DE69110836T2

DE69110836T2 - Beatmungsgerät.

Info

Publication number: DE69110836T2
Application number: DE69110836T
Authority: DE
Inventors: Bo Dahlstroem; Sture Eriksson; Sven-Gunnar Olsson; Georgios Psaros
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Maquet Critical Care AB
Priority date: 1990-10-31
Filing date: 1991-10-08
Publication date: 1995-12-14
Anticipated expiration: 2011-10-09
Also published as: ES2073641T3; EP0484684A1; SE9003465L; US5273031A; JP3255949B2; DE69110836D1; JPH04266767A; EP0484684B1; SE465705B; SE9003465D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Beatmungsgerät zum Anschließen an die Atemwege eines Menschen oder Tieres zur Zufuhr und Abgabe von Atemgas an die Atemwege bzw. von den Atemwegen, das ein Inspirationsteil aufweist, durch das das Atemgas zu den Atemwegen geführt wird, wobei das Inspirationsteil mindestens ein Regelventil für den Gasfluß und ein Sicherheitsventil aufweist, das durch eine Kraftbelastung in der Schließrichtung und eine Federanordnung in der Öffnungsrichtung beeinflußt wird, wobei das Sicherheitsventil zwischen dem Regelventil und den Atemwegen angeordnet ist.
Ein bereits bekanntes Beatmungsgerät ( 7200 Microprocessor Ventilator, Puritan Bennett Corp., USA) ist mit einem Inspirationsteil versehen, das van einem Druckluftsystem mit Luft und jedem zusätzlichen Gas versorgt wird. Das Atemgas passiert hierbei ein System von Regelventilen, um einen gewünschten Druck zu erhalten. Um einen zu hohen Druck in den Lungen eines Patienten zu verhindern, ist das Inspiratiansteil zwischen den Regelventielen und dem Patienten mit einem Sicherheitsventil versehen. Das Sicherheitsventil ist in dem Wartungshandbuch des Beatmungsgerätes, Seiten 80-82 und den dazugehörigen Zeichnungen beschrieben und enthält ein Ventil, das durch eine Feder in der Öffnungsrichtung und durch einen durch Luft von dem Druckluftsystem verursachten Überdruck, der auf einen Druck eingestellt ist, der dem Druck der Feder und dem maximal zulässigen Druck für den Patienten entspricht, in der Schließrichtung beeinflußt wird. Die Größe des Schließdruckes hängt von dem Druck des Druckluftsystems ab, da das Ventil, das den Druck zu dem Sicherheitsventil durchläßt, nur zwei feste Positionen hat; offen und geschlossen. Das Sicherheitsventil öffnet daher bei einem Überdruck, der den maximal zulässigen Druck für den Patienten übersteigt. Weiterhin öffnet das Sicherheitsventil automatisch bei Spannungsverlust und bei mangelndem Druck von dem Druckluftsystem, was dem Patienten ermöglicht, Luft durch das offene Sicherheitsventil zu erhalten.
Da die Schließkraft des Sicherheitsventils von einem Ventil abhängt, besteht die Gefahr einer Funktionsstörung, sollte das Ventil versagen. Der Schließdruck könnte z.B. wegfallen, wenn das Ventil versagt, und das Sicherheitsventil würde dann trotz eines korrekten Atemgasdruckes vis- -vis dem Patienten vollständig öffnen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Beatmungsgerät derart zu konstruieren, daß vorher bekannte Sicherheitsfunktionen beibehalten aber verbessert werden und derart, daß die Schwächen überwunden werden und die Konstruktion vereinfacht und sicherer gemacht wird.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung nach Anspruch 1 dadurch gelöst, daß das Sicherheitsventil eine Platte aufweist, die schwenkbar zwischen einer offenen Stellung, in der das Sicherheitsventil offen ist, und einer geschlossenen Stellung, in der das Sicherheitsventil geschlossen ist, angeordnet ist; die Federanordnung so angeordnet ist, daß sie die Platte in ihrer Öffnungsrichtung beeinflußt; die Kraftbelastung durch mindestens eine Feder, die mit der Platte verbunden ist, um die Platte in ihrer Schließrichtung zu beeinflussen, erzeugt wird; die Kraft von der Federanordnung die Kraft von der Feder übersteigt; die Federkonstante so gewählt ist, daß die Kraftbelastung einem vorbestimmten Überdruck in dem Inspirationsteil entspricht; und daß ein Elektromagnet angeordnet ist, um die Wirkung der Federanordnung auf die Platte auszuschalten, wenn er unter Strom gesetzt wird, wodurch das Sicherheitsventil geschlossen ist, wenn der Elektromagnet eingeschaltet ist, und offen ist, wenn der Elektromagnet ausgeschaltet ist.
Hierdurch befindet sich das Sicherheitsventil in einer offenen Stellung, bis der Elektromagnet eingeschaltet wird, worauf das Sicherheitsventil seine Position als Überdurckschutz einnimmt. Bei z.B. Stromausfall öffnet das Sicherheitsventil unmittelbar, da der Elektromagnet dann abgeschaltet ist, und der Patient wird über das offene Sicherheitsventil Luft bekommen. Da dieses System völlig unabhängig von der zugeführten Druckluft ist, ist der maximal zugelassene Überdruck genau definiert und das Sicherheitsventil bleibt geschlossen, so lange der Druck des Atemgases unterhalb des maximalen Druckes liegt.
Durch Versehen des Sicherheitsventils mit einer Justiervorrichtung für die Feder, z.B. einer Spannschraube, kann eine Feinjustierung des maximal zugelassenen Überdrucks erzielt werden oder alternativ eine Variation innerhalb bestimmter Grenzen.
Eine zweite Lösung gemäß der Erfindung nach Anspruch 7 wird dadurch erhalten, daß das Sicherheitsventil eine Platte aufweist, die schwenkbar zwischen einer offenen Stellung, in der das Sicherheitsventil offen ist, und einer geschlossenen Stellung, in der das Sicherheitsventil geschlossen ist, angeordnet ist; die Federanordnung so angeordnet ist, daß sie die Platte in ihrer Öffnungsrichtung beeinflußt; der Elektromagnet mit der Platte verbunden ist und die Kraftbelastung durch die Zugkraft des Elektromagneten erzeugt wird, wenn dieser eingeschaltet ist, wodurch die Kraft durch die Stromversorgung zu dem Elektromagneten derart geregelt werden kann, daß sie mit der kraft der Federanordnung plus einer zu dem vorbestimmten Überdruck in dem Inspirationsteil korrespondierenden Kraft korrespondiert.
Hierdurch werden alle Funktionen und Vorteile der ersten Lösung erhalten, jedoch mit weniger Konstruktionsteilen. Mit dieser Lösung ist es möglich eben noch genauer und innerhalb weiterer Grenzen den definierten Uberdruck, bei dem das Sicherheitsventil öffnen soll, durch Variieren des Stromes zu dem Elektromagneten einzustellen.
Es ist vorteilhaft, wenn das Beatmungsgerät beider Lösungen eine Vorrichtung zum Abfühlen des Druckes in dem Inspiratiosteil aufweist und wenn der Elektromagnet bei einem einstellbaren Überdruck, der niedriger ist als der vorbestimmte Überdruck, abgeschaltet wird. Das Abschalten des Elektromagneten kann durch eine programmierbare Regelvorrichtung erfolgen, die den Elektromagneten bei einem programmierten Überdruck abschaltet. Um zu verhindern, daß gelegentliche, vorübergehende Spitzen in der Druckvariation das Sicherheitsventil unnötig öffnen, ist es angebracht, daß der Elektromagnet nicht abgeschaltet wird, bevor der Druck den eingestellten/programmierten Überdruck plus einem vorbestimmten Sicherheitsintervall überschreitet.
Es ist ein weiterer Vorteil des Beatmungsgerätes, daß es an jeden einzelnen Patienten so angepaßt werden kann, daß ein programmierter Überdruck den vorbestimmten Überdruck ersetzt. Der Elektromagnet wird dann bei dem Programmierten Überdruck abschalten und das Sicherheitsventil öffnen.
In Verbindung mit vier Figuren ist als eine Ausführungsform der Erfindung ein Beatmungsgerät beschrieben, wobei
FIG 1 ein Pneumatikteil des Beatmungsgerätes zeigt,
FIG 2 ein Sicherheitsventil des Pneumatikteils in seiner offenen Stellung zeigt,
FIG 3 das Sicherheitsventil in seiner geschlossenen Stellung zeigt und
FIG 4 eine alternative Ausführungsform des Sicherheitsventils zeigt.
Ein Pneumatikteil 1 eines Beatmungsgerätes, FIG 1, weist mehrere Eingänge für Luft und alle zusätzlichen Gase auf, die unter Druck in ein Inspirationsteil 3 des Pneumatikteils geleitet werden. In dem Inspirationsteil 3 werden die zusätzlichen Gase mit Luft gemischt und unter kontrolliertem Druck und in kontrollierter Menge zu einem Patienten geleitet. auf seinem Weg heraus aus dem Pneumtikteil 1 passiert die Gasmischung ein Bakterienfilter 4, einen Druckmesser 5 und ein Sicherheitsventil 6, das durch eine gestrichelte Linie markiert und an der Unterseite des Inspirationsteils 3 angeordnet ist.
Von dem Patienten werden die Gasmischung und das Exspirationsgas des Patienten zu einem Exspirationsteil 7 des Pneumatikteils 1 leitet. Auch in dem Exspirationsteil 7 wird der Druck gemessen und ein Exspirationsventil 8 regelt den Druck in dem Exspirationsteil 7 auf ein gewünschtes Niveau. Das Beatmungsgerät weist auch eine nicht dargestellte Regelvorrichtung auf, mit deren Hilfe gewünschte Variablen und Parameter eingestellt und/oder programmiert werden können.
Das Sicherheitsventil 6 des Inspirationsteils 3 hat in dieser Konstruktion verschiedene Funktionen. Es dient als ein mechanisches Überdruckventil, das öffnet, wenn sich ein zu hoher Druck in dem Inspirationsteil 3 aufbaut, und verhindert dadurch, daß der Patient einem Gas mit einem schädlichen Druck ausgesetzt wird; es dient auch als ein Überwachungsventil, das bei einem bestimmten programmierten Überdruck, der von einem Arzt eingestellt wird, öffnet, und als ein Notventil, das unmittelbar z.B. bei Stromausfall öffnet und dadurch den Patienten über das offene Ventil mit Luft versorgt. Um die Sicherheit des Patienten weiter zu erhöhen, ist das Beatmungsgerät so konstruiert, daß wenn das Sicherheitsventil 6 aus irgend einem der genannten Gründe öffnet, das Exspirationsventil 8 vollständig öffnet und das Inspirationsteil 3 schließt.
Um diese Funktionen zu erreichen, hat das Sicherheitsventil 6 eine spezielle Konstruktion, die in den FIG 2 und 3 dargestellt ist.
Eine Platte 9 ist an einem Ende mit einer Justierplatte 10 versehen, an der ein Dichtungsring 11 befestigt ist. Der Dichtungsring 11 paßt über die Ventilöffnung 12 und wird mit Hilfe von zwei Federn 13 ( eine wird durch das Ventil verdeckt), die an der Platte und zwei Stiften 14 ( einer ist durch das Ventil verdeckt) befestigt sind, die oberhalb der Ventilöffnung angeordnet sind, gegen diese gepreßt.
Auf der Unterseite der Platte 9 ist eine Stellschraube 15 angeordnet, durch die die Justierplatte 10 senkrecht relativ zu der Platte 9 bewegt werden kann und wodurch die Federn 13 härter gespannt werden können, indem die Justierplatte aufwärts bewegt wird, oder entlastet werden können, indem die Justierplatte abwärts bewegt wird. Der Überdruck, bei dem das Sicherheitsventil 6 öffnen soll, kann durch Variieren der Spannung der Federn 13 variiert werden.
Um die Platte 9 in ihrer korrekten Lage zu halten, sind zwei Ausnehmungen 16 ( nur eine ist sichtbar), die um zwei Schenkel 17 ( wovon einer geschnitten dargestellt ist, um die Konstruktion zu zeigen) passen, in der Mitte der Längsseite der Platte 9 herausgeschnitten, welche Schenkel von dem Gebiet hinter der Ventilöffnung 12 herunterragen. Zwischen den zwei Schenkein 17 befinden sich zwei Stifte 18 ( nur einer ist sichtbar), die eine Hebelstütze für die Platte 9 bilden.
Am anderen Ende der Platte 9, betrachtet von der Stellschraube 15, ist eine elektromagnetische Anordnung 19 angeordnet, die einen Elektromagneten 20 eine Feder 21 und einen Kolben 22 aufweist. Die Feder 21 drückt den Kolben 22 gegen die Platte 9, wenn der Elektromagnet 20 abgeschaltet wird, wodurch das Sicherheitsventil 6 geöffnet wird, FIG 2. Wenn der Strom eingeschaltet wird, zieht der Elektromagnet 20 den Kolben 22 gegen die Federkraft der Feder 21 an und das Sicherheitsventil wird durch die Feder 13 geschlossen, FIG 3.
Daher ist das Sicherheitsventil 6 normalerweise offen und schließt nur, wenn das Beatmungsgerät benutzt wird. Abgesehen vom Öffnen, wenn der Überdruck zu groß wird, öffnet das Sicherheitsventil 6 auch bei Stromausfall und befähigt den Patienten, über die Öffnung 12 zu atmen. Durch Steuern der elektromagnetischen Anordnung 19 durch die Regelvorrichtung, die von dem Druckmesser 5 Information über den Druck in dem Inspirationsteil 3 erhält, kann der Elektromagnet 20 bei einem Druck, der in der Regelvorrichtung programmiert ist, abgeschaltet werden. Ein Arzt kann hierbei das Sicherheitsniveau des Druckes für jeden einzelnen Patienten anpassen.
In FIG 4 ist eine alternative Ausführungsform des Sicherheitsventils 6 dargestellt. In dieser Ausführungsform ist der Kolben 22 mechanisch mit der Platte 9 verbunden und die Platte 9 ist schwenkbar um eine Rotationsachse 24 angeordnet. Durch Regeln des Stromes durch den Elektromagneten 20 kann seine Zugkraft auf den Kolben 22 variiert werden, um dem vorbestimmten Schließdruck des Sicherheitsventils zu entsprechen, wodurch kein Bedarf für die Federn 13 besteht. Der Überdruck, bei dem das Sicherheitsventil öffnen soll, kann auf einfache Art und Weise und individuell für jeden Patienten mittels einer programmierbaren Regelvorrichtung 23 (die ein integraler Bestandteil der Regelvorrichtung sein kann) gewählt werden. Um die Sicherheit des Beatmungsgerätes in dieser Ausführungsform zu erhöhen, kann der Strom durch den Elektromagneten 20 begrenzt werden, so daß der Schließdruck niemals den vorbestimmten maximalen Überdruck übersteigt.

Claims

1. Beatmungsgerät zum Anschließen an die Atemwege eines Menschen oder Tieres zur Zufuhr und Abgabe von Atemgas an die Atemwege bzw. von den Atemwegen, das ein Inspirationsteil (3) aufweist, durch das das Atemgas zu den Atemwegen geführt wird, wobei das Inspirationsteil (3) mindestens ein Regelventil für den Gasfluß und ein Sicherheitsventil (6) aufweist, das durch eine Kraftbelastung in der Schließrichtung und eine Federanordnung (21, 22) in der Öffnungsrichtung beeinflußt wird, wobei das Sicherheitsventil (6) zwischen dem Regelventil und den Atemwegen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß;

das Sicherheitsventil (6) eine Platte (9) aufweist, die schwenkbar zwischen einer offenen Stellung, in der das Sicherheitsventil (6) offen ist, und einer geschlossenen Stellung, in der das Sicherheitsventil geschlossen ist, angeordnet ist;

die Federanordnung (21, 22) so angeordnet ist, daß sie die Platte (9) in ihrer Öffnungsrichtung beeinflußt;

die Kraftbelastung durch mindestens eine Feder (13), die mit der Platte (9) verbunden ist, um die Platte (9) in ihrer Schließrichtung zu beeinflussen, erzeugt wird;

die Kraft von der Federanordnung (21, 22) die Kraft von der Feder (13) übersteigt;

die Federkonstante so gewählt ist, daß die Kraftbelastung einem vorbestimmten Uberdruck in dem Inspirationsteil (3) entspricht; und daß

ein Elektromagnet (20) angeordnet ist, um die Wirkung der Federanordnung (21, 22) auf die Platte (9) auszuschalten, wenn er unter Strom gesetzt wird, wodurch das Sicherheitsventil (6) geschlossen ist, wenn der Elektromagnet (20) eingeschaltet ist, und offen ist, wenn der Elektromagnet (20) ausgeschaltet ist.

2. Beatmungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitsventil (6) mit einer Justiervorrichtung (15) für die Feder (13) versehen ist.

3. Beatmungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Justiervorrichtung (15) aus einer Spannschraube für die Feder (13) besteht.

4. Beatmungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (5) den Druck in dem Inspirationsteil (3) abfühlt und daß der Elektromagnet (20) bei einem Überdruck abgeschaltet wird, der niedriger ist als der vorbestimmte Überdruck.

5. Beatmungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine programmierbare Regelvorrichtung den Elektromagneten (20) bei einem programmierten Überdruck abschaltet, der niedriger ist als der vorbestimmte Überdruck.

6. Beatmungsgerät nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (5) den Druck in dem Inspirationsteil (3) abfühlt und daß der Elektromagnet (20) bei einem justierbaren Überdruck abgeschaltet wird, der einen justierbaren Überdruck, der niedriger ist als der vorbestimmte Überdruck, um ein vorbestimmtes Sicherheitsintervall übersteigt.

7. Beatmungsgerät zum Anschließen an die Atemwege eines Menschen oder Tieres zur Zufuhr und Abgabe von Atemgas an die Atemwege bzw. von den Atemwegen, das ein Inspirationsteil (3) aufweist, durch das das Atemgas zu den Atemwegen geführt wird, wobei das Inspirationsteil (3) mindestens ein Regelventil für den Gasfluß und ein Sicherheitsventil (6) aufweist, das durch eine Kraftbelastung in der Schließrichtung und eine Federanordnung (21, 22) in der Öffnungsrichtung beeinflußt wird, wobei das Sicherheitsventil (6) zwischen dem Regelventil und den Atemwegen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß;

der Elektromagnet (29) mit der Platte (9) verbunden ist und die Kraftbelastung durch die Zugkraft des Elektromagneten (20) erzeugt wird, wenn dieser eingeschaltet ist, wodurch die Kraft durch die Stromversorgung zu dem Elektromagneten (20) derart geregelt werden kann, daß sie mit der kraft der Federanordnung (21, 22) plus einer zu dem vorbestimmten Überdruck in dem Inspirationsteil (3) korrespondierenden Kraft korrespondiert.

8. Beatmungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (5) den Druck in dem Inspirationsteil (3) abfühlt und daß der Elektromagnet (20) bei einem Überdruck abgeschaltet wird, der niedriger ist als der vorbestimmte Überdruck.

9. Beatmungsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine programmierbare Regelvorrichtung den Elektromagneten (20) bei einem programmierten Überdruck abschaltet, der niedriger ist als der vorbestimmte Überdruck.

10. Beatmungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (5) den Druck in dem Inspirationsteil (3) abfühlt und daß der Elektromagnet (20) bei einem Überdruck abgeschaltet wird, der einen justierbaren Überdruck, der niedriger ist als der vorbestimmte Überdruck, um ein vorbestimmtes Sicherheitsintervall übersteigt.