DE4342310C2 - Atemsystem mit gesteuertem Atemgasfluß - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Atemsystem mit durch Richtungsventile gesteuertem Atemgasfluß in einer zu einem Patienten führenden Atemgaszufuhrleitung und einer Atemgasrückleitung, mit einem die Atemgasleitungen zu einem Atemgaskreislauf verbindenden CO₂-Absorber, einem ansteuerbaren Ventilelement in der Atemgasrückleitung strömungsaufwärts des CO₂-Absorbers, einer volumenveränderbaren Atemgasfördereinheit und einer Frischgaszufuhrleitung.

Ein Atemsystem der genannten Art ist aus der EP-B 122 301 bekanntgeworden. Das bekannte Atemsystem besitzt eine Atemgaszufuhrleitung und eine Atemgasrückleitung, welche über einen CO₂-Absorber ringförmig zu einem Atemgaskreislauf, im folgenden mit Atemkreislauf bezeichnet, zusammengeschaltet sind. Mittels eines Inspirationsventils in der Atemgaszufuhrleitung, eines Exspirationsventils in der Atemgasrückleitung und einer Atemgasfördereinheit strömungsabwärts des CO₂-Absorbers wird der Atemgasstrom in einer durch die Atemphasen vorbestimmten Strömungsrichtung über die Atemgaszufuhrleitung zum Patienten hin bzw. von diesem zurück in die Atemgasrückleitung gepumpt. Zwischen dem Exspirationsventil und dem CO₂-Absorber befindet sich ein Ventilelement, welches durch den sich während der Inspiration im Atemkreislauf aufbauenden Druck in Schließstellung geschaltet wird, so daß das von der Atemgasfördereinheit geförderte Atemgasvolumen dem Patienten zugeführt werden kann. Zur Substitution des vom Patienten verbrauchten Atemgases wird in der Nähe der Atemgasfördereinheit über eine Frischgaszufuhrleitung frisches Atemgas in das Atemsystem eingespeist und überschüssiges Gas über ein Überschußgas-Ablaßventil in die Narkosegasfortleitung abgelassen. Während der Exspiration strömt das Atemgas durch die Atemgasrückleitung und den CO₂-Absorber wieder in die Atemgaszufuhrleitung, wo es mit frischem Atemgas vermischt wird, um danach während des nächsten Inspirationshubes dem Patienten wieder zugeführt zu werden.

Bei dem bekannten Atemsystem ist nachteilig, daß das über die Frischgaszufuhrleitung eingespeiste Atemgas, welches als trockenes Gas direkt einem Gasreservoir, z. B. einer Druckgasflasche, entnommen wird, auf direktem Wege zum Patienten gelangt, ohne daß eine vorherige Anfeuchtung möglich ist. Weiter ist nachteilig, daß durch die Frischgaseinspeisung strömungsabwärts des CO₂-Absorbers und das dort auch angeordnete Überschußgas-Auslaßventil eine schlechte Frischgasausnutzung gegeben ist, da ein Teil des bei der Exspiration einfließenden frischen Atemgases zusammen mit dem vom Patienten exspirierten Atemgases durch das Überschußgas-Auslaßventil verloren geht und für den folgenden Inspirationshub nicht mehr genutzt werden kann. Um diesen Gasverlust zu kompensieren, werden derartige Atemsysteme mit einem hohen Atemgasüberschuß in der Frischgaszufuhrleitung betrieben, welcher um ein Vielfaches größer ist als das vom Patienten tatsächlich verbrauchte Gasvolumen. Für eine optimale Frischgasausnutzung ist daher die genaue Anordnung und das Zusammenspiel der Komponenten im Atemsystem von entscheidender Bedeutung. Durch hohen Frischgaszufluß entsteht außerdem ein zusätzlicher statischer Druck im Atemkreislauf, der die Atmung des Patienten behindert und auch die Ansteuerbarkeit des Ventilelementes ungünstig beeinflußt. Bei dem bekannten Atemsystem ist außerdem nachteilig, daß die Ansteuerung des Ventilelementes über den Druck im Atemsystem durch Artefakte, wie z. B. Husten, beeinträchtigt sein kann. So kann es vorkommen, daß das Ventilelement durch einen plötzlichen Druckanstieg im Atemsystem, z. B. beim Husten, geschlossen wird und der Patient nicht ausatmen kann.

Aus der DE-A 41 42 295 ist ein Ventil zur Erzeugung eines Steuerdrucks in einem pneumatischen Schaltkreis eines Beatmungsgerätes bekanntgeworden, welches an eine Atemgasfördereinrichtung derart angeschlossen ist, daß während einer vorgewählten Atemphase ein Steuerdruck erzeugt wird, mit dem ein Steuerventil des Beatmungsgerätes von einer Öffnungs- in eine Schließstellung geschaltet wird. Das Steuerventil ist im vorliegenden Fall ein Zufuhrventil in einer an das Atemsystem angeschlossenen Frischgaszufuhrleitung. Während der Inspirationsphase ist das Steuerventil geschlossen, damit das von der Atemgasfördereinheit geförderte Hubvolumen nicht durch zuströmendes Frischgas vergrößert wird. Der Fachmann erhält aus dieser Druckschrift die Anregung, durch welche Schaltungsmaßnahme eine genaue Dosierung des inspiratorischen Hubvolumens erreicht werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Atemsystem der eingangs genannten Art hinsichtlich Anpassung der Atemgasventilation an den Bedarf des Patienten zu verbessern.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt dadurch, daß das Ventilelement als ein von der Atemgasrückleitung T-förmig abzweigendes Überschußgas-Auslaßventil geschaltet ist, und daß der CO₂-Absorber einen in seinen Innenraum mündenden Anschlußstutzen aufweist, an welchen die Frischgaszufuhrleitung angeschlossen ist.

Der Vorteil der Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß durch die Positionierung des Überschußgas-Auslaßventils strömungsaufwärts des CO₂-Absorbers in Verbindung mit der Frischgaseinspeisung in den Innenraum des CO₂-Absorbers einerseits eine gegenüber dem bekannten Atemsystem verbesserte Frischgasausnutzung und andererseits eine Anfeuchtung des in das Atemsystem einströmenden Frischgases erreicht wird. Aufgrund der guten Frischgasausnutzung kann bei dem erfindungsgemäßen Atemsystem die über die Frischgaszufuhrleitung in das Atemsystem einströmende Atemgasmenge auf einen kleineren Wert eingestellt werden, wodurch der auf den Patienten wirkende statische Druck innerhalb des Atemsystems deutlich reduziert wird. Die Anfeuchtung und Anwärmung des in den CO₂-Absorber einströmenden Frischgases ergibt einen gleichmäßigen Feuchteanteil innerhalb des dem Patienten bei der Inspiration zugeführten Atemgasvolumens. Da bei der Absorption von CO₂ im CO₂-Absorber Wasser anfällt, ist durch die erfindungsgemäß angegebene Frischgaseinspeisung eine einfache Anfeuchtung des Frischgases möglich.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, das Überschußgas-Auslaßventil durch einen Steuerdruck zu betätigen, welcher strömungsabwärts des CO₂-Absorbers bei der Kontraktion des Fördervolumens der Atemgasfördereinheit als Staudruck vor einem der Atemgasfördereinheit nachgeschalteten Strömungs-Drosselelement gebildet ist. Hierdurch wird eine verbesserte Exspiration des Patienten erreicht, da die erfindungsgemäße Atemphasensteuerung nur eine geringe Anfälligkeit gegenüber Artefakten, wie z. B. Hustenstößen, aufweist.

Diese Vorteile sind besonders bei der Handbeatmung spürbar, da hier für die Ansteuerung von Ventilen, die den Atemgasfluß beeinflussen, nur pneumatische Drucksignale zur Verfügung stehen, die aus dem Druckwechsel zwischen Inspiration und Exspiration, d. h. synchron mit der Kontraktion des Fördervolumens des Handbeatmungsbeutels erzeugt werden müssen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Atemsystem für halbgeschlossene Betriebsart,

Fig. 2 das Atemsystem nach der Fig. 1 für halboffene Betriebsart.

Fig. 1 zeigt ein erstes Atemsystem 100 mit einer zu einem Patienten 1 führenden Atemgaszufuhrleitung 2 und einer Atemgasrückleitung 3, welche über einen CO₂-Absorber 4 ringartig zu einem Atemkreislauf verbunden sind. Der Atemgasfluß wird durch Richtungsventile 5, 6, 7 in der Atemgaszufuhrleitung 2 und in der Atemgasrückleitung 3 gesteuert. In der Atemgasrückleitung 3 befinden sich weiter ein PEEP-Ventil 8 zur Einstellung eines endexspiratorischen Überdruckes, ein Druckbegrenzungsventil 9 für die Maximaldruckbegrenzung im Atemkreislauf, ein Restdruck-Ventil 10 zur Aufrechterhaltung eines Mindestdruckes in der Atemgasrückleitung 3 und ein Überschußgas-Auslaßventil 11 mit einer ersten Steuerleitung 12.

Strömungsabwärts des CO₂-Absorbers 4 ist über ein Strömungsdrosselement 13 ein Handbeatmungsbeutel 14 als Atemgasfördereinheit an die Atemgaszufuhrleitung 2 angeschlossen, wobei die erste Steuerleitung 12 T-förmig von einer Verbindungsleitung 15 zwischen dem Strömungs-Drosselelement 13 und dem Handbeatmungsbeutel 14 abzweigt. Der CO₂-Absorber 4 besitzt einen Anschlußstutzen 16, welcher in seinen mit Chemikalmasse 41 gefüllten Innenraum mündet und welcher mit einer Frischgaszufuhrleitung 17 zur Einspeisung von frischem Atemgas in die Atemgaszufuhrleitung 2 verbunden ist. Zwischen den Richtungsventilen 5, 6 ist ein fremdgesteuerter Beatmungsbalg 18 an die Atemgaszufuhrleitung 2 angeschlossen, mit dem eine automatische Beatmung durchführbar ist. Der Beatmungsbalg 18 wird von einer in der Fig. 1 nicht dargestellten Steuereinheit angetrieben, und mit der Steuereinheit ist über eine zweite Steuerleitung 121 das Überschußgas-Auslaßventil 11 verbunden, welches durch die Steuereinheit während der Inspiration in Schließstellung und während der Exspiration in Öffnungsstellung schaltbar ist. Während der Handbeatmung ist der Beatmungsbalg 18 blockiert und der Signalfluß von der Steuereinheit zur zweiten Steuerleitung 121 ist unterbrochen, so daß das Überschußgas-Auslaßventil 11 nur über die erste Steuerleitung 12 betätigbar ist.

Im folgenden soll die Handbeatmung näher erläutert werden:
Über die Frischgaszufuhrleitung 17 strömt kontinuierlich frisches Atemgas in den CO₂-Absorber 4 und wird durch die in seinem Innenraum befindliche Chemikalmasse 41 angefeuchtet. Durch Kontraktion des Handbeatmungsbeutels 14 wird ein Inspirationshub eingeleitet, bei dem Atemgas über die Richtungsventile 5, 6 zum Patienten gefördert wird. Über das Richtungsventil 7 kann während der Inspiration kein Atemgas fließen. Bei der Kontraktion des Handbeatmungsbeutels 14 entsteht in der ersten Steuerleitung 12 durch das Strömungs-Drosselement 13 ein Staudruck, der als Steuerdruck das Überschußgas-Auslaßventil 11 ansteuert und in Schließstellung schaltet. Am Ende der Inspiration, wenn der Handbeatmungsbeutel 14 vollständig ausgedrückt ist, ist die erste Steuerleitung 12 drucklos und das Überschußgas-Ablaßventil 11 ist in Öffnungsstellung, so daß überschüssiges Atemgas über das Restdruck-Ventil (10) abgelassen werden kann, während das übrige Ausatemgas durch den CO₂-Absorber 4 zurück in die Atemgaszufuhrleitung 2 fließt. Innerhalb des CO₂-Absorbers 4 vermischt sich das Exspirationsgas mit dem angefeuchteten, frischen Atemgas, bevor es beim nächsten Inspirationshub dem Patienten 1 wieder zugeführt wird. Da der CO₂-Absorber 4 innerhalb des Atemkreislaufes einen Strömungswiderstand darstellt, gegen den der Patient 1 anatmen muß, wird ein großer Teil des ausgeatmeten Gases über das Überschußgas-Auslaßventil 11 während der Exspiration aus der Atemgasrückleitung 3 abgelassen, so daß der Patient 1 in hohem Maße mit frischem Atemgas beatmet wird, welches über die Frischgaszufuhrleitung 17 eingespeist wird. Hierdurch ergibt sich eine gute Frischgasausnutzung innerhalb des Atemsystems. Da der Steuerdruck für das Überschußgas-Auslaßventil 11 außerhalb der Atemgasleitungen 2, 3 erzeugt wird, ist die Handbeatmung wenig anfällig gegen Artefakte, wie z. B. Hustenstöße.

In der Fig. 2 ist ein zweites Atemsystem 200 veranschaulicht, welches gegenüber dem ersten Atemsystem 100 für halbgeschlossene Betriebsart mit Rückatmung des Exspirationsgases, eine Beatmungsform in der halboffenen Betriebsart, d. h. ohne Rückatmung erlaubt. Gleiche Komponenten sind mit gleichen Bezugsziffern der Fig. 1 bezeichnet. Unterschiedlich gegenüber dem ersten Atemsystem 100 ist, daß der CO₂-Absorber 4 durch ein Rückschlagvenitl 20 ersetzt ist und die Frischgaszufuhrleitung 17 über einen Anfeuchter 19 an die Atemgaszufuhrleitung 2 angeschlossen ist.

Claims (2)

1. Atemsystem mit durch Richtungsventile (5, 6, 7) gesteuertem Atemgasfluß in einer zu einem Patienten (1) führenden Atemgaszufuhrleitung (2) und einer Atemgasrückleitung (3), mit einem die Atemgasleitungen (2, 3) zu einem Atemgaskreislauf verbindenden CO₂-Absorber (4), einem ansteuerbaren Ventilelement (11) in der Atemgasrückleitung (3) strömungsaufwärts des CO₂-Absorbers (4), einer volumenveränderbaren Atemgasfördereinheit (14) und einer Frischgaszufuhrleitung (17), dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement als ein von der Atemgasrückleitung (3) T-förmig abzweigendes Überschußgas-Auslaßventil (11) geschaltet ist, und daß der CO₂-Absorber (4) einen in seinen Innenraum mündenden Anschlußstutzen (16) aufweist, an welchen die Frischgaszufuhrleitung (17) angeschlossen ist.

2. Atemsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Überschußgas-Auslaßventil (11) durch einen Steuerdruck betätigt ist, welcher strömungsabwärts des CO₂-Absorbers (4) bei der Kontraktion des Fördervolumens der Atemgasfördereinheit (14) als Staudruck vor einem der Atemgasfördereinheit (14) nachgeschalteten Strömungs-Drosselelement (13) gebildet ist.