DE2429541C3 - Anästhesie-Beatmungsvorrichtung mit einer auf spontane Atemversuche ansprechenden Steuermembran - Google Patents
Anästhesie-Beatmungsvorrichtung mit einer auf spontane Atemversuche ansprechenden SteuermembranInfo
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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 2r>
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 (2)
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.
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