DE2945485A1 - Narkosebeatmungssystem - Google Patents

Description

Dräqerwerk Aktiengesellschaft Moislinqer Allee 53-55, 2400 Lübeck

Narkosebeatmunqssystem

Die Erfindung betrifft ein Narkosebeatmungssystem entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Narkosebeatmunqssysteme sollten in ihrer Anwendung möglichst umfassend sein sowie mit ihnen die bekannten Beatmungsverfahren durchgeführt werden können. Sie sollen sich darüber hinaus den sich möalicherweise ändernden Umständen in der Gas- und Energieversorgung möglichst schnell anpassen können. Die Anpassung soll ohne Zeitverlust und große Umschaltung erfolgen können.

Ein bekanntes Beatmungsgerät zur Anästhesie und Langzeitbeatmung gestattet eine Beatmung im halbgeschlossenen und halboffenen System. Im halbgeschlossenen System erfolgt der Kreislauf der Atemluft aus der Druckkammer einer pneumatisch betriebenen Membranpumpe über ein Einatemventil zur Lunge des Patienten und von dort über ein Ausatemventil und ein nachgeschaltetes, von der Pneumatik gesteuertes Membranventil über einen CO^-Absorber und ein Einlaßventil zur Druckkammer der

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Membranpumpe zurück. Zwischen dem CO -Absorber und dem Einlaßventil besitzt die Leitungsführung einen Pufferbeutel. Desgleichen wird in diesem Abschnitt kontinuierlich der Sauerstoff und das Narkosegas eingeleitet. Im Ausatemteil ist ein Sicherheitsventil zwischen dem Ausatemventil und dem Membranventil angeordnet. Ein Gasmangelventil, das die Druckkammer mit der Atmosphäre verbindet, ermöglicht dem Patienten bei Atemgasmangel spontan direkt einzuatmen.

Der halbgeschlossene Kreislauf kann sowohl automatisch als auch durch Spontanatmung des Patienten betrieben werden.

Das halboffene System entsteht durch Öffnen des Sicherheitsventils. Der Patient kann dann spontan über das Gasmangelventil einatmen und über das Sicherheitsventil ausatmen.

Nachteilig für dieses Gerät ist die fehlende Möglichkeit der manuellen Beatmung, die in Notfällen nach Ausfall der automatischen Beatmung für den Patienten lebenswichtig ist.(DE-CS 26 01 902).

Ein weiteres bekanntes Beatmungsgerät, insbesondere Narkosegerät kann im halbgeschlossenen System arbeitend in den Betriebsarten "Automatik" und "Hand" verwendet werden. Mittels einer Schaltmechanik erfolgt die Umschaltung von der einen Betriebsart in die andere. Sie unterscheiden sich außerhalb der für beide Arten gemeinsamen Umschaltung durch die Speicher- und Antriebselemente für das im System zu bewegende Atemgas. Es sind dies für die Betriebsart "Automatik" ein von einer pneumatischen Versorgungseinrichtung angesteuerter und bewegter Balg und für die Betriebsart "Hand" ein Atembeutel. Das Atemgas strömt dabei zum Einatmen

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von dem Speicher- und Antriebselement über einen C0„-Absorber und ein Einatemventil zum Patienten, das ausgeatmete Atemgas dann über ein Ausatemventil in das Speicher- und Antriebselement zurück. Zum Ersatz der vom Patienten verbrauchten Atemgasmenge wird dem System im Einatemzweig zwischen dem CO_-Absorber und dem Einatemventil kontinuierlich Frischgas zugeführt. Der dadurch im System entstehende Atemgasüberschuß wird bei Automatik-Betrieb durch ein während der Ausatmung offen gesteuertes Membranventil und bei Hand-Betrieb durch ein federbelastetes Überdruck-Ventil abgeführt. Die Auslässe der beiden Ventile vereinigen sich zu einer gemeinsamen Abgasleitung. Die Schaltmechanik Automatik - Hand stellt eine volle Umschaltung dar, nach der mittels eines axial verschiebbaren Stabes jeweils in der eingestellten Betriebsart, also bei "Automatik" der Balg und bei "Hand" der Atembeutel mit dem Atemkreislauf verbunden sind bzw. abgetrennt sind. In der Betriebsart "Hand" ist eine Spontanatmung durch den Patienten möglich. Dabei wirkt der Atembeutel dann als Puffer. Die Einsatzmöglichkeiten dieses Beatmungsgerätes sind begrenzt, weil ein Betrieb im halboffenen System nicht möglich ist. Im halbgeschlossenen Automatik-Betrieb ist die Beatmungsmenge nicht mittels des Balges festzulegen, da dem Patienten zusätzlich das Frischgas kontinuierlich zugeführt wird. (DE-OS 25 54 674)

Aufgabe der Erfindung ist ein Narkosebeatmungssystem mit den Schaltungsmöglichkeiten halbgeschlossen und halboffen,sowohl im automatischen als auch im manuellen Betrieb. Bei Ausfall der Energieversorgung soll die

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manuelle Beatmung ohne Zeitverlust durch Schaltungen sofort aufgenommen werden können. Spontanatmung soll möglich sein.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt gemäß den Kennzeichen des Anspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 8 beschrieben.

Die mit der Lösung erzielten Vorteile bestehen vor allem darin, daß es mit dem Narkosebeatmunqssystem nach der Erfindung in einfacher Weise sowohl apparativ als auch bedienungsmäßig möglich wurde, alle in der Anästhesie üblichen Verfahren anzuwenden. Dies gilt sowohl für das halbgeschlossene und halboffene System und dort sowohl automatisch als auch manuell und spontan. Bei Ausfall der elektrischen Energieversorgung kann ohne jede Umschaltung einfach über Druck auf den Atembeutel die Beatmung manuell fortgesetzt werden. Zeitverluste und damit eine Gefährdung für den Patienten durch notwendig werdende Umschaltungen treten nicht ein. Der Atembeutel enthält jederzeit das benötigte Atemgasgemisch. Durch das kontinuierliche Einfließen des Frischgases in den Atembeutel steht es dort jederzeit zur Verfugung. Der Weg in den Beutel sichert eine gute Mischung mit dem Ausatemgas. Mit dem Einfließen des Frischgases vor dem Beatmungsbalg in den Atemgasstrom ist sichergestellt, daß die Beatmungsmenge eindeutig durch den einregulierbaren Beatmungsbalg bestimmt ist. Die hochwirksame Servosteuerung gestattet dem Anästhesisten eine feinfühlige manuelle Beatmung des Patienten. Bei Frischgasausfall erfolgt automatisch eine Verbindung zur Umgebungsatmosphäre, so daß die Beatmung des Patienten auf jeden Fall gesichert ist. Es ist sichergestellt, daß möglicherweise schädigende Einatem-

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druckspitzen nicht auftreten können, das durch den Beatmungsbalg bestimmte Inspiratirmsvolumen trotzdem zu- " geführt wird. Das im Aufbau einfache Narkosebeatmungssystem erfüllt, wie deutlich gemacht, sicher die Forderungen aus der Aufgabe.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Darin wird das Narkosebeatmungssystem an dem Anschluß 1 mit elektrischer Energie, dem Anschluß 2 mit einem Antriebsgas, z.B. Druckluft, und dem Anschluß 3 mit dem kontinuierlich fließenden atembaren Frischgas, z.B. einem Narkosegasgemisch, versorgt.

Die Steuereinheit 4 steuert nach einstellbaren Werten die Frequenz Inspiration - Exspiration und dabei das zeitliche Verhältnis der Atemphasen und enthält einen Umschalter für die Betriebsarten "Automatik" zur automatischen Beatmuna sowie "Manuell" zur manuellen Beatmung und Spontanatmung. An den Auslassen 5 bis 9 der Steuereinheit 4 ergeben sich dabei folgende Verhältnisse: Auslaß 5 führt bei "Automatik" Steuerdruck und ist bei "Manuell" drucklos. Auslaß 6 ist bei "Automatik" drucklos und führt bei "Manuell" Druck. Auslaß 7 führt bei "Automatik" Druck entsprechend den Atemphasen, bei "Manuell" ist er drucklos. Auslaß 8 ist bei "Automatik" mit Auslaß 7 verbunden und führt gleiche Drücke, bei "Manuell" ist er gesperrt. Auslaß 9 führt bei "Automatik" und"Manuell" einen einstellbaren Druck, der bei "Automatik" im Falle des zusätzlichen Seufzers in bestimmten Zeiten automatisch auf einen höheren Druck um- und anschließend wieder zurückgeschaltet wird.

Bei Ausfall der elektrischen Energie schalten die Aus-

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lasse automatisch auf "Manuell".

A Halbgeschlossenes System
a) "Automatik"

In der Betriebsart "Automatik" fließt bei halbgeschlossenem System während der Inspirationsphase das Antriebsgas vom Auslaß 7 über das Rückschlagventil 10 in die Druckkammer 11, deren Verbindung zur Umgebungsatmosphäre durch das pneumatische Steuerventil 12 unter dem Druck vom Auslaß 8 gesperrt ist. In der Druckkammer 11 befindet sich der gewichtsbelastete Beatmungsbalg 13, der sich bei seiner Ausdehnung bis an den zur Volumenverstellung einstellbaren Anschlag 14 mit Atemgas gefüllt hatte. Durch das in die Druckkammer 11 einströmende Antriebsgas wird der Beatmungsbalq 13 zusammengedrückt. Sein Inhalt, das Beatmungsvolumen, gelangt dann über den Einatemzweig 43 mit dem federbelasteten Rückschlagventil 15, dem Sauerstoffsensor 16 und dem COp-Absorber 17 in die Lunge 18 des Patienten. Das Ein-Ventil 19 verhindert ein Überströmen des Balginhaltes in den Atembeutel 20; gleichzeitig ist das pneumatische Steuerventil 21 durch den wirkenden Steuerdruck vom Auslaß 5 und damit der Bypass mit Umgehung des Rückschlagventils 15 gesperrt. Ein Vorbeiströmen des Beatmun^svolumens an der Lunge wird durch das während der Inspirationsphase geschlossene pneumatische Exspirationsventil 22 verhindert, dessen über das pneumatische Steuerventü 23 und die PEEP- und Seufzersteuerung 24 mit der Umgebungsatmosphäre verbindbare Steuerkammer vom Auslaß 8, unter gleichzeitigem Verschluß des Steuerventils 23, über Rückschlagventil 25 unter Druck gesetzt wird. Während der Inspiration auf-

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tretende Druckspitzen werden mit dem einstellbaren Druckbegrenzungsventil 26 durch vorübergehendes Abströmen von Antriebsgas in die Umgebungsatmosphare ohne Verlust von Atemgas unter Beibehaltung des eingestellten Beatmungsvolumens abgefangen. Das kontinuierlich zufließende Frischgas füllt den Atembeutel 20 auf.

Mit Übergang der Steuereinheit 4 zur Exspirationsphase öffnet sich das Steuerventil 23 und entlastet die Steuerkammer des Exspirationsventils 22 bis auf einen durch die PEEP- und Seufzersteuerung bestimmten Restdruck in die Umgebungsatmosphare. Ebenso wird die Druckkammer 11 über Steuerventil entlastet. Der Beatmungsbalg 13 dehnt sich aus und füllt sich über das Ein-Ventil 19 mit dem Ausatemgas aus der Lunge IS ,vermischt mit Frischgas aus dem Atembeutel 20 und einem Teil direkt zufließenden Frischgases. Dabei gelangt das Ausatemgas aus der Lunge über die Volumenmeßvorrichtung 28, das Rückschlagventil 29, das Exspirationsventil 22, das Umschaltventil 30 und das Rückschlagventil 27 in den Beatmungsbalg 13»Der Überschuß aus dem Zufluß des Frischgases wird durch das Überschußventil 31 in die Abgassammelleitung 32 abgeführt.

Das Umschaltventil 30 ist als 3-Wege-Ventil ausgebildet und ist für das halbgeschlossene System geschaltet. Das Überschußventil 31 hat einen geringeren Öffnungsdruck als das Ein-Ventil 19. Dadurch wird sichergestellt, daß das kontinuierlich zufließende Frischgas den Atembeutel 20 auffüllt und nach Füllung über das Überschußventil 31 abbläst

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und nicht über das Ein-Ventil 19 in den Kreislauf eintritt.

Bei einem Ausfall der Frischgaszufuhr öffnet sich das vom Frischgasdruck geschlossene Umluftsteuerventil 33. Beatmungsbalg 13 und Atembeutel 20 füllen sich dann über das Bakterienfilter 34, Umluftsteuerventil 33 und Rückschlagventil 35 mit Luft aus der Umgebuηqsatmosphäre.

An den Einatemzweig 43 ist über die bakterizide Verzögerungsstrecke 36 und das Magnetventil 37 der mit der Steuereinheit 4 verbundene Druckgeber 38 angeschlossen. Er leitet der Steuereinheit 4 ein Signal über den herrschenden Beatmungsdruck zu. Bei spontanen Hustenstößen oder Einatmungsbemühungen des Patienten schaltet das Signal die Steuereinheit 4 auf die entsprechende Atemphase. Das federbelastete Rückschlagventil 15 sorgt dafür, daß bereits geringe Impulse des Patienten sich auf den Druckgeber 38 auswirken. Auf Ansteuerung durch die Steuereinheit 4 trennt das Magnetventil 37 alle 2 Minuten die Verbindung vom Druckgeber 38 zur Verzögerungsstrecke 36 und öffnet ihn zur Umgebungs— atmosphäre. Der dann festgestellte Nullwert wird als Kalibrierwert in der Steuereinheit 4 berücksichtigt.

b) "Manuell"

In der Betriebsart "Manuell" ist das Steuerventil und damit der Bypass 42 geöffnet. Die Inspiration wird durch manuellen Druck auf den Atembeutel 20 eingeleitet. Der entstehende Druck gelangt an das Servoventil 39 und schließt dieses. Der Druck über

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Auslaß 6 steht dann über das Rückschlagventil 40 zur Steuerunq der Ventile 22 und 23 an. Durch die Servowirkung über das Servoventil 39 reicht bereits ein geringer Druck aus Atembeutel 20 für einen Verschluß des Exspirationsventils 22 aus. Unter weiterem Druck auf den Atembeutel 20 gelangt der Gasinhalt über das Ein-Ventil 19, das im Bypass 42 liegende Steuerventil 21, den Sauerstoffsensor 16 und den COp-Absorber 17 in die Lunge 18. Das Rückschlagventil 27 verhindert ein Entleeren des Atembeutels 20 über das schon bei geringem Druck öffnende Überschußventil 31. Das einstellbare Entlastungsventil 41 verhindert übermäßige Drücke in der Lunge 18. Das Atemgas fließt dann über die Abgassammelleitung 32 ab. Der kontinuierlich fließende Frischgaszustrom aus Anschluß wird während der Inspiration über das Überschußventil in die Abgassammelleitung 32 abgeleitet.

Die Exspiration wird durch Entlasten des Atembeutels eingeleitet. Über das Servoventil 39 erfolgt die Öffnung des Exspirationsventils 22. Das Ausatemgas aus der Lunge 18 fließt über die Volumenmeßvorrichtung 28, das Rückschlagventil 29, das Exspirationsventi 1 22, das Umschaltventil 30 und von dort ab mit dem zufließenden Frischgas zusammen über das Rückschlagventil 27 in den Atembeutel 20. Der Überschuß, entstanden aus dem Zufluß des Frischgases, wird durch das Überschußventil abgeführt. Die Beatmungsdrücke werden über den Druckaufnehmer 38 festgestellt.

c) "Spontanatmung"

In der Schaltung "Manuell" ist auch die Spontanatmung möglich. Die Umwälzung des Atemgases erfolgt durch die Lungenkraft des Patienten. Dies ist möglich, Weil

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ohne Druck auf den Atembeutel 20 das Exspirationsventil 22 ständig auf Ausatmung eingestellt ist.

B Halboffenes System

Durch Drehen des Umschaltventils 30 gegenüber der dargestellten Lage um 90 im Uhrzeigersinn erfolgt der Übergang auf das halboffene System. Die Versorgung mit Frischgas erfolgt auf den beschriebenen Wegen aus dem Anschluß 3, und zwar sowohl im automatischen als auch im manuellen und spontanen Betrieb. Das Ausatemgas wird jedoch über das Umschaltventil 30 nicht im Kreislauf weitergeführt, sondern in die Abqassammelleitung 32 eingeleitet.

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Claims (8)

Narkosebeatmungssystem mit automatischer und manueller beatmung im halbgeschlossenen System sowie einem Beatmungsbalg in einer Druckkammer für den automatischen und einem' Atembeutel für den manuellen Betrieb, dadurch gekennzeichnet, daß

1. im halbgeschlossenen System

a) zur automatischen Beatmung das Atemgas angetrieben vom Beatmungsbalg (13) durch den Einatemzweig (43) zur Inspiration in die Lunge (18) geführt und bei der Exspiration über den Ausatemzweig mit Exspirationsventil (22) und Umschaltventil - geschlossen - offen (30) an dem angeschlossenen Atembeutel (20), der sich auffüllt, vorbei zum Beatmungsbalg (13) zurück gefördert und

b) zur manuellen Beatmung das Atemgas durch Druck auf den Atembeutel (20) über einen Bypass (42) an dem Beatmungsbalg (13) vorbei in die Lunge (18) gefördert und bei der Exspiration über das Umschaltventil (30) in den Atembeutel (20) zurückbewegt und

2. im halboffenen System zur

a) automatischen und

b) manuellen Beatmung bei gleichem Inspirationsweg das Atemgas bei der Exspiration über den Exspirations- (22) und das entsprechend geschaltete Umschaltventil (30) in eine Abgassammelleitung (32) geführt wird.

2. Narkosebeatmungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das pneumatische Exspirationsventil (22) im automatischen Betrieb von der zentralen Steuereinheit (4) und im manuellen Betrieb durch den Druck im Atembeutel (20) über ein Servoventil (39) betätigt wird.

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3. Narkosebeatmunqssystem nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das pneumatische Exspirationsventii (22) mit seiner Steuerkammer mit einer einstellbaren PEEP- und-Seufzer-Steuerung (24) verbunden ist.

4. Narkosebeatmungssystem nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Frischgasausfall ein Umluftsteuerventil (33) den Weg für die Umgebungsatmosphäre über ein Bakterienfilter (34) und ein Rückschlagventil (35) zum Atembeutel (20) freigibt.

5. Narkosebeatmunqssystem nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckgeber (38) am Einatemzweig (43) dessen herrschenden Druck mißt und periodisch zwecks Kalibrierung zur Umgebungsatmosphäre geöffnet wird.

6. Narkosebeatmungssystem nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das kontinuierlich fließende Frischgas den Atembeutel (20) aufbläst und die Überschußmenge über ein Überschußventil (31), das einen geringeren Öffnungsdruck besitzt als ein Ein-Ventil (19) hinter dem Atembeutel (20) über die Abgassammelleitung (32) abgeführt wird.

7. Narkosebeatmungssystem nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Atembeutel über ein einstellbares Entlastungsventil (41) mit der Abgassammelleitung (32) verbunden ist.

8. Narkosebeatmungssystem nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein einstellbares Druckbegrenzungsventil (26) in der Druckluftzufuhr vor der Druckkammer (11) angeordnet ist.

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