SE470417B - Metod för färskgastillförsel vid manuell ventilering och ett ventilatorsystem för att utföra metoden - Google Patents

Description

"Pga 10 15 20 25 30 35 2 tid gasbytet tar och dels tar utbytet narkosläkarens koncentration från patienten. Dessutom släpps gas innehållande anestetika ut i operationssalen vilket kan påverka den opererande personalen nega- tivt.

Syftet med uppfinningen är att erhålla en metod som undviker de inledningsvis nämnda nackdelarna och som medför att patienten inte återandas sin egen utandningsgas, utan att läkaren förlorar känslan av att arbeta direkt mot lungan.

Ett annat syfte med uppfinningen är att erhålla ett ventilator- system för att utföra metoden och som underlättar styrningen av gasflödet i patientslangen så att backventiler och gasabsorbatorer inte blir nödvändiga.

En sådan metod erhålles i enlighet med uppfinningen genom att färskgas leds in i handventilationsblåsan under exspiration med ett gasflöde motsvarande det av patienten utandade gasflödet och.att den av patienten utandade gasen leds bort från ventilatorsystemet.

Genom att ersätta gasen i handventilationsblàsan, som patienten andas in under inspiration, med färskgas under exspiration behöver narkosläkaren inte koppla loss handventilationsblåsan med jämna mellanrum. Eftersom färskgasen leds in i handventilationsblåsan.med samma flödesprofil som patienten utandas märker läkaren inte någon skillnad mot om patienten skulle ha utandats direkt in i handventi- lationsblåsan. Denna pâfyllnadsmetod fungerar lika bra då patienten spontanandas.

En vidareutveckling av metoden erhålles i enlighet med uppfin- ningen genom att en parameter som är relaterad till patientens ut- andning mäts mellan patienten och handventilationsblåsan och ut- gående från den uppmätta parametern styrs gasflödet.

Genom att mäta en utandningsrelaterad parameter mellan patien- ten och handventilationsblàsan,erhålles en edirekt indikation.om.när patienten inleder sin utandning och.hur'utandningen sker (flödespro- filen). Ett motflöde som är identiskt det av patienten utandade gasflödet kan då påföras samtidigt som patientens utandade gas släpps ut. Flödet av färskgas kommer då att ledas in i handventi- lationsblâsan med den flödesprofil som den utandade gasen avges från patienten. Den utandade gasen hindras tillträde till handventila- tionsblåsan och tvingas ut från ventilatorsystemet. Minsta föränd- ring i utandningsflödet från patienten påverkar parametermätningen 10 15 20 25 30 35 4% \J CD 3 och styrningen av färskgasflödet kan anpassas direkt till denna förändring. Läkaren kommer härigenom inte att känna någon som helst skillnad jämfört med om patienten verkligen hade utandats direkt in i handventilationsblåsan. Läkaren kan t ex genom att påverka hand- ventilationsblàsan styra.patientens utandningsprofil, vilket medför att färskgasflödet direkt anpassas till det av läkaren reglerade utandningsflödet. Dvs patientens lungor kommer för läkaren att kännas som om de kommunicerade direkt med handventilationsblåsan trots att den utandade gasen styrs ut från ventilatorsystemet.

Eftersom utandningsgasen inte áteranvänds behövs inget filter för koldioxid och styrningen av gasflödesriktningen sker genom styr- ningen av färskgasflödet, varför backventiler för att styra gas- flödets riktning blir onödiga.

Det är i samband med detta en fördel om en av parametrarna gas- flöde, temperatur, relativ gasfuktighet eller gaskoncentration av en specifik gas mäts för att utgöra styrparametern.

Dessa fyra variabler är alla specifika för en patients utand- ningsgas, exempelvis gasflödet som vid utandning gâr i riktning mot handventilationsbläsan, temperaturen som är högre i utandningsluften liksom den relativa gasfuktigheten. De gaser som tillförs patienten upptas i kroppen och genom att exempelvis mäta syrgaskoncentration, koldioxidkoncentration.eller'nägon.anestetikakoncentration.erhålles direkt en indikation pà att patienten utandas. Färskgasflödet reg- leras sedan utifrân mätningen av någon av dessa parametrar exemp- elvis genom att balansera flödet så att det ökas så länge som parametern detekteras och minskas när parametern inte detekteras till dess att handventilationsblåsan på nytt är fylld och redo för inspirationsfasen.

En vidareutveckling av metoden erhålles i enlighet med uppfin- ningen genom att en ytterligare parameter mäts för att starta styr- ningen av flödet av färskgas och/eller starta en funktionskontroll av metoden, varvid ett larm genereras och/eller en alternativ ven- tileringsmetod startas om minst ett förutbestämt villkor uppfylls.

Härigenom kan exempelvis styrningen av färskgastillförseln ske genom en flödesmätning, vilken styrning startas då exempelvis en koldioxidmätare avkänner närvaron av C02. Syftet med detta är att utnyttja en parameter som ger en snabb indikation på när patienten börjar utandas och samtidigt använda den lämpligaste styrparametern .Åšza 10 15 20 25 30 35 \.1 c:_:~ 4 för att reglera färskgastillförseln. Säkerhetsfunktionen som erhål- om ett fel uppstår vid t ex mätningen av styrparametern så att färskgastill- les genom funktionskontrollen av metoden medför att, förseln sker med ett felaktigt flöde eller upphör helt, ett larm genereras som pâkallar personalens uppmärksamhet på felet. Alter- nativt kopplas systemet automatiskt över till en annan metod, vilket kan vara att följa en annan styrparameter eller en annan ventile- ringsmod, t ex rent mekanisk ventilering.

Ett ventilatorsystem för att utföra metoden erhålles i enlighet med uppfinningen genom att ventilatorsystemet, omfattande en pa- tientslang anslutningsbar till patienten, en ventilatorenhet för att styra ett gasflöde i patientslangen, och en handventilations- blåsa ansluten till patientslangen, kännetecknas av en första parametermätare för att avkänna någon av parametrarna gasflödet till/från handventilationsblàsan eller gastrycket i handventila- tionsblàsan, varvid ventilatorenheten under exspiration styr gasflödet i patientslangen i beroende av det av den första para- metermätaren uppmätta gasflödet eller gastrycket så att ett flöde av färskgas motsvarande det av patienten utandade gasflödet leds in i handventilationsblàsan och det av patienten utandade gasflödet leds ut från ventilatorsystemet.

Eftersom gasflödet och gastrycket är direkt beroende av varand- ra är det egalt vilken av de två parametrarna som.man mäter och styr systemet efter.

Ett alternativt ventilatorsystem för att utföra metoden erhål- les i enlighet med uppfinningen genom att ventilatorsystemet känne- tecknas av en andra parametermätare placerad mellan patienten och handventilationsblàsan för att mäta en parameter som är relaterad till patientens utandning, företrädesvis någon av parametrarna gasflöde, temperatur, relativ gasfuktighet eller gaskoncentration av en specifik gas, varvid ventilatorenheten under exspiration styr gasflödet i patientslangen i beroende av den andra parametermätaren uppmätta parametern så att ett flöde av färskgas motsvarande det av patienten utandade gasflödet leds in i handventilationsblàsan och det av patienten utandade gasflödet leds ut från ventilatorsystemet.

Skillnaden mellan de två angivna ventilatorsystemen är den att i första fallet mäts flödet till respektive från själva.handventila- tionsblåsan eller trycket i handventilationsblàsan medan i det andra 10 15 20 25 30 35 5 fallet mäts en styrparameter i patientslangen mellan handventila- tionsblåsan och patienten.

Det är en fördel om ventilatorsystemet enligt något av de två alternativa systemen utformas så att ventilatorenheten omfattar en styrbar inspirationsventil ansluten till den ena änden av patient- slangen, en styrbar exspirationsventil ansluten till den andra änden av patientslangen och en styranordning ansluten till parameter- mätaren och till ventilerna för att styra ventilerna i beroende av parametern.

I princip är det tillräckligt för att utföra metoden att inspi- rationsventilen avger ett kontinuerligt flöde och ventilatorsystemet styrs genom att reglera exspirationsventilen. Ventilatorenheten kan utformas så att styranordningen utgör en integrerad del i ventila- torenheten, eller så att en separat styranordning ansluts till en känd Ventilator såsom t ex Servo Ventilator 300, tillverkad av Siemens-Elema AB, Solna, Sverige.

Det är en fördel om ventilatorenheten vidare omfattar en andra mätare för att avkänna gasflöde eller gastryck vid inspirationsven- tilen och en tredje mätare för att avkänna gasflöde eller gastryck vid exspirationsventilen, varvid styranordningen styr ventilerna i beroende av de av mätarna uppmätta gasflödena och/eller gastrycken.

Genom att mäta flöden, eller tryck vid ventilerna kan dessa styras mer exakt.

En vidareutveckling av ventilatorsystemet enligt det första alternativet erhålles i enlighet med uppfinningen genom att mätarna avkänner gasflödet och att styranordningen omfattar en integrator- enhet som integrerar de av mätarna avkända gasflödena för att be- stämma gasvolymerna som passerar respektive mätare under exspira- tionen, varvid.styranordningen.reglerar”ventilerna så att de bestäm- da gasvolymerna väsentligen blir identiska.

Härigenom tillgodoses att den utandade gasvolymen ersätts med en lika stor färskgasvolym till handventilationsblåsan. Samtidigt erhålles uppgifter om de in- och utandade volymerna för patienten vilka kan utnyttjas av narkosläkare för att bestämma om andnings- volymen eller andningsfrekvensen skall ökas, minskas eller bibe- hållas. Den exakta mätningen av alla gasflöden medför också att små läckage i systemet snabbt kan detekteras.

Det är i samband med detta en fördel om styranordningen kon- Iïí-'TÛ 417 10 15 20 25 30 35 6 tinuerligt nollställer den första mätaren, eftersom detta ökar mä- tarens möjlighet att detektera smà flöden eller låga tryck. Noll- ställningen motsvarar en AC-koppling av mätaren med läng tids- konstant, upp till flera minuter lång.

En vidareutveckling av ventilatorsystemet enligt båda alterna- tiven erhålles i enlighet med.uppfinningen genom att styranordningen styr ventilerna så att ett förbipasserande flöde av färskgas genom- strömmar patientslangen under exspiratíon.

Genom att leda fram ett förbipasserande flöde genom patient- slangeniminskar man den eventuellt kvarvarande utandningsgas som kan finnas i patientslangen mellan handventilationsblásan och lungorna, dvs det s k deadspace minskas i hela systemet.

Det är härvid en fördel att utforma ventilatorsystemet så att styranordningen styr ventilerna så att gasflödet vid inspirations- ventilen är mindre än gasflödet vid exspirationsventilen och att en första tryckmätare bestämmer trycket i handventilationsblåsan, var- vid styranordningen, då trycket i handventilationsblåsan sjunker under ett första förutbestämt tryck, reglerar inspirationsventilen så att ett fyllnadsflöde för att fylla på luftblâsan tillförs pa- tientslangen.

Härigenom regleras systemet successivt mot allt lägre tryck tills ett s k fyllnadstryck nås. Detta reglersätt medför att trycket i systemet inte byggs upp. Trycket i handventilationsblåsan kan mätas direkt av en tryckmätare placerad i handventilationsblåsan, men eftersom trycket i handventilationsblâsan är direkt beroende av trycket i patientslangen kan man genom att bestämma differenstrycket vid en flödesmätning i handventilationsblásan och mäta trycket i patientslangen bestämma trycket i handventilationsblâsan.

Alternativt kan det i vissa fall vara en fördel att utforma ventilatorsystemet så att styranordningen styr ventilerna så att gasflödet vid inspirationsventilen är större än gasflödet vid exspi- rationsventilen och att en andra tryckmätare avkänner trycket i patientslangen, varvid styranordningen, då trycket i patientslangen stiger över ett andra förutbestämt tryck, reglerar exspirations- ventilen så att trycket minskas.

Härigenom regleras trycket mot ett inställbart maximalt tryck, det s k pop-off-trycket, vilket innebär att patienten inte utsätts för ett större tryck än detta. 10 15 20 25 30 35 4-70 417 7 En vidareutveckling av ventilatorsystemet erhålles i enlighet med uppfinningen genom att styranordningen styr ventilerna så att ett förbipasserande flöde av färskgas genomströmmar patientslangen under inspiration.

På samma sätt som under exspiration kan alltså ett förbipas- serande flöde ledas igenom systemet under inspirationen. Naturligt- vis kan det förbipasserande flödet även föreligga under det totala in- och.utandningsför1oppet, dvs både under inspiration och exspira- tion för att tömma systemet ordentligt på utandad gas från patien- ten.

För att öka styrningsmöjligheten av systemet är det en fördel om handventilationsblåsan omfattar en flödesventil som är styrbar av styranordningen. Om exempelvis inspirationsventilen är långsam kan flödesventilen användas för att erhålla så exakta gasflöden som möjligt.

En fördelaktig vidareutveckling av ventilatorsystemet erhålles i enlighet med uppfinningen genom att en ytterligare mätare är placerad i patientslangen.mellan handventilationsblásan och patien- ten för att mäta en av parametrarna gasflöde, temperatur, relativ gasfuktighet eller gaskoncentration av en specifik gas, att den ytterligare mätaren är ansluten till styranordningen för att över- föra mätsignalen samt att styranordningen avgör om mätsignalen uppfyller minst ett första förutbestämt villkor, varvid styranord- ningen startar styrningen av färskgasflödet i patientslangen då mätsignalen uppfyller det första förutbestämda villkoret och/eller att styranordningen avgör om mätsignalen uppfyller minst ett andra förutbestämt villkor, varvid styranordningen försätter ventilator- systemet i säkert tillstånd om mätsignalen uppfyller det andra förutbestämda villkoret.

Härigenom kan :man utnyttja en annan parameter än den som färskgasflödet styrs efter. T ex kan mätaren avkänna CO2-koncentra- tionen i gasen i patientslangen och då den avkänner en koncentration som överskrider ett visst första värde innebär detta att patienten påbörjat sin utandning. Ett förbipasserande flöde kan exempelvis läggas på då för att garantera att patienten inte àterandas någon del av sin utandningsgas. Dessutom erhålles en övervakning över ventilatorsystemets funktion. Om mätsignalen av den nya parametern uppfyller vissa villkor, t ex för C02-koncentrationen kan gälla att 10 15 20 25 30 35 8 den inte får överstiga ett visst andra värde under en specificerad tid. 0m1den gör det kommer styranordningen försätta ventilatorsyste- met i säkert tillstånd. Med säkert tillstànd menas att apparaten försätts i ett tillstànd som inte är skadligt för patienten. Det kan exempelvis vara ett larm som aktiveras för att pâkalla personalens uppmärksamhet så att de kan åtgärda felet eller byta ut apparaten.

Apparaten kan även automatiskt företa en säkerhetsàtgärd som att öppna en säkerhetsventil, byta styrparameter, eller byta ventila- tionsmod. Även då apparaten utför en automatisk åtgärd är det Dvs uppstår ett fel, t ex att mätaren som mäter styrparametern för systemet gär sönder, kan en lämpligt att den avger ett larm. annan mätare kopplas in för att mäta styrparametern, eller så kan signalen från en mätare som mäter en annan parameter utnyttjas som styrparameter, eller så kan systemet kopplas om till en annan venti- leringsmod, t ex från handventilering till mekanisk ventilering. I samtliga fall kan även ett larm aktiveras för att uppmärksamma per- sonalen om felet.

Det är en fördel om styranordningen härvid omfattar en första komparator som som insignal har mätsignalen och det första förut- bestämda villkoret, varvid den första komparatorn genererar en utsignal dä mätsignalen uppfyller det första förutbestämda vill- koret, vilken utsignal aktiverar styranordningens reglering av färskgasflödet i patientslangen och en andra komparator som som insignal har mätsignalen och det andra förutbestämda villkoret, varvid komparatorn generar en utsignal om mätsignalen uppfyller det andra förutbestämda villkoret, vilken utsignal leds till en larm- generator för att aktivera ett larm och/eller till en omkopplare för att koppla om styrningen av ventilatorsystemet till mekanisk ventilering eller till en annan styrparameter.

Uppfinningen skall beskrivas närmare i anslutning till fem figurer, varvid: fig. 1 visar ett första utföringsexempel av ventilatorsystemet i enlighet med uppfinningen fig. 2 visar i blockschemaform en styranordning i ventilatorsys- temet, fig. 3 illustrerar en första reglering som ventilatorsystemet kan utföra, fig. 4 illustrerar en andra reglering som ventilatorsystemet kan 10 15 20 25 30 35 .LX ..._-Ä ~<| utföra, och fig. 5 visar ett andra utföringsexempel av ventilatorsystemet i enlighet med uppfinningen.

Ventilatorsystemet 2 omfattar en ventilatorenhet 4, en patient- slang 6 och en handventilationsblåsa 8 (handblàsa). En patient an- sluten till patientslangen 6 kan tillföras luft på tre sätt; genom spontanandning, mekanisk ventilering via ventilatorenheten 4, eller manuell ventilering via handblásan 8. På ventilatorenheten 4 sitter en manöverpanel 10 vid vilken ett flertal parametrar, gasblandningar och arbetsmoder kan ställas in med någon eller nâgra av rattarna 12.

Exempelvis kan ett.motståndstryck vid utandning ställas in, s k PEEP (Positive End Expiratory Pressure), ett maximalt tillåtet övertryck i patientslangen 6, s k popoff-tryck eller ett minimalt tillåtet tryck i handblásan 8, s k fyllnadstryck.

Då arbetsmoden manuell ventilering ställs in på manöverpanelen 10 öppnas en handblåseventil 14, vilken även kan vara en manuellt påverkbar ventil. En läkare kan pressa ihop handblásan 8, vilket ökar trycket i patientslangen 6 så att gas pressas in i patientens lungor. Då läkaren minskar trycket på handblásan 8 kan gasen flöda tillbaka och patienten utandas. Med detta ventileringssätt känner läkaren hela tiden lungornas arbete och kan styra patientens andning fullständigt.

För att undvika att patienten återandas utandad gas styrs ven- tilatorsystemet 2 under spontanandning och manuell ventilering av ventilatorenheten 4 på ett speciellt sätt. Mellan handblásan 8 och patientslangen 6 sitter en differenstryckmätare 16, vilken mäter tryckdifferensen över en mätpunkt, vilken tryckdifferens uppkommer av gasflödet till respektive från handblásan 8. Mätsignalen från differenstryckmätaren 16 överförs till ventilatorenheten 4, där den behandlas i en styranordning 18, vilken visas i mer detalj i figur 2.

I övrigt omfattar ventilatorenheten 4 en inspirationsventil 26_ och en exspirationsventil 30, båda styrda av styranordningen 18 samt en första flödesmätare 32, en första tryckmätare 33, en andra flö- desmätare 36 och en andra tryckmätare 40, vilkas respektive mät- signaler leds till styranordningen 18.

Mätsignalen från differenstryckmâtaren 16 kommer som visas i fig. 2 först till en första signalformare 20 i vilken signalen 10 15 20 25 30 '35 10 filtreras, förstärks och digitaliseras innan den leds till en mikro- processor 22. Till mikroprocessorn 22 leds också de vid manöverpa- nelen 10 förinställda parametrarna.

Dä mikroprocessorn 22 utgående frân mätsignalen från differens- tryckmätaren 16 avgör att patienten påbörjat en utandning, dvs ett flöde in i handblàsan 8 har avkänts, avger den en första styrsignal som via en första D/A-omvandlare 24 leds till inspirationsventilen 26 och en andra styrsignal som via en andra D/A-omvandlare 28 leds till exspirationsventilen 30. Utgående från styrsignalerna öppnas ventilerna 26, 30 för att släppa igenom ett gasflöde.

Gasflödet in genom inspirationsventilen 26 mäts i den första flödesmätaren 32, vars mätsignal leds via en andra signalformare 34 till mikroprocessorn 22. Inspirationsflödet styrs härvid så att det blir lika stort som utandningsflödet från patienten. Detta tillgár på så sätt att då patienten påbörjar utandningen registreras detta, som sagts ovan, som ett inflöde till handblàsan 8. Styranordningen 18 öppnar'dà inspirationsventilen 26 och exspirationsventilen 30 och reglerar flödet i dessa sä att de blir så lika det utandade flödet som möjligt. Härigenom kommer då gasflödet från inspirationsventilen 26 att dels hindra det utandade gasflödet från att fylla upp hand- blàsan 8 och dels kommer det att fylla handblàsan 8 med färskgas.

Den utandade gasen tvingas härigenom ut från systemet genom exspi- rationsventilen. Förändringar i. utandningsflödet frán patienten registreras direkt av differenstryckmätaren 16 och styrenheten 18 kan korrigera styrningen av ventilerna 26, 30. Handblásan 8 fylls härigenom med färskgas på ett sätt som i det närmaste identiskt efterliknar patientens utandning och läkaren känner det som om patienten utandades direkt i handblàsan 8.

För att styra även exspirationsventilen 30 så noggrant som möjligt mäts gasflödet vid exspirationsventilen i den andra flödes- mätaren 36 och mätsignalen leds via en tredje signalformare 38 till mikroprocessorn 22.

För att tillgodose att handblàsan 8 verkligen fylls med till- räckligt mycket färskgas kan mikroprocessorn 22 integrera de upp- mätta flödena vid inspirationsventilen 26, exspirationsventilen 30 och handblàsan 8. Integralerna ger den gasvolym som passerat och styrenheten 18 kan reglera ventilerna 26, 30 så att volymerna blir lika stora. 10 15 20 25 30 35 4%» *J CI) 42-.

...Si “Kl ll För att öka förmågan att mäta små flöden vid¿differenstryck- mätaren 16 nollas denna kontinuerligt. Detta kan närmast jämföras med en AC-koppling med en lång tidskonstant, t ex flera minuter lång. Volymen kan härvid integreras fram genom att digitalt sampla förändringarna som registreras. För att få en utgángsreferens för flödet vid handblåsan 8 nollas differenstryckmätaren 16 innan handblàseventilen 14 öppnas.

Dessutom mäts trycket i patientslangen 6 vid inspirations- ventilen 26 i den första tryckmätaren 33, vilkens mätsignal leds via en fjärde signalformare 35 till mikroprocessorn 22. Med kännedom om trycket i patientslangen 6 och tryckfallet över differenstryckmä- taren 16 kan trycket inuti handblåsan 8 bestämmas. Om trycket i handblåsan 8 härvid blir för lågt tillförs extra färskgas via inspi- rationsventilen 26.

Vid exspirationsventilen 30 i patientslangen 6 sitter den andra tryckmätaren 40 och avkänner trycket vid exspirationsventilen 30.

Mätsignalen leds via en femte signalomformare 42 till mikropro- cessorn 22. Om trycket vid exspirationsventilen 30 överskrider ett förutbestämt maximaltryck, det s k popoff-trycket, öppnas exspira- tionsventilen 30 ytterligare för att minska övertrycket i patient- slangen 6. Avsikten är att begränsa det tryck som byggs upp i patientens lungor.

Mikroprocessorn 22 kan även via en tredje D/A-omvandlare 44 styra handblàseventilen 14. Detta kan vara lämpligt att utnyttja om inspirationsventilen 26 inte är tillräcklig snabb.

I figurerna 3 och 4 illustreras schematiskt två sätt pá vilka mikroprocessorn 12 kan styra ventilerna 26, 30. Signalerna betecknas enligt följande: Ppopoff är popoff-trycket, vilket ställs in på manöverpanelen 10, PE är trycket uppmätt av den andra tryckmätaren 40, QE är flödet vid exspirationsventilen 30, ëH är flödet vid handblåsan 8, IXPH är tryckfallet över differenstryckmätaren 16 i handblåsan 8, Pf är fyllnadstrycket, vilket ställs in på manöver- panelen 10, PPEEP är mottrycket vid utandning, vilket ställs in pà manöverpanelen 10, PI är trycket uppmätt av den första tryckmätaren 33, PS är ett förutbestämt minimitryck vid spontanandning och šïbär är börvärdet för flödet vid inspirationsventilen 26.

En reglering som är tillräcklig för styrningen av färskgastill- förseln till handblåsan 8 under exspirationsfasen illustreras i .Fm 10 15 20 25 30 35 -J ca __l\ ...Ä s: 12 figur 3. Exspirationsflödesvärdet E och handblàseflödesvärdet ëH Fßæt%ffinmmMæm8dæ finieras som positivt och flödet in i handblàsan 8 som negativt. leds till en första adderare 46.

I den första adderaren 46 bildas därför differensen mellan abso- lutvärdena av flödena QE och QH. Denna differens, som utgör en felsignal, överförs till en första regulator 48 som avger en styrsignal till exspirationsventilen 30 via den andra D/A-omvand- laren 28 för att eftersträva ett exspirationsflöde som ger fel- signalen 0, dvs flödena QE och §H skall ha samma absolutvärde.

Handblàseflödesvärdet QH inverteras i en inverterare 49 och utgör därvid börvärde ëïbör för inspirationsflödet. Inverteringen görs pâ grund av definitionen pá flödesriktningarna.

I figur 4 har regleringen enligt figur 3 utökats med flera övervakningsfunktioner och förfiningar av styrningen. Pâ samma sätt som i figur 3 tas alltså differensen QH - QE fram i den första ad- deraren 46 för att bilda en felsignal som används av den första Samtidigt övervakas trycket PE i.patientslangen 6'vid.exspirationsventilen 30. regulatorn 48 för att styra exspirationsventilen 30.

I en andra adderare 50 subtraheras härvid det uppmätta trycket PE från popoff-trycket Ppopoff. Om det uppmätta trycket PE överstiger popoff-trycket Ppopoff, styrlogik 52 först om en första omkopplare 54 och övertar sedan dvs negativ felsignal, kopplar en första styrningen av exspirationsventilen 30.

En annan övervakning som sker är den över trycket i handblàsan 8. Pâ manöverpanelen 10 kan, som nämnts ovan, fyllnadstrycket Pf ställas in. Detta motsvarar det lägsta tryck som man vill tillåta i handblàsan 8. Om trycket i handblàsan sjunker under fyllnads- trycket Pf skall inspirationsventilen 26 släppa fram.ett extra flöde av färskgas för att fylla på handblàsan 8. För att bestämma trycket PH i handblàsan 8 kan en separat tryckmätare placeras i denna, men i föreliggande utföringsexempel har sambandet mellan trycket i in- spirationsledningen PI, tryckfallet.APH över tryckdifferensmätaren PH - APH.

Tryckdifferensen APH definieras som positiv då §H är positiv, dvs då gas flödar ut ur handblàsan 8. Detta medför att PH = PI +.APH.

För att páfyllnad av handblàsan skall ske vid rätt trycknivå när ett 16 och trycket PH i handblàsan 8 utnyttjats, dvs PI = mottryck PPEEP föreligger ökas värdet för fyllnadstrycket Pf med värdet för mottrycket PPEEP. I en tredje adderare 56 jämförs alltså 'x v: 10 15 20 25 30 35 .Ru <1 CD ß- *à -J 13 trycket Pf + PPEEP«-AÄPH med det uppmätta trycket PI i patient- slangen 6 vid inspirationsventilen 26. Den erhållna felsignalen överförs till en andra styrlogik 58 som kan påverka börvärdet êïbör för inspirationsflödet. Till den tredje regulatorn 58 är därför även flödesvärdet QH anslutet. Normalt sett är trycket PH i handblàsan 8 tillräckligt och beloppet av êïbör är lika med beloppet av ön, men om trycket PI blir lägre än trycket Pf + PPEEP -,APh, vilket som sagt innebär att trycket PH i handblàsan 8 blivit för lågt, påverkas börvärdet ölbör så att handblàsan fylls med mer färskgas.

För den händelse att patienten spontanandas, kopplas via den andra styrlogiken 58 en andra omkopplare 60 automatiskt om till ett fastställt regleringstryck PS för den extra färskgastillförseln. I princip innebär detta endast att man vill undvika att gas tillförs under inspirationsfasen då trycket i handblàsan 8 sjunker på grund av att patienten inandas. PS är typiskt -5 cmH20 relativt atmosfärs- trycket. Under exspirationsfasen kopplas den normala tryckregle- ringen automatiskt in på nytt. Detta sker då den andra styrlogiken 58 registrerar att handblåseflödet QH ändrar flödesriktning.

Styrningen av den andra omkopplaren 60 kan tillgå så att den andra styrlogiken 58, vilken som insignaler har QH och tryckdiffe- rensen PPEEP + Pf-aAPH - PI, skickar en signal för att koppla om den andra omkopplaren 60 då QH > 3 1/min (QH positiv innebär utflöde enligt definitionen ovan) och PI < (Pf + PPEEP - ¿lPH), dvs då en spontan inandning kan anses föreligga.

Ventilatorsystemet 2 kan även styras så att det avger ett för- bipasserande flöde i patientslangen 6 under exspiration, inspiration eller både inspiration och exspiration. Det förbipasserande flödet medför att man verkligen sköljer bort den utandade gasen från sys- temet och därigenom minskar det s k deadspace-utrymmet i systemet.

För att underlätta styrningen av det förbipasserande flödet vid påfyllnaden av handblàsan 8 kan man antingen reglera trycket i systemet mot fyllnadstrycket Pf för handblàsan 8 eller mot maxi- maltrycket Ppopcff för systemet.

I det förstnämnda fallet regleras inspirationsflödet så att detta blir mindre än exspirationsflödet, vid exempelvis ett totalt förbipasserande flöde pâ 3 liter per minut kan det förbipasserande flödet vid inspirationsventilen minskas till 2 liter per minut och det överlagrade styrda flödet för att fylla på handblàsan 8 minskas êïí) fi-'š7 10 15 20 25 30 35 14 med 4 % av amplitudvärdet för flödet till handblâsan 8. Exspira- tionsflödet QE kan samtidigt ökas med 5 % av flödet till handblå- san 8. Då trycket i handblâsan 8, vilket motsvaras av PI + ASPH, sjunker under fyllnadstrycket Pf plus mottrycket PPEEP öppnas inspi- rationsventilen 26 för att fylla på handblâsan 8.

I det andra fallet, då systemet regleras mot popoff-trycket ökas istället inspirationsflödet så att det blir större än exspi- rationsflödet. Dä trycket i patientslangen, PE, stiger över popoff- trycket Ppopoff öppnas exspirationsventilen 30 för att släppa ut överskottsgas.

Eftersom samtliga flöden mäts upp eller beräknas i ventilator- systemet 2 kan mikroprocessorn 22 snabbt avgöra onlpatienten kopplas bort från systemet och därvid stoppa alla gasflöden. Detta är syn- nerligen viktigt i samband med givande av anestetika i gasform till en patient, eftersom man då undviker att anestetikan släpps ut i själva operationsrummet.

Pâ motsvarande sätt detekteras lätt läckage i olika delar av systemet. Regleringen av hela systemet kan även skötas utgående frân trycksensorer eftersom tryck och flöde i systemet är direkt beroende av varandra och därför kan bestämmas utifrån varandra.

I utföringsexemplet har ett digitalt styrt system beskrivits men det är även möjligt att utföra systemet som en analog krets.

Ett andra utföringsexempel av ventilatorsystemet visas i fig. 5. ventilatorsystemet 64 omfattar en ventilatorenhet 66, som exem- pelvis kan utgöras av en servoventilator 300, tillverkad av Siemens- Elema AB, en patientslang 68 ansluten till ventilatorenheten 66 och en patient samt en handblåsa 70. För att styra färskgasfyllníngen i handblâsan 70 under manuell ventilering av patienten är en styr- anordning 72 ansluten till ventilatorenheten 66 och handblâsan 70.

Från ventilatorenheten 66 överförs flera uppmätta parametrar till styranordningen 72. Exspirationsflöde §E överförs via.en första signalledning 74, exspirationstrycket PE överförs via en andra signalledare 76, inspirationsflödet öl överförs 'via en tredje signalledare 78 och inspirationstrycket PI överförs via en fjärde signalledare 80. I handblâsan 70 är en differenstryckmätare 82 placerad, vars mätsignal överförs till styranordningen 72 via en femte signalledare 84.

Ventilatorenheten 66 är i princip uppdelad i två delar, en 4.; (I 10 15 20 25 30 35 15 inspirationsdel 66A.och exspirationsdel 66B. I inspirationsdelen 66A sitter en inspirationsventil 86 som reglerar gasflödet in i pa- tientslangen 68 och i exspirationsdelen 66B sitter en exspira- tionsventil 88 som reglerar gasflödet ut från patientslangen 68. För att styra ventilerna 86, 88 är ett antal styrledningar anslutna mellan styranordningen 72 och ventilatorenheten 66. Styrsignalen för ventilationsfaserna, dvs om ventilerna 86, 88 skall vara öppna eller stängda och om ventilerna 86, 88 skall styras utifrån tryck eller flöde, överförs till ventilatorenheten 66 via en första styrledning 90. Dä ventilerna 86, 88 skall styras utifrân flödet överförs en första flödesstyrsignal till inspirationsdelen 66A via en andra styrledning 92 och en andra flödesstyrsignal till exspirationsdelen 66B via en tredje styrledning 94. Då ventilerna 86, 88 skall styras utifrån trycket överförs en första tryckstyrsignal till inspira- tionsdelen 66A via en fjärde styrledning 96 och en andra tryck- styrsignal till exspirationsdelen 66B via en femte styrledning 98.

Styranordningen 72 kan utföra den reglering och styrning som beskrivits i samband med figurerna 1 - 4.

Ventilatorsystemet 64 fungerar enligt följande. Vid normal ventilation är en handblâseventil 108 stängd och systemet fungerar som vid en normal ventilator. Vid handventilation av patienten är handblåseventilen 108 öppen. Under inspirationsfasen styr styr- anordningen 72 ventilatorenheten 66 så att inspirationsventilen 86 och exspirationsventilen 88 är stängda. Patientens inandning kon- trolleras av en läkare som sammanpressar handblâsan 70 som, eftersom ventilerna 86, 88 är stängda, är i direkt kontakt som ett kommuni- cerande kärl med patientens lungor. Läkaren kan därför under inspi- ration direkt känna patientens lungtryck i handblâsan 70.

Under exspiration minskar läkaren det sammanpressade trycket på handblâsan 70, vilket får till följd att trycket i handblâsan 70 minskar och gas börjar flöda in i denna. Detta flöde mäts som nämnts ovan av differenstryckmätaren 82 och mätsignalen överförs till styr- anordningen 72 som nu styr ventilatorenheten 66 så att inspira- tionsventilen 86 och exspirationsventilen 88 släpper fram ett inspirationsflöde respektive exspirationsflöde som är minst lika stort som flödet uppmätt av differenstryckmätaren 82. Handblåsan 70 fylls härvid med färskgas från inspirationsventilen 86 och patien- tens utandningsgas kan inte strömma in till handblâsan 70 utan leds 10 15 20 25 30 35 16 bort genom exspirationsventilen 88. Gasutflödet genom exspirations- ventilen 88 sker med samma flödesprofil som patientens lungor töms på gas. Patientens lungor kommer därför även under exspiration för läkaren att kännas som om det var som ett direkt kommunicerande kärl med handblàsan 70, trots att den utandade volymen styrs ut via ex- spirationsventilen 88. Läkaren styr'med.andra ord patientens andning under såväl inspiration som exspiration med hjälp av handblàsan 70.

Om inspirationsflödet momentant skulle vara mindre än flödet vid differenstryckmätaren 82 styr styranordningen 72 ventilatoren- heten 66 så att volymen av inspirationsflödet under exspirations- fasen åtminstone motsvarar volymen av flödet in till handblàsan 70 under samma exspirationsfas. Denna reglermetod förhindrar effektivt att patientens utandningsgas när handblàsan 70. Det är även möjligt att låta inspirationsflödet vara konstant under förutsättning att det är så stort att det alltid är större än flödet in till hand- blàsan 70 då handblàsan 70 släpps av läkaren. Konstanta gasflöden från externa gaskällor kan enligt ovan beskrivna princip anslutas till systemet.

För att öka säkerheten för patienten omfattar ventilatorsyste- met 64 en C02-mätare 100, placerad i patientslangen 68 vid patien- ten. Mätsignalen överförs 'via en sjätte signalledare 102 till styranordningen 72. Under exspiration kommer C02-mätaren 100 att registrera C02-halten i patientens utandningsluft och kan då över- vaka att halten hàller sig inom normala nivåer, annars aktiveras ett larm. Under inspiration skall C02-halten sjunka till noll, eller nära noll, eftersom den utandade gasen bytts ut mot färskgas. Om detta inte sker är det något fel i systemet och larmet aktiveras.

För att vara säker på att larmet går även om tryckdifferensmätaren 82 går sönder och inte indikerar något flöde, kan tidsvillkor för exspirationstiden ställas upp, dvs om en viss halt av C02 mäts under ett förutbestämt tidsintervall är något fel och larmet aktiveras.

Eftersom C02-halten stiger mycket brant då patienten börjar utandas, kan detta utnyttjas som en triggning för att starta färsk- gaspàfyllningen av handblàsan 70. Själva páfyllningen kan härvid styras på det sätt som ovan beskrivits.

Ett alternativ, eller komplement, till C02-mätaren 100 är att placera en riktningsberoende flödesmätare 104 i patientslangen 68 mellan handblàsan 70 och patienten. Mätsignalen överförs via en 1% 10 15 20 25 30 35 aha S 4-17 å I 17 sjunde signalledare 106 till styranordningen 72. Den riktnings- beroende flödesmätaren 104 avkänner gasflöden i riktning mot handblåsan 70. skall då regleringen av färskgaspåfyllningen fungerar, endast intermittent under exspirationsfasen detektera ett flöde, sedan skall motflödet Den riktningsberoende flödesmätaren 104, med färskgas från inspirationsdelen 66A stoppa utandningsflödets strömning mot handblåsan 70 och tvinga ut utandningsflödet via exspirationsdelen 66B. Det är då patienten börjar sin utandning och även då en ökning av utandningsflödet från patienten sker som den riktningsberoende flödesmätaren 104 kommer att detektera ett flöde.

En detektion av den riktningsberoende flödesmätaren 104 som över- skrider ett visst flödesvärde, eller pågår under en viss tid, t ex ett par sekunder, indikerar då att systemet inte fungerar korrekt och ett larm aktiveras.

Mätsignalen från den riktningsberoende flödesmätaren 104 kan även den användas för att starta styrningen av färskgaspáfyllningen.

Förutom att ge larm kan styranordningen 72 koppla om ventila- torenhetens 66 arbetsmod från handventilering till mekanisk venti- lering då ett fel uppstår så att patientens andning ändå upprätt- hålls.

Alternativt kan styranordningen 72 övergå till att styra ven- tilatorsystemet 64 utifrån en annan styrparameter, t ex mätsignalen från den riktningsberoende flödesmätaren 104. En sådan redundans av styrmöjligheter för styranordníngen 72 medför att funktionen av ventilatorsystemet 64 och säkerheten för patienten optimeras.

C02-mätaren 100 kan ersättas, utan att funktionen ändras, med en annan gasmätare, t ex 02-mätare eller anestesigasmätare vid nar- kos, varvid utandningsluften från patienten innehåller lägre halter än färskgasen eftersom patienten absorberar en viss mängd 02 och anestesigas under varje andningscykel. Andra typer av mätare som kan ersätta C02-mätaren 100 är temperaturmätare, fuktmätare och riktningsberoende flödesmätare.

På motsvarande sätt kan den riktningsberoende flödesmätaren 104 att med temperaturmätare eller fuktmätare. ersättas, utan funktionen ändras, en gasmätare, 17 patentkrav 5 figurer

Claims (17)

10 15 20 25 30 35 Éíš 417 18 Patentkrav

1. Metod, företrädesvis vid ett ventilatorsystem för manuell ventilering av en patient varvid en handventilationsblåsa samman- pressas för att pâtvinga patienten en inandning, k ä n n e t e c k - n a d a v att färskgas leds in i handventilationsblàsan (8) under exspiration med ett gasflöde motsvarande det av patienten utandade gasflödet och att den av patienten utandade gasen leds bort från ventilatorsystemet (2).

2. Metod, att en parameter som är relaterad till patientens utandning mäts mellan enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v patienten och handventilationsblàsan (8) och utgående från den upp- mätta parametern styrs gasflödet.

3. Metod, enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d a v att en av parametrarna gasflöde, temperatur, relativ gasfuktighet eller gaskoncentration av en specifik gas mäts för att utgöra styrparame- tern. 40 att en ytterligare parameter mäts för att starta styrningen av flö-

4. Metod, enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d. a v det av färskgas och/eller starta en funktionskontroll av metoden, varvid ett larm.genereras och/eller en alternativ ventileringsmetod startas om minst ett förutbestämt villkor uppfylls.

5. företrädesvis avsett för manuell ventilering av en patient, omfattande en patientslang (6) anslut- Ventilatorsystem (2), ningsbar till patienten, en ventilatorenhet (4) för att styra ett gasflöde i patientslangen (6) och en handventilationsblåsa (8) , ansluten till patientslangen (6), k ä n n e t e c k n a t a v en första parametermätare (16) för att avkänna någon av parametrarna gasflödet till/från handventilationsblàsan (8) eller gastrycket i (8), (4) exspiration styr gasflödet i patientslangen (6) beroende av det av handventilationsblàsan varvid 'ventilatorenheten under den första mätaren (16) uppmätta gasflödet eller gastrycket så att ett flöde av färskgas motsvarande det av patienten utandade gas- flödet, leds in i handventilationsblàsan (8) och det av patienten 10 15 20 25 30 35 479 417 19 utandade gasflödet leds ut från ventilatorsystemet.

6. Ventilatorsystem (64), företrädesvis avsett för manuell ventilering av en patient, omfattande en patientslang (68) anslut- ningsbar till patienten, en ventilatorenhet (66) för att styra ett gasflöde i. patientslangen 68 k ä n n e t e c k n a t a v en ansluten till patientslangen, parametermätare (104) placerad mellan patienten och handventila- tionsblåsan för att mäta en parameter som är relaterad till patien- tens utandning, företrädesvis någon av parametrarna gasflöde, tem- peratur, relativ gasfuktighet eller gaskoncentrationen av en speci- fik gas, varvid ventilatorenheten (66) under exspiration styr gas- flödet i patientslangen (68) i beroende av den av parametermätaren (104) uppmätta parametern så att ett flöde av färskgas motsvarande det av patienten utandade gasflödet leds in i handventilationsblåsan (70) och det av patienten utandade gasflödet leds ut från ventila- torsystemet (64).

7. Ventilatorsystem enligt krav 5 eller 6, k ä n n e t e c k - n a t a v' att ventilatorenheten omfattar en styrbar inspirations- ventil (26: 86) ansluten till den ena änden av patientslangen (6: 68), en styrbar exspirationsventil (30: 88) ansluten till den andra änden av patientslangen (6: 68), och en styranordning (18: 72) an- sluten till parametermätaren (16; 104) och till ventilerna (26, 30; 86, 88), varvid styranordningen (18) styr ventilerna (26, 30; 86, 88) i beroende av parametern.

8. Ventilatorsystem enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t a v att ventilatorenheten (4) vidare omfattar en andra mätare (32) för att avkänna gasflöde eller gastryck vid inspirationsventilen (26) och en tredje mätare (36) för att avkänna gasflöde eller gas- tryck vid exspirationsventilen (30), varvid styranordningen (18) styr ventilerna (26, 30) i beroende av de av mätarna (16, 32, 36) uppmätta parametrarna gasflödena eller gastrycken.

9. Ventilatorsystem enligt krav 7 eller 8 i kombination med krav 5, k ä n n e t e c k n a t a v att mätarna (16, 32, 36) av- känner gasflödet och att styranordningen (18) omfattar en integra- 10 15 20 25 30 35 20 torenhet som integrerar de av mâtarna (16, 32, 36) avkända gasflö- dena för att bestämma gasvolymerna som passerar respektive mätare (16, 32, 36) (18) reglerar ventilerna (26, 30) så att de bestämda gasvolymerna väsent- under exspirationen, varvid styranordningen ligen blir identiska. 10. 8 i kombination med krav 5, eller 9, k ä n n e t e c k n a t a v

10. Ventilatorsystem enligt något av kraven 5, eller 7 eller att styranordningen (18) kontinuerligt nollställer den första mä- taren (16). ll. n e t e c k n a t

11. Ventilatorsystem enligt något av kraven 5 - 10, k ä n - a v att styranordningen (18) styr ventilerna (26, 30) så att ett förbipasserande flöde av färskgas genomströmmar patientslangen (6) under exspiration. 120 att styranordningen (18) styr ventilerna (26,

12. Ventilatorsystem enligt krav 11, k ä n n e t e c k n a t 30) så att gasflödet vid inspirationsventilen (26) är mindre än gasflödet vid äV exspirationsventilen (30) och att en första tryckmätare bestämmer trycket i handventilationsblåsan (8), varvid styranordningen (18), då trycket i handventilationsblåsan (8) sjunker under ett första förutbestämt tryck, reglerar inspirationsventilen (26) så att ett fyllnadsflöde för att fylla pà handventilationsblåsan (8) tillförs patientslangen (6).

13. att, styranordningen (18) Ventilatorsystem enligt krav 11, k ä n n e t e c k n a t 30) så att gasflödet vid inspirationsventilen (26) är större än gasflödet vid a v styr ventilerna (26, exspirationsventilen (30) och att en andra.tryckmåtare (40) avkänner (18), då trycket i patientslangen (6) stiger över ett andra förutbestämt trycket i. patientslangen (6), varvid styranordningen tryck, reglerar exspirationsventilen (30) så att trycket minskas.

14. n e t e c k n a t Ventilatorsystem enligt något av kraven 5 - 13, k ä n - a v att styranordningen (18) styr ventilerna (26, 30) så att ett förbipasserande flöde av färskgas genomströmmar patientledningen (6) under inspiration. w, 10 15 20 25 30 21

15. Ventilatorsystem enligt något av kraven 5 - 14, k ä n - n e t e c k n a t a v att handventilationsblàsan (8) omfattar en flödesventil (14) som är styrbar av styranordningen (18).

16. Ventilatorsystem enligt något av kraven 5 - 15, k ä n - n e t e c k n a t att en ytterligare mätare (100, 104) är placerad i patientslangen (68) mellan patienten och handventila- tionsblâsan (70) för att mäta en av parametrarna gasflöde, tempera- tur, relativ gasfuktighet eller gaskoncentration av en specifik gas, att den ytterligare mätaren (100, 104) är ansluten till styranord- ningen (72) för att överföra mátsignalen samt att styranordningen (72) avgör om mätsignalen uppfyller minst ett första förutbestämt villkor, varvid styranordningen (72) startar styrningen av färsk- gasflödet i patientslangen (68) då mätsignalen uppfyller det första förutbestämda. villkoret och/eller att styranordningen avgör om mätsignalen uppfyller minst ett andra förutbestämt villkor, varvid styranordningen.försätter ventilatorsystemet (64) i säkert tillstånd om mätsignalen uppfyller det andra förutbestämda villkoret. aV

17. Ventilatorsystem enligt krav 16, k ä n n e t e c k n a t a v att styranordningen (72) omfattar en första komparator som som insignal har mätsignalen och det första förutbestämda villkoret, varvid den första komparatorn genererar en utsignal då mätsignalen uppfyller det första förutbestämda villkoret, vilken utsignal akti- verar styranordningens reglering av fârskgasflödet i patientslangen (68) och en andra komparator som som insignal har mätsignalen och det andra förutbestämda villkoret, varvid komparatorn genererar en utsignal onlmätsignalen uppfyller det.andra förutbestämda villkoret, vilken utsignal leds till en larmgenerator för att aktivera ett larm och/eller till en omkopplare för att koppla om styrningen av venti- latorsystemet (64) till mekanisk ventilering eller till en annan styrparameter.