DE2637366C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Beatmungsgerät mit einer Einrichtung zum Zuführen von Luft zu einem Patienten über einen Beatmungsschlauch, mit einer Leitung zum Ausatmen, mit einer Schaltung zum Steuern der Atmung des Patienten, mit einer Einrichtung zum Einleiten eines Einatmungshalbzyklus einer Atmungsperiode, während welcher Luft dem Patienten über den Beatmungsschlauch zugeführt wird, mit einer Einrichtung zum Einleiten eines Ausatmungshalbzyklus einer Atmungsperiode, während welchem der Patient über die Ausatmungsleitung ausatmen kann, mit einer Patienten­ triggerschaltung, mit einer Zeitgebereinrichtung und mit einer Einrichtung zum Öffnen und Schließen der Leitung zum Ausatmen, wobei die Patiententriggerschaltung zum Fühlen eines Einatmungsversuches des Patienten vorgesehen ist, und wobei die Zeitgebereinrichtung einen Ausgang aufweist, der ein Triggersignal am Ende einer vorgebenen Periode liefert.

Aus der DE-OS 24 46 055 ist eine Vorrichtung zur Beatmung eines Patienten bekannt, mit welcher eine intermittierende zwangsweise Beatmung erfolgt, d. h. daß ein Patient unabhängig davon, ob er selbst einatmen oder ausatmen will, beatmet wird. Die Einleitung eines Einatmungszyklus erfolgt dort, wenn der Luftdruck in einer Patientenbezugsleitung auf einen niedrigen Wert abfällt. Andere Betriebszustände der bekannten Vorrichtung werden ebenfalls über den Druck in der Patientenbezugsleitung gesteuert, so daß bei Husten oder bei einem Ausatmungsversuch des Patienten diesem zwangsweise und unerwünscht Atemluft zugeführt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung derart auszugestalten, daß die Atmung eines Patienten unterstützt wird, wenn dieser von sich aus versucht, einzuatmen, wobei bei einem Ausatmungsversuch keine Atemluft zwangsweise zugeführt wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Beatmungsgerät der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Ausgang der Patiententriggerschaltung mit der Einrichtung zum Einleiten des Einatmungshalbzyklus verbunden ist, daß eine Verzögerungsschaltung zwischen dem Ausgang der Zeit­ gebereinrichtung und einem Eingang zu der Einrichtung zum Einleiten des Einatmungshalbzyklus angeschlossen ist, damit diese Einrichtung, wenn sie nicht vorher durch die Patienten­ triggerschaltung betätigt worden ist, nach einer Verzöge­ rungsperiode auf das Triggersignal der Zeitgebereinrichtung anspricht, und daß eine Steuerschaltungseinrichtung mit einem Eingang, der mit dem Ausgang der Zeitgebereinrichtung verbunden ist, mit einem ersten Ausgang, der mit der Ein­ richtung zum Öffnen und Schließen der Leitung zum Ausatmen verbunden ist, welche die Leitung zum Ausatmen während des Einatmungshalbzyklus schließt, der sofort auf die Erzeugung von Triggersignalen durch die Zeitgebereinrichtung einge­ leitet wird und die Leitung zum Ausatmen während aller anderen Abschnitte der Atmungsperioden öffnet, und einen zweiten Ausgang aufweist, der mit der Zeitgeber­ einrichtung für ihre Rücksetzung verbunden ist, wenn die sofort darauffolgenden Einatmungshalbzyklen eingeleitet sind, wobei die von dem Patienten eingeleitete Atmung periodisch ansprechend auf die vorgegebene Steuerperiode unterbrochen wird, wonach als Ergebnis des Schließens der Leitung zum Ausatmen ein zwangsweiser Einatmungshalbzyklus herbeigeführt wird, der synchron ist zu der von dem Patienten eingeleiteten über die Patiententriggerschaltung gesteuerten Einatmung.

Bei der Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung wird sichergestellt, daß jede zwangsweise Atmung, mit der der Patient versorgt wird, begonnen wird, wenn der Patient von sich aus einen Ausatmungs-Halbzyklus abge­ schlossen hat, so daß das Ausatmen der Luft vom Patienten selbst nicht unterbrochen wird. Dieses Konzept wird als synchronisierte intermittierende Zwangsbeatmung, abgekürzt SIMV, bezeichnet.

Mit Hilfe der Vorrichtung wird der Patient von einer apparativen Beatmung entwöhnt. Der Patient kann trotz Anschluß an die Vorrichtung selbsttätig atmen, wobei eine intermittierende Zwangsbeatmung synchron zur Atmung des Patienten gewährleistet ist.

Ausgestaltende Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einem Blockschaltbild die Funktion eines Beatmungsgerätes.

Fig. 2 zeigt in einem Schaltbild die Bauelemente einer Ausführungsform des Gerätes.

Fig. 3 zeigt in einem Schaltbild eine Modifizierung der Ausführungsform von Fig. 2.

Das SIMV-Konzept wird im folgenden in Verbindung mit den Bauelementen eines bereits vorhandenen Beatmungsgerätes erläutert, das im einzelnen bekannt ist. In einem Abschnitt des vorhandenen Systems ist, wie in Fig. 1 gezeigt ist, eine Haupt-Flip-Flop-Schaltung 10 mit einem Ausgang 12 vorgesehen, die Steuersignale für den Start des Ein­ atmungs-Halbzyklus beim Betrieb des Beatmungsgerätes erzeugt. Dafür wird an der Ausgangsleitung 12 ein Ein­ atmungsbefehl abhängig von einem Eingangssignal erzeugt, das an der linken Seite der Flip-Flop-Schaltung 10 empfangen wird, wobei eine Beendigung eintritt, wenn ein Eingangs­ signal an der rechten Seite empfangen wird. Die Flip- Flop-Schaltung ist in der Lage, ihren Einatmungsbefehl abhängig von irgendeinem von drei Signalen zu erzeugen, die von einer Patiententriggerschaltung 14, einer von Hand betätigten Triggerschaltung 16 oder von einem Ein­ atmungszeitgeber 18 empfangen werden können. Die Patienten­ triggerschaltung wird durch den Druck in einer Patienten- Bezugsleitung betätigt, so daß, wenn ein Druck in dieser Leitung vorhanden ist, der unter einem bestimmten Bezugs­ pegel liegt, ein Versuch angezeigt wird, daß der Patient einatmen will, wodurch die Patiententriggerschaltung ein Ausgangssignal erzeugt, um die Flip-Flop-Schaltung 10 zu triggern und um den Einatmungsbefehl zu veranlassen. Im Normalbetrieb ist, wenn sich ein SIMV-Wahlschalter 20 in der AUS-Stellung befindet, eine Luftzuführung über den Schalter mit dem Ausatmungszeitgeber 18 gekoppelt, damit der Zeitgeber immer dann arbeiten kann, wenn ein Rück­ setzsignal von der Steuerschaltung 22 fehlt. Wenn der Wahlschalter 20 sich in der AUS-Stellung befindet, steuert die Steuerschaltung 22 einen Schalter 24, wodurch das Ausgangssignal des Zeitgebers 18 direkt mit der Eingangs­ seite der Flip-Flop-Schaltung gekoppelt wird. Somit "läuft" im Normalbetrieb und bei fehlendem älteren Signal von der Patiententriggerschaltung 14 und der von Hand betätigbare Triggerschaltung 16 der Zeitgeber 18 "ab". Sein Ausgangssignal veranlaßt die Flip-Flop-Schaltung, sofort einen Einatmungs­ befehl zu erzeugen. Dann koppelt die Steuerschaltung 22 ein Rücksetzsignal mit dem Ausatmungszeitgeber, sobald sie den Einatmungsbefehl in der Leitung 12 feststellt, so daß der Zeitgeber während der Einatmungsperiode abgeschaltet wird. Bei dem bekannten Beatmungsgerät läuft der Einatmungs­ abschnitt des Zyklus weiter, bis beispielsweise von einer handbetätigten Triggerschaltung, einer Druckgrenzen-Fühl­ einrichtung, einem Einatmungszeitgeber oder einer Volumen­ grenzenfühleinrichtung ein Beendigungssignal empfangen wird.

Wenn ein Patient von der Abhängigkeit von dem Beatmungsgerät entwöhnt werden soll, wird der SIMV-Wahlschalter 20 in seine EIN-Stellung bewegt, wodurch der "Ablauf"-Zeitraum (timing out period) des Ausatmungszeitgebers erhöht wird, so daß zwangsweise Atmungen intermittierend entsprechend der ver­ längerten Zeitperiode veranlaßt werden. Bei dem SIMV- Verfahren arbeitet die Steuerschaltungseinrichtung 22 so, daß der Ein­ atmungszeitgeber abgeschaltet wird, da seine Zeitsteuer­ periode nicht der verlängerten Periode des Ausatmungszeit­ gebers angepaßt ist. Die Ausatmungssteuerperiode wird so eingestellt, daß zwangsweise Atmungen mit wählbaren inter­ mittierenden Intervallen dadurch erreicht werden, daß die Zeitsteuerperiode des Ausatmungszeitgebers varriert wird, wodurch dieser ein Ausgangssignal mit einer auf die Atmungs­ frequenz bezogenen Rate abgibt und das Ausgangssignal des Zeitgebers eine "Vollatmung" am Beatmungsschlauch veranlaßt.

Um die Zeitsteuerperiode für den Ausatmungszeitgeber zu verlängern, wird die durch eine Einrichtung 26 zugeführte Luft verringert, wobei diese Einrichtung einfach aus einer Begrenzung im Einlaß zu dem Zeitgeber bestehen kann. Wenn dann bei dem SIMV-Verfahren der Zeitgeber schließlich "abläuft" steuert ein Ausgangssignal aus der Steuerschaltungseinrichtung 22 den Schalter 24 so, daß das Ausgangssignal des Zeitgebers über eine Verzögerungsschaltung 28 der Flip-Flop-Schaltung 10 zugeführt wird. Die Verzögerungsschaltung 28 verzögert das Betätigungssignal um einen Zeitraum von vier Sekunden, so daß der Patient selbst die Flip-Flop-Schaltung ansprechend auf seinen Versuch, einzuatmen, triggern kann. Wenn anderer­ seits die Patiententriggerschaltung 14 keinen solchen Ver­ such, einzuatmen, feststellt, betätigt das Signal aus dem Ausatmungszeitgeber 18 schließlich die Flip-Flop-Schaltung 10 nach der Verzögerung von vier Sekunden.

Besondere Bauelemente, um diese Funktionen in der in dem Block­ schaltbild von Fig. 1 gezeigten Weise zu bewirken, sind in Fig. 2 gezeigt. Ein Vorteil besteht darin, daß eine einfache Kombination mit einer bereits vorhandenen Be­ atmungsgerät-Schaltung möglich ist, so daß alle vorstehend erläuterten gewünschten Funktionen ausgeführt werden können.

Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, wird für das Arbeiten der Bauelemente ein nicht gezeigter primärer Verfahrensschalter so eingestellt, daß die Beatmungsgeräteschaltung nach einem Unterstützungs-Steuerungs-Modus, im folgenden A/C-Modus bezeichnet, arbeitet, wobei die Vorrichtung nur die Atmungs­ versuche des Patienten unterstützt, jedoch automatisch die Atmung des Patienten steuert, wenn ein solches Atmen vom Patienten aus nicht festgestellt wird. Das SIMV-Verfahren kann nur dann ausgeführt werden, wenn der A/C-Modus an dem primären Verfahrensschalter gewählt ist. In diesem Fall wird ein Einschaltsignal an die Leitung 30 gelegt, so daß die Patiententriggerschaltung 14 eingeschaltet wird und einen Einatmungs-Halbzyklus ansprechend auf einen entsprechenden Versuch des Patienten, einzuatmen, veranlaßt. Bei Fehlen eines solchen Versuches veranlaßt die Zeitgebereinrichtung 18, wenn der SIMV-Schalter sich in der AUS-Stellung be­ findet, die Einleitung des Einatmungsabschnittes des Halb­ zyklus. Der Ausatmungszeitgeber kann beispielsweise aus einer ODER-NICHT-Schaltung 18 A (NOR) einem Steuerbalg 18 B und einem Sensor 18 C bestehen. Das Ausgangssignal der ODER- NICHT-Schaltung 18 A wird mit dem Steuerbalg 18 B über einen Schalter 32 gekoppelt, der eine flexible Membran 34 hat, welche zwei Öffnungen 36 A, 36 B in einer abgedichteten Kam­ mer des Schalters schließt. Die Öffnung 36 A ist mit dem Ausgang der ODER-NICHT-Schaltung 18 A verbunden, während die Öffnung 36 B mit einer abgedichteten Kammer des Steuer­ balgs 18 B verbunden ist. Parallel zu den beiden Öffnungen 36 A und 36 B ist außerhalb des Schalters 32 eine variable Begrenzungseinrichtung 26 geschaltet, die dazu verwendet wird, die Ladezeit des Balgs 18 B bei dem SIMV-Verfahren, wenn die Membran 34 die Öffnungen innerhalb des Schalters 32 abdichtet, zu verlangsamen. Bei dieser Bauweise werden die Öffnungen 36 A und 36 B während des Normalbetriebs des Beatmungsgerätes in Verbindung gehalten, wenn der Wahl­ schalter 20 sich in der AUS-Stellung befindet. Wenn unter diesen Betriebsbedingungen kein Signal auf die Einatmungs­ befehlsleitung 12 gegeben wird, die als Eingang mit der ODER-NICHT-Schaltung 18 A verbunden ist, wird ein Ausgangs­ signal durch die ODER-NICHT-Schaltung 18 A erzeugt und über den Schalter 32 zum Balgelement 18 B kurzgeschlossen. Dadurch wird das Balgelement 18 B mit einer vorgegebenen Geschwin­ digkeit zum Kollabieren gebracht, bis schließlich der Hub­ sensor 18 C geschlossen wird und ein Signal zur Haupt- Flip-Flop-Schaltung über den Schalter 24 sendet und die Ausat­ mungsperiode beendet. An dem Steuerbalg 18 B ist ein Ablaß­ ventil 18 C vorgesehen. Wenn ein Drucksignal aus einer Leitung 38, die mit dem Auslaßventil verbunden ist, ausge­ tragen wird, wird die darin über die ODER-NICHT-Schaltung 18 A eingebrachte Luft vollständig zur Atmosphäre entlüftet.

Unter der Arbeitsbedingung, bei welcher sich der SIMV- Schalter 20 in der AUS-Stellung befindet, kann die Atmungs­ periode des Patienten mittels der Haupt-Flip-Flop-Schal­ tung 10 gesteuert werden, deren Einatmungsbefehlsausgang 12 so angeschlossen ist, daß ein Leistungsventil zur Betäti­ gung einer Balgeinrichtung gesteuert wird, welche ein gewünschtes Sauerstoff-Luft-Gemisch dem Patienten über einen Beatmungsschlauch zuführt. Die Luft kann dem Patien­ ten kontinuierlich zugeführt werden, bis eine Druckgrenzen- Triggerschaltung 40 ansprechend auf einen vorgegebenen Druck in einer Leitung betätigt wird, die mit dem Sauer­ stoffzuführungsschlauch zum Patienten verbunden ist. Wenn somit der Druck des Sauerstoff-Luft-Gemisches, das dem Patienten zugeführt wird, eine vorgegebene Höhe überschrei­ tet, erzeugt die Druckgrenzenschaltung ein Ausgangssignal, welches der Seite der Flip-Flop-Schaltung zugeführt wird, welche den Einatmungshalbzyklus beendet. Ein Volumengrenzen­ sensor 42 hat einen Eingang, dem ein Signal aufgegeben wird, welches anzeigt, daß eine vorgegebene Menge des Sauerstoff- Luft-Gemisches dem Patienten zugeführt worden ist, so daß, wenn dieses vorgegebene Volumen erreicht ist, die Haupt- Flip-Flop-Schaltung so schaltet, daß der Einatmungs-Halb­ zyklus beendet wird. Weiterhin ist ein Einatmungszeitgeber 44 vorgesehen, der identisch zu der Zeitgebereinrichtung 18 ist, mit der Ausnahme, daß sein Ausgang direkt mit einem Eingang der Haupt-Flip-Flop-Schaltung verbunden ist, so daß, wenn der Zeitgeber eine vollständige Einatmungsperiode an­ zeigt, die Flip-Flop-Schaltung diese Periode beendet. Das Auslaßventil für den Steuerbalg des Einatmungszeitgebers wird durch das Einatmungsbefehls-Ausgangssignal der Haupt- Flip-Flop-Schaltung geschlossen gehalten, so daß der Zeit­ geber nur während der Einatmungsperiode betätigbar ist.

Insgesamt steuert die Haupt-Flip-Flop-Schaltung die Ein­ atmungs-Ausatmungs-Perioden und wird ihrerseits durch die Eingänge von den von Hand betätigbaren Triggern, den Zeitgebern, der Druck- und Volumentriggerschaltung sowie der Patiententrigger­ schaltung gesteuert. Wenn sich der SIMV-Schalter 20 in der AUS-Stellung befindet, wird ein Ventil in der Ausatmungsleitung während der Einatmungsperiode durch das Ausgangssignal des ODER-NICHT-Ausgangs einer ODER/ODER-NICHT- Schaltung 46 geschlossen gehalten, da keiner der Eingänge dieser Schaltung ein Signal während der Einatmungsperiode empfängt. Immer wenn das Ausatmungsventil geschlossen ist, muß der Patient ein volles Sauerstoffvolumen annehmen.

Bezüglich der Bauelemente für das SIMV-Verfahren ist auszu­ führen, daß, wenn der Schalter 20 in seine Ein-Stellung bewegt ist, ein Einschaltsignal dem Schalter 32 zugeführt wird, so daß die Membran 34 die Öffnungen 36 A, 36 B ab­ dichtet und die variable Begrenzungseinrichtung 26 in die Zuführungsleitung für den Ausatmungs-Steuerbalg 18 B schaltet. Das über den Schalter 20 angeschlossene Signal wird zuge­ führt, um eine monostabile Schaltung 48, eine SIMV-Flip- Flop-Schaltung 50 und eine Anzeigeeinrichtung 52 einzuschal­ ten, die den SIMV-Betrieb anzeigt. Das Eingangssignal der monostabilen Schaltung 48 (one-shot-circuit) wird von dem Ausgang der ODER-NICHT-Schaltung 18 A des Ausatmungszeit­ gebers angeschlossen, so daß am Anfang der ersten Aus­ atmungsperiode, nachdem der Schalter 20 in die EIN- Stellung bewegt ist, der eingeschalteten monostabilen Schaltung 48 ein Signal zugeführt wird. Der Ausgang der Schaltung 48 ist als einer der Eingänge der SIMV-Flip- Flop-Schaltung 50 angeschlossen. Dadurch wird ein Ausgangs­ signal durch die Flip-Flop-Schaltung 50 erzeugt, das über die Leitung 50 A als einer der Eingänge der ODER-NICHT- Schaltung 46 und als ein Eingang zur kapazitiven Einrichtung 28 A zugeführt wird. Die andere Seite der kapazitiven Ein­ richtung ist als Steuereingang mit dem Membranschalter 24 verbun­ den, der eine Membran 24 A aufweist, welche ein Paar von Öffnungen 28 B, 28 C abdichtet, die jeweils mit dem Hub­ sensor 18 C und als ein Eingang mit der Haupt-Flip-Flop- Schaltung 10 verbunden sind, um einen Einatmungs-Halbzyklus einzuleiten. Der andere Eingang zur SIMV-Flip-Flop-Schaltung 50 ist mit dem Hubsensorausgang 18 C des Ausatmungszeitgebers verbunden, während der andere Ausgang 50 B für das Abschalt­ signal mit dem Einatmungszeitgeber 44 verbunden ist.

Der ODER-Ausgang der ODER/ODER-NICHT-Schaltung 46 ist zur Übermittlung eines Abschaltsignals mit dem Einatmungszeit­ geber 44 und mit dem Auslaßventil 18 D des Ausatmungszeit­ gebers verbunden. Der zweite Eingang der ODER/ODER-NICHT- Schaltung 46 ist an den ODER-NICHT-Ausgang einer doppelten ODER/ODER-NICHT-Schaltung 54 angeschlossen, deren Eingang mit der Einatmungsbefehlsleitung 12 verbunden ist.

Aus der vorstehenden Beschreibung der SIMV-Bauelemente er­ gibt sich, daß der Einatmungszeitgeber immer dann außer Betrieb ist, wenn das SIMV-Verfahren dadurch gewählt wird, daß der Schalter 20 in die EIN-Stellung gebracht wird. Dies wird durch die Signale, die dem Einatmungszeitgeber von dem ODER-Ausgang der ODER/ODER-NICHT-Schaltung 46 zugeführt werden, die immer während der Steuerperiode des Einatmungs­ zeitgebers vorhanden sind, und durch die Signale erreicht, die von dem Ausgang 50 B der SIMV-Flip-Flop-Schaltung 50 zugeführt werden, wobei ein Ausgangssignal ansprechend auf ein Signal aus dem Hubsensor 18 C erzeugt wird. Man sieht, daß der Einatmungszeitgeber ansprechend auf jedes Ausgangs­ signal der SIMV-Flip-Flop-Schaltung 50 außer Betrieb gesetzt wird und daß der eine oder der andere Ausgang davon immer während des SIMV-Verfahrens ein Ausgangssignal erzeugt.

Abgesehen von dem Abschalten des Einatmungszeitgebers arbeiten die Elemente genauso während des Einatmungshalb­ zyklus, wobei der Halbzyklus in gleicher Weise unabhängig davon beendet wird, ob sich der SIMV-Schalter 20 in der EIN- oder AUS-Stellung befindet. Bei Fehlen eines Ein­ atmungsbefehls, der am Ausgang 12 der Haupt-Flip-Flop- Schaltung 10 erzeugt wird, sorgt die ODER-NICHT-Schaltung 18 A des Einatmungszeitgebers für einen Beschickungsstrom für den Balgabschnitt 18 B über die Beschränkungseinrichtung 26 da die Öffnungen 36 A und 36 B abgedichtet sind, wenn der SIMV-Schalter 20 sich in der EIN-Stellung befindet. Dem­ entsprechend bewegt sich die Balgeinrichtung 18 B langsam, proportional zur Einstellung der einstellbaren Begrenzungs­ einrichtung 26. So kann beispielsweise die Begrenzungsein­ richtung 26 so eingestellt sein, daß ein voller Hub der Balgeinrichtung 18 B zu einem Zeitraum von vier Ausatmungs­ halbzyklen ausgeführt wird. Wenn jedoch der Hub der Zeitgebereinrichtung 18 abgeschlossen ist, erzeugt der Hub­ sensor 18 C ein Signal an der Öffnung 24 B und schaltet die SIMV-Flip-Flop-Schaltung 50 so, daß ihr Ausgang 50 A zur kapazitiven Einrichtung 29 A beendet wird. Die Membran 24 A hält jedoch die Öffnungen 24 B und 24 C in einem abgedichte­ ten Zustand, bis die kapazitive Einrichtung 28 A sich über die ODER/ODER-NICHT-Schaltung 46 für einen vorgegebenen Zeitraum entlädt. Wenn sich die kapazitive Einrichtung 28 A ausreichend entlädt, so daß die Abdichtung der Öffnungen 24 A und 24 B freigegeben wird, wird das Signal aus dem Hub­ sensor als ein Eingangssignal zur Haupt-Flip-Flop-Schaltung 10 geführt, die dadurch einen Einatmungsbefehl gibt. Da während einer solchen Periode keine Ausgangssignale von der ODER/ODER-NICHT-Schaltung 46 empfangen werden, erzeugt diese Schaltung ein Signal an ihrem ODER-NICHT-Ausgang, welches zum Schließen des Ausatmungsventils benutzt wird.

Wenn somit in Betrieb der in Fig. 2 gezeigten Ausführungs­ form die Vorrichtung im Unterstützungs-Steuer-Modus arbeitet und wenn der SIMV-Schalter 20 sich in der AUS-Stellung befindet, werden die Atmungszyklen des Patienten mittels der Haupt-Flip-Flop-Schaltung 10 gesteuert, die in Über­ einstimmung mit einem vorgegebenen Einatmungs-Ausatmungs- Verhältnis abhängig vom Einatmungszeitgeber 44 und von der Zeitgebereinrichtung 18 betätigt wird. Die Vorrichtung kann ansprechend auf Atmungen vom Patienten aus die Atmung des Patienten mittels der Patiententriggerschaltung 14 unter­ stützen, die die Haupt-Flip-Flop-Schaltung 10 veranlaßt, ein Einatmungssignal vor dem "Ablauf bzw. zeitlichen Aus­ steuern" (timing-out) des Ausatmungszeitgebers zu erzeugen. Während einer solchen Arbeitsweise wird auf jeden Fall das Ausatmungsventil während der Einatmungshalbzyklen in der Schließstellung gehalten, so daß der Patient während eines jeden Halbzyklus eine zwangsweise Atmung empfängt. Wenn man den Patienten von der Abhängigkeit von der Vorrichtung ent­ wöhnen möchte, wird der SIMV-Schalter in die EIN-Stellung gebracht, so daß die zeitliche Steuerperiode für die Zeitgebereinrichtung 18 verlängert wird. Der Patient kann dann von sich aus seinen Atmungszyklus mittels der Patienten­ triggerschaltung 14 beginnen. Das Ausatmungsventil bleibt jedoch offen, so daß der Patient von sich aus auch während des Einatmungs-Halbzyklus ausatmen kann. Wenn jedoch der verlängerte Steuerzeitraum für die Zeitgebereinrichtung 18 endet und wenn der Patient seine nächste Einatmungsperiode beginnt, wird das Ausatmungsventil geschlossen, so daß der Patient die volle Zuführung von Sauerstoff während der Einatmungs­ periode aufnehmen muß. Wenn andererseits der Patient keinen Einatmungshalbzyklus nach Beendigung der verlängerten SIMV-Ausatmungssteuerperiode beginnt, wird ein solcher Zyklus automatisch vier Sekunden später eingeleitet.

Während des SIMV-Verfahrens kann der Patient von sich aus atmen. In intermittierenden Perioden jedoch, die durch die Einstellung der Begrenzungseinrichtung 26 bestimmt sind, wird der Patient einer zwangsweisen Atmung unterworfen, wo­ bei die zwangsweise Atmung zur Atmung des Patienten von sich aus synchronisiert ist.

In Fig. 3 ist eine Modifizierung der vorstehend beschrie­ benen SIMV-Schaltung gezeigt, die zwei Bereiche inter­ mittierender Perioden für zwangsweise Beatmungen hat. Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform arbeiten eine mono­ stabile Schaltung 48, eine Flip-Flop-Schaltung 50, eine ODER/ODER-NICHT-Schaltung 46, eine kapazitive Einrichtung 28 A und ein Membranschalter 24 im wesentlichen wie bei der Aus­ führungsform von Fig. 2. Dabei wird die Flip-Flop- Schaltung 50 immer dann abgeschaltet, wenn der Schalter 20 A sich in der AUS-Stellung befindet, so daß die SIMV- Schaltung nicht arbeitet. Die Atmung des Patienten wird dann durch den Ausatmungszeitgeber und den Einatmungszeit­ geber entsprechend dem dadurch bestimmten speziellen Ein­ atmungs-Ausatmungs-Verhältnis gesteuert. Wenn der Schalter 20 A sich in der AUS-Stellung befindet, kann die Atmung des Patienten von sich aus durch die Schaltung nur unter­ stützt werden. Seine Versuche, einzuatmen, können einen Einatmungs-Halbzyklus ansprechend auf ein Ausgangssignal aus der Patiententriggerschaltung 14 auslösen. Das Aus­ atmungsventil wird jedoch in einer geschlossenen Stellung während der Einatmungsperioden gehalten, so daß der Patient gezwungen ist, volle Volumina von Sauerstoff während einer solchen Periode anzunehmen.

Wenn die Fähigkeit des Patienten, von sich aus zu atmen, bis zu einem Punkt fortgeschritten ist, an welchem man ihn von der Abhängigkeit von dem Gerät entwöhnen möchte, wird der Wahlschalter 20 A auf ein HI-SIMV-Verfahren geschaltet, bei welchem die zeitliche Steuerperiode für den Ausatmungs­ zeitgeber dadurch verlängert ist, daß Luft durch die variable Begrenzungseinrichtung 26 und eine dazu parallel geschaltete feste Begrenzungseinrichtung 26 A über einen Membranschalter 56 zugeführt wird. Die Parameter der Be­ grenzungseinrichtungen 26 und 26 A können so gewählt werden, daß sie beispielsweise einen Bereich von vier bis sechszehn zwangsweisen Atmungen pro Minute ermöglichen. Wenn die Fähigkeit des Patienten, von sich aus zu atmen, weiter fortschreitet, kann der Wahlschalter 20 A auf ein LO-SIMV- Verfahren gestellt werden, bei welchem der Membranschalter 56 die parallele Bahn durch die Verengungseinrichtung 26 A blockiert, so daß Luft zu dem Ausatmungszeitgeber nur über die variable Begrenzungseinrichtung 26 zugeführt wird, um so die zeitliche Steuerperiode für die Zeitgebereinrichtung 18 zu verlängern. Die Eigenschaften der Begrenzungsein­ richtung 26 können eine Zwangsbeatmung von 0,3 bis 5 Atmun­ gen pro Minute ermöglichen. Bei dem LO-SIMV-Verfahren ist Luft mit der Begrenzungseinrichtung 26 über eine Diode 58 gekoppelt, die parallel zu den HI- und LO-SIMV-Kontakten des Schalters 20 A geschaltet ist. Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, wird die Flip-Flop-Schaltung 50 nur dann aktiviert, wenn eines der SIMV-Verfahren gewählt worden ist und ein Ausgangssignal der Flip-Flop-Schaltung 50 von der ODER- Schaltung 48 am Anfang eines jeden Ausatmungszyklus mittels einer Leitung zugeführt wird, die mit dem Ausatmungs­ befehlsausgang 12 A der Flip-Flop-Schaltung 10 verbunden ist. Somit kann wie bei der Ausführungsform von Fig. 2, wenn eines der SIMV-Verfahren gewählt ist, der Patient von sich aus jeden Einatmungszyklus mittels der Patiententriggerschaltung 14 beginnen, wobei das Ausatmungsventil während des Ein­ atmungshalbzyklus und während der Steuerperiode des Aus­ atmungszeitgebers offen bleibt, so daß der Patient von sich aus ausatmen kann. Am Abschluß der Steuerperiode der Zeitgebereinrichtung 18 erzeugt der Sensor 18 C ein Ausgangs­ signal, das mit der SIMV-Flip-Flop-Schaltung 50 gekoppelt wird, welche die Speisung der kapazitiven Einrichtung 28 A beendet, so daß sich die Einrichtung zu entladen beginnt. Wenn der Patient von sich aus einen Einatmungshalbzyklus einleitet, während die kapazitive Einrichtung sich entlädt, wird das Ausatmungsventil durch die ODER/ODER-NICHT- Schaltung 46 geschlossen, so daß der Patient gezwungen wird, eine zwangsweise Atmung anzunehmen. Wenn jedoch der Patient von sich aus keinen Einatmungshalbzyklus während einer Periode von vier Sekunden nach der Erzeugung des Signals vom Sensor 18 C einleitet, hat sich die kapazitive Einrich­ tung 18 A ausreichend entladen, damit der Membranschalter 24 einen Kurzschluß zwischen dem Sensorsignal und einem Eingangs­ signal zur Haupt-Flip-Flop-Schaltung 10 herstellt, wodurch automatisch ein Einatmungshalbzyklus eingeleitet wird.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist die Zu­ führung von Luft zu dem Ausatmungszeitgeberbalg 18 B direkt ausgehend von der Ausgangsschaltung gekoppelt, die mit einem Wahlschalter 28 A verbunden ist, so daß der Steuerbalg kontinuierlich mit Luft im Gegensatz zur Ausführungsform von Fig. 2 beschickt wird, bei welcher Luft über die ODER-NICHT- Schaltung 18 A zum Balg 18 B nur während der Ausatmungs­ halbzyklen geführt wird. Dementsprechend kann bei der Aus­ führung von Fig. 3 die Steuerperiode des Ausatmungszeit­ gebers genauer gesteuert werden, da sie nicht in irgendeiner Weise von der Dauer der Einatmungshalbzyklen abhängt.

Die fortlaufende Zuführung von Luft zu der Zeitgebereinrichtung 18 bei der Ausführungsform von Fig. 3 macht es neben der Erhöhung der Genauigkeit der Frequenz der zwangsweisen intermittierenden Atmungen möglich, daß der Ausatmungszeitgeber 18 während eines Einatmungshalbzyklus abläuft. Wenn eine Atmung des Patienten von sich aus rela­ tiv langsam ist, kann die von der kapazitiven Einrichtung 28 A erzeugte 4-Sekunden-Verzögerung enden. Um zu verhindern, daß die SIMV-Schaltung mit der Einleitung eines zwangswei­ sen Einatmungshalbzyklus beginnt, während ein Einatmungs­ halbzyklus des Patienten von sich aus im Fortschreiten begriffen ist, ist eine Begrenzungseinrichtung 60 in der Schaltung zwischen dem Sensor 18 C und dem Eingang zur Flip-Flop-Schaltung 50 vorgesehen, so daß das Sensorsignal nicht ausreicht, um die Flip-Flop-Schaltung 50 zu triggern. Eine Verstärkereinrichtung 62 ist mit ihrem Ausgang mit der Sensorsignalleitung verbunden, um ausreichend Luft über die Begrenzungseinrichtung 60 bzw. Drossel 60 zuzu­ führen, um die Flip-Flop-Schaltung 50 nur dann zu triggern, wenn die Haupt-Flip-Flop-Schaltung sich in einem Aus­ atmungszustand befindet. Diese Funktion wird dadurch er­ reicht, daß der Ausgang der ODER-NICHT-Schaltung 18 A mit dem Eingang des Verstärkers 62 verbunden wird.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist ein zu­ sätzlicher Membranschalter 64 vorgesehen, um jeden unab­ sichtlichen Betrieb der SIMV-Schaltung auszuschließen, wenn der primäre Verfahrenswähler sich in irgendeiner anderen Stellung als in der Stellung für den Unterstützungs- Steuer-Modus befindet. Um dies zu erreichen, besteht eine Verbindung über die Verbindungsöffnungen des Membranschal­ ters 64 von dem Zuführungseingang zur Flip-Flop-Schaltung 50 zu einem Einatmungstriggereingang zu der Haupt-Flip- Flop-Schaltung 10. Die Verbindungsöffnungen des Membran­ schalters 64 sind während des Unterstützungs-Steuer-Modus immer abgedichtet, bringen die Haupt-Flip-Flop-Schaltung 10 jedoch in einen fortlaufenden Ansaugzyklus, wenn ein Signal an dem Zuführungseingang zur Flip-Flop-Schaltung 50 während anderer Verfahren als dem Unterstützungs-Steuer- Modus festgestellt wird. Ein solches fortlaufendes Ein­ atmen erzeugt ein Alarmsignal bei der Vorrichtung, um ihre Fehlfunktion anzuzeigen.

Während des Betriebs der Schaltung nach dem SIMV-Verfahren ist, wenn die Atmungsfrequenz zwölf Atmungen pro Minute überschreitet, die 4-Sekunden-Verzögerung durch die kapazi­ tive Einrichtung 28 A zu groß. Es wird deshalb eine Begren­ zungseinrichtung 66 in der Zuführungsleitung 50 A aus der Flip-Flop-Schaltung 50 vorgesehen, um die Ladezeit für die kapazitive Einrichtung 28 A zu erhöhen. Infolge dieser er­ höhten Ladezeit lädt sich die kapazitive Einrichtung 28 A während Zyklen mit hoher Atmungsgeschwindigkeit nicht voll­ ständig auf, so daß die 4-Sekunden-Verzögerungsperiode auf­ grund der kapazitiven Einrichtung 28 A verringert wird.

Claims (4)

1. Beatmungsgerät, mit einer Einrichtung zum Zuführen von Luft zu einem Patienten über einen Beatmungsschlauch, mit einer Leitung zum Ausatmen, mit einer Schaltung zum Steuern der Atmung des Patienten, mit einer Einrichtung zum Einleiten eines Einatmungshalbzyklus einer Atmungsperiode, während welcher Luft dem Patienten über den Beatmungsschlauch zu­ geführt wird, mit einer Einrichtung zum Einleiten eines Ausatmungshalbzyklus einer Atmungsperiode, während welchem der Patient über die Ausatmungsleitung ausatmen kann, mit einer Patiententriggerschaltung, mit einer Zeitgeberein­ richtung und mit einer Einrichtung zum Öffnen und Schließen der Leitung zum Ausatmen, wobei die Patiententriggerschaltung zum Fühlen eines Einatmungsversuches des Patienten vorge­ sehen ist, und wobei die Zeitgebereinrichtung einen Aus­ gang aufweist, der ein Triggersignal am Ende einer vorge­ gebenen Periode liefert, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Ausgang der Patiententriggerschaltung (14) mit der Einrichtung (10) zum Einleiten des Einatmungshalbzyklus verbunden ist, daß eine Verzögerungsschaltung (28) zwischen dem Ausgang der Zeitgebereinrichtung (18) und einem Eingang zu der Einrichtung (10) zum Einleiten des Einatmungshalbzyklus ange­ schlossen ist, damit diese Einrichtung (10), wenn sie nicht vorher durch die Patiententriggerschaltung (14) betätigt worden ist, nach einer Verzögerungsperiode auf das Triggersignal der Zeitgebereinrichtung (18) an­ spricht, und daß eine Steuerschaltungseinrichtung (22) mit einem Eingang, der mit dem Ausgang der Zeitgebereinrichtung (18) verbunden ist, mit einem ersten Ausgang, der mit der Einrichtung zum Öffnen und Schließen der Leitung zum Ausatmen verbunden ist, welche die Leitung zum Ausatmen während des Einatmungshalbzyklus schließt, der sofort auf die Erzeugung von Triggersignalen durch die Zeitgebereinrichtung (18) eingeleitet wird und die Leitung zum Ausatmen während aller anderen Abschnitte der Atmungs­ perioden öffnet, und einen zweiten Ausgang aufweist, der mit der Zeitgebereinrichtung (18) für ihre Rücksetzung verbunden ist, wenn die sofort darauffolgenden Einatmungs­ halbzyklen eingeleitet sind, wobei die von dem Patienten eingeleitete Atmung periodisch ansprechend auf die vorge­ gebene Steuerperiode unterbrochen wird, wonach als Ergebnis des Schließens der Leitung zum Ausatmen ein zwangsweiser Einatmungshalbzyklus herbeigeführt wird, der synchron ist zu der von dem Patienten eingeleiteten über die Patienten­ triggerschaltung (14) gesteuerten Einatmung.

2. Beatmungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verzögerungsschaltung (28) eine kapazitive Einrichtung (28 A), die mit der Steuerschaltungs­ einrichtung (22) verbunden ist und während eines vorge­ gebenen Steuerzeitraums mit Luft beschickt wird, und einen Membranschalter (24) mit einer abgedichteten Kammer auf­ weist, die mit einer ersten und einer zweiten Öffnung (24 B, 24 C) versehen ist, die jeweils mit dem Ausgang der Zeitgeberschaltung (18) und der Einrichtung (10) zum Einleiten des Einatmungshalbzyklus verbunden sind, und daß der Membran­ schalter (24) eine Membran (24 A) aufweist, die zum Abdichten der ersten und zweiten Öffnung (24 B, 24 C) dient, während die kapazitive Einrichtung (28 A) beschickt wird, und die eine Verbindung zwischen den Öffnungen (24 B, 24 C) herstellt, wenn sich die kapazitive Einrichtung (28 A) nach der Verzögerungs­ periode entleert.

3. Beatmungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, gekenn­ zeichnet durch einen Wahlschalter (20) mit einem Wahlkontakt und Einrichtungen, die zwischen den Wahl­ schalterkontakt und die Zeitgebereinrichtung geschaltet sind, um die von der Zeitgebereinrichtung (18) vorgegebene Zeitdauer zu vergrößern, wobei der Wahlschalterkontakt mit der Steuerschaltungseinrichtung (22) verbunden ist, um wahlweise die Einrichtung zum Öffnen und Schließen der Ausatmungsleitung zu steuern, damit die Leitung zum Ausatmen während der Einatmungshalbzyklen geschlossen wird.

4. Beatmungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Wahlschalter mit einem Wahlkontakt und Einrichtungen, die zwischen den Wahlkontakt und die Zeitgebereinrichtung (18) geschaltet sind, um die von der Zeitgebereinrichtung (18) vorgegebene Periode zu erhöhen, wodurch die Frequenz des zwangsweisen Einatmungshalbzyklus verringert wird.