DE2432932A1

DE2432932A1 - Verfahren und vorrichtung zur ausloesung der einatmungsphase bei einem beatmungsgeraet

Info

Publication number: DE2432932A1
Application number: DE2432932A
Authority: DE
Inventors: Anthony B Cibulka
Original assignee: Airco Inc
Current assignee: Airco Inc
Priority date: 1973-07-27
Filing date: 1974-07-09
Publication date: 1975-02-13
Also published as: US3896800A; CA1004107A; JPS5227474B2; FR2238472B1; FR2238472A1; DE2432932C3; GB1447133A; DE2432932B2; JPS5033511A

Description

MANITZ, FINSTERWALD & GRÄMKOW

S/sch - A 3024

B. Juli

f !

AlRCO INC.

85 Obestnut Ri&ge Road, Montvale, H.T. 07645, USA

Verfahren und Vorrichtung zur Auslösung

der Einatmungsphase bei einem Beatmungsgerät

Die Erfindung betrifft Beatmungsgeräte und bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Auslösung der Einatmungsphase eines Beatmungsgerätes derjenigen Art, die einen Ausatmungsüberdruckpegel in den Lungen des Patienten verwendet, und zwar nur am Ende der Ausatmungsphase, wobei die Einatmungsphase in Reaktion auf den Versuch des Patienten zum Einatmen ausgelöst wird.

Die Intensivstationen der meisten medizinischen Institute sind heute mit einer Einrichtung ausgerüstet, um die kriti-

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sehen Funktionen des Patienten zu unterstützen oder zu unterhalten, der zu schwach, krank oder stark verletzt ist, um seine eigene Funktion aufrecht zu erhalten. Eine solche kritische Funktion ist natürlich die Atmung.

Während einer bestimmten Zeit sind Beatmungsgeräte verwendet worden, um die Atmung zu unterstützen oder vollständig zu steuern, indem der Atmungszyklus eines Patienten zwangsweise herbeigeführt wurde. Insbesondere kann ein Gas, welches Sauerstoff enthält, oder reiner Sauerstoff mit den Lungen des Patienten unter Druck in Verbindung gebracht werden, und zwar in Reaktion auf den Versuch des Patienten zum Einatmen» Typischerweise wird der Atemweg oder die Atmungs leitung des Patienten mit einem Druckfühler ausgestattet, der eine Einrichtung betätigt, um unter Druck stehendes Gas den Lungen des Patienten in Reaktion darauf zuzuführen, daß ein vorgegebener Unterdruck in der Atmungsleitung oder dem Atemweg festgestellt wird.

Für die meisten Patienten ist eine Beatmungseinrichtung ausreichend, die einen Druckfühler aufweist, der auf einen Unterdruck oder ein leichtes Vakuum in den Atemwegen oder der Atmungsleitung anspricht, in manchen Fällen ist es bei einem Patienten jedoch erforderlich, einen Überdruck in den Lungen des Patienten aufrecht zu erhalten, und zwar aus Gründen, daß beispielsweise das Zusammenfallen der Lungenbläschen verhindert wird. In derartigen Fällen sollte die Beatmungseinrichtung durch einen Druckabfall in der Leitung des Patienten ausgelöst werden, wenn der Patient versucht einzuatmen; jedoch darf der Druck innerhalb der Leitung des Patienten oder innerhalb der Atemwege des Patienten nicht unter atmosphärischen Druck abfallen, sondern sollte

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vielmehr bei einem bestimmten Überdruck zur Auslösung des Einatmungsvorganges führen. Die grundlegenden Auslösefühler, wie sie bereits bisher verwendet wurden, sind somit nicht wirksam, um einen Druckabfall zu ermitteln, der oberhalb des atmosphärischen Druckes auftritt, insbesondere bei Patienten, welche zu schwach sind, um den Überdruckpegel zu überwinden, um ein Vakuum zu erzeugen, damit der Fühler anspricht und die Beatmungseinrichtung in eine Einatmungsphase bringt.

Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten wurden bisher verschiedene Einrichtungen verwendet, um die Auslöseeinrichtung derart vorzuspannen, daß ein Patient die Beatmungseinrichtung in eine Einatmungsphase umschalten kann, ohne daß die Notwendigkeit besteht, daß er ein Vakuum erzeugen müßte, wobei es ausreicht, wenn ein bestimmter Versuch unternommen wird, daß eingeatmet wird.

Ein Nachteil solcher Auslösesysteme mit einer Vorspannung besteht darin, daß die Vorspannungskraft zuvor eingestellt werden muß und keinerlei Beziehung zu dem sich ändernden Druck in den Atemwegen des Patienten oder in der Atmungsleitung des Patienten besteht, wobei durch ein langsam auftretendes oder ein kleines Leck eine Veränderung hervorgerufen werden kann. Demgemäß besteht ein schwerwiegender Nachteil solcher Einrichtungen darin, daß ein langsam wirkendes oder ein geringes Leck, welches von einem Unterdruckalarmsystem nicht festgestellt würde, einen Druckabfall erzeugen könnte, der von einem Auslösesystem als der Versuch eines Patienten zum Einatmen ermittelt werden könnte. Dies würde wiederum dazu führen, daß die Beatmungseinrichtung vorzeitig in eine Einatmungsphase umgeschaltet wird.

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Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, um ein Beatmungsgerät von einer Ausatmungsphase in eine Einatmungsphase nur dann umzuschalten, wenn tatsächlich der Versuch eines Patienten zum Einatmen ermittelt wird, und zwar unabhängig von einem langsam wirkenden oder einem geringfügigen Leck, welches in der Atmungsleitung oder dem Atemweg des Patienten auftreten kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung eine Einrichtung vor, welche dazu in der Lage ist, am Ende des AusatmungsVorganges einen Ausatmungsüberdruck in den Lungen des Patienten aufrecht zu erhalten und welche dennoch sicher und wirksam durch einen Versuch des Patienten zum Einatmen von der Ausatmungsphase in die Einatmungsphase umgeschaltet werden kann, wobei der Druck in der Atmungs leitung oder dem Atemweg des Patienten nicht unterhalb des atmosphärischen Druckes liegen muß, sondern vielmehr auf einem Überdruck gehalten werden kann , wobei auch ein allmählicher Druckabfall in der Atmungsleitung oder dem Atemweg des Patienten auftreten kann, wie er beispielsweise durch ein Leck in dieser Leitung oder diesem Weg verursacht sein kann, wobei sichergestellt ist, daß dadurch keine Umschaltung der Beatmungseinrichtung erfolgt.

Gemäß der Erfindung erfolgt die Auslösung bei einer Ausatmungsüberdruck-Beatmungseinrichtung dadurch, daß das Auslösesystem Differentialeingänge aufweist, um die Rate des Druckabfalls zu ermitteln. Ein erstes Eingangssignal stellt den Druck der Atmungsleitung oder des Atemwegs des Patienten dar, während ein zweites Eingangssignal einen veränderbaren Bezugsdruck darstellt, der aus einem Druck einer verzögerten Atmungsleitung

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besteht, welcher während des größten Teils der Ausatmungsphase des Patienten abgeleitet wird. Der Druck der verzögerten Atmungsleitung nähert sich allmählich dem Druck der Atmungsleitung, und zwar auch dann, wenn in der Atmungs leitung ein Leck vorhanden ist. Folglich paßt sich das System automatisch dem Druckabfall in der Atmungs leitung an und löst den Einatmungszyklus nur dann aus, wenn eine vorgegebene Abfall rate im Atmungs I eitungsdruck in Bezug auf den veränderbaren Bezugsdruck festgestellt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

Fig. 1 eine graphische Darstellung, welche den Atmungszyklus eines Patienten in einem "Steuermodus¹¹ einer Beatmungseinrichtung darstellt, wobei die Phase des Einatmens unabhängig von einer entsprechenden Anstrengung des Patienten zum Einatmen ausgelöst wird,

Fig. 2 eine graphische Darstellung, welche den Atmungszyklus eines Patienten in einem "Unterstützungsmodus" darstellt, wobei eine Einatmungsphase durch eine entsprechende Anstrengung des Patienten zum Einatmen ausgelöst wird,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer bekannter/nichtdifferentiellen Einrichtung für ein Patiententrigger- und Beatmungssystem, welches dazu verwendet werden kann, den in der Fig. 2 dargestellten Atmungszyklus des Patienten zu erzeugen,

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- ο —

Fig. 4 eine graphische Darstellung, welche den Atmungszyklus eines Patienten veranschaulicht, wenn er durch eine Beatmungseinrichtung unterstützt wird, die in den Lungen des Patienten am Ende der Ausatmungsphase einen Überdruck erzeugt und durch die Anstrengung des Patienten zum Einatmen ausgelöst wird,

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer bekannten, mechanisch vorgespannten, nicht-differentiellen Einrichtung, die vom Patienten ausgelöst wird und dazu verwendet wird, den in der Fig. 4 dargestellten Atmungszyklus zu erzeugen,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer bekannten pneumatischen, differentiellen Einrichtung, welche vom Patienten ausgelöst wird und dazu dient, einen Bezugs-Eingangsdruck vorzugeben,

Fig. 7 eine graphische Darstellung eines Atmungszyklus eines Patienten, wie er erreicht wird, wenn die in den Fig. und 6 dargestellten Einrichtungen verwendet werden, wenn in der Atmungsleitung des Patienten ein kleines Leck vorhanden ist,

Fig. 8 eine graphische Darstellung eines Atmungszyklus eines Patienten, wenn die in den in den Fig. 5 und 6 dargestellten Auslöseeinrichtungen verwendet werden und wenn ein verhältnismäßig großes Leck in der Patienten-Atmungsleitung vorhanden "ö,

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen

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Vorrichtung in der Anordnung während des Einatmungsteils eines Betriebszyklus,

Fig. 10 eine schematische Darstellung des Schaltventilteils der in der Fig. 9 dargestellten Vorrichtung in einer Anordnung während eines Ausatmungsteils eines Betriebszyklus,

Fig. 11 eine graphische Darstellung, welche den Atmungszyklus eines Patienten während des Betriebes der Auslöseeinrichtung gemäß der Erfindung darstellt, wie sie in den Fig. und 10 dargestellt ist,

Fig. 12 eine graphische Darstellung, welche den Atmungszyklus eines Patienten darstellt, und zwar bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei eine Atmungsleitung ein kleines Leck aufweist, und

Fig. 13 eine graphische Darstellung eines Atmungszyklus eines Patienten, und zwar bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens in Verbindung mit einer Atmungsleitung, die ein verhältnismäßig großes Leck aufweist.

In der Zeichnung werden gleiche Bezugszeichen dazu verwendet, bei den verschiedenen Ausführungsformen entsprechende Teile zu bezeichnen. Die Fig. 1 stellt eine graphische Darstellung dar, welche den Atmungszyklus eines Patienten zeigt, während eine Beatmungseinrichtung im "Steuermodus" arbeitet und die Einatmungsphase des Patienten unabhängig von einer Anstrengung des Patienten zum Einatmen ausgelöst wird.

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Es ist ersichtlich, daß im Steuermodus eine Zwangsbeatmung erzeugt wird, und dieser Modus ist für einen Patienten insbesondere dann hilfreich, wenn ein Patient eigentlich unfähig ist, die Atmung aus eigener Kraft auszulösen oder zu unterhalten. Natürlich ist der Atmungszyklus, der im Steuermodus erzeugt wird, nicht notwendigerweise mit dem natürlichen Atmungszyklus des Patienten synchronisiert und kann den Patienten hypoxisch werden lassen oder kann zu einer Überbeatmung führen. Deshalb ist es zweckmäßig, daß der Atmungszyklus des Patienten durch den natürlichen Bedarf des Patienten nach Luft gesteuert wird und damit in Abhängigkeit von der normalen Einatmungs- und Ausatmungscharakteristik des Patienten.

Aus diesem Grunde erzeugen die meisten Beatmungsgeräte den oben genannten Steuermodus nur während solcher Zeiten, in denen der Patient unfähig ist, ein Minimum an Atmungsaktiv!tat aufzubringen. Demgemäß ist im allgemeinen eine durch den Patienten auslösbare Einrichtung vorhanden, um die Einatmupigsphase dann auszulösen, wenn bei dem Patienten der Versuch zum Einatmen festgestellt wird.

Die Fig, 2 veranschaulicht den Atmungszyklus eines Patienten, und zwar unter dem Einfluß einer Beatmungseinrichtung, die im Unterstützungsmodus arbeitet, im allgemeinen wird eine Patientenauslösung in der V\feise vorgewählt, daß die Ermittlung eines bestimmten negativen Druckunterschiedes "s" dazu dient, die Einrichtung in der Weise zu steuern, daß sie in eine Einatmungsphase übergeht.

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Es ist ersichtlich, daß der in der Fig. 2 dargestellte Zyklus erfordert, daß der Patient einen Unterdruck erzeugt, d.h. ein Vakuum, bevor das Beatmungsgerät die Einatmungsphase auslöst. WäKre der Patient nicht dazu in der Lage gewesen, das erforderliche Vakuum zu erzeugen, so wäre der Druckunterschied "s" nicht entstanden und die Maschine würde in dem in der Fig. 1 dargestellten Steuermodus arbeiten, und zwar durch an sich bekannte gerätetechnische Einrichtungen. In diesem Sinne wird der Unterstützungsmodus vom Steuermodus überspielt, wenn der Patient nicht dazu in der Lage ist, den erforderlichen Druckunterschied "s" aufzubringen, um die Einatmungsphase seines Atmungszyklus zu beginnen.

Die Fig. 3 veranschaulicht in schematischer Weise eine bekannte Einrichtung, welche dazu verwendet werden kann, die in der Fig. dargestellte Patientenatmungsdruckkurve zu erzeugen. Notwendigerweise weist die Vorrichtung ein Gehäuse 10 auf, das eine Eingangskammer für eine Beatmungsleitung darstellt, die durch eine flexible Membran 14 verschlossen ist. Eine Gasleitung 16 stellt eine Verbindung zwischen der Kammer 12 und der Atmungsleitung 18 des Patienten her, die ihrerseits mit der Beatmungseinheit 20 in Verbindung steht. In der vorliegenden Beschreibung wird die Bezeichnung "Atmungsleitung des Patienten" in dem Sinne verwendet, daß darunter eine beliebige Gasleitung verstanden wird, die mit den Lungen des Patienten in Verbindung steht, wobei diese Gasleitung eine beliebige andere Gasleitung aufweisen kann, weihe derart ausgebildet ist, daß sie den Druck in den Lungen des Patienten ermittelt.

Es kann eine Beatmungssteuereinheit 22 vorgesehen sein, die auf die Bewegung der flexiblen Membran 14 anspricht. Es können be-

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liebige verschiedene Einrichtungen verwendet werden, um die Bewegung der Membran 14 in Reaktion auf die Erzeugung eines Vakuums in der Kammer 12 durch den Patienten zu ermitteln. Solche Bewegungsfühler enthalten entsprechend empfindliche elektrische Schalter, direkte elektrische Kontakteinrichtungen (vot^denen sich eine mit der Membran bewegt), Anordnungen aus Lichtquellen und Photozellen sowie Flufdfühler.

Nur zum Zwecke der schematischen Veranschaulichung dient ein Element 24, welches von der flexiblen Membran 14 aus sich in elektrische Schaltbeziehung zu der elektrischen Steuereinheit 22 erstreckt.

Während das oben beschriebene Auslösesystem für die meisten Anwendungsfälle ausreichend ist, ist es manchmal erwünscht, einen Überdruck in den Lungenbläschen des Patienten dauernd aufrechtzuerhalten. In solchen Fällen wird ein Überdruck in den Lungen des Patienten dauernd aufrechterhalten, und zwar auch während der gesamten Ausatmungsphase.

Die Fig. 4 ist eine graphische Darstellung eines Atmungszyklus eines Patienten, wober in den Lungen des Patienten dauernd ein Überdruck aufrechterhalten wird. Die Druckkurve 26 stellt den minimalen Überdruck dar, der in den Lungen des Patienten aufrechterhalten werden soll, außer für einen momentanen Druckabfall, der bei dem Versuch des Patienten zum Einatmen auftritt. Der Druckpegel 26 wird allgemein als Ausatmungsüberdruck (AAÜD) bezeichnet und nachfolgend kurz als AAÜD erwähnt.

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Aus der Fig. 4 ist ersichtlich, daß bei einem beatmeten Patienten dann, wenn ein AAÜD aufrechterhalten wird, eine Einrichtung gemäß Fig, 3 nicht wirksam ist, da es sogar für einen gesunden Patienten schwierig wäre, ein geeignetes ausreichendes Vakuum innerhalb der Kammer 12 zu erzeugen, um die Einatmungsphase seines Atmungszyklus auszulösen. Deshalb wird eine bekannte Vorrichtung gemäß Fig. 5 manchmal dazu verwendet, den Patienten bei der Auslösung der Einatmungsphase zu unterstützen.

Insbesondere veranschaulicht die Fig. 5 eine Abwandlung der in der Fig. 3 dargestellten Einrichtung, bei welcher eine mechanische Vorspannung auf die flexible Membran 14 wirkt. Die Vorspannung weist dieselbe Polarität auf wie die Kraft, welche durch den Versuch des Patienten zum Einatmen erzeugt wird, so daß der Patient dabei unterstützt wird, die flexible Membran gegen den Überdruck in der Kammer 12 zu bewegen. Demgemäß kann eine Feder 28 oder eine ähnliche Einrichtung betrieblich mit der Membran 14 derart verbunden sein, daß die Membran in Richtung auf eine Stellung vorgespannt ist, welche dem Auslösen einer Einatmungsphase entspricht. Die Größe der Vorspannungskraft, welche durch die Feder 28 aufgebracht wird, kann durch eine entsprechende Stellschraube eingestellt werden oder durch eine ähnliche Einrichtung, so daß der Druckabfall_unterschied vorab eingestellt werden kann, der erforderlich ist, um die Membran zu bewegen.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 6 arbeitet im wesentlichen in der selben Weise wie die Vorrichtung gemäß Fig. 5, Eine pneumatische Vorspannung wird auf die Membran 14 aufgebracht, indem ein unter Druck stehendes Gas in eine Bezugskammer 32 einge-

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bracht w!rd, die in dem Gesamtgehäuse 10 der Auslöseeinrichtung vorhanden ist, wobei der Bezugsdruck mittels eines Einstellventils 34 eingestellt werden kann. Indem als Bezugsdruck in der Kammer 32 ein Überdruck hergestellt wird, kann die flexible Membran 14 in der Betätigungsrichtung bewegt werden und zwar in Reaktion auf den Druckabfall in der Kammer 12, wodurch der Druck auf einen vorgegebenen Druckunterschied unter den Bezugsdruck vermindert wird.

Während des Betriebes der in den Fig, 5 und 6 dargestellten Auslöseeinrichtungen ist es im allgemeinen ausreichend, wenn unter idealen Bedingungen ein Überdruck in den Lungen des Patienten aufrechterhalten wird, falls sich ein Leck in der Atmungsleitung des Patienten zeigen sollte, so besteht jedoch bei solchen bekannten Einrichtungen die Gefahr, daß der Einatmungsvorgang zu früh ausgelöst wird.

Insbesondere aus der Fig. 7 ist ersichtlich, daß dann, wenn ein kleines Leck in der Atmungsleitung des Patienten auftritt, der Druck in der Atmungsleitung des Patienten um den Betrag "s" unter den Bezugsdruck absinken kann (der in diesem Fall gleich AAÜD beträgt) und daß eine Einatmungsphase vorzeitig ausgelöst wird. Die Fig. 8 veranschaulicht die Bedingung, welche vorhanden wäre, wenn ein größeres Leck in der Atmungsleitung des Patienten auftreten würde, welches nicht ausreichend groß sein kann, um einen entsprechenden Alarm für einen zu niedrigen Druck auszulösen oder ein anderes Alarmsystem zu betätigen, wie es typischerweise bei bekannten Beatmungseinrichtungen vorgesehen ist.

Es ist weiterhin aus der Fig. 8 ersichtlich, daß ein größeres Leck

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die Einatmungsphase wesentlich zu früh auslösen würde, wobei die Beatmungseinrichtung in eine frei laufende Bedingung gebracht würde, bei welcher die Gefahr besteht, daß eine Überbeatmung des Patienten auftritt,;

Selbstverständlich ist eine solche Bedingung höchst unerwünscht.

Gemäß Fig. 9 und 10 weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung nach der schematische Darstellung ein Gehäuse 10 auf, welches eine flexible Membran 14 hat, die darin angebracht ist, um eine Atmungsleitungs-Druckkammer 12 und eine veränderbare Bezugsdruckkammer 32 festzulegen. Eine Gasleitung 16 bringt die Kammer 12 mit der Atmungsleitung 18 des Patienten in Verbindung, die ihrerseits mit der Beatmungseinheit 20 in Verbindung steht.

Die Bezugsdruckkammer 32 ist mit der Atmungsleitung 18 des Patienten über Leitungen 16, 17 und 36 verbunden. Ein pneumatischer Widerstand 38 und ein pneumatischer Kondensator 40 sind betrieblich innerhalb der Leitungen 17 bzw. 36 angeschlossen, um den Druckaufbau in der BezugsdruckkalTler 32 zu verzögern, wenn die Kammer 32 mit dem Druck der Atmungs leitung 18 in Verbindung steht. Ein Schaltventil 42 dient dazu, die Bezugsdruckkammer in die Atmosphäre durch das Rohr 46 zu entlüften, wenn sich die Einrichtung in der in der Fig. 9 dargestellten Stellung befindet, und um die Bezugsdruckkammer 32 mit der Atmungsleitung 18 des Patienten in Verbindung zu bringen, wenn sich die Einrichtung in der in der Fig. 10 dargestellten Stellung befindet. V\fenn dieser letztgenannte Fall vorliegt, werden sowohl die Bezugsdruckkammer 32 als auch der zugehörige pneutamische Kondensator 40 allmählich auf den Druck gebracht, der in der Leitung 18 vorhanden ist.

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Die erfindungsgemäße Einrichtung arbeitet in der Weise, daß der Bezugsdruck in Reaktion auf Veränderungen des Druckes in der Atmungsleitung 18 derart verändert wird, daß eine Auslösung in Reaktion auf einen Druckabfall in solchen "Raten" erfolgt, wie sie den Raten entsprechen, welche durch die Anstrengungen des Patienten zum Einatmen erzeugt werden, wobei jedoch keine Einatmungsphase in Reaktion auf den Druckabfall bei solchen Raten ausgelöst wird, die von kleinen oder geringfügigen Lecks in dem Gesamtsystem herrühren, welches den Patienten versorgt.

Zur Veranschaulichung zeigt die Fig. 11 eine Druckkurve (durchgezogene Linie) für einen Atmungszyklus des Patienten, während der AAÜD eine unterbrochen gezeichnete Kurve 44 aufweist. Die Bezugsdruckkurve, welche den Druck in der Kammer 32 darstellt, ist als gestrichelte Linie 46 gezeichnet. Es muß berücksichtigt werden, daß eine Einatmungsphase ausgelöst wird, wenn die durchgezogene Druckkurve um "s" unter die Bezugsdruckkurve 46 abfällt.

Während der Einatmungsphase wird das Ventil 42 derart geschaltet, daß die Bezugsdruckkammer durch die Austrittsöffhung 46 in die Atmosphäre entlüftet wird.

Eine Spule 48 kann an das Schaltventil 42 angeschlossen sein, so daß das Ventil 42 in der Entlüftungsstellung gehalten wird, wie sie in der Fig. 9 dargestellt ist, während sich ein Patient in der Einatmungsphase befindet. Die Spule kann um eine bestimmte Zeit nach dem Beginn der Ausatmungsphase eingeschaltet werden. Die Umschaltung des Ventils 42 in die in der Fig, IO dargestellte Stellung muß jedoch um eine Zeitperiode T verzögert werden. Diese Periode sollte im allgemeinen im Bereich von 0, 2 bis 0,5 Sekunden liegen_e

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Während der Zeitperiode T nimmt der Druck in den Lungen eines Patienten und in seinen Luftwegen auf etwa den idealen AAÜD-Pegel 44 ab. Am Ende der Periode T wird das Schaltventil 42 in die in der Fig. 10 dargestellte Stellung umgeschaltet, so daß dadurch die Auslösebezugskammer 32 sowie der pneumatische Kondensator 40 mit den Luftwegen und den Lungen des Patienten durch die Atmungsleitung 18 des Patienten und den pneumatischen Widerstand 38 verbunden wird. Die resultierende exponentiell Druckzunahme im pneumatischen Kondensator 40 und in der Auslösebezugskammer 32 erfolgt allmählich, und zwar wegen der Zeitverzögerungswirkung des Kondensators 40 und des pneumatischen Widerstandes 38. Der Kondensator 40 kann mit einer elastischen nachgiebigen Wand 50 derart verbunden sein, daß die Dämpfungswirkung eines großen Kondensators erreicht wird, ohne daß die entsprechend großen physikalischen Abmessungen eines Kondensators mit einer starren Wand erforderlich sind, der eine äquivalente Dämpfung oder einen äquivalenten Zeitverzögerungseffekt aufweist.

Wie aus der Fig. 11 ersichtlich ist, nähert sich die Bezugsdruckkrü]ye 46 dem Druckpegel in den Lungen des Patienten (durchgezogene Kurve) während der Ausatmungsphase allmählich. Wenn der Patient versucht einzuatmen, fällt der Druck in der Eingangsdruckkammer 12 verhältnismäßig rasch ab. Der Druck in der Bezugskammer 32 kann nicht ebenso rasch abfallen , und zwar wegen der Zeitverzögerungswirkung des pneumatischen Widerstandes 38, und somit fällt der Druck in der Kammer 12 bald auf einen Druck "s" unterhalb des Druckes in der Bezugskammer 32 und hebt dadurch die Membran 14 nach oben, um die Hauptbeatmungseinheit 20 in die Einatmungsphase zu bringen.

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In der Fig₀ 12 ist ein Atmungszyklus eines Patienten während eines Zustandes veranschaulicht, in welchem die Atmungsleitung des Patienten ein kleines Leck aufweist. Es ist ersichtlich, daß der Bezugsdruck 46 die Tendenz hat, dem abfallenden Druck in der Atmungsleitung 18 derart zu folgen, daß die vorzeitige Auslösung des Einatmungszyklus in Reaktion auf ein derartiges Leck verhindert wird«,

Die Fig. 13 zeigt die Bedingung der Fig₀ 12, wobei in der Atmungsleitung 18 ein größeres Leck vorhanden ist, welches nicht ausreichend sein kann, um ein Alarmsystem zu betätigen, welches jedoch dazu ausreichen kann, den Überdruck in den Lungen des Patienten am Ende der Ausatmungsphase zu beseitigen. Es ist jedoch ersichtlich, daß selbst unter einer derartigen extremen Bedingung der Bezugsdruck annähernd dem abfallenden Druck in der Atmungsleitung des Patienten folgt und somit eine Einatmungsphase nicht ausgelöst wird, bis der Patient selbst einzuatmen versucht, wenn die Atmungsrohr-Druckleitung (durchgezogene Linie) "s" in Bezug auf den veränderbaren Bezugsdruck 46 abfällt.

Um eine solche Arbeitsweise zu gewährleisten, sollte der pneumatische Widerstand 38 derart gewählt sein, daß die variable Bezugsdruckkurve 46 die ordnungsgemäße Ansprechzeit aufweist.

Es ist somit ersichtlich, daß durch das synergetische Zusammenwirken der Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Vorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform außerordentlich unkompliziert ist, was dazu führt, daß sie in der Herstellung sehr wirtschaftlich und im Betrieb sehr zuverlässig ist.

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-Ii-

Gemäß der Erfindung ist ein wesentlicher technischer Fortschritt erreichbar, indem nämlich beim Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Beatmungseinrichtung mit einem AAÜD arbeitet, welcher in der Weise entscheidend steuerbar ist, daß die Einatmungsphase im Atmungszyklus des Patienten nur in Reaktion auf den Versuch des Patienten zum Einatmen ausgelöst wird. Deshalb ist die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung durch ein Leck in einer Leitung nicht zu beeinträchtigen.

Während oben eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes beschrieben wurde, ist jedoch ersichtlich, daß verschiedene Abwandlungen und Veränderungen möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Beispielsweise könnten die Eingangsdrücke in andere Parameter wie elektrische Spannungen umgewandelt werden, welche dann entsprechende Phasen hätten, wie es in den Fig, 11 bis 13 dargestellt ist, und als Eingangssignale einer elektrischen Auslöseeinrichtung in einer an sich bekannten Art zugeführt würden. In ähnlicher Weise ist es nicht erforderlich, daß der veränderbare Bezugsdruck genau dem Druk in der Atmungsleitung folgt. Es ist vielmehr lediglich erforderlich·, daß der Bezugsdruck dem vorhandenen Druck im wesentlichen folgt, so daß ein Abstand der zwei Druckleitungen voneinander zulässig ist.

-Patentansprüche-

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Claims

PATENTANSPRUCH

^ 1.} Verfahren zur Umschaltung einer Beatmungsvorrichtung aus einer Ausatmungsphase in eine Einatmungsphase, um einem Patienten durch eine Atmungs leitung ein Gas zuzuführen, dadurch gekennzeichnet , daß der Druck in der Atmungsleitung des Patienten während der Ausatmungsphase kontinuierlich überwacht wird und daß eine vorgegebene Rate eines Druckabfalls in der Atmungslei rung des Patienten derart abgefühlt wird, daß die Beatmungsvorrichtung in die Einatmungsphase gebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zei chnet, daß eine vorgegebene Rate eines Druckabfalls nur während eines Teils der Ausatmungsphase abgefühlt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfühlen einer vorgegebenen Rate eines Druckabfalls während einer Periode ausgeführt wird, die 0,2 bis 0,5 Sekunden nach dem Beginn der Ausatmungsphase beginnt und zu der Zeit endet, zu welcher die Beatmungsvorrichtung in die Einatmungsphase umgeschaltet wird.
4. Verfahren zur Umschaltung einer Beatmungsvorrichtung aus einer Ausatmungsphase in eine Einatmungsphase, um einem Patienten durch eine Atmungs leitung ein Gas zuzuführen, dadurch gekennzeichnet , daß der Druck innerhalb der Atmungsleitung des Patienten überwacht wird, um einen ersten überwachten Druck zu erzeugen, daß der erste überwachte Druck in Bezug

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auf die Zeit verzögert wird, um einen zweiten überwachten Druck zu erzeugen, so daß der zweite überwachte Druck im wesentlichen dem ersten überwachten Druck bei geringen Druckveränderungen des ersten überwachten Druckes folgt, und daß eine vorgegebene Druckdifferenz zwischen dem ersten überwachten Druck und dem zweiten überwachten Druck abgefühlt wird, um die Beatmungseinrichtung in eine Einatmungsphase umzuschalten.
5, Verfahren nach Anspruch 4, wobei eine auf einen Druckunterschied ansprechende Einrichtung vorhanden ist, welche der Beatmungseinrichtung zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Überwachung des ersten Druckes in der Atmungsleitung des Patienten der Druck in der Atmungsleitung des Patienten mit der auf einen Druckunterschied ansprechenden Einrichtung als erstes Eingangssignal verbunden wird, daß bei der Verzögerung des ersten überwachten Druckes zur Erzeugung eines zweiten überwachten Druckes eine Verbindung zwischen der Atmungsleitung des Patienten und der auf einen Druckunterschied ansprechenden Einrichtung über einen verengten Durchgang hergestellt wird, durch welchen während eines Teils der Ausatmungsphase der auf einen Druckunterschied ansprechenden Einrichtung ein zweites Eingangssignal geliefert wird, und daß bei dem Abfühlen eines vorgegebenen Druckunterschiedes, der dazu dient, die Beatmungseinrichtung in die Einatmungsphase umzuschalten, die Beatmungseinrichtung durch die Arbeitsweise der auf einen Druckunterschied ansprechenden Einrichtung betätigt wird, wenn der vorgegebene Druckunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Eingang festgestellt wird.

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6, Druckdifferential-Auslösesystem zum Umschalten einer Beatmungsein richtung von einer Ausatmungsphase in eine Einatmungsphase in Reaktion auf die Anstrengung eines Patienten zum Einatmen, und zwar über eine Atmungsleitung des Patienten, dadurch g e ke η nzeichnet , daß eine erste und eine zweite abgeschlossene Kammer vorhanden sind, daß zwischen der ersten und der zweiten Kammer eine flexible Membran angeordnet und derart ausgebildet ist, daß sie in Reaktion auf einen vorgegebenen Druckunterschied zwischen dem Druck in der ersten Kammer und dem Druck in der zweiten Kammer durchgebogen wird, daß die Durchbiegung der Membran in der Weise steuerbar ist, daß dadurch der Beatmungseinrichtung ein Einatmungsphase-Auslösesignal zuführbar ist, daß weiterhin eine Einrichtung vorhanden ist, welche dazu dient, den Druck in der Atmungsleitung des Patienten mit der ersten Kammer in Verbindung zu bringen, daß weiterhin eine Einrichtung vorhanden ist, welche dazu dient, den Druck in der Atmungsleitung mit der zweiten Kammer als ein Bezugsdruck während eines Teils der Ausatmungsphase in Verbindung zu bringen, daß weiterhin eine Einrichtung vorgesehen ist, weiche dazu dient, die Auswirkung von Druckveränderungen in der Atmungsieitung zu der zweiten Kammer derart zu verzögern, daß Druckveränderungen in der zweiten Kammer in Bezug auf Druckveränderungen in der ersten Kammer verzögert werden, wodurch der Druck in der zweiten Kammer im wesentlichen allmählichen Veränderungen des Druckes in der ersten Kammer während eines Teils jeder Ausatmungsphase folgt.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, welche dazu dient, den Druck in der Atmungsieitung mit der zweiten Kammer zu verbinden, und zwar nur während

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eines Teils der Ausatmungsphase, ein Schaltventil aufweist, wobei dieses Ventil durch eine Ventil-Betätigungseinrichtung betätigbar ist, und daß die Ventil-Betätigungseinrichtung in der Weise arbeitet, daß sie das Schaltventil in eine Stellung bringt, in welcher der Druck in der Atmungsleitung mit der zweiten Kammer während einer Periode verbunden ist, die 0, 2 bis 0, 5 Sekunden nach dem Beginn der Ausatmungsphase anfängt und zu Beginn der nächsten Einatmungsphase endet.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzei chnet, daß die Einrichtung zur Verzögerung der Auswirkung von Druckveränderungen in der Atmungsleitung in der zweiten Kammer einen pneumatischen Widerstand aufweist, welcher die Einrichtung drosselt, die zur Verbindung des Druckes in der Atmungsleitung mit der zweiten Kammer dient.
9. Beatmungsvorrichtung für die Zuführung von Gas zu einer Atmungs leitung eines Patienten, wobei eine Einatmun_gs- und eine Ausatmungsphase vorgesehen sind und wobei die Beatmungseinrichtung derart ausgebildet ist, daß ein vorgegebener Gasüberdruck innerhalb des Patienten am Ende der Ausatmungsphase aufrechterhalten wird und wobei weiterhin eine Schalteinrichtung dazu dient, die Beatmungseinrichtung von der Ausatmungsphase in die Einatmungsphase umzuschalten, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorhanden ist, um den Druck in der Atmungsleitung des Patienten zu überwachen, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um eine vorgegebene Rate eines Druckabfalls zu ermitteln, und zwar in der Atmungs leitung eines Patienten, um die Schalteinrichtung in der Weise zu betätigen, daß die Beatmungseinrichtung in de Einatmungsphase umgeschaltet wird.

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10. Vorrichtung zur Auslösung einer Beatmungseinrichtung aus einer Ausatmungsphase in eine Einatmungsphase eines Atmungszyklus in Reaktion auf eine entsprechende Anstrengung des Patienten zum Einatmen, dadurch gekennzeichnet , daß eine auf einen Druckunterschied ansprechende Einrichtung vorgesehen ist, daß weiterhin eine Einrichtung vorhanden ist, um den Druck in der Atmungs leitung mit der auf einen Druckunterschied ansprechenden Einrichtung zu verbinden, um dieser Einrichtung ein erstes Eingangssignal zuzuführen, daß weiterhin eine Einrichtung vorgesehen ist, welche dazu dient, den Druck in der Atmungsleitung mit der Einrichtung, welche auf einen Druckunterschied anspricht, nur während eines Teils einer Ausatmungsphase zu verbinden, um der auf einen Druckunterschied ansprechenden Einrichtung somit ein zweites Eingangssignal zuzuführen, daß weiterhin eine Einrichtung vorhanden ist, weiche dazu dient, beliebige Druckveränderungen in dem zweiten Eingang bezüglich der Zeit zu verzögern, wodurch der Druck in der Atmungs leitung einschließlich des zweiten Eingangssignals in Bezug auf den Druck in der Atmungsleitung einschließlich des ersten Eingangssignals in der Phase verzögert ist und daß die auf einen Druckunterschied ansprechende Einrichtung derart betätigbar ist, daß sie die Beatmungseinrichtung in Reaktion auf das Auftreten eines vorgegebenen Druckunterschiedes zwischen dem ersten Eingangssignal und dem zweiten Eingangssignal in die Einatmungsphase umschaltet.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzei chnet, daß die auf einen Druckunterschied ansprechende Einrichtung ein Gehäuse aufweist, daß sie weiterhin eine flexible Membran hat, welche das Gehäuse in eine erste Kammer zur Aufnahme des

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ersten Eingangssignals und in eine zweite Kammer zur Aufnahme des zweiten Eingangssignals unterteilt und daß die flexible Membran sich in Reaktion auf eine vorgegebene Druckabfall rate in dem ersten Eingangssignal durchbiegt, um die Beatmungseinrichtung in die Einatmungsphase umzuschalten,
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzei chnet, daß die Einrichtung, welche dazu dient, den Druck in der Atmungsleitung mit der auf einen Druckunterschied ansprechenden Einrichtung zu verbinden, und zwar nur während eines Teils einer Ausatmungsphase, ein Schaltventil aufweist, wobei dieses Schaltventil durch eine Ventilbetätigungseinrichtung betätigbar ist und daß die Ventil-Betätigungseinrichtung in der Weise arbeitet, daß sie das Schaltventil/eine Stellung bringt, in welcher das zweite Eingangssignal mit der auf einen Druckunterschied ansprechenden Einrichtung während einer Periode verbunden wird, die 0, 2 bis 0, 5 Sekunden nach dem Beginn der Ausatmungsphase anfängt und zu Beginn der nächsten Einatmungsphase endet.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzei chnet, daß die Einrichtung zur Verzögerung einer Veränderung in der Größe des zweiten Ausgangssignals in Bezug auf die Zeit einen pneumatischen Widerstand aufweist, der einen Gasdurchführungsweg verengt, der durch die Einrichtung gebildet ist, welche dazu dient, das zweite Eingangssignal der auf einen Druckunterschied ansprechenden Einrichtung zuzuführen.
14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzei chnet, daß die Einrichtung zur Verzögerung beliebiger Druckveränderungen in dem zweiten Ausgangssignal bezüglich der :Zeit weiterhin

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einen pneumatischen Kondensator aufweist, der eine veränderbare Kammer hat, die in Verbindung mit der zweiten Kammer steht, wobei die veränderbare Kammer derart ausgebildet ist, daß sie in Reaktion auf eine Verminderung in dem zweiten Druckeingangssignal ihr Volumen verkleinert.

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