DE2425152C2 - Automatisch gesteuertes Beatmungsgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein automatisch gesteuertes Beatmungsgerät, dessen technische Mittel pneumatische Logikelemente und periphere Geräte sind, welche aus Bausteinen einzelner oder zusammengefügter Teile bekannter Baukastensysteme der Digitaltechnik bestehen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Unter Ausnutzung der in der Steuerungs- und Verriegelungstechnik gelösten Steuerungsprobleme wurden Beatmungsgeräte bekannt, die einen mit

pneumatischen Komponenten kombinierten Aufbau aufweisen. Damit die in ihnen verwendete Steuerung möglichst wenig bewegliche Teile aufweist, besitzt das Steuerteil einen pneumatischen Verstärker, der durch das Ein-bzw. Ausatmen gesteuert wird. In ihm ist für die Eingangs- oder Arbeitsluft ein Einströmkanal voi gesehen, der sich in einen oder mehrere Ausgangskanäle gabelt Unter der Wirkung einer Steuerströmung, die gewöhnlich im rechten Winkel zu dem Arbeitsstrom in den Eingangskanal des pneumatischen Verstärkers eintritt, ergibt sich der Arbeitsstrom ganz oder überwiegend in einen bestimmten der Ausgangskanäle und kann durch Veränderung der Steuerströmung zwischen diesen hin-und hergeschleudert werden. Sein Aufbau ist dabei so gestaltet, daß die Atemluft selbst die Steuerimpulse zur Umsteuerung des Verstärkers aus der einen in die andere stabile Lage liefert. Außerdem sind Rückkopplungskanäle mit Regulierventilen vorgesehen, die an die Steueröffnungen geleitet Druckänderangen signalisieren.

Es ist auch bekannt, in die zum Patienten geführte Atemgasleitung druckgesteuerter Beatmungsgeräte ein Steuermittel in Form einer Membran einzuschalten, die durch den von der Eigenatmung des Patienten erzeugten Über- bzw. Unterdruck gesteuert über die Steuervorrichtung auf den Antriebsmechanismus des Beatmungsgerätes einwirkt. Für den Ausfall der Eigenatmung über eine bestimmte Zeit ist eine zweite Steuervorrichtung vorhanden, welche mittels eines Zeitgliedes die durch das Beatmungsgerät erzeugte assistierte Beatmung selbsttätig steuert. Die vom Patienten ausgehende Impulssteuerung oder die vom Zeitglied verursachte Steuerung wird erkennbar gemacht, indem entweder die eine oder die andere Steuervorrichtung mit einer Anzeigevorrichtung versehen ist. Zu bemerken ist noch, daß die patientenabhängige Steuerung nach dem Prinzip einer Trigger-Steuerung und die patientenunabhängige Steuerung nach dem Prinzip einer Timer-Steuerung funktioniert.

Fernerhin sind intermittierend arbeitende Oberdruck-Atemgeräte bekannt, die auch als IPPB-Geräte bezeichnet werden. Diese sind u. a. bestimmt für ateminsuffizicntc Patienten, deren Gesamt-Lungenfunktion die sogenannte kontrollierte Beatmung erfordert. Die für den Beatmungsverlauf an ein solches IPPB-Gerät gestellten Forderungen einschließlich einer assistierten Beatmung werden durch ein einziges Fluidik-Element erfüllt, welches eine Anzahl Düsen, Kanäle und Durchlässe aufweist, die in einer in der Fluidics-Technik an sich bekannten Weise ausgebildet und begrenzt sind.

Das nach dem Fluidik-Prinzip gestaltete Beatmungsgerät ist besonders durch eine unterstromseitige Belüftung gekennzeichnet, die zwischen dem Umgebungsdruck und dem Atmungskanal in Verbindung steht und auf einen höheren als der Umgebungsdruck im Atmungskanal anspricht, um Fluid aus dem Strömungskanal abzuleiten bzw. auf einen niedrigeren als den Umgebungsdruck im Atmungskanal anspricht, um eine beträchtliche Einströmung von Umgebungsluft dem Atmungskanal zuzuführen.

Es wurde auch eine Steuervorrichtung bekannt, welche über Eingabeglieder, Wandler, Logikelemente, Ausgangsglieder u. a. Elemente die Informationseingabe wie beispielsweise die Bedingungen einmaliger bzw. automatischer Abläufe, Signalisierung von Weginformationen und direkte Ansteuerung des Ausgangs ermöglicht. Als Grundbestandteil wird ein Doppelmem-

branrelais verwendet, das über einen Druckteiler angesteuert wird.

Damit ist der bisher betriebene gerätetechnische Aufwand für eine Beatmung und deren Kontrolle noch nicht erschöpfend behandelt und könnte i B. hinsiehtlieh der unterschiedlichsten Arbeitsweise der Beatmungsgeräte noch näher untersucht und deren konstruktiver Aufbau noch vielseitiger dargelegt werden. Die funktionale Kompliziertheit und ihre Realisierbarkeit führt jedoch zu immer neuen Lösungen, die bei entsprechender Beatmungsaufgabe und gewählter Beatmungsmethode noch zusätzlich eine durch Undichtigkeit, Über- und Unterschreitung des Beatmungsdruckes bzw. der Beatmungsfrequenz, Versagen der Steuertechnik oder Ausfall der Speiseenergie, absr auch durch π Abweichung von den Ventilationseffekten von O2-Aufnahme und CXVAbgabe hervorgerufene Gefährdung des Patienten ausschließt.

Um weitestgehend den Bedürfnissen der Praxis gerecht zu werden, wurden deshalb Variationen zwischen einem einfachen, nur eine einfache Grundfunktion erfüllenden Beatmungsgerät und einem Idealgerät mit universellen Einsatzmöglichkeiten entwickelt, die allesamt die an sie gestellte Problematik versuchen zu lösen. Ihr Mangel besteht jedoch darin, daß bei r> einfachen Prinziplösungen nur jeweils eine der genannten Beatmungsarten möglich ist oder bei erweiterten Einsatzmöglichkeiten es sich um ein übermäßig kompliziertes und teures Gerät handelt.

Die Erfindung bezweckt die Beseitigung des Mangels ju und eine Verbesserung dahingehend, daß mit dem Beatmungsgerät außer Grund-, Überwachungs- und Zusatzfunktionen auch eine Überdruckbeatmung mit endinspiratorischem Plateau und vertieftem Atemzug, Wechseldruckbeatmung mit endinspiratorischem Plate- ίϊ au und vertieftem Atemzug, Überdruckbeatmung mit endex- und endinspiratorischem Plateau u. a. möglich sind.

Die Erfindung .»teilt sich die Aufgabe, ein automatisch gesteuertes Beatmungsgerät zu entwickeln, dessen in 4(1 Form von Bausteinen einzelne oder zusammengefügte pneumatische Logikelemente und periphere Geräte unter Zuordnung einer in ihrem Aufbau bekannten Steuerung einen zweckentsprechenden geschlossenen Steuerkreis bilden, der seinerseits über mit unterschiedliehen Nennweiten versehene Anschlußstellen mit der Druckgasversorgung, dem Patiententei! und der Kontroll- und Warneinrichtung verbunden ist.

Erfindungsgerr.äß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein für Druckluft bestimmter Anschluß über ein w Filter und ein Wegeventil sowie ein für Drucksauerstoff bestimmter Doppelanschluß über Richtungsventile, ein Filter und ein Wegeventil zu einem Wegeventil besteht, welches in Abhängigkeit von der Art der Dri'ckgasversorgung eine Verbindung zu einem mit der Steuerung « signalverknüpften Druckminderer und Wegeventil herstellt, wobei letzteres über ein Stromventil und das Wegeventil für Drucksauerstoff über ein weiteres Stromventil die Druckgasversorgung mit dem Patiententeil verbindet, daß im Patiententeil ein dem ersten bo Stromventil nachgeschalteter Injektor einerseits an ein mit der Steuerung signalverknüpftes Wegeventil und andererseits an eine zum Patienten geführte Leitung angeschlossen ist, wobei das Wegeventil über ein erstes Richtungsventil unter Zwischenschaltung eines Filters *■> mit der Atmosphäre und unter Zwischenschaltung eines Druckbegrenzungsventils mit der Patientenleitung sowie über ein zweites Richtungsventil mit einem Atembeutel, mit einem weiteren Druckbegrenzungsventil und mit einem dem zweiten Stromventi! nachgeschalteten Durchflußmesser verbunden ist und im Nebenschluß der Patientenleitung sowohl ein gewichtsbelastetes Druckbegrenzungsventil als auch die mit inr signalverknüpfte Kontrolleinrichtung sowie im für die Ausatmung bestimmten Leitungsteil ein Richtungsventil, ein Atemvolumeter und ein mit einem Druckbegrenzungsventil versehenes, mi" der Steuerung signalverknüpftes Wegeventil angeordnet sind und daß zwei an die Steuerung angeschlossene Schwellwertschalter über ein Wegeventil mit einem Atemdruckmesser signalverknüpft sind.

Die Vorteile dieser Lösung sind nicht nur in der vielseitigen Durchführung der Beatmungsarten und im Ablauf deren Steuerprozesse zu sehen, sondern gleichfalls in der leichten Fehlerbeseitigung der möglicherweise nur noch lokal auftretenden Mängel in nur einem Element der jeweils funktionierenden Steuerstrecke.

Es ist darüber hinaus zweckdienlich, wenn die Steuerung mit einem Wegeventil für Beatmungsart, mit einem Stromventil für Exspirationszeit und mit einem handbetätigten Wegeventil, welches eine Verbindung zu einer akustischen Warnvorrichtung aufweist, versehen ist.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Das Beatmungsgerät, dessen Antrieb wahlweise mit Luft oder Sauerstoff erfolgt, ist mit den Anschlüssen 1,2 und 3 versehen. Für einen kontinuierlichen Flaschenwechsel bei O2-Flaschenbetrieb sorgen die beiden Anschlüsse 2 und 3, die gegeneinander durch zwei Richtungsventile 4 und 5 abgesichert sind. Beide Gase können mittels eingesetzter Filter 6 und 7 gereinigt werden. Eine Gesamtabschaltung des Antriebsgases ist durch die Betätigung der Wegeventile 8 und 9, eine Umschaltung nur auf Luftantrieb durch die Betätigung des Wegeventils 10 möglich. Über das Druckmindererventil 11 wird die mit Steuerblöcken 13 in bekannter Weise signalverknüpfte Steuerung 12 und der für Zusatzgeräte bestimmte Anschluß 14 mit Antriebsenergie versorgt. Das Atemgas wird über das Wegeventil 15, das Stromventil 16 und den Injektor 17 dem Patienten 18 über die Leitung 43 zugeführt. Dabei kann der Injektor 17 auf der Saugseite, über das Wegeventil 19 und die Richtungsventile 20 bzw. 21, die teilweise auch Druckbegrenzungsfunktionen haben, einerseits Frischluft aus der Atmosphäre über den Filter 22 oder andererseits Sauerstoff aus dem Atembeutel 23 ansaugen. Die Dosierung des Sauerstoffs erfolgt über das Stromventil 24 und den Durchflußmesser 25; eine Absicherung des Atembeutels gegen Überdruck mittels des Druckbegrenzungsventils 26. Der Patient hat im Falle des Hustens noch die Möglichkeit, über das Druckbegrenzungsventil 27 gefilterte Luft aus der Atmosphäre zusätzlich aufzunehmen. Das Druckbegrenzungsventil 28 sichert den Patientenkreislauf gegen Überdruck ab.

Die Ausatmung des Patienten erfolgt über das Richtungsventil 29, das zur Gewährleistung einer assistierten Beatmung erforderlich ist. Vom Richtungsvenli! 29 aus strömt das Ausatemgas über das Atemvolumeter 30, das Wegeventil 31 und ein spezialisiertes Druckbegrenzungsventil 32. Letzteres ist für Überdruckbeatmung mit endexspiratorischem Überdruck ausgelegt.

Die Wegeventile 15, 19 und 31 werden von der Steuerung 12 im Rhythmus der Atemfrequenz und des Atemzeitverhältnisses betätigt. Außerdem werden vom Atemraum des Patienten zu dem Anschluß 14 für Zusatzgeräte und zu den Schwellwertschaltern 33 und > 34, an denen die Ansprechschwelle für assistierte Beatmung und der Umschaltdruck zur Beendigung der Inspirationsphase vorwählbar sind, Leitungen 42 geführt. Eine Kontrolle des Atemdruckes kann am Atemdruckmesser 35, welcher über das Wegeventil 36 ^|(l zuschaltbar ist, vorgenommen werden. Die Wahl der Beatmungsart erfolgt am Wegeventil 37 und die Vorgabe der Exspirationszeit am Stromventil 38. Der beim Wechsel von assistierter zu kontrollierter Beatmung automatisch eintretende akustische Warnzustand > '· kann über das Wegeventil 39 durch Ausschalten der Hupe 40 aufgehoben werden. Die optische Anzeige 41 bleibt wahrnehmbar.

Mit dieser im Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegebenen Lösung läßt sich der Verlauf von Signalen über die verschiedenen technischen Mittel verfolgen, die entsprechend einer durch die medizinische Indikation getroffenen Auswahl charakteristischer Atemkurvenverläufe ρ, ν = f(t) funktionieren. Damit ist es möglich geworden, mit nur einem Beatmungsgerät jede erforderliche Beatmungsfunktion zu erzielen. Zum Beispiel kann es für kontrollierte und assistierte IPPB eingesetzt und auf Zeitvolumensteuerung bzw. Mischsteuerung umgeschaltet werden. Es erlaubt Wechseldruckbeatmung und gestattet die Eingabe vorprogrammierter vertiefter Atemzüge. Schließlich ist noch die Warnung lebensbedrohlicher Zustände wie Über- bzw. Unterschreiten eines wählbaren Beatmungsdruckes, der Frequenz und des Antricbsdruckes gegeben und auch der Anschluß eines Medikamentenverneblers ist realisierbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Automatisch gesteuertes Beatmungsgerät, dessen technische Mittel pneumatische Logikelemente und periphere Geräte sind, welche aus Bausteinen einzelner oder zusammengefügter Teile bekannter Baukastensysteme der Digitaltechnik bestehen und die signalverknüpft mit einer aus Steuerbiöcken aufgebauten Steuerung einen Steuerkreis bilden, der mit einer Druckgasversorgung, einem Patiententeil sowie einer Kontroll- und Warneinrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein für Druckluft bestimmter Anschluß (1) über ein Filter (7) und ein Wegeventil (9) sowie ein für Drucksauerstoff bestimmter Doppelanschluß (2; 3) über Richtungsventile (4; 5), ein Filter (6) und ein Wegeventil (8) zu einem Wegeventil (10) besteht, welches in Abhängigkeit von der Art der Druckgasversorgung eine Verbindung zu einem mit der Steuerung (12) signalverknüpften Druckminderer

(11) und Wegeventil (15) herstellt, wobei letzteres über ein Stromventil (16) und das Wegeventil (8) über ein Stromventil (24) die Druckgasversorgung mit dem Patiententeil verbindet, daß im Patiententeil ein dem ersten Stromventil (16) nachgeschalteter Injektor (17) einerseits an ein mit der Steuerung (12) signalverknüpftes Wegeventil (19) und andererseits an eine zum Patienten (18) geführte Leitung (43) angeschlossen ist, wobei das Wegeventil (19) über ein erstes Richtungsventil (20) unter Zwischenschaltung eines Filters (22) mit der Atmosphäre und unter Zwischenschaltung eines Druckbegrenzungsventils (27) mit der Leitung (43) sowie über ein zweites Richtungsventil (21) mit einem Atembeutel (23), mit einem Druckbegrenzungsventil (26) und mit einem dem zweiten Stromventil (24) nachgeschalteten Durchflußmesser (25) verbunden ist und im Nebenschluß der Leitung (43) sowohl ein Druckbegrenzungsventil (28) als auch die mit ihr signalverknüpfte Kontrolleinrichtung sowie im für die Ausatmung bestimmten Leitungsteil ein Richtungsventil (29), ein Atemvolumeter (30) und ein mit einem Druckbegrenzungsventil (32) versehenes, mit der Steuerung

(12) signalverknüpftes Wegeventil (31) angeordnet sind und daß zwei an die Steuerung angeschlossene Schwellwertschalter (33; 34) über ein Wegeventil (36) mit einem Atemdruckmesser (35) signalverknüpft sind.

2. Automatisch gesteuertes Beatmungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (12) mit einem Wegeventil (37) für Beatmungsart, mit einem Stromventil (38) für Exspirationszeit und mit einem Wegeventil (39), welches eine Verbindung zu einer akustischen Warnvorrichtung (40) aufweist, versehen ist.