolumens vorgeschlagen, bei dem im Nebenschluß und nach dem Prinzip der Temperaturverschiebung die Impulse des
JO Atemstromes elektrokalorimetrisch gemessen werden können.
Darüber hinaus sind Geräte zur fortlaufenden und dabei selbsttätigen Registrierung des Gasstoffwechsels am menschlichen Körper bekannt, die eine direkte
Ji Ablesung der aufgenommenen oder ausgeschiedenen Mengen an O2 bzw. CO2 in jedem Zeitaugenblick graphisch veranschaulicht. Zur Messung des Atomverlaufes und der Atemfrequenz gibt es ebenfalls Vorrichtungen, die vorzugsweise frei bewegende Personen telemetrisch untersuchen und zu diesem Zweck als Wandlerelement ein rhcrmistorkügclchen benutzen. Dieses kann mit einem zweiten Thermistorwandler in an sich bekannter Weise als Widerstand in einem Zweig einer Wheatstoneschen Brücke geschaltet
Vi sein, wodurch infolge Umgebungseinflüssen hervorgerufene Temperaturschwankungen wcitestgehcnd kompensiert werden sollen.
Mit den bekannten Vorrichtungen kann lediglich ein spezieller Parameter überwacht und kontrolliert werden. Eine Warnung bei Abweichungen von den eingestellten Sollwerten ist nicht vorgesehen. Außerdem fehlt eine direkte Verbindung zur Funktionsweise der Beatmungsapparatur, so daß diese nur mittelbar über den sich einstellenden Atemdruck beurteilt werden kann. Ein Mangel ist auch, daß Thermistoren zu empfindliche Geber sind, die zudem durch Überdeckung von Sekret ausfallen.
Schließlich ist noch ein Atemdruck-Überwachungsgerät bekannt, das die bisher zum Ansprechen eines Warnsignalgerätes vorgeschlagenen Ansprechzeit-Verzögerungsvorrichtungen ablöst und eine bessere Betriebssicherheit und Arbeitsgenauigkeit gewährleisten soll. Das Atemdruck-Überwachungsgerät steht mit einer Kammer der Beatmungsvorrichtung in Verbindung, in welcher der Druck der Atemluft während des Ein- und Ausatmens eines Patienten darauf überwacht wird, ob er über einen vorbestimmten Wert ansteigt bzw. unter diesen Wert abfällt. Hierzu dienen optische
oder akustische Signalglieiler, die bei einer Abweichung vom Sollwert ansprechen. Kennzeichnend bei diesem Gerät ist ein Schalter, dessen Betäl.igungsglied mit einer als vorgespannte Membran ausgebildeten Kammer verstellbar ist und mittels dem bei jedem Atemzyklus wechselweise zwei Zeitschaltvorrichtungen einschaltbar sind, wobei beim Umlegen des Schalters die jeweils nicht eingeschaltete Zeiischaltvorrichtung in ihre Ruhestellung ^urückstellbar ist. Beim Überschreiten der vorgegebenen Zeitverzögerung geht von der betreffenden Zeitschaltvorrichtung ein Schaltimpuis aus, der mit Hilfe von Umschaltern einen Signalstromkreis schließt.
Wenn auch die Kammer des Atemdruck-Überwachungsgerätes möglichst nahe am Patienten mit dem Luftröhrenweg verbunden werden kann und so die größte Ansprechempfindlichkeit sicherstellt, wenn außerdem zur Erhöhung der Betriebssicherheit auch noch eine zusätzliche Signalanlage vorgesehen ist, die beim Ausfall des Versorgungsnetzes ein Warnsignal abgibt, so erfordert seine direkte Verbindung zur _>o Funktionsweise der 8eatmungsapparatur einen relativumfangreichen Aufwand. Ferner ist dieses Cjrät nur für die Atemdrucküberwachung ausgelegt, wodurch wesentliche Vorgänge in der postoperativen Phase nicht ausreichend erfaßt und signalisiert werden können. Es feht auch die Möglichkeit zur Kontrolle und Warnung bei Über- oder Unterschreiten der Beatmungsfrequenz sowie sich einstellenden Abweichungen von den Ventilationseffeklen wie O2-Aufnahme und COi-Abgabe. Das gleiche gilt für die Alarmierung bei Gerätestill- 3η stand durch Versagen der Steuertechnik u. a. m.
Die Erfindung bezweckt die Beseitigung vorgenannter Mängel und eine Verbesserung dahingehend, daß unabhängig vom Gerätetyp und unabhängig von der eingestellten Beatmurigsart in der postoperativen Phase ji der Beginn bzw. das Vorhandensein der Eigenatmung sofort erkannt wird, ohne erst den Patienten vom Beatmungsgerät trennen zu müssen. Außerdem soll eine Verknüpfung /wischen dem Beatmungseffekt und der exakten Arbeitsweise des bei der Beatmung benutzten Beatmungsgerätes hergestellt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stcucrungsanordnung für die Kontrolle der Atmung und den Abweichungen ihrer vorwählbaren Sollwerte zu schaffen, die bei entsprechender Bcatmungsaufgabe und 4i gewählter Beatmungsmethode eine durch Undichtigkeit, Über- und Unterschreitung des Beatmungsdruck.es bzw. der Beatmungsfrequenz, Versagen der Steuortechnik oder Ausfall der Speiseenergie, aber auch durch Abweichung von den Ventilationscffekten von CVA.ufnähme und CCVAbgabc hervorgerufene Gefährdung des Patieiiten ausschließt. Entsprechend der Geiäteart sind primär von Interesse bei volumengestcuerten Beatmur.gsgerälen Atemdruck und -frequenz, bei zeitgesteuerten Beatmungsgeraten Atemdruck und Flow sowie bei druckgesteuerten Beatmungsgerüten Flow und Beatmungsfrequenz.
Außerdem beinhaltet die Aufgabe die Schaffung einer von Beginn der Eigenatmung an fortwährend optischen Anzeige, welche erkennen lassen soll, ob der Impuls, der bo zum Ansprechen des Beatmungsgerälcs geführt hat, vom Patienten oder einem Zeitschalter (Timer) ausgelöst wurde.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein erster Eingang des Flip-Flop-Bausteins mit b5 einem Schalter und der zweite Eingang mit einem Druckwandler und übei den ltnpulsformerbaustein mit einem Torbaustein verbunden ist, dessen aner Eingang über ein Und-Glied mit dem Hilfsluftanschluß und mit dem Schalter und dessen Ausgang über ein Zeitglied und einen Schwellwertschalter mit einem Oder-Glied verbunden ist, daß der Ausgang des Flip-Flop-Bausleins ebenfalls über ein Und-Glied mit dem Oder-Glied und ein dem Flip-Flop-Baustein und dem Schwellwertschalter parallel liegender zweiter Schwellwertschalter, dessen Eingang mit dem einen Eingang eines weiteren Und-Gliedes, dem Ausgang des zuerst genannten Und-Gliedes und dem einen Eingang eines vierten Und-Gliedes und dessen Ausgang ebenfalls mit dem Oder-Glied verbunden ist, daß der Trigger über das vorletzt genannte Und-Glied mit dem optischen Signalgeber für die Eigenaimung verbunden ist und daß ein zweiter Druckwandler über das letzte der verwendeten Und-GIieder mit dem optischen Signalgeber für die Druckunterschreiturig bzw. mit einem P/E-Wandler und über ein zweiten Oder-Glied dieser Steuerungsanordnung mit dem akustischen Signalgeber sowie das erste Oder-Glied '-Λ dem optischen Signalgeber für den Arbeitsdruck und einem weiteren P/E-Wandler und über das zweite Oder-Glied mit dem akustischen Signalgeber verbunden ist.
Die logische Verknüpfungen der Steuerungsanordnung ermöglichen eine vorteilhafte Verquicknng aller die Beatmung beeinflussenden Vorgänge und erzeugen bei Ausfall einer Teilfunktion bzw. bei Abweichung von den vorwählbaren Sollwerten entsprechende Warnsignale. Damit wird eine Schädigung des Patienten verhindert. Außerdem erhält das Bedienungspersonal mehr Zeit für andere Aufgaben und es können besonders bei Intensivpflegestationen mehr Patienten mit geringem Aufwand überwacht werden. Weitere Vorteile ergeben sich aus der frühstmöglichcn Durchführung der assistierten Beatmung, aus dem sicheren Erkennen der Eigenatmung des Patienten und aus der schnelleren Bereitstellung des abgesetzten Beatmungsgerätes für den nächsten Patienten.
Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
in der schematischen Darstellung ist die Sleuerungsanordnung mit einem Schalter 1, einem Druckwandler 2 für Mindesiarbeitsdruck (p mind) und einem zweiten Druckwandler 3 für Maximalarbeitsdruek (p nuix) versehen. Mit der Bezugszahl 4 isl ein Eingang für das Inspirationssignal v, und mil der Bezugszahl 5 ein Hilfsluftanschluß bezeichnet. Der erste Eingang eines Flip-Flop-Bausteines 6 ist über Anschluß ;/i mil dem Schaller 1 und sein zweiter Eingang mit dem Druckwandler 2 verbunden. Außerdem besteht über einen Impulsformerbaustein 9 eine Verbindung mit einem Torbaustein 10. dessen einer Eingang über ein Und Glied 1.3 und Anschluß c2mn dem Hilfsluitanschluß 5 und über Anschluß C\ mil dem Schalter I verbunden ist. Der Ausgang des Torb.iustcines 10 isl über ein Zeitglied 11 und einen Schwellwertschalter 12 über Anschluß es an ein Oder-Glied 8 geführt.
Der Ausgang des Flip-Flop-Bausteines 6 ist über den Anschluß C5 eiiies Und-Gliedes 7 und über die Anschlüsse a2 und ej mit dem Oder-Glied 8 verbunden. An dieses ist über Anschlußen auch ein dem Schwellwertschalter 12 parallel liegender /weiter Schwellwertschalter 14 angeknüpft, dessen Eingang mit dem einen Eingang cd eines weiteren Und-Gliedes 22, dem Ausgang <■)) des Und-Gliedes 13 und dem Eingang C1 eines vierten Und-Gliedes 15 in Verbindung steht. Weitere Verbindungen bestehen einmal von einem Trigger 23 über Anschluß eu an das Und-Glied 22 und
über Anschluß Hj zum optischen Signalgeber 24 für die Eigenatmung und zum anderen vom Druckwandler 3 über Anschluß ι> an das Und-Glicd 15 und über Anschluß i>\ zum optischen Signalgeber 19 für die Druckunicrschreilting. Das Und-Glied 15 is! aber auch mit einem P/l·!-Wandler 21 und über Anschluß t"n eines Oder-Gliedes 16 mit einem akustischen Signalgeber 17 verbunden, der seinerseits über Anschluß ;;b des Oder-Gliedes 16 und dessen anderen Eingang c\n einen Anschluß an den Ausgang a% des Oder-Gliedes 8 aufweist. Dieser Ausgang ,·)-, ist noch mit dem optischen Signalgeber 18 für den Arbeitsdruck und mit einem IVI-!-Wandler 20 verbunden.
Mit dieser Schallungsanordnung werden die für ilen l'aiienien lebensbedrohlichen /.iisiändc bzs\. die son sorwiihlbaren Sollwerten eintretenden Absseichungen signalisier!. Das geschieh! z. IJ. bei Annäherung an den sorsvählbarcn maximalen positiven Bcutpiiingsdruck In nun. nos) durch ein onlsnri'clierid ili-r Aii-mfriviiii.'iw vom Tastverhältnis unabhängiges optischen und'oiler akusiisches Signa! b/w. bei Überschreitung des vorgezählten !!ealnuingsdriickes durch ein Dauersignal für die Dauer der Drucküberschreiuing. Im umgekehrten lall, wenn als I olge von Undichtigkeiten oiler Lösen tier l'iilienlenserbindung der voruählbare positive lieatmungsdrui'k (p mimipo·*) nicht erreich! wird, erfolg! ein der Atemfrequenz mit dein Tastverhäiinis. d. h. dem \'erhältnis /| : /| entsprechendes Illink- (der unterbrochene1· Ionsignal.
Wird dagegen eine vorwählbare Mindesifreqiienz infolge von Gerätefehlern oder eine Veränderung im Ssstem l'alieni-Gerät unierschritien. dann wird ein Iniervallsignal aufbereitei. dessen Hreile ein Mal.! für die Erequenzunterschreining ilarstellt: I reqiien/ gleich 0 bedeutet Dauerion. Bei Unterschreiiung son Mindestsserien der Antriebsenergie einsieht ein Daiiersignal flir die Dauer der Aniricbscnergiereserve.
Die nur beispielssvcise aufgeführten Warnzustände ζ erden über den Schaller I sou ic die beiden Druckwandler 2 und 3 eingeleiict. In Verbindung mit dem Eingang 4 für das Inspiralionssignal isl dessen signale Verknüpfung mil der Beatmurgsgcrälcstcuerung (nicht gezeichnet) und dem I lip-F'lop-Baustein 6 besonders vorteilhaft, du bei gcichzciliger Belegung seiner Eingänge mil Signalen dominierende Speichern η-gen und Löschungen erzieh werden. Diese Zustände werden über das Und-Glicd 7 wcitergeleitct und zur Erzeugung eines mil der Aiemfrcqucnz im Atcmzeitvcrhältnis wirkenden Warnsignals bei unzureichend positivem Atcmdruek genutzt.
Andererseits isl das über den Eingang 4 eingeleitet InspiralionssiiMial für die Erzeugung eines im Impiilsfor merbausiein 9 signalisierenden Impulsen zuständig, der das als Drossel Volumenkomhinalion aufgebaute /eil glied Il im Rhsthmus der Atemfrequenz entlädt. Wird nämlich eine an der Drossel des Zeilgliedes 11 sorgessählle Alemfreqiicnz unlerschrilten. d.h. für die
Verfügung, dann spricht der Schwellwertschalter 12 ι·η und ein Warnsignal wird erzeugt. Bei einem frcquenzlo sen Zustand wird ein Dauersignal gegeben.
Der über ilen Hilfsluftanschluß 5 eingcspeisie Arbeitsdruck son 1.4 kp/cm1 lieg! zusammen mit dem Signal vom Schalter 1 am Schwellwertschalter 14 an. Bei Unterschreitimg des eingestellten Mindestdruckes entstein ein Dauersignal für die Dauer der Arbeitsdruckreserve -Yilchcs über das Oder-Glied 8 zum Signalgeber 18 bzw. P/E-Wandlcr 20 geleite! wird. Dieser erlaub! eine l'ernaiizeige und zugleich eine weitere Verarbeitung des Signales über die Dauer der Arbcilsdruckrcser ve hinaus. Schließlich ist der I lilfsluflanschluß 5, also der sorgenannte Arbeitsdruck mit dem Signal des Wandlers 3 für maximalen Bcatmungsdruck verknüpft. Bei einer Drucküberschrcitung wird für deren Zeitraum ein Signal aufbereitet und über das Oder-Glied 16 an die Signalgeber 17 und 19 sowie den P/E-Wandlcr 21 geleitel.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Steuerungsanordnung für die Kontrolle der Abweichungen von den vorwählbaren Sollwerten für Atemdruck, Beatmungsfrequenz, Atemminuten- und Atemzugvolumen, OrAufnahme und CO2-Abgabe u.a, mit optischer Anzeige, bestehend aus logischen pneumatischen Schalt- und Steuerelementen mit einem Flip-Flop, einem Impulsformer und einem Trigger, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Eingang des Flip-Flop-Bausteins (6) mit einem Schalter (1) und der zweite Eingang mit einem Druckwandler (2) und Ober den Impulsformerbaustein (9) mit einem Torbaustein (10) verbunden ist, dessen einer Eingang über ein Und-Glied (13) mit dem Hilfsluftanschluß (5) und mit dem Schalter (1) und dessen Ausgang Ober ein Zeitglied (U) und einem Schwellwertschalter (12) mit einem Oder-Glied (8) verbunden ist, daß der Ausgang: des Flip-Flop-iiausteines (6) über ein Und-Glied (>') mit dem Oder-Glied (8) und ein dem Flip-Flop-Baustein (6) und dem Schwellwertschalter (12) parallel liegen der zweiter Schwellwertschalter (14), dessen Eingang mit dem einen Eingang eines Und-Gliede.s (22), dem Ausgang des Und-Gliedes (13) und dem einen Eingang eines Und-Gliedes (15) und dessen Ausgang ebenfalls mit dem Oder-Glied (8) verbunden is!:, daß der Trigger (23) über das Und-Glied (22) mit dem optischen Signalgeber (24) für die Eigenatmung verbunden ist und daß ein zweiter Druckwandler (3) über das 'Jnd-Glied (15) mit dem optischen Signalgeber (19) für die Druckunterschreitung bzw. mit einem P/E-Wandler (2i) und über ein Oder-Glied (16) mit dem aki-stiscbcn Signalgeber (17) sowie das Oder-Glied (8) mit dem optischen Signalgeber (18) für den Arbeitsdruck und einem P/E-Wandler (20) und über das Oder-Glied (lii) mit dem akustischen Signalgeber (17) verbunden ist.
DE2216163A 1971-04-21 1972-04-04 Steuerungsanordnung für die Kontrolle der Abweichungen von den vorwählbaren Sollwerten für Atemdruck, Beatmungsfrequenz, Atemminuten- und Atemzugvolumen, O2 -Aufnahme und CO2 -Abgabe bei Beatmungsgeräten Expired DE2216163C3 (de)

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