DE2216163C3 - 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 BeatmungsgerätenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Stcucrungsanordnung für
die Kontrolle der Abweichungen von den vorwählbaren Sollwerten für Atemdruck, Beatmungsfrequenz, Atemminulen-
und Atemzugvolumen, O2-Aufnahme und CO2-Abgabe u. a., mit optischer An/cigc, bestehend aus
logischen pneumatischen Schalt- und Sicuerelementen mit einem Flip-Flop, einem Impulsformer und einem
Trigger.
Bei einem großen Teil der bekannten Bcalmungsgerälc
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 Bcatmungsart ist besonders in der
postoperativen 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 Erwachungsphase mit zunächst
schwachen Eigenatmungsversuchen 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 Kontrollvorgänge wurde ein Gerät vorgeschlagen, dessen
speziell ausgebildete Steuerschaltung einen Mikrozylinder mit Steuerimpulsen beaufschlagt, sobald bei
eingeschalteter assistierter Beatmung die vei 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
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 Atemdruckmesser 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 Atemstromes elektrokalorimetrisch gemessen werden
können.
Darüber hinaus sind Geräte zur fortlaufenden und dabei selbsttätigen Registrierung des Gasstoffwcchscls
am menschlichen Körper bekannt, die eine direkte Ablesung der aufgenommenen oder ausgeschiedenen
Mengen an O2 bzw. CO2 in jedem Zcilaugcnblick
graphisch veranschaulicht. Zur Messung des Aiemvcrlaufes und der Atemfrequenz gib! es ebenfalls
Vorrichtungen, die vorzugsweise frei bewegende Personen telcmctrisch untersuchen und zu diesem
Zweck als Wandlcrelement ein Thcrinistorkügelchen benutzen. Dieses kann mit einem zweiten Thcrmistorwandler
in an sich bekannter Weise als Widerstand in einem Zweig einer Wheatsloneschcn Brücke geschaltet
sein, wodurch infolge Umgebungseinflüssen hervorgerufene Temperaturschwankungen wcitcstgchcnd kompensiert
werden sollen.
Mit den bekannten Vorrichtungen kann lediglich ein spezieller Parameter überwacht und kontrolliert wcrden.
Eine Warnung bei Abweichungen von den eingestellten Sollwerten ist nicht vorgesehen. Außerdem
fehlt eine direkte Verbindung zur Funktionsweise der Bcatmungsapparatur. 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 Alcmdruck-Überwachungsgcrät
bekannt, das die bisher zum Ansprechen eines
^0 Warnsignalgerätes vorgeschlagenen Ansprechzeit-Ycrzögerungsvorrichlungen
ablöst und eine bessere Betriebssicherheit und Arbeitsgenauigkeit gewährleisten soll. Das Atemdruck-Überwachungsgerät steht mit
einer Kammer der Beatmungsvorrichtung in Verbin-
6i dung, 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 Signalglieder, die bei einer Abweichung
vom Sollwert ansprechen. Kennzeichnend bei diesem Gerät ist ein Schalter, dessen Betätigungsglied 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 Zeitschaltvorrichtung in ihre Ruhestellung turückstellbar ist. Beim Überschreiten der
vorgegebenen Zeitverzögerung geht von der betreffenden Zeitschaltvorrichtung ein Schaltimpuls 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 Funktionsweise der Beatmungsapparatur einen relativ
umfangreichen Aufwand. Ferner ist dieses Gerät 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 Veniilationseffekten wie OrAufnahme und COi-Abgabe.
Das gleiche gilt für die Alarmieruiig bei Gerätestil!-
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 Beat mti ngsart in der postoperativen Phase
der Beginn bzw. das Vorhandensein der Eigenatmung sofort erkannt wird, ohne erst den Patienten vom
Beatmungsgerät trennen zu müssen. Außerdem soll eine
Verknüpfung zwischen dem Bcatmungscffckt und der exakten Arbeitsweise des bei der Beatmung benutzten
Beatmungsgerät hergestellt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es. eine Steuci ungsanordnung
für die Kontrolle der Atmung und den Abweichungen ihrer vorwählbarcn .Sollwerte zu schaffen,
die bei entsprechender Bcaimungsaufgabe und gewählter Beatmungsmethode eine durch Undichtigkeit,
Über- und Unterschrcitung des Beatmungsdruckes bzw. der Beatmungsfrequenz. Versagen der Steuertechnik
oder Ausfall der Spciseenergic, aber auch durch Abweichung von den Vcntilationseffcktcn von O^-Aufnähme
und CCVAbgabe hervorgerufene Gefährdung des Patienten ausschließt. Entsprechend der Gcräicart
sind primär von Interesse bei voluniengesteuertcn Bealmungsgeräten. Atcmdruck und -frequenz, bei
zci!gesteuerten Bealmungsgeräten Atcmdruck und Flow sowie bei druckgesteuerten Bealmungsgeräten
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 zum Ansprechen des Beatmungsgerätes geführt hat,
vom Patienten oder einem Zeitschalter (Timer) ausgelöst wurde.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein erster Eingang des Flip-Flop-Bausleins mit
einem Schalter und der zweite Eingang mit einem Druckwandler und über den Impulsformerbausteiti mit
einem Torbaustein verbunden ist, dessen einer 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-Bausteins 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
ίο 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 Eigenatmung verbunden ist und daß
ein zweiter Druckwandler über das letzte der verwendeten Und-Glieder mit dem optischen Signalgeber
für die Druckunterschreitung- bzw. mit einem P/E-Wandler und über ein zweiten Oder-Glied dieser
Steuerungsanordnung mit dem akustischen Signalgeber sowie das erste Oder-Glied η ■'.; dem optischen
Signalgeber für den Arbeitsdruck und :inem weiteren P/E-Wandler und über das zweite Oder-Glied mit dem
akustischen Signalgeber verbunden ist.
Die logische Verknüpfungen der Steuerungsanordnung <■ .-möglichen eine vorteilhafte Verquickung aller
die Beatmung beeinflussenden Vorgänge und erzeugen bei Ausfall einer Teilfunklion bzw. bei Abweichung von
den vorwählbaren Sollwerten entsprechende Warnsignale. Damit wird eine Schädigung des Patienten
jo 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 frühstmöglichen Durch-
(i führung der assistierten Beatmung, aus dem sicheren
Erkennen der Eigenatmung des Patienten und aus der schnelleren Bereitstellung des abgesetzten Beutmungsgcrätcs
für den nächsten Patienten.
Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung
■in dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
in der schematischen Darstellung ist die Steuerungsanordnung mit einem Schalter 1, einem Druckwandler 2
für Mindestarbeitsdruck (p mind) und einem zweiten
Druckwandler 3 für Maximalarbeitsdruck (p max)
•'ι verschen. Mit der Bezugszahl 4 ist ein Eingang für das
Inspirationssignal .v/ und mit der Bezugszahl 5 ein
Hilfsluftanschluß bezeichnet. Der erste Eingang eines Flip-Flop-Bausteines 6 ist über Anschluß a\ mit dem
Schalter I und sein zweiler Eingang mit dem
">ii Druckwandler 2 verbunden. Außerdem besteht über
einen Impulsfonnerbaustein 9 eine Verbindung mit einem Torbauslein 10, dessen einer Eingang über ein
Unt1 Glied 13 und Anschluß c2 mit dem Hilfsluftanschluß
5 und über Anschluß C\ mit dem Schalter 1 verbunden
« ist. Der Ausgang des Torbausteines 10 ist 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 es eines Und-Gliedes 7 und über die
ho Anschlüsse a? und e? mit dem Oder-Glied 8 verbunden.
An dieses ist über Anschluß») auch ein dem Schwellwertschalter 12 parallel liegender zweiter Schwellwertschalter
14 angeknüpft, dessen Eingang mit dem einen Eingang cn eines weiteren Und-Gliedes 22, dem
ho Ausgang /?j des Und-Gliedes 13 und dem Eingang ej
eines vierten Und-Gliedes 15 in Verbindung steht. Weitere Verbindungen bestehen einmal von einem
Trigger 23 über Anschluß e!2 an das Und-Glied 22 und
über Anschluß «ι? /um optischen Signalgeber 24 fiir die
Eigenatmung und zum anderen vom Druckwandler } über Anschluß e>
an das Und-Glicd 15 und über Anschluß fl4 zum optischen Signalgeber 19 für die
Druckunterschreitung. Das Und-Glied 15 ist aber auch s
mit einem P/E-Wandler 21 und über Anschluß en eines Oder-Gliedes 16 mit einem akustischen Signalgeber 17
verbunden, der seinerseits über Anschluß ;i6 des Oder-Gliedes 16 und dessen anderen Eingang C\n einen
Anschluß an den Ausgang .-I5 des Oder-Gliedes 8 in
aufweist. Dieser Ausgang n-, ist noch mit dem optischen
Signalgeber 18 fin den Arbeitsdruck und mit einem P/E-Wandler 20 verbunden.
Mit dieser Schaltungsanordnung werden die fin1 ilen
Patienten lebensbedrohlichen Zustünde b/w. die mn ι'■
vorwählbaren Sollwerten eintretenden Abweichungen signalisiert. Das geschieht /. H. bei Annäherung an ilen
vnriviihlharfMl iruiviimilrn nr>i.iliw;n !''."1!'.!11'.!PfI'-'.'1'1''1'
(ρ η nix. 'pos) durch ein entsprechend der Atemfrequen/
vom Tastverhältnis unabhängiges optischen und oder :n
akustisches Signal b/w. bei Überschreitung des vorgewählten Beatmungsdriickes durch ein Dauersignal fur
die Dauer der Drucküberschreitung. Im umgekehrten Rill, wenn als Folge von Undichtigkeiten oder l.oscn
tier Patientenverbindung der vorwählbare positive Ji
Bcatmungsdruck (p mind pen) nicht erreicht wird,
erfolgt ein der Atemfrequen/ mit dem T.ist\erhaltnis.
d. h. dem Verhältnis f| : t\ entsprechendes Blink- oder
unierbrochenes Tonsignal.
Wird dagegen eine \orwiihlbare Mindestfrequen/ i"
infolge von Gerätefchlern oder eine \ eranderung im
S>stern Patient-Cierät unterschritten, dann wird ein
Intervallsignal aufbereitet.dessen Biene ein MaH tür die
Frequcnzunterschreitung darstellt: I requen/ gleich 0
bedeutet Dauerton. Bei Unterschreitiing \on Mindest- r>
werten der Antriebsenergie entstein ein Dauersigt;.:i fiir
die D.iuerder Antriebsenergiereserse
Die nur beispielsweise aufgetiihnen Warn/usianJe
werden über den Schalter I suwie die he.den
Druckwandler 2 und 3 eingeleitet. In Verbindung mit dem Eingang 4 für das Inspirationssigna! ist dessen
signale Verknüpfung mit der Beatnuingsgerätestcucrung
(nicht gezeichnet) und dem I lip-Flop-Baustein b
besonders vorteilhaft, da bei gc'chzeiliger Belegung
seiner Eingänge mit Signalen dominierende Speicherungen und Löschungen erzielt werden. Diese Zustande
werden über das Und-Glicd 7 weilergeleitet und /ur Erzeugung eines mit der Atemfrequenz im Atem/eitverhalinis
wirkenden Warnsignals hei unzureichend positivem
-Steindruck genutzt
Andererseits ist das über den l.ingang 4 eingeleitet
Inspirationssignal fiir die Erzeugung eines im Impiilslor
merbaustem ^ signalisierenden Impulsen z'Mandig. ilci
das als Drossel-Voliimenkomhination auigcNiuie Zeit
glied Il im Rlnthmiis der Atemfrequen/ eiH.ult. Wird
nämlich eine an der Dros-.el des Zeilirliedes Ii
ν ι »rir(i\i ithl t»1 Λ li'nif rt'nxiijri t imti'!-*.!'!!!! IItMl il h liir ihr
Aufladung des Zeitgl'cdcs 11 steht eine längere Zeit zur
Verfügung, dann spricht der Schwellwertschalter 12 an
und ein Warnsignal wird erzeugt. Hei einem trequen/losen
Zustand wird ein Dauersignal gegeben
Der über den llilfsluftanschlufi ">
eingespeiste Arbeitsdruck von l.4kpcm' liegt zusammen mit dem
Signal \om Schalter I am Schwellw erlschalter 14 an. Hei
Unterschreitung des eingestellten Mindestdruckes entsteht ei·- Dauersignal für die Dauer der Arbeitsdruckreserve,
weiches über das Oder-Cilied 8 /um Signalgeber
18 b/w. P,'E-Wandler 20 geleitet wird. Dieser erlaubt
eine Fernanzeige und zugleich eine weitere VcrarKi
tiing des Signales über die Dauer ('.er Arbeitsdruckreser-
\e hinaus SchlieHlich ist der UilfsluftanschluH 5. also der
sorgenannte Arbeitsdruck mit dem Signal des Wandlers } für maximalen Bealmungsdruek verknüpft. Bei einer
Druckübersehre.Huig wird für deren Zeitraum ein
Signal aulbereitet und über das Oder-Glied 16 an die
Signalgeber 17 und 19 sowie den P E Wandler 21
geleitet.
Claims (1)
- Patentanspruch:Steuerimgsanordnung für die Kontrolle der Abweichungen von den vorwählbaren Sollwerten für Atemdruck, Beatmungsfrequenz, Atemminuten- und Atemzugvoiumen, (VAufnahme und COrAbgabe 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 über 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 über ein Zeitglied (11) und einem Schwellwertschalter (12) mit einem Oder-Glied (8) verbunden ist, daß der Ausgang des Flip-Flop-Pausteines (6) über ein Und-Glied (7) mit dem Oder-Glied (8) und ein dem Flip-Flop-Baustein (6) und dem Schwellwertschalter (12) parallel liegender zweiter Schwellwertschalter (14), dessen Eingang mit dem einen Eingang eines Und-Gliedes (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 ist, 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 Drur^.unterschrcilung bzw. mit einem P/E-Wandlc· (21) und über ein Oder-Glied (16) mit dem akustisch-,n Signalgeber (17) sowie das Oder-Glied (8) mil dem optischen Signalgeber (18) für den Arbeitsdruck und einem P/E-Wandler (20) und über das Oder-Glied (16) mit dem akustischen Signalgebcr(17) verbunden ist.
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