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DE10360229B3 - Vorrichtung und Verfahren zur Dosierung von Atemgas - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Dosierung von Atemgas Download PDF

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Abstract

Eine Beatmungsvorrichtung mit einer Atemvolumen-Messeinrichtung (6) zwischen einem Beatmungsbeutel (8) und einem Patientenadapter (2) soll derart verbessert werden, dass eine genaue Dosierung des Atemvolumens möglich ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält: DOLLAR A eine erste Druckmesseinrichtung (4) und einen Atemgasunterbrecher (5) in serieller Abfolge zwischen dem Patientenadapter (2) und der Atemvolumen-Messeinrichtung (6), DOLLAR A eine zweite Druckmesseinrichtung (7) zwischen der Atemvolumen-Messeinrichtung (6) und dem Beatmungsbeutel (8), DOLLAR A eine Steuereinheit (20), welche mit der Atemvolumen-Messeinrichtung (6) und den Druckmesseinrichtungen (4, 7) verbunden ist und Steuersignale in der Weise abgibt, dass beim Erreichen eines vorbestimmten Atemvolumens der Atemgasunterbrecher (5) in Schließstellung geschaltet ist und dass die Schließstellung aufgehoben wird, wenn der mit der zweiten Druckmesseinrichtung (7) gemessene Druck p¶2¶ unter den mit der ersten Druckmesseinrichtung (4) erfassten Druck p¶1¶ abgefallen ist.

Description

  • Im Bereich der Reanimation und neonatalen Intensivmedizin werden zur Aufrechterhaltung der Ventilation Handbeatmungsbeutel zur manuellen Überdruckbeatmung von Patienten eingesetzt. Das Zusammendrücken des Handbeatmungsbeutels bewirkt einen Druckanstieg im Beatmungsbeutel und einen daraus resultierenden Atemgasstrom in Richtung zum Patienten. Das hierbei verabreichte Atemvolumen sowie der dazu notwendige Beatmungsdruck ist von der Beschaffenheit der Lunge und der Atemwege des jeweiligen Patienten abhängig. Die heute im Einsatz befindlichen Handbeatmungsbeutel bieten als Sicherheitseinrichtung ein Überdruckventil, welches beim Erreichen eines vorbestimmten Druckes öffnet und damit den Beatmungsdruck limitiert.
  • Die bekannten Beatmungsbeutel werden auch zur Beatmung von Frühgeborenen eingesetzt. Aus zahlreichen Publikationen geht hervor, dass nicht der Beatmungsdruck, sondern das verabreichte Atemvolumen als Ursache für das Überblähen der Lunge gilt. Gerade für die Beatmung von Frühgeborenen steht dem Anwender in Verbindung mit der Handbeatmung häufig kein, ausreichendes Überwachungssystem zur Verfügung. Auch das Überdruckventil am Handbeatmungsbeutel limitiert nur den Maximaldruck, liefert jedoch keine Kontrolle des Atemvolumens.
  • Aus der DE 195 28 113 C2 ist eine Beatmungsvorrichtung zur kontrollierten, mechanischen Beatmung von Patienten bekannt, bei der zwischen einem Atembeutel und einem Patientenanschluss eine Volumen-Messeinrichtung vorgesehen ist. Die bekannte Beatmungsvorrichtung dient zum Erkennen von Atemwegs-Obstruktionen. Hierzu werden in einer Auswerteeinrichtung aus einer exspiratorischen Volumen-Fluss-Funktion Zeitkonstanten von Abschnitten der Funktion berechnet und ausgewertet. Die bekannte Beatmungsvorrichtung enthält jedoch keine Mittel zur Begrenzung des dem Patienten zugeführten Atemvolumens.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur genauen Dosierung des Atemvolumens bei der Handbeatmung anzugeben.
  • Die Lösung der Aufgabe für die Vorrichtung erfolgt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
  • Die Lösung der Aufgabe für das Verfahren erfolgt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 3.
  • Mit der erfindungsgemäß angegebenen Beatmungsvorrichtung wird das dem Patienten zugeführte Atemvolumen automatisch begrenzt, ohne dass die Betätigung des Handbeatmungsbeutels eingeschränkt oder behindert wird. Beim Zusammendrücken des Beatmungsbeutels wird die Atemgaszufuhr zum Patienten automatisch unterbrochen, wenn das vorbestimmte Atemvolumen erreicht ist. Es wird in diesem Fall der Atemgasfluss zum Patienten mit einem Atemgasunterbrecher abgeschaltet. Beim Loslassen des Beatmungsbeutels wird durch Vergleich zweiter Druckmesswerte erkannt, dass der Beatmungsbeutel mit Atemluft gefüllt werden muss und der Atemgasunterbrecher wird geöffnet, damit über ein sich am Patientenadapter befindendes Frischgasventil Luft aus der Umgebung angesaugt werden kann. Es steht dann wieder ein ausreichendes Atemgasreservoir im Beatmungsbeutel für den nächsten Einatemhub zur Verfügung. Während des Wiederbefüllens des Beatmungsbeutels kann der Patient über ein Ausatemventil am Patientenadapter das eingeatmete Gas an die Umgebung abgeben.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus dem Unteranspruch.
  • In vorteilhafter Weise sind der Atemgasunterbrecher, das Atemvolumen-Messgerät und die Druckmesseinrichtungen zusammen mit einer Steuereinheit in einem Gehäuse aufgenommen, wobei das Gehäuse über Steckanschlüsse sowohl mit dem Beatmungsbeutel als auch dem Patientenadapter verbunden werden kann. Das Gehäuse mit den Mess- und Überwachungseinrichtungen kann somit besonders einfach zwischen einem bereits vorhandenen Beatmungsbeutel und einem Patientenadapter eingesetzt werden. Das Gehäuse enthält auch eine Stromversorgung in Form einer Batterie oder eines Kleinspannungsnetzteils, so dass die Einheit sowohl stationär als auch während des innerklinischen Transportes verwendet werden kann.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur gezeigt und im Folgenden näher erläutert.
  • Die einzige Figur zeigt eine Beatmungsvorrichtung 1, die in serieller Abfolge aus einem Patientenadapter 2 mit einer Maske 3, einer ersten Druckmesseinrichtung 4, einem Atemgasunterbrecher 5, einer Atemvolumen-Messeinrichtung 6, einer zweiten Druckmesseinrichtung 7 und einem Beatmungsbeutel 8 besteht. Der Atemgasunterbrecher 5, die Druckmesseinrichtungen 4, 7 und die Atemvolumenmesseinrichtung 6 sind an eine Steuereinheit 20 angeschlossen und in einem gemeinsamen Gehäuse 9 angeordnet. Über Steckanschlüsse 10, 11 wird die Gasverbindung zwischen dem Patientenadapter 2 und dem Beatmungsbeutel 8 hergestellt. Ein Überdruckventil 12 am Beatmungsbeutel 8 begrenzt den Beatmungsdruck auf 45 Millibar.
  • Über ein Frischgasventil 13 am Patientenadapter 2 wird Umgebungsluft längs des Pfeils 14 angesaugt, damit sich der Beatmungsbeutel 8 mit Atemgas füllen kann.
  • Während der Einatemphase, wenn der Beatmungsbeutel 8 von einem in der Figur nicht dargestellten Anwender zusammengedrückt wird, strömt das Atemgas längs des Pfeils 15 über ein Einatemventil 16 in die Atemmaske 3. Während der Ausatemphase ist das Einatemventil 16 verschlossen, und die Ausatmung erfolgt über ein Ausatemventil 17 längs des Pfeils 18. Der Beatmungsbeutel 8 füllt sich danach wieder mit Atemgas über das Frischgasventil 13. Während des nächsten Einatemhubes ist das über den Beatmungsdruck gesteuert Ausatemventil 17, welches in der Figur nur schematisch dargestellt ist, verschlossen.
  • Die erfindungsgemäße Beatmungsvorrichtung 1 arbeitet folgendermaßen: Über eine Eingabetastatur 19 wird ein Sollwert für das zu applizierende Atemvolumen Vsoll in die Steuereinheit 20 eingegeben und dort gespeichert. Beim Zusammendrücken des Beatmungsbeutels 8 gelangt das Atemgas über die Atemvolumen-Messeinrichtung 6, den Atemgasunterbrecher 5 und das Einatemventil 16 in die Maske 3. In der Atemvolumen-Messeinrichtung 6 wird durch Integration des Atemgasflusses das Atemgasvolumen V(t) bestimmt. In der Steuereinheit 20 werden ständig der Momentanwert V(t) mit dem Sollwert Vsoll verglichen. Gleichzeitig wird mit der ersten Druckmesseinrichtung 4 an einer ersten Messstelle der Momentandruck p2 und mit der zweiten Druckmesseinrichtung 7 an einer zweiten Messstelle der Momentandruck p2 bestimmt. Die Steuereinheit 20 ermittelt aus den Druckmesswerten p1, p2 den Differenzdruck Δ p = p2 – p1. Während der Einatemphase tritt normalerweise, abgesehen von kurzzeitigen, instationären Druckänderungen, kein Differenzdruck Δ p auf, so dass der Differenzdruck Δ p Null ist. Wenn das Atemvolumen V(t) den Sollwert Vsoll erreicht V(t) = Vsoll, wird der Atemgasunterbrecher 5 geschlossen und die Atemgaszufuhr unterbrochen. Beim Entlasten des Beatmungsbeutels 8 fällt der Druckmesswert p2 unter den Druckmesswert p1, so dass der Differenzdruck Δ = p2 – p1 negativ wird. Wenn in der Steuereinheit 20 ein negativer Differenzdruck erkannt wird, wird der Atemgasunterbrecher 5 geöffnet, so dass der Beatmungsbeutel 8 über das Frischgasventil 13 wieder mit Umgebungsluft gefüllt werden kann. Gleichzeitig wird über das Ausatemventil 17 die Ausatemphase eingeleitet. Der mit Umgebungsluft gefüllte Beatmungsbeutel 8 ist nun wieder für einen neuen Einatemhub bereit.

Claims (3)

  1. Beatmungsvorrichtung mit einer Atemvolumen-Messeinrichtung (6) für ein Atemvolumen V(t) zwischen einem Beatmungsbeutel (8) und einem Patientenadapter (2), einer ersten Druckmesseinrichtung (4) mit Druckmesswert p1 und einem Atemgasunterbrecher (5) in serieller Abfolge zwischen dem Patientenadapter (2) und der Atemvolumenmesseinrichtung (6), einer zweiten Druckmesseinrichtung (7) mit Druckmesswert p2 zwischen der Atemvolumen-Messeinrichtung (6) und dem Beatmungsbeutel (8), einer Steuereinheit (20), die mit der Atemvolumen-Messeinrichtung (6) und den Druckmesseinrichtungen (4, 7) verbunden ist und welche dazu ausgebildet ist, den Atemgasunterbrecher beim Erreichen eines vorbestimmten Atemvolumens, V(t) = Vsoll, in Schließstellung zu schalten und die Schließstellung aufzuheben, wenn die Differenz aus p2 und p1, p2 minus p1, kleiner Null ist.
  2. Beatmungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmesseinrichtungen (4, 7), der Atemgasunterbrecher (5) und die Atemvolumen-Messeinrichtung (6) modulartig in einem gemeinsamen Gehäuse (9) untergebracht und Anschlussverbindungen (10, 11) zwischen Gehäuse (9) und Beatmungsbeutel (8) und Gehäuse (9) und Patientenadapter (2) als Steckanschlüsse (10, 11) ausgebildet sind.
  3. Verfahren zur Dosierung eines vorbestimmten Atemvolumens mit einem Beatmungsbeutel (8), welcher über eine Atemvolumen-Messeinrichtung (6) mit einem Patientenadapter (2) verbunden ist, mit den Schritten mit einem Atemgasunterbrecher (5), der zwischen der Atemvolumen-Messeinrichtung (6) und dem Patientenadapter (2) angeordnet ist, die Atemgaszufuhr aus dem Beatmungsbeutel (8) zu unterbrechen, wenn ein gemessenes Atemvolumen V(t) ein vorbestimmtes Atemvolumen Vsoll erreicht hat, an einer ersten Messstelle zwischen dem Atemgasunterbrecher (5) und dem Patientenadapter (2) einen ersten Druckmesswert p1 zu bestimmen und an einer zweiten Messstelle zwischen der Atemvolumen-Messeinrichtung (6) und dem Beatmungsbeutel (8) einen zweiten Druckmesswert p2 zu erfassen und den Atemgasunterbrecher (5) in Öffnungsstellung zu schalten, wenn die Differenz aus p2 minus p1 kleiner Null ist.
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