DE3049583C2 - Atmungsgerät für die technische Ausbildung von Ärzten, Schwestern und Pflegepersonal - Google Patents

Description

Sekretes von der Spritze in die Trachea im Intubationstrainer.

Zur Nachbildung einer definierten stufenlosen Resistanceveränderung sind am Verbindungsschlauch zwischen den Bronchialästen des Intubationstrainers und den Beatmungsbälgen wahlweise betätigbare Ventilanordnungen und Drosseln vorgesehen.

Zur Erläuterung der Gaskonzentrationsmessung weist der erfindungsgemäße Atmungssimulator nach einer Weiterbildung zur Nachbildung der COj-Produktion bzw. CO2-Anreicherung in der Expirationsluft eine CO2-Eingangsanordnung auf. Diese Eingangsanordnung besteht in vorteilhafter Weise aus einer CCh-Druckgasflasche, die über ein Druckreduzierventil und einem Durchflußmesser sowie ein einstellbares Ventil mit den beiden Bcatmungsbälgen verbunden ist.

Gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung erfolgt die Steuerung des Simulators durch pneumatische Schaltelemente, beispielsweise Wegeventile sls Steuermittel und Zylinder-Kolbenanordnungen als Stellmittel.

Wesentlich mehr Bedienungskomfort und Variationsmöglichkeiten, als durch pneumatisch gesteuerte Steuermittel und Stellmittel lassen sich dann erzielen, wenn in weiterer Ausgestaltung, als Steuermittel elektrische Schalter und als Stellmittel elektrische Servo- bzw. Schrittmotoren dienen.

Dadurch wird es auch möglich, längerdauernde Beatmungsabläufe, wie z. B. in der Langzeitbeatmung auf einer Intensivstation, durch frei oder fest programmierbare elektronische Steuerungen durchzuführen.

Auch können auf elektronischem Wege Compliance- und Resistanceveränderungen simuliert werden.

Zur Nachbildung der assistierten Beatmung werden die Lungenflügel wie bei der Sponianatmung angehoben. Durch den dabei entstehenden Unterdruck im Atemwegsystem wird das Beatmungsgerät angetrig-

Zur Messung des Atemdruckverlaufcs ist es. nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Atmungsgerätes vorteilhaft, daß in den Bronchialästen des Intubationstrainers Drucksensoren vorgesehen sind.

Zur Vorführung des Atmungssimulalors und der einzelnen Beatmungsformen sowie von Störfällen, vor einer größeren Menge von auszubildenden Ärzten. Schwestern oder Pflegepersonal, ist es. nach noch weiterer Ausgestaltung vorteilhaft, daß Sensoren zur Abnahme der Werte der Atmungsparametcr. wie des Atemvolumes und der Atemfrequenz, und zur Wiedergabe dieser Parameter auf einem Anzeigegerät, vorgesehen sind.

Als Anzeigegerät für die Atmungsparameter kann in zweckmäßiger Weise ein Monitor dienen. Zur Dokumentation ist es vorteilhaft, einen Kurvenschreiber zur Aufzeichnung der Atmungsparameter zu verwenden.

Um zusätzlich zum Notfalltraining die Aufmerksamkeit der Ärzte und des Personals zu schulen und auf den Patienten zu lenken, sieht eine weitere Ausgestaltung vor. den Intubationstrainer mit zusätzlichen klinisch relevanten Indikatoren, wie beispielsweise die Hautlemperierung, Hautverfärbung und Feuchtigkeitsausscheidung im Stimbereich auszustatten.

insbesondere ist es vorteilhaft, wenn im Intubationsirainer. in Abhängigkeit von den Atmungsparamciern gesteuerte. Heizelemente zur Nachbildung der Hauttemperatur angeordnet sind.

Zur Nachbildung der Sauerstoffversorgung können, in weiterer Ausgestaltung, im Intubationstrainer, in Abhängigkeit von den Atmungsparametern einschaltbare und in ihrer Helligkeit gesteuerte Blaulichtlampen angeordnet sein.

Die Feuchtigkeitsausscheidung im Stimbereich wird, gemäß weiterer Ausgestaltung, dadurch erzielt, daß im Stimbereich des Intubationstrainers mit einem Flüssigkeitsbehälter verbundene und wahlweise mit Flüssigkeit speisbare, an der Oberfläche des Intubationstrainers endende Kanäle vorgesehen sind.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 ein erfindungsgemäßes Atmungsgerät in perspektivischer Darstellung,

Fig.2 einen Querschnitt durch einen schematisch dargestellten Lungensimulator,

F i g. 3 einen Lungensimulator gemäß F i g. 2 in Verbindung mil Slcucr-Schaltmittcln sowie Elementen zur Beschädigung der Blockcrmanchctlc und /um Verlegen des Tubus in der Trachea,

F i g. 4 rin Ausführungsbeispiel einer OCh-Simulation, und

Fig.5 ein Blockschaltbild der Steuer- und Betätigungsmittcl des erfindungsgemäßen Atmungsgerätes.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Atmungsgerät mit angeschlossenem Respirator und Zusatzgeräten schematisch in Schrägansicht dargestellt.

Das Atmungsgerät besteht aus einem Intubationstrainer (Puppo) 1, in Nachbildung eines Menschen mit naturgetreuer >Hals-Nasen-Rachen-Raum sowie Bronchialansätzen 2 und 3. Mit den Bronchialansätzen 2 und 3 verbunden ist ein Lungensimulator 4, der später noch eingehend beschrieben wird.

Zur Steuerung des Lungensimulators 4 und zur Nachbildung von Störfällen im Bereich der Versorgung eines Patienten bzw. eines zur Beatmung dienenden Respirators 16 ist ein Bedienungspult 5 vorgesehen.

Das Bedienungspult 5 weist Anschlüsse 7 für Vakuum,

8 für Druckluft. 9 für Sauerstoff. 10 für Lachgas (N₂O) und 11' für Strom auf. Diese Anschlüsse können fnii dem normalerweise in Krankenhäusern vorgesehenen Versorgungsnetz verbunden werden.

Andererseits weist das Bedienungspult 5 einen Vakuum-Ausgang 12. einen Druckluftausgang 13, einen Sauerstoffausgang 14 und einen Lachgasausgang 15, sowie einen Stromanschluß 11" auf. Die Ausgänge werden mit dem Respirator 16 verbunden. Im Schaltpult 5 sind Schaltmitiel vorgesehen, um die einzelnen Ausgänge zu drosseln oder abzuschalten, so daß Notfälle simuliert werden können. Die handelsüblichen Beatmungsgeräte oder Respiratoren 16 sind mit Signaleinrichtungen versehen, die bei Ausfall der Versorgung, beispielsweise an Sauerstoff oder Lachgas oder Stromunterbree^mg Alarmsignale auslösen.

Der Lungensimulator 4 ist mit zwei Lungenflügeln nachbildende Beatmungsbälgen 21 und 22 versehen. Vom Respirator 16 gehen in an sich bekannter Weise ein Einatmungsschlauch 69 und ein Ausatmungsschlauch 68 an ein Y-Stück 70. an das ein Konnektor 7t mit Endotrachealtubus 45 angeschlossen ist.

An der Trachea im Intubationstrainer 1 ist ein Bedienungselement 41 mit einem verschiebbaren Element 42 angebracht, welches einen Dom 43 aufweist, der in eine Biockermansehcite des Endotrachealtubus 45 einstechen kann.

In den Bronchialansälzen 2 und 3 sind Sensoren bzw. b5 Ateni-Parameter-Sensoren 57 und 58 angeordnet, die mil einem Anzeigeelement 59, beispielsweise einem Monitor oder einem x-t-Schreiber, zur Anzeige der Atmungsparameter verbunden sind.

Im Kopf des Intubationstrainers können Heizelemente 60 vorgesehen sein, die mit einer Heizelemente-Steuerung 61 verbunden sind. Ferner können Blaulichtlampen 62 angeordnet sein, die ihrerseits mit einer Blaulichtlampen-Steuerung 63 in Verbindung stehen.

Schließlich können noch an der Oberfläche des Kopfes de« Intubationstrainers 1 mündende Flüssigkeitskanäle 04 vorgesehen sein, die über Flüssigkeitssteuermittel 66 mit einem Flüssigkeitsbehälter 65 in Verbindung stehen.

Für die gesamte Versorgung des Atmungsgerätes ist ein Netzschalter 67 vorgesehen, während die einzelnen Gasanschlüsse jeweils getrennt regulierbar sind.

Zur Nachbildung der einzelnen Beatmungsartcn und Atmungsmuster dienen Wahlschalter 75 bis 82, denen Schaltzustandslampen 741 bis 74a zugeordnet sind.

In Fig.2 ist ein Ausfuhrungsbeispiel eines Atmungsgerätes mit pneumatisch angetriebenen Beatmungsbälgen 21 und 22 dargestellt.

Als Antrieb für die mit einer Traverse 23 verbundenen Beatmungsbälge 21 und 22, die beispielsweise den linken Thorax und den rechten Thorax nachbilden, dient ein Kolbenantrieb 24, über den eine Führungsstange 26 kontrolliert auf- und abbewegt werden kann. Nähere Einzelheiten der Steuerung werden später noch erläutert.

Bei einem vereinfachten Ausführungsbeispiel sind die Beatmungsbälge 21 und 22 mit der Traverse 23 fest verbunden. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die beiden Beatmungsbälge 21 und 22 stets in gleicher Weise betätigt.

Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Beatmungsbälge 21, 22, unabhängig voneinander betätigbar. Dies wird dadurch erreicht, daß jedem einzelnen Beatmungsbalg 21 bzw. 22 voneinander unabhängigbare, Zylinder-Kolben-Anordnungen 24 L bzw. 24η zugeordnet sind.

Die Beatmungsbälge 21, 22 weisen Hülsen 2M bzw. 22A auf. Bei Betätigung der Zylinder-Kolbenanordnung 24L bzw. 24/? fährt der zugeordnete Kolben aus und greift in die zugeordnete Hülse 2\A bzw. 22/4 des entsprechenden Beatmungsbalges 21 bzw. 22 ein. Dadurch ist es möglich, wahlweise entweder nur den linken Beatmungsbalg 21 oder nur den rechten Beatmungsbalg 22 oder aber auch beide gleichzeitig zu betätigen.

Die Traverse 23 ruht auf einem elastischen Auflager 25 auf, das mit der Führungsstange 26 verbunden ist. Am oberen Ende 33 der Führungsstange 26 ist über eine Stelleinrichtung, bestehend aus Stellmuttern 30 und 31 an einem Gewinde 32, ein Bügel 27 angebracht. Der Bügel 27 steht über Federmittel 28 und 29 mit der frei bewegbaren Traverse 23 in Verbindung. Die Federmittel 28 und 29 dienen dabei der Nachbildung der Compliance. Durch eine entsprechende Verstellung der Muttern 30 und 31 läßt sich eine stufenlose Änderung der Compliance nachbilden.

Die beiden Beatmungsbälge 21 und 22 (Lungenflügel) sind über kurze großlumige Schläuche mit den Bronchialansätzen 2 und3 des Intubationstrainers 1 verbunden. Mit dem dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2 lassen sich drei verschiedene Bewegungsmöglichkeiten der Lungenflügel simulieren, nämlich

1. eine Zwangsführung für die Spontanatmung,

2. eine freie Bewegung für die kontrollierte Beatmung, und

3. eine Kombination der erstgenannten Bewegungen für die Mischformen der Beatmung.

Bei der Spontanatmung muß die zwangsweise Bewegung derart durchgeführt werden, daß der Druckverlauf im Atemwegsystem des Intubationstrainers 1 annähernd physiologisch ist. Das heißt, durch die Saugwirkung und Punipwirkung der hin und her bewegten Beat mungsbälge 21 und 22 muß sich in der Inspiration ein Unterdruck und in der Expiration ein geringer Überdruck erzeugen lassen. Weiterhin muß die Atemfrequenz und das Atemzugvolumen variabel sein, to Bei einer kontrollierten Beatmung müssen sich die Bcatmungsbälge (Lungenflügel) 21, 22 in Abhängigkeit von am Respirator 16 eingestellten Parameter frei bewegen können, wobei die Dehnbarkeit der Lunge (Compliance) den Druckverlauf maßgeblich bestimmt und so- \·> mit berücksichtigt werden muß.

Bei der assistierten Beatmung muß im Atemwegsund Paticntcnschlauchsystem (Endotrachealtubus 45) ein durch eine Triggerschwelle des Respirators 16 vorgegebener Unterdruck erzeugt werden, der am Beatmungsgerät die Abgabe des eingestellten Atemhubvo lumens auslöst. Dies bedeutet, daß die Beatmungsbälge 21,22 zunächst eine Eigenbewegung, nach dem Ansprechen des Respirators 16 jedoch eine von der Respiratoreinstcllung abhängige Bewegung ausführen müssen. Die SIMV-Beatmung ist eine Mischung aus Spontanatmung und ussistierter Beatmung. Hierbei wird die mehr oder weniger schwache Spontanatmung eines Patienten durch einen vom Respirator 16 synchron mit den Atembemühungen des Patienten verabreichten Atemhub unterstützt.

Bei der Sponlanatmung des Gerätes wird das Ausfahren (Inspiration) und das Einfahren (Expiration) des Kolbens 24 über die Traverse 23, die auf dem elastischen Auflager 25 aufliegt, auf die beiden Lungenflügel 21 und 22 übertragen. Eine Einstellung der Compliance wird bei der Spontanatmung nicht benötigt, da die Geschwindigkeit des Kolbens 24 variiert werden kann.

Bei einer kontrollierten Beatmung wird der Kolben 24 ganz eingefahren und bleibt in Ruhe. Die Bälge 21 und 22 können sich, da zwischen dem Auflager 25 und der Traverse 23 keine feste Verbindung besteht, abhängig von dem am Respirator 16 eingestellten Atmungsparameter nach oben bewegen. Die Federn 28,29, welche über den Bügel 23 und die Führungsstange 26 am Auflager 25 geführt sind, ergeben die Compliance der simu lierten Lunge. Die Federvorspannung und somit die Compliance kann, wie vorstehend erläutert, mit Hilfe der Mutter 30 und 31 stufenlos verstellt werden.

Bei der assistierten Beatmung fährt der Kolben 24 nur so wenig aus seiner Ruhelage, so daß die Beatmungsbälge 21 und 22 wie bei der Spontanatmung, angehoben werden. Der dabei entstehende Unterdruck im Atemwegsystem triggert den Respirator 16 an und löst einen maschinellen Atemhub aus. Der Kolben 24 verharrt während der Inspiration in einer, durch später erläuterte Endabschalter 38, festgelegten Lage und fährt dann in die Ruhelage zurück. Während des maschinellen Atemhubes bewegen sich die Beatmungsbälge (Lungenflügel) 21 und 22 weiter nach oben, wobei die Federkräfte der Federn 28 und 29 durch den Arbeitsdruck des Respirators überwunden werden müssen.

In Fig.3 ist ein Blockschaltbild einer pneumatischen Steuerung dargestellt.

In an sich bekannter Weise wird aus Flaschen oder

einer zentralen Gasversorgungsaniage entnommene

Druckluft auf einen Steuerdruck von 3 bar bis 4 bar

heruntergeregelt. Ein Impulsventil Umschaltventil-In spiration/Expiration 34 bewirkt die Umsteuerung der

Bewegungsrichtung des Kolbens 24, wobei der Kolbenvorlauf gleichbedeutend mit der Inspiration ist. Eine Umschaltung des Ventiles 34 kann je nach Stellung von zugehörigen Vorwahlschaltern, die später näher erläutert werden, über Zeitglieder 35 für die Inspiration und 36 für die Expiratior, über frei verschiedene Endabschalter 37 und 38 oder über mit den Endabschaltern gekoppelte Zeitgliednr 35 und 36 erfolgen. Mit den Zcitgliedern 35 und 36 kann jeweils die Gesamtdaucr der Inspirations- und Expirations-Phase begrenzt werden, in Die Endabschalter 37 und 38 legen bei der Spontanatmung des Atemzugvolumes oder bei der assistierten Beatmung den Unterdruck im Patientensystem fest.

In den Steuerventilen bzw. Drosseln 39 und 40 für die Inspirations- bzw. Expirationsgeschwindigkeit sind je zwei Drosselglieder parallel angeordnet, mit denen die Vor- und Rücklaufgeschwindigkeit des Kolbens 24 geregelt wird. Die Drosseln können über Ein-Aus-Schalter, die später in Zusammenhang in F: g. 5 näher erläutert werden, angewählt werden. Durch die parallele An-Ordnung dieser Steuerelemente lassen sich für den normalen Übungsbetrieb je zwei Vor- und Rücklaufgeschwindigkeiten einstellen. Für Gerätetests kann die Wirkung der Drosseln 39,40 über Einstellschrauben am Bedienungspult 5 beliebig reguliert werden. Die Drosselung erfolgt jeweils in der Ausgangsseite des, Zylinders des Antriebs 24.

Zusätzlich sind an das System noch angeschlossen ein Betätigungselement 41 mit einem verschiebbaren Element 42, an a dessen Ende ein Dorn 43 vorgesehen ist. Der Dorn 43 dient der wahlweisen Beschädigung der Tubusmanschette bzw. zur Zerstörung dieser Manschette. Die Betätigung des Betätigungsclemcntes 41 erfolgt über ein Schaltelement 44.

Über ein Schaltelement 49 kann ein Bctätigungsclement 48 ausgelöst werden, welches aus einer Spritze 47 das Sekret über eine Kanüle 46 in die Trachea spritzen kann. Dadurch wird der Tubus durch Sekret verlegt und am angeschlossenen Respirator 16 werden entsprechende Alarmsignale ausgelöst.

Die Vorrichtung zur Beschädigung der Blockcrmanschette kann durch mehrfache Betätigung zur völligen Zerstörung der Manschette des in der Trachea fixierten Tubus verwendet werden. Wie bereits erläutert, wird durch die daraufhin erfolgende Druck- und Volumenabnähme im Patientensystem das Alarmsystem des angeschlossenen Respirators 16, sofern dieses richtig eingestellt ist, ausgelöst, worauf eine optische und/oder akustische Anzeige erfolgt.

Die Vorrichtung zum Verlegen des Tubus in der Tra- y> chea mit Sekret 46 bis 49 dient zur Einspritzung eines sehr viskosen Fluides in den geblockten Tubus über eine groBlumige Kanüle 46, die an der Bifurkation der Bronchialansätze 2 und 3 zentrisch in die Trachea hineinragt.

Sowohl die Manschettenbeschädigung als auch die Sekretveriegung können, wie später erläutert wird, unauffällig am Bedienungspult 5 ausgelöst werden.

In F i g. 4 ist eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Atmungsgerätes dargestellt, mit der sich die COj-Produktion bzw. -Anreicherung in der Expirationsluft nachbilden läßt Die COi-Einspeisung erfolgt aus einer Druckgasflasche 53 über ein Druckreduzierventil 54. In die Leitung ist ein Durchflußmesser 55, beispielsweise ein Schwebekörperdurchflußmesser, angeordnet sowie ein Pneumatikvenül 56. tn

Am Durchflußmesser 55 wird ein sich aus dem am Gerät eingestellten Atemhubvolumen und einer physiologischen CO^Konzentration in der Expirationsluft ergebender CO2-Volumenstrom eingestellt. Der CO2-Volumenstrom wird kontinuierlich über entsprechende Rohre in die Beatmungsbälge 21,22 geleitet. Durch die Bewegung der Beatmungsbälge 21, 22 in der Inspirations- und Expirationsphase wird eine gute Durchmischung mit der über den Tubus 45 zugespeisten Frischgasmenge erreicht.

Anhand des Schaltschemas gemäß Fig.5 wird nunmehr Aufbau, Bcdienungs- und Wirkungsweise des Bedienungspults 5 näher erläutert.

Mit dem Bedienungspult 5 läßt sich die pneumatische Steuerung der Bewegung des Kolbens 24, die Medienversorgung des Gerätes und eines jeweils eingesetzten Respirators 16 sowie die Bedienung der Vorrichtung zur Manschettenbeschädigung 41 bis 44 und der Vorrichtung zur Nachbildung der Sekretveriegung 46 bis 49 durchführen.

Zur Inbetriebnahme des gesamten Atmungsgeräies dient ein Ein-/Aus-Schalter 72, dem eine Betriebslampe 73 zugeordnet ist. Vor dem Start des Atmungsgeräies sind bestimmte Vorwahlen an den Wahlschaltern 75 bis 82 durchzuführen. ledern Wahlschalter ist eine Schaltzustandslampe74i bis 74hzugeordnet.

Bei Betätigung des Wahlschalters 75 wird beispielsweise nur der linke Thoraxteil, nämlich der Beatmungsbalg 21 betätigt.

Durch den Wahlschalter 76 läßt sich der rechte Thoraxteil, nämlich der Beatmungsbalg 22, aktivieren. Wenn sowohl Wahlschalter 75 als auch Wahlschalter 76 auf »Ein« geschaltet ist, werden beide Thoraxteile vom Antrieb 24 beaufschlagt.

Mit dem Wahlschalter 77 wird das Ausfahren des Kolbens des Betätigungselementes 24 ermöglicht. Es muß jedoch in diesem Fall entweder der Wahlschalter 79 oder der Wahlschalter 80 auf »Ein« geschaltet sein.

Ein weiterer Wahlschalter 78 dient ebenfalls zum Ausfahren des Kolbens des Antriebs 24, wobei auch hier ebenfalls der Wählschalter 79 öder der Wählschalter 78 auf »Ein« geschaltet sein muß.

Der Wahlschalter 79 steuert das Einfahren des Kolbens im Antrieb 24. Gleichzeitig muß dazu entweder der Wahlschalter 77 oder der Wahlschalter 80 auf »Ein«-Stellung sein.

In analoger Weise dient auch der Wahlschalter 80 zum Einfahren des Kolbens des Antriebs 24, wobei auch in diesem Fall gleichzeitig Wahlschalter 77 oder Wählschalter 78 auf »Ein« geschaltet sein muß.

Der Wahlschalter 81 ermöglicht die Einstellung verschiedenartiger Verfahrensabläufe. Bei der Stellung »Aus« läuft mit Beginn des Vorlaufes des Kolbens des Antriebs 24 eine Zeil fi (0,025 bis 10 Sekunden) an, die zusammen mit der Vorlaufgcschwindigkeit ein Rückfahren des Kolbens schon vor dem Hubende (bei kurzer Zeiteinstellung) oder ein Stillstand in ausgefahrener Stellung — bei ganz aufgezogenem Beatmungsbalg 21 bzw. 22 (bei längerer Zeiteinstellung) ergibt

In der Stellung »Ein« läuft die Zeit <i erst dann an, wenn der einstellbare Endschalter 38 angefahren ist Bei einer gewählten Zeit fi = 0 erfolgt ein sofortiger Rücklauf des Kolbens des Antriebs 24.

Auch der Wahlschalter 82 ermöglicht verschiedene Verfahrensweisen nämlich in der Stellung »Aus« läuft mit dem Rücklauf des Kolbens des Antriebs 24 eine Zeit f> (0,025 bis 10 Sekunden) an, die zusammen mit der Rücklaufgeschwindigkeit einen Vorlaufbeginn schon vor dem Hubende (kurze Zeiteinsieliung) oder einen Stillstand in eingefahrener Kolbenstellung — bei ganz entlastetem Thorax — (längere Zeiteinstellung) ergibt

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In der Schaltstellung »Ein« läuft die Zeil fj erst dann an, wenn ein eingestellter bzw. frei verschiebbarer Endschalter 37 angefahren ist. Bei einer eingestellten Zeit r₂ = 0 erfolgt der sofortige Kolbenvorlauf.

Durch geeignete Einstellung der Wählschalter 75 bis 82 lassen sich die verschiedenen Beatmungsarten einstellen. Beispielsweise kann durch Betätigung der Wahlschalter 75 und 76 wahlweise der linke Beatmungsbalg 21 oder der rechte Beatmungsbalg 22 oder beide Beatmungsbälge zusammen bewegt werden, in dem entwe- to der die Zylinderkolbenanordnung 24Z. oder die Zylinderkolbenanordnung 24Ä oder beide gleichzeitig beaufschlagt werden.

Durch entsprechende Betätigung der Wählschalter 79 oder 80 können zwei unterschiedliche Vorlaufgeschwindigkeiten für den Antrieb 24 ausgewählt werden. Desgleichen können durch Betätigung der Wahlschalter 77 und 78 zwei unterschiedlich gewählte Rückluufgeschwindigkeiten eingestellt werden. Mit dem 'Wählschalter 81 und dem Zeitglied 35 kann bewirkt werden, daß der Antrieb 24 in ausgefahrener Stellung rein zeitabhängig zurücksteuert und zwar endschalterlos. Bei der Stellung des Wahlschalters 81 in Schaltslcllung »Aus« oder über verschiebbare Endabschalter 38 das Zeitglied 35, wobei der Antrieb 34 in entsprechender Stellung blockiert wird, bei der Wahlschalterstellung »Ein«.

Bei der Schalterstellung »Aus« des Wählschalter 82 steuert der Antrieb 24 in eingefahrener Stellung rein zeitabhängig (Zeitglied 36) endschalterlos wieder auf Vorlauf oder bei Schaltstellung »Ein« über den frei einstellbaren verschiebbaren Endschalter 37 und das Zeitglied 36, wobei der Kolben des Antriebs 24 ganz einfährt.

Von der Grundeinstcllung aus können die Geschwin- r> digkeiten stufenlos verändert werden. Ebenfalls die Zeiten 1*1 und i2, sowie die Lage der Endschalter 37 bzw. 38.

Sämtliche Kombinationen der vorbeschriebenen Zustände sind beim Aus- und Einfahren des Kolbens des Antriebs 24 möglich. Einzige Bedingung dabei ist, daß der Antrieb 24 be- und entlüftbar sein muß.

Vom Bedienungspult 5 können auch, wie bereits erläutert, die Antriebe 41 für die Manschcttcnbcschädigung und die Sekreteinspritzung ausgelöst werden.

Die in Fig.5 schematisch dargestellte Schaltung 4s kann entweder mit pneumatischen Schalt- und Stellmitteln ausgeführt sein, wie Wegeventilen, Zylinder-Kolbenanordnungen und dergleichen oder aber auch durch elektronische Schaltelemente, die in analoger Weise miteinander verknüpft sind, wie in F i g. 5 schematisch angegeben.

Im Bedienungspults können ferner Auslösemittel für eine Heizelemente-Steuerung 61, eine Blaulichtlampensteuerung 63 und/oder Flüssigkeitssteuermittcl 66 vorgesehen sein. Es ist aber auch möglich, diese Stcuermit- π IcI in Abhängigkeit von den Atmungsparainclcrn, die durch die Sensoren 57 bzw. 58 im Atemweg des Intubationstrainers 1 abgefühlt werden, zu betätigen.

Neben der Fachausbildung von Anäslhesieärzten und Anästhesiepflegepersonal kann mit dem erfindungsgemäßen Atmungsgerät auch eine Aus- und Weiterbildung der Besatzung von Notarztwagen sowie von Notärzten durchgeführt werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (22)

Patentansprüche:

1. Atmungsgerät für die technische Fachausbildung von Ärzten, Schwestern, Pflegepersonal oder dgl, insbesondere im Anäsihesiebereich. zur Darstellung einer kontrollierten, mittels eines Respirators geregelten Beatmung, mit einem zweiflügeligen Demonstrationsthorax, mit wahlweisem Betrieb einzelner oder zweier Beatmungsbälge durch Druckbeaufschlagung mittels des Respirators, wobei mittels Federkraft oder dgl. eine Einsteilbarkeit der Compliance (Elastizität der Lunge) und mittels Drosselventilen oder dgl. der Resistance (Atemwiderstand) gegeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Darstellung weiterer Atmungs- und Beatmungsformen wie Spontanatmung und Beatmungsmischformen der Inspirations- und/oder Expirationsvorgang der Beatmungsbälge (21, 22) (Lungenflügel) mittels eines vooi Respirator (16) unabhängig einstellbaren Antriebs (24) erfolgt

2. Atmungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Demonstrationsthorax (4) über einen Intubationstrainer (1) mit künstlicher Luftröhre und Bronchiaiansätzen (2,3) mit dem Respirator (16) verbunden ist, und daß mittels eines Schaltgeräts (5) und zugehörigen Steuermitteln der Respirator (16) und/oder der zusätzliche Antrieb (24) beliebig einschaltbar sind.

3. Atmungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Demonstrationsthorax (4) zwei Beatmungsbälge (21, 22) aufweist, die mittels einer, auf einem elastischen Lager (25) aufliegenden Traverse (23) an einer Führungsstangc (26) geführt sind, und daß ein einstellbarer Arurieb (24) für die r> Führungsstange (26) vorgesehen ist, an deren Ende (32) ein mit der Traverse (23) über Federn (28, 29) verbundener Bügel (27) befestigt ist und das Einstellmittel (39,31,32) für die Federspannung an der Führungsstange (26) angeordnet ist.

4. Atmungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Beatmungsbälgen (21, 22) voneinander unabhängig betätigbare Zylinder-Kolben-Anordnungen (24L, 24/?} zugeordnet sind, deren Kolben wahlweise in Ösen oder Hülsen (24A bzw. 22A) der Beatmungsbälge (21,22) eingreifen.

5. Atmungsgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umsteuermittel (34) für die Bewegungsrichtung des Antriebs (24) für die Führungsstangc (26) des Demonstrationsthorax (4) vorgesehen ist.

6. Atmungsgerät nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß zur Umschaltung des Umstcuermittels (34) Vorwahlschalter für ein lnspirationszcitglied (35) und ein Expirationszeitglied (36) dienen. v,

7. Atmungsgerät nach Anspruch 5 oder 6. gekennzeichnet durch im Bewegungsweg der Führungsstange (26) frei verstellbar angeordnete Endabschalter (37, 38) zur Umschaltung des Umsteuermittels (34). ω

8. Atmungsgerät nach Anspruch 3 oder folgenden, gekennzeichnet durch wahlweise einstellbare Drosselclemcntc (39, 40) zur wnhlwciscn Einstellung der Vor- und Rücklaufgeschwindigkuit der Rihrungsstange (26). tr.

9. Atmungsgerät nach Anspruch I oder folgenden, gekennzeichnet durch ein im Intubationstraincr (1) aneeordnetes, einseilig wirkendes Betätigungselement (41) mit einem an einem wahlweise vorschiebbaren Element (42) angeordneten Dorn (43) zur Beschädigung oder Zerstörung einer Blockermanschette eines in den Intubationstrainer (1) eingeführten und fixierten Endotrachealtubus (45).

10. Atmungsgerät nach Anspruch 1 oder folgenden, gekennzeichnet durch eine am Bronchialansatz (2,3) des Intubationstrainers (1) angeordnete Kanüle (46), die mit einer, ein künstliches Sekret aufnehmenden. Spritze (47) verbunden ist und ein wahlweise auslösbares Betätigungselement (48) für die Spritze (47) zum schnellen Auspressen des Sektretes von der Spritze (47) in die Trachea im Intubationstrainer (1).

11. Atmungsgcräl nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur stufeniosen Veränderung des Atemwegwiderstandes am Verbindungsschlauch (50) zwischen den Bronchialästen (2, 3) des Intubationstrainers (1) und den Beatmungsbälgen (21, 22) wahlweise betätigbare Ventilanordnungen (51) und Drosseln vorgesehen sind.

12. Atmungsgerät nach Anspruch 1, oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Nachbildung der COrProduktion bzw. COrAnreicherung in der Expirationsluft eine CO2-Eingangsanordnung (52) vorgesehen ist

13. Atmungsgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß p«ne COrDruckgasilasche (53) über ein Druckreduzierventil (54) und einem Durchflußmesser (55) sowie ein einstellbares Ventil (56) mit den beiden Beatmungsbälgen (21,22) verbunden ist

14. Almungsgerät nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuermittel pneumatische Wegeventile und als Stellmittel Zylinder- Kolbcnanordnungcn dienen.

15. Almungsgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche I bis 12, dadurch gekennzeichnet daß als Steuermittel elektrische Schalter und als Stellmittel elektrische Servo- bzw. Schrittmotoren dienen.

16. Atmungsgerät nach Auspruci i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in den Bronchialästen (2, 3) des Intubationstrainers (1) Drucksensoren (57) zur Messung des Atemdruckverlaufes angeordnet sind.

17. Atmungsgerät nach Anspruch 1 oder folgenden, gekennzeichnet durch Sensoren (58) zur Abnahme der Werte der Atmungsparameter, wie des Atemvolumes und der Atemfrequenz, und zur Wiedergabe der Atmuagsparameter auf einem Anzeigegerät (59).

18. Almungsgerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß als Anzeigegerät für die Atmungsparameter ein Monitor dient.

19. Atmungsgerät nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch einen Kurvenschreiber zur Aufzeichnung der Atmungsparamctcr.

20. Atmungsgerät nach Anspruch 1 oder folgenden, gekennzeichnet durch im Intubationstrainer (1) angeordnete, in Abhängigkeit von den Atmungsparametern gesteuerte Heizelemente (60) zur Nachbildung der Hauttemperatur.

21. Atmungsgerät nach Anspruch 1 oder folgenden, gekennzeichnet durch im Intubationstrainer (1) angeordnete, in Abhängigkeil von den Atmungsparametcrn cinschallbarc und in ihrer Helligkeit gesteuerte Bli'.ulichtlampen (62).

22. Atmungsgerät nach Anspruch 1 oder folgenden, gekennzeichnet durch im Stirnbereich des lntu-

bationsUainers (1) angeordnete, mit einem Flüssigkeitsbehälter (65) verbundene und wahlweise mit Flüssigkeit speisbare, an der Oberfläche des Intubationstrainers (1) endende Kanäle (64) zur Nachbildung der Feuchtigkeitsausscheidung.

Die Erfindung betrifft ein Atmungsgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Neben einer Vielzald von Obungspuppen, zur Ausbildung in Erster Hilfe, Wiederbelebung und Herzdruckmassage, sind für den Anästhesiebereich nur einfache Geräte bekannt, wie beispielsweise ein zweiflügeliger Demonstrationsthorax, bei dem ein wahlweiser Betrieb einzelner oder beider Lungenflügel vorgesehen ist und bei dem eine stufenweise Einstellung der Compliance (Elastizität der Lunge) und der Resistance (Atemwegwiderstand) möglich ist. Ferner sind sogenannte Intubationstrainer (Fuppen) bekannt, an denen die ordnungsgemäße Einführung- eines Endotrachealtobus geübt werden kann.

Die bekannten Geräte eignen sich nur zur Demonstration der kontrollierten Beatmung und der Auswirkungen von Compliance- und Resistance-Veränderungen auf die Atemdruckkurven. Eine Vorführung der Spontanatmung und der Beatmungsmischformen, deren Verständnis im allgemeinen auf große Schwierigkeiten stößt, ist nicht möglich, da mit der Handbetätigung der Lungenflügel (Beatmungsbälge) keine definierten Atemmuster erzeugt werden können.

Es hat sich gezeigt, daß die Einführung neuer Geräte in den medizinischen Bereich nicht nur positive Seiten in bezug auf neue Möglichkeiten der Diagnostik und Therapie bieten, sondern auch erhebliche Gefahren für die Sicherheit des Anwenders und Patienten mit sich bringen. An der Spitze stehen auf unrichtiger Handhabung von Geräten beruhende Unfälle. Ein weiterer großer Prozentsatz beruht auf unrichtiger Installierung und fehlender Instandhaltung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für die Ausbildung von Ärzten, Schwestern und Pflegepersonal ein Atmungsgerät zu schaffen, mit dem die wesentlichsten Funktionsmerkmale der Atemwege und der Lunge, der unterschiedlichen Spontanatmungs- und Beatmungsformen, der Beeinflussung der Alemdruckkurve durch unterschiedliche Geräteeinstellungen und die Simulation möglicher Zwischenfälle dargestellt werden kann. Ferner soll ein Vergleich verschiedener Beatmungsgeräte bei vorgegebenen Einstellungen sowie die Durchführung der technischen Vorbereitungen des Beatmungsgerätes vor und nach Patientenanschluß simuliert werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst.

Weitere Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung eines Atmungsgerätes kann eine physiologische Spontanatmung mit Variation der Atemparametcr, Atemhubvolumen, Frequenz und Verhältnis Inspirations- zu Expirationszeit durchgeführt werden, sowie eine Darstellung der gebräuchlichsten Bcatmungs- und Beatmungsmischformen, wie beispielsweise kontrollierte, assistierte Beatmung, intermittierende, zwangsweise Beatmung (IMV), synchronisierte intermittierende, zwangsweise Beatmul/g (SIMV), ferner CPAP-Beatmung, Gegenatmung gegen kontrollierte Beatmung, Husten und assistierte Beatmung von Hand.

Auch ist es möglich, einen Patientenanschluß (Maskenbeatmung, Intubation und Extubation) durchzuführen.

Besonders vorteilhaft ist es, daß Notfallsitüationen, wie Stromausfall, Sauerstoffausfall (Lachgassperre), Lachgasausfall, Preßluftausfall, unbeabsichtigtes Lösen von Steckverbindungen sowie Ausfall der Spohtanatmung bei CPAP-Atmung nachgebildet werden können.

ίο Dadurch wird es möglich, das Bedienungspersonal mit den jeweils notwendigen Gegenmaßnahmen übungsweise vertraut zu machen.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Demonstrationsthorax zwei Beatmungsbälge auf, die mittels einer, auf einem elastischen Lager aufliegenden Traverse an einer Führungsstange geführt sind, und daß ein einstellbarer Antrieb für die Führungsstange vorgesehen ist, an deren Ende ein mit der Traverse über Federn verbundener Bügel befestigt ist und das Einstellmittel für die Fvierspannüng an der Führungsxlange angeordnet isL

Durch die einstellbaren Federmittel ist es möglich, eine definierte stufenlose Complianceveränderung durchzuführen.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist es zur realitätsnahen Simulierung der Beatmungsvorgänge bzw. Thorax-Bewegungen vorteilhaft wenn den Beatmungsbälgen voneinander unabhängig betätigbare Zylinder-Kolbenanordnungen zugeordnet sir_d, deren Kolben

μ wahlweise in ösen oder Hülsen der Beatmungsbäige eingreifen.

Dadurch ist es möglich, wahlweise einen beliebigen der beiden Beatmungsbäige oder beide gemeinsam mit der Führungsstange in Wirkverbindung zu bringen. Um die verschiedenen Beatmungs- und Beatmungsmischformen darzustellen, ist es ferner vorteilhaft, wenn ein Umsteuermittel für die Bewegungsrichtung des Antriebsmiitels für die Führungsstange des Lungeijsimulators vorgesehen ist.

Nach einer weiteren Ausbildung ist es vorteilhaft, daß zar Umschaltung des Umsteuermittels Vorwahlschalter für ein Inspirationszeitglied und Expiratiönszeitglied dienen.

Um eine CPAP-Atmung nachbilden zu können, ist es zweckmäßig, wenn im Bewegungsweg der Fülirungsstangc frei verstellbar angeordnete Endabschalter zur Umschaltung des Umsteuermittels vorgesehen sind.

Insbesondere zur Nachbildung der Spontanatmung sind nach einer weiteren Ausgestaltung wahlweise einstellbare Drosselelemente zur wahlweisen Einstellung der Vor- und Rücklaufgeschwindigkeit der Führungsstange vorgesehen.

L'«τι eine Notfallsituation darzustellen, die durch Undichtigkeit der Tubusmanchette in der Trachea entsteht, ist es, nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, vorteilhaft, im Intubationstrainer ein einseitig wirkendes Betätigungselement mit einem an einem wahlweise verschiebbaren Element angeordneten Dorn vorzusehen, zur Beschädigung oder Zerstörung einer Blokkermanchette eines in den Intubationstrainer eingeführten und fixierten Endotrachcaltubus.

In noch weiterer Ausgestaltung, insbesondere zur Nachbildung einer Tubusverlegung durch Sekret, ist zweckmäßigerwehe eine am Bronchialansatz des Intubationstrainers angeordnete Kanüle vorgesehen, die mit einer, ein künstliches Sekret aufnehmenden, Spritze verbunden ist und ein wahlweise auslösbares Betätigungselement für die Spritze zum schnellen Auspressen des