DE10021782B4 - Device for supplying a breathing gas under overpressure - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zur Zufuhr eines Atemgases zu einem Patienten mit: – einer Turbine zur Förderung des Atemgases, – einer Steuerungseinrichtung (14) zur Steuerung der Förderung des Atemgases, – einer stromabwärts der Turbine angeordneten Befeuchtungseinrichtung, – einem Beatmungsschlauch (4) zur Zufuhr des befeuchteten Atemgases von der Befeuchtungseinrichtung zu einer Atemmaske (7), und – einer Druckerfassungseinrichtung zur Erzeugung eines Drucksignales für die Steuerungseinrichtung (14), wobei die Druckerfassungseinrichtung den Druck im Bereich des Beatmungsschlauches (4) an einer Messstelle erfasst, die von einem maskenseitigen Schlauchende (E) stromaufwärts beabstandet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstelle örtlich dem Ort der Mündung einer in die Beatmungsschlauchleitung eingeführten Messleitung (6) entspricht und dass die Messleitung (6) durch einen innerhalb der Beatmungsschlauchleitung geführten Schlauch gebildet ist, dessen Länge innerhalb der Beatmungsschlauchleitung um mehr als das 9-fache des Innendurchmessers der Beatmungsschlauchleitung kürzer ist als die Beatmungsschlauchleitung.Apparatus for supplying a breathing gas to a patient, comprising: - a turbine for conveying the respiratory gas, - a control device (14) for controlling the delivery of the respiratory gas, - a moistening device arranged downstream of the turbine, - a ventilation hose (4) for supplying the moistened respiratory gas from the moistening device to a breathing mask (7), and - a pressure detecting device for generating a pressure signal for the control device (14), wherein the pressure detecting device detects the pressure in the region of the breathing tube (4) at a measuring point which is from a mask-side tube end (E) is spaced upstream, characterized in that the measuring point locally corresponds to the location of the mouth of a measuring line inserted into the breathing tube (6) and that the measuring line (6) is formed by a guided inside the breathing tube hose whose length within the ventilation tubing is shorter than the breathing tube by more than 9 times the inner diameter of the breathing tube.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zufuhr eines Atemgases zu einem Patienten unter Überdruck, sowie ein Verfahren zur Steuerung einer derartigen Vorrichtung.The invention relates to a device for supplying a breathing gas to a patient under pressure, as well as a method for controlling such a device.

Vorrichtungen der eingangs genannten Art finden insbesondere Anwendung bei der Therapie von schlafbezogenen Atmungsstörungen. Abweichend von den im allgemeinen nur kurzzeitig beispielsweise zur Zufuhr eines Anästhesiegases im Krankenhaus- insbesondere OP-Bereich verwendeten Beatmungsgeräten wird bei Schlaftherapie-Beatmungsgeräten angestrebt, das Atemgas in einer Weise zuzuführen die seitens des Patienten nicht nur im Wachzustand subjektiv als angenehm empfunden wird sondern auch im Schlafzustand unter physiologischen Gesichtspunkten günstig ist.Devices of the type mentioned in particular find application in the therapy of sleep-disordered breathing. Deviating from the generally only for a short time, for example, for supplying an anesthetic gas in the hospital - especially surgical area ventilators used in sleep therapy ventilators sought to supply the breathing gas in a manner that is perceived by the patient subjectively as pleasant not only when awake but also in the Sleep state is favorable from a physiological point of view.

Unter den für den Langzeiteinsatz d. h unter den für den Einsatz über viele Jahre hinweg vorgesehenen Schlaftherapie-Beatmungsgeräten finden sich Geräte durch welche das Atemgas beispielsweise Umgebungsluft ggf. unabhängig von der Atmung des Patienten mit einem vorgegebenen Beatmungsdruck über einen Beatmungsschlauch einer Atemmaske zugeführt wird. Alternativ hierzu finden auch Geräte Anwendung bei welchen der Beatmungsdruck während einer Expirationsphase des Patienten abgesenkt und während einer sich zyklisch anschließenden Inspirationsphase auf einen vorgegebenen Druckpegel erhöht wird.Among those for long-term use d. h among the sleep therapy ventilators provided for use over many years are apparatuses by which the respiratory gas, for example ambient air, optionally supplied independently of the respiration of the patient with a predetermined ventilation pressure via a breathing tube of a breathing mask. Alternatively, devices are also used in which the ventilation pressure is lowered during an expiration phase of the patient and increased to a predetermined pressure level during a cyclically subsequent inspiration phase.

Bei Beatmungsgeräten wird üblicherweise der Beatmungsdruck über eine Regeleinrichtung geregelt. Hierzu kann wie beispielsweise aus DE 37 32 475 A1 oder FR 2 663 547 bekannt, der durch das Beatmungsgerät erzeugte Beatmungsdruck durch einen bis an den Patienten herangeführten Kontrollschlauch gemessen werden. Bei der Verwendung von Beatmungsmasken werden derartige Kontrollschläuche üblicherweise in den Beatmungsschlauch eingeschoben und münden unmittelbar in die Atemmaske.In ventilators usually the ventilation pressure is regulated by a control device. This can be done as for example DE 37 32 475 A1 or FR 2 663 547 known, the ventilation pressure generated by the ventilator are measured by a brought up to the patient control tube. When using respiratory masks such control tubes are usually inserted into the breathing tube and open directly into the breathing mask.

Die US 5,735,267 offenbart ein Steuersystem für einen durch ein Einzelventil gesteuerten medizinischen Ventilator, das adaptiv separate Flussbereitstellungs- oder Flussauslasssteurfunktionen aufruft als Antwort auf den abgetasteten dynamischen Zustand des Ventilators ohne jedwede Abhängigkeit von gemessenen Patientendaten.The US 5,735,267 discloses a control system for a single valve controlled medical ventilator that adaptively invokes separate flow supply or flow outlet functions in response to the sensed dynamic state of the ventilator without any dependency on measured patient data.

Die WO 98/12965 offenbart einen Apparat, der die Bestimmung der momentanen Phase im Atemzyklus, der durchschnittlichen Atemrate des Anwenders und die Bereitstellung von assistierter Beatmung ermöglicht.The WO 98/12965 discloses an apparatus that allows the determination of the current phase in the respiratory cycle, the average respiratory rate of the user and the provision of assisted ventilation.

Die WO 97/10019 offenbart eine Methode zur Fluss-Abschätzung während einer CPAP-Behandlung. Sie beinhaltet das Messen der Turbinengeschwindigkeit mittels Hall-Effekt-Sensoren des Motors.The WO 97/10019 discloses a method for flow estimation during CPAP treatment. It involves measuring the turbine speed using Hall effect sensors of the engine.

Die EP 0 815 792 A1 offenbart einen Messdetektor und ein System zur Messung eines Gasflusses, insbesondere zur Messung des Drucks und/oder des Flusses des Atemgases eines Patienten.The EP 0 815 792 A1 discloses a measuring detector and a system for measuring a gas flow, in particular for measuring the pressure and / or the flow of the respiratory gas of a patient.

Im Bereich der Atemmaske ist bei derartigen Geräten eine Atemgasauslaßöffnung ausgebildet, durch welche sowohl während der Inspirationsphase als auch während der Expirationsphase ein vorgegebener Gasstrom abfließen kann. Hierdurch wird bei ständiger Nachfuhr von Atemgas ein hinreichender Austausch des Atemgases in dem Beatmungsschlauch erreicht. Je nach Auslegung der Atemgasauslaßöffnung erfolgt eine entsprechend intensive Spülung des während der Expirationsphase in den Atemschlauch hinein exhalierten Atemgases.In the area of the respiratory mask, a respiratory gas outlet opening is formed in such devices, through which a predetermined gas flow can flow both during the inspiration phase and during the expiration phase. As a result, a sufficient replacement of the respiratory gas in the breathing tube is achieved with constant Nachfuhr of breathing gas. Depending on the design of the respiratory gas outlet opening, a correspondingly intensive rinsing of the breathing gas exhaled into the breathing tube during the expiration phase takes place.

Bei der Therapie von schlafbezogenen Atmungsstörungen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, das über das Beatmungsgerät zugeführte Frischgas zu befeuchten. Hierzu kann das angesaugte Frischgas über ein stromabwärts einer Fördereinrichtung, beispielsweise einer Turbine, angeordnetes Wasserbad geleitet werden. Insbesondere bei derartigen Geräten besteht jedoch das Problem eines u. U erheblichen Kondenseintrags sowohl in den Beatmungsschlauch als auch in den Kontrollschlauch wodurch die Erfassung des Druckes in der Atemmaske beeinträchtigt und der Strömungswiderstand des Atemschlauches erhöht wird.In the therapy of sleep-disordered breathing, it has proven to be advantageous to moisten the supplied via the ventilator fresh gas. For this purpose, the sucked fresh gas can be passed via a downstream of a conveyor, such as a turbine, arranged water bath. In particular, in such devices, however, the problem of u. U considerable Kondenseintrags both in the breathing tube and in the control tube whereby the detection of the pressure in the breathing mask affected and the flow resistance of the breathing tube is increased.

Die EP 0 845 277 A2 beschreibt einen Apparat und eine Methode zur Behandlung von OSA (obstruktiver Schlafapnoe). Ein Gerät für Positiven Atemwegsdruck wird verwendet, um eine Zufuhr von Gas bereitzustellen, das dann durch einen Befeuchter geleitet wird.The EP 0 845 277 A2 describes an apparatus and method for the treatment of OSA (obstructive sleep apnea). A positive airway pressure device is used to provide a supply of gas, which is then passed through a humidifier.

Anstelle des Kontrollschlauches ist es möglich wie beispielsweise gemäß EP 0 288 903 A2 vorgeschlagen einen elektronischen Druckwandler unmittelbar an der Atemmaske anzubringen und den erfaßten Druck über eine Datenleitung an die geräteseitig vorgesehene Regeleinrichtung weiterzugeben. Diese Meßanordnung ist jedoch vergleichsweise teuer und in der Wartung aufwendig.Instead of the control tube, it is possible as for example according to EP 0 288 903 A2 proposed to attach an electronic pressure transducer directly to the breathing mask and pass on the detected pressure via a data line to the device-side control device provided. However, this measuring arrangement is relatively expensive and expensive to maintain.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein für die Therapie schlafbezogener Atmungsstörungen vorgesehenes Beatmungsgerät zu schaffen das sich durch eine hohe Funtionszuverlässigkeit sowie eine hinsichtlich des Atemgaswechsels verbesserte physiologische Verträglichkeit auszeichnet.The invention has for its object to provide a ventilator provided for the therapy of sleep-related respiratory disorders which is characterized by a high funtion reliability and improved in terms of the breath gas exchange physiological compatibility.

Hinsichtlich der Vorrichtung zur Zufuhr des Atemgases wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. With regard to the device for supplying the respiratory gas, this object is achieved by a device having the features specified in claim 1.

Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich den Beatmungsdruck in einem vergleichsweise geringen Toleranzbereich mit hoher Dynamik einem vorgegebenen Sollwert entsprechend einzustellen. Auf den bislang erforderlichen in den Beatmungsschlauch eingeschobenen und in den Bereich der Maske geführten Kontrollschlauch kann bedarfsweise vollständig verzichtet werden. Hierdurch wird zum einen eine größere effektive Querschnittsfläche des Beatmungsschlauches sowie eine Verringerung der im maskenseitigen Ende des Beatmungsschlauches mit dem exhalierten Atemgas in Kontakt tretenden Schlauchflächen erreicht. Der Beatmungsschlauch kann auf vergleichsweise einfache Weise gereinigt werden. Ferner besteht in erheblich geringerem Maße das Problem, daß sich der bislang erforderliche Kontrollschlauch innerhalb einer längeren Schlafphase des Patienten zusetzt. Durch die Verringerung des Strömungswiderstandes des Beatmungsschlauches aufgrund der größeren und strömungstechnisch günstigeren Strömungsquerschnittsfläche wird auch eine bessere Exhalationscharakteristik erreicht, da das Atemgas während der Exhalation unter einem geringeren Widerstand in den Beatmungsschlauch zurückgeführt werden kann.This makes it possible in an advantageous manner to adjust the ventilation pressure in a comparatively small tolerance range with high dynamics to a predetermined desired value. On the previously required inserted into the breathing tube and guided in the mask area control tube can be completely eliminated if necessary. As a result, on the one hand, a greater effective cross-sectional area of the breathing tube as well as a reduction of the tube surfaces coming into contact with the exhaled breathing gas in the mask-side end of the breathing tube are achieved. The breathing tube can be cleaned in a comparatively simple manner. Furthermore, there is a considerably lesser degree of the problem that the previously required control tube clogged within a longer sleep phase of the patient. By reducing the flow resistance of the breathing tube due to the larger and fluidically favorable flow cross-sectional area and a better Exhalationscharakteristik is achieved because the breathing gas can be recycled during exhalation under a lower resistance in the breathing tube.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt eine durch eine Turbine gebildete Einrichtung zur Förderung des Atemgases sowie eine durch einen elektronischen und vorzugsweise programmierbaren Schaltkreis gebildete Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Förderung des Atemgases.The device according to the invention comprises a device formed by a turbine for the promotion of the respiratory gas and a control device formed by an electronic and preferably programmable circuit for controlling the delivery of the respiratory gas.

Gemäß der Erfindung ist stromabwärts der Turbine eine Befeuchtungseinrichtung vorgesehen durch welche das Atemgas mit Wasser und ggf. geeigneten Wirkstoffen befrachtet werden kann.According to the invention, a humidifying device is provided downstream of the turbine through which the respiratory gas can be loaded with water and possibly suitable active ingredients.

Die Förderung des Atemgases zu der Atemmaske erfolgt unter Verwendung einer flexiblen Beatmungsschlauchleitung, die gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mehrteilig ausgebildet ist.The delivery of the respiratory gas to the breathing mask is carried out using a flexible breathing hose line, which is designed in several parts according to a particularly preferred embodiment of the invention.

In diese Beatmungsschlauchleitung ist in vorteilhafter Weise eine Einrichtung zur Ableitung etwaig sich in der Beatmungsschlauchleitung bildenden Kondensats vorgesehen. Diese Einrichtung kann durch ein Diaphragma beispielsweise aus einem porösen Material oder auch durch wenigstens eine kleinere Bohrung gebildet sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt eine Druckerfassungseinrichtung zur Erzeugung eines Drucksignales für die Steuerungseinrichtung, wobei
die Druckerfassungseinrichtung den Druck im Bereich des Beatmungsschlauches an einer Meßstelle erfaßt die von einem maskenseitigen Schlauchende stromaufwärts beabstandet ist. Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich ein gleichmäßiges und von nicht repräsentativen Oberwellen weitgehend befreites Drucksignal zu erzeugen. Aufgrund des Abstandes der Meßstelle von der Atemmaske besteht zudem in erheblich geringerem Maße das Problem, daß Meßwerterfassung durch Kondensat oder Auswurf beeinträchtigt wird.In this breathing hose line means for discharging any condensate forming in the breathing hose is provided in an advantageous manner. This device may be formed by a diaphragm, for example, of a porous material or by at least one smaller bore. The inventive device comprises a pressure detecting device for generating a pressure signal for the control device, wherein
the pressure detecting device detects the pressure in the region of the breathing tube at a measuring point which is spaced upstream from a mask-side hose end. This advantageously makes it possible to produce a uniform pressure signal which is largely freed from unrepresentative harmonics. Due to the distance of the measuring point of the breathing mask also exists to a much lesser extent the problem that data acquisition is affected by condensation or ejection.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich zwischen der Meßstelle und dem maskenseitigen Schlauchende eine Ausgleichsstrecke deren Länge wenigstens dem 9-fachen Innendurchmesser des Beatmungsschlauches entspricht. Hierdurch wird mittels des der Atemmaske vorgelagerten Ausgleichsraumes eine hinreichend gleichmäßige Meßwerterfassung erreicht. Die Länge der Ausgleichsstrecke kann für Personen mit großem Lungenvolumen oder Neigung zu Auswurf vergrößert werden. Insbesondere bei der Zufuhr stark befeuchteten Atemgases oder zur noch weiteren Verringerung des Atmungswiderstendes ist es möglich die Meßstelle unmittelbar in den Anfangsbereich der Beatmungsschlauchleitung zu legen.According to a particularly preferred embodiment of the invention extends between the measuring point and the mask-side hose end a compensation path whose length corresponds to at least 9 times the inner diameter of the breathing tube. As a result, a sufficiently uniform measured value acquisition is achieved by means of the compensation mask upstream of the breathing mask. The length of the compensation line can be increased for persons with a high lung volume or a tendency to expectoration. In particular, when supplying highly humidified breathing gas or for even further reduction of the respiratory resistance, it is possible to place the measuring point directly in the beginning of the breathing tube.

Die Meßstelle ist mit Vorteil stromabwärts einer in der Befeuchtungseinrichtung gebildeten Befeuchtungszone angeordnet. Hierdurch wird es möglich durch die Befeuchtungseinrichtung hervorgerufenen Störeinflüsse weitgehend zu kompensieren. Beispielsweise kann die Meßstelle in einem Anschlußkrümmer oder einem Deckelelement eines Befeuchtungsbehälters angeordnet sein. Die Meßstelle ist mit Vorteil derart gewählt, daß nur der statische Druck an dieser Stelle gemessen wird. Durch zusätzliche Erfassung des absoluten Druckes oder des dynamischen Druckes ist es möglich zusätzlich den momentanen Volumenstrom zu erfassen. Ferner ist es möglich, den momentanen Volumenstrom anhand der seitens der Turbine bezogenen Leistung oder der Drehzahl der Turbine unter Berücksichtigung des Turbinenkennfeldes zu ermitteln.The measuring point is advantageously arranged downstream of a moistening zone formed in the moistening device. This makes it possible to largely compensate for the interference caused by the humidifier. For example, the measuring point can be arranged in a connection manifold or a cover element of a humidifying container. The measuring point is advantageously chosen so that only the static pressure is measured at this point. By additionally recording the absolute pressure or the dynamic pressure, it is possible to additionally record the instantaneous volume flow. Furthermore, it is possible to determine the instantaneous volume flow on the basis of the turbine-related power or the rotational speed of the turbine taking into account the turbine characteristic diagram.

Die Meßstelle wird durch den Ort der Mündung einer in die Beatmungsschlauchleitung mündenden Meßleitung bestimmt. Hierbei ist die Meßstelle vorzugsweise in einem sich zwischen der Beatmungsschlauchleitung und der Befeuchtungszone erstreckenden Atemgas-Leitungsabschnitt angeordnet.The measuring point is determined by the location of the mouth of an opening into the breathing tube test line. In this case, the measuring point is preferably arranged in a breathing gas line section extending between the breathing hose line and the moistening zone.

Eine besonders preisgünstig realisierbare Ausführungsform der Erfindung ist hierbei dadurch gegeben, daß die Meßstelle sich Inneren der Beatmungsschlauchleitung befindet.A particularly inexpensive feasible embodiment of the invention is in this case given by the fact that the measuring point is located inside the breathing tube.

Eine im Hinblick auf eine besonders präzise Steuerung der Atemgaszufuhr vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gegeben, daß die Steuereinrichtung eine Recheneinrichtung umfaßt die das Übertragungsverhalten des Abschnittes der Beatmungsschlauchleitung zwischen der Meßstelle und dem maskenseitigen Ende der Schlauchleitung in Abhängigkeit von dem momentanen Atemgasstrom berücksichtigt. Das Übertragungsverhalten der Beatmungsschlauchleitung kann durch ein Kennfeld oder eine beispielsweise durch mehrere Stützpunkte definierte Funktion auf einem Speicherelement gespeichert sein. An embodiment of the invention which is advantageous with regard to a particularly precise control of the respiratory gas supply is provided in that the control device comprises a computing device which takes into account the transmission behavior of the section of the breathing hose between the measuring point and the mask end of the hose as a function of the momentary respiratory gas flow. The transmission behavior of the breathing hose line can be stored on a memory element by a characteristic diagram or a function defined, for example, by a plurality of interpolation points.

Die Meßleitung ist durch einen innerhalb der Beatmungsschlauchleitung geführten Schlauch gebildet, wobei dessen Länge innerhalb der Beatmungsschlauchleitung um mehr als das 9-fache des Innendurchmessers der Beatmungsschlauchleitung kürzer ist als die Beatmungsschlauchleitung. Hierdurch wird auf einfache Weise erreicht, daß die Meßstelle hinreichend weit von der Maske beabstandet ist. Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Abstand der Meßstelle von der Atemmaske kann im Wege der Nachrüstung durch Aufstecken eines Zwischenelementes zwischen Atemmaske und Beatmungsschlauchleitung erreicht werden. Ein derartiges Zwischenelement kann auf einfache Weise gereinigt werden.The measuring line is formed by a hose guided inside the breathing hose line, the length of which within the ventilation hose line being shorter than the breathing hose line by more than 9 times the inner diameter of the breathing hose line. This achieves a simple way that the measuring point is sufficiently far from the mask. The inventively proposed distance of the measuring point of the breathing mask can be achieved by retrofitting by attaching an intermediate element between the breathing mask and breathing tube. Such an intermediate element can be cleaned in a simple manner.

Eine im Hinblick auf eine besonders günstige Handhabung und Pflege der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gegeben, daß die Meßleitung mit einem Muffenelement gekoppelt ist, das mit einem geräteseitigen Endabschnitt der Beatmungsschlauchleitung verbindbar ist. In vorteilhafter Weise kann hierbei durch Abziehen des Muffenelementes auch die Meß-Schlauchleitung aus der Beatmungsschlauchleitung herausgezogen werden. Auf fertigungs- und wartungstechnisch günstige Weise kann die Meßleitung über das Muffenelement aus dem Atemgaszufuhrweg herausgeführt werden.An advantageous in terms of a particularly favorable handling and care of the device according to the invention embodiment of the invention is given by the fact that the measuring line is coupled to a sleeve member which is connectable to a device-side end portion of the breathing tube. In an advantageous manner, the measuring hose line can also be pulled out of the breathing hose line by pulling off the sleeve element. On production and maintenance technically favorable way, the measuring line can be led out via the sleeve member from the Atemgaszufuhrweg.

Hinsichtlich eines Verfahrens zur Steuerung der Zufuhr eines Atemgases zu einer Atemmaske wird die eingangs angegebene, der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Schritten Fördern des Atemgases mittels einer Turbine, Befeuchten des Atemgases mittels Durchleiten des Atemgases durch eine Befeuchtungszone, Leiten des befeuchteten Atemgases durch eine Beatmungsschlauchleitung zu einer Atemmaske, Messen des Druckes an einer Meßstlle stromaufwärts der Atemmaske die stromabwärts der Befeuchtungszone angeordnet ist und von dem maskenseitigen Ende der Beatmungsschlauchleitung um mehr als das 9-fache des Innendurchmessers der Beatmungsschlauchleitung beabstandet ist sowie Einstellen der Drehzahl oder Förderleistung der Turbine auf Grundlage des erfaßten Druckes, gelöst. Hierdurch wird es wie vorangehend zur erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben möglich eine für den zu beatmenden Patienten günstigere Beatmungscharakteristik zu erreichen.With regard to a method for controlling the supply of a respiratory gas to a respiratory mask, the object underlying the invention is achieved by a method comprising the steps of conveying the respiratory gas by means of a turbine, humidifying the respiratory gas by passing the respiratory gas through a moistening zone, passing the humidified respiratory gas through a breathing tubing to a respiratory mask, measuring the pressure at a measurement location upstream of the respiratory mask located downstream of the humidification zone and spaced from the mask end of the breathing tubing by more than 9 times the inner diameter of the breathing tubing, and adjusting the speed or displacement of the turbine on the basis of the detected pressure, solved. As described above, this makes it possible to achieve a more favorable ventilation characteristic for the patient to be ventilated.

Insbesondere in Kombination mit dem angegebenen Verfahren aber auch unabhängig davon ist es gemäß einem weiteren Lösungsgedanken der Erfindung in vorteilhafter Weise möglich ein Atemgas zu einer Atemmaske mittels einer über eine Atemgasleitungseinrichtung angeschlossenen Turbine zuzuführen, wobei der momentane Atemgasstrom ermittelt wird und auf Grundlage des momentanen Atemgasstromes der erwartete Druckabfall entlang der Atemgasleitungseinrichtung zwischen Turbine und Atemmaske errechnet wird und die Drehzahl oder die Förderleistung der Turbine unter Berücksichtigung des erwarteten Druckabfalls derart eingestellt wird, daß der Druck im inneren der Atemmaske einen vorgegebenen Soll-Druckpegel erreicht.In particular, in combination with the specified method but also independently it is possible according to a further solution of the invention advantageously a breathing gas supplied to a breathing mask by means of a connected via a breathing gas line turbine, the current respiratory gas flow is determined and based on the current breathing gas flow of the expected pressure drop along the breathing gas conduit between turbine and breathing mask is calculated and the speed or the capacity of the turbine is adjusted taking into account the expected pressure drop so that the pressure inside the breathing mask reaches a predetermined target pressure level.

Der Soll-Druckpegel ist in vorteilhafter Weise nicht statisch sondern alterniert während eines Atemzyklus entsprechend einem vorgewählten zeitlichen Verlauf. Der zeitliche Verlauf des Soll-Druckpegels ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auf den Momentanzustand einer atmenden Person abgestimmt.The desired pressure level is advantageously not static but alternates during a breathing cycle corresponding to a preselected time course. The time profile of the target pressure level is adjusted according to a particularly preferred embodiment of the invention to the instantaneous state of a breathing person.

Eine besonders vorteilhafte Abstimmung des zeitlichen Verlaufes des Beatmungsdruckes zur Zufuhr eines Atemgases zu einer Atemmaske mittels einer über eine Atemgasleitungseinrichtung angeschlossenen Turbine kann auch dadurch erreicht werden, daß der zeitliche Verlauf des Soll-Druckpegels auf die momentane Gehirnaktivität der atmenden Person abgestimmt wird.A particularly advantageous coordination of the time profile of the respiratory pressure for supplying a respiratory gas to a respiratory mask by means of a turbine connected via a respiratory gas line device can also be achieved by adjusting the time profile of the desired pressure level to the instantaneous brain activity of the breathing person.

Hierzu ist es gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung möglich, Mittel vorzusehen durch welche der zeitliche Verlauf des Soll-Druckpegels im Einklang mit dem ermittelten Schlafprofil bestimmt wird.For this purpose, it is possible according to a particularly preferred embodiment of the invention to provide means by which the time profile of the target pressure level is determined in accordance with the determined sleep profile.

Die Gehirnaktivität kann vorzugsweise durch am Körper, insbesondere am Kopf der beatmeten Person angebrachte Mittel insbes. Elektroden erfaßt werden.The brain activity may preferably be detected by means attached to the body, in particular to the head of the respiratory person, in particular electrodes.

Eine besonders günstige und auch zur Anwendung im häuslichen Bereich günstige Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gegeben, daß die Gehirnaktivität unter Verwendung einer auf der Stirn der atmenden Person angebrachten Elektrode erfaßt wird. Eine derartige Elektrode kann beispielsweise in der Form eines Klebestreifens auf einfache Weise angebracht werden.A particularly favorable embodiment of the invention, which is also suitable for domestic use, is characterized in that the brain activity is detected using an electrode mounted on the forehead of the person breathing. Such an electrode can be easily attached, for example, in the form of an adhesive tape.

Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt: Further details and features will become apparent from the following description of a preferred embodiment of the invention taken in conjunction with the drawings. It shows:

1 eine vereinfachte perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Zufuhr eines Atemgases gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1 a simplified perspective view of a device for supplying a breathing gas according to a first preferred embodiment of the present invention;

2 eine vereinfachte Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zur Zufuhr eines Atemgases gemäß eines Beispiels mit Merkmalen der vorliegenden Erfindung 2 a simplified schematic diagram of a device for supplying a breathing gas according to an example with features of the present invention

3 ein Diagramm zur Erläuterung des steuerungsseitig berücksichtigten Übertragungsverhaltens der Ausgleichsstrecke a 3 a diagram for explaining the control side considered transmission behavior of the compensation path a

4 eine vereinfachte perspektivische Ansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit einem Atemschlauchsystem dessen geräteseitige Schlauchanschlußstruktur mehrteilig ausgebildet ist. 4 a simplified perspective view of another preferred embodiment of the invention with a breathing tube system whose device-side hose connection structure is formed in several parts.

Die gemäß 1 dargestellte Vorrichtung zur Zufuhr eines Atemgases umfaßt eine in einem Gehäuse 1 aufgenommene hier durch eine Turbine (nicht sichtbar) gebildete Atemgasfördereinrichtung. Das durch die Turbine über einen Einlaßbereich 2 angesaugte Atemgas wird durch in dem Gehäuse 1 ausgebildete Kanäle zu einer Befeuchtungseinrichtung geführt, die ebenfalls in dem Gehäuse 1 aufgenommen ist.The according to 1 illustrated apparatus for supplying a breathing gas comprises a in a housing 1 taken here by a turbine (not visible) formed breathing gas conveyor. That through the turbine via an inlet area 2 sucked breathing gas is through in the housing 1 trained channels led to a moistening device, which is also in the housing 1 is included.

Die Befeuchtungseinrichtung umfaßt einen Flüssigkeitsbehälter 3 der zum Nachfüllen oder Reinigen aus dem Gehäuse 1 entnommen werden kann. Die in dem Flüssigkeitsbehälter 3 aufgenommene Flüssigkeit ist über eine Heizeinrichtung erwärmbar. Die Heizeinrichtung ist bei der gezeigten Vorrichtung durch eine Mikrowellen-Heizeinrichtung gebildet. Der Flüssigkeitsbehälter 3 ist aus einem transparenten Glas- oder Kunststoffwerkstoff gefertigt. Das durch die Turbine geförderte Atemgas gelangt über eine obere Öffnung des Flüssigkeitsbehälters in diesen hinein und nimmt hierbei Feuchtigkeit auf. Das befeuchtete Atemgas gelangt anschließend in einen Auslaßstutzen auf welchen ein Beatmungsschlauch 4 aufgesteckt ist.The moistening device comprises a liquid container 3 for refilling or cleaning out of the housing 1 can be removed. The in the liquid container 3 absorbed liquid can be heated by a heater. The heater is formed in the apparatus shown by a microwave heater. The liquid container 3 is made of a transparent glass or plastic material. The pumped through the turbine breathing gas passes through an upper opening of the liquid container into this and absorbs moisture. The humidified breathing gas then passes into an outlet on which a breathing tube 4 is plugged.

Der Beatmungsschlauch 4 ist aus einem flexiblen Material gebildet und mit einer Spiraleinlage versehen. Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist der Beatmungsschlauch 4 zweiteilig aus zwei in etwa gleich langen Hälften ausgebildet und über eine Verbindungsmuffe 5 zusammengefügt.The breathing tube 4 is made of a flexible material and provided with a spiral insert. In the embodiment shown here, the breathing tube 4 formed in two parts of two approximately equal length halves and a connecting sleeve 5 together.

Der Beatmungsschlauch 4 ist mit einer Meßleitung 6 versehen die sich teils innerhalb, teils außerhalb desselben erstreckt. Die Durchführung der Meßleitung 6 nach Innen in den Beatmungsschlauch 4 erfolgt hier über die Verbindungsmuffe 5. Über die genannte Verbindungsmuffe 5 ist die Meßleitung 6 derart innerhalb des Beatmungsschlauches 4 fixiert, daß das vordere Ende e in einem Abstand a stromaufwärts von dem vorderen Ende E des Beatmungsschlauches beabstandet ist. Der Abstand a zwischen den beiden Enden e, E ist derart bemessen, daß zwischen der durch das Ende e der Meßleitung definierten Meßstelle und der hier durch das Bezugszeichen 7 gekennzeichneten Atemmaske ein Ausgleichsraum Q gebildet ist dessen Volumen wenigstens 9·D·A beträgt, wobei D der Innendurchmesser des Beatmungsschlauches und A die Querschnittsfläche desselben ist. Durch Abziehen der Verbindungsmuffe 5 kann die Meßleitung 6 auf einfache Weise aus dem Beatmungsschlauch 4 herausgezogen werden.The breathing tube 4 is with a measuring line 6 which extends partly inside, partly outside of it. The implementation of the measuring line 6 inside into the breathing tube 4 takes place here via the coupling sleeve 5 , About the aforementioned connection sleeve 5 is the measuring line 6 such within the breathing tube 4 fixed that the front end e is spaced at a distance a upstream of the front end E of the breathing tube. The distance a between the two ends e, E is dimensioned such that between the measuring point defined by the end e of the measuring line and here by the reference numeral 7 a breathing space Q is formed whose volume is at least 9 · D · A, where D is the inner diameter of the breathing tube and A is the cross-sectional area of the same. By pulling off the connecting sleeve 5 can the measuring line 6 in a simple way from the breathing tube 4 be pulled out.

Die Meßleitung 6 ist im Bereich des Endes e innerhalb des Beatmungsschlauches 4 zentriert. Hierzu ist ein hier nur angedeutet dargestelltes Zentrierelement 8 vorgesehen das drei sternartig angeordnete Fußelemente aufweist die im Querschnitt stromlinienförmig ausgebildet sind. Die aus der Verbindungsmuffe herausgeführte Meßleitung 6 ist durch mehrere Halteklammern 9 an dem Beatmungsschlauch 4 befestigt. Geräteseitig ist die Meßleitung 6 über einen an dem Beatmungsschlauch 4 befestigten Anschlußstecker 10 mit einem seitens des Gehäuses 1 vorgesehenen Meßanschluß gekoppelt.The measuring line 6 is in the area of the end e within the breathing tube 4 centered. For this purpose, a centering element shown here only indicated 8th provided the three star-like arranged foot elements which are streamlined in cross section. The lead out of the coupling sleeve measuring line 6 is through several retaining clips 9 on the breathing tube 4 attached. On the device side is the measuring line 6 via one on the breathing tube 4 attached connector 10 with one side of the case 1 provided measuring terminal coupled.

Alternativ zu der dargestellten Ausführungsform mit langem (zweiteiligen) Beatmungsschlauch 4 ist es auch möglich die Verbindungsmuffe 5 unmittelbar auf den befeuchterseitig vorgesehenen Auslaßstutzen aufzusetzen und die hierzu vorzugsweise verkürzte Meßleitung entsprechend anzuschließen.Alternatively to the illustrated embodiment with a long (two-part) breathing tube 4 it is also possible the coupling sleeve 5 set up directly on the humidifier side provided outlet and connect the purpose preferably shortened measuring line accordingly.

Die über die Meßleitung am stromaufseitigen Anfang des Ausgleichsraumes Q gemessenen Druckpegel werden durch eine in dem Gehäuse 1 angeordnete Rechnereinrichtung unter Berücksichtigung des momentanten Atemgasvolumenstromes verarbeitet.The measured via the measuring line at the upstream beginning of the expansion chamber Q pressure level are by a in the housing 1 arranged computer device, taking into account the momentary Atemgasvolumenstromes processed.

In 2 ist ein weiteres Beispiel mit Merkmalen der Erfindung vereinfacht dargestellt. Bei der gezeigten Ausführungsform befindet sich die Meßstelle unmittelbar am Ausgang des hier insgesamt durch das Bezugszeichen 11 gekennzeichneten Befeuchters und somit in einem stromabwärts einer Befeuchtungszone liegenden Abschnitt. Der Befeuchter 11 umfaßt neben dem Flüssigkeitsbehälter 3 eine Einrichtung 12 zur spiralartigen Verwirbelung des zugeführten Atemgases. Hierdurch wird eine intensivere Befeuchtung des Atemgases und eine nochmals verbesserte Auslöschung der turbinenseitig erzeugten Geräusche erreicht. Die Meßstelle ist über die Meßleitung 4 mit einem Drucksensor p gekoppelt welcher wiederum an einen A/D Wandler 13 angeschlossen ist. Der A/D Wandler 13 ist mit einer Steuerungseinrichtung 14 verbunden.In 2 is another example simplified with features of the invention. In the embodiment shown, the measuring point is located immediately at the output of here total by the reference numeral 11 characterized humidifier and thus in a lying downstream of a humidifying section. The humidifier 11 includes next to the liquid container 3 An institution 12 for spiral-like turbulence of the supplied breathing gas. As a result, a more intensive humidification of the respiratory gas and a further improved extinction of the noise generated by the turbine side is achieved. The measuring point is over the measuring line 4 coupled to a pressure sensor p which in turn to an A / D converter 13 connected. The A / D converter 13 is with a control device 14 connected.

Diese Steuerungseinrichtung verarbeitet eine Vielzahl von Eingangsgrößen wie beispielsweise die über einen Drehzahlsensor ermittelte Turbinendrehzahl ggf. auch den Leistungsbezug des Antriebsmotors der Turbine 15. Auf den bei der ersten Ausführungsform innerhalb des Beatmungsschlauches 4 geführten Meßleitungsabschnitt wird bei dieser Ausführungsform vollständig verzichtet wodurch ein besonders geringer Atmungswiderstand gegeben ist.This control device processes a multiplicity of input variables, such as, for example, the turbine rotational speed determined via a rotational speed sensor, possibly also the power reference of the drive motor of the turbine 15 , On the in the first embodiment within the breathing tube 4 guided Meßleitungsabschnitt is completely omitted in this embodiment whereby a particularly low respiratory resistance is given.

Die gezeigte Steuerungseinrichtung 14 verarbeitet zusätzlich Signale auf Grundlage elektroenzephalografisch erfaßter Körperpotentiale der zu beatmenden Person. Hierzu sind lediglich vereinfacht dargestellt ein Zwischenrechner 16 und eine daran angeschlossene zur Selbstapplikation vorgesehene Elektrode 17.The control device shown 14 additionally processes signals based on electroencephalographically recorded body potentials of the person to be ventilated. For this purpose, only a simplified representation of an intermediate computer 16 and an attached self-application electrode 17 ,

In 3 ist schematisch das seitens der Steuerungseinrichtung 14 berücksichtigte Übertragungsverhalten des Ausgleichsraumes Q dargestellt. Sowohl beim Einatmen, als auch beim Ausatmen wir der über den Ausgleichsraum Q entstehende Druck gradient auf Grundlage eines abgespeicherten Kennfeldes bzw. einer gespeicherten Funktion in Abhängigkeit von dem momentanen Volumenstrom ermittelt.In 3 is schematically the part of the control device 14 Considered transfer behavior of the compensation chamber Q shown. Both during inhalation and during exhalation, the pressure gradient resulting from the compensation chamber Q is determined on the basis of a stored characteristic field or a stored function as a function of the instantaneous volume flow.

In 4 ist ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die im Rahmen der vorangegangenen Beschreibung erläuterten Komponenten sind hier mit den gleiche Bezugszeichen versehen.In 4 another preferred embodiment of the invention is shown. The explained in the context of the foregoing description components are provided here with the same reference numerals.

Bei der hier gezeigten Ausführungsform ist vor dem zum Anschluß des Atemschlauches 4 vorgesehenen Anschlußstecker 10 ein Meßschlauchdurchführungselement 20 vorgesehen über welches die hier als Meßschlauch ausgebildete Meßleitung 6 in den Beatmungsschlauch 4 eingeführt ist. Das Meßschlauchdurchführungselement 20 ist mit dem entsprechenden Endabschnitt des Beatmungsschlauches 4 in abdichtender Weise lösbar verbunden. Bei der gezeigten Anordnung wird es möglich, den Beatmungsschlauch und die Meßleitung als eine Einheit von dem geräteseitigen Anschlußabschnitt abzuziehen und anschließend auf einfache Weise die Meßleitung 6 bzw. den Meßschlauch gemeinsam mit dem Meßschlauchdurchführungselement von dem Beatmungsschlauch 4 abzuziehen. Das erfindungsgemäße Längenverhältnis von Meßschlauch und Beatmungsschlauch wird in vorteilhafter Weise durch eine Fixierung des Meßschlauches in dem Meßschlauchdurchführungselement 20 erreicht. Der Beatmungsschlauch 4 ist hier verkürzt dargestellt. Der aus dem Beatmungsschlauch herausgeführte Meßschlauch ist im Seitenbereich des Gerätes über eine entsprechende Anschlußstruktur mit einem im inneren des Gehäuses 1 vorgesehenen elektrischen Druckwertgeber verbunden. Der Innendurchmesser des Beatmungschlauches 4 liegt corzugsweise im Bereich von ca 18 bis 35 mm. Der Außendurchmesser des Meßschlauches 6 liegt vorzugsweise im Bereich von 4 bis 8 mm.In the embodiment shown here is before the connection of the breathing tube 4 provided connector 10 a Meßschlauchdurchführungselement 20 provided via which the measuring line formed here as a measuring tube 6 into the breathing tube 4 is introduced. The Meßschlauchdurchführungselement 20 is with the corresponding end section of the breathing tube 4 releasably connected in a sealing manner. In the arrangement shown, it is possible to withdraw the breathing tube and the measuring line as a unit from the device-side terminal portion and then easily the measuring line 6 or the measuring tube together with the Meßschlauchdurchführungselement of the breathing tube 4 deducted. The aspect ratio of measuring tube and breathing tube according to the invention is advantageously achieved by fixing the measuring tube in the Meßschlauchdurchführungselement 20 reached. The breathing tube 4 is shown shortened here. The lead out of the breathing tube measuring tube is in the side region of the device via a corresponding connection structure with a inside of the housing 1 provided electrical pressure transmitter connected. The inner diameter of the breathing tube 4 is corzugsweise in the range of about 18 to 35 mm. The outer diameter of the measuring tube 6 is preferably in the range of 4 to 8 mm.

Claims (8)

Vorrichtung zur Zufuhr eines Atemgases zu einem Patienten mit: – einer Turbine zur Förderung des Atemgases, – einer Steuerungseinrichtung (14) zur Steuerung der Förderung des Atemgases, – einer stromabwärts der Turbine angeordneten Befeuchtungseinrichtung, – einem Beatmungsschlauch (4) zur Zufuhr des befeuchteten Atemgases von der Befeuchtungseinrichtung zu einer Atemmaske (7), und – einer Druckerfassungseinrichtung zur Erzeugung eines Drucksignales für die Steuerungseinrichtung (14), wobei die Druckerfassungseinrichtung den Druck im Bereich des Beatmungsschlauches (4) an einer Messstelle erfasst, die von einem maskenseitigen Schlauchende (E) stromaufwärts beabstandet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstelle örtlich dem Ort der Mündung einer in die Beatmungsschlauchleitung eingeführten Messleitung (6) entspricht und dass die Messleitung (6) durch einen innerhalb der Beatmungsschlauchleitung geführten Schlauch gebildet ist, dessen Länge innerhalb der Beatmungsschlauchleitung um mehr als das 9-fache des Innendurchmessers der Beatmungsschlauchleitung kürzer ist als die Beatmungsschlauchleitung.Device for supplying a breathing gas to a patient, comprising: - a turbine for conveying the respiratory gas, - a control device ( 14 ) for controlling the delivery of the breathing gas, - a humidifying device arranged downstream of the turbine, - a breathing tube ( 4 ) for supplying the humidified breathing gas from the humidifying device to a breathing mask ( 7 ), and - a pressure detecting means for generating a pressure signal for the control device ( 14 ), wherein the pressure detecting means the pressure in the region of the breathing tube ( 4 ) detected at a measuring point, which is spaced upstream from a mask-side hose end (E), characterized in that the measuring point locally to the location of the mouth of an inserted into the breathing hose line measuring line ( 6 ) and that the measuring line ( 6 ) is formed by a hose guided inside the breathing hose, the length of which inside the breathing hose is shorter than the breathing hose by more than 9 times the inner diameter of the breathing hose. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen der Messstelle und dem maskenseitigen Schlauchende eine Ausgleichsstrecke (a) erstreckt, deren Länge wenigstens dem 9-fachen Innendurchmesser des Beatmungsschlauches (4) entspricht.Apparatus according to claim 1, characterized in that extending between the measuring point and the mask-side hose end a compensation line (a) whose length is at least 9 times the inner diameter of the breathing tube ( 4 ) corresponds. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstelle stromabwärts einer in der Befeuchtungseinrichtung gebildeten Befeuchtungszone angeordnet ist.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the measuring point is arranged downstream of a moistening zone formed in the moistening device. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstelle in einem sich zwischen der Beatmungsschlauchleitung und der Befeuchtungszone erstreckenden Atemgas-Leitungsabschnitt angeordnet ist. Device according to one of claims 1-3, characterized in that the measuring point is arranged in a extending between the breathing hose line and the Befeuchtungszone breathing gas line section. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstelle sich im Bereich der Beatmungsschlauchleitung befindet.Device according to one of claims 1-3, characterized in that the measuring point is located in the region of the breathing tube. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (14) eine Recheneinrichtung umfasst, die das Übertragungsverhalten des Abschnittes der Beatmungsschlauchleitung zwischen der Messstelle und dem maskenseitigen Ende (E) der Schlauchleitung in Abhängigkeit von dem momentanen Atemgasstrom berücksichtigt.Device according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the control device ( 14 ) comprises a computing device, which takes into account the transmission behavior of the section of the breathing hose between the measuring point and the mask end (E) of the hose as a function of the current breathing gas flow. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messleitung mit einem Muffenelement (5) gekoppelt ist, das mit einem geräteseitigen Endabschnitt der Beatmungsschlauchleitung (4) verbindbar ist.Device according to one of claims 1-6, characterized in that the measuring line with a sleeve element ( 5 ) coupled to a device-side end portion of the breathing tube ( 4 ) is connectable. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messleitung über das Muffenelement (5) aus dem Atemgaszufuhrweg herausgeführt ist.Apparatus according to claim 7, characterized in that the measuring line via the sleeve element ( 5 ) is led out of the Atemgaszufuhrweg.
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