CH624013A5 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Beatmungsphasenregler für Beatmungsgeräte mit druckempfindlicher Regelung der Atemphasen, ausgelöst durch eine Einatmungsbemühung des Benutzers.

Der Beatmungsphasenregler als wesentlicher Bauteil der Beatmungsgeräte soll eine möglichst weitgehende Anpassung des Beatmungsvorganges an den Zustand des Geräteträgers, also an die jeweilige Atemfrequenz und die Atemintensität, ermöglichen.

Bekannt ist eine Vorrichtung zur künstlichen Beatmung, bei der das Nährgas, das Atemgas, druckabhängig in die Lunge gedrückt bzw. aus dieser abgesaugt wird. Die Vorrichtung besteht aus einem Injektor und einem parallel zu diesem angeordneten Steuerraum. Die Düse des Injektors ist mit der Atemgaszufuhr, seine Saugseite mit dem Steuerraum und mit der Lunge des Patienten verbunden. Der Diffusor des Injektors steht über ein federbelastetes Überdruckventil mit der Aussenluft und über ein Schaltventil mit dem Steuerraum in Verbindung. In der Wand des Steuerraumes befindet sich eine Membran. Sie betätigt über eine Steuerung mit einstellbarer Kippfedervorrichtung das Schaltventil. Während der Exspira-

tionsphase beim Absaugen aus der Lunge ist das Schaltventil geschlossen. Angetrieben durch die Atemgaszufuhr an der Injektordüse saugt der Injektor die Luft aus der Lunge ab und fördert sie über das federbelastete Überdruckventil ins Freie. Nach Leerung der Lunge fällt der Druck in der Lunge und im Steuerraum und führt zum Umschalten der Membran. Dadurch wird das Schaltventil geöffnet, und das Überdruckventil schliesst durch die eigene Federkraft. Die Gaszufuhr an der Injektordüse führt nunmehr zu einer Druckerhöhung im System und zur Füllung der Lunge. Nach Füllung der Lunge und Erreichung des vorgegebenen Umschaltdruckes schliesst das Schaltventil wieder, die Exspirationsphase beginnt erneut. Diese Vorrichtung ist nicht für eine Steuerung durch den Einatemimpuls des Patienten vorgesehen. Die Umschaltung der Atemphasen erfolgt nur durch den einmal vorgegebenen Druckunterschied an der Membran. Auf den Zustand des Patienten wird keine Rücksicht genommen. Die Atemfrequenz und die Atemintensität werden ihm nicht angepasst (DE-PS 916 727).

In einem weiteren bekannten Beatmungsgerät erfolgt die Anpassung des Beatmungsvorganges an die jeweilige Atemfrequenz und Atemintensität des Patienten mittels einer druckempfindlichen Vorrichtung. Diese Vorrichtung enthält in einem gemeinsamen Gehäuse eine Vordruckkammer und eine Ausatemkammer, die durch eine druckempfindliche, als Membran ausgebildete Umschaltvorrichtung voneinander getrennt sind. Die Vordruckkammer ist an das unter Druck zugeführte Nährgas, das Atemgas, angeschlossen. Es sind Mittel zur Zufuhr und zur Regelung der Entlüftung durch einen Schlitz vorhanden. Die Ausatemkammer ist mit der vom Patienten kommenden Ausatmungsleitung verbunden. Die Abführung der Ausatemluft nach aussen erfolgt über einen Kanal durch ein Rückschlagventil. Ein durch die Stellung der Umschaltvorrichtung gesteuertes Ventil öffnet diesen Kanal zur und während der Ausatemphase und verschliesst ihn während der Einatemphase. Der Vordruckkammer ist in der Atemgaszuführung ein gleichfalls von der Umschaltvorrichtung gesteuertes Umschaltventil vorgeschaltet, das in der Einatemphase, die durch eine Einatmungsbemühung des Patienten ausgelöst wird, die Atemgaszuführung zur Vordruckkammer abschliesst und gleichzeitig die Zuführleitung zum Patienten öffnet. Mit dem Umschalten in die Ausatemphase, die nach dem Erreichen eines bestimmten Druckes in der Lunge erfolgt, wird die Zuführleitung zum Patienten geschlossen und die Atemgaszuführung zur Vordruckkammer geöffnet.

Voraussetzung dazu wäre jedoch eine genaue Steuerung des Vordruckes. Dies ist mit den vorhandenen Mitteln zur Regelung der Zufuhr des Atemgases und der Entlüftung der Vordruckkammer, die voneinander abhängig sein können, kaum möglich, zumal der Druck des Atemgases selbst eine weitere Variable darstellt. Das Abströmen von Atemgas durch den Entlüftungsschlitz der Vordruckkammer ergibt einen unnötigen zusätzlichen Atemgasverbrauch (DE-AS 1 236 135).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Beatmungsphasenregler zu schaffen, der sich der Beatmungsfrequenz und der Atemintensität des Benutzers anpasst und dabei durch den Einatem-Unterdruckimpuls den Atemgasstrom auslöst und dann nach dem Erreichen eines bestimmten einstellbaren Druckwertes in der Lunge wieder abschaltet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Steuermembran und eine Membran, die eine über eine Anschlussleitung mit der Lunge verbundene Druckkammer begrenzen und in dieser durch eine Verbindungsstange miteinander verbunden sind, und ein Ventil in der Atemgaszuführung, das mittels eines Stössels über eine mit der Verbindungsstange beweglich verbundene Hebelmechanik betätigt wird, gelöst.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben.

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Das zur Beatmung verwendete Atemgas (z. B. Druckluft oder Sauerstoff oder ein anderes atembares Gemisch) steht unter Druck (wahlweise 1 bis 6 bar) an dem Ventil 1 an. Das Ventil 1 wird von dem Krater 2 und der Ventilmembran 3 gebildet. Die Ventilmembran 3 wird durch den Stössel 4 und die Druckfeder 5 auf den Krater 2 gedrückt. Der Stössel 4 ist in der Buchse 6 geführt. In das Langloch 7 des Stössels 4 greift ein Hebel der Hebelmechanik 8 ein. Die Hebelmechanik ist drehbar im Lager 9 gelagert. Der andere Hebel der Hebelmechanik 8 greift in das Langloch 10 der Verbindungsstange 11 ein. Die Verbindungsstange 11 koppelt die Steuermembran 12 und die Membran 13, zwischen denen die Druckkammer 14 gebildet ist, miteinander. Die Druckkammer 14 ist über die Anschlussleitung 15 mit dem Patienten verbunden. In die Druckkammer 14 mündet die Verbindungsleitung 16, die bei geöffnetem Ventil 1 das Atemgas zur Druckkammer 14 führt.

Von der Anschlussleitung 15 führt die Druckausgleichsleitung 20 in die Kammer 21. Die Steuermembran 12 wird in der zur Atmosphäre hin offenen Kammer 22 von dem Federpilz 23 berührt. Der Federpilz 23 steht unter dem Druck der Druckfeder 24, die mittels des Stellknopfes 25 über das Gewinde 26 in der Gewindebuchse 18 stufenlos vorgespannt werden kann. Die maximale Eintauchtiefe des Federpilzes 23 in die Kammer 22 ist durch den Anschlag 17 der Gewindebuchse 18 begrenzt. Der Handbetätigungsknopf 19 dient der manuellen Ansteuerung der Verbindungsstange 11.

Die Verbindungsleitung 16 enthält weitere für die Beatmungsparameteränderung notwendige Bauelemente. Es können diese z. B. ein Gasmengenregelventil, ein Injektor-Gasmischelement mit federbelastetem Rückschlagventil und eine flowgeregelte Druckgasleitung zum Antrieb eines nichtdarge-stellten Aerosolzerstäubers sein.

Die Wirkungsweise des beschriebenen Ausführungsbeispiels ist die folgende:

Ein Einatem-Unterdruckimpuls des Patienten gelangt über die Anschlussleitung 15 in die Druckkammer 14 und über die Druckausgleichsleitung 20 in die Kammer 21. Dadurch entsteht an der Steuermembran 12 wegen der freien Verbindung der Kammer 22 mit der Atmosphäre eine Druckdifferenz. Die Membran 13 bleibt ohne Druckbeaufschlagung. Durch die Druckdifferenz an der Steuermembran 12 ergibt sich eine nach unten in Richtung zur Kammer 21 gerichtete Bewegung der Verbindungsstange 11 und damit ein Auslenken der Hebelmechanik 8. Dadurch wird der Stössel 4 gegen die Spannung der Druckfeder 5 angezogen, so dass die Ventilmembran 3 unter dem Druck des Atemgases von dem Krater 2 abheben kann. Damit ist der Weg für das Atemgas durch das Ventil 1 zur Verbindungsleitung 16 frei. In der weiteren Bewegung der Ventilmembran 3, die dann ganz vom Krater 2 abgehoben ist, wird die ganze Membranfläche mit dem Druck beaufschlagt und unterstützt somit die Öffnungsbewegung. Die Öffnungsbewegung wird ausserdem dadurch unterstützt, dass die Membran 13 zu Beginn des Atemgaszufliessens auf der Seite zur Druckkammer 14 stärker belastet wird als auf der Seite zur Kammer 21. Dies wird durch die Dimensionierung der Druckausgleichsleitung 20 erreicht, die dem Atemgasstrom einen Widerstand entgegensetzt. Die Membran 13 und damit auch die Verbindungsstange 11 bleiben durch die Verzögerung der Druckwirkung noch unten, die Hebelmechanik 8 bleibt länger ausgelenkt. Die Membran 13 unterstützt also zu Beginn der Einatmung den Öffnungsvorgang am Ventil 1. Der ansteigende Druck in der Druckkammer 14 führt aufgrund der Druckdifferenz an der Steuermembran 12 zu einer Bewegung der Verbindungsstange 11 in Richtung zur Kammer 22. Wegen des Langloches 10 kommt es jedoch noch nicht gleich über den Stössel 4 zum Schliessen der Ventilmembran 3 auf dem Krater 2. Zuvor muss der Druck in der Druckkammer 14 auf die Steuermembran 12 grösser sein als die Gegenkraft aus dem

Federpilz 23 durch die Druckfeder 24. Erst dann kann das Membransystem, bestehend aus der Steuermembran 12, der Membran 13 und der Verbindungsstange 11, sich so weit in Richtung der Kammer 22 bewegen, dass der Hebel der Hebelmechanik 8 auf der entgegengesetzten Seite des Langloches 10 zum Anschlag kommt und damit zu einer Bewegung gezwungen wird, die den Stössel 4 gegen die Ventilmembran 3 drückt, so dass über den Krater 2 die Atemgaszufuhr zur Verbindungsleitung 16 unterbrochen wird. Das Atemgas in der Verbindungsleitung 16 entspannt sich in die Druckkammer 14 hinein. Damit wird die Aussenfläche der Ventilmembran 3 druckentspannt, womit der Schliessvorgang am Ventil 1 unterstützt wird.

Der Druck in der Druckkammer 14 ist der Druck in der Lunge des Patienten. Diese Druckhöhe wird bestimmt durch die stufenlos einstellbare Gegenkraft im Federpilz 23. Die Einstellung erfolgt mit dem Stellknopf 25. Bestimmend ist die Druckfeder 24. In dem Umsteuerungssystem besteht keine Abhängigkeit von dem Vordruck des Atemgases.

Zusammenfassend wird nachstehend nochmals auf die wichtigsten Merkmale und Vorteile des vorbeschriebenen Beatmungsphasenreglers hingewiesen. Die Verbindungsstange ist in einer mit der Umgebung in Verbindung stehenden, von der Steuermembran begrenzten Kammer einem Federpilz gegenüber angeordnet, der in einer Gewindebuchse axial geführt durch eine in ihrer Druckspannung über einen Stellknopf stufenlos regelbare Druckfeder einem Anschlag der Gewindebuchse anliegt. Die Membran begrenzt eine Kammer, die über eine Druckausgleichsleitung mit der Anschlussleitung verbunden ist. Das Ventil ist aus einem Krater und einer von einem in einer Buchse geführten, durch eine Druckfeder belasteten Stössel angedrückten Ventilmembran gebildet. Die Hebelmechanik ist drehbar im Lager gelagert und greift beweglich mit einem Hebel in ein Langloch des Stössels und mit dem anderen Hebel in ein Langloch der Verbindungsstange ein, wobei die Hebel bei Beginn der Einatmung fest im Langloch in Richtung zur Druckkammer und im Langloch in Richtung zur Steuermembran hin anliegen.

Die mit dieser Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass es in eindeutig einfacher Weise lediglich durch Einstellung mittels des Stellknopfes möglich ist, den gewünschten Umschaltdruck von der Einatemphase in die Ausatemphase zu erhalten und sicherzustellen. Dabei gibt es keine Abhängigkeit von einem Vordruck des zuzuführenden Atemgases. Der Beginn der Einatemphase wird bereits durch einen leichten Unterdruck im Ansaugsystem eingeleitet.

Die Steuermembran und die Membran, die die Druckkammer begrenzen, erstrecken sich damit über den gesamten Querschnitt der Druckkammer und sichern durch die so gegebenen grossen Membranflächen schon bei kleinen Druckkräften einen immer ausreichenden Steuerweg.

Die Ventilmembran wird nach dem öffnen des Ventils zusätzlich mit der Druckdifferenz bis zur gesamten Fläche beaufschlagt. Ausserdem wird das öffnen des Ventils durch die Membran im Druckraum unterstützt, da hier der Druckausgleich durch die Druckausgleichsleitung verzögert erfolgt. Die Langlöcher in der Verbindungsstange und dem Stössel sichern in baulich einfacher und störungsfreier Weise, dass die Zufuhr des Atemgases wirklich erst nach dem Erreichen des gewünschten Druckes in der Lunge abgeschaltet wird. Sie stabilisieren ausserdem das Umschaltsystem, so dass kleine Druckschwankungen in den Atemwegen nicht vorzeitig zum Umschalten führen.

In weiterer Ausbildung der Erfindung steht ein Handbetätigungsknopf axial beweglich im Stellknopf und im Federpilz geführt in der Ruhestellung der Verbindungsstange gegenüber und hat in eingeschobener Stellung die Verbindungsstange axial verschoben.

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Mit dieser Lösung kann jederzeit nur durch einen Druck auf den Handbetätigungsknopf die Auslösung durch den Unterdruck beim Einatmen auf Wunsch vorweggenommen werden. Dies ist für Notsituationen von Bedeutung.

Der Beatmungsphasenregler nach der Erfindung ist einfach und besteht aus nur wenigen Bauteilen. Die für Beatmungsgeräte notwendige Reinigung und Desinfektion ist ohne Schwierigkeiten möglich, eine Dejustierung von mehreren Einsteligliedern ist nicht zu befürchten.

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1 Blatt Zeichnungen

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624 013 PATENTANSPRÜCHE

1. Beatmungsphasenregler für Beatmungsgeräte mit druckempfindlicher Regelung der Atemphasen, ausgelöst durch eine Einatmungsbemühung des Benutzers, gekennzeichnet durch eine Steuermembran (12) und eine Membran (13), die eine über eine Anschlussleitung (15) mit der Lunge verbundene Druckkammer (14) begrenzen und in dieser durch eine Verbindungsstange (11) mit einander verbunden sind, und ein Ventil (1) in der Atemgaszuführung, das mittels eines Stössels (4) über eine mit der Verbindungsstange (11) beweglich verbundene Hebelmechanik (8) betätigt wird.

2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstange (11) in einer mit der Umgebung in Verbindung stehenden, von der Steuermembran (12) begrenzten Kammer (22) einem Federpilz (23) gegenüber angeordnet ist, der in einer Gewindebuchse (18) axial geführt durch eine in ihrer Druckspannung über einen Stellknopf (25) stufenlos regelbare Druckfeder (24) einem Anschlag (17) der Gewindebuchse (18) anliegt.

3. Regler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (13) eine weitere Kammer (21) begrenzt, die über eine Druckausgleichsleitung (20) mit der Anschlussleitung (15) verbunden ist.

4. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (1) aus einem Krater (2) und einer von einem in einer Buchse (6) geführten, durch eine Druckfeder (5) belasteten Stössel (4) angedrückten Ventilmembran (3) gebildet ist.

5. Regler nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelmechanik (8) drehbar in einem Lager (9) gelagert beweglich mit einem Hebel in ein Langloch (7) des Stössels (4) und mit einem anderen Hebel in ein Langloch (10) der Verbindungsstange (11) eingreift, wobei die Hebel bei Beginn der Einatmung fest im Langloch (7) des Stössels in Richtung zur Druckkammer (14) und im Langloch (10) der Verbindungsstange in Richtung zur Steuermembran (12) hin anliegen.

6. Regler nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Handbetätigungsknopf (19) axial beweglich im Stellknopf (25) und im Federpilz (23) geführt in der Ruhestellung der Verbindungsstange (11) gegenübersteht und in eingeschobener Stellung die Verbindungsstange (11) axial verschoben hat.