DE3537507C2 - Gerät zur unterstützenden intermittierenden Druckbeatmung und Aerosol-Therapie - Google Patents

Gerät zur unterstützenden intermittierenden Druckbeatmung und Aerosol-Therapie

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Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur unterstützenden intermittierenden Druckbeatmung und Aerosol-Therapie von Patienten mit beeinträchtigter Lungenfunktion.
Bekannt sind Einrichtungen zur Inhalation von Medikamenten mit unterstützender, intermittierender Druckbeatmung für die Behandlung von Patienten mit reduzierter oder gestörter Lungenfunktion, bei denen die Atemluft mittels eines in der Leistung einstellbaren Verneblers mit Medikamenten angereichert und dem Patienten mit einstellbarer Strömungsgeschwindigkeit innerhalb einstellbarer Druckgrenzen verabreicht wird. Daneben besteht die Möglichkeit, die Atemluft während der Inspirationsphase mit Sauerstoff vorwählbarer Konzentration anzureichern, wobei die Sauerstoffkonzentration unabhängig von der gewählten Strömungsgeschwindigkeit konstant geregelt wird (DE 29 26 747 C2).
Aus der DE 34 90 002 T1 und der entsprechenden WO 84/02656 ist eine Vorrichtung für die Beatmung lungenkrankter Patienten bekannt, bei der während einer zeitgesteuerten Inspirationsphase der Beatmungsdruck und die Zerstäubungsrate mittels Dosierventilen manuell einstellbar sind. Die Vorrichtung ist wahlweise mit Sauerstoff oder Druckluft betreibbar und weist einen Injektor mit einem manuell einstellbaren Dosierventil zum Zumischen atmosphärischer Luft auf. Sie muß von einer geschulten Fachkraft in einer genau festgelegten Sequenz von Schritten auf die Erfordernisse des jeweiligen Patienten eingestellt werden, bevor sie an diesen angeschlossen wird. Es besteht eine komplizierte Abhängigkeit des Druckes von der Einstellung der Inspirationszeit und der drei bei der Vorrichtung vorgesehenen Dosierventile. Wird eine der Ventileinstellungen verändert, so ändert sich zugleich der Beatmungsdruck.
Die DE 31 25 055 A1 beschreibt eine Einrichtung, die über eine pneumatisch-mechanisch gesteuerte Regelung den Beatmungsdruck sowie den "Triggerpunkt" bestimmt. Diese Einrichtung ist aus mechanischen Bauteilen aufgebaut, deren Inbetriebnahme und Justage einen großen Arbeitsaufwand erfordern. Der "Triggerpunkt" ist konstruktiv festgelegt und läßt sich während des Betriebes nicht verändern, eine manuelle "Triggerung" ist nicht möglich.
In der Firmenschrift der Fa. Hospal Medical Corporation wird eine Einrichtung "515" beschrieben, die aus einer Druckquelle über ein pneumatisch, mechanisches Druckregelventil die Inspirationsphase bzw. die Exspirationsphase ableitet.
Die mechanisch arbeitenden Einrichtungen besitzen den Nachteil des Verschleißens mit den damit einhergehenden Ungenauigkeiten der für die Behandlung wichtigen Parameter. Mechanische Regeleinrichtungen bieten zusätzlich nicht die Möglichkeit weitere Meßgrößen wie Atemfrequenz, Strömungsgeschwindigkeit und Atemvolumen abzuleiten.
Um ein Gerät zur unterstützenden intermittierenden Druckbeatmung und Aerosol-Therapie von Patienten mit beeinträchtigter Lungenfunktion zur Verfügung zu stellen, welches im Hinblick auf die atemtherapeutische Funktion auf einfache Weise die Einstellung der Triggerpunkte im Betrieb ermöglicht und zugleich den sicherheitstechnischen Anforderungen genügt, schlägt die Erfindung die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale vor.
Das erfindungsgemäße Gerät bedient sich dazu einer elektronischen Steuer- und Regeleinrichtung. Die Meßwerte für Beatmungsdruck, Strömungsgeschwindigkeit, Verneblerleistung und Sauerstoffkonzentration werden ermittelt, mit Sollwerten verglichen und über Stellglieder geregelt.
Dabei wird zur Erfassung des herrschenden Beatmungsdruckes ein Druck-Meßwertwandler verwendet, der das Meßsignal einer Auswerteeinrichtung zuführt. Diese steuert in Abhängigkeit vom gemessenen Druckwert mittels Magnetventilen die Inspirations- und Exspirationsphasen während der Behandlung. Eine druckabhängige Triggerung der Inspirationsphase mit Hilfe eines Druck-Meßwertwandlers ist aus der Beatmungstechnik an sich bekannt (US- Patent 4,050,458). In der konventionellen Beatmungstechnik ist das Ansaugen atmosphärischer Luft jedoch unerwünscht. Insofern herrschen andere pneumatische Verhältnisse. Obwohl die genannte Druckschrift bereits 1977 publiziert wurde und die elektronische Drucksteuerung als bereits zuvor bekannt beschreibt, wurden Druck-Meßwertwandler im Rahmen der unterstützenden Druckbeatmung von Patienten mit reduzierter Lungenfunktion mit Hilfe von Geräten, die mit Zumischung atmosphärischer Luft arbeiten, bisher nicht eingesetzt.
Ein zweiter Meßwertwandler zur Erfassung der Strömungsgeschwindigkeit führt sein Meßsignal einer Auswerteeinrichtung zu, die über ein Stellventil den einstellbaren Sollwert regelt. Ein dritter Meßwertwandler erfaßt die Sauerstoffkonzentration und führt seinen Meßwert einer Auswerteeinrichtung zu, die über ein Stellventil die einstellbare Sauerstoffkonzentration regelt.
Auf Basis der Erfindung ist es somit möglich, für die Beatmung relevante Parameter nach definierten Meßwerten zu steuern und zu regeln.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Prinzipdarstellung gemäß der Figur einer bevorzugten Ausführungsform näher beschrieben.
Der Patient ist über das Mundstück 44 mit der Inhalationseinrichtung verbunden. Versucht der Patient einzuatmen, so gelangt Unterdruck über den Verbindungsschlauch 41 zu dem Druckaufnehmer 34, der mit der Auswerteeinrichtung 50 über die Signalleitung 35 verbunden ist. Unterschreitet der Druck einen als "Triggerschwelle" bezeichneten Druckwert, der an der Eingabe 51 vorwählbar ist, so wird das Ventil 24 über die Leitung 36 geöffnet. Die an der Druckluftquelle 20 vorhandene Luft strömt über die Verbindung 21, das Ventil 24 und die Leitung 25 in die Venturidüse 26. Durch den hier entstehenden Unterdruck wird über die Leitung 32, das Stellventil 30 und die Öffnung 31 aus der Atmosphäre Luft angesaugt.
Diese Luft strömt über den Strömungsmesser 27, das Rückschlagventil 33 und den Verbindungsschlauch 41 in den Patientenanschluß 44 des zu behandelnden Patienten. Die Auswerteeinrichtung 50 steuert das Ventil 30 über die Verbindungsleitung 29 so, daß die an der Eingabe 51 vorgewählte Strömungsgeschwindigkeit mit dem am Sensor 27 gemessenen Wert übereinstimmt.
Während der Inspirationsphase ist das Ausatemventil 60 über die Leitung 61, das Ventil 62 und die Leitung 63 mit dem im Anschlußschlauch 41 herrschenden Druck verbunden und damit geschlossen. Ist das Atemvolumen des Patienten aufgefüllt, wird die Strömungsgeschwindigkeit reduziert und es baut sich ein Staudruck auf, der von dem Druckaufnehmer 34 erfaßt wird. Übersteigt dieser Druckwert einen an der Eingabe 51 einstellbaren Wert, so schaltet die Auswerteeinrichtung 50 das Ventil 24 aus. Gleichzeitig schließt das Ventil 62 und das Ventil 64 öffnet, so daß sich der am Ausatemventil 60 anstehende Schließdruck über das Ventil 64 und das Einstellventil 66 in die Atmosphäre 67 abbauen kann. Mit dem Einstellventil 66 besteht die Mög­ lichkeit den Ausatemwiderstand des Patienten am Ausatem­ ventil 60 zu verändern.
Wahlweise kann der Atemluft Sauer­ stoff zugesetzt werden. Dazu wird während der Inspirations­ zeit das Magnetventil 12 geöffnet. Dadurch kann Sauerstoff aus der Quelle 10, über Leitung 11, Ventil 12, Leitung 13, Stellventil 14 und Leitung 15 in die Luftansaugleitung 31 gelangen. Die Sauerstoffkonzentration wird mit dem Meß­ wertwandler 16 erfaßt und der Auswerteeinrichtung 50 zuge­ führt. Die Auswerteeinrichtung steuert das Ventil 14 über die Wirkverbindung 19 so, daß in der Atemluft die an der Eingabe 51 einstellbare Sauerstoffkonzentration eingehalten wird.
An dem Patientenanschluß 44 befindet sich der Medika­ mentenvernebler 42. Die Verneblerleistung kann durch den in der Leitung 40 herrschenden Druck gesteuert werden. Dazu kann die über das Ventil 37 kontinuierliche oder mit der Inspira­ tionsphase intermittierende Medikamenten-Vernebelung ge­ steuert werden.
Die Auswerteeinrichtung ist mit einer Ausgabevorrichtung 52 versehen, die zur Anzeige der Atemfrequenz ausgelegt ist. Zusätzlich können Signale ausgegeben werden, wenn Atemfrequenzgrenzwerte überschritten werden, wenn Zeit­ grenzwerte für die Inspirationsphase überschritten werden und wenn die Sauerstoffkonzentration nicht eingehalten wer­ den kann.

Claims (12)

1. Gerät zur unterstützenden intermittierenden Druckbeatmung und Aerosol-Therapie von Patienten mit beeinträchtigter Lungenfunktion, mit einer Druckluftquelle (20) und einem mit der Druckluftquelle (20) über eine Leitung (21, 23, 25, 41) verbundenen Patientenanschluß (44), bei welchem
in der Leitung (21, 23, 25, 41), die die Druckluftquelle (20) mit dem Patientenanschluß (44) verbindet, nacheinander ein Ventil (24) zum Unterbrechen des Atemgasstromes, eine Venturidüse (26) zum Ansaugen und Zumischen von atmosphärischer Luft, ein Rückschlagventil (33) und ein elektronischer Druck-Meßwertwandler (34) zur Ermittlung des Druckes in der Inspirationsleitung (41) zum Patienten angeordnet sind,
in einer Leitung (32), die die Venturidüse (26) mit einer Ansaugöffnung (31) für die atmosphärische Luft verbindet, ein Stellventil (30) angeordnet ist und
das Signal des Druck-Meßwertwandlers (34) einer elektronischen Auswerteeinrichtung (50) zugeführt wird, an die auch das Ventil (24) angeschlossen ist, wobei die Auswerteeinrichtung das Ventil (24) öffnet, wenn der Druckwert unter einen ersten vorgewählten Druckgrenzwert abfällt und das Ventil (24) schließt, wenn der Druckwert über einen zweiten einstellbar vorgewählten Druckgrenzwert ansteigt.
2. Gerät nach Anspruch 1, bei welchem die Auswerteeinrichtung (50) die Atemfrequenz mißt und anzeigt.
3. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Strömungsgeschwindigkeit in der Inspirationsleitung über einen Durchfluß-Meßwertwandler (27) ermittelt und der Auswerteeinrichtung (50) zugeführt wird und der Durchfluß durch Vergleich mit einem vorwählbaren Sollwert über das in der Leitung (32) zwischen der Ansaugöffnung (31) für die atmosphärische Luft und der Venturidüse (26) angeordnete Stellventil (30) regelbar ist.
4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem in der Exspirationsphase ein definierter Ausatemwiderstand eingestellt werden kann.
5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der erste Druckgrenzwert einstellbar ist und analog angezeigt wird.
6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der zweite Druckgrenzwert analog angezeigt wird.
7. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der von dem Druck-Meßwertwandler (34) gemessene Beatmungsdruck und die vorgewählten Druckgrenzwerte auf mindestens einer Skala eines Meßgerätes oder einer Meßgerätekombination derartig dargestellt werden, daß die Zuordnung der Druckwerte geometrisch erkennbar ist.
8. Gerät nach Anspruch 7, bei welchem die Darstellung der Druckgrenzwerte und des gemessenen Beatmungsdruckes als Bargraphanzeiger ausgebildet ist.
9. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Atemluft in der Inspirationsphase Sauerstoff zusetzbar ist, wobei über die Auswerteeinrichtung (59) ein Ventil (12) für die Sauerstoffzudosiereinrichtung geöffnet wird.
10. Gerät nach Anspruch 9, bei welchem die Sauerstoffkonzentration über einen Sauerstoff-Meßwertwandler (16) in der Inspirationsleitung meßbar und unabhängig von der Strömungsgeschwindigkeit des Atemgases auf einen vorgewählten Wert zwischen 21% und 50% regelbar ist.
11. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem an dem Patientenanschluß (44) ein Medikamentenvernebler (42) vorgesehen ist, der zur Einstellung der Dosiermenge der zu inhalierenden Medikamente wahlweise nur in der Inspirationsphase oder kontinuierlich betreibbar ist.
12. Gerät nach Anspruch 11, bei welchem die Leistung des Medikamentenverneblers (42) kontinuierlich an einem Medikamentenvernebler-Stellglied (39) einstellbar ist.
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