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Beatmungsgerät mit Vernebelungsvorrichtung
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Anwendungegebiet der Erfindung: Die Erfindung betrifft ein Beatmungsgerät
mit Vernebelungevorrichtung, die bei einer positiven oder aktiven Einatmung phase
dem Atemgas eine zerstäubte Flüssigkeit bzw ein zerstäubtes Medikament zuführt.
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Bei bekannten Beatmungageräten wird die zum Zerstäuben von Flüssigkeiten
und Medikamenten benötigte Druckluft oder ein anderes unter Druck stehendes Gas
entweder Druckflaschen entnommen oder laufend durch Kompressoren erzeugt. Die periodische
Zufuhr der zerstäubteb Nebel wird in den meisten Fällen mittels empfindlicher Ventile
gesteuert oder es bleibt den Patienten überlassen, ein Steuerorgan für den Abschluß
und die Freigabe des Atemgasen zu bestätigen.
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Wird das Atemgas durch Kompressoren erzeugt, ao bewirkt der bei Wiederöffnung
der Ventile stoßweise auftretende Überdruck eine Änderung in der Größe der mitgeführten
Teilchen, die bei Flüssigkeiten bis zur Bildung relativ großer Tropfen führen kann.
Auch die Entnahme komprimierten Atemgases
aus einer forratsflaschc
verhindert nicht störende Druckstöße. Um dieses zu vermeiden, hat man Ventile entwickelt,
die auch bei voller Öffnung nicht mehr als einer jeweils bestimmten Menge Atemgas
in der Zeiteinheit Durchgang gewährt, Diese konventionell pneumatisch gesteuerten
Beatmungsgeräte sind mit einer Vielzahl mechanischer Bauteile versehen, welche ihrerseits
dem Atemgas bestimmte Wege vorschreiben.
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Der dadurch bedingte sehr komplexe Aufbau eines Beatmungsgerätes mit
Verneblervorrichtung sichert zwar, daß dem Patienten ein Atemgas solange zuströmt,
bis ein bestimmter Einatemdruck erreicht ist, worauf dann die Steuerung den Gasstrom
abschaltet und auf Ausatmung umschaltet, doch im Zusammenhang mit der Beatmung ist
es noch immer schwierig, das in Form eines feinen Nebels zugeführte Medium zveckmäßig
zuzuteilen und zu bemessen.Das Problem stellte sich besonders bei solchen Geräten,
die infolge Druckzuführung Bit verhältnismäßig hohes und niedrigem Gasdruck betrichtlochen
Druckunterschieden ausgesetzt sind.
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In anderen Beatmungsgeräten ist in die Atemgas fahrende leitung eine
Verneblerworrichtung eingeschaltet, und zwar derart, daß ihre Zerstäuberkammer tiber
einen Einlaß mit der Druckquelle und ueber innen Auslaß mit dem Luftweg dea Patienten
verbunden ist, wobei vielfach in die z.rstäuberkammer eine getrennte Gasstromzuführung
einmündet.
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Nicht selten erfolgt bei Beatmungsgeräten mit Injektorantrieb diese
Gasstromzuführung über die Druckleitung des Injektors, damit der Zerstäubungseffekt
auch nur dann eintritt, wenn dem Patienten Einatemluft zugeführt wird. Ihr Steuerprozeß
verläuft auch hier über mehrere Absperrventile, die in Abhängigkeit von einem vom
Patienten erzeugten und auf eine Steuermembran wirkenden Ansaugiinpuls mittels einer
Hebeleinrichtung geöffnet bzw. geschlossen werden. Darüber hinaus ist bei diesen
zç fortlaufenden Unterstützung der noch vorhandenen Atmung verwendeten Beatmungsgeräten
immer die aktive Beteiligung des Patienten notwendig, wenn auch seine Anstrengungen
zur Durchfhrung der Atmung noch so klein sind.
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Um die zu steuernden beweglichen Teile wie Ventile, Dtbmbranent Hebelgestänge,
Bolzen u. dgl. in ihrer Vielzahl erheblich einzuschränken, wurde bei anderen Beatmungsgeräten
an Stelle der komplexen Steuerung ein pneumatischer Verstärker vorgesehen. Dieser
ist nach Art eines bistabilen Wandstrahlverstärkers aufgebaut, bei dem die Atemluft
selbst die Steuerimpulse zur Umsteuerung des Verstärkers aus der einen in die andere
stabile Lage liefert. Seine Einsatzmöglichkeit mit einem Zerstäuber wird erreicht,
indem im Unterdruckgebiet der beim Einatmen durch den Einatmungskanal auftretenden
Strömungen ein Kapillarrohr mündet, das mit einem Vorratsbehälter für z. B. Sprühflüssigkeit
in Verbindung steht und unter der Wirkung der
Strämung den Zerstäubereffekt
auslöst. Der so in das Beatmungsgerät eingegliederte Zerstäuber arbeitet automatisch
aussetzend, indem er während des Einatmungsvorganges wirksam und während des Ausatmungsvorganges
unwirksam ist.
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Wenn auch bei einem auf den sogenannten 1Coanda-Effekt" beruhenden
bistabilen Wandstrahlverstärker, wo sich also ein turbulenter Strahl unter Bildung
einer Unterdruckblase an eine nahe Wand anlegt und der bei einem Steuersignal in
die Blase zur anderen Wand hinuberwechselt, der Gasverbrauch der Steuerlogik nicht
allzu hoch ist, so werden doch die Betriebskosten für im Druckbereich über 70 mbar
arbeitende Schaltungen ungünstig beeinflußt. Doch abgesehen davon funktioniert auch
dieses Beatmungsgerät und damit auch der Zerstäuber nur dann, wenn durch die Atmung
des Patienten ein Steuerimpuls erzeugt wird.
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Tritt jedoch ein akuter Notfall ein, d. h., die Atmung des Patienten
oder Verunglückten hat ausgesetzt, dann muß das Beatmungsgerät nicht nur eine Unterstützung
der spontanen Atmung ermöglichen, sondern auch die vollautomatische Beatmung sichern.
Dieses Erfordernis erfüllt ein pädiatrisches Beatmungsgerät für gesteuerte Ein-
und Ausatmung, bei dem ein Teil des Atemgases einem Zerstäuber zufuhr bar ist. Das
Atemgas bei diesem Gerät, ein Beatmungsgemisch von Luft-Sauerstoff, wird in den
Atmungskreis über einen Strömungsteiler eingeleitet, der aus einem nach dem ldelventilprinzip
funktionierenden Zerstäubungssteuerventil
mit zwei Strömungswegen
besteht.
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Der eine Teilstrom steigert sich demzufolge proportional, wenn der
andere verringert wird. Ein Teilstrom ist mit der Strahldüse eines Zerstänbers verbunden,
der andere Teilstrom tritt über einen Nebenstromweg bzw. ein Nebenstromwentil in
den Atmungskreis ein. Über den Nebenstromweg wird außerdem überschüssiges Atemgas
geleitet, nämlich die Menge, die bei maximaler Offenstellung des Zeratäubungssteuerventils
nicht über die Düse des für die Anfeuchtung bzw. die Mediksmentenverabreichung bestimmten
Zerstäubers geleitet werden kann. Dieses mit sehr hohem Druck arbeitende Beatmungsgerät
bedingt wiederum einen komplexen Aufbau, der durch die Vielzahl zu steuernder beweglicher
Teile und zusätzlich noch durch die variable Einstellbarkeit der Teilströme unumgänglich
ist.
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Der Zweck der Erfindung besteht darin, die Nachteile der bekannten
Beatmungsgeräte mit Vernebelungseinrichtung zu beseitigen und bei minimalem Kostenaufwand
die wahlweise Verabreichung von medicamentösen Aerosolen zu sichern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit dem Beatmungsgerät
signalverknüpfte Vernebelungsvorrichtung zu schaffen, die, auch zum Zweck der Anfeuchtung
des AteD-gases,vorzugsweise aber zur Resorption des Medikaments
im
Kreislauf, während der unterstützten oder automatisehen Beatmung eine zur Inspirationephase
synchronisierte Verneblerleistung neben gleichzeitig kontinuierlicher Atemgasdurchlaßleistung
gewährleistet.
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Die gestellte Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß
der Steuerkreis des Beatmungsgerätes mit einer im Bypass zum Atemgasstrom geschalteten
Vernebelungsvorrichtung versehen ist, die mit der Steuerung des Beatmungsgerätes
signalverknüpft aus einer Steuereinheit mit Druck- und Mengenverstärkung besteht,
welche einerseits unter Zwischenschaltung eines Druckminderers mit einer separaten
Energiequelle oder mit der Druckgasquelle des Beatmungsgerätes und andererseits
mit einem Medikamentenvernebler bekannter Ausführung verbunden ist.
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Mit dieser Lösung werden nicht nur die eingangs dargelegten Nachteile
der bekannten Vernebelungsvorrichtung beseitigt, sondern auch die mögliche Einflußnahme
auf die Steuerung durch Erschütterungen oder Lageveränderungen ausgeschaltet. Ein
wentlicher Vorteil jedoch besteht noch darin, daß Schwankungen des Hilfedruckes
und der Signalamplitude auch bei relativ großen Bereichen keinen Einfluß auf den
Schaitzustand der Vernebelungsvorrichtung haben, so daß bei möglicher Änderung der
Amplitude innerhalb der 0- bzw. L-Signalbereiche keine Umschaltung erfolgt.
In
bevorzugter Ausfuhrung ist die Steuereinheit mit auswechselbaren Doppelmembranrelais
versehen, deren einheitlich ausgebildete Sin- und Ausglinge mit über Verteilerblöcke
geleitete logische Eingangssignale, mit über eine Reduzierung geleiteten Halfsdruck
der Druckgasquelle und mit Atmosphärendruck belegt sind, und zwar derart, daß bei
anliegendem Drucksignal am Signaleingang der Steuereinheit vom liilfsdruck gespeiste
Ausgangssignale bestehen, welche zu einem mit der Verneblerdüse des patientennah
angeordneten Medikamentenverneblers verbundenen Anschlußblock geführt sind.
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Vorzugsweise besteht die Steuereinheit aus drei einzeln verochalteten
Doppelmembranenrelais und einem als Negator geschalteten vierten Doppelmembranrelais,
deren mit Hilfedruck belegten Eingänge über die Reduzierung mit dem Druckminderer,
deren mit Eingangesignal belegten Eingänge über den Verteilerblock und ein Wegeventil
mit der Steuerung des Beatmungsgerätes und deren mit negiertem Signal belegten Eingänge
über einen zweiten Verteilerblock mit dem Ausgang des Negators sowie deren mit Hilfsdruck
gespeise Ausgangssignale belegten Ausgänge über den Anschlußblock mit der Verheblerdüse
verbunden sind, wiihrend bei den noch unbelegten Ausgängen ein Zugang zur Atmosphäre
hergestellt bzw. mittels Blindverschlüsse verhindert ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an ligand
einer schematischen Zeichnung näher erläutert: Es zeigen: Fig. 1: eine init dem
Seatmungsgerat signalverknüpfte Vernebelungsvorrichtung in der Seitenansicht, Fig,
2: eine Darstellung nach Fig. 1 in der Draufsicht und I"ig 3: eine Anordnung und
Signalverknüpfung unter Anwendung von vier Doppelmembranrelais in einer Steuereinheit
der Vernebetungsvorrichtung.
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Die im Bypass zum Atemgasstrom geschaltete Xernebelungsvorrichtung
besteht aus einer mit vier Doppelmembranrelais 1, 2, 3, 4 bestückten Steuereinheit
5 und einem patientennah angeordneten Medikamentenvernebler 6. Die Steuereinheit
5 und der Medikamentenvernebler 6 sind miteinander und mit dem Beatmungsgerät 7
mittels der Schlauchleitungen 8, 9, 10 und 11 flexibel verbunden. An der Steuereinheit
5 befinden sich ein Signaleingang 12 und ein Hilfsdruckeingang 13. Zweckmäßigerweise
ist deren Verbindung zum Beatmungsgerät 7 signalseitig an einen für einen Monitor
(nicht gezeichnet) bestimmten Anschluß 27 über einen Anschlußblock 14 und hilfsdruckseitig
an einem Anschluß 29 über einen Anschlußblock 15 hergestellt. Der Anschlußblock
15 ist so gestaltet, daß er eine direkte Einspeisung des Antriebsgases vom Beatmungsgerät
7 oder von einer separaten Druckgasquelle ermöglicht. Der in die
Inspirationsleitung
9 zwischengeschaltete (iedikamentenvernebler 6, dessen Auslaß 17 zum Atenwweg des
Patienten führt, ist mit einem verschließbaren Nachfüllstutzen 18 für Medikamente
oder Flüssigkeiten versehen. Die Verneblerdüse 19 ist am Ende der Leitung 8 mit
der Steuereinheit 5 verbunden, die rhythmisch synchron über den Signaleingang 12
vom Deatmungsgerät 7 angesteuert wird und während der Insirationsphase eine von
der Einstellung der Beatmungsparameter unabhangige konstante Nebelstormleistung
liefert.
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Wie Fig. 1 und Fig. 2 zeigen, arbeitet diese mit dem Beatmungsgerät
7 kombinierte Vernebelungsvorrichtung 5 und 6 nach dem Prinzip der pneumatischen
Vernebelung. Ihre Inbetriebnahme erfolgt über einen Ein- und Ausschalter 20.
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Als Antriebsgas dienen Druckluft oder Drucksauerstoff mit einem Druck
von 4 kp/cm², der mittels Druckminderer 16 auf 1 1t4 kp/cm2 entspannt entsprechend
der Signaleingabe in die Steuereinheit 5 eingespeist wird.
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Die für eine Aerosol-Therapie oder Atemgasanfeuchtung erforderliche
Verneblerleistung wird mittels der in Fig. 3 dargestellten Doppelmembranrelais 1,
2, 5 und 4 gesteuert. Von diesen sind die Doppelmembranen 1, 2 und 3 einzeln und
übereinstimmend verschaltet, so daß bei angelegten Drucksignalen und Speisedruck
ihre Funktionsweise gleich ist bzw. auf die Membranen (nicht gezeichnet)
wirkenden
Kräfte gleich sind. Ihre Eingänge 1.2, 2,2 und 3.2 sind über einen Verteilerblock
21 mit dem Ausgang 4.0 des als Negator funktionierenden Doppelmembranrelais 4 und
ihre Ausgänge 1.0, 2.0 und 3.0 sind über einen Anschlußblock 22 und der Leitung
8 mit der lerneblerdüse 19 verbunden. Die mit llilfsdruck bzw. dem Speisedruck belegten
Eingänge 1.3, 2.3, 3,3 und 4,3 sind über eine Xeduzierung 23 mittels einer Schlauchleitung
30 an den Druckminderer 16 angeschlossen, wogegen zwischen den eingangen 1.1, 2.1,
3.1 und 4.2 und dem Anschluß 27 oder einem Sig, nalabgriff der Steuerung des Beatmungsgerätes
7 eine Signalverknüpfung besteht, die über einen Verteilerblock 24, ein wegeventil
25, den Signaleingang 12 und die Schlauchleitung 10 hergestellt ist. ie Eingänge
1.4, 2.4, 3.4, 4.1 und 4.4 sind frei zugängig zur Atmosphäre bzw. mittels Blindverschlüsse
26 verschlossen.
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Zur Erzielung eines besonders günstigen Anschlusses ist die Steuereinheit
5 an der Rückwand des Beatmungsgerätes 7 angehangen. Der Anschlußblock 15 und der
Anschluß 27 sind mit Arretierungsstiften 28 versehen, so daß eine Sicherheit gegen
seitenverkehrten Einbau und Verdrehung vorhanden ist.
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Nach Füllen des Medikamentenverneblers 6 mit Pharmaka oder Flüssigkeit
ist die Vernebelungsvorrichtung einsat»-bereit. Ihre Inbetriebnahme erfolgt mittels
des Ein- und Ausschalters 20, der die Signalansteuerung und damit die
Belegung
der Ein- und Ausgänge der Doppelmembranrelais 1, 2, 3 und 4 mit den entsprechenden
Signalen, dem iiilfsdruck oder der Atmosphäre auslöst. Der Steuerprozeß und der
durch ihn wälirend einer positiven oder aktiven Einatmungsphase sich ständing wiederholende
Zerstäubungsprozeß wird durch die erfindungsgemäße Steuereinheit 5, insbesondere
durch die geschaltete Anordnung der in ihrer Funktionsweise bekannten Doppelmembranrelais
1, 2, 3 und 4 mit einer konstanten Nebelstromleistung von 10 1/min.
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betrieben. Fernerhin sichert der am Medikamentenvernebler 6 vorhandene
Nachfüllstutzen 18 eine kontinuierliche 7ugabe von Zerstäubungsmitteln, ohne daß
die Beatmung unterbroclien werden muß.
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Des weiteren ist eine ì*otversor.;ung des Patienten bei Störungen
im Patiententeil des Beatmungsgerätes 7 über die Yernebelungsvorriclitung 5, t möglich,
welche über den Signaleingang 12 und den Hilfsdruckeingang 13 zu steuern ist.