DE8414781U1 - Beatmungsgeraet zur kuenstlichen beatmung mit hohe und/oder superhohe frequenzen aufweisendem beatmungsgas - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eiη/Beatmungsgerät zur Beatmung mit hohen und/ oder superhohen Frequenzen aufweisendem Beatmungsgas .

Derartige Beatmungsgeräte oder Respiratoren dienen dazu, einem Patienten mit beeinträchtigter Atmung künstlich Atem-oder Frischgas zuführen zu können. Sie haben die Aufgabe, eine unzureichende oder nicht vorhandene Spontanatmung zu ersetzen und den Patienten mit Sauerstoff, Medikamenten oder Anästhesiegasen zu versorgen. Zur besseren Sauerstoffdiffusion z.B. bei schweren Lungenschädigungen ist es indiziert, höhere Frequenzen anzuwenden, um mit geringem Beatmungsdruck die geschädigte Lunge weniger zu belasten. Es sind Beatmungsgeräte bekannt, bei denen mit unterschiedlichen Steuereinrichtungen hohe Frequenzen erzeugt werden. Bei diesen Geräten besteht der Nachteil, daß das bei hohen Frequenzen unter Druck in die Lunge eingeströmte B?atmungsgas nicht beschleunigt aus der Lunge entleert werden kann. Hierdurch verbleibt in der Lunge ein Restdruck, der in Abhängigkeit von Stenosen und Complaince unkontrollierbar ist und mit Erhöhung der Frequenz ansteigt. Bei extrem hohen Frequenzen kommen dadurch keine ausreichenden Druckunterschiede mehr zustande, weil der intrapulmonale Druck bereits zu hoch ist. Bei anderen ebenfalls bekannten Geräten wird in der Atmungsphase ein negativer Druck erzeugt, der jedoch auch einen negativen Druck in der Lunge erzeugen kann, so daß Lungenteile kollabieren und zusammengezogen werden können. Des weiteren sind zur Hochfrequenz- oder Superhochfrequenzbeatmung auch Geräte bekannt, bei denen mittels einer Düse Atemgas unter hohem Druck in die Lunge eingeblasen oder Druckspitzen während einer normalen Beatmung überlagert werden können. Diese Geräte haben den Vorteil, daß die Beatmung mit hohen Frequenzen möglich ist, weil der Patient durch einen großvolumigen Tubus ausatmen kann. Bei diesen Geräten besteht aber als Nachteil die Strahlwirkung der Düse auf Lungenteile, unzureichende Befeuchtung und Beheizung. Es können auch nur Druckimpulse inspiriert oder überlagert werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Beatmungsgerät zu schaffen, mittels dem die bekannten Nachteile vermieden werden und wahlweise eine hochfrequente Beatmung und auch eine superhochfrequ-ente Beatmung beliebig kombinierbar ist,um auf Grund einer besseren C0„- Ausspülung die durch superhochfrequente Beatmung bewirkte gute Op- Diffusion einsetzen zu können.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe durch einen mit der Patientenzuleitung verbindbaren Verteiler, dessen erster Anschluß über eine Befeuchterflasche od. dgl. mit einer Zuführleitung mit Durchflußvolumenventil, dessen zweiter Anschluß mit dem Ausatemventil mit einem Steuerglied zur Volumen/ Druckeinstellung und dessen dritter Anschluß über eine Druckleitung mit einem Generator verbunden ist, wobei die Zuführleitung und das Ausatemventil zusätzlich mittels eines Beipasses mit einem Druckversteller verbunden sind. Der eine Endabschnitt des Beipasses ist als Düse ausgebildet und ragt in eine Injektordüse ein, deren Ansaugöffnung einer mit dem Ausatemventil verbundenen Kammer zugeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, daß sich die Patientenlunge in ein Vakuum entleeren kann und der Widerstand im System und in der Lunge überwunden wird ohne das sich in der Lunge ein negativer Druck aufbauen muß.

Mit diesem Beatmungsgerät ist es möglich, direkt in die Patientenzuleiturig eine sinusförmige positive und negative Druckamplitude aufzuschalten, <?urch die der in der Patientenzuleitung fließende Gasstrom in die Patientenlunge hineinpreßt und die gleiche Gasmenge herausgesaugt wird. Bei der Beatmung kann während der Ein- und Ausatmung die Druckamplitude überlagert werden. Bei der Beatmung mit Hochfrequenz kann zur Verbesserung der COp-Ausspüllung und zur Verhinderung eines Druckaufbaus in der Lunge die Ausatmung beschleunigt werden. Der Atemmitteldruck kann bei Verwendung einer Superhoch-Frequenz positiv oder negativ eingestellt werden. Ferrsr ist es möglich, daß bei Anwendung

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der Hochfrequenzbeatmung während der Einatmung ein einstellbares oder festgelegtes Volumen derart mit einem Negativdruck aufgeladen wird, daß beim öffnen des Ausatmungsventils das Ätemgas beschleunigt in das Volumen einfließt und abgeführt wird,

Weitere Merkmale der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig.1 die erfindungsgemäße Anordnung zur Druckamplitudeneinstellung in einer schaubildlichen Ansicht

Fig.2 ein Hochfrequenz-Beatmungsgerät mit einer

Anordnung nach Fig. 1 in einer schematischen Ansicht

Fig.3 ein Superhochfrequenz-Beatmungsgerät in einer Anordnung nach Fig. 1 in einer sehematischen Ansicht

Fig.4 einen Superhoch- Frequenzgenerator für ein

Beatmungsgerät in einer schematischen Ansicht

Fig.5 den Verteiler für die Anordnung nach Fig. 1 in einer schematischen Seitenansicht im Schnitt

Fig.6 eine schematische Darstellung des Verlaufs der und 7 Druckaraplituden.

Die Anordnung 41 weist einen Verteiler 40 auf,der an der mit dem Patienten 39 verbundenen Patientenzuleitung 47 angeordnet ist. Der eine Anschluß 52 des Verteilers 40 ist mit einer Befeuchterflasche 13 verbunden, in die eine Zuführleitung 32 für Luft, Sauerstoff od. dgl. eingeführt ist. An der

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Zuführleitung 32 ist ein DurchflufJvolumenventil 2 angeordnet, mit dem die durch die Zuführleitung 32 strömende Gasmenge eingestellt werden kann. Ein anderer Anschluß 53 des Verteilers 40 ist mit dem Ausatemventil· 5 verbunden, an dem ausgangsseitig eine Kammer 48 angeordnet ist. Die Einstellung des Positiv- Ausatemdrucks am Ausatemventil 5 erfolgt mittels eines Druckverstellers 36, der eine federbelastete Ventilplatte aufweist. An dem einen Endabschnitt der Kammer 48 ist ein Volumenversteller 35 vorgesehen mit, dem das Negativvolumen einstellbar ist. An dem dem Auslaß 30 zugewandten Endabschnitt der Kammer 48 ist eine Injektordüse 31 angeordnet, die über eine Ansaugöffnung 51 mit der Kammer verbunden ist.

Tn die Injektordüse 31 ragt der eine Endabschnitt 49 eines Beipasses 33 hinein, der als Düse 50 ausgebildet ist. Der andere Endabschnitt des Beipasses 33 ist mit der Zuführleitung 32 verbunden. An dem Beipaß 33 ist ein Druckversteller 37 angeordnet, mittels dem der Negativdruck eingestellt werden kann.

Ein weiterer Abzweig 59 des Verteilers 40 ist über eine Druckleitung 38 mit einem Generator 25/26 verbunden, durch den Hochfrequenz oder Superhochfrequenz- Druckamplituden dem dem Patienten zuzuführenden Beatmungsgas aufgeschaltet werden können. Der Generator 25/ 26 ist mittels eines Potentiometers 23 einstellbar und steht mit einem Timer 29 für Superhochfrequenz und einem Timer 28 für Hochfrequenz in Verbindung. Die Timer 28, 29 sind über eine Meßleitung mit Steuerleitung dem Ausatemventil 5 verbunden, um dessen jeweilige Betriebszustände wahrnehmen zu können. Der mögliche Verlauf der Druckamplituden bei Verwendung der Anordnung 41 ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt.

Der in Fig. 5 abgebildete Verteiler 40 besteht aus einem Verteilerkörper 56, indem koaxial zu"r Mittelachse 60 eine Durchbrechung als mittiger Kanal 57 ausgebildet ist. An dem einen Endabschnitt des Verteilerkörpers 56 ist ein

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Anschlußstutzen 54 zum Anschluß der Druckleitung 38 ;-■

angeordnet. Am anderen Endabschnitt des Verteilerkörpers 56 .:f

befindet sich eine Ausnehmung 55, in der die p

Patientenzuleitung 47 mit dem Verteiler 40 verbunden warden %

kann. Der mittige Kanal 57 ist an dem dem Anschlußstutzen 54 |

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dem Anschluß 52 und an dem der Ausnehmung 55 zugewandten

Abschnitt des Verteilerkörpers 57 mit dem Anschluß 53 J

verbunden. Zwischen den Anschlüssen 52, 53 ist in der mittigen Kammer 57 die Gasaustauschstrecke 58 gebildet.

Während der Negativphase (Expirationsphase) des Oszillators wird diese Strecke von Frischgas über den Anschluß 52 durchspült.

In Fig. 2 ist ein Hochfrequenzbeatmungsgerät 42 dargestellt, daß mit der Anordnung 41 versehen sein kann. Bei dem Hochfrequenzbeatmungsgerät 42 ist der eingebaute Sauerstoff-Druckluft- Mischer 1 direkt an z.B. fünf bar angeschlossen. Der Durchfluß wird mit dem Durchflußvolumenventil 2 als konstante Strömung eingestellt. Das Hochfrequenz-Beatmungsgerät 42 kann nun mit der CPAP- Funktion arbeiten. Bei Einschaltung des Schalters 3 für das Hochfrequenzbeatmungsgerät 42 wird das Ausatemventil 5 mit PEEP- Ventil in der Inspirationsphase geschlossen und in der Expirationsphase geöffnet. Mit dem Kodierschalter 12, 13 wird die Inspirations- und Expirationszeit eingestellt. Frequenz und Atemzeitverhältnis werden dann durch den Mikroprozessor des Beatmungsgeräts ermittelt und über als z.B. LED ausgebildete Leuchtanzeigen angezeigt. Der Expirationssog wird über : Schalter 16 geschaltet und mit dem Ventil 17 dosiert. Er bewirkt eine Beschleunigung der Ausatemgase und ist auch bei PEEP einsetzbar. Der integrierte Monitor 18 wird mit dem Drehknopf 14 von 1 bis 20 mbar eingestellt. Er warnt bei Disconection, Strom- oder Gasausfall, wenn der eingestellte Wert in z.B. 20. Sek. nicht erreicht wird. Der Monitor 18 ist über dem Schalter 15 ausschaltbar. Das konstant fließende Gas wird bei Einschaltung der Heizung 6 durch die Heizpatrone 8 erhitzt und zur Befeuchtung durch eine mit

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destilliertem Wasser gefüllte Befeuchterflasche 19 geleitet. Der Heizungsfühler 10 mißt die Temperatur am Verteiler 40. Der Verteiler 40 ist nur schematisch dargestellt und kann wie in Fig. 5 abgebildet ausgebildet sein. Diese Effektivtemperatur ist im Bereich 30- 40°C an der IST-LED-Anzeige ablesbar. Die Soll- LED- Anzeige läßt sich mittels Potentiometer 7 einstellen. Die Heizung justiert sich automatisch auf den vorgegebenen Wert ein. Bei zu hoher oder zu niedriger Temperatur kann eine optische oder akustische Warneinrichtung betätigt werden. Die beheizten Schläuche 9, 20 halten das erwärmte und befeuchtete Atemgas auf der eingestellten Temperatur und verhindern somit eine Kondensbildung. Der Beatmungsdruck wird durch das Ventil 4 begrenzt und läßt bei Erreichen des eingestellten Druckes das Volumen entweichen, das nicht mehr in die Patientenlunge strömen kann. Am Ausatemventil 5 kann ferner der Expirationsdruck (PEEP) eingestellt werden.

Bei dem Superhochfrequenz- Beatmungsgerät 43 nach Fig. 3 ist ein Wahlschalter 22 vorgesehen, mit dem die gewünschte Beatmungsform wie assestier- kontrolliert, CPAP, SHF- CPAP, SIMV, kontrolliert IMV, SHF- IMV eingestellt werden kann. Bei einer Beatmungsform mit Superhochfrequenz erzeugt der eingebaute Generator 25/ 26 eine Superhochfrequenz. Diese wird mit dem Potentiometer 23 von z.B. 30C bis 3000/min eingestellt. Mit dem Ventil 21 wird die Amplitudenhöhe bestimmt. Die Triggerempfindlichkeit bei SIMV- Beatmung und assestiert und kontrolliert läßt sich am Potentiometer 24 einstellen. Mittels des Schalters 27 wird die vom Timer 29, 28 erzeugte oder die Patientenfrequenz bei CPAP oder SIMV bestimmt. Der weitere Funktionsablauf bei dem Superhochfrequenz-Beatmungsgerät 43 entspricht dem des Hochfrequenz Beatmungsgeräts 42 nach Fig. 2.

In Fig. 4 ist die Ansicht eines Superhochfrequenz-Generators 25/ 26 schematisch dargestellt. Die elektronische Steuerung wird bei diesem Generator über einen nicht näher gezeigten Schutztrafo erzeugt. Zum Anschluß des Superhochfrequenz-Ge-

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nerators 25/ 26 ist an dem Verteiler UO, der nur angedeutet ist und wie in Fig. 5 dargestellt ausgebildet sein kann, ein Schlauchansatz 44 vorgesehen, der in das beheizte Schlauchsystem eingesetzt werden kann. Das Anschlußstück: 45 weist vorzugsweise einen Silikonanschlußschlauch auf und kann bis 120°C autoklaviert werden. Mit dem Superhochfrequenz-Generator 25, 26 ist es möglich, eine reine sinusförmige Druckaraplitude mit gleichgroßem Positiv- und Negativdruckanteil zu bilden. Das dabei erzeugte inspiratorische und expiratorische Volumen ist abhängig von dem am jeweiligen Beaticungsgerät eingestellten Beatmungsdruck, Durchfluß oder PEEP und in sehr hohem Maße von der Größe des verwendeten Tubus.

Die Höhe der Druck--oder Volumenamplitude ist regelbar. Bei max. geöffnetem Ventil 4 wird am Verteiler 40 eine bestimmte Druckomplitude von z.B. 40 mbar erzeugt, was einem Volumen von ca. 4 ml entspricht. Der Druck- und Volumenverlust durch den engen Tubus r-nd die sich dann erweiternden Lungenwege beträgt etwa 50 bis 70 % so daß die hohen Druckspitzen nicht in der Lunge oder gar in den Alveolen wirksam werden.

Bei Anwendung der Superhochfrequenz unter CPAP ist im Regelfall eine sehr gute 0_? Diffusion möglich. Wegen eventueller Probleme mit der COp- Ausspülung ist es empfehlenswert, dieses Verfahren nur bei spontanatmenden Patienten mit entsprechender transkutaner Überwachung und/ oder durch Entnahme von Blutgaswerten einzusetzen. Die Anwendung der Superhochfrequenz während einer normalen Beatmung unter IMV- Bedingungen ist problemlos, da durch die Beatmung die COp- Ausspülung besser gewährleistet ist, so daß eine verbesserte 0_?- Diffusion durch die überlagerung der Superhochfrequenz zu einer Reduzierung der Op-Konzentration und des Beatmungsdruckes erfolgen kann. Da die Superhochfrequenzbeatmung ferner eine verbesserte Sekretausscheidung bewirkt, ist es erforderlich, den Patienten öfter abzusaugen.

Claims (3)

1. Beatmungsgerät zur künstlichen Beatmung mit hohe und/oder superhohe Frequenzen aufweisendem Beatmungsgas, gekennzeichnet durch einen Verteiler (40) mit einem Anschluß für die Patientenzuleitung (47), einem Anschluß

(52) für die Zuführleitung (32) mit Durchflußvolumenventil (2), und Befeuchterflasche (19) od. dgl., einem Anschluß

(53) für das Ausatemventil (5) mit einem Steuerglied (34) und einem Anschluß (59) für die Druckleitung (38) mit Generator (25/ 26) und einem zwischen der Zuführleitung (32) und dem Ausatemventil (5) angeordneten Beipaß (33).

2. Beatmungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Steuerglied (34) eine am Ausgang des Ausatemventils (5) angeordnete Kammer (48) mit einem Voiumenversteller (35) und einem Druckversteller (36) ausgebildet

ist, an deren dem Auslaß (30) zugewandten Endabschnitt
eine mit dem Beipaß (33) und der Kammer (48) verbundene Injektordüse (31) angeordnet ist.

3. Beatmungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Injektordüse (31) vorragende Endabschnitt (49) des Beipasses (33) als Düse (50) ausgebildet und
die Ansaugöffnung (51) der Injektordüse (31) der Kammer (48) zugeordnet ist.