DE2507981A1

DE2507981A1 - Vorrichtung zur steuerung der atmung in beatmungsgeraeten

Info

Publication number: DE2507981A1
Application number: DE19752507981
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 1975-02-25
Filing date: 1975-02-25
Publication date: 1976-09-09
Also published as: CH591252A5; DE2507981B2; GB1538566A; SE7602234L; SE423676B; US4112938A; FR2302109B1; FR2302109A1

Description

D r	a	s	e	r	W	e	r k Aktiengesellschaft
24	L	ü	b	e	C	k,	Moislinger Allee 55/55

Vorrichtlang zur Steuerung der Atmung in Beatmungsgeräten

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der Atmung in Beatmungsgeräten mit dem p_CQ -Wert im arteriellen Blut oder im Gewebe über die alveolare Ausatemluft.

Der Atmungssteuerungsmechanismus ist bisher nicht vollständig bekannt. Sicher ist aber, daß die Partialdrücke von C0_p und Op eine exit scheidende Bedeutung haben. Dabei hat sich eine Steuerung der Ventilation auf flor Grundlage de.s arteriellen COp-Gehaltes als zweckmäßiger erwiesen als auf der Grundlage der Op-Konzentration.

Bei zu geringer Zuluftmenge erhöht sich beim Patienten der

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p-,_ -Wert im Blut. Dieser steht im Gleichgewicht mit dem

COp-Gehalt in der alveolaren Atemluft. Aus einer zu großen Einatemluftmenge resultiert ein zu niedriger CO₂-Partialdruck. Bekannte Beatmungsgeräte bestimmen den Partialdruck bzw.-gehalt in der Ausatemluft und steuern dann automatisch den Atemgashaushalt des Patienten in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Standard.

Ein bekanntes Beatmungsgerät besitzt eine Druckregeleinrichtung, mit der mittels eines Signals aus der CO₂-Meßeinrichtung der Druck in der Einatemluft für den Patienten entweder erhöht oder erniedrigt wird. Bei einer zu geringen Einatemluftmenge mit entsprechend hohem CO -Spiegel im Blut bewirkt eine Druckerhöhung eine tiefere und kräftigere Einatmung. Durch die entsprechend angeregte Ausatmung erniedrigt sich der COp-Partialdruck im Blut. Dieser Vorgang setzt sich bis zum Optimum zwischen der Einatemluftmenge und dem COp-Spiegel im Blut fort. Umgekehrt wird der Druck in der Einatemluft erniedrigt, falls die Menge größer als das Optimum ist. Durch die weniger tiefe Atmung wird der C0_o-Spiegel ansteigen.

Bei diesem Beatmungsgerät wird dor CO₀-Gehalt alr.o durch Druckänderung mit daraus resultierender größerer bzw. kleinerer Atemluftmenge gesteuert. Die dazu notwendige Apparatur ist kompliziert und muß fest integriert sein.

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Dieses Beatmungsgerät ist nur bei gesunden Patienten anzuwenden, bei denen das Perfusions-Ventilationsverhältnis normal ist. Ist dieses Verhältnis gestört - z.B. bei 'Vorliegen einer Embolie - ergeben sich niedrige Au::atem-C0_o-'-.^!erte, die bei dem genannten Gerät zu einer Verkleinerung der- Atemvolumens führen würdoi. Dieses verkleinerte Atemvolumen 1st nicht in der Lage, die angefallene C0₀-Produktion auszuwaschen was innerhalb kurzer Zeit >;u einer reapiratox-ischen Azidoi:o führt. (GB-PG 79-H 561 ).

Ein weiteres bekannter; Oeati.r.mgsgerir.; rop.Hliert die Sauerstoffzufuhr über den C0_-Gehalt der Aucatemluft entsprechend den T'edürfnissen des Patienten. Auch hier wird das Ergebnis des CO₀-ileßgerätes mit einem Referenzwert verziehen. Das Differenzsignal betätigt ein·Anzapfventil, über das, mit dem veränderten CU-Gehalt der Einatemluft die Tiefe c-er Atmung wiodor in Ordnung gebracht wird. Die Steuerung der 0_o-7ufuhr erfolgt innerhalb der für die COp-Konzentration vorgegebenen Grenzen. Die Steuereinrichtung ist ein ilückkopplungssystem unter weitgehender Verwendung von elektronischen Bauteilen. Die Regulierung der Atemluftmenge durch sauerstoffzufuhr ist physiologisch umstritten. Die elektronische Ausrüstung dos Steuersystems ist umfangreich und nicht einfach zu warten. (SiaSCTrtONICS Okt. 1958).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung üur Steuerung der Atmung in Beatmungsgeräten mit dem p_pn -Viert im

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arteriellen Blut oder im Gewebe anzugeben, bei der das vorgegebene Atemminutenvolumen und der Druck konstant bleiben. Die Vorrichtung soll einfach und in vorhandenen Geräten ohne großen Aufwand nachrüstbar sein.

Die Erfindung besteht darin, daß zwischen Patient und Beatmungsgerät ein vom p_CQ -Wert in seinem Hohlraum gesteuerter Totraumvergrößerer zwischengeschaltet ist, der den p_CQ -Wert ohne Änderung des gewählten Atemminutenvolumens und des Druckes normalisiert.

Die Vorteile der Erfindung liegen in der Möglichkeit, bei der künstlichen Beatmung größere Beatmungsvolumina anwenden zu können und damit Störungen des Belüftungs-Durchblutungs-Verhältnisses zu verhindern und auch zu beseitigen. Die befürchtete COg-Auswäschung wird vermieden, denn ein aus der Hyperventilation resultierender zu geringer arterieller COp-Gehalt wird durch Erhöhung des COp-Gehaltes in der Einatemluft normalisiert.

Die Steuerung dazu basiert auf der kontinuierlichen Messung des COp-Partialdruckes. Ein unter dem Gewünschten Wert liegender COg-Partialdruck bewirkt eine Vergrößerung des Hohlraumes des Totraumvcrgrößerers; als Folge erhöht sich der CO₂-Anteil in der Einatemluft. Es bleibt nämlich ein größerer Teil der Ausatemluft im Hohlraum zurück und wird beim

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nächsten Einatemvorgang Bestandteil der Einatemluft. Der Anstieg des alveolaren COg-Gehaltes führt zu einer Steigerung des arteriellen p_nr. -Wertes; dem möglicherweise aus der Hy-

perventllation herrührenden zu geringen p_CQ -Wert wird damit entgegengewirkt.

Zur Sicherstellung der vollständigen Spülung des Hohlraumes beim nächsten Einatemvorgang dient in vorteilhaftester V/eise eine in diesem vorhandene, eine turbulente Strömung erzeugende Einrichtung.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist der Totraumvergrößerer mit seinem Hohlraum mit der Atmungsleitung verbunden. Das Volumen des Hohlraumes ist durch eine bewegliche Trennwand bestimmt. Diese Trennwand ist über Steuerglieder entsprechend der Differenz aus dem alveolaren COp-Gehalt und dem vorgegebenen Soll-Wert eingestellt.

Der Totraumvergrößerer, der sich einfach in das Gerät integrieren läßt, nämlich.nur durch Einbau in die Atmungsleitung, ist das einzige in seinem Ausgangswert variable Glied, mit dem allein der ρ«_Λ -Wert gesteuert werden kann. Er reicht voll zum Steuern aus. Änderungen im Volumen oder irr. Druck der Atemluft sind nicht nötig.

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Die Ansprüche 5 und 6 zeigen eine Ausführung des Totraumvergrößerers als Zylinder mit einem über Impulse aus dem COp-Meßgerät und/oder einem Rechner über eine Hubstange von einem Stellmotor bewegten Kolben mit der Trennwand zur Änderung des Hohlraumes.

Ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben:

Die Zeichnung zeigt schematisch den zwischen dom Beatmungsgerät und dem Patienten zwischengeschalteten Totraurnvcrgrößerer 1. Er wird bei 2 mit der Atmungsleitung 3 zum Beatmungsgerät und bei 4 mit der Atmungsleitung 5* die im Patientenanschluß endet, verbunden. Der Totraumvergrößerer 1 besteht aus dem Zylinder β mit dem beweglichen Kolben mit der Trennwand J. Der Kolben mit der Trennwand 7 wird über die Hubstange 8 bewegt.

Durch den Gasentnahmeanschluß 9 vor dem Patienten an die Atmungsleitung 5 wird eine Gasprobe aus der Atmungsleitung 3» 5 entnommen. Die Entnahme erfolgt zweckmäßicerweise am Ende der Ausatmung. Der· CO₀-Gehalt dieser alvoolaren Atemluft steht weitgehend im Gleichgewicht mit dem arteriellen ^poo₂-^Wert·

Im p__n -Meßgerät 10 wird der CO₀-Partialdruck kontinuier-

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lieh gemessen und im Rechner 11 mit dem vorgegebenen Soll-Wert verglichen. Besteht eine Differenz zwischen dem Ist-Wert und dem Soll-Wert, dann steuern Impulse des Rechners 11 den Stellmotor 12 an· Dieser bewegt entsprechend den eingegebenen Impulsen den Kolben mit der Trennwand 7· Dadurch ändert sich der Hohlraum 15 des Totraumvergrößerers 1. Entsprechend der Größe des Hohlraumes IJ bleibt in diesem eine bestimmte Menge der Ausatemluft mit dem alveolaren COp-Gehalt zurück. Diese wird dem Patienten bei der nächsten Einatmung wieder zugeführt. Der COp-Gehalt in der Einatemluft führt entsprechend der Peststellung des p„_n -Wertes durch

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das Meßgerät zu "einem Ausgleich mit dem arteriellen p_nr. Wert und steuert damit zur Differenz 0, also zum gewünschten ρ_,_Λ -Soll-Wert. Der Hohlraum 15 ist mit einem Granulat 14 gefüllt, durch das beim Durchströmen der Einatemluft eine turbulente Strömung erzeugt wird, so daß eine gute Ausspülung erfolgt. Das Granulat, kann durch andere Einrichtungen, mit denen die Turbulenz erzeugt wird, ersetzt sein.

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Claims

Patentansprüche

(I)/ Vorrichtung zur Steuerung der Atmung In Beatmungsgeräten mit dem p„~ -Wert im arteriellen Blut oder im Gewebe über die alveolare Ausatemluft, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Patient und Beatmungsgerät ein vom p_nr. -Wert in seinem Hohlraum (13) gesteuerter Totraumvergrößerer (1) zwischengeschaltet ist, der den p«.. -Wert ohne Änderung

des gewählten Atemminutenvolumens und des Druckes normalisiert,
2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (13) eine turbulente Strömung erzeugende Einrichtung (14) besitzt.
3) Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Totraumvergrößerer (l) mit seinem Hohlraum (IJ) mit der Atmungsleitung (3, 5) verbunden ist und das Volumen des Hohlraumes (13) durch eine bewegliche Trennwand (7) bestimmt ist.
4) Vorrichtung nach Anspruch 1 birs 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (7) über nteuerglieder (10, 11 ) entsprechend der Differenz aus dem alveolaren COp-Gehalt und dem vorgegebenen Soll-Viert eingestellt ist.

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5) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, daß der Totraumvergrößerer (1) ein Zylinder (6) mit einem über eine Hubstange (8) von einem Stellmotor (12) bewegten Kolben mit der Trennwand (7) ist.
6) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor (12) durch Impulse aus einem CO₀-Meßgerät (10) und/oder Rechner (11) gesteuert ist.

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