DD277211A1

DD277211A1 - Schaltung mit integrierter druckueberwachung fuer beatmungsgeraete

Info

Publication number: DD277211A1
Application number: DD32210088A
Authority: DD
Inventors: Juergen Hoffmann; Sabine Nissen
Original assignee: Medizin Labortechnik Veb K
Priority date: 1988-11-24
Filing date: 1988-11-24
Publication date: 1990-03-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltung mit integrierter Druckueberwachung fuer Beatmungsgeraete, die bei Ueber- bzw. Unterschreitung eines Beatmungsdruckbereiches von 1,0 kPa...10,0 kPa sowie bei von der Netzspannung abgeschaltetem Geraet den Beatmungskreislauf entlueftet. Das wird bei gleichzeitiger Ausnutzung bereits vorhandener Grundschaltungen erreicht mit einem Halbleiterdruckwandler, einem Verstaerker und zwei als Fensterkomparator zusammengeschalteten Verstaerkerschaltkreisen, die ueber zwei Dioden mit einem U/P-Umsetzer-Baustein verbunden sind.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltung mit integrierter Drucküberwachung für Beatmungsgeräte, mit einem pneumatischelektronischen Halbleiterdruckwandler, die sowohl bei Überschreitung als auch bei Unterschreitung vorwählbarer Grenzwerte eine optische und akustische Warnung herbeiführt.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Verschiedene medizinische Geräte mit elektronischer Steuerung, beispielsweise ein Narkosebeatmungsgerät oder ein für die Überwachung einer Narkose- oder Therapiebeatmung verwendeter Druck- und Frequenzmonitor benutzen zur Druckumwandlung einen pneumatisch-elektronischen Halbleiterwandler, der das anliegende analoge Beatrnungsdrucksignal in eine analoge Spannungsgröße umwandelt, die nachfolgend verstärkt und mit einstellbaren Grenzwertgebern überwacht wird (DD-PS 230423). Damit wird erreicht, daß bei Über- bzw. Unterschreitung der vorgegebenen Grenzwerte im Beatmungsdruckbereich von 0...1OkPa eine optische und akustische Warnung erfolgt und der Anwender einen Hinweis auf Fehler im Beatmungskreislauf erhält.

Die als Baugruppe in den medizinischen Geräten verwendeten Halbleiterdruckwandler besitzen einen Arbeitsbereich von -1,0... +1OkPa, in welchem sie zuverlässig arbeiten \z.B. Typ PDP- 1000M gemäß SU-Standard TU-64-1-3734-83). Eint kurzzeitige, geringe Überschreitung der Grenzen des Arbeitsbereiches führt bei anliegender als auch bei abgeschalteter .Netzspannung des Gerätes zum sofortigen Totalausfall des Halbleiterdruckwandlers und damit der nachgeschalteten elektronischen Drucküberwachung.

In der vorgestellten Schaltung mit integrierter Drucküberwachung sind die Grenzwertgeber als Komparatoren ausgebildet, die einmal über Spannungsteiler mit einer hochkonstanten Referenzspannung und zum anderen über einen Meßverstärker mit einem Atemdruckgeber in Verbindung stehen.

Eine Verwertung dieser Schsliungsvorteile zeigt auch eine Drucküberwachungsvorrichtung für eine Atmungsvorrichtung, welche mit seinem druckempfindlichen Fühlerelement ebenfalls beim Über- bzw. Unterschreiten eines dem Grenzwertkomparator vorgegebenen Grenzwertes über ein durch einen Zeitgeber bestimmbares Zeitintervall hinaus einen Signalgeber betätigt (DE-OS 3629126). Jeweils bei Überschreiten des oberen Grenzwertes und bei Unterschreiten des unteren Grenzwertes wird durch den als Fensterkomparator ei "gesetzten Grenzwertkomparator der Zeitgeber in Tätigkeit gesetzt. Auch in dieser systematisch mit dem vorherigen Schaltungaaufbau vergleichbaren Vorrichtung erfolgt die Ansteuerung der akustischen Warnhilfsmittel zeitverzögert, so daß eine fortgesetzte Überschreitung des oberen Grenzwertes eine mechanische Zerstörung des verwendeten Fühlerelementos nich t ausschließt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile bekannter Schaltungen zu vermeiden und mit geringem Kostenaufwand eine verzcgerungsfreie Untet brechung der Druckentwicklung im Beatmungskreislauf dann zu erreichen, wenn der negative Druck auf einen Wert unter -1 kPa gefallen, der positive Druck auf einen Wert über +1OkPa angestiegen oder das Gerät von der Netzspannung abgeschaltet ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, unter Verwendung der bereits in medizinischen Geräten vorhandenen Grundschaltungen zur Druckumwandlung, Spannungsverstärkung und Referenzspannungsgewinnung für die Grenzwert- bzw. renpterkomparatoren eine einfach adaptierbare Zusatzsnhaltung zu entwickeln, die bei Überschreiten des oberen Grenzwertes und bei Unterschreiten des unteren Grenzwertes den Beatmungskreislauf gegen Atmosphäre entlüftet. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst dadurch, daß der Halbleiterdruckwandler über einen Verstärker eingangsseitig mit zwei als Fensterkomparator zusammengeschalteten Verstärkerschaltkreisen in Verbindung steht, deren Vergleichsspannungen einmal aus einer Spannungsquelle U,_ei und zum anderen mit einem gegen - U_B geschalteten Einstellregler bereitgestellt werden und die ausgangsseitig über zwei Dioden mit einem U-P-Umsetzer-Baustein elektrisch verbunden sind. Mit dieser einfach adaptierbaren Zusatzschaltung, in welcher an der mit U,_ef bezeichneten Spannungsquelle eine von der bekannten Grundschaltung erzeugte, dem oberen Grenzwert von + 1OkPa äquivalente Referenzspannung anliegt, wird bei Überbzw. Unterschreitung dor Grenzen des pneumatischen Arbeitsbereiches des Halbleiterdruckwandlprs dessen pneumatischer Eingang und damit der Beatmungskreislauf gegen Atmosphäre entlüftet und somit der Halbleiierdruckwandler vor einer mechanischen Zerstörung bewahrt.

Dieser mit der erfindungsgemäßen Zusatzschaltung erzielte Vorteil ermöglicht eine verzögerungsfreie Funktionsweise unabhängig davon, ob das medizinische Gerät aus- oder eingeschaltet ist. Das wird dadurch erreicht, daß der pneumatische Eingang des Halbleiterdruckwandlers dem im aktivierten Zustand in Durchlaßrichtung geschalteten U-P-Umsetzer-Baustein nachgeschaltet und in dieser Phase ständig mit dem anliegenden Beatmungsdruck beaufschlagt ist, während bei unaktivieitem U-P-Umsetzer-Baustein eine Verbindung vom pneumatischen Eingang des Halbleiterdruckwandlers über den U-P-Umsetzer-Baustein zur Atmosphäre anliegt Da/über hinaus wird dieser im NormalzustLnd des Beatmungsdruckes und bei eingeschaltetem Gerät über einen Vorwiderstand zwischen der positiven Betriebsspannung +Ub und der negativen Betriebsspannung -Ub betrieben.

Die mit diesen vorteilhaften Merkmalen ausgestattete Zusatzschaltung wird in vorzüglicher Anpassung mit elektronischen Schaltungen bekanntet medizinischer Geräte der eingangs beschriebenen Art verbunden. Das vom Halbleiterdruckwandler erzeugte, dem anliegenden Eingangsdruck proportionale Gleichspannungssignal im Bereich -0,1 ... + 1,0V wird mittels der beiden als Fensterkomparator geschalteten Verstärker einmal mit der dem oberen Grenzwert proportionalen Referenzspannung und zum anderen mit einer dem unteren Grenzwert entsprechenden Referenzspannung verglichen. Somit wird erreicht, daß bei Über- oder Unterschreitung des Beatmungsdruckbereiches ein entsprechendes proportionales Gleichspannungsignal die fest eingestellten Referenzspannungen über- oder unterschreitet, wodurch der jeweilige als Fensterkomparator ausgeführte Verstärker schaltet und verzögerungsfrei den ausgangsseitig angeschlosse:"-. U-P-Umsetzer-Baustein elektrisch abschaltet. Dieser U-P-Umsetzer-Baustein ist auf seiner pneumatischen Seite so verschaltet, daß er im elektrisch abgeschalteten Zustand, also auch bei ausgeschaltetem Gerät, den Beatmungskreislauf vor dem pneumatischen Eingang des Halbleiterdru^kwandlers gegen die Atmosphäre entlüftet und somit diesen schützt. Bei eingeschaltetem Gerät und einem sich in den definierten Arbeitsbereich bewegenden Beatmungsdruck ist der U-P-Umsetzer-Baustein elektrisch aktiviert, so daß er auf seiner pneumatischen Seite, in Reihe zwischen dem Beatmungsdruckanschluß und dem pneumatischen Eingang des Halbleiterdruckwandlers geschaltet, den aktuellen Beatmungsdruckwert an den pneumatischen Eingang des Halbleiterdruckwandleis überträgt.

Ausführungsbeispiel

Ein Auslührungsbeispiel wird anhand einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt die logische Verknüpfung der pneumatischen und elektronischen Baugruppen einer Schaltung, weiche es ermöglicht, bei Drucküber- oder Druckunterschreitung von fest definierten Werten eine Entlüftung des Beatmungskreises herbeizuführen. Sie ist mit den Grundschaitungen bekannter Geräte (nicht gezeichnet) verbunden und enthält einen pneumatisch-elektronischen Halbleiterdruckwandler 1. Dieser steht über einen Verstärker 2 eingangsseitig mit zwei als fensterkomparator zusammengeschalteten Verstärkerschaltkreisen 3, R in Verbindung, deren Vergleichsspannungen einmal aus einer Spannungsquelle U_fct und zum anderen mit einem gegen -U₈ geschalteten Einstellregler 4 bereitgestellt werden. Ausgangsseitig sind die Verstärkerschaltkreise 3, 5 über zwei Dioden 6,7 mit einem U-P-Umsetzer-Baustein 9 elektrisch verknüpft, der seinerseits gegen -U₈ geschaltet ist und dem über einen Widerstand 8 eine positive Betriebsspannung +U₈ bereitgestellt wird.

Bei eingeschaltetem Gerät liegt der U-P-Umsetzer-Baustein 9 über dem Widerstand 8 an der positiven Betriebsspannung, so daß ein am Beatmungsdruckeingang anliegender Beatmungsdruck über den U-P-Umsetzer-Baustein 9 an den pneumatischen Eingang des Halbleiterdruckwandlers 1 gelangt. Dieser wandelt das anliegende Beatmungsdrucksignal in ein Gleichspannungssignal um, das danach mit dem Verstärker 2 auf einen Signalpegel, der ausgangsseitiu -0,1 V... + 1,0V im Beatmungsdruckbereich P_n = -1,OkPa...+ 10,OkPa beträgt, verstärkt und dem invertierenden sowie dem nichtinvertierenden Eingang der als Fensterkomparatoren arbeitenden Verstärkerschaltkreise 3,5 zugeführt wird. Die Bereitstellung der notwendigen Referenzspannungen für den oberen und den unteren Schaltpunkt erfolgt für den oberen Schaltpunkt auf 1,0 V bei Pn = 10,OkPa aus der Ankopplung an die Spannungsquelle U,_ef der für die Referenzspannungsgewinnung zuständigen Grundschaltung des Gerätes, während der untere Schaltpunkt mit dem gegen - U₈ geschalteten Einstellregler 4 auf -0,1 V bei P_n = 1,0 kPa eingestellt wird. Durch die ausgangsseitige, über die Dioden 6, 7 hergestellte Verknüpfung der Verstärkerschaltkreise 3, 5 mit dem elektrischen Eingang des U-P-Umsetzer-Bausteins 9 wird erreicht, daß bei anliegendem Beatmungsdruck im Arbeitsbereich P_n = -1,OkPa... + 10,OkPa beide Verstarkerschaltkrei.se 3,5 ausgangsseitig einen Spannungswert nahe +U₈ führen, wodurch der schon über den Widerstand 8 elektrisch aktivierte U-P-Umsetzer-Baustein 9 angesteuert bleibt und auf seiner pneumatischen Seite den Beatmungsdruck zum pneumatischen Eingang des Halbleiterdruckwandlers 1 durchschaltet. Wird der definierte Arbeitsbereich P_n von dem am pneumatischen Eingang des Halbleiterdruckwandlers 1 anliegenden Beatmungsdruck über- oder unterschritten, so führt dessen in ein Gleichspannungssignal gewandeltes Beatmungsdrucksignal ausgangsseitig zur Über- oder Unterschreitung der aus U,_ol und den gegen - U_B geschalteten Einstellregler 4 gebildeten, an den

Verstärkerschaltkreisen 3, 5 anliegenden Vergleichsspannungen. Die Folge davon ist, daß der entsprechende Verstärkerschaltkreis 3 bzw. San seinem Ausgang eine negative Betriebsspannung schaltet, wodurch über die Diode 6 bzw. 7 die vom Widerstand 8 bereitgestellte positive Spannung +U₀ abgeleitet und der U-0-Umsctzer-Baustein 9 spannungslos wird. Dieser spannungslose Zustand des U-P-Umsetzer-Bausteins 9 ist auch dann gegeben, wenn das Gerät von der Netzspannung getrennt bzw. ausgeschaltet ist. Das heißt, auch dann ist auf c'er pneumatischen Seite des U-P-Umsetzer-Bausteins 9 die Beatmungsdruckzufuhrung zum pneumatischen Eingang des rialbleiterdruckwandlers 1 unterbrochen und demzufolge der pneumatische Eingang des Halbleiterc'ruckwandlers 1 gegen die Atmosphäre entlüftet. Am Hilfsluftanschluß Ph liegt in jedem Fall der zur Steuerung des U-P-Umsetzer-Bausteins 9 erforderliche Hilfsdruck an.

Claims

1. Schaltung mit integrierter Drucküberwachung für Beatmungsgeräte, mit einem pneumatisch elektronischen Halbleiterdruckwandler, die sowohl bei Überschreitung als auch bei Unterschreitung vorwählbarer Grenzwerte eine optische und akustische Warnung herbeiführt, gekennzeichnet dadurch, daß der Halbleiterdruckwandler (1) über einen Verstärker (2) eingangsseitig mit zwei als Fensterkomparator zusammengeschalteten Verstärkerschaltkreisen (3,5) in Verbindung steht, deren Vergleichsspannungen einmal aus einer Spannungsquelle U _ef und zum anderen mit einem gegen -Ub geschalteten Einstellregler (4) bereitgestellt werden und die ausgangsseitig über zwei Dioden (6, 7) mit einem U-P-Umsetzer-Baustein (9) elektrisch verbunden sind.

2. Schaltung mit integrierter Drucküberwachung für Beatmungsgeräte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pneumatische Eingang des Halbleiterdruckwandlers (1} dem im aktivierten Zustand in Durchlaßrichtung geschalteten U-P-Umsetzer-Baustein (9) nachgeschaltet und in dieser Phase ständig mit dem anliegenden Beatmungsdruck beaufschlagt ist, während bei unaktiviertem U-P-Umsetzer-Baustein (9) eine Verbindung vom pneumatischen Eingang des Halbleiterdruckwandlers (1) über den U-P-Umsetzer-Baustein (9) zur Atmosphäre anliegt.

4. Schaltung mit integrierter Drucküberwachung für Beatmungsgeräte nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der U-P-Umsetzer-Baustein (9) im Normalzustand des Beatmungsdruckes und bei eingeschaltetem Gerät über einen Vorwiderstand (8) zwischen der positiven Betriebsspannung +U₈ und der negativen Betriebsspannung -U₈ betrieben wird.