DE102006051571B3 - Verfahren zur Bestimmung des Verbrauchs eines CO2-Absorbers in einer Beatmungsvorrichtung mit Rückatemsystem - Google Patents

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    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Verbrauchs eines CO<SUB>2</SUB>-Absorbers (8) in einer Beatmungsvorrichtung mit einem Rückatemsystem, einem Frischgasmischer (1) und einer Rechen- und Steuereinheit (10), wobei das Rückatemsystem einen Beatmungsantrieb (2), einen im inspiratorischen Zweig liegenden Volumenstromsensor (3), einen im exspiratorischen Zweig liegenden CO<SUB>2</SUB>-Absorber (8), dessen Ausgabe mit der des Frischgasmischers (1) vereint dem inspiratorischen Zweig zugeführt wird, ein Atemgasfortleitungsventil (7) und ein Atemgasreservoir (9) aufweist, wobei die Rechen- und Steuereinheit (10) mit dem Frischgasmischer (1), dem Beatmungsantrieb (2) und dem Volumenstromsensor (3) verbunden ist, um Signale aufzunehmen und Steuerbefehle auszugeben, wobei bei dem Verfahren in der Rechen- und Steuereinheit (10) der aus dem Frischgasmischer (1) ausgegebene Frischgasvolumenstrom $I1 und der dem inspiratorischen Zweig zufließende Insprationsvolumenstrom $I2 erfasst und aus deren Differenz $I3 ein Wert für den aus dem CO<SUB>2</SUB>-Absorber (8) zugeflossenen, gereinigten Rückatemvolumenstrom $I4 bestimmt und daraus aufgrund eines vorgegebenen oder mit einem Gassensor im exspiratorischen Zweig gemessenen CO<SUB>2</SUB>-Konzentrationswertes eine CO<SUB>2</SUB>-Absorptionsrate ermittelt und zeitlich integriert wird, um die Menge des im CO<SUB>2</SUB>-Absorber (8) absorbierten CO<SUB>2</SUB> zu bestimmen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Verbrauchs eines CO2-Absorbers in einer Beatmungsvorrichtung mit Rückatemsystem.
  • Eine solche Beatmungsvorrichtung weist einen Frischgasmischer auf, der das Atemgasgemisch bereitstellt, eine Steuereinheit und ein Rückatemsystem auf. Das Rückatemsystem hat einen Beatmungsantrieb, z.B. einen Ventilator oder einen Radialverdichter, einen im inspiratorischen Zweig liegenden Volumenstromsensor, einen im exspiratorischen Zweig liegenden CO2-Absorber, dessen Ausgabe mit der des Frischgasmischers vereint wieder dem inspiratorischen Zweig zugeführt wird, wobei, meist im exspiratorischen Zweig, ein Atemgasfortleitungsventil zur Ableitung von überschüssigem Atemgas bei Erreichen eines Grenzdrucks und ein Atemgasreservoir angeschlossen sind. Die Steuereinheit steuert den Frischgasmischer und den Beatmungsantrieb und empfängt Signale von Sensoren, z.B. vom inspiratorischen Volumenstromsensor.
  • Wenn in einem solchen System das ausgeatmete Gas wieder in den inspiratorischen Zweig zurückgeführt wird, muss aus dem ausgeatmeten Atemgas das CO2 entfernt werden, was durch einen CO2-Absorber geschieht. Typischerweise wird in einem solchen CO2-Absorber Atemkalk als Absorbermaterial verwendet. Das vom Patienten ausgeatmete Gas durchströmt den im CO2-Absorber befindlichen Atemkalk. Das im Atemgas befindliche CO2 wird dabei vom Atemkalk absorbiert und somit aus dem Gasstrom entfernt. Nach einer von der Menge des Atemkalks abhängigen Menge von insgesamt absorbiertem CO2 ist der Atemkalk dann erschöpft und es kann kein weiteres CO2 mehr absorbiert werden. Das abgeatmete CO2 würde dann dem Patienten inspiratorisch wieder zugefügt werden, wonach eine korrekte Atmung nicht mehr gegeben wäre.
  • Erkennbar ist der Verbrauch des Atemkalks an dem mit der Erschöpfung des Atemkalks einhergehenden Farbumschlag des Atemkalks. Da es jedoch in der Regel unerwünscht ist, dass während einer Operation der Atemkalk im CO2-Absorber bzw. der gesamte CO2-Absorber gewechselt werden muss, wäre es sehr hilfreich, wenn dem Personal Informationen über den Verbrauchszustand des CO2-Absorbers zur Verfügung gestellt werden könnten.
  • Eine zuverlässige und genaue Berechnung der durch den CO2-Absorber absorbierten CO2-Menge findet in den aktuell auf dem Markt befindlichen Beatmungsgeräten nicht statt. Damit ist eine Messung/Überwachung des Erschöpfungsgrades des CO2-Absorbers bisher in der Praxis nicht gegeben. Daher kann ein Anästhesist lediglich den Farbumschlag des Atemkalks als Indikator für einen nötigen Wechsel des Atemkalks heranziehen. Oft wird daher erst reagiert, wenn der durch ein angeschlossenes Monitoring gemessene CO2-Gehalt der inspiratorischen Luft des zu beatmenden Patienten über vorgegebenen Grenzwerten liegt und daraus abgeleitet entsprechende Alarme das Bedienungspersonal warnen.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem die kumulierte absorbierte CO2-Menge in einem CO2-Absorber zuverlässig bestimmt werden kann, insbesondere ohne weitere Sensoren oder Instrumente als die üblicherweise schon vorhandenen in dem Beatmungssystem zu benötigen.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe dient das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die Erfindung basiert auf einer möglichst genauen Bilanzierung der Volumenströme in dem Beatmungssystem, um die Menge an CO2-haltigem abgeatmeten Gas, die durch den CO2-Absorber geflossen ist, möglichst genau zu bestimmen, um daraus mit Hilfe eines Wertes der CO2-Konzentration im abgeatmeten Atemgas die absorbierte CO2-Menge zu bestimmen.
  • Für die Bilanzierung des Volumenstroms durch den CO2-Absorber werden der Frischgasvolumenstrom und der im inspiratorischen Zweig fließende Inspirationsvolumenstrom erfasst. Da sich der Inspirationsvolumenstrom aus dem Frischgasvolumenstrom und dem aus den CO2-Absorbervolumenstrom hinzukommenden gereinigtem Atemgas zusammensetzt, kann auf Grundlage der Differenz des inspiratorischen Volumenstroms und des Frischgasvolumenstroms ein Wert für den aus dem CO2-Absorber zugeflossenen, gereinigten Rückatemvolumenstrom bestimmt werden, wobei nach dem allgemeinen Aspekt der Erfindung der zugeflossene Volumenstrom erfasst wird, indem die positiven Anteile von V .i – V .FG aufintegriert werden, d.h. negative Rückflüsse zu dem Absorber bleiben in der allgemeinen Ausführungsform unberücksichtigt.
  • Mit Hilfe des aus dem CO2-Absorber austretenden Volumenstroms und der CO2-Konzentration vor dem Absorber kann die im CO2-Absorber absorbierte CO2-Menge berechnet werden. Die absorbierte CO2-Konzentration vor dem Absorber ist näherungsweise gleich dem Produkt des Volumenstroms aus dem Absorber und der CO2-Konzentration vor dem Absorber. Es ist jedoch bevorzugt, eine genauere Berechnung durchzuführen, in der die Volumenstromabnahme im CO2-Absorber durch die Absorption des CO2 berücksichtigt wird und der in den CO2-Absorber eintretende Volumenstrom V .in abs errechnet wird; dies kann mit Hilfe der Beziehung:
    Figure 00030001
  • Bei einem CO2-Gehalt von 5 Vol.% bedeutet das, dass der Volumenstrom vor dem CO2-Absorber 100/95 = 1,053 mal größer als der beobachtete Volumenstrom hinter dem CO2-Absorber ist. Das Produkt aus diesem in den CO2-Absorber eintretenden Volumenstroms V .in abs und der CO2-Konzentration vor dem Absorber ergibt die pro Zeiteinheit im Absorber aufgenommene CO2-Menge.
  • Die oben beschriebene Verfahrensweise zur Bestimmung der absorbierten CO2-Menge überschätzt die tatsächliche Menge grundsätzlich etwas, da nicht berücksichtigt wird, dass in bestimmten Phasen CO2-freies Gas durch den CO2-Absorber entgegen der Richtung des abgeatmeten Atemgases hindurchfließen kann, so dass sich vor dem CO2-Absorber ein CO2-freies Volumen bilden kann, das in der nächsten Exspirationsphase zunächst den Absorber durchfließt und somit zum Volumenstrom aus dem CO2-Absorber beiträgt, ohne allerdings CO2 im Absorber zu deponieren. Dies geschieht insbesondere dann, wenn mit einem kontinuierlichen Frischgasvolumenstrom gearbeitet wird. Zu Zeiten außerhalb der Inspirationsphase fließt kein inspiratorischer Volumenstrom, so dass das kontinuierlich zufließende Frischgas in entgegengesetzter Richtung durch den CO2-Absorber und weiter durch die Leitung bis zu einem Narkosegas-Fortleitungsventil fließt. Dieses gesamte Volumen vor dem CO2-Absorber bis zum Narkoseleitungs-Fortleitungsventil kann sich also mit CO2-freiem Gas füllen, das im nächsten Inspirationszyklus zunächst durch den CO2-Absorber geschoben wird. Dieses maximale CO2-freie Volumen wird im Folgenden auch als Puffervolumen bezeichnet. Es muss für jedes Rückatemsystem abhängig von dessen Aufbau, Abmessungen und Leitungsverbindungen vorab bestimmt und gespeichert werden. Vorzugsweise wird in Phasen, in denen der Volumenstrom V .FG aus dem Frischgasmischer größer als der inspiratorische Volumenstrom V .i ist, das in Richtung des CO2-Absorbers abfließende Frischgas als CO2-freies Volumen vor dem CO2-Absorber bilanziert, indem der durch den CO2-Absorber fließende Volumenstromstrom (V .FG – V .i) aufintegriert wird bis zu dem vorgegebenen maximalen Puffervolumen und als CO2-freier Volumenwert gespeichert wird, und in der nächsten Inspirationsphase, wenn der inspiratorische Volumenstrom V .i größer als der Frischgasvolumenstrom V .FG ist, der CO2-freie Volumenwert von dem integrierten Volumenstrom durch den Absorber abgezogen wird.
  • Vorzugsweise ist die Steuereinheit bei dem Verfahren dazu vorbereitet, auf eine Eingabe durch eine Bedienungsperson hin die maximale CO2-Absorptionsmenge, die der CO2-Absorber absorbieren kann, aufzunehmen und zu speichern und eine optische und/oder akustische Signalabgabe zu veranlassen, sobald die integrierte CO2-Absorptionsmenge den gespeicherten Maximalwert überschreitet.
  • Die Erfindung wird im Folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • 1: einen Aufbau eines Rückatemsystems zur Verwendung mit der Erfindung schematisch darstellt, und
  • 2: einen Graphen mit den Volumenströmen und dem durch den CO2-Absorber hindurch tretenden Volumen als Funktion der Zeit zeigt.
  • Die 1 zeigt beispielhaft den schematischen Aufbau eines zur Anwendung der Erfindung geeigneten Rückatemsystems. Die Pfeile geben dabei die Richtung eines Gasstromes zum bzw. von einem Element an. Auf die Darstellung der die Gasstromrichtung gewährleistenden Ventile wurde hierbei verzichtet, da diese für das hier beschriebene Prinzip der Ermittlung des CO2-Absorberverbrauchs unerheblich sind, lediglich die Richtungen der jeweiligen Gasströme sind relevant. Gestrichelte Linien ohne angegebene Richtung bezeichnen eine elektrische Verbindung bzw. eine Datenkommunikationsstrecke, auf der von Rückatemsystemelementen zu einer zentralen Rechen- und Steuereinheit hin Informationen transportiert werden bzw. auch umgekehrt.
  • Im Frischgasmischer 1 wird der Einstellung des Anwenders bzw. der Bedienungsperson entsprechend ein Gasgemisch (üblicherweise zusammengesetzt aus den Einzelgasen O2, Luft, N2O, volatile Anästhesiegase) zu dem Rückatemsystem geleitet. Dieser Gasstrom wird üblicherweise als „Frischgas" bezeichnet. Dabei wird das Volumen des Frischgasvolumenstromes an die Rechen- und Steuereinheit 10 zurückgemeldet. Der Frischgasmischer 1 kann dabei ein mechanischer Mischer sein, der mit einer elektronischen Gas-Volumenstrommessung ausgestattet ist oder auch ein elektronischer Mischer, der die Dosierungsdaten von der Rechen- und Steuereinheit 10 bekommt.
  • Das Frischgas wird auf dem Wege zum Beatmungsantrieb mit dem vom Patienten 4 stammenden und im CO2-Absorber 8 vom CO2 befreiten exspiratorisch abgeatmeten Volumen gemischt und im Beatmungsantrieb 2 volumen- und/oder druckkontrolliert durch die (inspiratorische) Volumenstrommesseinheit 3 zum Patienten 4 befördert. Die (inspiratorische) Volumenstrommesseinheit 3 gibt die dabei gemessenen Volumenstrominformationen V .i an die Rechen- und Steuereinheit 10 weiter.
  • Nach der Inspirationsphase kann der Patient 4 durch die (exspiratorische) Volumenstrommesseinheit 5 sein abgeatmetes Exspirationsvolumen wieder an das Rückatemsystem abgeben. Die (exspiratorische) Volumenstrommesseinheit 5 gibt die dabei gemessenen Volumenstrominformationen an die Rechen- und Steuereinheit 10 weiter.
  • Der vom Patienten abgeatmete exspiratorische Volumenstrom teilt sich innerhalb des Rückatemsystems in unterschiedliche Zweige auf. Ein Teil wird in das Atemgasreservoir 9 hinein gegeben (bei anderen Systemen kann dieser identisch mit Teilen des Beatmungsantriebes sein) woraus es dann zu Beginn der nächsten Inspirationsphase – durch den CO2-Absorber 8 hindurch fließend – wiederum dem Beatmungsantrieb 2 zur Verfügung steht.
  • Ein weiterer Teil des exspirierten Atemgases wird durch das Narkosegasfortleitungsventil 7 einer Narkosegasfortleitung zugeführt. Das Narkosegasfortleitungsventil 7 öffnet erst ab einem definierten Systeminnendruck, so dass erst das Atemgasreservoir 9 vollständig gefüllt sein muss, bevor Narkosegas dem System verloren geht.
  • An der Verbindungsstelle der inspiratorischen und der exspiratorischen Anbindung des Rückatemsystems an den Patienten 4 (dem sog. „Y-Stück") werden die Gaskonzentrationen (O2, CO2, N2O, volatile Anästhesiegase) während der (Be-)Atmung gemessen. Diese kann mit einer sog. absaugenden (Sidestream-)-Gasmessung oder auch einer im Y-Stück integrierten oder daran konnektierten, direkt messenden Gasmessung erfolgen. In der 1 wird dieses durch die absaugende Gasmessung 6 dargestellt, die den abgesaugten Gasstrom wiederum dem Rückatemsystemsystem zuführt.
  • Die Ermittlung des anteiligen Atemkalkverbrauchs basiert darauf, dass zum einen der Anwender in einem Konfigurationsmenü an der Rechen- und Steuereinheit 10 die maximal zu absorbierende Menge CO2 pro Absorberfüllung einstellt, zum anderen durch eine Volumenstrombilanzierung, durch die das im CO2-Absorber 8 absorbierte CO2-Volumen bestimmt wird.
  • Der Anwender bzw. die Bedienungsperson muss dazu ebenfalls dem System mitteilen (z.B. durch manuelles Bestätigen an der Rechen- und Steuereinheit 10), wenn der Atemkalk im CO2-Absorber 8 (bzw. der CO2-Absorber 8 als Ganzes) gewechselt worden ist. Ist für das jeweilige Rückatemsystem nur ein bestimmter CO2-Absorber 8 mit einem z.B. bestimmten vorgegebenen Atemkalk verwendbar bzw. freigegeben, so kann die Grenze des maximal von diesem CO2-Absorber 8 zu absorbierenden CO2-Volumens ebenfalls vom Hersteller des Gesamtsystems schon zum Zeitpunkt des Verkaufs des Gerätes (z.B. in der Rechen- und Steuereinheit 10) vorgegeben sein.
  • In einer weiteren Ausbaustufe können dann CO2-Absorber 8 mit z.B. RFID-Tags versehen werden, so dass eine an der Steuer- und Recheneinheit 10 integrierte (oder auch extern angeschlossene) Elektronik einen Wechsel des CO2-Absorbers 8 automatisch erkennt; damit entfiele dann die sonst vom Anwender erforderliche manuelle Bestätigung eines Atemkalkwechsels.
  • Die Berechnung des vom CO2-Absorber 8 absorbierten CO2-Volumens wird dann nach dem so der Rechen- und Steuereinheit 10 bekannt gegebenen Atemkalkwechsel jeweils bei einem Wert von „0" beginnend neu gestartet und bis zum nächsten Absorberwechsel (auch über ein Ein- und Ausschalten des Gerätes hinaus) fortgeführt/aufintegriert.
  • Die Berechnung des gesamten vom CO2-Absorber 8 absorbierten CO2-Volumens erfolgt primär auf Grundlage des inspiratorischen Volumenstroms V .i , der mittels der inspiratorischen Volumenstrommesseinheit 3 gemessen oder aus der der Steuereinheit bekannten Einstellung des Beatmungsantriebs 2 abgeleitet wird, und dem (durch den Frischgasmischer 1 der Rechen- und Steuereinheit 10 bekannten) Frischgasvolumenstrom V .i . Jegliches Volumen, welches während der Inspirationsphase dem Patienten zugeführt wird, muss aus der Addition des von dem Frischgasmischer 1 und aus dem CO2-Absorber 8 entnommenen Volumens bestehen.
  • Damit ist die durch den CO2-Absorber 8 geflossene Menge an (ehemals mit CO2 angereichertem Patienten-) Gas prinzipiell bekannt: V .abs = V .i – V .FG . Mit Hilfe der Gasmessung 6 ist der CO2-Anteil der vom Patienten abgeatmeten Luft bestimmbar, so dass mit Hilfe dieser CO2-Konzentration und dem (nach oben bestimm ten) durch den CO2-Absorber geflossenen Gesamtvolumen der Anteil des im CO2-Absorber umgesetzten CO2-Volumens bestimmt werden kann.
  • Alternativ (in einer höheren Ungenauigkeit resultierend) kann auch die Gasmessung weggelassen werden, da der CO2-Wert von beatmeten Patienten bei einer durchschnittlichen Beatmung nur in einem relativ kleinen möglichen Bereich liegt. Dann kann der bei der Berechnung in Betracht zu ziehende Wert der CO2-Konzentration fest vorgegeben sein oder auch vom Anwender konfigurierbar sein.
  • Der dem Patienten inspiratorisch zugeführte inspiratorische Volumenstrom kann statt aus einer inspiratorischen Volumenstrommessung 3 auch durch Informationen aus dem Beatmungsantrieb 2 ersetzt bzw. ergänzt werden.
  • Wird der Frischgas-Volumenstrom vom Frischgasmischer 1 in kontinuierlicher Form dem Rückatemsystem zugeführt, so sollte (auch in Abhängigkeit von der Position des im Rückatemsystem befindlichen Handbeatmungsbeutels 9) zur Erhöhung der Genauigkeit des Algorithmus' noch in Betracht gezogen werden, dass während der "Nicht-Einatemphase" des Patienten ein Volumenstrom durch den CO2-Absorber 8 hindurch in Richtung des Narkosegasfortleitungsventils 7 strömt.
  • Damit wird das Volumen zwischen dem CO2-Absorber 8 und dem Narkosegasfortleitungsventil 7 durch CO2-freie Luft ersetzt. Diesen Anteil des CO2-freien Volumens muss der CO2-Absorber 8 zum Beginn der jeweils nächsten Inspirationsphase nicht von CO2 befreien, so dass dieser Volumenanteil von dem (nach oben ohne diese Korrektur ermittelten) umgesetzten CO2-Volumen in einer bevorzugten Ausführungsform subtrahiert wird.
  • Dieses zeigt deutlich, dass bei der Ermittlung des durch den CO2-Absorber 8 absorbierten CO2-Volumens der Aufbau des jeweils betrachteten Rückatemsystems bei der Modellbildung berücksichtigt werden muss, da das Gesamtvolumen zwischen CO2-Absorber 8 und Narkosegasfortleitungsventil 7 von den Leitungsvolumina des jeweiligen Rückatemsystems abhängt und vorab bestimmt und gespeichert werden muss, da es das maximale Puffervolumen mit CO2-freiem Gas vor dem CO2-Absorber 8 festlegt.
  • In der 2 soll die Berechnung anhand des in der 1 skizzierten Rückatemsystems näher erläutert werden. Dabei wird der Volumenstrom zum und vom Handbeatmungsbeutel vernachlässigt, da dieser durch andere Maßnahmen (siehe DE 100 41 007 C1 ) minimiert werden kann; der vom Patienten abgeatmete CO2-Anteil wird bei dieser Veranschaulichung ebenfalls als konstant angenommen:
    In der oberen Kurve sind die im System für diese Berechnung relevanten Volumenströme aufgetragen. Zur Veranschaulichung sind die zum Patienten fließenden Volumenströme hier konstant angenommen (z. B bei einer volumenkonstanten Beatmung), und werden durch den Inspirationsvolumenstrom V .i 21 dargestellt. Der Exspirations-Volumenstrom ist mit 24 bezeichnet. Der vom Frischgasmischer 1 zugeführte Frischgasvolumenstrom V .FG ist mit 23 bezeichnet.
  • In der mittleren Kurve werden die errechneten Volumenverhältnisse für den CO2-Absorber 8 aufgetragen. Wird ein mit CO2 behafteter Volumenstrom durch den CO2-Absorber gefördert, so wird ein CO2-Volumen aufintegriert (positiver Bereich der CO2-Volumen-Kurve 26, verdeutlicht als gestrichelte Fläche unter der CO2-Volumen-Kurve 26). Der negative Bereich der Kurve 26 bezeichnet das aktuelle CO2-freie Volumen im Puffervolumen zwischen CO2-Absorber 8 und dem Kreuzungspunkt 11.
  • In der unteren Kurve sind die Phasen der jeweils beschriebenen Atemzyklen bezeichnet. In allen 3 dargestellten Inspirationsphasen (31, 33, 35) ist der Inspirations-Volumenstrom 21 gleich hoch und von gleicher Dauer. Dieses resultiert in ein für jeden Atemhub jeweils gleiches Inspirationsgesamtvolumen.
  • Phase 31 (Inspiration):
  • Der Frischgas-Volumenstrom 3 ist relativ hoch, es muss daher nur ein bestimmter Volumenstrom 22 durch den CO2-Absorber 8 gefördert werden.
  • In dieser Berechnung wird als Startbedingung davon ausgegangen, dass vor diesem ersten Atemhub das Volumen zwischen Absorber 8 und dem Kreuzungspunkt 11 komplett frei von CO2 ist. Dieses Volumen wird hier mit dem maximalen Puffervolumen 25 bezeichnet.
  • Wird jetzt Volumen in Richtung des Patienten durch den CO2-Absorber 8 gefördert, so wird erst CO2-freies Gas (entsprechend der Größe des max. Puffervolumens) durch den CO2-Absorber 8 fließen, dargestellt durch das Ansteigen der Kurve 26. Ist das durch den CO2-Absorber 8 fließende Volumen größer als das vorhandene CO2-freie Volumen im Puffervolumen, so wird CO2-haltiges Gas aus der (vorhergehenden) Exspirationsphase durch den CO2-Absorber 8 gefördert und im CO2-Absorber 8 absorbiert. Dadurch wird die verbleibende Absorbtionskapazität des CO2-Absorbers 8 entsprechend verringert. Entscheidend ist dabei der CO2-Gehalt der Exspirationsluft der vorhergehenden Exspirationsphase. Es kann bei der Berechnung ebenfalls beachtet werden, dass sich das Volumen von CO2-haltiger Luft auf dem Weg durch den CO2-Absorber 8 verringert, da ja das CO2 entzogen wird. Das heißt, dass in den CO2-Absorber 8 mehr Volumen an CO2-haltiger Luft eintreten muss als Volumen an CO2-freier Luft austritt und damit der Anteil an absorbiertem CO2-Volumen entsprechend erhöht wird.
  • Phase 32 (Exspiration):
  • Nach Beendigung der Flow-Phase in der Inspiration wird der kontinuierlich fließende Frischgasvolumenstrom 23 nicht mehr zum Patienten befördert, muss also durch den Absorber 8 in Richtung des Narkosegasfortleitungsventils 7 geleitet werden. Dabei wird das Puffervolumen mit CO2-freier Luft gespült. Das bis zum nächsten Beginn der Inspirationsphase so vorhandene CO2-freie Volumen im Puffervolumen ist abhängig vom eingestellten Frischgasvolumenstrom 23 und der bis zur nächsten Inspirationsphase zur Verfügung stehenden Zeit. Das maximale Volumen ist hier allerdings begrenzt durch den konstruktiv im Atemsystem vorhandenen Bauraum zwischen CO2-Absorber 8 und dem Kreuzungspunkt 11, hier dargestellt als maximales Puffervolumen 25. In der Phase 32 wird (bedingt durch den relativ hoch eingestellten Frischgasvolumenstrom 23 und die lange Zeit dieser Phase) das maximale Puffervolumen von CO2-haltiger Luft gereinigt.
  • Phase 33 (Inspiration):
  • Diese Phase ist hier identisch zur Phase 31.
  • Phase 34 (Exspiration):
  • Zu Beginn dieser Phase ist der Frischgasvolumenstrom 23 vermindert worden. Damit wird das Puffervolumen nur in einem geringeren Masse von CO2 befreit als es in der Phase 32 der Fall war; in diesem Fall wird das maximale Puffervolumen nicht ausgenutzt.
  • Phase 35 (Inspiration):
  • Auch hier wird erst ein gewisser Anteil an CO2-freiem Gas durch den CO2-Absorber 8 gefördert, allerdings weniger als in der vorhergehenden Phase 33, da nicht so viel CO2-freies Volumen gepuffert wurde. Daher wird mehr CO2-haltige Luft durch den CO2-Absorber 8 gefördert. Zusätzlich muss – da der Frischgas-Volumenstrom 23 ja gesenkt wurde – generell mehr Volumen durch den CO2-Absorber 8 gefördert werden; erkennbar durch ein stärkeres Ansteigen der Kurve 26 im Vergleich zur Phase 33. Beides führt dazu, dass in der Phase 35 erheblich mehr CO2-Volumen im CO2-Absorber 8 absorbiert werden muss als in den Phasen 31 und 33.
  • Die so Atemhub für Atemhub ermittelten CO2-Volumina können dann aufintegriert werden und repräsentieren damit die CO2 Absorptionsmenge des CO2-Absorbers 8.
  • Ist die vom Anwender bzw. der Bedienungsperson an der Rechen- und Steuereinheit 10 eingestellte maximale CO2 Absorptionsmenge des Atemkalkes erreicht bzw. überschritten, so kann das Gesamtgerät den das Gesamtgerät Aufbereitenden optisch und/oder akustisch darüber informieren, dass die maximale CO2-Absorptionsfähigkeit des konnektierten CO2-Absorbers 8 über schritten ist und dieser (bzw. der Atemkalk darin) daher ausgetauscht werden muss. Andernfalls kann z.B. dem Anwender die noch verbleibende Restkapazität des Atemkalkes angezeigt werden.
  • Zusätzlich kann der Anwender bzw. die Bedienungsperson an der Rechen- und Steuereinheit 10 evtl. noch einstellen, um wie viel früher als der eingestellten maximalen Absorptionsfähigkeit des Atemkalkes die Meldungen bei der Aufbereitung (und/oder im späteren Betrieb des Gesamtgerätes) eintreten soll. Damit kann dann der Anwender bestimmen, ob eher früh (= maximale Sicherheit für den Patienten bedeutend) oder eher spät (= maximale Ausnutzung des Atemkalkes bedeutend) gewarnt werden soll.
  • Die Anzeige der Restkapazität des Atemkalkes kann z.B. als prozentuale Angabe (das Verhältnis des schon absorbierten CO2 Volumens zu der vom Anwender eingestellten Maximalgrenze ausdrückend), als noch verbleibender Wert an noch absorptionsfähigem CO2-Volumen (in der Mengenangabe als z.B. Liter) oder auch als noch verbleibende Restzeit des CO2-Absorbers angegeben werden. Bei der Angabe der Restzeit kann z.B. der zugrunde liegende Algorithmus als Basis der Zeitangabe berechnen, innerhalb welcher Zeit (während laufender Beatmung) in der Vergangenheit des Gesamtgerätes welche Menge an CO2-Volumen vom CO2-Absorber 8 absorbiert worden ist (davon ausgehend, dass der Anwender/das Gesamtgerät auch weiterhin bei ähnlichen Einstellungen ein vergleichbares Verhalten bzgl. des CO2-Absorptionsverhaltens im CO2-Absorber wie in der Vergangenheit aufweist).
  • Die oben beschriebenen Hinweise können erforderlichenfalls dem Anwender bzw. der Bedienungsperson auch während des laufenden Betriebes des Gerätes in Form von z.B. optischen/akustischen Alarmmeldungen gegeben werden.
  • Des Weiteren kann bei einem mit z.B. einem RFID-Tag ausgerüsteten CO2-Absorber 8 das Datum der ersten Verwendung dieses jeweiligen CO2-Absorbers 8 auf das z.B. RFID-Tag geschrieben werden. Wird an ein Rückatemsystem dann ein CO2-Absorber 8 angeschlossen, welcher ein schon gesetztes Datum auf dem RFID-Tag aufweist, kann die Rechen- und Steuereinheit den Anwender optisch und/oder akustisch darüber informieren, dass ein schon bereits benutzter CO2-Absorber an das jeweilige Gesamtgerät konnektiert wurde.
  • Die Information, dass der CO2-Absorber 8 schon ein bereits benutzter ist, kann per Datumsangabe der ersten Verwendung oder auch als einfaches Flag oder auch in jedweder anderen Form auf ein z.B. RFID-Tag geschrieben (und danach von der Rechen- und Steuereinheit 10 ausgelesen) werden.
  • Beim Schreiben des Datums der ersten Verwendung auf das z.B. RFID-Tag des CO2-Absorbers 8 kann das so angegebene Datum weiterhin verwendet werden, um z.B. während einer Aufbereitung des Gesamtgerätes den Aufbereitenden optisch und/oder akustisch darüber zu informieren, dass eine z.B. vom Anwender an der Rechen- und Steuereinheit 10 einzustellende maximale Gebrauchsdauer des konnektierten CO2-Absorbers 8 überschritten ist, nach der spätestens ein Austausch des CO2-Absorbers 8 (aus z.B. hygienebedingten Gründen) erfolgen soll. Dieser Hinweis kann erforderlichenfalls dem Anwender auch während des laufenden Betriebes des Gerätes in Form von z.B. optischen/akustischen Alarmmeldungen gegeben werden.

Claims (11)

  1. Verfahren zur Bestimmung des Verbrauchs eines CO2-Absorbers (8) in einer Beatmungsvorrichtung mit einem Rückatemsystem, einem Frischgasmischer (1) und einer Rechen- und Steuereinheit (10), wobei das Rückatemsystem einen Beatmungsantrieb (2), einen im inspiratorischen Zweig liegenden Volumenstromsensor (3), einen im exspiratorischen Zweig liegenden CO2-Absorber (8), dessen Ausgabe mit der des Frischgasmischers (1) vereint dem inspiratorischen Zweig zugeführt wird, ein Atemgasfortleitungsventil (7) und ein Atemgasreservoir (9) aufweist, wobei die Rechen- und Steuereinheit (10) mit dem Frischgasmischer (1), dem Beatmungsantrieb (2) und dem Volumenstromsensor (3) verbunden ist, um Signale aufzunehmen und Steuerbefehle auszugeben, wobei bei dem Verfahren in der Rechen- und Steuereinheit (10) der aus dem Frischgasmischer (1) ausgegebene Frischgasvolumenstrom V .FG und der dem inspiratorischen Zweig zufließende Inspirationsvolumenstrom V .i erfasst und aus deren Differenz V .i – V .FG Wert für den aus dem CO2-Absorber (8) zugeflossenen, gereinigten Rückatemvolumenstrom V .abs bestimmt und daraus aufgrund eines vorgegebenen oder mit einem Gassensor im exspiratorischen Zweig gemessenen CO2-Konzentrationswertes eine CO2-Absorptionsrate ermittelt und zeitlich integriert wird, um die Menge des im CO2-Absorber (8) absorbierten CO2 zu bestimmen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem bei der Berechnung der CO2-Absorptionsrate auf Grundlage des aus dem CO2-Absorber (8) austretenden Volumenstroms V .abs und der CO2-Konzentration eine Korrektur ausgeführt wird, die berücksichtigt, dass der aus dem CO2-Absorber (8) austretende Volumenstrom V .abs aufgrund der CO2-Absorption in dem CO2-Absorber (8) kleiner als der in den CO2-Absorber (8) eintretende Volumenstrom ist.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem bei kontinuierlichem Zufluss von Frischgas aus dem Frischgasmischer (1) in Phasen, in denen der Volumenstrom V .FG aus dem Frischgasmischer (1) größer als der inspiratorische Volumenstrom V .i ist, das in Richtung des CO2-Absorbers (8) abfließende Frischgas als CO2-freies Volumen vor dem CO2-Absorber (8) bilanziert wird, indem der durch den CO2-Absorber (8) fließende Volumenstrom aufintegriert wird bis zu einem vorgegebenen maximalen Puffervolumen und als CO2-freier Volumenwert gespeichert wird, und indem in der nächsten Inspirationsphase, wenn der inspiratorische Volumenstrom V .i als der Frischgasvolumenstrom V .FG ist, der CO2-freie Volumenwert von dem integrierten Volumenstrom durch den CO2-Absorber (8) abgezogen wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Rechen- und Steuereinheit (10) dazu vorbereitet ist, auf eine Eingabe durch eine Bedienungsperson hin die maximale CO2-Absorptionsmenge, die der CO2-Absorber (8) absorbieren kann, aufzunehmen und zu speichern, und wobei die Rechen- und Steuereinheit (10) eine optische und/oder akustische Signalabgabe veranlasst, sobald die integrierte CO2-Absorptionsmenge den gespeicherten Maximalwert überschreitet.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Steuereinheit (10) eine visuelle Anzeige der noch verbleibenden Absorptionskapazität des CO2-Absorbers (8) auf Grundlage der integrierten CO2-Absorptionsmenge und der maximalen CO2-Absorptionsmenge veranlasst.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Anzeige der Restkapazität als prozentuale Angabe der integrierten CO2-Absorptionsmenge im Vergleich zur maximalen CO2- Absorptionsmenge, als verbleibender Wert an CO2-Absorptionsmenge oder als noch verbleibende Restbetriebszeit des CO2-Absorbers (8) bis zum Erreichen der maximalen CO2-Absorptionsmenge bei linearer Extrapolation der bisherigen CO2-Absorptionsrate erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Rechen- und Steuereinheit (10) mit einem RFID-Schreiblesegerät verbunden ist und der CO2-Absorber (8) mit einem RFID-Etikett ausgestattet ist, wobei die Rechen- und Steuereinheit (10) dazu vorbereitet ist, den Austausch des CO2-Absorbers (8) anhand von aus dem RFID-Transponder ausgelesenen Informationen automatisch zu erkennen.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Rechen- und Steuereinheit (10) das gegenwärtige Datum als Datum der ersten Benutzung in einem vorgegebenen Speicherplatz abspeichert, wenn dort noch kein gültiges Datum gespeichert ist, oder bei dem die Rechen- und Steuereinheit (10) eine die Benutzung anzeigende Boolsche Information als Flagge in dem RFID-Transponder an einem vorgegebenen Speicherplatz speichert, wenn der CO2-Absorber (8) in Benutzung genommen wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Rechen- und Steuereinheit (10) das Datum der ersten Benutzung oder die andere zu diesem Zweck vorher abgespeicherte, die Tatsache der Benutzung anzeigende Flagge als Boolsche Information aus dem RFID-Transponder des CO2-Absorbers (8) ausliest und eine optische und/oder akustische Anzeige liefert, welche- die Bedienungsperson darauf hinweist, falls der CO2-Absorber (8) ein bereits benutzter CO2-Absorber (8) ist.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Rechen- und Steuereinheit (10) dazu vorbereitet ist, die Bedienungsperson abzufragen, ob ein Austausch des CO2-Absorbers (8) stattgefunden hat, und bejahendenfalls die integrierte CO2-Menge für diesen CO2-Absorber (8) auf Null zu setzen.
  11. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Rechen- und Steuereinheit (10) bei Erfassung eines Austauschs des CO2-Absorbers (8) die integrierte absorbierte CO2-Menge automatisch auf Null setzt und, bei Erfassung eines bereits gebrauchten CO2-Absorbers (8), die Bedienungsperson dazu auffordert, die in dem gebrauchten CO2-Absorber (8) bereits absorbierte CO2-Menge für diesen CO2-Absorber als Startwert für die weitere Integration der absorbierten CO2-Menge einzugeben.
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