DE102004040740A1

DE102004040740A1 - Gasreservoirbeutel, Verteilergehäuse, Beatmungsmaske sowie Beatmungsverfahren

Info

Publication number: DE102004040740A1
Application number: DE102004040740A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dr. Reinstädtler; Eckard Glaser
Original assignee: Viasys Healthcare GmbH
Current assignee: Vyaire Medical GmbH
Priority date: 2004-08-21
Filing date: 2004-08-21
Publication date: 2006-02-23
Also published as: WO2006021182A1; US20070163592A1; DE112005002715A5; EP1778328A1

Abstract

Diese Erfindung betrifft einen Gasreservoirbeutel (6) mit einem flexiblen Beutel (9) zur Trennung zweier unterschiedlicher Gase mit einem Anschluss. Der Gasreservoirbeutel enthält ferner einen äußeren Beutel (8) zur Erzeugung eines Druckunterschieds zwischen dem flexiblen Beutel (9) und der Umgebung des äußeren Beutels (8), wobei der äußere Beutel (8) den flexiblen Beutel (9) mit Ausnahme dessen Anschlusses umgibt. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verteilergehäuse für eine Beatmungsmaske mit einem solchen Gasreservoirbeutel sowie eine Beatmungsmaske mit einem solchen Verteilergehäuse. Schließlich bezieht sich die Erfindung auf entsprechende Verfahren.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasreservoirbeutel der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, auf ein Verteilergehäuse der im Oberbegriff des Patentanspruchs 6 genannten Art, auf eine Beatmungsmaske sowie auf ein Beatmungsverfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 9 genannten Art.
Die Erfindung bezieht sich auf Geräte und Zubehör zur Applikation von Sauerstoff und anderen Gasen. Konkret bezieht sich die Erfindung auf Beatmungsmasken und Gasreservoirbeutel hierfür.

Eine Beatmungsmaske zur effektiven Beatmung mit Sauerstoff oder anderen Gasen ist aus der EP 1 402 915 A1 bekannt. 2 dieser Anmeldung zeigt 1 der EP 1 402 915 A1 , wobei die Bezugszeichen beibehalten wurden. 2 zeigt eine Maskenanordnung 10 mit einem Gesichtsstück 20, einem hohlen Verteilergehäuse 30 und einem Gasreservoirbeutel 40. Das Gesichtsstück 20 weist eine Lichtung 27 auf, an der das Verteilergehäuse 30 angeschlossen wird. Das Verteilergehäuse 30 ist eine hohle Struktur mit einer Verrohrung, die einen Inspirationsdurchlauf oder -arm 50 und einen Exspirationsdurchlauf oder -arm 60 aufweist. Der Inspirationsarm leitet den durch einen Gaseinlassanschluss 52 gelieferten Sauerstoff zum Gesichtsstück 20. Der Exspirationsarm 60 leitet das ausgeatmete Gas vom Gesichtsstück 20 über einen Auslassanschluss 62 in die umgebende Atmosphäre ab. Das Verteilergehäuse 30 kann ferner einen Kanal 70 aufweisen, der Raumluft aus der umgebenden Atmosphäre in den Inspirationsarm 50 leitet. Der Reservoirbeutel 40 kann am Ende der Verrohrung des Inspirationsarms 50 angeschlossen sein.

Ein Inspirationsventil 54 ist im Inspirationsarm 50 zwischen Gesichtsstück 20 und Gasreservoirbeutel 40 angeordnet. Der Gasreservoirbeutel 40 dient lediglich als Trennwand zwischen dem Gas, meist Sauerstoff, in seinem Inneren und der umgebenden Atmosphäre. Im Gasreservoirbeutel 40 herrscht also Umgebungsdruck. Installationsventil 54 öffnet sich beim Einatmen, genauer, wenn der Druck im Gesichtsstück 20 den Umgebungsdruck um 1,5 mbar unterschreitet.

Ein Exspirationsventil 64 im Exspirationsarm 60 öffnet sich beim Ausatmen, sodass die ausgeatmete Luft vom Gesichtsstück 20 zum Auslassanschluss 62 fließt und dort in die Umgebung abgegeben wird.

Ein Verdünnungsventil 72 im Kanal 70 öffnet sich beim Einatmen, wenn der Gasreservoirbeutel 40 leer ist und über dem Gaseinlassanschluss 52 ein geringerer Gasfluss geliefert wird, als der Gasfluss, den ein Patient in der augenblicklichen Phase des Inspirationszyklusses benötigt. So kann der Patient zusätzlich Umgebungsluft über Auslassanschluss 62, Kanal 70, Inspirationsarm 50 und Gesichtsstück 20 einatmen.

Parallel zu Verkündungsventil 72 ist Antierstickungsventil 56 vorgesehen, das in EP 1 402 915 A1 redundant ist.

Gasreservoirbeutel 40 hat gerade den Zweck, während der Exspiration über Gaseinlassanschluss 52 geliefertes Gas für die darauf folgende Inspiration zwischenzuspeichern. In der EP 1 402 915 A1 wird der Vorteil der in dieser Schrift beschriebenen non-rebreathing mask (NRM) gegenüber einer partial rebreathing mask (PRM) daran festgemacht, dass bei einer PRM das über Gaseinlassanschluss 52 angelieferte Gas bereits im Gasreservoirbeutel durch ausgeatmete Luft verdünnt wird, während bei einer NRM ausschließlich angeliefertes Gas im Gasreservoirbeutel zwischengespeichert wird.

Eng damit verknüpft ist, dass der anatomische Totraum praktisch mit billiger Umgebungsluft an Stelle von teurer, mit Sauerstoff angereicherter Luft gefüllt wird und diese Umgebungsluft bei der Exspiration weitgehend ohne Vermischung mit mit Sauerstoff angereicherter Luft aus den Lungenbläschen wieder an die Umgebung abgegeben wird. Tatsächlich wird auch die am Ende der Inspirationsphase eingeatmete und für den Totraum vorgesehene Umgebungsluft in geringem Maße mit angeliefertem Gas angereichert, weil der Fluss des angelieferten Gases konstant ist.

In einem Rechenbeispiel wird in der EP 1 402 915 A1 davon ausgegangen, dass das Atemvolumen eines Patienten 600 ml und der anatomische Totraum, der nicht am Gasaustausch mit dem Blut teilnimmt, 200 ml beträgt. Es ist folglich ausreichend, pro Atemzyklus etwas mehr als 400 ml Sauerstoff über Gaseinlassanschluss 52 anzuliefern und den anatomischen Totraum mit Umgebungsluft zu füllen, ohne dass hierdurch die effektive Sauerstoffkonzentration in den Lungenbläschen nennenswert reduziert wird.

In der Praxis wird der Sauerstofffluss weit geringer eingestellt, sodass der Patient teilweise reinen Sauerstoff und teilweise Umgebungsluft einatmet. Bekanntermaßen beträgt der Sauerstoffgehalt von ausgeatmeter Luft etwa 16 Prozent. Dies ist immer noch ausreichend, um beispielsweise Unfallopfer Mund-zu-Mund zu beatmen.

Aus dem bisher gesagten ergibt sich, dass im normalen Betrieb der Gasreservoirbeutel bei jeder Inspiration vollständig entleert wird und nie prall gefüllt sein soll, weil andernfalls das über Gaseinlassanschluss 52 angelieferte Gas über Ventile 54 und 64 in die Umgebung entweicht. Das Mindestvolumen von Gasreservoirbeutel 40 hängt von den Bedürfnissen des Patienten ab, wobei 500 ml für die meisten Intensivpatienten eine ausreichende Größe ist.

EP 1 402 915 A1 hat das Ziel vor allem Sauerstoff möglichst effektiv zu applizieren und so beispielsweise die begrenzte Reichweite von Gasflaschen in Rettungswägen zu verlängern. Ein anderes Problem besteht darin, dass die ausgeatmete Luft eines Patienten für andere Patienten oder das Klinikpersonal gefährlich sein kann. Je nach Krankheit kann die ausgeatmete Luft Viren oder Bakterien enthalten. Auch kann das über Gaseinlassanschluss 52 zugeführte Gas Medizin enthalten, die für andere Patienten gefährlich sein kann. Deshalb kann an Auslassanschluss 62 ein Filter angeschlossen werden.

Bekannt sind ferner Beatmungsgeräte oder Respiratoren zur maschinellen, künstlichen Beatmung bei allen Formen eines Sauerstoffmangelzustands. Sie werden unter anderem für die Langzeitbeatmung eingesetzt, wobei je nach dem Umschaltmechanismus von In- zu Exspiration drei Grundtypen unterschieden werden. Beim druckgesteuerten Respirator ist die Inspirationsphase beendet, wenn im Gerät ein vorgegebener Beatmungsdruck erreicht ist. Beim volumengesteuerten Respirator ist die Inspiration beendet, wenn ein vorher eingestelltes Gasvolumen den Respirator verlassen hat. Im Exspirationsschenkel dieser Geräte ist ein Spirometer eingebaut, der das Atemzugvolumen des Patienten misst. Daneben besitzen diese Geräte meist akustische oder optische Alarmsignale. Schließlich gibt es zeitgesteuerte Beatmungsgeräte, bei denen das Gasgemisch innerhalb einer vorher eingegebenen Zeit abgegeben wird. Die Exspiration erfolgt meist passiv, kann aber auch durch eine Erzeugung von Unterdruck unterstützt werden. Die Beatmungsgeräte neueren Typs verfügen über technische, meist elektronisch gesteuerte Einrichtungen, die einen patientengerechten Beatmungstyp erlauben. Beispielsweise kann die Inspirationszeit bis auf das Dreifache der Exspirationszeit verlängert werden, eine Druckbeatmung durchgeführt werden sowie der Respirator durch den Patienten „getriggert" werden, wobei bereits schwache Atemzüge impulsgebend für die maschinelle Unterstützung sind (Roche Lexikon Medizin, 4. Auflage, herausgegeben von der Hoffmann-La Roche AG und Urban & Fischer, Urban & Fischer, München, Stuttgart, Jena, Lübeck, Ulm).

Es ist Aufgabe der Erfindung den Einsatzbereich einer Maskenanordnung, wie sie aus der EP 1 402 915 A1 bekannt ist, zu erweitern.

Diese Aufgabe wird durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Vorteilhaft an einem doppelwandigen Gasreservoirbeutel ist, dass der innere Beutel ein zusätzlich bei der Beatmung verwendetes Gas während der Exspiration zwischenspeichern kann, während der äußere Beutel den von einem Beatmungsgerät während der Inspiration erzeugten Überdruck aufnimmt.

Vorteilhaft an der Einleitung der von einem Beatmungsgerät geförderten Luft in den Zwischenraum zwischen dem inneren und dem äußere Beutel ist, dass so der vom Beatmungsgerät erzeugte Überdruck auf einfache Weise kompensiert werden kann. Überraschend vorteilhaft ist hierbei ferner, dass durch dieses Vorgehen nicht einmal das vom Beatmungsgerät gemessene Inspirationsvolumen verfälscht wird. Das Luftvolumen, das in den Zwischenraum zwischen beiden Beuteln fließt und somit nicht für die Inspiration zur Verfügung steht, wird durch Gas aus dem inneren Beutel ersetzt. Verfälscht wird das Messergebnis lediglich durch den weitgehend konstanten Gasstrom durch Gaseinlassanschluss 52.

Wenn der äußere Beutel zwei Anschlüsse, nämlich einen zum Anschließen eines Beatmungsschlauches und einen zum Anschluss an ein Verteilergehäuse aufweist, fügt sich der doppelwandige Gasreservoirbeutel optimal in ein Baukastensystem ein.

Ist der äußere Beutel starr ausgeführt, kann der äußere Beutel auch Unterdruck kompensieren, der dann entsteht, wenn ein Beatmungsgerät den Patienten auch bei der Exspiration unterstützt.

Der Gasreservoirbeutel kann in vorteilhafter Weise auch in ein Verteilergehäuse integriert sein oder beide Gegenstände können als Einwegartikel zusammen verpackt sein.

Gleiches gilt für die zusätzliche Integration eines Gesichtsstücks oder dessen Hinzufügen zu einer Verpackungseinheit.

Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Maskenanordnung; und
2 eine Maskenanordnung gemäß dem Stand der Technik.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Maskenanordnung. Diese unterscheidet sich von einer in 2 gezeigten Maskenanordnung im Wesentlichen durch den doppelwandigen Gasreservoirbeutel 6, der den Anschluss eines Beatmungsgeräts 2 über einen Beatmungsschlauch 5 ermöglicht.
Ähnlich wie Gasreservoirbeutel 40 dient der innere, flexible Beutel 9 lediglich als Trennwand zwischen dem Gas, meist Sauerstoff, in seinem Inneren und der Umgebungsluft zwischen innerem und äußerem Beutel 8. Der innere Beutel 9 ist flexibel, um möglichst keinen Druckunterschied zwischen seinem Inneren und Äußeren zu erzeugen.
Der äußere Beutel 8 dient dazu, den vom Beatmungsgerät 2 bei der Inspiration erzeugten Überdruck zu kompensieren. Der äußere Beutel 8 ist zumindest während der Inspiration prall gefüllt und soll sein Volumen bei üblichen Beatmungsdrücken möglichst wenig ändern.
Um die Handhabung einfach zu gestalten ist ein beatmungsschlauchähnliches Y-Stück 7 vorgesehen. Y-Stück 7 ist oben so geformt, dass es auf Auslassanschluss 62 passt. Der untere Teil von Y-Stück 7 ist Auslassanschluss 62 nachempfunden, sodass hier ein Beatmungsschlauch 5 angeschlossen werden kann. So kann Verteilergehäuse 30 mit einem einfachen Gasreservoirbeutel 40 oder mit einem doppelwandigen Gasreservoirbeutel 6 je nach Erfordernis ausgerüstet werden.
Y-Stück 7 dient dazu, vom Beatmungsgerät 2 unter Überdruck gelieferte Umgebungsluft teilweise in den Zwischenraum zwischen innerem Beutel 9 und äußerem Beutel 8 einzuleiten, um das Gas im inneren Beutel 9 auf diesen Überdruck zu komprimieren. Die verbleibende, vom Beatmungsgerät 2 gelieferte Umgebungsluft wird über Kanal 70, Verdünnungsventil 72, Inspirationsarm 50 und Inspirationsventil 54 zu Gesichtsstück 20 weitergeleitet.
In Beatmungsgerät 2 sind zwei Turbinen 3 und 4 eingezeichnet, um anzudeuten, dass dieses Beatmungsgerät sowohl einen Über-, als auch einen Unterdruck zur Unterstützung der Inspiration beziehungsweise Exspiration durch Turbine 3 beziehungsweise 4 erzeugen kann. Erzeugt das Beatmungsgerät 2 einen Unterdruck, muss der äußere Beutel 8 starr sein, sodass anstatt von "Beutel" der Ausdruck "Gehäuse" geeigneter wäre.
Schließlich sei noch angemerkt, dass bei dem in 1 dargestellten Aufbau Antierstickungsventil 56 und Verdünnungsventil 72 nicht redundant sind, da Verdünnungsventil 72 zu Beatmungsgerät 2 und nicht unmittelbar zur Umgebungsluft führt. Sollte Beatmungsgerät 2 mittels Turbine 4 einen Unterdruck erzeugen, wird dieser über inneren Beutel 9 auch in den Inspirationsarm 50 übertragen. Der Öffnungsdruck von Antierstickungsventil 56 muss betragsmäßig größer als dieser Unterdruck sein, da andernfalls das über Gaseinlassanschluss 52 zugeführte Gas mit Umgebungsluft verdünnt wird.
So weit nicht anders angegeben, soll "verbunden" so verstanden werden, dass zwischen den beiden verbundenen Teilen Gas fließen kann.
Unter Gasgemisch soll in dieser Anmeldung auch ein reines Gas z. B. zu medizinischen Zwecken, insbesondere Sauerstoff verstanden werden.
Die Erfindung wurde zuvor anhand von bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert. Für einen Fachmann ist jedoch offensichtlich, dass verschiedene Abwandlungen und Modifikationen gemacht werden können, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. Deshalb wird der Schutzbereich durch die nachfolgenden Ansprüche und ihre Äquivalente festgelegt.

1: Maskenanordnung
2: Beatmungsgerät
3: Turbine
4: Turbine
5: Beatmungsschlauch
6: Gasreservoirbeutel
7: Y-Stück
8: äußerer Beutel
9: innerer Beutel
10: Maskenanordnung
20: Gesichtsstück
27: Lichtung
30: Verteilergehäuse
40: Gasreservoirbeutel
50: Inspirationsarm
52: Gaseinlassanschluss
56: Antierstickungsventil
60: Exspirationsarm
62: Auslassanschluss
64: Exspirationsventil
70: Kanal
72: Verdünnungsventil

Claims

Gasreservoirbeutel mit: einem flexiblen Beutel (9) zur Trennung zweier unterschiedlicher Gase mit einem Anschluss; gekennzeichnet durch: einen äußeren Beutel (8) zur Erzeugung eines Druckunterschieds zwischen dem flexiblen Beutel (9) und der Umgebung des äußeren Beutels (8), wobei der äußere Beutel (8) den flexiblen Beutel (9) mit Ausnahme dessen Anschlusses umgibt.
Gasreservoirbeutel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auch der äußere Beutel (8) einen Anschluss aufweist, mit dem der äußere Beutel an ein Beatmungsgerät (2) angeschlossen werden kann.
Gasreservoirbeutel gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Beutel (8) zwei Anschlüsse aufweist, von denen einer zum Anschließen eines Beatmungsschlauches (5) und der andere zum Anschließen an ein Verteilergehäuse (30) vorgesehen ist.
Gasreservoirbeutel gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Beutel (8) zwischen den beiden Anschlüssen verstärkt und beatmungsschlauchförmig ausgebildet ist, wobei einer der beiden Anschlüsse auf einen Auslassanschluss (62) eines Verteilergehäuses (30) passt und der andere sowie der Auslassanschluss (62) selbst geformt ist.
Gasreservoirbeutel gemäß einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Beutel (8) starr ist.
Verteilergehäuse für eine Beatmungsmaske mit: einem Anschluss für ein Gesichtsstück (20); einem Inspirationsarm (50), der mit dem Anschluss für das Gesichtsstück (20) verbunden ist; einem Exspirationsarm (60), der mit dem Anschluss für das Gesichtsstück (20) verbunden ist; einem Gaseinlassanschluss (52), der mit dem Inspirationsarm (50) verbunden ist; und einem Gasreservoirbeutel (6), der mit dem Inspirationsarm (50) verbunden so ist, dass während einer Inspirationsphase Gas vom Gaseinlassanschluss (52) und aus dem Gasreservoirbeutel (6) über den Inspirationsarm (50) zum Anschluss für das Gesichtsstück (20) fließen kann, und dass während einer Exspirationsphase Gas vom Gaseinlassanschluss (52) in den Gasreservoirbeutel (6) und vom Anschluss für ein Gesichtsstück (20) durch den Exspirationsarm fließen kann; dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Gasreservoirbeutel (6) um einen Gasreservoirbeutel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 handelt und dass der Anschluss des flexiblen Beutels (9) an den Inspirationsarm (50) angeschlossen ist.
Verteilergehäuse gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auch der äußere Beutel (8) einen Anschluss aufweist, mit dem der äußere Beutel (8) mit einem Auslassanschluss (62) des Exspirationsarms (60) verbunden ist.
Beatmungsmaske mit: einem Gesichtsstück (20); und einem Verteilergehäuse (30) gemäß Anspruch 6 oder 7, dessen Anschluss für ein Gesichtsstück mit dem Gesichtsstück (20) verbunden ist.
Beatmungsverfahren zum Beatmen eines Patienten mit einem Gasgemisch, dessen Zusammensetzung von der Zusammensetzung der Umgebungsluft abweicht, mit: Zuführen (52) eines Gasgemisches, dessen Zusammensetzung von der Zusammensetzung der Umgebungsluft abweicht, sowohl während der Inspiration als auch während der Exspiration; Einleiten des Gasgemisches in einen flexiblen Beutel (9) während der Exspiration; Einatmen des zugeführten Gasgemisches und des im Beutel (9) befindlichen Gasgemisches während der Inspiration; und gekennzeichnet durch: Zuführen (5, 7, 62) von Umgebungsluft unter Überdruck gegenüber dem Umgebungsluftdruck während der Inspiration; und Komprimieren des Gasgemisches im Beutel (9) auf dem gleichen Druck, unter dem die Umgebungsluft zugeführt wird.
Beatmungsverfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zugeführte Umgebungsluft zumindest teilweise in einen Zwischenraum zwischen einem äußeren Beutel (8) und dem flexiblen Beutel (9) eingeleitet wird, wobei der äußere Beutel (8) den flexiblen Beutel (9) umgibt.