AT506567A1 - Vorrichtung zur simulation physiologischer vorgänge in einer lunge anhand eines lungenmodells - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Simulation physiologischer Vorgänge in einer Lunge anhand eines Lungenmodells, bei welcher das Lungenmodell expandierbar und komprimierbar ist. Lungenmodelle zur Simulation physiologischer Atemvorgänge sind bereits in verschiedenen Ausführungsformen bekannt geworden. Diese Modelle dienen beispielsweise Demonstration[beta]- und Schulungszwecken von medizinisch-technischem Personal sowie der Funktionsanalyse und der Überprüfung von BeatmungsVorrichtungen. Hierbei ist es zum einem bekannt, Lungenmodelle, welche beispielsweise einfache Beutel aus Kunststoffmaterialien, jedoch auch speziell für diesen Zweck präparierte Schweinelungen sein können, mit den diversen Beatmungsgasen mit Überdruck zu befüllen und den Überdruck wieder ab2u[beta]augen bz . entweichen zu lassen. Andererseits sind Vorrichtungen zur Simulation physiologischer Vorgänge in einer Lunge in Verwendung, bei welchen das Lungenmodell in Form eines Blasebalgs ausgebildet ist, welcher mit mechanischen Mitteln auseinander gezogen und komprimiert wird, um das Ein- und Ausströmen von Atemluft in eine Lunge zu simulieren. Unter physiologischen Bedingungen wird die Aussenwand der Lunge durch einen Unterdruck an der Innenwand des Brustkorbes gehalten. Eine Expansion des Brustkorbes bzw. eine Absenkung des Zwerchfells hat somit auch eine Expansion der Lunge zur Folge, wodurch das Einatmen bewirkt wird. Eine Rückstellung des Brustkorbes bzw. des Zwerchfells in die Ausgangsposition bewirkt das Ausatmen. Dieser Art der Expansion und Kompression der Lunge wird mit den bekannten Lung[beta]nmodellen nur unzureichend Rechnung getragen, da beispielsweise die korrekte Auffaltung einer Lunge oder auch ein Pneumothorax nicht simuliert werden können. Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiter zu bilden, dass die Expansion bzw. Kompression der Lunge durch Druckwe[sigma]hsel in dem die Lunge umgebenden Raum bewerkstelligt 26/03 2008 MI 17:52 [SE/EM NR 5583] @l004 wird, sodass ein realität[beta]nähere[beta] Modell für Demonstrationa-, Schulungs- und Messzwecke zur Verfügung steht. Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemässe Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass das Lungenmodell in einer druckdicht verschliessbaren und abwechselnd mit Unter- und Überdruck beaufschlagbaren Kammer angeordnet ist und der Auslass des Lungenmodells eine Wand der genannten Kammer durchsetzt. Die druckdicht verschliessbare und abwechselnd mit Unter- und Überdruck beaufschlagbare Kammer kann somit als künstlicher Thorax bezeichnet werden, bei welchem das Expandieren und Komprimieren der Lunge zwar nicht notwendiger Weise, wie in der Realität durch, eine Veränderung des Volumens des Thorax bewirkt wird, jedoch der gleiche Effekt, nämlich dass die Lungenwand von einem Unterdruck auseinander gezogen und einem Überdruck komprimiert wird, erreicht wird. Der eine Wand der Kammer durchsetzende Auslass des Lungenmodells steht hierbei für die Luftröhre und bei einer Expansion bzw. Kompression des Lungenmodells in der Kammer in Folge der Druckwechsel strömt Umgebungsluft in das Lungenmodell ein bzw. aus. Die Vorrichtung ist hierbei bevorzugt dahingehend weitergebildet, dass Mittel zur Erzeugung des Unterbzw. Überdrucks vorgesehen sind, wobei hier einerseits Mittel zum Ein- und Ausbringen von Fluid denkbar sind und andererseits auch Membransysteme zum Einsatz gelangen können, welche durch eine elastische Verschiebung der Membran die erforderlichen Druckschwankungen bereitstellen. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist hierbei bevorzugt dahingehend weitergebildet, dass an mindestens eine Öffnung der Kammer Mittel zum Ein- und Ausbringen von Fluid zur Erzeugung des unter- bzw. Überdrucks angeschlossen sind, wobei die Vorrichtung hierbei mit Vorteil so ausgeführt ist, dass die Mittel zum Ein- und Ausbringen von Fluid von einem in einem Zylinder bewegbaren Kolben gebildet sind. Eine Verschiebebewegung des Kolbens in dem Zylinder führt zu einem Ein - und Aua- 26/03 2008 MI 17:52 [SE/EM NR 5533] @J005 strömen von Fluid in die druckdichte Kammer, wodurch das Lungenmodell komprimiert bzw. expandiert wird. In ähnlicher Weise kann die erfindungsgemässe Vorrichtung in vorteilhafter Weise dahingehend weitergebildet sein, dass die Mittel zum Einbringen von Fluid von einer Druckleitung gebildet sind, welche dazu geeignet ist, zusätzliches Medium aus der Umgebung anzusaugen. Derartige Vorrichtungen zum Einbringen von Fluid sind im Gebiet der Erfindung als Injektoren bekannt, wobei einerseits Fluid von einem Trägerstrahl direkt in den Raum hinein gepumpt wird und der Trägerstrahl nach Art einer Wasse Strahlpumpe zusätzliches Volumen aus der Umgebung ansaugt. In der Praxis kann ein Trägerstrahl das vier- bis fünffache seines eigenen Volumenstroms aus der Umgebung ansaugen, wodurch eine besonders effiziente Beaufschlagung der Kammer erfolgen kann. In ähnlicher Weise kann die erfindungsgemässe Vorrichtung dahingehend weitergebildet sein, dass die Mittel zum Ausbringen von Fluid von einer Treibstrahlpumpe gebildet sind, was insgesamt eine besonders kompakte Bauweise der erfindungsgemässen Vorrichtung ermöglicht. Die Vorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung ist in vorteilhafter Weise dahingehend weitergebildet, dass eine Steuerung für das Ausmass und die Frequenz des Druckauf- und - abbaus und für das Tastverhältnis vorgesehen ist, sodass verschiedene Atemmuster und physiologische zustände in einfacher und reproduzierbarer Weise simuliert und analysiert werden können, Mit Vorteil ist die erfindungsgemässe Vorrichtung derart weiter gebildet, dass die Kammer wenigstens eine druckdicht verschliessbare Öffnung aufweist, an welche Sensoren zur Messung von Kenngrössen in der Kammer wie Druck, Temperatur, SauerStoff ehalt, Feuchte und Kohlendioxidgehalt sowie zur Messung von Leckvolumina angeschlossen sind. Die Überwachung und Teilung dieser Kenngrössen gestattet es, die Beatmungssimulation bei möglichst realitätsnahen Bedingungen durchzuführen, wobei insbesondere die Messung von Leckvolumina, die einer- 26/03 2008 MI 17:52 [SE/EM NR 5583] 0006 seits am Lungenmodell selbst sowie andererseits an einer Wand der Kammer auftreten können, die Simulation eines Pneumothorax oder anderer Verletzungen ermöglicht und Rückschlüsse auf die Effektivität der Beatmung zulässt. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist mit vorteil dahingehend weiter gebildet, dass die Kammer ein dichtend verschliessbares Fenster für den Zugriff in den Innenraum der Kammer aufweist, sodass das Lungenmodell in bequemer Weise manipuliert bzw. ausgetauscht werden kann. Mit Vorteil ist die erfindungsgemässe Vorrichtung derart weiter gebildet, dass der Auslass des Lungenmodells einen Standardanschlus[beta] für eine B[beta]atmungsvorrichtung aufweist. Dadurch, dass der Auslass des Lungen odells einen Standardanschluss für eine Beat ungsvorrichtung aufweist, lassen sich Schulungen von medizinisch-technischem Person l praxisnahe gestalten und das Anschliessen verschiedener Komponenten von Beatmungsvorrichtungen kann auf diese Weise gefahrlos geübt werden. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist hierbei bevorzugt dahingehend weitergebildet, dass die Wände der Kammer aus durchsichtigem Material gefertigt sind, sodass die Funktion der Lunge auch optisch ohne weiters beobachtet werden kann. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist in einer bevorzugten Ausführungsform so ausgebildet, dass die Kammer wenigstens einen Einlass und einen Ausl se zum Spülen de9 Kammervolumens aufweist. Dadurch, dass nun der Raum zwischen Kammerwand und Lungenmodell mit beliebigen Medien spülbar ist, ist es mögliche beispielsweise Konservierungs[beta]toffe für eine präparierte Schweinelunge einzubringen oder aber auch die Kammer mit einem flüssigen Medium zu füllen, sodass bei Verwendung einer wie oben beschriebenen Kolbenpumpe ein besonders direktes Ansprechverhalten des Lungenmodells erreicht werden kann. Weiters kann durch das Spülen eine Einstellung physiologischer Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen in dem die Modelllunge umgebenden Raum erreicht werden. Der Auslass zum Spülen des Kammervolumens kann auch dazu verwendet werden, Leckvolumina 26/03 2008 MI 17:52 [SE/EM NR 5583] @007 abzuführen, welche insbesondere bei der Verwendung präparierter S[alpha]hweinelungen aufgrund der Porosität des denaturierten Gewebes zwischen dem Innenraum des Lungenmodells und dem Kammervolumen permanent auftreten können. Mit Vorteil ist in diesem Zusammenhang die erfindungsgemässe Vorrichtung dahingehend weitergebildet, dass eine gesonderte Öffnung zum Abführen von zwischen dem Innenraum des Lungenmodells und dem Kammervolumen permanent auftretenden Leckvolumina vorgesehen ist. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung sche atis[sigma]h dargestellten Ausführungsbeispieie näher erläutert . In dieser ist mit 1 eine Vorrichtung zur Simulation physiologischer Vorgänge in einer Lunge bezeichnet, wobei mit 2 eine druckdicht verschliessbare Kammer bezeichnet ist, in welcher ein Lungenmodell 3 derart angeordnet ist, dass der Auslass 4 des Lungenmodells 3 eine Wand 5 der Kammer 2 durchsetzt. Hierbei ist da[beta] Lungenvolumen gegenüber dem Kammervolumen durch die Wand der Modellunge abgetrennt. Durch die Öffnung 6 der Kammer 2 kann die Kammer 2 mit Hilfe des in einem Zylinder 7 bewegbaren Kolbens 8 abwechselnd mit Über- bzw. unterdruck beaufschlagt werden, wodurch das Lungenmodell 3 komprimiert bzw. expandiert wird, sodass Umgebungsluft, ähnlich wie unter physiologischen Bedingen, durch den Auslass 4 angesaugt bzw. ausgestossen wird. Der aus Zylinder 7 und Kolben [theta] bestehende pneumatische Zylinder kann hierbei auf verschieden Art angetrieben werden, wobei, wie im gegenwärtigen Beispiel, ein pneumatischer Antrieb 9 zum Einsatz kommen kann, jedoch auch jede andere Art von Antrieb z.B. in Form eines Zahnstangenantriebs denkbar ist. Alternativ oder zusätzlich zum pneumatischen Zylinder kann eine Xnjektor/Ejektoreinheit an die Kammer 2 angeschlossen sein, wobei im Falle des Injektors 10 ein Treib[beta]tahl direkt in die Kammer 2 mündet und Umgebungsluft nach Art einer Wasserstrahlpumpe zusätzlich durch den Treibstrahl angesaugt wird 26/03 2008 MI 17 52 [SE/EM NR 5583] @)008 und beim Ejektor 11 Medium aus der Kammer 2 mit Hilfe eines Treibstrahls abgesaugt wird. Die Mittel zur Erzeugung des Unter- bzw. Überdrucks können somit nach verschiedenen Prinzipien arbeiten. In jedem Fall ist aber eine Steuerung 12 bzw. 13 angeordnet, mit welcher das Ausmass und die Frequenz des Druckauf- und -abbaue und das Tastverhältnis gesteuert und geregelt werden kann. Unter dem Tastverhältnis versteht man hierbei das Verhältnis der Zeitdauer der Inspiration zur Zeitdauer der Exspiration. Durch verschliessbare Öffnungen 14 können Sensoren zur Messung von Kenngrössen in der Kammer, wie Druck, Temperatur, Sauerstoffgehalt, Feuchte und Kohlendioxidgehalt sowie zur Messung von Leckvolumina angeschlossen sein. An einer Wand 15 der Kammer 2 ist ein dichtend verschliessbares Fenster 16 für den Zugriff in den Inn[beta]nraum der Kammer angeordnet. Durch dieses Fenster kann das Lungenmodell 3 bequem manipuliert werden. Weitere sind in der Wand 15 der Kammer 2 ein Einlass 17 und ein Auslass 18 angeordnet, durch welche das Kammervolumen mit Medien verschiedenster Art gespült werden kann. Durch die Spülöffnungen 17 bzw. 18 kann da[beta] Innere der Kammer 2 mit verschiedenen Medien befüllt werden, wobei es auch denkbar ist, die Kammer mit einem flüssigen Medium zu be üllen. 26/03 2008 MI 17:52 [SE/EM NR 5583] 0003
Claims (10)
1. Vorrichtung zur Simulation physiologischer Vorgänge in einer Lunge anhand eines Lungenmodells, bei welcher das Lungenmodell expandierbar und komprimierbar ist, wobei das Lungenmodell in einer druckdicht verschliessbaren und abwechselnd mit Unter- und Überdruck beaufschlagbaren Kammer angeordnet ist und der Auslass des Lungenmodells eine Wand der genannten Kammer durchsetzt und Mittel zur Erzeugung des Unter- bzw. Überdrucks vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Einbringen von Fluid von einer Druckleitung gebildet sind, welche dazu geeignet ist, zusätzliches Medium aus der Umgebung anzusaugen.
1. Vorrichtung zur Simulation physiologischer Vorgänge in einer Lunge anhand eines Lungenmodelle, bei welcher das Lungenmodell expandierbar und komprimierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lungenmod[beta]ll in einer druckdicht verschliessbaren und abwechselnd mit Unter- und Überdruck beaufschlagbaren Kammer angeordnet ist und der Auslass des Lungenmodells eine Wand der genannten Kammer durchsetzt,
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens eine Öffnung der Kammer Mittel zum Ein- und Ausbringen von Fluid zur Erzeugung des Unter- bzw. Überdrucks angeschlossen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Erzeugung des Unter- bzw. Überdrucks vorgesehen sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Ausbringen von Fluid von einer Treibstrahlpumpe gebildet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens eine Öffnung der Kammer Mittel zum Ein- und Ausbringen von Fluid zur Erzeugung des Unter- bzw. Überdrucks angeschlossen sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung für das Ausmass und die Frequenz des Druckauf- und -abbaus und für das Tastverhältnisses vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Ein- und Ausbringen von Fluid von einem in einem Zylinder bewegbaren Kolben gebildet sind,
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer wenigstens eine druckdicht verschliessbare Öffnung aufweist, an welche Sensoren zur Messung von Kenngrössen in der Kammer wie Druck, Temperatur, Sauerstoffgehalt, Feuchte und Kohlendioxidgehalt sowie zur Messung von Leckvolumina angeschlossen sind.
NACHGEREICHT -> 2 **
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Einbringen von Fluid von einer Druckleitung gebildet sind, welche dazu geeignet ist, zusätzliches Medium aus der Umgebung anzusaugen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer ein dichtend verschliessbares Fenster für den Zugriff in den Innenraum der Kammer aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Ausbringen von Fluid von einer Treibstrahlpumpe gebildet sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass des Lungenmodells einen <S>tandardanschluss für eine Beatmungsvorrichtung aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung für da[beta] Ausmass und die Frequenz des Druckauf- und -abbaue und für das Tastverhältnisses vorgesehen ist. [theta]. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer wenigstens eine druckdicht verschliessbare Öffnung aufweist, an welche Sensoren zur Messung von Kenngrössen in der Kammer wie Druck, Temperatur, Sau-
26/03 2008 MI 17:52 [SE/EM NR 5593] 0010 erstoffgehalt, Feuchte und Kohlendioxidgehalt sowie zur Messung von Leckvolumina angeschlossen sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände der Kammer aus durchsichtigem Material gefertigt sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer wenigstens einen Einlass und einen Auslass zum Spülen des Kammervolumens aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche l bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer ein dichtend verschliessbares Fenster für den Zugriff in den Innenraum der Kammer aufweist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass der Ausl se des Lungenmodells einen Standardanschluss für eine Beatmungsvorrichtung aufweist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dase die Wände der Kammer aue durchsichtigem Material gefertigt sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer wenigstens einen Einlass und einen Au[beta]lass zum Spülen des Kamervolumens aufweist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass eine gesonderte Öffnung zum Abführen von zwischen dem Innenraum des Lungenmodells und dem Kammervolumen permanent auftretenden Leckvolumina vorgesehen ist.
Wien, am 26.03.2006 Carl Reiner GmbH
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Kesch ann e
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.. .<
43168 re.: Österreichische Patentanmeldung A 475/2008, Kl. G 09 B Carl Reiner GmbH in Wien (Österreich)
P a t e n t a n s p r ü c h e :
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine gesonderte Öffnung zum Abführen von zwischen dem Innenraum des Lungenmodells und dem Kammervolumen permanent auftretenden Leckvolumina vorgesehen ist.
Wien, am 24.11.2008 Carl Reiner GmbH durch:
Haffner und Keschmann Patentanwälte
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