DE4026687A1 - Ausserhalb des brustkastens arbeitendes geraet zur kuenstlichen beatmung mit unterdruck - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein außerhalb des Brustkastens arbeitendes Gerät zur künstlichen Beatmung mit Unterdruck gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Obwohl es viele Typen von Geräten zur künstlichen Beat­ mung gibt, wird gegenwärtig eine einen Überdruck verwen­ dende Gerätebauart bevorzugt, die direkt auf die Luft­ röhre einen Überdruck ausübt. Mit diesem Gerät kann die künstliche Beatmung zwar zufriedenstellend ausgeführt werden, andererseits ist ein Luftröhrenschnitt erforder­ lich, außerdem muß der Luftröhrenbereich sterilisiert werden. Ein weiterer Nachteil des Überdruck-Beatmungsge­ rätes besteht darin, daß der Patient kein Essen zu sich nehmen kann und nicht gut sprechen kann. Eine weitere Ge­ rätebauart zur künstlichen Beatmung arbeitet mit Unter­ druck und wird im allgemeinen als "Eiserne Lunge" be­ zeichnet. Auch das mit Unterdruck arbeitende Gerät be­ sitzt Nachteile, die darin bestehen, daß es unhandlich ist und eine geringe Wirksamkeit besitzt. Daher ist das mit Unterdruck arbeitende Gerät in den letzten Jahren selten benutzt worden. Ein weiteres mit Unterdruck ver­ wendendes Beatmungsgerät ist als außerhalb des Brustka­ stens arbeitendes Gerät zur künstlichen Beatmung mit Un­ terdruck bekannt. Dieses Gerät enthält ein eine starre Schale besitzendes Korsett, in das der Brustkasten des Patienten eingeschlossen wird und das zwischen dem Brust­ kasten und der starren Schale eine luftdichte Kammer bil­ det, wenn es an den Patienten angelegt wird. Wenn in der dichten Kammer ein Unterdruck erzeugt wird, wird die Be­ atmung ausgeführt. Da bei diesem Gerät kein Luftröhren­ schnitt erforderlich ist und da es einfach einsetzbar ist, ist es in der letzten Zeit in großem Umfang verwen­ det worden.

In Fig. 7 ist ein herkömmliches, außerhalb des Brustka­ stens arbeitendes Gerät zur künstlichen Beatmung mit Un­ terdruck gezeigt. Dieses Gerät umfaßt ein Korsett 50 und eine Saugpumpe 51, die über eine Ansaugleitung 52 mitein­ ander verbunden sind, ferner ist in einem Rohr der An­ saugleitung 52 ein Zweiweg-Richtungssteuerventil 53 so angebracht, daß die Ansaugleitung wahlweise gegen die At­ mosphäre geöffnet und geschlossen werden kann. Während der Einatmungsperiode ist das Zweiweg-Richtungssteuerven­ til 53 gegen die Atmosphäre geschlossen, um im Korsett 50 einen Unterdruck herzustellen. Während der Ausatmungspe­ riode ist das Ventil 53 gegen die Atmosphäre geöffnet, um im Korsett 50 wieder Atmosphärendruck herzustelllen. Durch die Steuerung des Drucks im Korsett 50 wird so eine künstliche Beatmung ausgeführt.

In dem in Fig. 7 gezeigten herkömmlichen Gerät wird je­ doch die Richtungssteuerung der Leitung durch das Zwei­ weg-Richtungssteuerventil 53 augenblicklich ausgeführt. Genauer wird der Druck im Korsett 50 zwischen einem Un­ terdruck und dem Atmosphärendruck abrupt geändert, wie in Fig. 8 gezeigt ist. Daraus ergibt sich das Problem, daß der Patient Stößen ausgesetzt wird, die Schmerzen verur­ sachen.

Wie oben beschrieben, besteht bei dem außerhalb des Brustkastens arbeitenden Gerät zur künstlichen Beatmung mit Unterdruck das Problem, daß dann, wenn die mit dem Korsett verbundene Leitung gegen die Atmosphäre geöffnet und geschlossen wird, das Zweiweg-Richtungssteuerventil die Richtungssteuerung der Leitung augenblicklich aus­ führt, so daß der Druck im Korsett abrupt geändert wird, wodurch ein Stoß und daher Schmerzen für den Patienten erzeugt werden.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aufgezeigten Nachteile des Standes der Technik zu besei­ tigen und ein außerhalb des Brustkastens arbeitendes Ge­ rät zur künstlichen Beatmung mit Unterdruck zu schaffen, bei dem der Druck im Korsett während der künstlichen Be­ atmung gemäßigt geändert wird, wodurch Schmerzen beim Patienten vermieden werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Gerät der gattungsgemäßen Art durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des An­ spruches 1 gelöst.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im erfindungsgemäßen Beatmungsgerät kann die Zeitkon­ stante für die Veränderung des Druckes im Korsett durch Einstellmittel, die in der Ansaugleitung vorgesehen sind, auf einen geeigneten Wert eingestellt werden, so daß die Veränderung des Druckes im Korsett mit gemäßigter Ge­ schwindigkeit vonstatten geht. Im Ergebnis wird der Pati­ ent keinem durch eine abrupte Veränderung des Druckes im Korsett bewirkten Stoß ausgesetzt, so daß Schmerzen für den Patienten vermieden werden können.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen näher er­ läutert; es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung;

Fig. 2 einen Graphen, der die zeitliche Entwick­ lung des Druckes im erfindungsgemäßen Be­ atmungsgerät angibt;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer zweiten Ausführungsform der Erfin­ dung;

Fig. 4 bis 6 jeweils Beispiele für abgewandelte Anord­ nungen für das erfindungsgemäße Beat­ mungsgerät;

Fig. 7 den Aufbau eines herkömmlichen Gerätes zur künstlichen Beatmung; und

Fig. 8 einen Graphen, der die zeitliche Entwick­ lung des Druckes für das in Fig. 7 ge­ zeigte herkömmliche Beatmungsgerät an­ gibt.

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Ein Korsett 1 umfaßt eine starre Schale 2, die einem Schildpatt stark nachempfunden ist, und ein (nicht gezeigtes) Gurtelement. Die starre Schale 2 besitzt eine Form, die so ausgebildet ist, daß sie den Brustkasten eines Patienten 3 einschließen kann, ferner ist an der Innenfläche des Umfangslinienbereichs der starren Schale 2 ein aus elastischem Material hergestell­ tes Dichtungsmittel fest angebracht. Die starre Schale 2 ist so ausgebildet, daß sie mittels dieses Dichtungsmit­ tels an den Brustkasten des Patienten 3 angelegt werden kann. Das Gurtelement ist so ausgebildet, daß es sich über den Rücken des Patienten 3 so erstreckt, daß die ge­ genüberliegenden Enden des Gurtelementes jeweils bis zu den Flächen gegenüberliegender Bereiche der an den Brust­ kasten des Patienten 3 angelegten starren Schale reichen; das Gurtelement kann an der starren Schale 2 mittels fla­ cher Verschlüsse, die jeweils an den inneren Flächen ge­ genüberliegender Bereiche der starren Schale 2 angebracht sind, befestigt werden. Eine Ansaugleitung 4 ist mit ei­ nem Ende mit einem an der starren Schale 2 vorgesehenen Verbindungsanschluß verbunden; wenn das Korsett 1 an den Patienten 3 angelegt wird, steht die Ansaugleitung 4 mit einer luftdichten Kammer in Verbindung, die zwischen dem Brustkasten des Patienten 3 und der starren Schale 2 aus­ gebildet wird.

Ein Gerätekörper 5 enthält einen Luftbehälter (Einstellmittel) 6 in Form eines dichten Kastens, ein Dreiweg-Richtungssteuerventil 7 und eine Saugpumpe 8, die sämtlich in einem Gehäuse 9 aufgenommen werden.

Der Luftbehälter 6 besitzt die Form eines dichten Zylin­ ders. Das andere Ende der Ansaugleitung 4 ist mit einem Ende des Luftbehälters 6 so verbunden, daß der Luftbehäl­ ter 6 mit dem Inneren des Korsetts 1 über die Ansauglei­ tung 4 verbunden ist. Ein erstes Rohr 10 ist mit einem seiner Enden mit dem anderen Ende des Luftbehälters 6 verbunden, während das andere Ende des ersten Rohres 10 mit einem ersten Verbindungsanschluß des Dreiweg-Rich­ tungssteuerventils 7 verbunden ist. Ein zweiter Verbin­ dungsanschluß des Dreiweg-Richtungssteuerventils 7 ist über ein zweites Rohr 11 gegen die Atmosphäre geöffnet, während ein dritter Verbindungsanschluß des Richtungs­ steuerventils 7 über ein drittes Rohr 12 mit der Saug­ pumpe 8 verbunden ist. Am zweiten Rohr 11 und am dritten Rohr 12 sind ein erstes bzw. ein zweites Drosselventil 13 bzw. 14 angebracht. Durch ein (nicht gezeigtes) Ventilbe­ tätigungsmittel führt das Dreiweg-Richtungssteuerventil 7 einen Schaltbetrieb aus, durch den die Ansaugleitung 4 entweder mit der Saugpumpe 8 oder mit der Atmosphäre ver­ bunden wird.

Nun wird der Betrieb der in Fig. 1 gezeigten Ausführungs­ form beschrieben. Zuerst legt eine Bedienungsperson das Korsett 1 an den Patienten 3 an und verbindet die Ansaug­ leitung 4 mit dem am Korsett 1 vorgesehenen Verbindungs­ anschluß. In diesem Moment wird zwischen der starren Schale 2 des Korsetts 1 und dem Brustkasten des Patienten 3 eine luftdichte Kammer ausgebildet. Ferner wird das Dreiweg-Richtungssteuerventil 7 in einem gegen die Atmo­ sphäre offenen Zustand gehalten, in dem das erste Rohr 10 und das zweite Rohr 11 miteinander in Verbindung stehen. Dann schaltet die Bedienungsperson eine Leistungsquelle für den Gerätekörper 5 ein, um die Saugpumpe zu betäti­ gen; gleichzeitig wird das Dreiweg-Richtungssteuerventil 7 durch das (nicht gezeigte) Ventilbetätigungsmittel an­ getrieben, so daß das erste Rohr 10 abwechselnd mit dem zweiten Rohr 11 und dem dritten Rohr 12 in einem vorbe­ stimmten Zyklus in Verbindung steht. Durch diesen Ablauf wird die luftdichte Kammer im Korsett 1 abwechselnd in einen Zustand mit Unterdruck und einen Zustand mit atmo­ sphärischem Druck gebracht, so daß die künstliche Beat­ mung des Patienten 3 in einem vorgegebenen Zyklus ausge­ führt wird.

Die Zeitkonstante τ1 für die Änderung vom Unterdruck zum atmosphärischen Druck und die Zeitkonstante τ2 für die Änderung vom atmosphärischen Druck zum Unterdruck sind durch die folgenden Formeln (1) bzw. (2) gegeben:

τ1 = (C1 + C2)R1 (1)

τ2 = (C1 + C2)R2 (2)

wobei C1 einen Federwiderstand (Volumen/Druck) des Luft­ behälters 6, C2 einen Federwiderstand der luftdichten Kammer zwischen dem Korsett 1 und dem menschlichen Körper und R1 bzw. R2 Strömungswiderstände (Druck/Volumen x Ge­ schwindigkeit) des ersten bzw. des zweiten Drosselventils 13 bzw. 14 darstellen.

Im Vergleich zu dem Fall, in dem der Luftbehälter 6 und die Drosselventile 13 und 14 nicht vorgesehen sind, wie dies im Stand der Technik gegeben ist, werden daher die Zeitkonstanten erhöht, weil der Federwiderstand C1 und die Strömungswiderstände R1 und R2 hinzugefügt werden. Im Ergebnis besitzt die Veränderung des Druckes im Korsett 1 beim Schalten zwischen den Strömungswegen mittels des Dreiweg-Richtungssteuerventils 7 eine Form, wie sie durch die Wellenform in Fig. 2 dargestellt ist. Außerdem kann durch die geeignete Wahl des Volumens des Luftbehälters 6, mit dem der Parameter C1 eingestellt wird, und durch die geeignete Wahl des Öffnungsgrades der Drosselventile 13 und 14, mit dem der Parameter R1 bzw. der Parameter R2 eingestellt wird, die Zeitkonstante τ1 bzw. die Zeitkonstante τ2 auf ihren jeweiligen optimalen Wert eingestellt werden.

In dieser Ausführungsform kann die Geschwindigkeit der Veränderung des Druckes im Korsett 1 beim Hin- und Her­ schalten zwischen den Strömungswegen mittels des Dreiweg- Richtungssteuerventils 7 auf einen gemäßigten Wert ver­ ringert werden, so daß die Schmerzen des Patienten wäh­ rend der künstlichen Beatmung verringert werden können.

In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform der vorliegen­ den Erfindung gezeigt. In dieser Ausführungsform wird an­ statt des Luftbehälters 6 der ersten Ausführungsform ein langes Spiralrohr 15 als Einstellmittel verwendet und mit der Ansaugleitung 4 verbunden. Die anderen Teile sind mit denjenigen der ersten Ausführungsform identisch. In der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform können durch eine ge­ eignete Wahl der Länge des Spiralrohrs 15 und des Öff­ nungsgrades der Drosselventile 13 bzw. 14 ähnliche Wir­ kungen wie in der ersten Ausführungsform erzielt werden.

Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung des Luftbehälters 6, des Dreiweg-Richtungssteuerventils 7 und der Drosselventile 13 und 14 kann abgewandelt werden, wie dies in den Fig. 4 bis 6 gezeigt ist.

In Fig. 4 wird anstatt der in Fig. 1 gezeigten Drossel­ ventile 13 und 14 ein Drosselventil 14 verwendet und an einer Leitung zwischen dem Luftbehälter 6 und einem Drei­ weg-Richtungssteuerventil 7 angebracht, während eine Zeitkonstante zwischen dem Federwiderstand des Luftbehäl­ ters 6 und dem Federwiderstand der dichten Kammer zwi­ schen dem Korsett 1 und dem menschlichen Körper vorgese­ hen wird.

In Fig. 5 ist kein Luftbehälter 6 enthalten, jedoch be­ sitzt das Korsett ein Volumen, das gleich dem Volumen des Luftbehälters 6 von Fig. 4 ist, außerdem wird zwischen dem Korsett und der Drosselklappe 14 eine Zeitkonstante vorgesehen.

In Fig. 6 besitzt das Korsett ein Volumen, das gleich dem Volumen des Luftbehälters 6 von Fig. 1 ist, während zwi­ schen dem Korsett und den Drosselklappen 13 und 14 eine Zeitkonstante vorgesehen wird.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird dadurch geschaffen, daß anstatt der Drosselventile 13 und 14 als Mittel zum Schaffen des Strömungswiderstan­ des ein Luftfilter verwendet wird.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung kann auch dann er­ reicht werden, wenn anstatt des Luftbehälters 6 eine luftdichte Kammer als Mittel zum Schaffen des Federwider­ standes verwendet wird, wobei diese luftdichte Kammer durch ein Element gebildet wird, das entweder vollständig oder teilweise aus einem elastischen Material hergestellt ist. In diesem Fall ist das Volumen des Luftbehälters 6, das für die Erzielung desselben Federwiderstandes erfor­ derlich ist, wie er bei Verwendung des aus einem starren Element hergestellten dichten Kastens auftritt, geringer.

Wie oben beschrieben, ist in der vorliegenden Erfindung das Einstellmittel zur Absenkung der Geschwindigkeit der Veränderung des Luftdruckes in der Ansaugleitung des au­ ßerhalb des Brustkastens arbeitenden Gerätes zur künstli­ chen Beatmung mit Unterdruck vorgesehen, so daß die Ver­ änderung des Druckes im Korsett während der künstlichen Beatmung gleichmäßiger gemacht werden kann, wodurch die Schmerzen des Patienten gelindert werden.

Claims (11)

1. Gerät zur künstlichen Beatmung, das eine Öffnung zur Atmosphäre aufweist, mit
einem Korsett (1) für die Umschließung des Brust­ kastens eines lebenden Körpers (3);
einer Ansaugleitung (4), deren eines Ende mit dem Korsett (1) verbunden ist; und
einer Saugpumpe (8), gekennzeichnet durch
Schaltmittel (7) für die wahlweise Verbindung entweder der Saugpumpe (8) oder der Öffnung zur Atmo­ sphäre mit dem anderen Ende der Ansaugleitung (4), um so wahlweise entsprechend einer Zeitkonstanten einen Druck im Korsett (1) zwischen einem Unterdruck und dem Atmo­ sphärendruck zu ändern; und
Mittel (6, 13, 14; 15) zum Verändern der Zeitkon­ stanten, wobei die Veränderungsmittel Mittel aufweisen, mit denen wenigstens entweder ein Strömungswiderstand oder ein Federwiderstand oder beide angelegt werden, um so eine glatte Änderung zwischen dem Unterdruck und dem Atmosphärendruck im Korsett (1) zu schaffen.

2. Gerät zur künstlichen Beatmung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Korsett (1) eine starre Schale (2) umfaßt und daß zwischen der starren Schale (2) und dem Brustkasten des lebenden Körpers (3) eine luft­ dichte Kammer ausbildet wird.

3. Gerät zur künstlichen Beatmung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel durch ein Dreiweg-Richtungssteuerventil (7) mit einem ersten, einem zweiten und einem dritten Anschluß gegeben sind, wobei der erste Anschluß mit dem anderen Ende der Ansaugleitung (4), der zweite Anschluß mit der Saugpumpe (8) und der dritte Anschluß mit der Öffnung zur Atmosphäre verbunden ist.

4. Gerät zur künstlichen Beatmung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderungsmittel wenig­ stens ein mit der Öffnung zur Atmosphäre oder mit der Saugpumpe (8) verbundenes Drosselventil (13, 14) und einen mit dem anderen Ende der Ansaugleitung (4) verbun­ denen Luftbehälter (6) umfassen.

5. Gerät zur künstlichen Beatmung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderungsmittel ein Spiralrohr (15), das mit dem anderen Ende der Ansauglei­ tung (4) verbunden ist, und wenigstens ein Drosselventil (13, 14), das wenigstens mit der Ansaugpumpe (8) bzw. mit der Öffnung zur Atmosphäre verbunden ist, umfassen.

6. Gerät zur künstlichen Beatmung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderungsmittel ein Paar von Drosselventilen (13, 14) aufweisen, wobei eines (14) der Drosselventile mit der Saugpumpe (8) und das an­ dere (13) der Drosselventile mit der Öffnung zur Atmo­ sphäre verbunden ist.

7. Gerät zur künstlichen Beatmung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderungsmittel einen Luftbehälter (6), der mit dem anderen Ende der Ansauglei­ tung (4) verbunden ist, und ein Drosselventil (14), das zwischen den Luftbehälter (6) und die Schaltmittel (7) geschaltet ist, umfassen.

8. Gerät zur künstlichen Beatmung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderungsmittel ein Drosselventil (14) umfassen, das zwischen das andere Ende der Ansaugleitung (4) und die Schaltmittel (7) geschaltet ist.

9. Gerät zur künstlichen Beatmung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderungsmittel ein erstes Drosselventil (14), das zwischen die Schaltmittel (7) und die Saugpumpe (8) geschaltet ist, und ein zweites Drosselventil (13), das zwischen die Öffnung zur Atmo­ sphäre und die Schaltmittel (7) geschaltet ist, umfassen.

10. Gerät zur künstlichen Beatmung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Veränderungsmittel einen ersten Luftfilter (14), der zwischen die Schaltmittel (7) und die Saugpumpe (8) geschaltet ist, und ein zweites Drosselventil (13), das zwischen die Öffnung zur Atmo­ sphäre und die Schaltmittel (7) geschaltet ist, umfassen.

11. Gerät zur künstlichen Beatmung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Korsett aus einem elasti­ schen Material hergestellt ist.