DE3820165C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Beatmungsgerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Beatmungsgerät ist mit halboffenem Atemsystem ohne Rückatmung und mit halbgeschlossenem oder geschlossenem Atemsystem mit Rückatmung betreibbar.

Bei bekannten Beatmungsgeräten mit Rückatmungsmöglichkeit (hierzu gehören u. a. die halbgeschlossenen und geschlossenen Atemsysteme) wird ein Teil des Exspirationsgases bzw. das gesamte Exspirationsgas in das Atemsystem zurückgeführt und bei den folgenden Beatmungshüben durch die Atemgasfördereinheit dem Patienten wieder zugeführt, nachdem es von dem ausgeatmeten CO₂ gereinigt und mit Frischgas und, bei Durchführung einer Narkose, mit dem notwendigen Narkosemittel angereichert wurde. Ein halboffenes Atemsystem erhält man beispielsweise, wenn der Frischgasstrom größer oder gleich dem pro Minute zugeführten Atemminutenvolumen eingestellt ist. In diesem Fall erhält der Patient nur frisches Atemgas; das verbrauchte Atemgas entweicht über das Auslaßventil. Die Atemgasfördereinheit des Beatmungsgerätes saugt in einem Beatmungshub das Atemgas aus dem Exspirationszweig an und entleert es in den Inspirationszweig. Dazu wird in der Regel die Fördereinheit mit einem veränderbaren Volumen, beispielsweise in Form eines Faltenbalges oder eines in einem Zylinder bewegbaren Kolbens, ausgestattet.

Ein Beatmungsgerät der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art ist in der DE-OS 34 34 908 beschrieben.

Weitere Beatmungsgeräte für Kleinkinder sind aus der DE-A-25 52 148 und der US-A 44 57 304 bekannt, in denen das für die Beatmung notwendige Atemgasvolumen durch zeitliche Steuerung verschiedener Atemgaswege zur Bildung der Inspirationsphase und Exspirationsphase veränderbar ist.

Die Menge des für die Inspirationsphase notwendigen Hubvolumens wird bei den bekannten Beatmungsgeräten durch das Fördervolumen des Faltenbalges oder der Kolbenzylindereinheit bestimmt. Typische Hubvolumina liegen bei Erwachsenen zwischen 0,5 bis 1,5 L, im Extremfall bis zu 2 L, bei Früh- und Neugeborenen betragen diese jedoch höchstens einige 10 mL. Will man nun mit einem Beatmungsgerät, welches für die Beatmung von Erwachsenen ausgelegt ist, auch Kleinkinder oder Früh- bzw. Neugeborene beatmen, ist deren volumenkonstante Beatmung wegen der schlechten Dosiergenauigkeit bei geringen Hubvolumina wegen des großen Erwachsenen-Fördervolumens der Fördereinheit nur beschränkt möglich. Eine Volumenkonstanz während der Beatmung von Kleinkindern ist aber wegen ihres kleinen Lungenvolumens unabdingbar. Darüber hinaus trägt das große Hubvolumen von bis zu etwa 2 L zu einer solch hohen Geräte-Compliance bei, daß eine volumenkonstante Dosierung der kleinen Hubvolumina in Frage gestellt ist. Als störend wird außerdem der große Platzbedarf des bekannten Beatmungsgerätes empfunden, welcher bei der Beatmung von Kleinkindern unnötigerweise auf große Hubvolumina abgestimmt ist. Auch die Möglichkeit, zur Beatmung von Kleinkindern und Frühgeborenen das Beatmungsgerät mit speziellen Vorrichtungen zur Beatmung mit geringen Hubvolumina auszustatten, beispielsweise durch entsprechend kleine Faltenbälge oder kleiner dimensionierten Kolbenzylindereinheiten, führen zu keiner Verbesserung, da beim Auswechseln der Fördereinheiten auch die entsprechenden Skalierungen verändert werden müßten. Außerdem ist dieses Verfahren mit zusätzlichen Kosten verbunden, da Kolbenzylindereinheiten oder Faltenbälge unterschiedlicher Größe vorgehalten werden müssen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Beatmungsgerät der genannten Art so zu verbessern, daß bei geringstem Platzbedarf sowohl kleine als auch große Hubvolumina mittels ein und derselben Fördereinheit durchführbar sind.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt bei einem Beatmungsgerät der genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Mit der Erfindung wird erzielt, daß zur Durchführung einer Inspiration die Fördereinheit mehrere Inspirationsteilphasen ausführen kann, die sich sukzessive zu einer Gesamtinspirationsphase aufbauen. Das für die Inspiration notwendige Hubvolumen wird in mehrere Teilvolumina aufgeteilt. Dadurch kann das veränderbare Fördervolumen, beispielsweise ein Faltenbalg, um ein Vielfaches kleiner sein als das pro Atemzug applizierte Hubvolumen. Dadurch ist es möglich, die Dimensionierung der Fördereinheit soweit zu reduzieren, daß zur Beatmung von Kleinkindern mit einem Hubvolumen von beispielsweise 0,3 L nur eine Füllung und Entleerung in den Inspirationszweig ausreicht, daß aber dieselbe Fördereinheit zur Beatmung von Erwachsenen drei Inspirationsteilphasen ausübt, um das notwendige Hubvolumen von 0,9 L während der Inspiration zu erzeugen. Bei einer Kleinkinderbeatmung ist die geringe Geräte-Compliance wegen des kleineren Fördervolumens von großem Vorteil, so daß die Dosiergenauigkeit einer volumenkonstanten Beatmung erhöht wird.

Um eine notwendige Flexibilität in der Höhe der Hubvolumina zu besitzen, ist es günstig, die Anzahl der Inspirationsteilphasen mit Hilfe der Steuereinheit vorzugeben, wodurch auf einfache Weise unterschiedliche Hubvolumina sogar während einer laufenden Beatmung eingestellt werden können.

Die Beschaltung von Zufuhrventil und Exspirationsventil stellt sicher, daß während der Inspirationsteilphasen kein Atemgas aus dem Ausatemzweig entweicht, oder in die Atemgaszufuhrleitung zurückströmt.

Eine weitere Möglichkeit der Beschaltung von Fördereinheit und dem Zufuhrventil sowie dem Exspirationsventil erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 3. Durch die Anordnung eines Zufuhrrückschlagventils parallel zum Zufuhrventil wird eine gesonderte Ansteuerung des Zufuhrventils während der einzelnen Inspirationsteilphasen vermieden, da die Füllung aus der Zufuhrleitung durch das sich öffnende Zufuhrrückschlagventil erfolgt. Das Zufuhrventil wird dann nur während der Exspiration geöffnet.

Es ist zweckmäßig, den Exspirationszweig mit einem ansteuerbaren Auslaßventil zu versehen, welches nur während der Exspirationsphase geöffnet ist. Bei großen Mengen an Frischgas über die Zufuhrleitung und geringen Atemhubvolumina kann der Überschuß während der Exspiration an die Umgebung entweichen.

Weiterhin ist es vorteilhaft, an die Zufuhrleitung ein Gasreservoir anzuschließen, welches zyklisch mit dem gereinigten Ausatemgas gefüllt wird und aus dem die Fördereinheit eine Teilmenge entnehmen kann, um sie in den Inspirationszweig zu entleeren. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn eine geringe bzw. gar keine Menge an frischem Atemgas über die Zufuhrleitung in den Atemkreislauf gespeist wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der schematischen Zeichnung dargestellt und im folgenden näher erläutert.

Das in der einzigen Figur dargestellte Beatmungsgerät besitzt ein Atemsystem (1), welches unterteilt ist in einen Inspirationszweig (2) und einen Exspirationszweig (3). Das Atemgas wird durch eine symbolisch dargestellte Atemgasfördereinheit (4) mit einem Faltenbalg als veränderbares Fördervolumen in Umlauf gebracht. Die Umlaufrichtung im Atemsystem (1) wird durch ein Inspirationsrückschlagventil (6) und ein Exspirationsrückschlagventil (7) festgelegt.

Die Strömungsrichtung ist durch die Strömungspfeile (8) angedeutet. In den Inspirationszweig (2) mündet eine Atemgaszufuhrleitung (9) mit einem Zufuhrrückschlagventil (10). Strömungsaufwärts zum Zufuhrrückschlagventil (10) ist ein Gasreservoir (11) in Form eines elastischen Ballones an die Atemgaszufuhrleitung (9) angeschlossen. Weiterhin ist im Inspirationszweig (2) zwischen der Atemgasfördereinheit (4) und dem Anschluß der Atemgaszufürleitung (9) ein CO₂-Absorber (12) eingeschaltet. Parallel zum Zufuhrrückschlagventil (10) befindet sich ein steuerbares Zufuhrventil (13). Der Inspirationszweig (2) und der Exspirationszweig (3) versorgen einen nur mit einer symbolhaften Lunge (14) dargestellten Patienten mit Atemgas. Strömungsaufwärts zum Exspirationsrückschlagventil (7) befindet sich ein ansteuerbares Exspirationsventil (15) und strömungsabwärts zu ihm ein ebenfalls ansteuerbares Auslaßventil (16), welches die Verbindung zur Umgebung (20) herstellt. Eine Steuereinheit (17) dient der Betätigung der steuerbaren Ventile (13, 15, 16). Die notwendigen Steuerbefehle sind über eine Eingabeeinheit (18) an die Steuereinheit (17) übertragbar.

Zur Durchführung eines Inspirationshubes wird die Atemgasfördereinheit (4) durch die Steuereinheit (17) zunächst zu einem Ansaughub veranlaßt, durch welchen der Faltenbalg (5) aus dem Exspirationszweig (3) und der Atemgaszufuhrleitung (9) und/oder dem Gasreservoir (11) die seinem Hubvolumen entsprechende Atemgasmenge ansaugt. Das Zufuhrventil (13), das Exspirationsventil (15) und das Auslaßventil (16) sind geschlossen. Nachdem das Hubvolumen des Faltenbalges (5) gefüllt ist, wird die Atemluftfördereinheit (4) durch die Steuereinheit (17) umgeschaltet, so daß der Faltenbal g (5) sein angesaugtes Hubvolumen über den Inspirationszweig (2) in die Lunge (14) des Patienten befördert. Je nach Einstellung der Eingabedaten an der Eingabeeinheit (18) wird die Atemgasfördereinheit (4) durch die Steuereinheit (17) zur Durchführung mehrerer hintereinander folgender Pumphübe veranlaßt (dargestellt durch den Hubpfeil (19)), die sich als Inspirationsteilphasen zu einer vollständigen Inspirationsphase zusammensetzen. Bei diesen Teilphasen wird wieder Atemgas aus der Atemgaszufuhrleitung (9) und dem Gasreservoir (11) angesaugt und in den Inspirationszweig (2) gefördert. Wenn die Inspiration beendet ist und das entsprechende Volumen in die Lunge (14) des Patienten eingeströmt ist, werden sämtliche Ventile (13, 15, 16), zunächst aber das Exspirationsventil (15), geöffnet, so daß im Atemsystem (1) ein Druckausgleich stattfindet, wodurch sowohl der Faltenbalg (5) als auch das Gasreservoir (11) teilweise mit Ausatemluft gefüllt werden und der Überschuß über das Auslaßventil (16) an die Umgebung (20) abgegeben wird. Nach Beendigung der Ausatemphase beginnt die Durchführung der Inspirationsteilphasen aufs neue, wobei jetzt je nach Bedarf eine andere Anzahl von Teilphasen zu einer Inspirationsphase zusammengesetzt werden können. Das während der Exspirationsphase im Atemsystem (1) verbleibende Ausatemgas wird während seines Transportes durch den CO₂-Absorber (12) von CO₂ gereinigt. Der verbrauchte Sauerstoff und, bei Durchführung einer Narkose, das verbrauchte Narkosemittel werden gemeinsam über die Atemgaszufuhrleitung (9) in das Atemsystem (1) zugeführt.

In einer weiteren, nicht dargestellten Variante, ist das Zufuhrrückschlagventil (10) weggelassen, wodurch die einzige Verbindung zwischen Atemgaszuführleitung (9) und Inspirationszweig (2) über das Zufuhrventil (13) herstellbar ist. Bei dieser Ausführungsform muß während des Füllvorgangs des Faltenbalgs (5) das Zufuhrventil (13) geöffnet und während des Entleerungsvorganges in den Inspirationszweig (2) geschlossen sein. Die entsprechende Ansteuerung erfolgt durch die Steuereinheit (17). Die übrigen Ventile (15, 16) werden in derselben Weise angesteuert wie vorher beschrieben.

Claims (5)

1. Beatmungsgerät mit einer ein über einen Faltenbalg veränderbares Fördervolumen besitzenden Atemgasfördereinheit, einer die Atemgasfördereinheit steuernden Steuereinheit, einer Atemgaszufuhrleitung und mit einem Atemsystem, enthaltend einen Inspirationszweig, einen Exspirationszweig und in diese Zweige eingebaute ansteuerbare Ventilelemente, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg (5) so dimensioniert ist, daß er bei der Beatmung von Erwachsenen mehrere Hübe ausführen muß, um das notwendige Hubvolumen während der Inspiration zu erzeugen, und daß eine Eingabeeinheit (18) der Steuereinheit (17) die Anzahl der Pumphübe des Faltenbalges (5) der Atemgasfördereinheit (4) für eine Inspirationsphase vorgibt.

2. Beatmungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (17) sowohl ein in der Zufuhrleitung (9) angeordnetes Zufuhrventil (13) und das Exspirationsventil (15), als auch die Atemgasfördereinheit (4) derart ansteuert, daß zum Durchführen der Inspiratonsphase die Fördereinheit (4) bei geschlossenem Exspirationsventil (15) wiederholt aus der Atemgaszufuhrleitung (9) eine Füllung entnimmt und diese als Inspirationsteilphase in den Inspirationszweig (2) entleert, wobei in der Füllphase das Zufuhrventil (13) geöffnet und in der Entleerungsphase geschlossen ist, und daß zum Durchführen einer Exspiration das Exspirationsventil (15) und das Zufuhrventil (13) geöffnet sind.

3. Beatmungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (17) sowohl ein in der Atemgaszufuhrleitung (9) angeordnetes, parallel zu einem Zufuhrrückschlagventil (10) angeordnetes Zufuhrventil (13) und das Exspirationsventil (15), als auch die Atemgasfördereinheit (4) derart ansteuert, daß zum Durchführen der Inspirationsphase die Fördereinheit (4) bei geschlossenem Exspirationsventil (15) und Zufuhrventil (13) wiederholt zumindest aus der Zufuhrleitung (9) eine Füllung entnimmt und diese als Inspirationsteilphase in den Inspirationszweig (2) entleert, und daß zum Durchführen einer Exspiration das Exspirationsventil (15) und das Zufuhrventil (13) geöffnet sind.

4. Beatmungsgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Exspirationszweig (3) ein ansteuerbares Auslaßventil (16) besitzt, welches nur während der Exspirationsphase zur Umgebung (20) geöffnet ist.

5. Beatmungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an die Zufuhrleitung (9) ein Gasreservoir (11) angeschlossen ist, aus dem die Füllung teilweise entnehmbar ud in welches während der Exspirationsphase ein Teil des Atemgases rückführbar ist.