DE10200183A1 - Method for determining the mask pressure of a CPAP (continuous positive airway pressure) breathing device to enable its pressure regulation, whereby a theoretical pressure is determined to which a correction pressure is applied - Google Patents

Method for determining the mask pressure of a CPAP (continuous positive airway pressure) breathing device to enable its pressure regulation, whereby a theoretical pressure is determined to which a correction pressure is applied

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DE10200183A1
DE10200183A1 DE10200183A DE10200183A DE10200183A1 DE 10200183 A1 DE10200183 A1 DE 10200183A1 DE 10200183 A DE10200183 A DE 10200183A DE 10200183 A DE10200183 A DE 10200183A DE 10200183 A1 DE10200183 A1 DE 10200183A1
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cpap
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Martin Baecke
Harald Genger
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    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/021Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes operated by electrical means
    • A61M16/022Control means therefor
    • A61M16/024Control means therefor including calculation means, e.g. using a processor
    • A61M16/026Control means therefor including calculation means, e.g. using a processor specially adapted for predicting, e.g. for determining an information representative of a flow limitation during a ventilation cycle by using a root square technique or a regression analysis

Abstract

Method for determining the mask pressure for pressure regulation in a CPAP (continuous positive airway pressure) unit has the following steps: calculation of a theoretical pressure for the location in which the sensor (3) is attached to the housing of the CPAP unit; calculation of a correction pressure dependent on the actual air stream that is produced in the CPAP device; and repetition of the preceding steps. The invention also relates to a corresponding CPAP device and testing apparatus therefor.

Description

  • Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Druckregelung in einem CPAP-Gerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. According to a first aspect, the invention relates to a method for pressure control in a CPAP apparatus according to the preamble of claim 1.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung des Luftstroms in einem CPAP-Gerät gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 8 und 9 sowie ein CPAP-Gerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 15 sowie eine Prüfapparatur gemäß dem Patentanspruch 16. According to a second aspect, the invention relates to a method for determining the air flow in a CPAP device according to the preambles of claims 8 and 9 and a CPAP device according to the preamble of claim 15 and a test apparatus according to claim 16th
  • Obstruktive Atmungsstörungen führen zu Apnoen (Atemstillstand), durch die der Schlafende erwacht. Obstructive breathing disorders lead to apnea (cessation of breathing) through which wakes the sleeper. Häufige Apnoen verhindern, dass der Schlafende in den erholsamen Tiefschlaf fällt. prevent frequent apneas that the sleeper falls into the restful deep sleep. Menschen, die Apnoen während des Schlafens erleiden, sind deshalb tagsüber unausgeschlafen, was zu sozialen Problemen am Arbeitsplatz und im schlimmsten Fall zu tödlichen Unfällen, beispielsweise bei Berufskraftfahrern, führen kann. People who suffer from apnea during sleep, so daytime sleep deprived, which can lead to social problems in the workplace and in the worst case, lead to fatal accidents, such as professional drivers.
  • Zur Behandlung von Apnoen wurde die CPAP (continuous positive airway pressure)-Therapie entwickelt, die in Chest. For the treatment of apnea CPAP (continuous positive airway pressure) therapy was developed in the Chest. Volume No. Volume No. 110, Seiten 1077-1088, Oktober 1996 und Sleep, Volume No. 110, pages 1077-1088, October 1996 and Sleep, Volume No. 19, Seiten 184-188 beschrieben wird. 19, pages 184-188 is described. Ein CPAP-Gerät erzeugt mittels eines Gebläses, das auch als Verdichter, Kompressor oder Turbine bezeichnet wird, einen positiven Überdruck bis zu etwa 30 mbar und appliziert diesen vorzugsweise über einen Luftbefeuchter, über einen Beatmungsschlauch und eine Gesichts- oder Nasenmaske in den Atemwegen des Patienten. A CPAP machine generated by a fan, which is also referred to as a compressor, compressor or turbine, a positive pressure of up to about 30 mbar and applied same, preferably via a humidifier, a ventilation hose and a face or nose mask in the respiratory tract of the patient , CPAP-Geräte, die dazu bestimmt sind, mit einer Nasenmaske eingesetzt zu werden, werden auch als nCPAP-Geräte bezeichnet, wobei n für "nasal" steht. to be CPAP devices, which are intended to be inserted with a nasal mask, also referred to as nCPAP devices, where n is "nasal".
  • Dieser Überdruck soll gewährleisten, dass die oberen Atemwege während der gesamten Nacht vollständig geöffnet bleiben und somit keine Apnoen auftreten (DE 198 49 571 A1). This pressure is to ensure that the upper airway during the whole night and remain fully open so that no apneas occur (DE 198 49 571 A1). Der erforderliche Überdruck hängt unter anderem von dem Schlafstadium und der Körperposition des Schlafenden ab. The required pressure depends inter alia on the sleep stage and body position of the sleeper.
  • Bei allen bekannten CPAP-Geräten und in der Patentliteratur werden bisher zwei Verfahren verwendet, um den Druck in der Gesichtsmaske von CPAP-Geräten zu bestimmen. In all known CPAP devices and in the patent literature, two methods have been used to determine the pressure in the face mask of CPAP devices.
  • Bei dem einen erfasst ein Differenzdrucksensor den Druck der zum Patienten geförderten Luft direkt im Gerät. In one, a differential pressure sensor detects the pressure of the conveyed air to the patient directly in the device. Werksseitig wird für eine häufig verwendete Kombination von Beatmungsschlauch und Maske bei einem mittleren Volumenstrom die Druckdifferenz gemessen. The factory is measured for a frequently used combination of ventilator tube and mask at an average volume flow the pressure differential. Dieser Differenzwert wird vom im Gerät gemessenen Druck abgezogen und das Ergebnis als Maskendruck interpretiert. This difference value is subtracted from the measured pressure in the device, and interprets the result as mask pressure. Zwangsläufig ergeben sich Fehler in der Druckeinstellung, weil der Luftstrom durch die Atmung ständig schwankt und damit der Druckverlust im Beatmungsschlauch variiert. Inevitably, errors result in the pressure setting, because the air flow through the breathing fluctuates constantly and thus the pressure loss varies in the breathing tube. Besonders lästig für die Patienten ist dabei, dass der Druck in der Gesichts- oder Nasenmaske beim Einatmen geringer ist als beim Ausatmen. , Is particularly troublesome to patients with this is that the pressure in the face or nose mask inhalation is less than the exhale. Deshalb hat der Patient besonders bei dieser Form der Druckregelung das Gefühl, gegen einen Widerstand atmen zu müssen. Therefore, the patient has the feeling of having to breathe against resistance especially in this form of pressure control.
  • Auf eine Veränderung der Gesichtsmaske aufgrund von Verträglichkeitsproblemen, zusätzliche Lecks infolge von Beschädigungen, Veränderung der Atemschlauchlänge bei Ersatz des Atemschlauches sowie Knicke im Schlauch erfolgt keine Reaktion des Geräts, dh der Maskendruck wird nicht korrekt eingestellt. To a change of the face mask due to compatibility problems, additional leak due to damage, alteration of the breathing tube length for replacement of the breathing tube and kinks in the hose is no response of the device, ie, the mask pressure is not correctly adjusted.
  • Beim anderen Verfahren, von denen eines in der WO 00/66207 beschrieben ist, erfolgt die Druckerfassung in der Nähe des Endes des Beatmungsschlauches vor der Maske oder in der Maske. In the other method, one of which is described in WO 00/66207, the pressure detection is performed in the vicinity of the end of the ventilation hose in front of the mask or in the mask. Hierbei ist die Druckerfassung sehr genau, die Druckregelung gleicht auch Leckagen etc. aus. Here, the pressure detection is very accurate pressure control is also similar leaks from etc. Die Druckmessung selbst kann mit einem Drucksensor erfolgen, dessen elektrische Anschlussdrähte mit dem Beatmungsschlauch zum Beatmungsgerät geführt werden müssen. The pressure measurement itself can be carried out with a pressure sensor, the electrical connection wires must be kept with the breathing tube to the ventilator. Insbesondere bei Geräten von MAP wird ein separater dünner Schlauch von der Messstelle zu einem im CPAP-Gerät befindlichen Drucksensor geführt. In particular in devices of MAP, a separate thin tube of the measuring point is fed to an in-CPAP pressure sensor. Nachteilig bei diesen Varianten ist, dass spezielle Schläuche benötigt werden, um die Rückführung der Anschlussdrähte bzw. des Schlauches in das CPAP-Gerät zu ermöglichen. A disadvantage of these variants that special tubes are required in order to allow the return of the lead wires or the hose into the CPAP device. Diese Sonderanfertigungen sind teurer als normale Beatmungsschläuche. These special designs are more expensive than regular breathing tubes. Ferner ist ihr Einsatz mit anderen CPAP-Geräten nur eingeschränkt möglich. Furthermore, their use is with other CPAP devices limited. Schließlich ist die Reinigung komplizierter. Finally, the cleaning is more complicated.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren für ein weniger aufwendiges CPAP- Gerät anzugeben, bei dem der Druck in der Beatmungsmaske auf einen im CPAP- Gerät eingestellten Solldruck geregelt wird. It is an object of the invention to provide a method for a less expensive CPAP apparatus in which the pressure in the breathing mask to a set in the CPAP device setpoint pressure is regulated.
  • Diese Aufgabe wird durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche gelöst. This object is solved by the teaching of the independent claims.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Preferred embodiments of the invention are subject of the subclaims.
  • Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass die Herstellkosten des CPAP-Geräts sinken, weil keine speziellen Beatmungsschläuche verwendet werden müssen. An advantage of the invention is that the production costs of CPAP decline, because no special ventilation tubes must be used.
  • Vorteilhaft an der Messung des Drucks im CPAP-Gerät zu einem Zeitpunkt, zu dem der Luftstrom den Wert Null hat, ist, dass am Beatmungsschlauch kein Druck abfällt und deshalb im CPAP-Gerät der Druck in der Maske gemessen wird. in the measurement of the pressure in CPAP device to a time at which the air flow is zero, it is advantageous that the ventilation tube no pressure drops, and therefore the pressure in the mask is measured in the CPAP device.
  • Vorteilhaft an der Messung des Drucks zu einem Zeitpunkt, zu dem der Luftstrom gerade gleich dem mittleren Luftstrom ist, ist, dass zu diesem Zeitpunkt der Atemluftstrom vom oder zum Patienten gleich Null ist. Advantageously, in the measurement of pressure at a time at which the air stream is precisely equal to the average air flow, is that at this time the breathing air flow to or from the patient is equal to zero.
  • Vorteilhaft an der Ermittlung des Luftstroms über eine ganze Zahl von Atemzyklen ist, dass der Mittelwert nicht durch Ein- oder Ausatemvorgänge verfälscht wird und so der Mittelwert des Luftstroms schon bei einer kurzen Mittelungszeit unabhängig von der Mittelungszeit ist. An advantage of determining the air flow over an integer of breath cycles that the mean value is not corrupted by switching on or Ausatemvorgänge and the mean value of the air flow is independent of the averaging time, even with a short averaging time.
  • Vorteilhaft an der Verwendung der negativen Spitzen der Ableitung des Luftstroms zur Aufteilung des Luftstroms in Atemzyklen ist, dass diese Spitzen besonders ausgeprägt sind und damit eine genaue Trennung der Atemzyklen ermöglichen. An advantage of the use of the negative peaks of the derivative of the air stream to divide the airflow into respiratory cycles, in that these points are particularly pronounced and therefore enable an accurate separation of the breathing cycles.
  • Vorteilhaft an der Bestimmung des Luftstroms aus zwei der Messgrößen, Motorspannung, Strom durch den Motor, Drehzahl des Gebläses und dem von dem Gebläse gelieferten Druck ist, dass kein zusätzlicher Flusssensor in einem Auto- CPAP-Gerät erforderlich ist. An advantage of the provision of the air flow from two of the measured variables, motor voltage, current through the motor speed of the fan and the pressure supplied by the blower that no additional flow sensor is required in a car CPAP device. Dies führt zu einer signifikanten Verringerung der Herstellungskosten, da im Gegensatz zu Konkurrenzprodukten auf einen teuren Flusssensor im Gerät verzichtet werden kann. This leads to a significant reduction in manufacturing costs, as can be omitted in contrast to competitors on an expensive flow sensor in the instrument.
  • Vorteilhaft an der Auswertung sowohl der Motorspannung als auch des Motorstroms zusätzlich zu einer Druckmessung ist, dass hierdurch weitere Fehlerzustände, wie zum Beispiel Verschleiß, in einem CPAP-Gerät ermittelt werden können. in the evaluation of both the motor voltage and the motor current is in addition to a pressure measurement advantageously result in the additional error conditions such as wear, can be determined in a CPAP machine.
  • Prinzipiell können aus zwei der Messgrößen Motorspannung, Strom durch den Motor und Motordrehzahl unter Verwendung eines Kennlinienfelds sowohl der Druck im CPAP-Gerät als auch der Luftstrom bestimmt werden. In principle, both the pressure in the CPAP device and the air flow can be determined from two of the measured variables motor voltage, current through the motor and engine speed by using a characteristic field. Vorteilhaft an einer solchen Vorgehensweise ist, dass weder ein Druck- noch ein Flusssensor erforderlich ist. An advantage of such an approach is that neither a pressure, a flow sensor is still required.
  • Vorteilhaft an der Aufnahme des Luftstroms in Abhängigkeit von zwei der Messgrößen Motorspannung, Strom durch den Motor, dem durch das Gebläse erzeugten Druck und der Gebläsedrehzahl, beispielsweise bei einer Endkontrolle, ist, dass die Verwendung dieses Kennlinienfeldes Fertigungstoleranzen kompensiert. , On the receiving of the air flow as a function of two of the measured variables motor voltage, current through the motor, the pressure generated by the fan and the fan speed, for example when a final check is advantageous in that the use of this characteristic field compensates production tolerances.
  • Vorteilhaft an der Berechnung eines Kennlinienfeldes durch die Prüfapparatur, aus dem bei vorgegebenem Druck und vorgegebener Motorspannung der Luftstrom berechnet werden kann, ist, dass die für dieses rechenaufwändige Verfahren erforderliche Rechenleistung nicht in einem CPAP-Gerät integriert werden muss. at the calculation of a characteristic field by the testing apparatus, from which the air flow can be calculated at predetermined pressure and motor voltage is advantageous that the time required for this computationally intensive process computing power does not have to be integrated in a CPAP machine.
  • Vorteilhaft an einer Kombination der Berechnung des Luftstroms aus Gebläsespannung und gemessenem Druck sowie der Berücksichtigung des am Beatmungsschlauch abfallenden Drucks ist, dass ohne zusätzliche Hardware, wie Flusssensor, Verbindungskabel oder Schläuche zur Gesichtsmaske, ein Solldruck in der Maske mit hoher Genauigkeit eingehalten werden kann. An advantage of a combination of the calculation of the air flow from the fan voltage and the measured pressure and the taking into account of the voltage drop across the ventilation tubing pressure that can be maintained with high accuracy without any additional hardware, such as flow sensor, connecting cables or hoses to the face mask, a desired pressure in the mask.
  • Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Hereinafter, a preferred embodiment of the invention is explained with reference to the accompanying drawings in detail. Dabei zeigen: They show:
  • Fig. 1 ein CPAP-Gerät im Therapieeinsatz; Fig. 1 a CPAP device in the therapeutic use;
  • Fig. 2 das Prinzipschaltbild eines CPAP-Geräts; Figure 2 shows the principle circuit diagram of a CPAP device.
  • Fig. 3 das Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Prüfapparatur; Fig. 3 shows the principle circuit diagram of a test apparatus according to the invention;
  • Fig. 4 das Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Prüfapparatur mit zwei Turbinen; Figure 4 shows the principle circuit diagram of a test apparatus according to the invention with two turbines. und and
  • Fig. 5 das Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Prüfapparatur mit einem Lungensimulator. Fig. 5 shows the principle circuit diagram of a test apparatus according to the invention with a lung simulator.
  • Fig. 1 zeigt ein CPAP-Gerät 1 im Therapieeinsatz. Fig. 1 shows a CPAP device 1 in the therapy use. Das CPAP-Gerät 1 enthält ein Gebläse 2 . The CPAP machine 1 includes a blower. 2 In der Nähe des Beatmungsschlauchanschlusses 8 innerhalb des CPAP-Geräts ist ein Differenzdrucksensor 3 zur Messung des von dem Gebläse erzeugten Überdrucks gegenüber dem Umgebungsdruck vorgesehen. In the vicinity of the ventilation tube terminal 8 within the CPAP device, a differential pressure sensor 3 for measuring the excess pressure generated by the fan is provided with respect to the ambient pressure. Die von dem Gebläse geförderte Luft wird über einen Beatmungsschlauch 4 einer Gesichtsmaske 5 zugeführt, die der Patient 6 selbst trägt. The aided by the fan air is supplied via a breathing tube 4 a face mask 5, the patient wears 6 itself. Die Gesichtsmaske 5 kann entweder Mund und Nase oder nur Nase abdecken. The face mask 5 can cover either the mouth and nose, or just nose. In oder nahe der Gesichtsmaske 5 ist ein Ausatemöffnung 7 vorgesehen, durch die ein ständiger Luftstrom vom Beatmungsschlauch in die Umgebung stattfindet. In or close to the face mask 5, an exhalation aperture 7 is provided, takes place by a continuous air flow from the breathing tube to the surroundings. Dieser Luftstrom sorgt dafür, dass die vom Patienten ausgeatmete Luft an die Umgebung abgeführt wird und verhindert, dass sich im Beatmungsschlauch 4 CO 2 anreichert. This air flow ensures that the exhaled air from the patient is discharged to the environment and prevents CO 2 accumulates in the respiratory tube. 4
  • Der Druckabfall an einem Schlauch wie dem Beatmungsschlauch 4 kann aus folgender Formel berechnet werden (Technische Strömungsmechanik 1 , VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig). The pressure drop across a tube, such as the breathing tube 4 can be calculated from the following formula (Technical Fluid Dynamics 1, VEB German Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig).

  • Dabei ist Δp der am Schlauch abfallende Druck, ξ ein Druckverlustbeiwert des Schlauches, λ ein Rohrreibungswert des Schlauches, l die Länge des Schlauches, ρ die Dichte des strömenden Mediums, also bei CPAP-Geräten ca. 1,2 kg/m 3 für Luft und v die über den Querschnitt gemittelte Strömungsgeschwindigkeit vom CPAP-Gerät in Richtung Maske. Here, Ap is the drop across the hose pressure, ξ is a pressure loss coefficient of the hose, λ a pipe friction coefficient of the tube, L is the length of the tube, ρ is the density of the flowing medium, ie with CPAP devices about 1.2 kg / m 3 for air and v is the average flow velocity over the cross section of the CPAP device in the direction of mask. a hat den Wert 2 für turbulente Strömungen und 1 für laminare Strömungen. a has the value 2 for turbulent currents and 1 for laminar flows. In der Praxis kann a auch Zwischenwerte annehmen, weil selten eine ideal-typische Strömungsform vorliegt. In practice, a can assume intermediate values ​​because rarely ideal-typical flow form. Im Folgenden wird von turbulenten Strömungen ausgegangen. Below it is assumed that turbulent flows. Dabei steht d für den Durchmesser des Schlauches. Where d is the diameter of the hose. Die Gleichung (1) ist auch aus Strömungslehre, JH Spurk, 4. Auflage, Springerverlag, Berlin, 1996 bekannt, wobei hier λ als Widerstandszahl bezeichnet wird. The equation (1) is also known from fluid mechanics, JH Spurk, 4th edition, Springer Verlag, Berlin, 1996, where λ is referred to as resistance factor here. Die gemittelte Strömungsgeschwindigkeit steht mit dem Luftstrom ≙ in folgendem Zusammenhang: The average flow rate is related to the air flow ≙ in the following context:


  • V selbst steht für ein Luftvolumen. V itself is a volume of air. Der Punkt bezeichnet die Ableitung nach der Zeit d/dt. The point refers to the time derivative d / dt. ≙ kann dabei durch einen Flusssensor erfasst werden oder, wie weiter unten noch ausgeführt wird, aus dem vom Differenzdrucksensor 3 gemessenen Druck und der Motorspannung berechnet werden. ≙ can thereby be detected by a flow sensor or, as will be explained further below, can be calculated from the measured by the differential pressure sensor 3 and pressure of the motor voltage.
  • Setzt man (2) in (1) ein, erhält man folgende quadratische Abhängigkeit des Druckabfalls Δp vom Luftstrom ≙. Substituting (2) in (1), we obtain the following quadratic dependence of the pressure drop Dp from the air flow ≙. Die Abhängigkeiten von λ, l, d sowie ρ wurden durch die Konstante C zusammengefasst, wobei C eine Kenngröße für den verwendeten Schlauch ist: The dependencies of λ, l, d and ρ are summarized by the constant C, where C is a parameter for the tube used:


  • Dabei nimmt der Faktor sign( ≙) entweder den Wert 1 bei Luftstrom zum Patienten oder -1 bei Luftstrom vom Patienten an, um die Flussrichtung zu berücksichtigen. The factor sign (≙) assumes a value of either 1 in air flow to the patient or -1 on air flow from the patient in order to take into account the direction of flow. Setzt der Patient das Gerät in Betrieb, wird zunächst aus dem vom Arzt einprogrammierten Therapiedruck p s , also dem Solldruck in der Maske, und dem gespeicherten Druckverlustbeiwert ξ 0 oder einer gespeicherten Kenngröße C 0 für einen Standardschlauch ein Wert für den vom Lüfter zu erzeugenden Druck p aus Gleichung (4) ermittelt: The patient puts the device into operation, first, from the programmed by the physician therapy pressure p s, which is the desired pressure in the mask, and the stored pressure loss coefficient ξ 0 or a stored characteristic value C 0 for a standard tube is a value to be generated by the fan pressure p from the equation (4) determines:

    p = p s + Δp (4) p = p + Ap s (4)
  • Der aus Gleichung (4) ermittelte Druck p schwankt in Abhängigkeit von der Atemtätigkeit des Patienten. determined from the equation (4) pressure p varies in dependence on the respiratory activity of the patient. Dies ist insbesondere deshalb bedeutsam, weil der Druck p und damit der Druck Δp wiederholt innerhalb eines Atemzyklusses, also innerhalb von etwa 4 Sekunden, aus Gleichungen (3) und (4) berechnet werden müssen, um den Druck p M in der Maske konstant zu halten. This is therefore particularly significant because the pressure p and the pressure .DELTA.p need to be computed repeatedly within a respiratory cycle, that is, within about 4 seconds, from equations (3) and (4) to the pressure P M at the mask constant at hold. p soll also so bestimmt werden, dass p M = p s ist. Thus p is to be determined so that M = p s p.
  • Um den Rechenaufwand gering zu halten, wird in einer Ausführungsform aus dem Druckverlustbeiwert ξ des Beatmungsschlauchs zunächst die Konstante C in Gleichung (3) bestimmt. In order to keep the computational effort low, the constant C is determined in equation (3), in one embodiment of the pressure loss coefficient ξ of the breathing tube initially. Auf diese Weise müssen lediglich Gleichungen (3) und (4), nicht aber Gleichung (1) häufig berechnet werden. In this way, equations only need to (3) and (4) but not equation (1) are often calculated. In einer Ausführungsform ist das CPAP-Gerät mit einem nicht flüchtigen Speicher ausgerüstet, in dem die Konstante C oder der Druckverlustbeiwert ξ nach ihrer Berechnung abgelegt werden. In one embodiment, the CPAP device is equipped with a non-volatile memory in which the constant C, or the pressure loss coefficient ξ are stored according to their calculation. Zusätzlich werden in einem Festwertspeicher (ROM) die Konstante C 0 und/oder der Druckverlustbeiwert ξ 0 für einen Standard-Beatmungsschlauch für den Fall abgelegt, dass der Druckverlust bei Wert ξ oder die Konstante C doch gelöscht werden. In addition, in a read only memory (ROM), the constant C 0 and / or the pressure loss coefficient ξ 0 is stored for a standard ventilator tube in the event that the pressure loss in value ξ or the constant C are yet deleted.
  • Während der Patient ausatmet, kommt es zu einer Rückströmung der Luft im Beatmungsschlauch. While the patient exhales, there is a reverse flow of air in the breathing tube. Der Volumenstrom ≙ nimmt dabei kurzzeitig negative Werte an. The volume flow ≙ takes up briefly to negative values. Unmittelbar bei der Umkehrung der Strömungsrichtungen von CPAP-Gerät zu Patient in Patient zu CPAP-Gerät und umgekehrt ist der Volumenstrom ≙ = 0. In diesem Moment gilt p = p M , dh der im Beatmungsgerät gemessene Druck ist genau gleich dem Druck in der Beatmungsmaske. Immediately upon the reversal of the directions of flow of CPAP to patient in patient to CPAP device and vice versa is the volume flow ≙ = 0 applies At this moment, p = p M, that is measured in the ventilator pressure is exactly equal to the pressure in the respirator ,
  • Der von Gebläse 2 gelieferte Luftstrom ≙ teilt sich in einen zum Patienten gehenden Atemluftstrom ≙ A und einen Leckstrom ≙ L . The supplied by fan 2 ≙ airflow divides into a continuous to the patient breathing air flow and a leakage current A ≙ ≙ L. auf. on. Während der Atemluftstrom ≙ A zeitlich variiert und sowohl positive als auch negative Werte beim Ein- bzw. Ausatmen annehmen kann, ist der Leckstrom ≙ L eine direkte Funktion des Maskendruckes p M . Varied over time during the breathing air flow ≙ A and can assume both positive and negative values during installation or exhalation, the leakage current ≙ L is a direct function of the mask pressure P M. Er strömt aus einer in der Maske oder in der Nähe der Maske befindlichen unveränderlichen Öffnung 7 und dient der Entsorgung des vom Patienten ausgeatmeten Kohlendioxids. It flows from a present in the mask or in the vicinity of the mask steady opening 7 and is used for disposal of expired carbon dioxide from the patient.
  • Der Atemluftstrom ≙ A ist im zeitlichen Mittel Null, da der Patient gleichviel Luft einatmet wie ausatmet: The airflow ≙ A is in the time average zero, since the patient inhales the same amount of air as exhales:


  • Die Integration oder Mittelung des Luftstroms ≙ über geeignete Zeitintervalle liefert daher einen genauen Wert für den Leckstrom ≙ L . Therefore, the integration or averaging of air flow ≙ about suitable time intervals provides an accurate value for the leakage current ≙ L. Aus ≙ L und ≙ kann ≙ A berechnet werden. From ≙ L and ≙ ≙ A can be calculated.

  • Ein geeignetes Zeitintervall T ist insbesondere eine ganze Zahl von Atemzyklen. A suitable time interval T is preferably an integer of respiratory cycles. Durch die Mittelung über ganze Atemzyklen wird der Einfluss des Ein- oder Ausatmens auch bei kurzen Zeitintervallen möglichst gering gehalten. By averaging over all the respiratory cycles, the influence of the input or exhalation, even at short time intervals is minimized.
  • Wie in der deutschen Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen 101 18 968.0 beschrieben, wird zur Detektion von einzelnen Atemzyklen die erste Ableitung der Atemflusskurve geschätzt. As described in the German patent application with the official file number 101 18 968.0, for the detection of individual breathing cycles, the first derivative of the respiratory flow curve is estimated. Aufgrund von Rauschen im gemessenen Luftstrom wird die Luftstromkurve nicht lediglich nach der Zeit abgeleitet, sondern zusätzlich tiefpassgefiltert. Due to noise in the measured air flow, the air flow curve is not derived merely on the time but also low-pass filtered. Die Ableitung und Tiefpassfilterung erfolgt in einem Filterschritt durch geeignete Wahl der Koeffizienten eines digitalen Filters und wird als Schätzung der Ableitung bezeichnet. The derivation and low-pass filtering takes place in a filtering step through a suitable choice of the coefficients of a digital filter and is referred to as an estimate of the derivative. Die negativen Spitzen der geschätzten Ableitung des Luftstroms haben sich als robustes Abgrenzungskriterium zwischen den verschiedenen Atemzyklen erwiesen. The negative peaks of the derivative of the estimated air stream have proven to be robust criterion for distinguishing between the different respiratory cycles.
  • Der Maskendruck p M ist gerade der Druckverlust über der Ausatmungsöffnung. The mask pressure p M is just the pressure drop across the exhalation. Mit dem durch Mittelung ermittelten Leckstrom ≙ L kann der Druckverlustbeiwert ξ L der Lecköffnung mittels Gleichung (1) oder ein entsprechender Wert C L aus Gleichung (3) bestimmt werden. With the detected leakage current by averaging L ≙ the pressure loss coefficient ξ can be determined L, the leakage aperture by means of equation (1) or a corresponding value of C L in equation (3).
  • Infolge der Druckregelung im CPAP-Gerät wird der Maskendruck konstant und gleich dem Therapiedruck p s gehalten. As a result of pressure regulation in the CPAP device of the mask pressure is constant and equal to the therapy pressure p s held. Somit kann aus dem Gesamtvolumenstrom ≙ und den Drücken p und p M der Druckverlustbeiwert ξ bzw. die Konstante C für den Beatmungsschlauch bestimmt werden. Thus, ξ p and p M is the pressure loss coefficient and the constant C are determined for the ventilation hose from the total volume flow ≙ and pressures. Zweckmäßigerweise benutzt man hierfür die bei ≙ = ≙ L gemessenen Werte, weil dabei gerade der Atemluftstrom ≙ A = 0 ist und damit Fehlerquellen reduziert werden. Conveniently, this one uses the measured at ≙ = ≙ L values because there just breathing air flow ≙ A = 0 and sources of error are reduced. Der Leckstrom ≙ L kann zur Kontrolle benutzt werden, ob zeitlich veränderliche Leckagen auftreten, z. The leakage current ≙ L can be used to check whether time-varying leaks occur, eg. B. durch falsch sitzende Gesichtsmaske oder undichte bzw. beschädigte Verbindungen. B. by incorrectly fitting face mask or leaking or damaged connections. Bei entsprechend sorgfältiger Auswertung der Druckverlustbeiwerte ξ und ξ L ist es möglich, den Ort einer Leckage im Schlauch festzustellen oder herauszufinden ob sich das Leck in der Gesichtsmaske befindet. In accordance with careful evaluation of the pressure loss coefficients ξ and ξ L it is possible to determine the location of a leak in the hose or to find out whether the leak is in the face mask. Dies ist für die Verordnung besser sitzender Masken, Austausch defekter Teile sowie die Korrektur des Therapiedruckes von wesentlicher Bedeutung. This is better for sitting Regulation masks, replacement of defective parts and the correction of the therapy pressure is essential. Durch ein Leck steigt der aus Gleichung 6 berechnete Leckstrom ≙ L an und ein daraus mittels Gleichung (1) ermittelter Druckverlust ξ L sinkt. Through a leak the value calculated from Equation 6, leakage current ≙ L increases and a therefrom by means of equation (1) determined pressure loss ξ L decreases. Aus der Veränderung des Leckstroms ≙ L oder des Druckverlustbeiwerks ξ L kann man auf die Größe des Lecks schließen. The change in leakage current ≙ L or Druckverlustbeiwerks ξ L one can infer the size of the leak. Die Änderung des Druckverlustbeiwerts ξ des Beatmungsschlauches gibt einen Hinweis auf die Position des Lecks. The change of Druckverlustbeiwerts ξ of the breathing tube is an indication of the location of the leak. Der Druckverlustbeiwert ξ ändert sich stark, wenn sich das Leck nahe beim CPAP-Gerät befindet und ändert sich fast nicht, wenn sich das Leck nahe bei der Gesichtsmaske befindet. The pressure loss coefficient ξ changes greatly when the leak is near the CPAP device and almost does not change when the leak is close to the face mask.
  • Durch die Berechnung der Druckverlustbeiwerte ξ und ξ L oder der Werte C und C L gewinnt man ein ständig verifiziertes Modell der Luftwege. By calculating the pressure loss coefficients ξ and ξ L or the values C and C L one gains an ever verified model of the airways.
  • Der Luftstrom ≙ kann durch einen Flusssensor im CPAP-Gerät gemessen werden. The air flow ≙ can be measured by a flow sensor in the CPAP device. In einer anderen Ausführungsform wird der Luftstrom durch Auswertung der Versorgungsspannung U für den Motor für das geräteinterne Gebläse 2 , und des im Gerät in der Nähe des Luftaustrittes durch den Differenzdrucksensor 3 gemessenen Druckes p bestimmt. In another embodiment of the air flow by evaluation of the supply voltage U of the motor for the device's internal fan 2, is determined and the measured in the device in the vicinity of the air outlet by the differential pressure sensor 3 pressure p.
  • Aus einer kontinuierlichen Erfassung der Wertepaare p, U wird mittels des abgelegten Kennlinienfeldes eine Funktion des Volumenstromes über der Zeit ermittelt. Of a continuous detection of the value pairs p, U is a function of the volume flow is determined over time by means of the stored characteristic field.
  • Bei der Endkontrolle der CPAP-Geräte kann beim Hersteller mittels einer Prüfapparatur ein Kennlinienfeld aufgenommen werden, welches den Zusammenhang zwischen Motorspannung U, Druck p und dem dabei erzeugten Luftstrom ≙ angibt: In the final inspection of the CPAP device link a characteristic field can be added by means of a test apparatus, which indicates the relationship between motor voltage V, pressure p and the thus generated airflow ≙:


  • Das Kennlinienfeld erfasst auch einen gewissen Bereich negativer Volumenströme. The characteristic field also covers a certain region of negative volume flows. Die bevorzugte Form des Kennlinienfelds speichert Luftflüsse ≙ ij , Drücke p i sowie Spannungen U j , wobei i von 1 bis n und j von 1 bis m läuft. The preferred form of the characteristic curve field stores air flows ≙ ij, pressures p i and voltages U j, where i goes from 1 to n and j runs from 1 to m. Es gilt: ≙ ij = f(p i , U j ). The following applies: ≙ ij = f (p i, U j). Wird das Kennlinienfeld auf diese Art und Weise gespeichert, können Zwischenwerte gemäß der folgenden Formel durch bilineare Interpolation berechnet werden: When the characteristic curves stored in this way, intermediate values ​​can be calculated by bilinear interpolation according to the following formula:


    wobei p i ≤ p < p i+1 und U j ≤ U < U j+1 wherein p i ≤ p <p i + 1 and U j ≤ U <U j + 1
  • In Fig. 2 ist ein Prinzipschaltbild eines bevorzugten CPAP-Geräts dargestellt. In Fig. 2 is a schematic diagram of a preferred CPAP device is illustrated. Das Prinzipschaltbild zeigt eine zentrale Recheneinheit 23 , der das Ausgangssignal des Differenzdrucksensors 3 zugeführt wird, das im Analog-Digital-Wandler 24 digitalisiert wird. The schematic diagram shows a central processing unit 23, the output signal of the differential pressure sensor 3 is supplied, which is digitized in the analog-to-digital converter 24th Die zentrale Recheneinheit 23 gibt einen der Motorspannung 25 proportionalen Wert an den Digital-Analog-Wandler 22 aus. The central processing unit 23 outputs a motor voltage from 25 value proportional to the digital-to-analog converter 22nd Die von Digital-Analog- Wandler 22 ausgegebene Analogspannung wird vom Motortreiber 21 verstärkt und dem Motor 11 zugeführt. The analog voltage output from the digital to analogue converter 22 is amplified by the motor driver 21 and supplied to the engine. 11 Der Motor 11 treibt dann das Gebläse 2 an. The motor 11 then drives the blower. 2 Meist sind der Rotor des Motors und das Laufrad oder der Propeller des Gebläses auf einer Welle montiert, so dass die Motordrehzahl gleich der Gebläsedrehzahl ist. Most of the rotor of the motor and the impeller or propeller of the fan are mounted on a shaft so that the engine speed is equal to the fan speed. In modernen CPAP-Geräten werden Recheneinheiten mit Taktfrequenzen von 80 MHz eingesetzt. In modern CPAP devices computing units are used with clock frequencies of 80 MHz. Diese sind in der Lage, ein digitales, pulsweitenmoduliertes Signal mit einer Frequenz von mehr als 20 kHz mit einer ausreichenden Genauigkeit des Tastverhältnisses zur Ansteuerung des Motors 11 zu erzeugen. These are able to generate a digital pulse width modulated signal having a frequency greater than 20 kHz with a sufficient accuracy of the duty cycle for driving the motor. 11 Bei dieser Ausführungsform ist somit kein Digital/Analog-Wandler 22 erforderlich. In this embodiment, a digital / analog converter 22 is therefore required. Zwischen Motortreiber 21 und Motor 11 kann noch ein Tiefpassfilter zur Funkentstörung geschaltet sein. Between motor driver 21 and motor 11, a low pass filter may still be connected to the radio interference suppression.
  • In der zentralen Recheneinheit 23 läuft ständig ein Programm, das den durch den Drucksensor 3 gemessenen Druck mit einem aus Gleichung (4) ermittelten Solldruck vergleicht und die Motorspannung nachregelt. In the central processing unit 23 a program that compares the measured pressure by the pressure sensor 3 with a from equation (4) determined desired pressure and readjusts the motor voltage is constantly running. Das Programm implementiert vorzugsweise einen PID-Regler. The program preferably implements a PID controller. Ferner kann ein elektrischer Anschluss 26 vorgesehen sein, der vorzugsweise als RS-232 Schnittstelle ausgebildet ist. Further, an electrical connection may be provided 26, which is preferably formed as an RS-232 interface.
  • Schließlich kann das CPAP-Gerät einen Widerstand 27 zur Messung des durch den Motor 11 fließenden elektrischen Stroms umfassen. Finally, the CPAP device may include a resistor 27 for measuring the current flowing through the motor 11 of electric current. Am Widerstand 27 fällt eine dem Strom durch den Motor 11 proportionale Spannung ab. The resistor 27 a to the current drops 11 proportional voltage by the motor. Diese wird in dieser Ausführungsform durch den Digital-Analog-Wandler 28 digitalisiert und der zentralen Recheneinheit 23 zugeführt. This is digitized in this embodiment, by the digital-to-analog converter 28 and supplied to the central processing unit 23rd Wie unten noch genauer ausgeführt wird, kann aus zwei der Messgrößen Motorspannung, durch den Motor fließenden Strom und Gebläsedrehzahl sowohl der Druck im CPAP-Gerät als auch der vom CPAP- Gerät erzeugte Luftfluss bestimmt werden. As described below is carried out in more detail, may consist of two of the measured variables motor voltage, both the pressure in the CPAP device and the air flow generated by the CPAP device are determined current flowing through the motor current and blower speed. Eine Berechnung des Drucks aufgrund von zwei der Messgrößen kann den Drucksensor 3 und den Analog-Digital- Wandler 24 überflüssig machen. A calculation of the pressure due to two of the measured variables can make the pressure sensor 3 and the analog-digital converter 24 superfluous. Eine Erfassung von zwei der oben genannten Messgrößen zusammen mit dem Druck ermöglicht eine weitgehende Funktionskontrolle des CPAP-Geräts. Detection of two of the above measurements together with the pressure enables a high degree of functional control of the CPAP device. So kann beispielsweise festgestellt werden, ob ein Laufrad oder ein Propeller des Gebläses reibt oder die Lager des Gebläsemotors verschlissen sind. For example, to determine whether an impeller or a propeller of the fan rubs or the bearings of the fan motor are worn.
  • Da die zentrale Recheneinheit 23 im Zusammenwirken mit dem Digital-Analog- Wandler 22 und dem Motortreiber 21 die Motorspannung erzeugt, ist es nicht erforderlich, die Motorspannung selbst zu messen. Since the central processing unit 23 generates the motor voltage in cooperation with the digital to analog converter 22 and the motor driver 21, it is not necessary to measure the motor voltage itself. Vielmehr kann die Motorspannung aus dem an den Digital-Analog-Wandler 22 ausgegebenen Wert durch die zentrale Recheneinheit berechnet werden. Rather, the motor voltage can be calculated from the output to the digital to analog converter 22 value by the central processing unit.
  • Falls anstelle des Digital/Analog-Wandlers 22 von der zentralen Recheneinheit 23 ein pulsweitenmoduliertes Signal ausgegeben wird, kann anstelle des an den Digital/Analog-Wandler ausgegebenen Werts das Tastverhältnis des pulsweitenmodulierten Signals als ein der Motorspannung proportionales Signal verwendet werden. If a pulse width modulated signal is output instead of the digital / analog converter 22 by the central processing unit 23, in place of the output to the digital / analog converter value, the duty cycle of the pulse width modulated signal may be used as a motor voltage signal proportional.
  • Um den Rechenaufwand gering zu halten, kann das Kennlinienfeld so abgelegt sein, dass anstelle des gemessenen Drucks und der gemessenen Motorspannung der vom Analog-Digital-Wandler 24 ausgelesene Druckwert und der an den Digital- Analog-Wandler 22 ausgegebene Spannungswert oder das Tastverhältnis zur Bestimmung des Luftstroms ≙ verwendet werden. In order to keep the computational effort low, the characteristic field can be stored so that, instead of the measured pressure and the measured motor voltage of the analog-to-digital converter 24 read pressure value and output to the digital to analog converter 22 voltage value or the pulse duty factor for determining the air flow ≙ be used.
  • Fig. 3 zeigt ein Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Prüfapparatur. Fig. 3 shows a schematic diagram of a test apparatus according to the invention. Die Prüfapparatur umfasst einen Luftanschluss 31 , mit dem die Prüfapparatur über einen Beatmungsschlauch 4 mit einem CPAP-Gerät verbunden werden kann. The test apparatus includes an air connection 31 to which the test apparatus can be connected to a breathing tube 4 with a CPAP device. Ferner weist die Prüfapparatur einen Flusssensor 36 sowie ein elektrisch steuerbares Ventil 32 auf. Furthermore, the test apparatus to a flow sensor 36 as well as an electrically controllable valve 32nd Das Ventil 32 kann über einen Digital-Analog-Wandler 33 durch eine zentrale Recheneinheit 34 gesteuert werden. The valve 32 can be controlled via a digital-to-analog converter 33 by a central processing unit 34th Der Flusssensor 36 bildet mit den Widerständen 37 bis 39 eine Messbrücke, deren Verstimmung durch den Differenzverstärker 40 verstärkt, im Analog-Digital-Wandler 41 digitalisiert und der zentralen Recheneinheit 34 zugeführt wird. The flow sensor 36 forms with the resistors 37 to 39 a measuring bridge, the detuning amplified by the differential amplifier 40, digitized in the analog-to-digital converter 41 and the central processing unit is supplied to 34th Darüber hinaus sind eine Tastatur 43 zur Eingabe und ein Display 42 zur Darstellung des Betriebszustands der Prüfapparatur vorgesehen. In addition, a keyboard 43 for input and a display 42 for displaying the operating state of the test apparatus are provided. Schließlich ist eine elektrische Schnittstelle 35 zum Datenaustausch mit dem zu prüfenden CPAP-Gerät vorgesehen. Finally, an electrical interface 35 is provided for exchanging data with the test CPAP device.
  • Ein Prüfverfahren kann beispielsweise wie folgt ablaufen. A test method can for example be as follows. In einer äußeren Schleife werden durch die zentrale Steuereinheit am Ventil verschieden Widerstandswerte W k nacheinander eingestellt. In an outer loop different resistance values W k are set in succession by the central control unit to the valve. In einer inneren Schleife werden verschiedene Solldrücke p l nacheinander zu einem angeschlossenen, zu prüfenden CPAP-Gerät übertragen und dort eingestellt. In an inner loop various target pressures p l are sequentially transferred to an attached to CPAP device under test and set there. Nach Erreichen eines stationären Zustands wird der Luftstrom ≙ kl durch den Flusssensor 36 gemessen sowie die Motorspannung U kl oder ein zu ihr proportionaler Wert aus dem CPAP-Gerät gelesen. After reaching a stationary state of the air flow ≙ kl is measured by the flow sensor 36, and the motor voltage U kl or read a value proportional to it from the CPAP device. Nach dem Einstellen aller Testdrücke p l wird der nächste Widerstandswert W k+1 am Ventil 32 eingestellt. After setting all test pressures p l of the next resistance value W k + 1 is set at the valve 32nd
  • Nach Aufnahme dieses Kennlinienfeldes durch die Prüfapparatur wird aus diesem Kennlinienfeld vorzugsweise ein oben beschriebenes Kennlinienfeld ≙ ij für die Drücke p i und die Spannungen U j in der Prüfapparatur durch die zentrale Recheneinheit 34 berechnet. After receiving this characteristic field by the test apparatus described above, a characteristics field ≙ ij for the pressures is preferably the voltages calculated p i and U j in the test apparatus by the central processing unit 34 of this characteristic diagram. Hierzu kann die oben anhand von Gleichung (7) erläuterte bilineare Interpolation verwendet werden, wenn die Messpunkte W k und p l eng genug liegen. For this purpose, explained bilinear interpolation are used, the above based on equation (7), when the measurement points W k and p l are close enough. Da in der Prüfapparatur im allgemeinen ausreichend Rechenleistung zur Verfügung steht, können auch ausgefeiltere Interpolationsverfahren höherer Ordnung als eine bilineare Interpolation implementiert werden. As in the test apparatus in general there is sufficient computing power, higher order more sophisticated interpolation can be implemented as a bilinear interpolation.
  • In einer anderen Ausführungsform können in einem Feld Widerstandswerte W kl in der Prüfapparatur abgelegt werden, die schon so gewählt sind, dass sich beim Widerstandswert W kl bei allen Drücken p k eine in etwa gleiche Spannungen U kl ergibt. In another embodiment, in a field resistance values W kl are stored in the test apparatus, which are already chosen such that kl k results in the resistance value W at all pressures p an approximately equal voltages U kl. Bei dieser Ausführungsform entspricht das gemessene Kennlinienfeld ≙ kl schon ziemlich genau einem bevorzugten Kennlinienfeld ≙ ij für das CPAP-Gerät. In this embodiment, the measured characteristic curves kl ≙ corresponds quite accurately to a preferred characteristic field ≙ ij for the CPAP device. Aufgrund der Fertigungstoleranzen bei der Herstellung der CPAP-Geräte können die Widerstandswerte W kl nicht so gewählt werden, dass bei allen CPAP-Geräten die Spannungen U kl für die entsprechenden Drücke p k gleich sind. Due to the manufacturing tolerances in the manufacture of the CPAP device, the resistance values may be W kl not chosen so that the voltages U kl for the corresponding pressures p k are all equal to CPAP devices. Deshalb kann auf eine Umrechnung des gemessenen Kennlinienfeldes ≙ kl in das bevorzugte Kennlinienfeld ≙ ij nicht verzichtet werden. Therefore, it can not be dispensed to a conversion of the measured characteristic curves ≙ kl in the preferred characteristics field ≙ ij.
  • Durch geeignete Wahl der Widerstandswerte W kl kann bei einer optimal kleinen Zahl von Messpunkten eines Prüfprogramms der Prüfapparatur eine optimale Genauigkeit des berechneten Kennlinienfeldes erreicht werden. By suitable choice of the resistance values W kl, an optimal accuracy of the calculated performance curves are achieved with an optimally small number of measurement points of a test program the test apparatus. In einer weiteren Ausführungsform wird nach dem Prüfen eines oder mehrerer CPAP-Geräte das Feld der Widerstandswerte W kl basierend auf den alten Widerstandswerten W kl , und/oder dem bzw. den beim Prüfen neu gemessenen Kennlinienfeldern neu berechnet, damit die Spannungen U kl für die entsprechenden Drücke p k möglichst gleich sind. In another embodiment, the pitch of the resistance values is after checking one or more CPAP devices W kl based on the old resistance values W kl, and / or or the recalculated the in testing newly measured characteristic curves, so that the voltages U kl for the respective pressures p k are as equal as possible.
  • Am Ende des Prüfprogramms wird vorzugsweise das berechnete Kennlinienfeld im CPAP-Gerät gespeichert. At the end of the test program, the calculated characteristic curves in the CPAP device is preferably stored.
  • In einer anderen Ausführungsform kann anstelle der Motorspannung U auch der elektrische Strom I durch den Motor 11 verwendet werden. In another embodiment, the electric current I can be used by the motor 11 instead of the motor voltage U. Die Gleichungen 6 und 7 behalten ihre Gültigkeit, jedoch ist die Spannung U durch den Strom I zu ersetzen. Equations 6 and 7 are still valid, but the voltage U is to be replaced by the current I. Auch in den Kennlinienfeldern ist die Motorspannung U kl durch den Strom I kl sowie U j durch I j zu ersetzen. In the characteristic curves, the motor voltage U kl by the current I kl and U j is replaced by I j.
  • Wie oben ausgeführt, kann der Luftstrom ≙ sowie der Druck p aus Motorspannung U und elektrischen Strom durch den Motor I berechnet werden. As stated above, the air flow can ≙ and the pressure p can be calculated from motor voltage U and electricity, the engine I. Dieser funktionelle Zusammenhang kann durch die Gleichungen 8 und 9 beschrieben werden, wobei g und h Funktionen der Motorspannung U und des Stroms I sind: This functional relationship can be described by the equations 8 and 9, wherein g and h are functions of the motor voltage U and the current I:


  • Bei einem Prüfverfahren, ähnlich dem oben beschriebenen, das beispielsweise im Rahmen einer Endkontrolle durchgeführt werden kann, können am Ventil der Prüfapparatur verschiedene Widerstandswert W k und im CPAP-Gerät verschiedene Motorspannungen U l vorgegeben werden. In a test procedure similar to that described above, which can be carried out, for example as part of a final, different resistance value may W k and the CPAP device different motor voltages U l are given on the valve of the test apparatus. Hierbei wird je ein Kennlinienfeld für den Luftstrom ≙ kl den Druck p kl und den Strom durch den Motor I kl aufgenommen. Here, depending on a characteristic diagram for the air flow ≙ kl kl the pressure p and added to the flow through the engine I kl. Wie oben in Zusammenhang mit dem Prüfverfahren erläutert wurde, kann auch ein Widerstandswertefeld W kl vorgegeben werden, so dass das Kennlinienfeld für den durch den Motor fließenden Strom I kl für festes k ungefähr gleich große Ströme enthält. As explained above in connection with the test method, a resistance value field W can be set small, so that the characteristic curves for the current flowing through the motor current I kl contains approximately equal currents for fixed k.
  • Hierfür ist ein Kennlinienfeld für die Berechnung des Luftstroms ≙ und ein weiteres Kennlinienfeld für die Berechnung des Drucks p erforderlich. For this purpose a characteristic diagram for calculating the air flow ≙ and another characteristic curves for the calculation of the pressure p is required. Wenn lediglich der Druck berechnet werden soll, kann natürlich das Kennlinienfeld für den Luftstrom ≙ weggelassen werden und umgekehrt. If only the pressure to be calculated, of course, the characteristic curves for the air flow ≙ can be omitted and vice versa. Dies gilt sinngemäß auch für Gleichungspaare (10), (11) und (12), (13). This applies mutatis mutandis to pairs of equations (10), (11) and (12), (13). Zur Berechnung von Zwischenwerten kann die bilinieare Interpolation verwendet werden. To calculate the intermediate values ​​bilinieare interpolation can be used. Hierbei ist zur Berechnung des Luftstroms ≙ in Gleichung 7 der Druck p durch den Strom I und die Funktion f durch die Funktion g zu ersetzen. Here, f is replaced by the function g to calculate the air flow ≙ in Equation 7, the pressure p by the current I and the function. Zur Berechnung von Zwischenwerten für den Druck ist in Gleichung (7) der Fluss ≙ durch den Druck p, der Druck p durch den Strom I sowie die Funktion f durch die Funktion h zu ersetzen. For the calculation of intermediate values ​​for the pressure in equation (7) the flow ≙ by the pressure p, the pressure p by the current I, and the function f to be replaced by the function h.
  • Eine weitere bei manchen CPAP-Geräten leicht zu messende Größe ist die Drehzahl des Gebläses und des das Gebläse antreibenden Motors. Another easy to measure in some CPAP devices size is the speed of the fan and the fan driving motor. Diese CPAP- Geräte sind häufig mit einem kontaktlosen 3-Phasen-Gleichstrommotor ausgerüstet. This CPAP devices are frequently equipped with a non-contact 3-phase DC motor. Der Motor weist Hallsensoren auf, die Ausgangssignale liefern, um die Motorwicklungen phasenrichtig anzusteuern. The motor has Hall sensors which provide output signals to control the motor windings in phase. Zur Bestimmung der Drehzahl des Motors können entweder die von den Hallsensoren gelieferten Signale oder die an den Motorwicklungen anliegenden Spannungen verwendet werden. To determine the speed of the motor, either the signals supplied by the Hall sensors or the voltage applied to the motor windings voltages can be used. Die Motordrehzahl kann in Gleichungen 8 und 9 den Strom I ersetzen, so dass Gleichungen 10 und 11 entstehen: The engine speed can replace the current I in equations 8 and 9, so that Equations 10 and 11 are formed:


  • Dabei ist der Druck p in guter Näherung im Arbeitsbereich von CPAP-Geräten proportional zum Quadrat der Drehzahl n. Hierfür können Widerstandswerte W k und Spannungen U l an der Prüfapparatur bzw. am CPAP-Gerät nacheinander eingestellt werden. The pressure p to a good approximation proportional to the square of the rotational speed n in the work area of CPAP devices. For this purpose, may resistance values W k and l voltages U are set on the test apparatus or on the CPAP device sequentially. Hierbei werden je ein Kennlinienfeld für die Luftflüsse ≙ kl , die Drücke p kl und die Drehzahlen n kl gemessen. Here, depending on a characteristic of the air flows ≙ kl, the pressures p kl and the rotational speeds n kl measured. Wie oben ausgeführt, kann auch ein Widerstandsfeld W kl vorgegeben werden, so dass die Drehzahl n kl für festes k ungefähr gleich groß sind und dieses Widerstandsfeld W kl von Zeit zu Zeit aufgrund der Kennlinienfelder mehrerer CPAP-Geräte wie oben beschrieben aktualisiert wird. As stated above, a resistive field W kl can be specified, so that the rotational speed n kl for fixed k are equal approximately and this resistance field is updated kl from time to time due to the characteristic curves of multiple CPAP devices as described above W. Wie oben beschrieben, können die Kennlinienfelder ≙ kl , p kl , n kl und U l in Felder ≙ ij , p ij , n i , und U j umgerechnet werden, damit Luftfluss ≙ und Druck p schnell mittels bilinearer Interpolaten (vgl. Gleichung (7)) berechnet werden können. As described above, the characteristic curves ≙ kl, p kl can, n kl and U l in fields ≙ ij, p ij, n i, and U j be converted to allow air flow ≙ and pressure p rapidly (by bilinear Inter Polaten cf. Equation ( 7)) can be calculated. Die letzteren Felder werden dann im CPAP-Gerät abgelegt. The latter fields are then stored in the CPAP device.
  • In einer anderen Ausführungsform kann die Drehzahl in Verbindung mit dem Strom I verwendet werden, um den Luftstrom ≙ und den Druck p zu berechnen, so dass sich Gleichungen (12) und (13) ergeben: In another embodiment, the speed may in connection with the current I used and the pressure to calculate the air flow ≙ p, so that equations (12) and (13) give:


  • Vorteilhaft an der Verwendung von Drehzahl n in Verbindung mit der Motorspannung U gegenüber der Verwendung von Motordrehzahl n in Verbindung mit Strom durch den Motor I ist, dass keine zusätzlichen Einrichtungen, wie Widerstand 27 und Analog/Digital-Wandler 28 zur Messung des Stroms I notwendig sind. Advantage of the use of the speed n in combination with the motor voltage U over the use of engine speed n in combination with flow through the engine I is that no additional means such as resistor 27 and analog / digital converter 28 for measuring the current I required are. Zur Bestimmung der Frequenz n ist lediglich ein Zähler mit einem digitalen Eingang und kein Analog/Digital-Wandler erforderlich. To determine the frequency n, a counter with a digital input and no analog / digital converter is required. Der Zähler kann durch Software in der zentralen Recheneinheit 23 implementiert werden, ohne dass zusätzliche Hardware erforderlich ist. The counter can be implemented by software in the central processing unit 23, no additional hardware is required. Das oben im Zusammenhang mit Gleichungen 8 und 9 Gesagte gilt sinngemäß auch für Gleichungen 10 und 11 sowie 12 und 13. The above applies in connection with equations 8 and 9 apply analogously also to equations 10 and 11 as well as 12 and 13. FIG.
  • Zur Bestimmung der Kennlinienfelder können Widerstandswerte W k und Spannungswerte U l an der Prüfapparatur bzw. am CPAP-Gerät nacheinander eingestellt werden. To determine the characteristic fields resistance values can be set on the test apparatus or on the CPAP device successively W k and voltage values U l. Hierbei werden vier Kennlinienfelder, nämlich jeweils eines für den Luftstrom ≙ kl , für den Druck p kl , für den Strom durch den Motor I kl und die Motordrehzahl n kl gemessen. Here, four characteristic curves, namely one each measured for the air flow ≙ kl, for the pressure p kl, for the flow through the engine I kl and the engine speed n kl. Wie oben ausgeführt, kann auch ein Feld für Widerstandswerte W kl und für Spannungswerte U kl vorgegeben werden, so dass die gemessenen Ströme I kl für festes k und die Drehzahlen n kl für festes I ungefähr gleich groß sind. As stated above, also a field for resistance values W kl and can be preset for voltage values U kl, so that the measured currents I kl for fixed k and the rotational speeds n kl for solid I are approximately equal. In einer anderen Ausführungsform können auch Widerstandswerte W kl und Spannungswert U kl vorgegeben werden, so dass die Ströme I kl für festes I und die Drehzahlen n kl für festes k ungefähr gleich groß sind. In another embodiment, resistance values can be specified W kl and U kl voltage value, so that the currents I kl for solid I, and the rotational speeds n kl for fixed k are approximately equal. Das Widerstandsfeld W kl und das Spannungsfeld U kl können wie oben erläuert aktualisiert werden. The resistor array W be updated kl and the tension can U kl as erläuert above. Wie oben beschrieben, können die Kennlinienfelder ≙ kl , p kl , n kl sowie U l in Felder ≙ ij , p ij , n i und U j umgerechnet werden, damit Sollfluss ≙ und Druck p schnell mittels bilinearer Interpolation (vgl. Gleichung (7)) berechnet werden können. As described above, the characteristic curves ≙ kl, p kl can, n kl and U l in fields ≙ ij, p ij, n i and U j are converted so that target flow ≙ and pressure p quickly (using bilinear interpolation cf. Equation (7 )) can be calculated. Wie oben beschrieben, werden die letzteren Felder dann im CPAP-Gerät abgelegt. As described above, the latter fields are then stored in the CPAP device.
  • Von den vier Messgrößen Druck p, Motorspannung U, Strom durch den Motor I und Motordrehzahl n müssen also mindestens zwei gemessen werden, um hieraus den Druck p und den Luftstrom ≙ zu berechnen. Of the four measured values ​​of pressure p, motor voltage U, current I through the motor and engine speed n thus must be measured at least two to the pressure p thereof and to calculate the air flow ≙. Werden mehr als zwei Messgrößen gemessen, so erhält man redundante Information. If more than two metrics measured, we obtain redundant information. Wird beispielsweise der Druck p und zwei der Messgrößen Motorspannung U, Strom durch den Motor I und Motordrehzahl n gemessen, so kann der Druck p nach einem der obigen Verfahren aus Motorspannung U, Strom durch den Motor I und/oder Motordrehzahl n sowohl berechnet als auch gemessen werden. For example, if the pressure p and two of the measured variables motor voltage U, current measured by the motor I and n is engine speed, the pressure p can according to any one of the above methods of motor voltage U, current through the motor I and / or n engine speed both calculated and are measured. Im CPAP-Gerät sind typischerweise ein Lufteingangsfilter und Schalldämpfer mit Schallschutzschäumen im Lufteinlassbereich vorgesehen. In the CPAP device, an air inlet filter and silencer are typically sound insulation foams provided in the air inlet region. Das Lufteingangsfilter kann sich durch Staub in der Umgebungsluft mit der Zeit zusetzen, so dass es einen mit der Zeit langsam zunehmenden Luftwiderstand aufweist. The air inlet filter may become clogged by dust in the ambient air with time, so that it has a gradually increasing with time air resistance. Auch die Schallschutzschäume können sich beispielsweise durch Wassereinlagerung verändern und damit den Luftwiderstand des Lufteinlasses verändern. The sound insulation foams can be changed for example by water retention and thus alter the aerodynamic drag of the air inlet. Durch die langsame Erhöhung des Luftwiderstands des Lufteingangsfilters steigt die Motorleistung mit der Zeit an, die erforderlich ist, um einen konstanten Überdruck zu erzeugen. Due to the slow increase in the air resistance of the air inlet filter, the engine power increases with the time that is required to produce a constant pressure. Nach Aufnahme des Kennlinienfelds stimmen gemessener und berechneter Druck in guter Näherung überein. After recording the characteristic curves measured and calculated pressure correspond to a good approximation. Durch die Erhöhung des Luftwiderstands im Lufteinlassbereich fällt der berechnete Druck gegenüber dem gemessenen Druck mit der Zeit ab. By increasing the air resistance in the air inlet area of ​​the calculated pressure compared to the measured pressure drops over time. So lassen sich Reinigungs- und/oder Wartungsintervalle festlegen. Thus, cleaning and / or maintenance intervals can be set.
  • Wenn die drei Messgrößen Motorspannung U, Strom durch den Motor I und Motordrehzahl n gemessen werden, so lassen sich Informationen über der Verschleiß an Motor- und Gebläselagern gewinnen. When the three measurement variables motor voltage U, current I through the motor and engine speed n are measured, then information about the wear of motor and fan bearings can be gained. Steigt bei gleicher Motorspannung und Motordrehzahl der Strom mit der Zeit an, so ist dies ein Hinweis darauf, dass in den Lagern des Motors und des Gebläses die Reibung zunimmt und somit diese Lager zunehmend verschleißen. Rises at the same motor voltage and motor speed of the current with time, then this is an indication that the bearings in the motor and the fan increases the friction and thus increasing wear these bearings. Wie oben ausgeführt, lässt sich beispielsweise der Druck p und der Luftstrom ≙ aus der Motordrehzahl n und der Motorspannung U berechnen. As stated above, can be, for example, the pressure p and the air flow ≙ from the engine speed n and the motor voltage U calculate. Beim Aufnehmen der Kennlinienfelder kann zusätzlich ein Kennlinienfeld I kl aufgenommen und ein Stromkennlinienfeld I ij berechnet und gespeichert werden, so dass ein (ursprünglicher) Stromwert in Abhängigkeit von der Motordrehzahl n und der Motorspannung U aus dem Feld I ij berechnet werden kann. When recording of the characteristic fields of characteristic curves I kl may additionally be recorded and a current characteristic curves I ij calculated and stored so that an (original) current value n in response to the engine speed and the motor voltage U from the field I ij can be calculated. Dieser kann dann mit dem gemessenen Stromwert I verglichen werden. This can then be compared with the measured current value I. Bei der Verwendung der drei Messgrößen Motorspannung U, Strom durch den Motor I und Motordrehzahl n kann jedoch nicht ausgeschlossen werden, dass eine Erhöhung des gemessenen Stroms I gegenüber einem berechneten Stromwert auf Alterungen im Lufteinlassbereich zurückzuführen ist. When using the three measured values, motor voltage U, current through the motor I and engine speed n can not be excluded that is due an increase in the measured current I from a calculated current value to aging in the air inlet area.
  • In einer andern Ausführungsform können auch die vier Größen Druck p, Motorspannung U, Strom durch den Motor I und Motordrehzahl n gemessen werden, um so Informationen über die Alterung des Luftansaugbereichs, insbesondere des Lufteingangsfilters und der Motor- und Gebläselager, gewonnen werden. In another embodiment, the four sizes can pressure p, motor voltage, current measured by the motor I and engine speed n U so as information on the aging of the Luftansaugbereichs, in particular the air inlet filter and the motor and fan bearing can be obtained.
  • Zur Aufnahme der Kennlinienfelder zur Berechnung von Luftstrom und/oder Druck aus der Motorspannung und dem durch den Motor fließenden Strom ist es notwendig, dass die Prüfapparatur mit einem Differenzdrucksensor ausgerüstet ist, der den Differenzdruck zwischen dem vom CPAP-Gerät erzeugten Druck und dem Umgebungsdruck misst. To accommodate the characteristics fields for the calculation of air flow and / or pressure from the motor voltage and the current flowing through the motor, it is necessary that the test apparatus is equipped with a differential pressure sensor which measures the differential pressure between the pressure generated by the CPAP device and the ambient pressure , Ein solcher Drucksensor kann beispielsweise in der Nähe des Flusssensors 36 angeordnet sein. Such a pressure sensor can for example be arranged in the vicinity of the flow sensor 36th Das elektrische Ausgangssignal des Drucksensors wird durch einen weiteren Analog-Digital-Wandler digitalisiert und der zentralen Recheneinheit 34 zugeführt. The electrical output signal of the pressure sensor is digitized by a further analog-to-digital converter and fed to the central processing unit 34th
  • Erfolgt die Aufnahme der Kennlinienfelder mit dem Beatmungsschlauch, der auch während des Therapieeinsatzes des CPAP-Geräts Verwendung findet, so wird durch den Drucksensor des Prüfapparats im wesentlichen der sich in der Maske bei der Therapie einstellende Druck gemessen. If the recording of the characteristic fields with the breathing tube, which is also used during therapeutic use of the CPAP device, it is by the pressure sensor of the test apparatus measured in the mask for the therapy adjusting pressure substantially. Somit kann eine Korrektur für den am Beatmungsschlauch abfallenden Druck, wie sie oben anhand von Gleichungen (1) bis (4) erläutert wurde, entfallen. Thus, a correction for the pressure drop across the breathing tube, as explained above with reference to equations (1) to (4), are eliminated. Die im CPAP-Gerät gespeicherten Kennlinienfelder werden so berechnet, dass sich aus den Kennlinienfeldern der Maskendruck ergibt. The data stored in the CPAP device of characteristics are calculated so that it is clear from the characteristic curves of the mask pressure.
  • Wird bei Aufnahme der Kennlinienfelder dagegen ein anderer Beatmungsschlauch als im Therapieeinsatz verwendet, so wird zunächst anhand von Gleichungen (1) bis (4) sowie der Konstante C oder des Druckverlustbeiwerts ξ für den bei der Aufnahme der Kennlinienfelder verwendeten Beatmungsschlauch der Druck im CPAP-Gerät berechnet. In contrast, in recording of the characteristic fields of other ventilator tube than in the therapy use is used, initially based on equations (1) to (4) as well as the constant is C or Druckverlustbeiwerts ξ for those used in the recording of the characteristic fields ventilation hose, the pressure in CPAP calculated. Das Kennlinienfeld für den Druck, das schließlich im CPAP-Gerät gespeichert wird, wird so berechnet, dass sich daraus der Druck im CPAP-Gerät ergibt. The characteristic curves for the pressure which is finally stored in the CPAP device is calculated so that this results in the pressure in the CPAP device. Während des Therapieeinsatzes wird dann der aus dem Kennlinienfeld berechnete Druck um den Druckabfall am Beatmungsschlauch korrigiert, wie es oben erläutert wurde. During the use of the therapy calculated from the characteristic field pressure at the pressure drop at the breathing tube is then corrected, as explained above. Falls der Druckverlustbeiwert des beim Therapieeinsatz verwendeten Beatmungsschlauchs bei der Aufnahme der Kennlinienfelder bekannt ist, kann bei oder unmittelbar nach der Aufnahme der Kennlinienfelder ein Kennlinienfeld berechnet und im CPAP-Gerät gespeichert werden, aus dem sich der Maskendruck unmittelbar ergibt. If the pressure loss coefficient of the breathing tube used in the therapy use is known in the reception of characteristic curves, at or immediately after the recording of the characteristic fields of a characteristic field can be stored in the CPAP device calculated, from which the mask pressure immediately results.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Prüfapparatur ist in Fig. 4 dargestellt. A further preferred embodiment of the test apparatus is shown in Fig. 4. Diese Ausführungsform weist zusätzlich zu einer Prüfapparatur gemäß Fig. 3 die Gebläse 51 und 53 auf. This embodiment has, in addition to a test apparatus shown in FIG. 3 51 and 53 to the blower. Die Drehzahl der Gebläse kann durch die zentrale Recheneinheit 34 gesteuert werden. The speed of the fan can be controlled by the central processing unit 34th Beispielhaft sind in Fig. 34 die Digital- Analog-Wandler 52 und 54 für diesen Zweck eingezeichnet. By way of example, the digital to analog converter located for this purpose 52 and 54 in Fig. 34. Über das Drei/Zwei- Wegeventil 50 kann der Luftanschluss 31 entweder mit dem Gebläse 51 oder mit dem Gebläse 53 verbunden werden. Over the three / two-way valve 50 of the air connector 31 can be connected either with the fan 51 or with the blower 53rd Die Steuerung des Zweiwegeventils 50 erfolgt über die digitalen Steuerleitungen 55 und 56 durch die zentrale Recheneinheit 34 . The control of the two-way valve 50 via the digital control lines 55 and 56 by the central processing unit 34th Das Einatmen des Patienten wird durch das Gebläse 53 simuliert, die einen Unterdruck gegenüber dem Umgebungsdruck erzeugen kann. The patient's inhalation is simulated by the blower 53, which can produce a negative pressure relative to the ambient pressure. Das Ausatmen des Patienten wird durch das Gebläse 51 simuliert. The patient's exhalation is simulated by the blower 51st Dieses Gebläse erzeugt einen Überdruck gegenüber dem Umgebungsdruck und sorgt für einen negativen Fluss, wenn der von dem Gebläse 51 erzeugte Überdruck höher als der von dem Gebläse des CPAP-Geräts erzeugte Überdruck ist. This fan generates an overpressure relative to the ambient pressure and ensures a negative flow when the pressure generated by the blower 51 is higher than the pressure generated by the blower of the CPAP device. Durch die Verwendung der zusätzlichen Gebläse 51 und 53 kann ein weiterer Druck- und Flussbereich für das oder die Kennlinienfelder ausgemessen werden. By using the additional blowers 51 and 53, a further pressure and flow area for the one or more characteristics fields can be measured.
  • Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Prüfapparatur. Fig. 5 shows another embodiment of a test apparatus according to the invention. Diese Prüfapparatur enthält anstatt der Gebläse 51 und 53 einen Lungensimulator 60 . This test apparatus comprises, instead of the blower 51 and 53 a lung simulator 60th Der Lungensimulator besteht im Wesentlichen aus einem Zylinder, in dem ein Kolben kontrolliert auf- und abbewegt werden kann. The lung simulator consists essentially of a cylinder in which a piston controlled upward and can be moved up. Dies kann beispielsweise durch die am Rad 63 exzentrisch angebrachte Pleuelstange erfolgen. This can be done for example by the eccentrically mounted on wheel 63 the connecting rod. Das Rad 63 kann beispielsweise durch einen Gleichstrom- oder Schrittmotor angetrieben werden. The wheel 63 may be driven for example by a DC or stepper motor. In Fig. 5 ist beispielhaft der Digital-Analog-Wandler 61 zur Steuerung eines Gleichstrommotors eingezeichnet. In FIG. 5, the digital-to-analog converter 61 is exemplary shown for controlling a DC motor. Daneben ist in Fig. 5 das Drosselventil 32 eingezeichnet, das über den Digital-Analog-Wandler 62 gesteuert werden kann. In addition, the throttle valve 32 is located in Fig. 5, which can be controlled via the digital-to-analog converter 62. Das Drosselventil 32 simuliert unterschiedlich große Ausatemöffnungen 7 in oder bei der Maske 5 des Patienten. The throttle valve 32 to simulate different sized vent holes 7 in or at the mask 5 of the patient.
  • Durch die Verwendung des Lungensimulators 60 können sowohl Einatemvorgänge als auch Ausatemvorgänge simuliert werden. By using the lung simulator 60 both inhalations and Ausatemvorgänge can be simulated. Somit kann mit einer Prüfapparatur gemäß Fig. 5 ein ebenso großer Druck- und Flussbereich zur Berechnung des oder der Kennlinienfelder durchfahren werden. Thus, 5 as great a pressure and flow area for calculating the or characteristic fields are passed through a testing apparatus of FIG.. Besonderes vorteilhaft an der Ausführungsform gemäß Fig. 5 ist, dass wenige durch den Lungensimulator 60 simulierte Atemzyklen ausreichen, um ein ausreichend dichtes Kennlinienfeld für ein CPAP-Gerät zu bestimmen. Is particularly advantageous in the embodiment according to Fig. 5, that few suffice 60 simulated breathing cycles through the lung simulator to determine a sufficiently dense characteristic field for a CPAP machine.
  • Um die Genauigkeit der Messergebnisse in einer Messapparatur gemäß Fig. 5 zu erhöhen, kann der Kolben im Lungensimulator mit einer konstanten Geschwindigkeit auf- oder abbewegt werden, so dass während eines solchen Betriebs der Luftstrom ≙ konstant bleibt. To increase the accuracy of the measuring results in a measuring apparatus according to Fig. 5, the plunger can open or in the lung simulator with a constant speed be moved up, so that remains constant during such operation, the air flow ≙.
  • Aufgrund der bekannten Kolbengeschwindigkeit des Lungensimulators kann bei geschlossenem Ventil 32 der Luftfluss ≙ berechnet werden, so dass der Flusssensor 36 , die Widerstände 36 bis 39 , der Differenzverstärker 40 sowie der Analog-Digital-Wandler 41 entfallen können. Due to the known piston speed of the lung simulator valve 32 is closed the airflow ≙ can be calculated, so that the flow sensor 36, the resistors 36 to 39, the differential amplifier 40 and the analog-to-digital converter may be omitted 41st
  • Auch in den Prüfapparaturen gemäß Fig. 4 und 5 kann ein zusätzlicher Drucksensor vorzugsweise in der Nähe des Flusssensors 36 vorgesehen sein. Also in the Prüfapparaturen shown in FIG. 4 and 5, an additional pressure sensor can be provided near the flow sensor 36 preferably. Ein solcher Drucksensor ermöglicht es, den im CPAP-Gerät verwendeten Drucksensor zu eichen, also für den Drucksensor im CPAP-Gerät beispielsweise eine Kennlinie aufzunehmen. Such a pressure sensor makes it possible to calibrate the pressure sensor used in the CPAP machine, so take for example, a characteristic curve for the pressure sensor in the CPAP device. Dies ermöglicht die Verwendung von weniger genauen und damit billigeren Drucksensoren in den CPAP-Geräten. This allows the use of less accurate and less expensive pressure sensors in the CPAP devices. Außerdem ermöglicht dieser zusätzliche Drucksensor auch eine Funktionskontrolle des Drucksensors im zu prüfenden CPAP-Gerät. Furthermore, this additional pressure sensor also allows a functional check of the pressure sensor to be tested in the CPAP device.
  • Die Erfindung wurde zuvor anhand von bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert. The invention was explained in detail with reference to preferred embodiments. Für einen Fachmann ist jedoch offensichtlich, dass verschiedene Abwandlungen und Modifikationen gemacht werden können, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. but is obvious to one skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the invention. Deshalb wird der Schutzbereich durch die nachfolgenden Ansprüche und ihre Äquivalente festgelegt. Therefore, the scope is defined by the following claims and their equivalents. Bezugszeichenliste 1 CPAP-Gerät Reference Signs List 1 CPAP
    2 Gebläse 2 speed
    3 Differenzdrucksensor 3 differential pressure sensor
    4 Beatmungsschlauch 4 breathing tube
    5 Gesichtsmaske 5 face mask
    6 Patient 6 patient
    7 Ausatemöffnung 7 exhalation
    11 Motor 11 motor
    21 Motortreiber 21 motor driver
    22 Digital-Analog-Wandler 22 Digital-to-analog converter
    23 zentrale Recheinheit 23 central processing unit
    24 Analog-Digital-Wandler 24 analog-to-digital converter
    25 Motorspannung 25 motor voltage
    26 elektrischer Anschluss 26 electrical connection
    27 Widerstand 27 resistance
    28 Analog-Digital-Wandler 28 analog-to-digital converter
    31 Luftanschluss 31 air connection
    32 elektrisch steuerbares Ventil 32 electrically controllable valve
    33 Digital-Analog-Wandler 33 digital-to-analog converter
    34 zentrale Recheneinheit 34 central processing unit
    35 elektrischer CPAP-Anschluss 35 CPAP electrical connector
    36 Flusssensor 36 flow sensor
    37 , 38 , 39 Widerstände 37, 38, 39 resistors
    40 Differenzverstärker 40 differential amplifier
    41 Analog-Digital-Wandler 41 analog-to-digital converter
    42 Display 42 display
    43 Tastatur 43 keyboard
    50 Drei/Zwei-Wegeventil 50 three / two-way valve
    51 Gebläse 51 blower
    52 Digital-Analog-Wandler 52. Digital-to-analog converter
    53 Gebläse 53 blower
    54 Digital-Analog-Wandler 54 digital-to-analog converter
    55 digitale Steuerleitung 55 digital control line
    56 digitale Steuerleitung 56 digital control line
    60 Lungensimulator 60 lung simulator
    61 Digital-Analog-Wandler 61 digital-to-analog converter
    62 Digital-Analog-Wandler 62. Digital-to-analog converter
    63 Rad 63 wheel

Claims (19)

1. Verfahren zur Bestimmung eines Maskendrucks zur Druckregelung in einem CPAP-Gerät mit dem Schritt: 1. A method for determining a mask pressure for pressure control in a CPAP device comprising the step of:
Berechnen eines Solldrucks für den Ort, an dem ein Drucksensor ( 3 ) im Gehäuse des CPAP-Geräts untergebracht ist, durch Addieren eines Korrekturdrucks zu einem konstanten Druck; Calculating a target pressure for the location at which a pressure sensor (3) is housed in the casing of the CPAP device, by adding a correction pressure to a constant pressure;
gekennzeichnet durch die Schritte: characterized by the steps of:
Berechnen des Korrekturdrucks in Abhängigkeit von dem aktuellen Luftstrom, der durch das CPAP-Gerät erzeugt wird; Calculating the correction pressure as a function of the current air stream which is generated by the CPAP device; und and
Wiederholen der beiden Berechnungsschritte. Repeat the two calculation steps.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Schritt: 2. The method of claim 1, characterized by the step of:
Ermitteln von einem ersten Zeitpunkt, zu dem der Luftstrom den Wert 0 aufweist; Determining a first time at which the air flow has the value 0;
und Messen eines ersten Drucks durch den Drucksensor ( 3 ). and measuring a first pressure by the pressure sensor (3).
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch den Schritt: 3. A method according to any one of claims 1 or 2, characterized by the step of:
Messen eines zweiten Drucks durch den Drucksensor zu einem zweiten Zeitpunkt, zu dem der Luftstrom ungleich 0 ist; Measuring a second pressure by the pressure sensor at a second time at which the air flow is not equal to 0;
Messen des Luftstroms zum zweiten Zeitpunkt; Measuring the air flow at the second time; und Berechnen des Druckverlustbeiwerts des Beatmungsschlauchs ( 4 ) aus dem zweiten Druck, dem Druck in der Maske und dem gemessenen Luftstrom. and calculating the Druckverlustbeiwerts of the breathing tube (4) from the second pressure, the pressure in the mask and the measured air flow.
4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Schritte: 4. The method according to claim 3, characterized by the steps of:
Berechnen des mittleren Luftstroms aus wiederholt gemessenen Werten des Luftstroms; Calculating the mean air flow out repeatedly measured values ​​of the air flow;
Bestimmen eines zweiten Zeitpunktes, zu dem der Luftstrom gleich dem mittleren Luftstrom ist; Determining a second time at which the airflow is equal to the average air flow; und and
Messen des Drucks zu diesem zweiten Zeitpunkt. Measuring the pressure at this second point in time.
5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die Schritte: 5. The method according to claim 4, characterized by the steps of:
Ermitteln von Atemzyklen aus dem zeitlichen Verlauf des Luftstroms; Detecting respiratory cycles from the time profile of the air flow; und and
Berechnen des mittleren Luftstroms als Mittelwert über eine ganze Zahl an Atemzyklen. Calculating the mean air flow as an average over an integral number of respiratory cycles.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitung des Luftstroms geschätzt wird und die negativen Spitzen in der Ableitung, die beim Übergang vom Einatmen zum Ausatmen auftreten, als Beginn und Ende der Atemzyklen verwendet werden. 6. The method according to claim 5, characterized in that the derivation of the air flow is estimated and may be used as the start and end of the respiratory cycles, the negative peaks in the derivative that occur during the transition from inspiration to expiration.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Veränderung eines gleitenden Mittelwertes des Luftstroms ausgewertet wird. 7. The method according to any one of claims 4 to 6, characterized in that the temporal change of a sliding mean value of the air flow is evaluated.
8. Verfahren zur Bestimmung des Luftstroms in einem CPAP-Gerät, gekennzeichnet durch die Schritte: 8. A method for determining the air flow in a CPAP machine, characterized by the steps of:
Bestimmen von einem ersten und einem zweiten Wert, wobei der erste Wert proportional zu einer und der zweite Wert proportional zu einer anderen der folgenden Größen ist. Determining a first and a second value, wherein the first value is proportional to a and the second value proportional to an other of the following sizes.
einer Motorspannung; a motor voltage;
einem Strom durch den Motor ( 11 ); a current through the motor (11);
einem Überdruck gegenüber dem Umgebungsdruck; an overpressure relative to the ambient pressure;
einer Drehzahl des Gebläses; a speed of the fan; und and
Bestimmen des Luftstroms aus den beiden Werten. Determining the air flow from the two values.
9. Verfahren zur Bestimmung des Luftdrucks in einem CPAP-Gerät. 9. A method for determining the air pressure in a CPAP machine. gekennzeichnet durch die Schritte: characterized by the steps of:
Bestimmen von einem ersten und einem zweiten Wert, wobei der erste Wert proportional zu einer der folgenden Größen und der zweite Wert proportional zu einer anderen der folgend Größen ist: Determining a first and a second value, the first value is proportional to one of the following sizes, and the second value proportional to another of the following sizes:
einer Motorspannung; a motor voltage;
einem Strom durch den Motor ( 11 ); a current through the motor (11);
einer Drehzahl des Gebläses; a speed of the fan; und and
Bestimmen des Luftdrucks aus den beiden Werten. Determining the air pressure from the two values.
10. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch: 10. The method according to claim 8, characterized by:
Messen des Differenzdrucks zwischen dem von dem Gebläse ( 2 ) gelieferten Druck und dem Umgebungsdruck; Measuring the differential pressure between that of the fan (2) delivered pressure and the ambient pressure;
Messen des elektrischen Stroms durch den Motor ( 11 ); Measuring the electrical current through the motor (11); und and
Berechnen des Luftstroms aus dem Differenzdruck und dem Strom durch den Motor ( 11 ). Calculating the air flow from the differential pressure and the flow through the engine (11).
11. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch: 11. The method according to claim 8, characterized by:
Messen des Differenzdruckes zwischen dem von dem Gebläse ( 2 ) gelieferten Druck und dem Umgebungsdruck; Measuring the differential pressure between the from the fan (2) delivered pressure and the ambient pressure;
Auslesen eines der Motorspannung ( 14 ) proportionalen Werts; Reading out one of the motor voltage (14) proportional value; und and
Berechnen des Luftstroms aus dem Differenzdruck und dem der Motorspannung proportionalen Werts. Calculating the air flow from the pressure difference and the proportional value of the motor voltage.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch die Schritte: 12. The method of claim 10 or 11, characterized by the steps of:
Einstellen eines Luftwiderstandes durch eine Prüfapparatur; Adjusting an air resistance by a test apparatus;
Einstellen eines Solldrucks am CPAP-Gerät; Setting a target pressure at the CPAP device;
Messen eines Luftstroms durch die Prüfapparatur; Measuring an air flow through the test apparatus; und and
Wiederholen der Schritte des Einstellens eines Luftwiderstandes, des Einstellens des Solldrucks und des Auslesens der Motorspannung bei unterschiedlichen Luftströmen und Solldrücken. Repeating the steps of setting an air resistance of setting the target pressure and the reading of the motor voltage at different air flows and target pressures.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein Kennlinienfeld berechnet und in dem CPAP-Gerät gespeichert wird, wobei das Kennlinienfeld so aufgebaut ist, dass bei vorgegebenem Druck und vorgegebener Motorspannung oder Strom durch den Motor der Luftstrom berechnet werden kann. 13. The method according to any one of claims 10 to 12, characterized in that further calculates a characteristic and is stored in the CPAP device, wherein the characteristic diagram is constructed so as calculated by the motor of the stream of air at predetermined pressure and motor voltage or current can be.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom nach einem der Verfahren gemäß Ansprüchen 10 bis 13 gemessen wird. 14. A method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the air stream by a process according to claims 10 to 13 is measured.
15. CPAP-Gerät mit: 15 CPAP device with:
einem Gebläse ( 2 ); a fan (2);
einer zentralen Recheneinheit ( 23 ); a central processing unit (23);
dadurch gekennzeichnet, dass characterized, in that
die Recheneinheit ( 23 ) ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 ausführt. the computing unit (23) executes a method according to any one of claims 1 to 14.
16. Prüfapparatur mit: 16. test apparatus comprising:
einem Luftanschluss ( 31 ), über den die Prüfapparatur mit einem CPAP-Gerät verbunden werden kann; an air connection (31), via which the test apparatus can be connected to a CPAP device;
einem steuerbaren Ventil ( 32 ), das mit dem Luftanschluss ( 31 ) verbunden ist; a controllable valve (32) which is connected to the air connection (31);
einer zentralen Recheneinheit ( 34 ), die das Ventil ( 32 ) steuert; a central processing unit (34) controls the valve (32); und and
einem elektrischen CPAP-Anschluss ( 35 ), über den die Prüfapparatur mit dem CPAP-Gerät verbunden werden kann, wobei die zentrale Recheneinheit ( 34 ) über den elektrischen CPAP-Anschluss ( 35 ) ein Signal ausgeben kann, das ein angeschlossenes CPAP-Gerät veranlasst, einen bestimmten Solldruck einzustellen. an electric CPAP port (35) through which the test apparatus can be connected to the CPAP device, wherein the central processing unit (34) via the electrical CPAP connector (35) can output a signal that causes a connected CPAP to set a determined desired pressure.
17. Prüfapparatur nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass über den elektrischen CPAP-Anschluss ( 35 ) eine von dem Prüfgerät gemessene Kennlinie an ein angeschlossenes CPAP-Gerät ausgebbar ist. 17. Test apparatus as claimed in claim 16, characterized in that via the electrical CPAP connector (35) can be output a measured characteristic from the tester to a connected CPAP device.
18. Prüfapparatur nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfapparatur über den elektrischen CPAP-Anschluss ( 35 ) von einem angeschlossenen CPAP-Gerät den durch den Drucksensor ( 3 ) des CPAP- Geräts gemessenen Druck und die am Motor ( 11 ) des CPAP-Geräts anliegende Spannung ( 14 ) aus dem CPAP-Gerät auslesen kann, und an das CPAP-Gerät ein Kennlinienfeld übertragen kann, das eine Funktion darstellt, die bei Eingabe des vom Drucksensor ( 3 ) gemessenen Drucks und der am Motor ( 11 ) anliegenden Spannung den Luftstrom liefert. 18. Test apparatus as claimed in claim 16, characterized in that the testing apparatus via the electrical CPAP port (35) measured from a connected CPAP device to by the pressure sensor (3) of the CPAP device and the pressure on the motor (11) of the CPAP -Geräts applied voltage (14) can read from the CPAP device, and can transmit a characteristic field to the CPAP device, which is a function, the accompanying upon input of the pressure sensor (3) the measured pressure and the engine (11) voltage provides the airflow.
19. Prüfapparatur nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfapparatur mit einem Flusssensor ( 36 ) ausgerüstet ist. 19. Test apparatus according to any one of claims 16 to 18, characterized in that the testing apparatus is equipped with a flow sensor (36).
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