-
Die Erfindung betrifft ein Atemtherapiegerät.
-
Atemtherapiegeräte werden von Patienten mit chronischen Lungenerkrankungen eingesetzt, um wenigstens eines der nachstehend aufgeführten Ziele zu erreichen: die Lunge von Bronchialsekret zu befreien, dem Bronchialkollaps entgegen zu wirken, die Atemwege zu stärken, Dyspnoe zu verringern und eine bessere Belüftung der Atemwege bis in die Lungenperipherie zu erreichen. Als Beispiel einer chronischen Lungenerkrankung sei hier die Mukoviszidose genannt, eine rezessiv vererbliche Stoffwechselkrankheit, bei der die körpereigenen Sekrete, darunter auch der die Lunge auskleidende Schleim (lateinisch: mucus), von den sie produzierenden Drüsen in einer erheblich viskoseren Form abgegeben werden als bei Gesunden.
-
Das erfindungsgemäße Atemtherapiegerät kann aber auch bei anderen Lungenerkrankungen eingesetzt werden, beispielsweise bei chronischer Bronchitis, Asthma, anderen obstruktiven Lungenerkrankungen (COPD etc.), Bronchiektasie oder bei Problemen mit Verengungen in der Lunge (z. B. nach Lungentransplantation durch Polypenbildung, Verwachsungen oder verengten Anastomosen oder auch bei Lungenkrebs). Mit einem Nasenadapter kann es aber auch bei Belüftungsstörungen der Nasennebenhöhlen sowie des Mittelohres eingesetzt werden.
-
Bei der überwiegenden Mehrzahl von Atemtherapiegeräten atmet der Patient gegen einen Widerstand ein oder aus. Beispielsweise können die Atemtherapiegeräte nach dem PEP-Prinzip (PEP = positive expiratory pressure) arbeiten, wobei dem Druck auch eine oszillierende Komponente überlagert sein kann, wie beispielsweise beim OPEP-Prinzip (OPEP = oscillating PEP).
-
Diese oszillierende Komponente erzeugt intrathorakale Perkussionen, die der besseren Mobilisierung des Sekrets in der Lunge dienen. Genauer gesagt ist es das Ziel, das Sekret durch die von den Perkussionen hervorgerufenen Druckschwankungen und Vibrationen zu verflüssigen und zu lösen, damit es durch den Luftstrom leichter aus den Atemwegen transportiert oder abgehustet werden kann.
-
Lediglich aus Gründen der einfacheren Darstellung sollen die Eigenschaften der nach diesen Prinzipien arbeitenden Geräte nachstehend vorwiegend am Beispiel eines nach dem PEP-Prinzip arbeitenden Atemtherapiegeräts erläutert werden:
Herkömmliche nach dem PEP-Prinzip arbeitende Atemtherapiegeräte besitzen üblicherweise eine feste oder eine, gegebenenfalls in mehreren Schritten, manuell einstellbare Verengung im Strömungskanal für die Atemluft. Diese Verengung bewirkt einen Strömungswiderstand gegen den der Patient ausatmet, was wiederum einen erhöhten Druck in der Lunge des Patienten nach sich zieht. Dieser Druck weitet und stabilisiert das Bronchialsystem des Patienten, so dass der Schleim vom Fluss der Atemluft aus der Lunge transportiert werden kann.
-
In der Praxis ergibt sich dabei aber meist das Problem, dass der Patient es nicht schafft, den Atemfluss vom Beginn bis zum Ende des Ausatmens konstant zu halten. Häufig ist der Fluss zu Beginn des Ausatmens wesentlich höher als gegen Ende des Ausatmens. Dies erschwert die Wahl der festen Verengung: Wählt man eine zu große Öffnung, kann der Patient zwar zu Beginn des Ausatmens einen hohen Atemfluss erzeugen, jedoch baut sich gegen Ende des Ausatmens bei geringer werdendem Atemfluss kein ausreichender Druck mehr in der Lunge auf, um die Bronchien wie für eine tiefe Ausatmung erforderlich offen zu halten. Wählt man hingegen eine zu kleine Öffnung, so ist zwar gegen Ende des Ausatmens der Druck noch hoch genug, um die Bronchien offen zu halten und eine tiefe Ausatmung zu ermöglichen, jedoch lässt sich dann zu Beginn des Ausatmens nicht genügend Atemfluss erzeugen, um das Sekret zu transportieren.
-
Ein weiteres Problem, das sich in der Praxis stets stellt, ist die Hygiene. Es versteht sich von selbst, dass das Atemtherapiegerät nach jeder Therapie-Maßnahme gereinigt werden muss, um zu verhindern, dass sich in ihm Keime festsetzen, die die Gesundheit des Patienten gefährden könnten, bei Mukoviszidose beispielsweise Keime wie Pseudomonas aeruginosa, Burkholderia cepacia und andere mehr.
-
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Atemtherapiegerät bereitzustellen, welches es einerseits ermöglicht, zu Beginn des Ausatmens einen im Hinblick auf den Transport des Sekrets ausreichenden Atemfluss zu erzeugen, andererseits aber auch sicherstellt, dass die Bronchien gegen Ende des Ausatmens offen gehalten werden, und das bei gleichzeitiger guter Reinigbarkeit.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Atemtherapiegerät umfassend einen Atemluftkanal mit einer Verengung mit veränderbarem Durchlassquerschnitt, einen Drucksensor, der dazu ausgebildet und angeordnet ist, den Wert eines im Atemluftkanal herrschenden Drucks zu erfassen, eine Stellvorrichtung, die dazu ausgebildet und angeordnet ist, den Durchlassquerschnitt der Verengung zu verändern, eine Steuervorrichtung mit einem Signaleingang zum Zuführen des von dem Drucksensor erfassten Druckwerts und mit einem Signalausgang zum Ausgeben eines Stellsignals an die Stellvorrichtung, wobei ein Abschnitt der den Atemluftkanal umgrenzenden Wandung von einem elastischen Schlauchstück gebildet ist, und wobei die Stellvorrichtung von außen auf das elastische Schlauchstück einwirkt, um dessen Durchlassquerschnitt zu verändern.
-
Die Konstruktion des erfindungsgemäßen Atemtherapiegeräts beruht auf der Erkenntnis, dass der im Atemluftkanal herrschende Druck in einer reproduzierbaren Beziehung zu dem in den Bronchien herrschenden Druck steht.
-
Daher kann mittels des Drucksensors, der Steuervorrichtung und der Stellvorrichtung eine Regelschleife gebildet werden, die das erfindungsgemäße Atemtherapiegerät in die Lage versetzt, durch gezielte Veränderung des Durchlassquerschnitts der Verengung des Atemluftkanals in Abhängigkeit des vom dem Drucksensor erfassten Drucks während des Ausatmens bzw. Einatmens in den Bronchien einen gewünschten Druckverlauf zu erzeugen. Die Konstruktion des erfindungsgemäßen Atemtherapiegeräts beruht zudem auf der Erkenntnis, dass es hierbei nicht auf die Gestalt des Durchlassquerschnitts der Verengung ankommt, sondern nur auf den Strömungswiderstand, den die Verengung der Atmung des Patienten entgegensetzt. Dies nutzt das erfindungsgemäße Atemtherapiegerät dazu, die Verengung veränderbaren Durchlassquerschnitts dadurch zu bilden, dass ein Abschnitt der den Atemluftkanal umgrenzenden Wandung von einem elastischen Schlauchstück gebildet wird, auf welches die Stellvorrichtung von außen einwirkt. Somit tritt immer nur die einfach zu reinigende innere Oberfläche des elastischen Schlauchstücks mit der Atemluft in Kontakt, nicht aber die Stellvorrichtung selbst, was die Reinigung des erfindungsgemäßen Atemtherapiegeräts insgesamt erleichtert.
-
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass das Wort „elastisch” im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung nicht notwendigerweise mit einschließt, dass das Schlauchstück über federelastische Rückstelleigenschaften verfügt, so dass das Schlauchstück dann, wenn die Stellvorrichtung keine äußere Kraft mehr auf es ausübt, selbsttätig wieder in einen Ausgangszustand mit vorbestimmter Gestalt des Durchlassquerschnitts zurückkehrt. Vielmehr genügt es, wenn das Schlauchstück soviel Formstabilität aufweist, dass es nicht schon allein unter seinem Eigengewicht kollabiert, d. h. ohne die äußere Einwirkung durch die Stellvorrichtung, und den Durchlassquerschnitt verengt. Verfügt das Schlauchstück hingegen über eine federelastische Rückstellkraft, so kann es sinnvoll sein, die Stellvorrichtung zusätzlich mit Federelementen zu versehen, welche zumindest einen Teil der Kräfte, die aus dem Abdrücken des federelastischen Schlauches sowie aus dem (Stau-)Druck im Atemluftkanal resultieren, ausgleichen und somit die Arbeit für die Stellmechanik reduzieren.
-
Zur Erleichterung der Reinigung des erfindungsgemäßen Atemtherapiegeräts wird vorgeschlagen, dass der Atemluftkanal in einer Atemluftkanalanordnung ausgebildet ist, die von dem restlichen Atemtherapiegerät gesondert ausgebildet, mit diesem jedoch betriebsfest verbindbar ist.
-
Dies kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass die Atemluftkanalanordnung ein Anbauteil umfasst, in dem ein Abschnitt des Atemluftkanals ausgebildet ist und das mit einer Basiseinheit des Atemtherapiegeräts betriebsfest verbindbar ist. An dem Anbauteil kann das elastische Schlauchstück angebracht sein. Gewünschtenfalls kann die Atemluftkanalanordnung ferner ein Mundstück oder/und einen Nasenadapter umfassen, das bzw. der an diesem Anbauteil angebracht sein kann. Zur Reinigung des Atemtherapiegeräts kann die Atemluftkanalanordnung vom restlichen Atemtherapiegerät getrennt und vorzugsweise zudem in ihre Komponente zerlegt werden. Das Anbauteil kann beispielsweise ein Einsatzteil sein, das in eine zugeordnete Aufnahmevertiefung der Basiseinheit einsetzbar ist. Das Atemtherapiegerät umfasst somit nur wenige Komponenten, welche mit der Atemluft unmittelbar in Berührung kommen. Diese sind zudem kostengünstig herstellbar und leicht zu reinigen.
-
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass von dem Atemluftkanal eine Zweigleitung ausgeht, in der der Drucksensor angeordnet ist. Vorteilhafterweise kann ein erster Abschnitt der Zweigleitung von einer vom Atemluftkanal ausgehenden Durchbrechung einer den Atemluftkanal umschließenden Wandung des Anbauteils gebildet sein. Zusätzlich oder alternativ kann ein weiterer Abschnitt der Zweigleitung dadurch gebildet sein, dass in einer äußeren Oberfläche der Umfangswandung eines Abschnitts des Atemluftkanals eine Umfangsnut ausgebildet ist, die über einen Radialdurchlass mit dem Atemluftkanal verbunden ist und einen Abschnitt der Zweigleitung bildet. Dieser weitere Abschnitt hat den Vorteil, die Länge der Zweigleitung zu erhöhen und damit das Risiko einer Verunreinigung des Drucksensors mit Keimen zu verringern. Vorteilhafterweise kann der weitere Abschnitt in der äußeren Umfangswandung des Anbauteils ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Umfangsnut von einer Ringnut gebildet sein, so dass sich die Zweigleitung nach dem von dem Radialdurchlass gebildeten ersten Abschnitt in zwei, sich vorzugsweise jeweils über 180° erstreckende, Äste aufteilt, die sich später wieder vereinigen. Alternativ ist es aber auch denkbar, dass die Umfangsnut eine Nut ist, die sich über weniger als 360° erstreckt, so dass ihre Enden durch eine Barriere getrennt sind. Dadurch kann die Länge der Zweigleitung weiter vergrößert werden. Schließlich ist es gemäß einer weiteren Alternative sogar denkbar, in der äußeren Umfangswandung des Anbauteils eine schraubenförmig verlaufende Nut vorzusehen, die sich über mehr als 360° erstreckt.
-
Da der weitere Abschnitt der Zweigleitung von der Umfangsnut im Zusammenwirken mit einer ihr gegenüberliegenden Wandung der Basiseinheit des Atemtherapiegeräts gebildet wird, ist es ferner vorteilhaft, wenn in Längsrichtung des Atemluftkanals vor und hinter der Umfangsnut jeweils eine Dichtung zwischen der Atemluftanordnung und der Basiseinheit vorgesehen ist.
-
An den ersten Abschnitt der Zweigleitung oder – sofern vorhanden – den weiteren Abschnitt der Zweigleitung kann sich ein noch weiterer Abschnitt der Zweigleitung anschließen, der in der Basiseinheit des Atemtherapiegeräts ausgebildet ist. Diesem noch weiteren Abschnitt kann vorteilhafterweise der Drucksensor zugeordnet sein.
-
Ist der Drucksensor auf der Hauptplatine angeordnet, auf der auch die Steuervorrichtung angeordnet ist, so ist es vorteilhaft, wenn der noch weitere Abschnitt der Zweigleitung zumindest teilweise von einem Schlauchstück gebildet ist, das in eine in der Basiseinheit ausgebildete Vertiefung eingesetzt und von dort zum Drucksensor geführt ist. Ist der Drucksensor mit der Steuervorrichtung hingegen über ein Kabel verbunden, so braucht sich der noch weitere Abschnitt nur ein kurzes Stück in die Basiseinheit hinein zu erstrecken. Ja es ist sogar denkbar, den Drucksensor in der Basiseinheit so anzuordnen, dass er dem Ende des ersten Abschnitts oder des weiteren Abschnitts unmittelbar gegenüberliegt, so dass auf den noch weiteren Abschnitt verzichtet werden kann.
-
Um den ersten Abschnitt der Zweigleitung zuverlässig mit dem noch weiteren Abschnitt verbinden zu können, ist es unabhängig vom Vorhandensein des weiteren Abschnitts vorteilhaft, wenn dem Anbauteil einerseits und der Basiseinheit des Atemtherapiegeräts andererseits miteinander zusammenwirkende Orientierungshilfselemente zugeordnet sind. Diese Orientierungshilfselemente können beispielsweise von einem an dem Anbauteil oder der Basiseinheit angeordneten Vorsprung und einer an dem jeweils anderen Teil, Basiseinheit oder Anbauteil, angeordneten Vertiefung gebildet sein.
-
Zur Erhöhung der Hygiene wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass in dem Atemluftkanal oder/und in der Zweigleitung ein Filter vorgesehen ist. Derartige Filter haben die Aufgabe, etwaig in der Atemluft des Patienten vorhandene Keime (Bakterien, Viren, Schimmelpilze und dergleichen Krankheitserreger) zurückzuhalten und gegebenenfalls unschädlich zu machen, sowie Feuchtigkeit zurückzuhalten, die sich im System niederschlagen und so die Grundlage für eine Verkeimung oder Schimmelpilzbildung schaffen könnte.
-
Ist der Filter in dem Atemluftkanal angeordnet, so ist es vorteilhaft, wenn der von ihm der Atmung entgegengesetzte Widerstand kleiner ist als der von der Verengung veränderlichen Durchlassquerschnitts hervorgerufene Widerstand. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der Filter die Funktion des erfindungsgemäßen Atemtherapiegeräts nicht behindert. In hygienischer Hinsicht ist es vorteilhaft, wenn der Filter bezogen auf die Stelle, an der die Zweigleitung vom Atemtluftkanal abzweigt, in einem dem Patienten zugewandten Abschnitt des Atemluftkanals angeordnet ist. Auf diese Weise kann die Gefahr, dass unerwünschte Keime in die Zweigleitung und möglicherweise sogar zum Drucksensor gelangen, vermindert, wenn nicht gar vollständig ausgeschlossen werden.
-
Ist der Filter in der Zweigleitung angeordnet, so ist es aus Hygienegründen vorteilhaft, wenn er der Stelle, an der die Zweigleitung vom Atemtluftkanal abzweigt, möglichst nahe gelegen angeordnet ist. Auch hierdurch kann die Gefahr, dass unerwünschte Keime in die Zweigleitung gelangen, vermindert, wenn nicht gar vollständig ausgeschlossen werden.
-
Unabhängig davon, wo der Filter genau angeordnet ist, können etwaige Auswirkungen auf die Erfassung des Drucks durch den Drucksensor durch einfache Kalibrierungsmessungen ermittelt und als Kennfeld in einem Speicher der Steuervorrichtung abgelegt werden.
-
Zur Unterstützung der korrekten Atmung kann in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass im Atemluftkanal ein Rückschlagventil vorgesehen ist. Mittels dieses Rückschlagventils kann ferner verhindert werden, dass der Patient durch das Atemtherapiegerät einatmet und sich so mit Keimen infiziert, die möglicherweise doch im Atemtherapiegerät vorhanden sind.
-
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Stellvorrichtung eine nicht-periodisch arbeitende Stellanordnung und gewünschtenfalls zusätzlich eine periodisch arbeitende Stellanordnung umfasst.
-
Eine nicht-periodisch arbeitende Stellanordnung genügt beispielsweise, wenn mit dem erfindungsgemäßen Atemtherapiegerät keine oszillierende Druckkomponente erzeugt zu werden braucht, beispielsweise wenn nur das PEP-Prinzip realisiert werden soll. In diesem Fall braucht das Atemtherapiegerät in einer Grundausführungsform lediglich die Veränderungen im Fluss der Atemluft durch eine Veränderung des Durchlassquerschnitts der Verengung derart auszugleichen, dass sich ein im Wesentlichen konstanter Druckverlauf ergibt. Hierzu genügt ein relativ langsames Ansprechen auf Änderungen des vom Drucksensor erfassten Drucks.
-
In einer verbesserten Ausführungsform kann das erfindungsgemäße Atemtherapiegerät ferner dazu ausgelegt sein, auf Husten oder andere Reaktionen des Patienten auf die Atemtherapie zu reagieren und hierdurch erzeugte Druckänderungen auszugleichen. Hierzu ist ein schnelles Ansprechen auf Änderungen des vom Drucksensor erfassten Drucks erforderlich. Somit können ferner potentiell schädliche Druckspitzen, die während der Therapie durch Fehlanwendungen entstehen können, vermieden und der Patient somit vor Verletzung geschützt werden.
-
Schließlich ist es auch denkbar, dass die nicht-periodisch arbeitende Stellanordnung auch noch die für die Darstellung der oszillierenden Komponente des Drucks erforderlichen Veränderungen des Durchlassquerschnitts der Verengung übernimmt, die beispielsweise zur Realisierung des OPEP-Prinzips erforderlich sind. Da die Frequenz dieser oszillierenden Druckkomponente in der Größenordnung der Resonanzfrequenz des Brustkorbs liegen sollte, die wiederum zwischen etwa 12 Hz und 30 Hz beträgt, ist hierfür eine nicht-periodisch arbeitende Stellanordnung erwünscht, die Veränderungen des Durchlassquerschnitts der Verengung mit einer Frequenz in der Größenordnung von etwa 1 kHz darstellen kann. Hierfür können beispielsweise Linearstellglieder, insbesondere Linearmotoren, verwendet werden.
-
Mithilfe einer derart schnell reagierenden Stellvorrichtung können das Druckniveau, d. h. der über eine Oszillationsperiode gemittelte Druckwert, oder/und die Frequenz der Oszillation oder/und die Amplitude der Oszillation oder/und ein maximal zulässiger Druckwert oder/und ein minimal zulässiger Druckwert frei, insbesondere unabhängig vom Fluss der Atemluft, gewählt werden.
-
Mit einer derart schnell reagierenden Stellvorrichtung ist es zudem möglich, vorbestimmte Druckverläufe nachzubilden. Dies ist insbesondere aus dem nachstehend erläuterten Grund vorteilhaft:
Ein Problem, das in der Praxis immer wieder auftritt, besteht darin, dass je nach Tagesform des Patienten und je nachdem, wie und wo das Sekret in den Atemwegen festsitzt, ein einziges herkömmliches Atemtherapiegerät alleine nicht den gewünschten Therapieeffekt zu bewirken vermag. Daher kann es vorkommen, dass während einer Therapie-Maßnahme mehrere herkömmliche Atemtherapiegeräte mit jeweils verschiedenen Eigenschaften, insbesondere jeweils verschiedenem Einfluss auf den Druckverlauf, abwechselnd eingesetzt werden müssen, um einen möglichst guten Therapieerfolg zu erzielen bzw. das Sekret möglichst effizient zu mobilisieren. Um dies ermöglichen zu können, müssen die Patienten natürlich eine entsprechende Vielzahl von Atemtherapiegeräten vorhalten, was entsprechende Kosten nach sich zieht. Beispiele derartiger Atemtherapiegeräte sind in der
EP 0 337 990 B1 und der
DE 44 16 575 A1 offenbart. Darüber hinaus muss die Handhabung und Einstellung jedes Gerätes vom Patienten erlernt werden, um den gewünschten Therapieerfolg sicherstellen zu können. Schließlich muss jedes einmal benutzte Atemtherapiegerät aus hygienischen Gründen nach der Therapie-Maßnahme gereinigt werden. Dies bedeutet für die Patienten insbesondere im Hinblick auf Atemtherapiegeräte mit verstellbarer Verengung, bei denen die mit der Atemluft in Berührung kommenden Teile der Verstellmechanik gereinigt werden müssen, einen hohen Arbeitsaufwand und insbesondere für schwer kranke, geschwächte Patienten eine massive Alltagsbelastung. Mittels des erfindungsgemäßen Atemtherapiegeräts können nun die charakteristischen Druckverläufe verschiedener herkömmlicher Atemtherapiegeräte simuliert, als Steuerungsprogramme in einem Speicher der Steuervorrichtung hinterlegt und bei Bedarf unter Verwendung einer Anzeigevorrichtung und einer Eingabevorrichtung der Steuervorrichtung abgerufen werden. Die Patienten benötigen somit während einer Therapie-Maßnahme nur noch ein einziges Atemtherapiegerät.
-
In diesem Zusammenhang ist ferner darauf hinzuweisen, dass es auch möglich ist, in dem Speicher der Steuervorrichtung auch „Puste-Spiele” zu hinterlegen, bei denen der Patient das Spiel durch seine Atmung steuert bzw. kontrolliert. Dies ist vor allem für Kinder und Jugendliche vorteilhaft, um sie zur regelmäßigen Durchführung der Atemtherapie zu motivieren.
-
Zusätzlich zu der nicht-periodisch arbeitenden Stellanordnung kann ferner eine periodisch arbeitende Stellanordnung vorgesehen sein. Diese periodisch arbeitende Stellanordnung kann die oszillierende Druckkomponente bereitstellen, so dass die nicht-periodisch arbeitende Stellanordnung hinsichtlich der Ansprechgeschwindigkeit geringeren Anforderungen zu genügen braucht. Vorteilhafterweise kann die von der periodisch arbeitenden Stellanordnung bewirkte periodische Änderung des Durchlassquerschnitts der Verengung des Atemluftkanals in Frequenz und/oder Amplitude einstellbar sein.
-
Schließlich kann in Weiterbildung der Erfindung auch noch vorgesehen sein, dass die Steuervorrichtung eine Datenübertragungs-Schnittstelle umfasst. Über diese Datenübertragungs-Schnittstelle können beispielsweise Steuerprogramme für charakteristische Druckverläufe herkömmlicher Atemtherapiegeräte oder auch patienten- oder/und erkrankungs-spezifisch optimierte Druckverläufe in den Speicher der Steuervorrichtung eingelesen werden. Mithilfe dieser Schnittstelle können aber auch mehrere Patienten die vorstehend erwähnten „Puste-Spiele” miteinander oder gegeneinander spielen. Schließlich ist es auch denkbar, unter Verwendung der Datenübertragungs-Schnittstelle in der Speichereinheit aufgezeichnete Daten über den Verlauf der Therapie-Maßnahme zu einem Arzt zu übertragen. Die Schnittstelle kann als kabelgebundene Schnittstelle, z. B. als USB-Schnittstelle, als optische Schnittstelle, z. B. als Infrarot-Schnittstelle, oder als Funk-Schnittstelle, z. B. als Bluetooth-Schnittstelle, ausgeführt sein.
-
Nachzutragen ist noch, dass das erfindungsgemäße Atemtherapiegerät lageunabhängig zu arbeiten vermag. Dies ermöglicht es, es beispielsweise auch in Dehnlagen oder anderen für die Sekretmobilisierung vorteilhaften Körperlagen einzusetzen.
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es stellt dar:
-
1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Atemtherapiegeräts;
-
2 eine Explosionsdarstellung der Atemluftkanalanordnung des Atemtherapiegeräts der 1;
-
3 ein Blockschaltbild der Steuervorrichtung des erfindungsgemäßen Atemtherapiegeräts;
-
4 eine Darstellung ähnlich 1 einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Atemtherapiegeräts; und
-
5 eine Darstellung ähnlich den 1 und 4 einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Atemtherapiegeräts;
-
In 1 ist ein erfindungsgemäßes Atemtherapiegerät ganz allgemein mit 10 bezeichnet. Das Atemtherapiegerät 10 umfasst eine Basiseinheit 12 und eine Atemluftkanalanordnung 14, welche mit der Basiseinheit 12 betriebsfest verbindbar ist.
-
Die Atemluftkanalanordnung 14 umfasst ein Einsatzteil 16, das im Betrieb des Atemtherapiegeräts 10 in eine zugeordnete Aufnahmevertiefung 18 der Basiseinheit 12 eingesetzt und mit dieser betriebsfest verbunden ist. Auf der dem Patienten zugewandten Seite des Einsatzteils 16 ist ein Mundstück 20 auf das Einsatzteil 16 aufgeschoben und mit diesem reibschlüssig und luftdicht verbunden. Auf der vom Patienten abgewandten Seite ist ein elastischer Schlauch 22 auf einen Anschlussstutzen 16a des Einsatzteils 16 aufgeschoben und mit diesem unter Aufweiten des Schlauchs 22 reibschlüssig und luftdicht verbunden. Der Atemluftkanal 24 erstreckt sich somit von einem verjüngten Abschnitt 20a des Mundstücks 20 durch das Mundstück 20, das Einsatzteil 16 und den Schlauch 22 bis zu dem in 1 freien Ende 22a des Schlauchs 22.
-
Zu erwähnen ist ferner ein Rückschlagventil 26, das gewünschtenfalls im Atemluftkanal 24 angeordnet sein kann, um die Atemrichtung vorzugeben. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel arbeitet das Atemtherapiegerät 10 nach dem PEP-Prinzip. Das Rückschlagventil 26 ist daher derart ausgebildet und angeordnet, dass es sich beim Ausatmen öffnet, während es beim Einatmen schließt.
-
Mittels eines Drucksensors 28, der in einer vom Atemluftkanal 24 abzweigenden Zweigleitung 30 angeordnet ist, kann der im Atemluftkanal 24 herrschende Druck erfasst werden, um in Abhängigkeit des erfassten Drucks den Durchlassquerschnitt des Schlauchs 22 mittels einer Stellvorrichtung 32 derart zu beeinflussen, dass der Druck im Atemluftkanal 24 und somit auch in der Lunge des Patienten im Wesentlichen konstant gehalten wird. Auf den Aufbau und die Funktion dieser Stellvorrichtung 32 wird nachstehend noch näher eingegangen werden. In der Praxis sollte der Wert des Drucks im Atemluftkanal 24 zwischen etwa 2 und 35 hPa, vorzugsweise zwischen etwa 4 und 25 hPa, über dem in der Umgebung U herrschenden Luftdruck liegen.
-
Um eine Verunreinigung des Drucksensors 28 mit in der Atemluft des Patienten möglicherweise enthaltenen Keimen zu verhindern, ist es vorteilhaft, wenn die Zweigleitung 30 eine vorbestimmte Mindestlänge hat. Um sie gleichwohl in dem Atemtherapiegerät 10 unterbringen zu können, umfasst die Zweigleitung 30 in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von Abschnitten: Ein erster Abschnitt 30a wird von einer radial verlaufenden Druchbrechung 34 der den Atemluftkanal 24 umschließenden Wandung 16b des Einsatzteils 16 gebildet. Ein weiterer Abschnitt 30b ist von einer Ringnut 36 gebildet, welche in der Außenumfangsfläche der Wandung 16b angeordnet ist. Und ein noch weiterer Abschnitt 30c der Zweigleitung 30 ist in der Basiseinheit 12 des Atemtherapiegeräts 10 ausgebildet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieser noch weitere Abschnitt 30c von einem Rohr- oder Schlauchabschnitt 38 gebildet, der in eine Bohrung 12a der Basiseinheit 12 eingesetzt ist. Am Ende des noch weiteren Abschnitts 30c ist der Drucksensor 28 angeordnet. Durch die Tatsache, dass der Rohr- oder Schlauchabschnitt 38 in 1 aus der Basiseinheit 12 herausragt und unterbrochen dargestellt ist, soll angedeutet werden, dass der Drucksensor 28 an einer von der Basiseinheit 12 entfernten Stelle angeordnet sein kann. Beispielsweise kann er auf der gleichen Platine angeordnet sein, auf der auch die Steuervorrichtung 46 angeordnet ist.
-
Wie in 1 dargestellt ist, mündet die Durchbrechung 34 an einer Umfangsposition in die Ringnut 36 ein, die jener Position diametral gegenüber liegt, an der der noch weitere Abschnitt 30c in die Ringnut 36 einmündet. Auf diese Weise umfasst der von der Ringnut 36 gebildete weitere Abschnitt 30b der Zweigleitung 30 zwei Äste, die sich bei der Einmündung der Durchbrechung 34 in die Ringnut 36 voneinander trennen und sich bei der Einmündung des noch weiteren Abschnitts 30c wieder miteinander vereinen. Um sicherstellen zu können, dass sich beide Äste über einen Umfangswinkel von im Wesentlichen 180° erstrecken, sind das Einsatzteil 16 und die Basiseinheit 12 mit zusammenwirkenden Orientierungshilfsmitteln ausgebildet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel greift ein Vorsprung 12b der Basiseinheit 12 in eine Vertiefung 16c (siehe 2) des Einsatzteils 16 ein.
-
Nachzutragen ist noch, dass in Längsrichtung L des Atemluftkanals 24 vor und hinter der Ringnut 36 zwei Dichtungselemente 40 vorgesehen sind. Diese Dichtungselemente 40 haben zum einen die Aufgabe, die Zweigleitung 30 gegenüber der äußeren Umgebung U abzudichten. Zum anderen dienen die zwischen dem Einsatzteil 16 und der Basiseinheit 12 komprimierten Dichtungselemente 40 zur betriebsmäßig festen Verbindung von Einsatzteil 16 und Basiseinheit 12.
-
Nachzutragen ist ferner, dass in der Durchbrechung 34 ein Filter 42 angeordnet sein kann, dessen Aufgabe es ist, in der Atemluft des Patienten möglicherweise enthaltene Keime und Feuchtigkeit von der Zweigleitung 30 und somit auch vom Drucksensor 28 fernzuhalten.
-
Das Erfassungssignal des Drucksensors 28 wird über eine Signalleitung 44 einer Steuervorrichtung 46, insbesondere deren Mikroprozessor 46a, zugeführt (siehe auch 3). Ein etwaiger von dem Filter 42 hervorgerufener Druckabfall zwischen dem Atemluftkanal 24 und der Zweigleitung 30, der das Erfassungsergebnis des Drucksensors 28 beeinflussen könnte, kann beispielsweise durch Kalibrierungs- bzw. Vergleichsmessungen mit und ohne den Filter 42 ausgeglichen werden, deren Ergebnis in Form eines Kennfelds in einem Speicher 46b der Steuervorrichtung 46 hinterlegt und von dem Mikroprozessor 46a bei der Auswertung des über die Signalleitung 44 zugeführten Erfassungssignals berücksichtigt wird.
-
Unter Berücksichtigung des Erfassungssignals des Drucksensors 28 bestimmt die Steuervorrichtung 46, genauer gesagt deren Mikroprozessor 46a, ein Stellsignal für die Stellvorrichtung 32 und übermittelt dieses über eine Signalleitung 48 an einen Stellmotor 50 der Stellvorrichtung 32.
-
Mit einer Ausgangswelle 50a des Stellmotors 50 ist eine Hebelmechanik 52 verbunden, die auf einen in dieser Ausführungsform U-förmig ausgebildeten Stellhebel 54 einwirkt. Der Schlauch 22 ist zwischen den Seitenschenkeln der U-Form des Stellhebels 54 angeordnet und wird von dem Basisschenkel der U-Form gegen eine Anlagefläche 12c der Basiseinheit 12 des Atemtherapiegeräts 10 gedrückt. Wird die Ausgangswelle 50a des Stellmotors 50 in 1 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, so hebt die Hebelmechanik 52 das in 1 rechte Ende des Stellhebels 54 an, so dass der Durchlassquerschnitt einer Verengung 23 des Schlauchs 22 reduziert wird. Dies hat zur Folge, dass der Schlauch 22 der Atmung des Patienten einen erhöhten Strömungswiderstand entgegensetzt, wodurch der Druck im Atemluftkanal und somit auch in der Lunge des Patienten ansteigt. Wird die Ausgangswelle 50a des Stellmotors 50 hingegen in 1 im Uhrzeigersinn gedreht, so senkt die Hebelmechanik 52 das in 1 rechte Ende des Stellhebels 54 ab, so dass sich der Durchlassquerschnitt der Verengung 23 des Schlauchs 22 aufgrund dessen Eigenelastizität wieder vergrößert. Dies hat zur Folge, dass der Schlauch 22 der Atmung des Patienten einen geringeren Strömungswiderstand entgegensetzt, wodurch der Druck im Atemluftkanal 24 und somit auch in der Lunge des Patienten sinkt. Auf diese Weise kann der Strömungswiderstand des Atemluftkanals 24 derart beeinflusst werden, dass der Druck im Atemluftkanal 24 und somit auch in der Lunge des Patienten auf einem im Wesentlichen konstanten Wert gehalten werden kann.
-
Zu Beginn einer Therapie-Maßnahme schaltet der Patient das Atemtherapiegerät 10 mittels einer EIN/AUS-Taste der Eingabeeinheit 46c der Steuervorrichtung 46 ein und wählt über die Eingabeeinheit 46c einen Druckwert aus, um den der Druck im Atemluftkanal 24 über dem in der Umgebung U herrschenden Luftdruck liegen sollte. Dieser Druckwert wird an einer Anzeigeeinheit 46d der Steuervorrichtung 46 zur Anzeige gebracht. Anschließend kann der Patient mit der Therapie-Maßnahme beginnen. Aus dem Verlauf der von ihr fortlaufend überwachten Druckwerte des Drucksensors 28 kann die Steuervorrichtung 46 bestimmen, wann der Patient begonnen hat, durch den Atemluftkanal 24 auszuatmen, und in der Folge mit der Druckregelung beginnen. Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, den Beginn der Druckregelung durch Drücken einer gesonderten Taste auszulösen.
-
Während der Therapie-Maßnahme können dem Patienten über die Anzeigeeinheit 46d Hinweise gegeben werden, die ihm bei der Durchführung der Therapie-Maßnahme helfen. Beispielsweise können ihm Informationen über den jeweils erfassten Druckwert oder/und über die Gleichmäßigkeit des Atemluftstroms angezeigt werden, die aus dem Grad und der Häufigkeit der Stelleingriffe durch die Stellvorrichtung 32 abgeleitet werden können.
-
Aus dieser Art der Anzeige können auch „Puste-Spiele” entwickelt werden, die der Patient während der Therapie-Maßnahme spielen kann. Derartige „Puste-Spiele” können dazu beitragen, Kinder und Jugendliche dazu zu motivieren, die für sie wichtige, von ihnen aber häufig als lästig und „uncool” empfundene Therapie-Maßnahmen durchzuführen. Beispielsweise können in einem solchen „Puste-Spiel” für die Dauer und Gleichmäßigkeit des Ausatmens Punkte vergeben werden.
-
Umfasst die Steuervorrichtung ferner eine Datenübertragungs-Schnittstelle 46e, so können aber auch mehrere Patienten die „Puste-Spiele” miteinander oder gegeneinander spielen.
-
In 4 ist eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Atemtherapiegeräts dargestellt, welches in weiten Teilen der Ausführungsform der 1 bis 3 entspricht. In 4 sind daher analoge Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in den 1 bis 3, jedoch vermehrt um die Zahl 100. Darüber hinaus wird das Atemtherapiegerät 110 der 4 im Folgenden nur insoweit beschrieben werden, als es sich vom Atemtherapiegerät 10 der 1 bis 3 unterscheidet, auf deren Beschreibung hiermit ansonsten ausdrücklich verwiesen sei.
-
Im Unterschied zum Atemtherapiegerät 10 der 1 bis 3 umfasst die Stellvorrichtung des Atemtherapiegeräts 110 der 4 nicht nur eine nicht-periodisch arbeitende Stellanordnung 132, sondern auch eine periodisch arbeitende Stellanordnung 160. Zudem ist die nicht-periodisch arbeitende Stellanordnung 132 anders aufgebaut als die nicht-periodisch arbeitende Stellanordnung 32 der Ausführungsform der 1 bis 3.
-
Auch bei der Ausführungsform der 4 umfasst die nicht-periodisch arbeitende Stellanordnung 132 einen Stellmotor 150 mit einer Hebelmechanik 152, die mit einem weiteren Hebel 154 zusammenwirkt, dessen freies Ende gegen den Schlauch 122 drückt. Allerdings ist der weitere Hebel 154 oberhalb des Schlauchs 122 angeordnet, um unterhalb des Schlauchs 122 Bauraum für die periodisch arbeitende Stellanordnung 160 zu schaffen.
-
Die periodisch arbeitende Stellanordnung 160 umfasst einen Trägerschlitten 162, der einen Stellmotor 164 trägt. An der Abtriebswelle 164a des Stellmotors 164 ist wiederum eine Scheibe 164b angeordnet, an der bezüglich der Abtriebswelle 164a exzentrisch ein Pleuelhebel 166 angelenkt ist. Das freie Ende 166a des Pleuelhebels 166 ist zum einen in einem Langloch 162a des Trägerschlittens 162 und zum anderen in einem Langloch 168a eines weiteren Hebels 168 geführt, der mit einem Vorsprung 168b von unten gegen den Schlauch 122 drückt.
-
Versetzt man den Stellmotor 164 in Drehung, so drückt der Vorsprung 168b periodisch gegen den Schlauch 122. Die Frequenz, mit der er dies tut, kann über die Drehzahl des Stellmotors 164 variiert werden.
-
Um auch die Amplitude der periodischen Bewegung des Vorsprungs 168b variieren zu können, weist ein Steg 162b des Trägerschlittens 162 eine Verzahnung 162c auf, die mit einer Verzahnung 170a eines weiteren Stellmotors 170 kämmt. Der weitere Stellmotor 170 ist an der Basiseinheit 112 des Atemtherapiegeräts 110 montiert. Ferner ist der Steg 162b an einer Führungsfläche 112d der Basiseinheit geführt.
-
Dreht man den weiteren Stellmotor 170 in 4 entgegen dem Uhrzeigersinn, so wird der Trägerschlitten 162 in 4 nach links verschoben. Infolge der Führung des freien Endes 166a des Pleuelhebels 166 in dem Langloch 162a des in 4 von links nach rechts oben ansteigenden Trägerschlittens 162, wird das freie Ende 168c des weiteren Hebels 168 dabei in 4 nach oben verschwenkt, so dass der Vorsprung 168b weiter gegen den Schlauch 122 angedrückt wird. Hierdurch kann die Amplitude der periodischen Bewegung des Vorsprungs 168b variiert werden.
-
Wird die Drehzahl des Stellmotors 164 während einer Umdrehung der Abtriebswelle 164a um seine die Frequenz der Oszillation bestimmende nominale Drehzahl herum variiert, d. h. kurzzeitig beschleunigt und später wieder abgebremst, so kann nicht nur ein sinusartiger Oszillationsverlauf erzielt, sondern jeder gewünschte Oszillationsverlauf erzeugt werden. Auf diese Weise können beliebige Druckprofile erzeugt werden.
-
In 5 ist eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Atemtherapiegeräts dargestellt, welches in weiten Teilen der Ausführungsform der 1 bis 3 bzw. der Ausführungsform der 4 entspricht. In 5 sind daher analoge Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in den 1 bis 3, jedoch vermehrt um die Zahl 200, bzw. verglichen mit 4 vermehrt um die Zahl 100. Darüber hinaus wird das Atemtherapiegerät 210 der 5 im Folgenden nur insoweit beschrieben werden, als es sich vom Atemtherapiegerät 10 der 1 bis 3 bzw. vom Atemtherapiegerät 110 der 4 unterscheidet, auf deren Beschreibung hiermit ansonsten ausdrücklich verwiesen sei.
-
Das Atemtherapiegerät 210 der 5 unterscheidet sich von dem Atemtherapiegerät 110 der 4 dadurch, dass es wie die Ausführungform der 1 bis 3 lediglich über eine einzige Stellvorrichtung verfügt, nämlich die Stellvorrichtung 232. Im Unterschied zur Stellvorrichtung 32 der Ausführungform der 1 bis 3 umfasst diese aber keinen drehenden Motor, sondern ein Linearstellglied 250, vorzugsweise einen linearen Schrittmotor, dessen linear bewegliches Stellglied 250b gegen den Schlauch 222 andrückt. Vorzugsweise ist die Ansprechgeschwindigkeit des Linearstellglieds 250 so hoch gewählt, dass sich mit ihm nicht nur die nicht-periodischen Bewegungen der Ausführungsformen der 1 bis 4 darstellen lassen, sondern auch die periodischen Bewegungen der Ausführungsform der 4. Dabei können sowohl die Frequenz als auch die Amplitude der periodischen Bewegung durch entsprechende Ansteuerung des Linearstellglieds 250 variiert werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 0337990 B1 [0031]
- DE 4416575 A1 [0031]
