DE102017127455A1 - breathing device - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beatmungsvorrichtung für die Beatmung eines spontanatmenden Patienten (1), insbesondere Frühgeborene, aufweisend eine Atemgaserzeugungsvorrichtung (7) und ein Schlauchsystem (2,3), wobei das Schlauchsystem (2, 3) eine Atemgaszuleitung (2), einen Generator (5), ein Anlageteil (4) zur Anlage an die Mund/Nasepartie des Patienten (1) und eine Atemgasableitung (3) aufweist, weiter aufweisend eine Steuereinheit (6), die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Durchflussmessgerät (8) in der Atemgasableitung (3) angeordnet ist.The present invention relates to a ventilation device for the respiration of a spontaneously breathing patient (1), in particular premature babies, comprising a respiratory gas generating device (7) and a tube system (2,3), wherein the tube system (2, 3) a breathing gas supply line (2), a generator (5), a plant part (4) for engagement with the mouth / nose part of the patient (1) and a breathing gas discharge (3), further comprising a control unit (6), which is characterized in that a flow meter (8) in the Breathing gas discharge (3) is arranged.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beatmungsvorrichtung für die Beatmung spontanatmender Patienten, insbesondere für die Beatmung von Neugeborenen.The present invention relates to a ventilation device for the ventilation of spontaneously breathing patients, in particular for the ventilation of newborns.
Bei einer invasiven, zwangsweisen Beatmung wird einem intubierten Patienten ein aus einem Beatmungsgerät stammender, erwärmter und befeuchteter Atemgasstrom mittels einer Inspirationsleitung zugeführt. Diese endet in einem Y- oder T-förmigen Stück, von dem aus eine Leitung zu einem Endotrachealtubus und damit in den Patienten führt. In dieser Leitung befindet sich ein Volumenstromsensor, der den zum Patienten bzw. vom Patienten kommenden Gasfluss messend ist. Das abströmende Gas wird dann in einer, ebenfalls am Y- bzw. T-Stück ansetzenden Expirationsleitung einem Ausatemventil am Beatmungsgerät zugeführt und von dort in die Umgebung abgegeben.In invasive forced ventilation, an intubated patient is supplied with a heated and humidified respiratory gas stream from a ventilator via an inspiratory line. This ends in a Y- or T-shaped piece, from which a lead leads to an endotracheal tube and thus into the patient. In this line there is a volumetric flow sensor which measures the gas flow coming to the patient or from the patient. The outflowing gas is then supplied to an exhalation valve on the respirator in an expiration line which is also attached to the Y or T piece and discharged from there into the environment.
Deratige bekannte Geräte können neben einer invasiven Zwangsbeatmung in der Regel auch eine durch eine Atemtätigkeit des Patienten auf verschiedene Weisen getriggerte, invasive Beatmung durchführen.Deratige known devices can perform in addition to an invasive forced ventilation usually triggered by a respiratory activity of the patient in various ways, invasive ventilation.
Für den Patienten schonender ist die nicht-invasive Beatmung. Bei dieser kommen Geräte zum Einsatz, die das CPAP-Verfahren (Continuous Positive Airway Pressure) durchführend sind, also einen dauerhaften, gegenüber dem Atmosphärendruck positiven Beatmungsdruck (PEEP, positive end-expiratory pressure) erzeugend sind, der ein Einfallen der Lungenflügel verhindert und die Einatmung erleichtert. Bei diesen Geräten wird über eine Zuluftleitung ein hoher Volumenstrom eines vorher passend gemischten und ebenfalls temperierten und befeuchteten Atemgases in einen sogenannten Generator geleitet, der das Atemgas verwirbelt.Gentler for the patient is non-invasive ventilation. In this device are used, the CPAP (Continuous Positive Airway Pressure) are performing, so a permanent, positive pressure to the atmosphere positive pressure (PEEP), generating, which prevents a collapse of the lungs and the Inhalation easier. In these devices, a high volume flow of a previously suitably mixed and also tempered and humidified breathing gas is passed through a supply air line in a so-called generator, which swirls the breathing gas.
Aus diesem diesem Generator, bzw. dieser Wirbelkammer entnimmt ein spontanatmender Patient über ein in oder vor seinen Nasenlöchern endenden Stutzen (Prong) Atemluft bzw. atmet in diesen Generator aus, wobei ein solcher Prong gerade bei Frühchen üblicherweise an einer, den Kopf überdeckenden Kappe angeordnet und mittels dieser sicher vor den Nasenöffnungen plaziert ist. Von dem Generator führt eine Abluftleitung in die Umgebung. Üblicherweise ist am Generator auch eine Drucksensorleitung mit einem Drucksensor angeschlossen, so dass der in dem Generator herrschende Druck durch ein entsprechendes Beatmungsgerät überwachbar ist. Aufgrund des im Vergleich zum Atemstrom sehr hohen angebotenen Atemgasstroms sind die Druckschwankungen im Generator sehr gering, so dass derartige Geräte zwar Leckagen aber nicht die Atmungstätigkeit sicher erfassen können, insbesondere nicht die Einatmungstiefe und auch keine Unterscheidung von atmungsbedingten Flussschwankungen und Schwankungen aufgrund von Undichtigkeiten im Beatmungssystem treffen können.For this generator, or this vortex chamber takes a spontaneous breathing patient via a in or before his nostrils ending nozzle (Prong) breathing air or exhales in this generator, such a Prong usually arranged in a preemie at a, the head covering cap and by means of this safely placed in front of the nostrils. From the generator leads an exhaust duct into the environment. Usually, a pressure sensor line with a pressure sensor is connected to the generator, so that the pressure prevailing in the generator pressure can be monitored by a corresponding ventilator. Due to the very high compared to the respiratory flow offered Atemgasstroms the pressure fluctuations in the generator are very low, so that such devices can detect leaks but not the breathing safely, especially not the depth of inspiration and no distinction of respiratory flow fluctuations and fluctuations due to leaks in the ventilation system can meet.
In der
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Beatmungsvorrichtung zu schaffen, die im Betriebsfall den Gasverbrauch reduziert, den Atemrhythmus des Patienten in Phase unterstützend und gleichzeitig quantitative Informationen über die Spontanatmung des Patienten liefernd und verwertend ist.The object of the invention is therefore to provide a ventilation device which reduces the gas consumption in the operating case, the respiratory rhythm of the patient in phase supportive and at the same quantitative information about the spontaneous breathing of the patient supplying and utilizing.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Beatmungsvorrichtung für die Beatmung eines spontanatmenden Patienten vorgeschlagen, insbesondere für Frühgeborene, aufweisend eine Atemgaserzeugungsvorrichtung und ein Schlauchsystem, wobei das Schlauchsystem eine Atemgaszuleitung, einen Generator, ein Anlageteil zur Anlage an die Mund/Nasepartie des Patienten und eine Atemgasableitung aufweist, weiter aufweisend eine Steuereinheit, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Volumenstromsensor in der Atemgasableitung angeordnet ist.To achieve this object, a ventilation device for the ventilation of a spontaneously breathing patient is proposed, in particular for premature babies, comprising a respiratory gas generating device and a hose system, the hose system having a respiratory gas supply line, a generator, a system component for engaging the patient's mouth / noseparty and a breathing gas discharge , further comprising a control unit, which is characterized in that a volumetric flow sensor is arranged in the breathing gas discharge.
Mit sehr großem und überraschendem Vorteil schlägt die Erfindung die Anordnung eines Volumenstromsensor in der Atemgasableitung eine Vorrichtung zur nicht-invasiven Beatmung vor.With a very large and surprising advantage, the invention proposes the arrangement of a volume flow sensor in the breathing gas discharge before a device for non-invasive ventilation.
Unter Atemgas versteht die Erfindung dasjenige Gas, welches einem Patienten zur Atmung angeboten wird und insbesondere durch die Atemgaserzeugungsvorrichtung gemischt wird und üblicherweise auch temperiert und befeuchtet ist. Dieses Atemgas kann daher jeden erforderlichem Sauerstoffanteil aufweisen und neben Sauerstoff und Stickstoff auch weitere Gase aufweisen. Davon unterscheidet die Erfindung das Einatem- bzw. Ausatemgas, welches dasjenige Gas ist, das in Kontakt mit dem Patienten kommt bzw. kam. Die Atemgaserzeugungsvorrichtung - das eigentliche Beatmungsgerät - umfasst dabei vorzugsweise alle notwendigen Gase und die üblichen Misch-, Temperaturregel- und Feuchtigkeitsregelvorrichtungen, sowie weitere übliche Bestandteile wie Gas- und elektrische Anschlüsse auch hinsichtlich Datenspeicherung und -übertragung sowie -anzeige. Das Schlauchsytem ist eines aus handelsüblichen Schlauchmaterialien und - durchmessern. Der Generator ist wie beschrieben eine Vorrichtung zur Erzeugung von Atemgaswirbeln, wobei an diesen die Atemgaszuleitung, die Atemgasableitung sowie das Anlageteil (dem Prong) angeordnet, bzw. befestigt sind. Der Generator ist dasjenige Bauteil der Vorrichtung, in welchem der benötigte Atemgasdruck aufgebaut wird, wobei eine stärkere Wirbelbildung für die Atemtätigkeit von Vorteil ist. Aufgrund dieser starken Wirbelbildung sind die Druckschwankungen im Generator eher gering, so dass sich die Atemtätigkeit des Patentienten dem angebotenen Volumenstrom nur sehr gering aufprägt.Under breathing gas, the invention means that gas which is offered to a patient for breathing and in particular is mixed by the respiratory gas generating device and is usually also tempered and moistened. This breathing gas can therefore have any required oxygen content and in addition to oxygen and nitrogen also have other gases. Of these, the invention distinguishes the inhaled or exhaled gas, which is the gas that comes in contact with the patient or came. The respiratory gas generating device - the actual respirator - preferably includes all the necessary gases and the usual mixing, temperature control and humidity control devices, as well as other common components such as gas and electrical connections also in terms of data storage and transmission and display. The hose system is one of commercially available hose materials and diameters. The generator is as described a device for generating respiratory gas vortices, wherein the respiratory gas supply line, the breathing gas discharge and the system part (the prong) are arranged or fastened thereto. The generator is the component of the device in which the required respiratory gas pressure is built up, whereby a stronger vortex formation for the breathing activity is advantageous. Because of this strong vortex formation, the pressure fluctuations in the generator are rather low, so that the respiratory activity of the patent imparted very little to the volumetric flow offered.
Mit ganz großem Vorteil schlägt die Erfindung nun vor, in der bislang frei im Raum endenden Atemgasableitung einen Volumenstromsensor anzuordnen. Dieser erhöht zwar prinzipiell den Flußwiderstand, ermöglicht aber mit Vorteil die Bestimmung der Atemtätigkeit, in dem er die Summe aus dem normalen Atemgasgrundstrom ohne Atemtätigkeit sowie mit Ein- und mit Ausatemtätigkeit eines Patienten bestimmend ist. Das Vorsehen eines solchen auch die Strömungsrichtung erfassenden Volumenstromsensors an dieser Stelle des Beatmungsgeräts ermöglicht somit erstmalig die Messung der Atemtätigkeit eines Patienten, ohne dass das Atemgas über einen Sensor strömen müßte, der unmittelbar oder sehr nahe am Patienten zwischen diesem und der Beatmungsvorrichtung angeordnet wäre, was bei Prongs gerade für Frühchen nur schwer realisierbar ist. Er überwindet so auch die Nachteile der bisher bekannten Versuche zur Atemtätigkeitsbestimmung, wie Drucksensoren oder Sensoren, die zwischen Rücken des liegenden Patienten und dem Bett oder als Dehnungsmesstreifen um den Brustkorb angeordnet sind, um so über die Bewegung des Patienten Rückschlüsse auf dessen Atemtätigkeit zu ziehen. Gerade bei kleinen Frühchen sind derartige externen Bewegungssensoren schwierig und fehleranfällig.With very great advantage, the invention now proposes to arrange a volume flow sensor in the hitherto freely in the space ending breathing gas discharge. Although this increases in principle the flow resistance, but advantageously allows the determination of the respiratory activity, in which he determines the sum of the normal breathing gas flow without respiratory activity and with inhalation and exhalation of a patient. The provision of such a flow direction sensing volume flow sensor at this point of the ventilator thus for the first time enables the measurement of a patient's respiratory effort without having to flow the respiratory gas through a sensor which would be located directly or very close to the patient between it and the ventilator at Prongs just for premature is difficult to achieve. He also overcomes the disadvantages of the previously known attempts to Atemtätigkeitsbestimmung, such as pressure sensors or sensors, which are arranged between the back of the patient lying and the bed or as a strain gauge around the chest, so as to draw conclusions about the breathing activity of the patient. Especially with small preemies such external motion sensors are difficult and error prone.
Die Bestimmbarkeit dieser Werte ist dadurch begründet, dass die Steuereinheit im Betriebszustand aus den Daten des Volumenstromsensors das Atemvolumen und den Volumenstrom der Atemluft berechnend ist, insbesondere aus diesen auch Apnoe-Phasen erkennend ist, wozu sie entsprechend programmierte Software aufweist. Dies ist durch eine Differenzbildung von Einatem- zu Außatemphasen möglich, wodurch auch der Grundstrom des Atemgases ermittelbar ist. Auch ließen sich so bei plötzlich auftretenden, stärkeren Änderungen im Volumenstrom Undichtigkeiten erkennen.The determinability of these values is due to the fact that the control unit is calculating in the operating state from the data of the volume flow sensor, the tidal volume and the volume flow of breathing air, in particular from these apnea phases is also recognizing, for which they have appropriately programmed software. This is possible by differentiating between inhalation and exhalation phases, as a result of which the basic flow of the respiratory gas can also be determined. In addition, leaks could be detected in the case of suddenly occurring, larger changes in the volume flow.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Volumenstromsensor jeweils zwei in Strömungsrichtung hintereinander angeordnete, und im Betriebszustand auf erhöhte und konstant gehaltene Arbeitstemperaturen gebrachte, elektrische Leiterbahnen aufweist. Durch derart aufgebaute, sehr schnell und sehr präzise reagierenden Sensoren wird mit Vorteil erreicht, dass selbst geringe Volumenstromschwankungen des hohen Atemgasgrundstromes aufgrund der Atemtätigkeit des Patienten erfassbar sind. Derartige Durchflussmessgeräte weisen eine sehr hohe Messgenauigkeit auf, die für den Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung wesentlich ist - erst durch diese sehr hohe Messgenauigkeit ist die Messung der sehr kleinen Amplituden des Atemzyklus über dem deutlich höheren eingespeisten Atemgasgrundfluss ermöglicht. Damit hebt sich die Erfindung vom Stand der Technik, in dem eine quantitative Atemflussmessung aufgrund der dort erreichbaren, vergleichsweise geringen Messgenauigkeit nicht stattfindet, deutlich ab.In an embodiment of the invention, it is provided that the volumetric flow sensor each has two arranged in the flow direction one behind the other, and brought in the operating state to increased and kept constant operating temperatures, electrical conductor tracks. By thus constructed, very fast and very precise reacting sensors is achieved with advantage that even small volume flow fluctuations of the high breathing gas background current due to the breathing activity of the patient can be detected. Such flowmeters have a very high accuracy of measurement, which is essential for the operation of the device according to the invention - only by this very high accuracy of measurement is the measurement of the very small amplitudes of the breathing cycle on the much higher injected Atemgasgrundfluss possible. Thus, the invention of the prior art, in which a quantitative Atemflussmessung due to the achievable there, comparatively low accuracy does not take place, stands out clearly.
Sind in der Steuerung unterschiedliche Kennkurven für unterschiedliche Generatoren hinterlegt, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung auch mit derartigen, unterschiedlichen Generatoren betreibbar, ohne dass weitere konstruktive oder apparative Anpassungen vorgenommen werden müßten.If different characteristic curves for different generators are stored in the controller, the device according to the invention can also be operated with such different generators without the need for further structural or technical adaptations.
Schließlich ist erfindungsgemäß noch vorgesehen, dass eine Druckmessleitung zwischen Generator und Atemgaserzeugungsvorrichtung angeordnet ist. Hierdurch sind neben den Atemtätigkeiten eines Patentienten auch weitere Betriebsparameter erfassbar, die zur Sicherung der Funktionalität der Vorrichtung hilfreich sind.Finally, the invention still provides that a pressure measuring line between the generator and breathing gas generating device is arranged. As a result, in addition to the breathing activities of a patent, further operating parameters can be detected, which are helpful for securing the functionality of the device.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Gaszusammensetzung eines im Betriebszustand eingespeisten Atemgases, insbesondere der Sauerstoffgehalt, über die Steuereinheit regelbar. Dadurch ist die Zusammensetzung des zugeführten Gases auf den Bedarf des Patienten ohne zusätzliche Regelmodule anpassbar.In an advantageous embodiment of the invention, the gas composition of a breathing gas fed in the operating state, in particular the oxygen content, can be regulated by the control unit. As a result, the composition of the supplied gas is adaptable to the needs of the patient without additional control modules.
Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass die Beatmungsvorrichtung dazu ausgelegt und eingerichtet ist, zusätzlich zu dem geschilderten Beatmungsverfahren nCPAP auch eine normale invasive Beatmung durchführen zu können, sie weißt hierzu an der Gasversorgungsvorrichtung die entsprechenden Anschlüsse, Ausatemventile sowie eine entsprechend eingerichtete und programmierte Steuerung auf. Insbesondere ist sie auch zur Durchführung einer Hochfrequenzoszillationsventilation (HFOV) eingerichtet, wie sie für Frühchen bedeutsam ist.According to the invention, it is further provided that the ventilation device is designed and set up to be able to carry out normal invasive ventilation in addition to the described ventilation method nCPAP, for which it knows the appropriate connections, exhalation valves and a correspondingly configured and arranged at the gas supply device programmed control. In particular, it is also adapted to perform high frequency oscillatory ventilation (HFOV), as it is important for premature babies.
Im Folgenden wird anhand einer beispielhaften Zeichnung die Erfindung genauer beschrieben, dabei zeigt:
-
1 : ein Schema einer Ausführungsform der Erfindung im Betriebszustand und -
2 : Zusammenhang von Atemgasgrundstrom und Atemtätigkeit.
-
1 a schematic of an embodiment of the invention in the operating state and -
2 : Connection of respiratory gas background current and respiratory activity.
In
Der üblicherweise vorhandene Befeuchter (Humidifier) ist ebenso wie eine Temperiereinrichtung nicht dargestellt. Am Patienten
Zwischen Generator
Eine Steuereinheit
Die Gasversorgungseinrichtung
Der erfindungsgemäß in der Atemgasableitung
Die Steuereinheit
Dieser Zusammenhang ist in
Zu erkennen ist eine idealisierter Volumenstrom, der hier in etwa als Sinuskurve dargestellt ist. Auf der x-Achse ist die Zeit [t] abgetragen, die y-Achse enthält den Volumenstrom dV/dt. Die Unterbrechungen der y-Achse sollen symbolisieren, dass die Änderungen im Volumenstrom klein sind im Vergleichzum Grundvolumenstrom
Im Falle einer Apnoe ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Lage, diese sicher zu erkennen, da in einem solchen Fall gerade keine Schwankung im Grundvolumenstrom
Mit großem Vorteil ermöglicht die erfindungsgemäße Anordnung eines Volumenstromsensors mit Flußrichtungserkennung in der Atemgasableitung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Patientpatient
- 22
- AtemgaszuleitungBreathing gas supply line
- 33
- AtemgasableitungRespiratory gas discharge
- 44
- Anlageteilplant part
- 55
- Generatorgenerator
- 66
- Steuereinheitcontrol unit
- 77
- GasversorgungvorrichtungGas supply device
- 88th
- VolumenstromsensorFlow Sensor
- 99
- DruckmessleitungPressure gauge line
- 1010
- Daten-/SteuerleitungData / control line
- 1111
- AusatemvolumenstromAusatemvolumenstrom
- 1212
- EinatemvolumenstromEinatemvolumenstrom
- 1313
- GrundvolumenstromBasic Flow
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: PATENTBUERO PAUL ROSENICH AG, LI |
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R082 | Change of representative |
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