DE2429541C3

DE2429541C3 - Anästhesie-Beatmungsvorrichtung mit einer auf spontane Atemversuche ansprechenden Steuermembran

Info

Publication number: DE2429541C3
Application number: DE2429541A
Authority: DE
Inventors: Wayne W. Madison Wis. Hay (V.St.A.)
Original assignee: Airco Inc
Current assignee: Airco Inc
Priority date: 1973-07-02
Filing date: 1974-06-20
Publication date: 1979-05-31
Also published as: IT1014963B; FR2235706B1; SE7408336L; DE2429541A1; FR2235706A1; JPS5037292A; GB1431739A; DE2429541B2; DK353874A; JPS5438438B2; US3841327A

Description

Die Erfindung betrifft eine Anästhesie-Beatmungsvorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Solche Beatmungsvorichtungen werden insbesondere bei Operationen und in ähnlichen Anwendungsfällen verwendet und dienen dazu, die Funktion eines Atemsacks zu verbessern bzw. zu ersetzen. Dabei sind für ein solches Gerät wie es auch in der US-PS 30 46 979 beschrieben ist, zwei prinzipiell unterschiedliche Arbeitsweisen vorgesehen:

In dem einen Fall, bei dem der Patient keinerlei eigene, spontane Atmungsversuche unternimmt, arbeilet das Gerät in einem fest vorgegebenen Ein- und Aus-Atmungsrhythmus in zeitlich zyklischer Folge und ersetzt voll und ganz die Atemfunktion des Patienten. Im anderen Fall, in dem der Patient mehr oder weniger schwache, spontane Atmungsversuche unternimmt, muß das Gerät in der Lage sein, diese spontanten Versuche zu erkennen und so im richtigen Takt zu unterstützen, daß die Eigen-Atmungstätigkeit des Patienten möglichst gefördert wird. Dabei ist von besonderer Bedeutung, daß es während einer Anwendung zu unmittelbaren Übergängen von der einen Betriebsweise in die andere kommen kann, sei es, daß die eigene Atmungstätigkeit eines Patienten plötzlich aussetzt, oder daß der Patient nach längerer Pause wieder spontan zu atmen beginnt. Insbesondere im letzteren Fall ist es äußerst wichtig, daß das Gerät auch sehr schwache Atmungsansätze erfaßt und unterstützt, damit nicht durch eine zwangsmäßige Fremdbeatmung in einem unangepaßten Rhythmus die wiedereinsetzende F.igenatmung des Patienten unterdrückt bzw. so gestört wird, daß sie wieder zum Erliegen kommt.

Um die geschilderten Aufgaben erfüllen zu können, umfassen Beatmungsvorrichtungen der eingangs genannten Art und insbesondere auch das in der US-PS 30 46 979 beschriebene Gerät einen Balg als Teil des Atemkreises des Patienten, der im allgemeinen in vertikaler Richtung innerhalb einer den Balg umgebenden Kammer angeordnet ist Die Bewegung des Balges nach oben (Kontraktion) und nach unten (Expansion) dient dazu, die Strömung und die Menge des Gases im Atemkreis des Patienten zu steuern. Die Verlagerung des Balges nach unten wird im allgemeinen durch die Schwerkraft hervorgerufen, welche auf ein Gewicht wirkt, das innerhalb des unteren Teils des Balgs angeordnet ist, und seine Aufwärtsbewegung wird durch ein pneumatisches Betätigungssystem bewirkt, das die den Balg umgebende Kammer unter Druck setzt Der auf diese Weise angehobene Kammerdruck bewirkt eine Kontraktion des Salges, so daß das Gas aus dem Balg den Atemwegen des Patienten zugeführt wird. Das Maß einer derartigen pneumatischen Druckversorgung läßt sich den Erfordernissen des Patienten entsprechend steuern.

Zur Erfassung spontaner Eigen-Atmungstätigkeit des Patienten ist es ebenfalls nach der US-PS 30 46 979 bereits bekannt eine flexible Membran, die auch als Faltp!atte bezeichnet wird, zwischen dem Atemkreis des Patienten und der pneumatischen Druckversorgungseinrichtung vorzusehen. Dabei spricht die Membran auf eine ausreichende Anstrengung zum Einatmen beim Patienten an, indem sie sich durchbiegt wodurch auf der gegenüberliegenden Seite der Faltplatte ein Unterdruck erzeugt und einer Abtasteinrichtung zugeführt wird, die durch die Membran den Atemwegen des Patienten gegenüber fluiddicht isoliert ist und somit nicht durch Krankheitserreger oder andere Stoffe innerhalb der Atemwege des Patienten verunreinigt werden kann. Die Abtasteinrichtung reagiert auf den geringen Unterdruck, der von der Membran übertragen wird in der Weise, daß sie ein entsprechendes Steuerventil des pneumatischen Betätigungssystems betätigt, wodurch ein Beatmungszyklus ausgelöst wird.

Gemäß der US-PS 30 46 979 ist die Membran in einer eigenen, oberhalb der eigentlichen Balgkammer befindlichen, durch die Membran in einen oberen und unteren Gasraum unterteilten Membrankammer angeordnet, wobei der über der Membran liegende obere Gasraum mit den Atemwegen des Patienten und der untere Gasraum mit dem pneumatischen Betätigungssystem des Balgs in Verbindung stehen. Da-* hat jedoch den prinzipiellen Nachteil, daß die in der Atemluft de* Patienten befindliche Feuchtigkeit in den über der Membran liegenden Gasraum gelangen und sich dort auf der Membran niederschlagen kann. Bei einem länger andauernden Gebrauch der Vorrichtung hat das zur Folge, daß die Empfindlichkeit, mit der die Membran auf Einatmungsversuche des Patienten reagieren kann, mehr und mehr abnimmt, so daß in zunehmendem Maße die Gefahr besteht, daß der Patient zwangsweise und entgegen seinem sich unter Umständen nur sehr schwach akzentuierenden natürlichen Atemrhythmus beatmet wird. Wie die US-PS 30 46 979 zeigt, hat man bisher durch verschiedene Maßnahmen diesem Problem beizukommen versucht. So wird die vom Patienten ausgeatmete Luft durch einen Absorber geleitet und ist zwischen dem eigentlichen Atemkreis des Patienten und

^fa> dem über der Membran liegenden Gasraurr. eine Verbindungsleitung mit äußerst kleiner Querschnittsfläche vorgesehen, um möglichst wenig Atemluft und somit auch nur wenig Feuchtigkeit in diesen Raum

gelangen zu lassen. Diese Maßnahmen haben aber beide den Nachteil, daß sie einen relativ hohen Strömungswiderstand ergeben, der seinerseits die Ansprechempfindlichkeit der Membran herabsetzt

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Beatmungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine maximale Empfindlichkeit der Membran auch bei einer sich über Stunden hinziehenden ununterbrochenen Benutzung der Vorrichtung jederzeit sichergestellt ist

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß der untere Gasraum der Membrankammer mit dem Atemkreis des Patienten in Verbindung steht und daß das mit dem oberen Gasraum in Verbindung stehende pneumatische Botätigungssystem von dem Atemkreis des Patienten völlig getrennt ist

Durch diese erfindungsgemäße Anordnung kann sich die in der Atemluft des Patienten enthaltene Feuchtigkeit nur noch auf der Unterseite der Membran niederschlagen, von wo sie ohne Beeinträchtigung der Ansprechempfindlichkeit sofort abtropft Hierdurch wird es in überraschende.·· und vorteilhafter Weise möglich, auf alle weiteren, auf ein Fernhalten der Atemluftfeuchtigkeit von der Membran gerichteten Maßnahmen zu verzichten und somit die Kosten für ein derartiges Beatmungsgerät unter gleichzeitiger Steigerung der Zuverlässigkeit und der Ansprechempfindlichkeit zu senken.

Eine weitere Steigerung der Ansprechempfindlichkeit durch die Verwendung einer besonders stark flexiblen Membran wird erfindungsgemäß dadurch bewirkt, daß der untere Gasraum auf seiner der Membran gegenüberliegenden Seite durch eine perforierte Platte begrenzt wird, durch deren öffnungen hindurch er mit dem Atemkreis des Patienten in Verbindung steht

Diese perforierte Platte ermöglicht die Verwendung wesentlich flexiblerer Membranen als bisher, weils sie verhindert, daß sich eine hochflexible Membran unter dem Einfluß der auftretenden Druckunterschiede überdehnt oder gar zum Reißen kommt.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschriebt.!, es zeigt

F i g. 1 einen Aufriß einer erfindungsgemäßen Beatmungsvorrichtung, und

F i g. 2 einen Vertikalschnitt der in der F i g. i dargestellten Vorrichtung entlang der Linie 2-?.

In den F i g. 1 und 2 ist eine Beatmungsvorrichtung 10 dargestellt, die gemäß der Erfindung aufgebaut ist. Es kann ein nicht dargestelltes herkömmliches pneumatisches Betätigungssystem verwendet werden, welches auf die Atmungsanstrengung des Patienten anspricht, indem ein Arbeitszyklus der Beatmungseinrichtung ausgelöst wird. Derartige Steuereinrichtungen sind an sich bekannt und weisen eine entsprechende Ventileinrichtung auf, um einen vorgegebenen negativen Druck in der Balgkammer außerhalb des Balges zu ermitteln, worauf ein Hauptventil betätigt wird, so daß der Balgbehälter unter Druck gesetzt wird, wie es nachfolgend beschrieben wird. Derartige Vorrichtungen mit der zugehörigen Steuereinrichtung sind auf dem Markt erhältlich. Die in der Zeichnung dargestellte Beatmungseinrichtung 10 weist einen Rahmen 12 auf, der eine Rahmenquerplatte 14 und zwei oder mehrere vertikale Rahmenelemenle 16 umfaßt, deren untere Teile jeweils an einer (nur teilweise dargestellten) Grundplatte 18 befestigt sind. Der Rahmen 12 und die Grundplatte 18 dienen zur Halterung einer Balgkammer 22, die vorzugsweise aus einem durchsichtigen zylindrischen Plastikmaterial oder einem ähnlichen Stoff hergestellt ist und innerhalb eines Käfigs 20 angeordnet sein kann, der aus der F i g. 2 am deutlichsten ersichtlich ist. Der untere Umfang der Zylinders 22 ist gegen die Grandplatte 18 mittels eines Dichtungsringes 24 derart abgedichtet, daß das Gasvolumen in dem Zylinder 22 nicht aus dessen Ende austreten kann. Aus der F i g. 2 insbesondere ist ersichtlich, daß ein

ίο Steuerkopf 26 vorgesehen ist, welcher das obere Ende des Zylinders 22 umschließt wobei die Wände des Kopfes 26 dicht mit dem Umfang des oberen Endes des Zylinders 22 mittels eines Dichtungsringes 28 verbunden sind. Ein nach unten stehender Flansch 30 ist von

ι ο dem Kopf 26 aus innerhalb des Zylinders 22 nach außen auCgebogen, und ein flexibler Balg 32 ist an seinem oberen offenen Ende gasdicht mit dem Flansch 30 verbunden. Der Balg 32 besteht aus Gummi oder einem anderen flexiblen Material und ist in vertikaler Richtung

■in kontrahierbar und expandierbar. Bekanntlich wird bei einer Anordnung dieser Art ein Oberdruck aus einem pneumatischen Luftversorgungssystem in das Innere des Zylinders 22 eingeführt, der den Balg 32 umgibt, um den Balg 32 dazu zu veranlassen, daß er nach oben zusammengedrückt wird, so daß dadurch ein im Balg vorhandenes Gasvolumen nach außen durch die öffnungen 33 und 35 in den Kopf 26 und von dort durch die Durchführungen 34 und 31 über die Leitung 36 in den Atemweg des Patienten gebracht wird.

in Der Balg 32 weist an seinem untersten Ende ein Gewicht 40 aus Metall oder einem ähnlichen Material auf, welches dazu dient, den Balg wieder in die unterste, expandierte Stellung zu .:iehen, wenn d«._. Einatmen im Atmungszyklus beendet ist Während der Ausdehnung

r> des Balges 32 wird das Innere des Zylinders 22 über ein Abblasventil in dem pneumatischen Luftversorgungssy stern dem atmosphärischen Druck ausgesetzt.

Um das Luftvolumen oder die gesamte lineare Auslenkung des Balges zu steuern, ist eine Kette 42 am

w Boden des Balges 32 am Punkt 44 angebracht und von dort über eine öffnung 46 in den Kopf 26 im Zylinder 48 geführt, der durch einen Stift 50 mit einer drehbaren Welle 52 verbunden ist. Die Welle 52 ist im Kopf 26 drehbar gelagert und läßt sich an dem Einstellknopf 54 5 verdrehen, der am äußeren Teil der Welle 52 angeordnet ist. In Abhängigkeit von den Erfordernissen des Patienten wird die Welle 52 derart gedreht, daß die Kette 42 um den Zylinder 48 gewickelt wird, so daß dadurch eine einstellbare Grenze gebildet wird, um die unterste Auslenkung des Balges 32 festzulegen. Sobald das entsprechende Atmungsvolumen festgelegt ist, wird der Einstellknopf 54 durch Reibung mittels des O-Ringes 56 gegen den Flansch 58 auf dem Kopf 26 gehalten, und zwar durch eine Feder 60. tine Skala 62 ist außerhalb der Vorrichtung vorgesehen, um eine Anzeige des eingestellten Luftvolumens für das Bedienungspersonal zu liefern.

Gemäß der Erfindung ist der oberste Teil des Steuerkopfes 26 mit einer hochstehenden kreisförmigen

W) Schulter 64 ausgestattet, die an ihrer oberen Seite einen Rand 66 bildet. Eine dünne, flexible Gummimembrn 65" ist über den Rand 66 gespannt und dann nach unten gezogen und um den Rand 66 herum derart abgedichtet, drR ein erster Gasraüm oder eine Kammer 70 unterhalb

b.'> der Membran 68 gebildet ist. Eine perforierte Platte 72 schließt den ersten Gasraum 70 ein, indem sie sich quer über den Kopf 26 unterhalb der flexiblen Membran 68 erstreckt. Die Platte 72 liegt mit ihrem Außenumfang an

der Innenfläche des Kopfes 26 an, wie es aus der Zeichnung ersichtlich ist, und ist durch einen Haltering 73 gehalten.

Ein zweiter Gasraum oder eine zweite Kammer 74 ist oberhalb der Membran 68 ausgebildet, und zwar ^r> umgeben von einer Abdeckung 76, welche über den Kept 26 gepaßt und gegenüber diesem mittels des Dichtungsringes 78 abgedichtet ist. Die Abdeckung 76 wird durch eine Halteschraube 82 gehalten, die durch eine öffnung in der Querplatte 14 hindurchgeschraubt ist und ein unteres Ende 84 aufweist, welches gegen eine Aufnahmeöffnung in der Abdeckung 76 stößt.

Es ist nunmehr ersichtlich, daß die Abdeckung 76 zusammen mit bestimmten Teilen des Kopfes 26 dazu dient, eine Membrankammer 86 zu bilden, welche durch is die flexible Membran 68 in einen ersten Gasraum 70 und einen zweiten Gasraum 74 unterteilt ist. Weiterhin ist ersichtlich, daß der zweite Gasraum 74 oberhalb der Membran 68 über Durchgänge 88, welche gestrichelt dargestellt sind, mit dem Gasvolumen innerhalb des Zylinders 22 außerhalb des Balges 32 in Verbindung steht. Somit ist ersichtlich, daß der zweite Gasraum 74 und das Gasvolumen innerhalb des Zylinders 22 außerhalb des Balges 32 vollständig gegen mögliche Verunreinigungen aus dem Atemweg des Patienten 2^r> abgesichert sind. Dieser isolierte Raum kann dann mit einer herkömmlichen druckempfindlichen Steuereinrichtung verbunden sein, die ebenfalls frei von Verunreinigungen bleibt.

Andererseits ist ersichtlich, daß der erste Gasraum 70 über den Kopf 26 mit der Leitung 36 in Verbindung steht, und zwar über die Durchgänge 34 und 31. Die Leitung 36 ist im Betrieb mit dem Atemweg des Patienten verbunden. Somit ist ersichtlich, daß ein Unterdruck, wie er durch die Atemanstrengung des Patienten erzeugt wird, direkt auf den ersten Gasraum 70 unterhalb der flexiblen Membran 68 wirkt. Die Membran 68 wird nach unten gebogen, so daß dadurch der negative Druck auf den zweiten Gasraum 74 oberhalb der flexiblen Membran 68 wirkt, und zwar über die Durchführungen 88, so daß dieser Unterdnjck auf das Innere des Zylinders 22 und somit auf eine druckempfindliche Steuereinrichtung wirkt, die dann in der Weise arbeitet, daß das Innere des Zylinders 22 unter Druck gesetzt wird, um den Balg 32 nach oben zusammenzudrücken und das darin enthaltene Fluid über die Leitung 36 des Patienten zuzuführen.

Bevor der gesteigerte Druck im Zylinder 22 den Balg 32 nach oben bringt, wird dieser Druck auch zu einem zweiten Gasraum 74 über die Durchführungen 88 übertragen. Der erhöhte Druck wird dann durch eine Leitung 92 einem aufblasbaren Abblasventil 38 zugeführt, um dieses Ventil 38 zu schließen. Nachdem der Balg 32 seine oberste, am stärksten kontrahierte Stellung erreicht hat, ermittelt die pneumatische Steuereinrichtung in herkömmlicher Weise den erhöhten Druck und bringt die Beatmungseinrichtung in die Ausalmungsphase, in welcher der Balg 32 frei nach unten fällt. Wenn der Balg seine untere Grenzstellung erreicht hat, gestattet der verminderte Druck in dem Balgzylinder 22, daß das Abblasventil 38 öffnet und den Atemkreis mit dem atmosphärischen Druck verbindet.

Es sei nochmals darauf hingewiesen, daß die allgemeine Arbeitswweise der oben beschriebenen Einrichtung in dem Sinne üblich ist, daß eine flexible Membran dazu verwendet wurde, um das Drucksignal, welches durch die Atmungsanstrengung eines Patienten erzeugt wird, einem herkömmlichen pneumatischen Steuersystem zuzuführen, welches mit dem Inneren der Balgkammer in Verbindung steht, um den Balg in Tätigkeit zu setzen. Aus der erfindungsgemäßen Anordnung ist jedoch ersichtlich, daß diejenige Feuchtigkeit, die aus den Atemwegen des Patienten eingeführt werden kann, in den ersten Gasraum 70 unterhalb der Membran 68 eintritt und im Falle einer Kondensation an der Membran 68 lediglich von der Unterseite der Membran abtropft und somit keinen Einfluß auf die Empfindlichkeit der Membran hat. Die Feuchtigkeit aus den Atemwegen des Patienten kann somit lediglich an der Unterseite der Faltplatte kondensieren; diese dient in wirksamer Weise weiterhin dazu, den Atemkreis des Patienten zu isolieren, und zwar einschließlich dem Inneren des Balges, wobei eine vollständige Isolation gegenüber allen pneumatischen Steuereinrichtungen gewährleistet ist, die in Verbindung mit der Beatmungseinrichtung eingesetzt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anästhesie-Beatmungsvorrichtung mit einem durch ein pneumatisches Betätigungssystem kontrahierbaren und expandierbaren, den Atemwegen des Patienten Gas zuführenden und entziehenden Balg, dessen im wesentlichen periodisch wiederkehrende Arbeitszyklen durch eine auf die Druckverhältnisse im Balg ansprechende Steuervorrichtung gesteuert sind, und mit einer eine oberhalb des Balges angeordneten Membrankammer in einen oberen und einen unteren Gasraum teilenden Membran, die auf den bei einem Einatemversuch des Patienten während des automatisch gesteuerten Ausatemvorganges in dem Betätigungskreis entstehenden Unterdruck in der Weise anspricht, daß sie das Steuergerät zu einem sofortigen Umschalten auf einen Einatemvorgang veranlaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Gasraum (70) der Membrankammer (86) mit dem Atemkreis des Patienten in Verbindung steht und daß das mit dem oberen Gasraum (74) in Verbindung stehende pneumatische Betätigungsystem von dem Atemkreis des Patienten völlig getrennt ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Gasraum (70) auf seiner der Membran (68) gegenüberliegenden Seite durch eine perforierte Platte (72) begrenzt wird, durch deren öffnungen hindurch er mit dem Atemkreis des Patienten in Verbindung steht.