DE4232298A1

DE4232298A1 - Vorrichtung zur Flow- und Atemminutenvolumenmessung mit integrierter automatischer Eichvorrichtung

Info

Publication number: DE4232298A1
Application number: DE19924232298
Authority: DE
Inventors: Volker Prof Dr Lang
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-09-26
Filing date: 1992-09-26
Publication date: 1994-03-31

Description

Einleitung

Zur Beurteilung der Lungenbelüftung bei künstlicher Beatmung ist in der Erwachsenenmedizin schon längst die Messung des Atemminutenvolumens (AMV) Routine. Im Gegensatz dazu konnte erst in den letzten Jahren versucht werden, auch AMV-Messungen bei Beatmung von Neugeborenen einzusetzen. Hier muß aber im Gegensatz zum Erwachsenen der Flowsensor direkt dem Tubusadapter nachgeschaltet werden, um nicht bei den sehr kleinen Atemzugvolumina von 3-30 ml völlig unbrauchbare Meßergebnisse vor allem durch die Kompressibilität der Beatmungsschlauchvolumina zu erhalten. Darüber hinaus sind sehr empfindliche Flowsensoren mit kleinem Totraumvolumen und Strömungswiderstand erforderlich. Von allen bekannten Flowmeßverfahren scheint die Doppel-Hitzdrahtanaemometrie bei geringstem Aufwand noch die besten Ergebnisse zu liefern. Nach neuesten Ergebnissen ist aber dieses Verfahren extrem empfindlich vor allem gegen feinste Schleimpartikel aus Bronchien oder Trachea in der Ausatemluft, die sich auf diesen feinsten Meßdrähten niederschlagen und Meßfehler über 200% bewirken können, ohne daß der Anwender dieses sicher zu erkennen vermag. Aus diesen Meßergebnissen abgeleitet resultieren dann für den Patienten evtl. gefährliche therapeutische Entscheidungen.

Aufgabe der nachfolgend beschriebenen Erfindung ist es, diese genannten Schwierigkeiten zu eliminieren.

In der Folge wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines dreiteilig ausgeführten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 Teil A perspektivisch durchsichtig gezeichnet von vorne und oben,

Fig. 3 Teil B mit angefügtem Teil C perspektivisch durchsichtig gezeichnet im Schnitt (Schnittebene I . . . I) mit den seitlich weggeklappten Hälften (Achse II . . .-II)

Fig. 4 von Teil B schematisiert die zwei mechanisch miteinander verbundenen Schieberventile (37, 38) in Ruheposition zur Verbindung der verschiedenen Atemluftkanäle sowie den Sensorkanal,

Fig. 5 von Teil B schematisiert die zwei mechanisch miteinander verbundenen Schieberventile (37, 38) in Eichposition zur Verbindung der verschiedenen Atemluftkanäle sowie dem Sensorkanal.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels:

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus drei Teilen (A, B, C), die überwiegend aus dampfsterilisierbarem Plastikmaterial bestehen und lösbar und teilweise fest miteinander durch Schrauben sowie Kleben verbunden sind.

Teil A. Wie Fig. 1 und Fig. 2 zeigen, dient dieser Teil der Atemgas-Zuführung über Schlauch stutzen (1), dessen Abführung über Schlauchstutzen (2) und dessen Verteilung über den durch die durchsichtige Kuppel (2) gebildeten Hohlraum und den gestrichelt gezeichneten ellipsenförmigen Ausschnitt (6) der Verbindungsplatte (7). In diesen Ausschnitt münden die gestrichelt gezeichneten Öffnungen (4 und 5) des über seine Verbindungsplatte (8) gasdicht angeflanschten und über die entsprechenden Verbindungslöcher (10, 11, 12, 13 und 14, 15, 16, 17) verschraubten Teils B.

Teil B. Es ist vor allem in Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 5 dargestellt. Es besteht aus einem zylindrischen Körper (36), mit verschiedenen Bohrungen auf den eine Platte (8) als Verbindungsflansch aufgesetzt ist. Diese Platte zeigt im linken hinteren Teil die Öffnung (4) des Flowmeßkanals (18) in den über die Halterung (19) der Flowsensor-Einsatz mit Anschlußkabel (20) exakt justiert eingesteckt ist. Dieser Kanal (18) teilt sich auf in Kanal (21) und Kanal (22). Der Kanal (21) tritt durch die Wandung der Schieberventilbüchse (24) in den Schieberventilkanal (23) ein, der wiederum mit dem Schlauchstutzen (25), Anschluß für die Testlunge, verbunden ist. Der Kanal (22) tritt über die Öffnung (28) in Verbindung zum Schieberventilkanal (30), der sich nach unten in den Kanal (31) des Teils C fortsetzt, und nach oben durch eine seitliche Öffnung in Kanal (29), welcher im rechten hinteren Teil der Flanschplatte (8) in der Öffnung (5) mündet. Wie ersichtlich, sind in Fig. 3 der Übersichtlichkeit wegen die Schieberventile selbst nicht, sondern nur ihre Ventilbüchsen eingezeichnet. Die Ventile in ihrer Anordnung und Funktion sind schematisch in Fig. 4 und Fig. 5 dargestellt.

Fig. 4 zeigt die unterschiedlich aufgebauten Ventile (37, 38) mechanisch über einen Verbindungsbügel miteinander beweglich verbunden in Ruheposition (Verbindungsbügel (39) nach oben gedrückt in Pfeilrichtung). Diese Ruheposition bewirkt die Spiraldruckfeder (40). Sie drückt das oben gasdicht verschlossene Schieberventilröhrchen mit seiner seitlichen Öffnung (41) so nach oben, daß der Kanal (21) verschlossen wird. Das Schiebeventilröhrchen von Ventil (38) ist ebenfalls oben verschlossen und mit dem Bügel (39) verbunden. In dieser Stellung ist die Ventilöffnung (42) verschlossen und die Öffnung (28) des Kanals (22) geöffnet. Atemgas kann damit bei künstlicher Beatmung ohne größere Widerstände überwinden zu müssen vom und zum Patienten über Kanal (22) durch den Flowsensor (20) in Meßkanal (18) in Teil A strömen. D. h. in Ruheposition kann bei der künstlichen Beatmung des Patienten eine kontinuierliche Registrierung der in- und exspiratorischen Flowkurven vorgenommen werden. Fig. 5 zeigt die Stellung der Schiebeventile in Eichposition. Der Bügel (39) ist wie durch Pfeil angegeben nach unten gedrückt, ebenso wie beide Ventilschieber. Das Schieberventilröhrchen von Ventil (37) verbindet mit seiner Öffnung (41) den Schlauchstutzen für die Test-Eichlunge (25) mit dem Kanal (21) und Kanal (18), in dem der Flowsensor (20) positioniert ist, über Öffnung (4) mit dem Teil A. Das Schieberventilröhrchen von Ventil (38) verbindet die Kanäle (33 und 31) durch Verschließen der Öffnung (28) nun über seine seitliche Öffnung (42) mit Kanal (29) und über die Öffnung (5) mit Teil A. Dadurch kann aber beim Patienten die künstliche Beatmung ohne Unterbrechung weitergeführt werden bei gleichzeitiger Beatmung der Test-Eichlunge mit Registrierung der in- und exspiratorischen Flowkurve zur Überprüfung des Flowsensors (20).

Teil C. Wie Fig. 2 zeigt, ist das aus Kunststoff gefertigte Teil C fest mit Teil B verbunden. Es dient mit dem in seinem glockenförmigen Körper (35) eingesteckten und durch einen Konus und Dichtring klemmend festgehaltenen handelsüblichen Tubusadapter (33) als Anschlußelement für den über einen Trachealtubus beatmeten Patienten. Das Atemgas gelangt dabei über diesen auf den Tubusadapterstutzen (34) aufgesteckten Tubus über Kanal (32) und Kanal (31) in den Schieberventilkanal (30) von Teil B. Die Weiterleitung erfolgt von hier wie schon beschrieben.

Funktionsbeschreibung Sie erfolgt anhand von Fig. 1 bis Fig. 5.

Über Schlauchstutzen (1) von Teil A wird das von der Beatmungsmaschine während der Einatemphase über eine Befeuchtungsvorrichtung und ein Beatmungsschlauchsystem abgegebene frische Atemgas der durchsichtigen Kunststoffkuppel (2) zugeführt. Diese Kuppel ist mit der Flanschplatte (7), welche einen ellipsenförmigen Ausschnitt (6) aufweist (gestrichelt gezeichnet), gasdicht verbunden. Von dort gelangt das Atemfrischgas über die Öffnung (4) des Teils B, den Flowsensor-Kanal (18) mit eingestecktem Flowsensor (20), Kanal (22) und die Öffnung (28) in den Ventilkanal (30) und über Kanal (31) in Teil C und weiter über Kanal (32) des Tubusadapters (33) in den Stutzen (34) durch einen dort aufgesteckten nicht gezeichneten Trachealtubus in Luftröhre, Bronchialsystem und Lunge des angeschlossenen Patienten. In der Ausatemphase gelangt die verbrauchte Ausatemluft in umgekehrter Richtung in die Kanäle (32, 31), in Ventilkanal (30) und wie in Fig. 4 deutlich dargestellt, über Öffnung (28), Kanal (22) in den Flow-Meßkanal (18) mit eingestecktem Flowsensor (20) und über die Öffnung (4) in die Kuppel (2) und den damit verbundenen Stutzen (3). Durch einen auf diesen aufgesteckten, nicht gezeichneten Atemschlauch schließlich zum Ausatemventil der Beatmungsmaschine. Bei allen weiteren Beatmungsphasen wiederholen sich jeweils diese beschriebenen Vorgänge. Wie demnach ersichtlich, können also bei der künstlichen Beatmung des Patienten fortlaufend in- und exspiratorisch die Flowkurven registriert und überwacht werden. Wird nun aber z. B. wegen einer Veränderung der Flowmeßwerte eine Überprüfung des Flowsensors erforderlich, so kann dies entweder durch manuelle Betätigung der Schieber- Ventile (37, 38) über ein Herunterdrücken des Betätigungsbügels (39) geschehen oder indirekt manuell entweder über die direkte Auslösung einer Steuerpneumatik mit Betätigungszylinder oder vollautomatisch durch eine vorprogrammierte Steuerelektronik der Beatmungsmaschine. Durch die damit bewirkte Ventilstellung in Eichposition (siehe Fig. 5) strömt jetzt das Atemfrischgas inspiratorisch zum Patienten über Stutzen (1), Kuppel (2), Öffnung (5), Kanal (29), Schieberventil-Röhrchenöffnung (42), Schieberventilkanal (30) in Kanal (31) von Teil C und dort weiter über den Längskanal (32) des Tubusadapters in den aufgesteckten Trachealtubus und damit schließlich in die Trachea, Bronchien und die Lunge. In der Ausatemphase strömt die verbrauchte Atemluft denselben Weg in umgekehrter Richtung bis in die Kuppel (2) und von dort über den Stutzen (3) in den aufgesteckten nicht gezeichneten Ausatemschlauch mit nachfolgendem Ausatemventil. Gleichzeitig wird aber bei dieser Ventilstellung in Eichposition auch inspiratorisch Atemfrischgas von der Kuppel (2) über Öffnung (4) durch den Flow- Meßkanal (18) mit eingestecktem Flowsensor (20), Kanal (21), Schieberventil-Röhrchenöffnung (41) in Schieberventilkanal (23) und den damit verbundenen Stutzen (25) in die dort über einen Schlauch (27) mit Muffe (26) angeschlossene Test-Eichlunge abgegeben. In der Exspirationsphase strömt das Atemgas aus der sich zusammenziehenden Lunge den vorher beschriebenen Weg in umgekehrter Richtung wieder unter Durchströmung des Flowsensors. Dadurch können sowohl in- wie exspiratorisch Überprüfungen und Eichungen des Flowsensors vorgenommen werden.

Claims

1. Vorrichtung zur Flow- und Atemminutenvolumen(AMV)-Messung mit integrierter automatischer Eichvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einer Einheit patienten-tubusnah angeordnet ist und wechselweise automatisch einen leicht austauschbaren Flowsensor über eine spezielle Ventil- und Kanalanordnung für die Atemgase entweder an den beatmeten Patienten oder zur Überprüfung und Eichung an eine spezielle Test-Eichlunge anschließt, ohne dabei die Beatmung des Patienten zu unterbrechen.

2. Vorrichtung zur Flow- und AMV-Messung mit integrierter automatischer Eichvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die spezielle Ventilanordnung aus 2 Schieberventilen besteht, deren Schieber als einseitig geschlossene Röhrchen mit einer seitlichen Öffnung ausgebildet und an ihrem verschlossenen Ende durch einen Bügel mechanisch beweglich verbunden sind.

3. Vorrichtung zur Flow- und AMV-Messung mit integrierter automatischer Eichvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Schieberventile über den beweglichen Bügel gemeinsam manuell oder automatisch über einen Arbeitszylinder (z. B. pneumatisch) durch eine bekannte Steuerung geschaltet werden.

4. Vorrichtung zur Flow- und AMV-Messung mit integrierter automatischer Eichvorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Intervalle zur automatischen Eichung bzw. Sensorüberprüfung manuell an einer Steuerung vorprogrammierbar sind.

5. Vorrichtung zur Flow- und AMV-Messung mit integrierter automatischer Eichvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die spezielle Test-Eichlunge als dampfsterilisierbarer, weicher einseitig verschlossener Gummibalg mit Anschlußschlauch ausgebildet ist.

6. Vorrichtung zur Flow- und AMV-Messung mit integrierter automatischer Eichvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die spezielle Test-Eichlunge realisiert ist durch einen über einen Schlauch angeschlossenen starrwandigen Hohlkörper und dessen kompressibles Gasvolumen.

7. Vorrichtung zur Flow- und AMV-Messung mit integrierter automatischer Eichvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die spezielle Test-Eichlunge aus einem hochflexiblen Gummiballon mit Anschlußschlauch besteht, der in einem starrwandigen, kugeligen Behälter mit Entlüftungsöffnung angeordnet ist.

8. Vorrichtung zur Flow- und AMV-Messung mit integrierter automatischer Eichvorrichtung nach den Ansprüchen 1, 5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Eichvorrichtung in Verbindung mit der Test-Eichlunge einen hohen elektronischen Mikroprozessor benutzt, der bei Beatmung der Testlunge mit denselben wie für den Patienten an der Beatmungsmaschine eingestellten Drucken und Atemgastemperaturen die vom Flowsensor gelieferten Meßwerte mit druckadäquaten und temperaturadäquaten gespeicherten Testlungen-Eichwerten vergleicht, auswertet und bei Überschreitung der zugelassenen Grenzwerte Alarme auslöst.