DE2406679C3

DE2406679C3 - Hilfsvorrichtung für druck-, druckdurchfluB- oder volumengesteuerte Beatmungsgeräte

Info

Publication number: DE2406679C3
Application number: DE19742406679
Authority: DE
Inventors: Volker O. Dr.Med. 8012 Ottobrunn Lang
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-02-13
Filing date: 1974-02-13
Publication date: 1979-02-08
Also published as: DE2406679B2; DE2406679A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Hilfsvorrichtung für druck-, druckdurchfluß- oder volumengesteuerte Beatmungsgeräte, die, mit einem Trachealtubus verbunden, eine mit einer Einrichtung zum rhythmischen Aufgeben eines Atemgasstromes verbundene Einatemleitung sowie eine Ausatemleitung aufweisen, wobei in den beiden Leitungen zwei alternierend öffnende und schließende Einatem- bzw. Ausatem-Einwegventile und zusätzlich hierzu in der Ausatemleitunß ein dem Ausatemdruck oberhalb eines vorgeb- baren Wertes haltendes einstellbares Hilfsventil angeordnet sind, wobei zur Leckkompensation in die Einatemleitung an einer zwischen dem Trachealtubusanschluß und dem Einatem-Einwegventil gelegeneu Stelle eine mit Atemgas beaufschlagbare Hilfs gasleitung mündet, in der ein den Druck in der Einatemleitung oberhalb eines vorgebbaren, oberhalb des Ausatemdruckes, jedoch unterhalb physiologisch gefährlicher Werte liegenden Wertes haltendes ein stellbares Sicherheitsventil angeordnet ist, und wobei zwischen dem Sicherheitsventil und der Einmündung der Hilfsgasleitung in die Einatemleitung ein Rückschlagventil angeordnet ist, nach Patent 2241291. Durch das Hauptpatent ist bereits eine derartige Hilfsvorrichtung bekanntgeworden, welche eine automatische Leckkompensation und damit das Aufrechterhalten eines positiv-endexspiratorischen Druckes in der Ausatemphase auch dann ermöglicht, wenn ein sogenanntes Patientenleck vorliegt, welches

sich niemals ganz vermeiden läßt. Außerdem gibt die Hilfsvorrichtung nach dem Hauptpatent die Möglichkeit, bewußt auf eine perfekte Abdichtung des Trachealtubus zu verzichten, wodurch insbesondere bei Dauerintubierung schwerwiegende Verletzungen der Luftröhre des Patienten vermieden werden können, da eine automatische Leckkompensaticn durch den über die Hilfsgasleitung in der Ausatemphase strömenden Kompensationsgasstrom gewährleistet ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Hilfsvorrichtung nach dem Hauptpatent dahingehend weiterzubilden, daß die Möglichkeit der automatischen Leckkompensierung noch verbessert wird.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß in der Hilfsgasleitung ein Durchflußmengengeber an geordnet ist.

Besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der in der Hilfsgasleitung bei der erfindungsgemäßen Hilfsvorrichtung vorgesehene Durchflußmenge n- geber, der vorzugsweise gegendruckkompensiert ausgebildet und in Abhängigkeit von dem in der Ausatenileitung vorliegenden Ausatemdruck einstellbar sein kann, gibt die Möglichkeit, einen besonders fein einstellbaren positiv-endexspiratorischen Druck am Trachealtubusanschluß aufrechtzuerhalten, wobei der Durchflußmengengeber beispielsweise auf einen Durchfluß von 0 bis 15 l/min einstellbar sein kann. Die Einstellung des Durchflußmengengebers wird erleichtert, wenn in der Ausatemleitung vor dem Hilfs- ventil eine Druckanzeigeeinrichtung angeordnet ist, nach deren Anzeige die Einstellung des Durchflußmengengebers vorgenommen werden kann. Natürlich kann auch das in der Ausatemleitung vorgesehene Hilfsventil, welches beispielsweise federbelastet aus gebildet sein kann, eine Anzeigeeinrichtung aufwei sen, welche erkennen läßt, ob überhaupt in der Ausatemphase noch Gas abströmt, mit anderen Worten also, ob der endexspiratorische Druck noch von Null verschieden ist, woraufhin dann mittels des Durch flußmengengebers der entsprechende Ausgleich er folgen kann.

Der besondere Vorteil der Hilfsvorrichtung nach der Erfindung liegt darin, daß die Verwendung des Durchflußmengengebers so hohe Strömungsraten des

1,5 Kompensationsgasstromes ermöglicht, daß dieser beispielsweise, wie sich in der Praxis herausgestellt hat, zum Heizen des Atemgasgemisches verwendet wurden kann, wodurch also auf elektrische Heizung

der Leitungen etc. vollständig verzichtet werden kann.

Der Fachmann konnte dem Stand der Technik, wie er beispielsweise durch die DT-AS 1491631 vorbekannt war, keine Anregung zur erfindungsgemäßen Weiterbildung der Hilfsvorrichtung nach dem Hauptpatent entnehmen, weil in dieser Druckschrift lediglich ein herkömmliches Beatmungsgerät beschrieben ist, ohne daß die Kompensationsmöglichkeiteu der Hilfsvorrichtung nach dem Hauptpatent vorgesehen wären.

Weitere Merkmale der Erfindung ei geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel an Hand der schematischen Zeichnung im einzelnen erläutert ist. Es zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Hilfsvorrichtung im schematischen Schnitt, und

Fig. 2 die mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchführbaren Beatmungstechniken in Diagrammdarstellung.

Wie Fig. 1 zeigt, sind bei der erfindungsgemäßen Hilfsvorrichtung in die Einatemleitung J bzw. in die Ausatemleitung E eines üblichen Beatmungsgerätes verschiedene Komponenten eingefügt. Vl und V2 sind Einwegventile, S ein im allgemeinen auf 20 cm H₂O (15-30 cm H₂O) fest eingestelltes Sicherheitsventil, F ein eingestelltes Sicherheitsventil, F ein in einem Bereich von 0 bis 15 l/min einstellbarer, gegendruckkompensierter Durchflußmengengeber, P ein druckbelastetes, in einem Bereich von 3 bis 20 cm H₂O einstellbares Einwegventil sowie M ein Manometer. Dadurch, daß der Durchflußmengengeber F gegendruckkompensiert ausgebildet ist, gewährleistet er auch bei erhöhtem Gegendruck auf der Verbraucherseite, also in der Einatemleitung I, eine korrekte Steuerung und Anzeige der Durchflußmenge.

An der mit I bezeichneten Stelle strömt das vom Beatmungsgerät abgegebene Einatemgemisch durch das Ventil Vl—die Strömungsrichtung ist durch einen Pfeil gekennzeichnet — über ein Bakterienfilter B und einen Anfeuchter H über den Einatemschlauch J zu einem mit IV gekennzeichneten Patisntenanschluß für den Trachealtubus. Gleichzeitig kann über eine Kompensationseinrichtung von II aus - nämlich einem Gasreservoir oder einer Gasleitung — über den einstellbaren, gegendruckkompensierten Durchflußmengengeber F ein Hilfsgasstrom über das Einwegventil Vl in den vom Beatmungsgerät oder Respirator abgegebenen Hauptgasstrom eingespeist werden. Zur Druckbegrenzung des Hilfsgasstromes dient das Sicherheitsventil S. Bei der Ausatmung gelangt die verbrauchte Luft über den Ausatemschlauch E zum Ausatem ventil EV und von hier über dar aufsteckbare, in einem Bereich von 3 bis 20 H₂O einstellbare druckbelastete Ventil P der Hilfsvorrichtung über den Auslaßstutzen III ins Freie.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie auch derjenigen nach dem Hauptpatent wird zum besseren Verständnis der Erfindung nachfolgend an Hand der Fig. 2 erläutert:

In Fig. 2 sind schematisch die Beatmungsdruckkurven, die Beatmungsart sowie die erforderlichen Einstellungen am Beatmungsgerät und der Hilfsvorrichtung angegeben. Ausgegangen wird von der intermittierenden positiven Druckbeatmung (IPPB), bei der vom Beatmungsgerät in der Einatemphase positive Drücke in der Lunge erzeugt werden, die zu einer Blähung der Lunge führen. In der Ausatemphase wird die Lunge dann passiv entlüftet, wobei der Druck (P) auf 0 cm H₂O absinkt. Diese Beatmungsart kann mit jedem herkömmlichen Beatmungsgerät, auch mit solchen früherer Bauart, durchgeführt werden.

Nachfolgend werden nun die Beatmungstechniken beschrieben, die erst durch die Hilfsvorrichtung nach dem Hauptpatent bzw. deren erfindungsgemäße Weiterbildung ermöglicht werden. Diese Beatmungstechniken sind jeweils durch einen Stern gekennzeichnet.

ίο Im einzelnen handelt es sich dabei um die folgenden Möglichkeiten, von denen die erste im Prinzip bekannt ist:

1. IPPB + PEEP = intermittierend positive Druckbeatmung mit positiv-endexspiratorischem Druck.

Bei dieser Beatmungstechnik wird, wie Fig. 2 zeigt, in der Einatmung ein positiver Druck in der Lunge erzeugt, während es in der Ausatemphase durch die Wirkung des druckbelasteten Hilfsventils P zu einem langsameren Abfallen des Druckes auf 0 bzw. auf wenige cm H₂O kommt, wobei das Hilfsventil das Entweichen der Ausatemluft je nach dem eingestellten Druck von 3 bis 15 cm H₂O in wechselndem Ausmaß begrenzt. Da jedoch bei der heutzutage vor allem in der Kinderheilkunde verwendeten Beatmungstechnik ohne abgedichtete Trachealtuben ein Leck zwischen dem Trachealtubus und der Tracheaiwandung des Patienten besteht oder zumindest bestehen kann, ist es möglich, daß ein Teil der Ausatemluft über dieses

jo Leck entweicht, wodurch in der Ausatemphase wechselnd rasch, in Abhängigkeit vom Leck in der Lunge, ein abfallender Druck entstehen kann.

2. IPPB + PEEP comp. = intermittierend positive Druckbeatmung mit kompensiertem positiv-endex-

J5 spiratorischem Druck.

Hierfür wird bei dem gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung das vorher erwähnte Leck zwischen dem Trachealtubus und der Trachealwandung des Patienten durch die Anwendung eines Hilfsgasstromes in der Ausatemphase kompensiert, d. h., das durch das Leck verlorengehende Atemgas wird automatisch durch Zufuhr einer gleich großen Menge Atemgas ersetzt. Die hierzu erforderlicher. Maßnahmen sind aus Fig. 2 ersichtlich. Das Hilfsausatemventil P wird nach Bedarf auf einen Wert zwischen 3 und 15 cm H₂O eingestellt, wobei zusätzlich über den Durchflußmengengeber F und das Ventil Vl in den Hauptatemgasstrom I ein Hilfsatemgasstrom von zusätzlich etwa 2,5 bis 10 I/min eingespeist wird. Wie Fig. 1 zeigt, ergibt sich im Gegensatz zu der Technik IPPB + PEEP in der Ausatemphase ein exaktes positives Druckplateau, so daß sich definierte, positiv-endexspiratorische Drücke, unabhängig von Lecks, einstellen und aufrechterhalten lassen.

3. Seufzerbeatmung + Spontanatmung bei kontinuierlich positivem Druck in den Luftwegen (Seufzerbeatmung und Spontanatmung bei CPAP).

Diese Beatmungsart ist nach neuesten Ergebnissen die Methode der Wahl bei der Entwöhnung des Patienten vom Beatmungsgerät. Durch die beschriebene Hilfsvorrichtung kann mit Hilfe des Hilfsventils (P) ein kontinuierlicher Druck von 3 bis 15 cm H₂O eingeteilt werden, der durch die Einspeisung eines Hilfsgasstromes von jetzt 0 bis 15 l/min in den Einatem-

t,5 schenkel J des Beatmungsgerätes aufrechterhalten werden kann. Die Einstellung des Durchfiußmengengebers kann natürlich durch das Manometer M gesteuert werden. Dieser kontinuierliche Hilfsgasstrom

erzeugt einen positiven Druck in der Lunge und ermöglicht gleichzeitig durch Frischgaszufuhr die Spontanatmung des Patienten. Durch wechselnd häufige, eingestreute »künstliche Atemzüge« durch das Beatmungsgerät (wechselnde Beatmungsfrequenz, wählbar am Beatmungsgerät aber die Atemfrequenzeinstellung und Einstellung des inspirations-ZExspirationsverhältnisses) läßt sich die erwünschte langsame Gewöhnung des Patienten an die Spontanatmung erreichen. Der gleichzeitig bestehende kontinuierlich positive Druck in den Luftwegen erleichtert zusätzlich die Entwöhnung durch Verbesserung der Sauerstoff aufnahme in der Lunge. Durch langsames Absenken dieses kontinuierlich positiven Druckes kann schließlich die vollständige Entwöhnung vom Respirator erfolgen.

Die vorstehend beschriebenen, zusätzlichen Beatmungstechniken, die in Fig. 2 mit einem Stern bezeichnet sind und die nur durch die Hilfsvorrichtung nach dem Hauptpatent bzw. deren erfindungsgemäßc Weiterbildung ermöglicht werden, stellen gegeniibei Jen bekannten Beatmungsgeräten einen entscheidenden Fortschritt dar. Von besonderer Bedeutung ist es daß der erfindungsgemäß vorgesehene Durchflußmengengeber Fsehr hohe, dennoch exakt einstellbare

ίο Komptnsationsgasraten ermöglicht, wobei die hoher Durchsätze weiterhin die Möglichkeit geben, der Hilfsgasstrom selbst zum Heizen des Atemgasgemisches zu verwenden, so daß auf alle weiteren, sperrigen und unerwünschten Heizeinrichtungen, wie Heiz-

!5 schlangen und dergleichen, für sämtliche Leitunger und Geräteteile verzichtet werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hilfsvorrichtung für druck-, druckdurchfluß- oder volumengesteuerte Beatmungsgeräte, die, mit einem Trachealtubus verbunden, eine mit einer Einrichtung zum rhythmischen Aufgeben eines Atemgasstromes verbundene Einatemleitung sowie eine Ausatemleitung aufweisen, wobei in den beiden Leitungen zwei alternierend öffnende und schließende Einatem- bzw. Ausatem-Einwegventile und zusätzlich hierzu in der Ausatemleitung ein den Ausatemdruck oberhalb eines vorgebbaren Wertes haltendes einstellbares Hilfsventil angeordnet sind, wobei zur Leckkompensation in die Einatemleitung an einer zwischen dem Trachealvubusanschluß und dem Einatem-Einwegventil gelegenen Stelle eine mit Atemgas beaufschlagbare Hilfsgasleitung mündet, in der ein den Druck in der Einatemleitung oberhalb eines vorgebbaren, oberhalb des Ausatemdruckes, jedoch unterhalb physiologisch gefährlicher Werte liegenden Wertes haltendes einstellbares Sicherheitsventil angeordnet ist, und wobei zwischen dem Sicherheitsventil und der Einmündung der Hilfsgasleitung in die Einatemleitung ein Rückschlagventil angeordnet ist, nach Patent 2 241291, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hilfsgasleitung (II) ein Durchflußmengengeber (F) angeordnet ist.

2. Hilfsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußmengengeber ( F) in Abhängigkeit von dem in der Ausatemleitung (E) vorliegenden Ausatemdruck einstellbar ist.

3. Hilfsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußmengengeber (F) gegendruckko.npensiert ausgebildet ist.

4. Hilfsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußmengengeber (F) in der Hilfsgasleitung (II) in Strömungsrichtung vor dem Sicherheitsventil (S) und dem Rückschlagventil (K₂) angeordnet ist.

5. Hilfsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hilfsgasleitung (II) ein den Hilfsgasstrom nur während der Exspirationsphase freigebendes, pneumatisch in Abhängigkeit vom Druck in der Einatemleitung (I) oder elektrisch über den Respirator gesteuertes Ventil angeordnet ist.