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Vorrichtung zur automatischen Überwachung einer =====================================~=========
künstlichen Beatmung ==================== Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur automatischen-Überwachung der künstlichen Beatmung von Patienten durch Respiratoren.
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Zur künstlichen Beatmung eines Patienten, beispielsweise nach Operationen,
wird ein Luf-tröhrenschnitt durchgeführt und ein den Patienten mit dem Respirator
verbindenir Buftschlauch eingeführt.
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Um zu vermeiden, daß der Luftschlauch durch Sekrete o. dgl. verstopft
oder durch Bewegungen des Patienten abgeklemmt oder gelöst wird, ist während der
Beatmungszeit eine dauernde Überwachung des Patienten erforderlich, die bisher in
der Regel durch Krankenhauspersonal vorgenommen werden rnuß.
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Es Ist auch bereits ein Gerät zur Überwachung der Beatmung bekanntgeworden,
bei
dem in die Verbindungsleitung-vom Respirator zum Patienten ein Druckbalg eingeschaltet
ist, der gegen die Wirkung einer Feder vom Atemdruck beaufschlagt wird. Wird z.
B. bei einer Verstopfung der Leitung ein bestimmter Atemdruck überstiegen und dadurch
die Federkraft überschritten, dann wird mechanisch ein Schalter betätigt, der ein
Alarmsignal auslöst. Es hat sich bei diesem Gerät jedoch als sehr nachteilig erwiesen,
daß nur beim Überschreiten eines bestimmten Druckwertes ein Signal ausgelöst wird,
während ein Signal beim Unterschreiten eines bestimmten Druckwertes ausbleibt. Vor
allem erfolgt auch keine laufende Anzeige des Atemdrucks, so daß der Arzt oder die
Überwachungsperson nicht erkennen kann, ob der Verlauf des Atemdruckes gleichmäßig
ist. Darüberhinaus muß auch eine genau einjustierte Feder eingesetzt werden, die
Alarm vielfach aber bereitsdann auslösen kann, wenn der Patient vorübergehend unregelmäßig
atmet, hustet o. dgl.. Auch die bekannten Alter-ungserscheinungen von Federn brin-gen
in diesem Fall wesentliche Nachteile mit sich, da sich der als Sicherheitswert eingestellte
Druck unkontrollierbar ändern kann. Ein weiterer Nachteil des bekannten Gerätes
besteht schließlich darin, daß der Arzt oder die Bedienungsperson nach dem Auslösen
eines Alarms nicht sofort erkennen kann, wo der Fehler im Respirationssystem liegt,
so daß Hilfeleistungen zu spät kommen können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überwachungsvorrichtung
zu schaffen, welche die Nachteile der bekannten Geräte nicht aufweist und mit draillilfe
die Beatmung des Patienten ununterbrochen kontrollierbar ist und Fehler im Respirationssystem
automatisch angezeigt werden.
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Die Erfindung besteht darin, daß in die Verbindungsleitung vom Patienten
zum Respirator eine Druckkammer mit mindestens einer elastischen Wand eingesetzt
ist, die mit einem in eine Elektromagnetspule eintauchenden Kern verbunden ist,
und zu die in der Spule induzierte Spannung als Meßwert für eine elektrische Überwachung
dient.
Die Druckkammer, die vorteilhaft als Balg ausgeführt sein kann, kann über ein T-Stück,
das in die-Verbindungsleitung vom Respirator zum Patienten eingesetzt: ist, direkt
an das Respiratorsystem angeschlossen werden. Vorteilhaft ist es, wenn die in der
Spule induzierte Spannung über einen Demodulator auf ein mit einer Skala versehenes
Anzeigegerät geschaltet ist, dessen Ausschlag von Grenzwertanschlägen 0. dgl-. mit
Kontakteinrichtungen überwacht ist.
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Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erflndung kann das Anzeigegerät
in bekannter Weise mit einem Zeiger mit einer St euerfahne versehen sein, die mit
jeweils zwei als Grenzwertanschläge dienenden elektromagnetischen Spulen o. dgl.
-zusammenwirkt, die verschiebbar an der Skala des Anzeigegerätes gelagert und mit
die jeweilige Stellung an-gebenden Zeigern gekoppelt sind. Durch diese Ausgestaltung
wird ein Kontakt erst dann abgegeben, wenn der Zeiger mit der Steuerfahne jeweils
in eine der beiden Grenzwertstellungen eintaucht. Der Zeiger wird daher stets'in
Abhängigkeit vom Beatmungsdruck und von den wahlweise einstellbaren Grenzlagen,
einen Kontakt auslösen. Der jeweilig auftretende Beatmungsdruck und die Grenzwerte
können jederzeit z. B. vom Arzt abgeeisen werden.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung wird
dann erreicht, wenn an die Spulen o. dgl. der Grenzwertanschläge- ein Relais angeschlossen
ist, das mit einer Signaleinrichtung in Verbindung steht, die unmittelbar betätigt
wird, wenn der Zeiger den oberen Grenzwert überschreitet, und die mit Verzögerung
über einen zweiten Schalter ausgelöst wird, wenn der Zeiger den unteren Grenzwert
unterschreitet. Es hat sich nämlich gezeigt, daß beim Überschreiten des oberen Grenzwertanzeigers,
d. h.- wenn z. B. der Schlauch verstopft ist und ein bestimmter Beatmungsdruck überschritten
wird, sofortige Hilfe notwendig ist.
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Beim Unterschreiten der unteren Grenzwertanzeige darf der Alarm noch
nicht sofort ausgelöst werden, weil dieser Fall in der Regel
bei
jedem vom Respirator erzeugten t'Ausatmungsvorgang" auftritt.
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Erst wenn der untere Grenzwert längere Zeit - z. B. länger als einen
oder zwei Atemzüge - unterschritten bleibt, ist ein Fehler im Beatmungesystem vorhanden.
Dieser Fall wird in der Regel dann eintreten, wenn sich der Beatmungsschlauch gelöst
hat, so daß keine Beatmung mehr erfolgt. Um die Verzögerungszeit auf ein bestimmtes
Maß einstellen zu können, ist es vorteilhaft, wenn in der Anzugsverzögerungsschaltung
ein Potentiometer angeordnet ist. Mit diesem Potentiometer wird die Verzögerungszeit,
z. B.
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10 Sec., so gewählt, daß der Alarm rechtzeitig ausgelöst wird, um
noch genügend Zeit zur Wiederbelebung des Patienten zur Verfügung zu haben.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann in der
Anzugsverzögerungsschaltung ein Kondensator vorgesehen sein, der sich auflädt und
über Transistoren das Relais erregt, wenn der Zeiger den unteren Grenzwert unterschreitet
und sich über eine Kurzschlußleitung entlädt, wenn der Zeiger in das Arbeitsintervall
zwischen den beiden Grenzwerten wieder einpendelt. Bei einem kurzzeitigen Unterschreiten
des unteren Grenzwertes reicht die Ladespannung des Kondensators nicht zur Erregung
des Relais aus, so daß kein Alarm ausgelöst wird. Erst wenn der Zeiger länger als
die vorgewähAte Verzögerungszeit im Bereich unterhalb des unteren Grenzwertes stehen
bleibt, zieht das Relais an und der Alarm wird ausge]ö'st. Dabei hat es sich sehr
zweckmäßig erwiesen, wenn die Signrileinrichtung aus je einer optischen Anzeige
für das Überschreiten 1)7iw. Unterschreiten der Grenzwerte und aus einer akustischen
AnzeiX3e besteht, die in beiden Alarmfällen zusammen mit den optischen Anzeigen
betätigt wird. Nach Auslösung des Alarms kann die Sigzaleinrichtung nur am Gerät
selbst wieder abgeschaltet werden. Der nrzt kann dann an der Stellung des Zeigers
und an dem Aufleuchten des entsprechenden optischen Signals sofort erkennen, wo
der Fehler im Beatmungssystem liegt, so daß die entsprechenden Maßnahmen unverzüglich
eingeleitet werden können.
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Für eine erleichterte Bedienung des Gerätes ist es zweckmäßig, wenn
die Bauteile des Gerätes in einem handlichen tragbaren Gehäuse angeordnet sind und
die einzelnen elektrischen Baugruppen in Form von Steckkarten leicht austauschbar
im Gerät gelagert sind. Das Gerät läßt sich daher an jeden Respiratortyp leicht
anpassen. Die Grenzwerteinstellungen werden mittels Drehknöpfen direkt am Instrument
vorgenommen und sind durch rote Markierungszeiger deutlich sichtbar. Für den Betrieb
des Beatmungsüberwachungsgerätes sind weiterhin vorteilhaft ein Netzanschluß, ein
Netzschalter zum Ein- und Ausschalten des Gerätes, sowie ein Schalter für die Signaleinrichtung
und ein Anschluß für eine SchwesSrnrufanlage vorgesehen.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 das Gehäuse einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
in einer perspektivischen Darstellung, Fig. 2 das Blockschaltbild der erfindungsgemäßen
Vorrichtung, wobei das Beatmungsgerät nicht gezeigt ist und Fig. 3 das Schaltbild
der Anzugsverzögerung des unteren Grenzwertes und der Signaleinrichtung.
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In der Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Überwachungsgerät 1 in einer
perspektivischen Ansicht zu erkennen. Das Gehäuse 2 bildet gleichzeitig den Rahmen
zur Aufnahme sämtlicher Bauelemente und wird an der Vorderseite durch die Armaturentafel
3 verschlossen.
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Am oberen Teil der Armaturentafel 3 ist die Skala 4 zur Anzeige des
Atemdruckes zu erkennen, Die Zeiger 5, 6 der Grenzwertan-' schläge kennzeichnen
das Arbaitsintervall, in dem sich der Zeiger 7 bei Betrieb des Gerätes be-CLedet.
Die Grenzwextanzeiger lassen
sich mittels der Drehknöpfe 8 mechanisch
verstellen, so daß das Arbeitsintervall vergrößert oder verkleinert werden kann.
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An der Armaturentafel 3 sind ferner zwei Leuchten 9, 10 zu erkennen,
die in Verbindung mit dem im Gerät eingebauten Summer (nicht sichtbar) je nach Überschreiten
oder Unterschreiten der Grenzwertanzeige 5, 6 ein optisches Signal abgeben. Zum
Abschalten des Signals ist der Schalter 11 vorgesehen.
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Unter der Signaleinrichtung ist der Anschlußstutzen 12, für den Anschluß
des Gerätes an das Respiratorsystem vorgesehen. Daneben befinden sich eine Netzsicherung
mit Kontrollampe 13 und der Schalter 14 zum Ein- und Ausschalten des Überwachungsgerätes.
Die Buchse für den Anschluß des Gerätes an eine Schwesternrufanlage sowie der Netzanschluß
befinden sich auf der Rückseite des Gehäuses. Zum Transport des Überwachungsgerätes
ist an der Oberseite ein Handgriff 15 vorgesehen.
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Nach dem Lösen der Schrauben 16 kann die Baueinheit aus dem Gehäuse
2 herausgezogen werden. Der schematische Aufbau des Gerätes ist anhand des Blockschaltbildes
in der Fig. 2 dargestellt. Das Gerät wird mittels des T-Stückes 17 an die Respiratorleitung
18 angeschlossen, die zum Patienten führt. An die elastische Druckkammer 19 ist
ein Kern 20 fest angeschlossen, der in die Elektromagnetspule 21 eintaucht. Durch
die Veränderung des Beatmungsdruckes bewegt sich der Kern in der Spule 21 hin und
her, so daß in der Spule eine Spannung induziert wird. Diese Spannung wird mit einem
Verstärker 22 verstärkt und zu einem Anzeigegerät 23 mit dem Zeiger 7 geführt. An
dem Zeiger 7 ist in bekannter Weise eine Steuerfahne befestigt, die beispielsweise
mit jeweils zwei elektromagnetischen, in der Zeichnung nicht dargestellten und mit
den Grenzwertanzeigern 5 und 6~~gekoppelten Spulen oder Oszillatoren zusammenwirken
kann. Die Grenzwertanzeiger 5, 6 sind mechanisch verschiebbar an der Skala 4 gelagert.
Erreich-t der Zeiger 7 einen der beiden Grenzwertanzeiger 5 oder 6 so wird berührungslos
ein Kontakt ausgelöst. Über eine Relaiseinheit 24, die aus
zwei
Relais 25, 26 und aus einer Anzugsverzögerungsschaltung 27 besteht, wird eine Signaleinrichtung
25 ausgelöst. Der Verstärker 22 wird vom Netzteil 26 mit 12 Volt-Gleichspannung
gespeist, die Anzeigeeinrichtung mit 24 Volt-Gleichspannung und die Signaleinriohtung
25 mit 12 Volt-Wechselspannung.
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In der Fig. 3 ist das Schaltbild des in der Fig. 2 gestrichelt umrahmten
Teiles zu erkennen. Die Ausgänge des Anzeigegerätes 23 sind mit 27, 28 bezeichnet.
Um nicht sofort Alarm auszulösen, wenn der Zeiger 7 den unteren Grenzwert 5 unterschreitet,
was beim Ausatmungsvorgang regelmäßig der Fall sein wird, weil hier ein gewisser
Unterdruck erzeugt werden muß, sind in der Schaltung 27 das Potentiometer 29 und
der Kondensator 30 vorgesehen, der kurzgeschlossen ist. Pendelt der Zeiger 7 kurzzeitig
in den Bereich unterhalb des Grenzwertes 5 ein, dann lädt sich der Kondensator 30
auf, die Spannung reicht jedoch nicht aus, um über die Transistoren 31, 32 das Relais
26 zu erregen. Sobald der Zeiger 7 wieder in das Arbeitsintervall zwischen.den Grenzwerten
5, 6 einpendelt, kann sich der Kondsensator 30 wieder entladen. Bleibt der Zeiger
7 jedoch länger als die vorgewählte Verzögerungszeit im Bereich unterhalb der Begrenzung
5 stehen, dann erregt der aufgeladene Kondensator das Relais 26; so daß der Schalter
33 betätigt wird, die Lampe 9 aufleuchtet und der Summer 34- ertönt.
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Die Dioden 36, 36 sind als Sicherungsschaltung für die Transistoren
vorgesehen, weil beim-Abschalten des Relais der Induktionsstoß die Transistoren
zerstören könnte: Wenn der Zeiger 7 in den Bereich oberhalb der Begrenzung 6 eintritt,
dann wird nur das Relais 25 unmittelbar erregt und der Schalter 37 betätigt, so
daß die Lampe 10 aufleuchtet und der Summer 34 ertönt. In diesem Fall muß sofort
der zu hohe Beatmungsdruck verändert werden, was das Bedienungspersonal sofort am
Aufleuchten der Signallampe 10 erkennen kann. Ein -längeres Suchen nach der FEerquelle
des Beatmungsvorganges, das lebensgefährlich für den Patienten sein kann, entfällt
somit. Die Alarmeinrichtung
kann nur unmittelbar durch den Schalter
11 am Gerät selbst abgestellt werden. Durch die Erfindung ist somit eine einfache
und sichere Überwachungseinrichtung geschaffen worden.