DE102020114958A1 - Beatmungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beatmungsvorrichtung (1) welche zu einer Durchführung einer Beatmung, insbesondere einer Hochfrequenzbeatmung ausgebildet und vorgesehen ist. Mittels einer Druckmessleitung (94) erfolgt eine Erfassung eines Messwertes eines patientennahen Drucksensors (15). Die Beatmungsvorrichtung (1) weist eine Signalverarbeitung (16) auf, welche sich, an im Betrieb aktuell verändernde und/oder veränderbare, Beatmungseinstellungen (16,17,18,19,21) anpassen kann. Diese Anpassungen der Signalverarbeitung (16) des patientennahen Druckmesswertes sind geeignet, um einen Einfluss von, beispielsweise auf pneumatische Weise in die Druckmessleitung (94) eingebrachten Störungen, zu verringern.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beatmungsvorrichtung zu einer maschinellen Beatmung eines Patienten zu einer Verwendung mit einer Betriebsart von Beatmungsformen mit einer Hochfrequenzbeatmung.
• Die Beatmungsvorrichtung dient der Versorgung des Patienten mit Atemgasen. Die Hochfrequenzbeatmung dient, - insbesondere bei Früh- und Neugeborenen - zur zusätzlichen Aktivierung des Gasaustausches in der Lunge. Die Hochfrequenzbeatmung ermöglicht durch eine überlagerte Wechselschwingung auf den Beatmungsdruck eine verbesserte Belüftung von Lungenbereichen. Diese überlagerte Wechselschwingung wird mittels bei der Hochfrequenzbeatmung mittels einer Modulation einer Druckamplitude des Beatmungsdrucks erzeugt. Daher wird diese überlagerte Wechselschwingung oftmals auch als aufmodulierte Wechselschwingung bezeichnet. Damit wird ein verbesserter Sauerstoff / Kohlendioxid- Gasaustausch in den Blutkreislauf des Patienten bewirkt, ohne dabei das Basisniveau des Beatmungsdrucks zu erhöhen.
• Diese besondere Beatmungsform wird als Hochfrequenzbeatmung bezeichnet, nachfolgend abgekürzt als HF-Beatmung. Demgegenüber wird die übliche Beatmung mit einer typischen Beatmungsfrequenz im Bereich von um die ungefähr 10 Atemzügen pro Minute oftmals als sogenannte konventionelle Beatmung bezeichnet. Die physiologische Atmung eines Erwachsenen liegt typischerweise im Bereich von 6 bis 18 Atemzügen pro Minute, das ergibt eine Atemfrequenz von 0,15 bis 0,3 Hertz. Ein frühgeborenes oder neugeborenes Kind atmet mit 60 bis zu 120 Atemzügen pro Minute, was einer Atemfrequenz von 1 bis 2 Hertz entspricht. Diese überlagerte, bzw. aufmodulierte Frequenz der Hochfrequenzbeatmung, nachfolgend als HF-Frequenz bezeichnet, liegt im Bereich von 5 bis 20 Schwingungen pro Sekunde, also deutlich oberhalb der physiologischen Atemfrequenzen. Die HF-Beatmung erzeugt am Ausgang des HF-Beatmungsgerätes in kontinuierlicher Weise Schwankungen der Druckamplitude, welche der HF- Frequenz folgen, die einem physiologischem Wechsel aus Inspiration und Exspiration und einem mittleren Atemwegsdruck überlagert sind.
• Als Eingabeparameter für die Steuerung und Regelung der Betriebsart der HF-Beatmung werden die HF-Frequenz, der mittlere Atemwegsdruck, die Druckamplitude, bzw. den Druckunterschied, oftmals als sogenannte „Spitze- Spitze- Druckdifferenz (peak-to-peak- ΔP) der HF-Schwingung und das I:E- Verhältnis, welches dem Verhältnis aus der Zeitdauer der Inspiration zur Zeitdauer der Exspiration entspricht, einer Steuerungs- und Regeleinheit zugeführt. Diese Eingangsparameter Frequenz, Druckamplitude, mittlerem Atemwegsdruck und I:E- Verhältnis werden vom Anwender aus therapeutischen Erwägungen und von der Konstitution des Patienten abgeleitet und können einerseits durch den Anwender als direkte Stellwerte an einer Bedieneinheit eingestellt werden, in einer anderen Variante können die Stellwerte auch von anderen Parametern abgeleitet werden.
• In der DE 102006048680B3 wird ein Verfahren beschrieben, wie die HF-Frequenz und die Druckamplitude der HF- Schwingung von einem eingestellten Tidalvolumen abgeleitet werden können.
• In der WO2007142642 ist ein Verfahren zur Steuerung von Druckschwankungen im Rhythmus einer HF-Frequenz für ein Beatmungsgerät beschrieben.
• Ein Beatmungsgerät zur Anwendung der HF- Beatmung ist in DE 3417954A1 beschrieben, wobei der Patientenzuleitung im Rhythmus der HF-Frequenz mittels eines Generators in Verbindung mit einer Ventilanordnung eine sinusförmige positive Wechseldruckamplitude und mittels einer Ejektordüse eine negative Wechseldruckamplitude aufgeschaltet wird. Die Patientenzuleitung verbindet das Beatmungsgerät mit dem Patienten, in dessen Lunge die Druckwechselschwankung dann mittels eines Endotrachealtubus oder eines Tracheostomas (invasive Beatmung) oder einer Atem- oder Beatmungsmaske (Nicht- invasive Beatmung, NIV-Beatmung) eingebracht wird. Die Steuerungs- und Regeleinheit setzt die Eingangsparameter HF-Frequenz, mittlerer Atemwegsdruck, Druckamplitude und I:E- Verhältnis in die erforderlichen Stellgrößen für die Druck- und Durchflussregelung und die Ansteuerung der Gerätekomponenten, wie beispielsweise Ejektor und Ventilanordnung um.
• Zur Erzeugung einer pneumatischen Druckwechselschwankung am Patienten muss ein Luftvolumen durch die Patientenleitung zum Patienten hin und wieder fort verschoben werden. Die Patientenzuleitung stellt einen dynamischen pneumatischen Widerstand für die zugeführte Luftmenge dar, der durch einen Tiefpass beschrieben werden kann. Daraus resultiert, dass zu einer Zuführung einer Druckwechselschwankung am Patienten mit zunehmender Frequenz überproportional die dazu erforderlichen Strömungsgeschwindigkeiten ansteigen.
• Zur Vermeidung zusätzlicher pneumatischer Widerstände und Volumina in der Gaszuleitung am Mund des Patienten und daraus resultierender Druckabfälle wird bei der HF-Beatmung in vielen Fällen auf patientennahe Sensorik zur Erfassung von Druck und/ oder Durchflussrate verzichtet. Die Druckmessung erfolgt nach üblichem Stand der Technik über eine Druckmessleitung, durch welche das Druckniveau von einem Druckmessort direkt nahe am Patienten, zumeist direkt vom sogenannten Y- Stück zu einem in der Beatmungsvorrichtung angeordneten Drucksensor überträgt.
• Problematisch an einer Übertragung von Druckniveaus mittels einer Druckmessleitung sind auf die Übertragung einwirkende verschiedene Störungen und Störgrößen von außen, Störungen verursacht durch den Patienten, wie auch Störungen, die sich aus dem Betrieb und Einsatz der Beatmungsvorrichtung selbst ergeben.
• So kann sowohl am Beginn der Übertragung vom Mund des Patienten eine Störgröße in die Übertagung eingekoppelt werden, welche sich dann zum in der Beatmungsvorrichtung angeordneten Drucksensor überträgt und fortpflanzt. Als ein Beispiel sei hier eine Hustenattacke des Patienten genannt, eine solche Hustenattacke findet sich dann womöglich auch im Messsignal des in der Beatmungsvorrichtung angeordneten Drucksensor wieder. Als weitere Beispiele seien hier während der Beatmung des Patienten auftretende schnelle Druckveränderungen, sei es durch eine Blockade der Atemgaszuführungen hervorgerufene kurzzeilige Druckerhöhungen oder z.B. durch passive Druckentlastungsventile auftretende rasche Druckschwankungen genannt, welche sich im Messsignal des in der Beatmungsvorrichtung angeordneten Drucksensor zeigen können. Weitere Störungen und Störgrößen ergeben sich aus dem Betrieb und Einsatz der Beatmungsvorrichtung selbst, hervorgerufen durch Beatmungsfrequenz, HF- Frequenz, Zeitschema der Beatmung (I:E- Ratio, HF- I:E-Ratio) und daraus resultierende und angeregte weitere Störungen, beispielsweise in Frequenzbereichen der Frequenzen und deren Zeitschema, wie auch in Frequenzbereichen davon hervorgerufener Oberwellen.
• Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Beatmungsvorrichtung anzugeben, welche eine um Fehlereinflüsse verminderte Bestimmung eines patientennahen Druckmesswertes ermöglicht.
• Diese und weitere Aufgaben werden durch die beiliegenden, unabhängigen Patentansprüche gelöst, insbesondere durch eine Beatmungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
• Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
• Gemäß der erfindungsgemäßen Aspekte der vorliegenden Erfindung ist eine Kontrolleinheit einer Beatmungsvorrichtung derart ausgestaltet, dass diese Kontrolleinheit bei der Erfassung und Bestimmung des Druckniveaus am Y-Stück eine Art einer Signalverarbeitung anwendet, welche die Einsatzbedingungen und Randbedingungen der Druckmessung am Messort und/ oder auch Einstellungen des Beatmungsgerätes berücksichtigen kann.
• Die Kontrolleinheit berücksichtigt bei der Durchführung der Signalverarbeitung
• • mindestens eine Eigenschaft der Druckmessleitung
• • mindestens eine Beatmungseinstellung oder eine Änderung der mindestens einen Beatmungseinstellung während des Betriebes der Beatmungsvorrichtung
• Eine erfindungsgemäße Ausführungsform wird durch eine Beatmungsvorrichtung zu einer maschinellen Beatmung eines Patienten ausgebildet. Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Beatmungsvorrichtung zur einer sogenannte Hochfrequenz-Beatmung (HF-Beatmung, HF-Ventilation) ausgebildet oder weist eine Betriebsart auf, welche der Beatmungsvorrichtung allein oder in Kombination mit weiteren Komponenten eine Durchführung der HF-Beatmung ermöglicht.
• Die Beatmungsvorrichtung weist ein Exspirationsventil, ein Inspirationsventil, einen inspiratorischen Drucksensor, einen exspiratorischen Drucksensor, einen weiteren Drucksensor, eine Kontrolleinheit, ein Verbindungssystem mit einer inspiratorischen Leitung zur Zuführung von Atemgasen zu dem Patienten und einer exspiratorischen Leitung zur Fortführung von Atemgasen von dem Patienten, ein Verbindungselement sowie eine Druckmessleitung auf. Das Verbindungselement ist als ein sogenanntes Y- Stück ausgebildet und führt die inspiratorische Leitung und exspiratorische Leitung patientennah zusammen.
• Der inspiratorische Drucksensor ist in oder an der inspiratorischen Leitung des Verbindungssystems angeordnet. Der inspiratorische Drucksensor ist zu einer Erfassung eines inspiratorischen Druckmesswertes und zu einer Bereitstellung des inspiratorischen Druckmesswertes an die Kontrolleinheit ausgebildet.
• Der exspiratorische Drucksensor ist in oder an der exspiratorischen Leitung des Verbindungssystems angeordnet. Der exspiratorische Drucksensor ist zu einer Erfassung eines exspiratorischen Druckmesswertes und zu einer Bereitstellung des exspiratorischen Druckmesswertes an die Kontrolleinheit ausgebildet.
• Die Druckmessleitung dient der Übertragung und Bereitstellung eines patientennahen Druckniveaus direkt nahe am Patienten vom Verbindungselement hin zu dem in der Beatmungsvorrichtung angeordneten weiteren Drucksensor. Die Druckmessleitung stellt eine pneumatische wie auch fluidisch-pneumatische Verbindung des Verbindungselement mit dem in der Beatmungsvorrichtung angeordneten weiteren Drucksensor dar. Dazu ist die Druckmessleitung mit einem Ende patientenseitig am Verbindungselement angeschlossen, das andere Ende ist geräteseitig mit dem in der Beatmungsvorrichtung angeordneten weiteren Drucksensor pneumatisch verbunden.
• Unter einer pneumatischen Verbindung wird im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Verbindung verstanden, welche einen Transport eines Gases von einem ersten Ort und zu einem zweiten Ort ermöglicht. Zudem wird unter einer pneumatischen Verbindung wird im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Verbindung verstanden, welche eine Übertragung eines Druckniveaus von einem ersten Ort und zu einem zweiten Ort ermöglicht. Unter einer fluidischen Verbindung wird im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Verbindung verstanden, welche einen Transport eines Fluides, also einer Flüssigkeit oder eines Gases oder Gasgemisches von einem ersten Ort und zu einem zweiten Ort ermöglicht. Unter einer fluidisch-pneumatischen Verbindung wird im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Verbindung verstanden, welche einen Transport eines Fluides, also einer Flüssigkeit oder eines Gases oder Gasgemisches von einem ersten Ort und zu einem zweiten Ort ermöglicht oder eine Übertragung eines Druckniveaus von dem ersten Ort und zu dem zweiten Ort ermöglicht.
• Der weitere Drucksensor ist zu einer Erfassung eines patientennahen Druckmesswertes und zu einer Bereitstellung des patientennahen Druckmesswertes an die Kontrolleinheit ausgebildet. Dabei erfasst der weitere Drucksensor das Druckniveau am Patienten, also das patientennahe Druckniveau mit Hilfe der Druckmessleitung. Die Druckmessleitung überträgt den direkt am Ort des Patienten am Verbindungselement vorliegenden Druck auf pneumatische Weise gleichsam in Echtzeit mit der gegebenen Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schalls in dem Gasgemisch, d.h. mit der in dem Atemgasgemisch aktuell gegebenen Schallgeschwindigkeit, hin zu dem weiteren Drucksensor, welcher in oder naher der Beatmungsvorrichtung angeordnet ist.
• Die Kontrolleinheit ist ausgebildet, das Inspirationsventil unter Berücksichtigung des inspiratorischen Druckmesswertes zu kontrollieren, um ein inspiratorisches Druckniveau über die inspiratorische Leitung des Verbindungssystems für den Patienten bereitzustellen. Die Kontrolleinheit ist ferner ausgebildet, das Exspirationsventil unter Berücksichtigung des exspiratorischen Druckmesswertes zu kontrollieren, um ein exspiratorisches Druckniveau über die exspiratorische Leitung des Verbindungssystems für den Patienten bereitzustellen. Die Kontrolleinheit ist dabei derart ausgebildet, mittels des Inspirationsventils und des Exspirationsventils eine Beatmung mit einer Beatmungsfrequenz in einem Bereich von bis zu 150 Atemzyklen je Minute (150 min^-1) mit einem Verhältnis von Inspirationszeitdauer zu Exspirationszeitdauer in einem Bereich von 4 zu 1 bis 1 zu 5 (I:E- Ratio von 4:1 bis 1:5) einzustellen. Die Kontrolleinheit ist ferner ausgebildet, auf Basis des patientennahen Druckmesswertes mittels des Inspirationsventils und des Exspirationsventils zumindest das exspiratorische Druckniveau derart anzusteuern, dass dem Druckniveau eine HF- Oszillation mit einer HF- Beatmungsfrequenz als Variation in der Amplitude in einem Bereich 3 Hertz bis 20 Hertz (3 sec^-1 bis 20 sec^-1) mit und mit einem HF-Oszillations- Verhältnis von HF-Inspirationszeitdauer zu HF- Exspirationszeitdauer in einem Bereich von 1 zu 1 bis 1 zu 3 einzustellen (HF- I:E- Ratio von 1:1 bis 1:3) überlagert ist. Die Überlagerung mit der HF-Oszillation durch die Kontrolleinheit kann sowohl auf dem exspiratorischen und/oder dem inspiratorischen Druckniveau erfolgen.
• Die Kontrolleinheit ist erfindungsgemäß ausgebildet, eine Signalverarbeitung des patientennahen Druckmesswertes durchzuführen, wobei von der Kontrolleinheit bei der Durchführung der Signalverarbeitung mindestens eine Eigenschaft der Druckmessleitung aus einer Gruppe von Druckmessleitungen zugehörigen Eigenschaften und mindestens eine Beatmungseinstellung oder eine Änderung der mindestens einen Beatmungseinstellung von vor und/oder während des Betriebes der Beatmungsvorrichtung aus einer Gruppe von Beatmungseinstellungen oder Beatmungsparametern berücksichtigt werden.
• Die Gruppe von zu Druckmessleitungen zugehörigen Eigenschaften umfasst dabei zumindest eines der folgenden Elemente:
• ◯ Länge der Druckmessleitung,
• ◯ Durchmesser der Druckmessleitung,
• ◯ Materialeigenschaften der Druckmessleitung,
• ◯ Einen Strömungswiderstand der Druckmessleitung,
• ◯ Einen Leitungstyp, kennzeichnend die Länge, den Durchmesser, die Materialeigenschaften und/ oder einen Strömungswiderstand der Druckmessleitung.
• Die Materialeigenschaften und/oder der Leitungstyp der Druckmessleitung - definiert für verschiedene Leitungstypen - können beispielsweise jeweils Angaben hinsichtlich Strömungswiderstand, Material, sowie Werten für Länge, Durchmesser, Angaben zu Materialeigenschaften (Elastizität, Flexibilität, Shore- Härte) aufweisen.
• Die Gruppe von im Betrieb der Beatmungsvorrichtung einstellbaren Beatmungseinstellungen oder Beatmungsparameter umfasst dabei zumindest eines der folgenden Elemente:
• ◯ Beatmungsfrequenz (RR),
• ◯ Verhältnis von Inspirationszeitdauer (T_i) zu Exspirationszeitdauer (T_e) (I:E Ratio),
• ◯ Inspirationszeitdauer (T_i),
• ◯ Exspirationszeitdauer (T_e),
• ◯ inspiratorisches Druckniveau P_insp,
• ◯ mittlerer Atemwegsdruck P_AW,
• ◯ HF- Druck Druckniveau P_HF,
• ◯ exspiratorisches Druckniveau P_exp,
• ◯ positiver Endexspiratorischer Druck (PEEP),
• ◯ HF- Beatmungsfrequenz (HF-RR),
• ◯ eingestellte HF-Oszillationsverhältnis (HF- I:E- Ratio),
• ◯ HF- Inspirationszeitdauer (HF-T_i),
• ◯ HF- Exspirationszeitdauer (HF-T_e),
• ◯ inspiratorisches Druckplateau,
• ◯ inspiratorischer Druckanstiegsgradient,
• ◯ Betriebsmodus einer Beatmungsform,
• ◯ Patiententypus, gekennzeichnet durch Alter, Geschlecht, Gewicht, Gestationsalter, APGAR- Wert, Krankheitsbild des Patienten.
• Die Berücksichtigung von mindestens einer Eigenschaft der Druckmessleitung und mindestens einer Beatmungseinstellung oder Änderung mindestens einer Beatmungseinstellung oder Beatmungsparametern bei der Durchführung der Signalverarbeitung durch die Kontrolleinheit bietet beispielsweise Vorteile dahingehend, dass eine angepasste Signalverarbeitung an die Ausgestaltung der Beatmungsvorrichtung und die jeweils gegebene Einsatzsituation ermöglicht ist. Sowohl patientenspezifische Besonderheiten (Patiententyp), wie auch für den individuellen Patienten spezifische Beatmungseinstellungen, wie auch die Eigenschaften der im Einsatz zur Erfassung des patientennahen Druckmesswertes jeweils eingesetzten Druckmessleitung können erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise bei der Signalverarbeitung durch die Kontrolleinheit berücksichtigt werden. Insbesondere diejenigen Beatmungseinstellungen oder Beatmungsparameter, welche im kontinuierlichen Betrieb und Verlauf der Beatmungseinrichtung einen fortwährenden Einfluss auf die Erfassung des patienten-nahen Druckmesswertes können in der Auswirkung auf die Erfassung des patientennahen Druckmesswertes berücksichtigt werden. Dazu zählen insbesondere Veränderungen von Beatmungseinstellungen an Beatmungsfrequenz, I:E Ratio, In- und Exspirationszeitdauer, Beatmungsdrücke (P_insp, P_exp, PEEP), wie auch HF- Beatmungsfrequenz, HF- I:E- Ratio, HF-In- und HF- Exspirationszeitdauer durch den Anwender. Dadurch, dass durch die überlagerte HF-Beatmung auch pneumatische Ereignisse von größerer zeitlicher Dynamik über Verbindungssystem, Verbindungselement und Messleitung zu weiteren Drucksensor übertragen und in die Druckmesswerte eingekoppelt werden, können sich Einflüsse der HF-Beatmungsfrequenz, HF- I:E- Ratio, HF-In- und HF-Exspirationszeitdauer in den Messsignalen des weiteren Drucksensors wiederspiegeln, die es von der Kontrolleinheit bei der Signalverarbeitung zu berücksichtigen gilt. Unter einer Berücksichtigung der mindestens einen Eigenschaft der Druckmessleitung und mindestens einen Beatmungseinstellung oder mindestens eines Beatmungsparameters, bzw. Änderung der mindestens einen Beatmungseinstellung oder mindestens eines Beatmungsparameters können im Sinne der vorliegenden Erfindung die nachfolgend näher erläuterten, wie auch in verschiedenen Ausführungsformen aufgeführten Möglichkeiten verstanden werden. Eine Möglichkeit einer Berücksichtigung ist dadurch gegeben, dass die ermittelten Druckmesswerte mit entsprechenden Kennungen versehen werden, wobei die Kennungen etwas über die Qualität der Druckmesswerte bei der Erfassung während des Betriebs der Beatmungsvorrichtung aussagen, d. h. die Druckmesswerte werden mit einem Qualitätsindex versehen. Mithilfe dieses Qualitätsindex kann dann die Beatmungsvorrichtung bei der Verwendung dieser Druckmesswerte entsprechend des Index die Druckmesswerte zur Kontrolle der Beatmung des Patienten verwenden oder gegebenenfalls nicht verwenden, bzw. vor einer weiteren Verwendung die Druckmesswerte fallweise mit Hilfe weiterer Informationen verifizieren. Weitere Möglichkeiten ergeben sich in einer Berücksichtigung in der Form, dass in den Druckmesswerten vorhandene Störgrößen entfernt, kompensiert oder vermindert werden können, was sich mithilfe der nachfolgenden Ausführungsformen in die Praxis für die Kontrolle der Beatmungsvorrichtung mithilfe einer besonderen Signalverarbeitung ausgestalten lässt.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Beatmungsvorrichtung werden von der Kontrolleinheit bei der Durchführung der Signalverarbeitung durch Ausbreitungen von Druckwellen und Reflektionen von Druckwellen in der Druckmessleitung hervorgerufene Störsignalanteile entfernt, vermindert oder kompensiert. Die Ausbreitung von Druckwellen und Reflexionen in der Messleitung wird unter anderem auch durch die Durchführung der Beatmung durch die Beatmungsvorrichtung hervorgerufen.
• Dabei spielen unter anderem die gewählte Beatmungsform mit Beatmungsfrequenz und Verhältnis von Inspirationszeitdauer zu Exspirationszeitdauer (I:E- Ratio) und insbesondere die HF-Beatmungsfrequenz und das HF-Oszillationsverhältnis (HF- I:E- Ratio) eine Rolle bei der Anregung von Druckwellen und Reflexionen in der Messleitung. Die Druckwellen werden von der inspiratorischen Zuleitung dabei am Verbindungselement auf und in die Messleitung und damit auch an den weiteren Drucksensor übertragen. Diese bevorzugte Ausführungsform der Beatmungsvorrichtung bietet beispielsweise den Vorteil, dass für die Kontrolle mittels Steuerung und Regelung der Beatmung durch die Beatmungsvorrichtung von Störgrößen bereinigte Druckmesswerte des weiteren Drucksensors verwendet werden können. Da die Druckmesswerte des weiteren Drucksensors die Drucksituation direkt am Patienten repräsentieren, kann in vorteilhafter Weise auf diese Druckmesswerte die Steuerung oder Regelung der Beatmung durch die Beatmungsvorrichtung, bzw. durch die Kontrolleinheit der Beatmungsvorrichtung auf Basis der patientennahen Druckmesswerte durchgeführt werden. Dies ermöglicht eine an die individuell und aktuell vorliegende Situation des Patienten angepasste Regelung des Inspirations-Drucks, wie auch der zugeführten Volumina an Atemgasen.
• Gemäß einer weiter bevorzugen Ausführungsform ist die Kontrolleinheit ausgebildet, bei der Durchführung der Signalverarbeitung eine digitale Signalfilterung zur Anwendung zu bringen. Eine digitale Signalfilterung lässt sich auf Randbedingungen des Betriebs der Beatmungsvorrichtung der Störgrößen adaptiv auf während des Betriebs der Beatmungsvorrichtung anpassen. Bekannte und übliche Typen einer Digitale Signalfilterung sind FIR-Filter, IIR-Filter, Notch-Filter, und mathematische Filter- Methoden basierend auf der sogenannten Kalman- Filterung.
• Das Kalman-Filter ist ein mathematisches Verfahren mit iterativen Schätzungen zur Auswahl der Filter-Parameter. Die zur Beatmung von der Beatmungsvorrichtung gewählte Beatmungsform mit Beatmungsfrequenz und Verhältnis von Inspirationszeitdauer zu Exspirationszeitdauer (I:E- Ratio),HF-Beatmungsfrequenz und HF-Oszillationsverhältnis (HF- I:E- Ratio) können bei der Auslegung des Digitalfilters hinsichtlich der im Betrieb der Beatmungsvorrichtung jeweils angepasst an die Situation angepassten und gewählten Filter-Parameter wie Frequenzgang, Eckfrequenzen und Ordnung des Filters berücksichtigt werden. Im Sinne der vorliegenden Erfindung sollen unter dem Begriff der „Digitalen Signalfilterung“ auch numerische Verfahren, Vorgehensweisen und mathematische Methoden mit umfasst sein, bei welchen die Kontrolleinheit bei der Durchführung der Signalverarbeitung verschiedene Formen von mathematischen Transformationen oder Abbildungen der patientennahen Druckmesswerte anwendet. Dazu zählen beispielsweise verschiedene Formen der Fourier- Transformationen (CWT, DFT, FFT, Z- Transformation, LaPlace-Transformation), Wavelet-Transformationen, Shane Colton-Transformation.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Beatmungsvorrichtung ist die Kontrolleinheit ausgebildet, bei der Durchführung der Signalverarbeitung eine Physikalische Modellbildung mit einzubeziehen, wobei in dem physikalischen Modell die Ausbreitungen von Druckwellen und Reflektionen von Druckwellen in der Druckmessleitung mit berücksichtigt sind. Bei der physikalischen Modellbildung werden ein physikalisches Modell, welche die realen physikalischen und pneumatischen Gegebenheiten der Druckmessleitung als Übertragungsleitung mit Einkopplungen von Druck oder Druckänderungen auf diese Übertragungsleitung beschreibt, sowie eine Invertierung des physikalischen Modells, ein sogenanntes invertiertes Modell angewendet. Das physikalische Modell wird aus einer hinlaufenden Welle und einer rücklaufenden Welle eines, in eine Übertragungsleitung pneumatisch eingekoppelten Drucks oder einer Druckänderung in die Druckmessleitung, welcher sich von einem Leitungsanfang am Patienten zu einem Leitungsende der Messleitung in oder an der Beatmungsvorrichtung hin ausbreitet und am Leitungsende reflektiert wird, gebildet. An oder in der Beatmungsvorrichtung erfolgt am Leitungsende die messtechnische Erfassung des am Patienten gegebenen Druckniveaus zur Bestimmung eines patientennahen Druckmesswertes durch den weiteren Drucksensor. Ein Druckmesswert am Leitungsende wird mit Hilfe der physikalischen Modellbildung mit dem physikalischen Modell der Übertragungsleitung und einem Invertierten Modell der Übertragungsleitung dazu verwendet, ein patientennahes Druckniveau zu bestimmen, in welchem die Störsignalanteile, welche im erfassten Druckmesswert in der messtechnischen Anwendung real existieren und auf Überlagerungen und Reflexionen in der Druckmessleitung beruhen, vermindert sind. Die Messung des Druckmesswertes am Leitungsende misst bereits Überlagerungen aus der hinlaufenden Welle und der rücklaufenden Welle. Die rücklaufende Welle entspricht der Reflexion der hinlaufenden Welle. Das Modell berücksichtigt einen Reflexionsfaktor am Leitungsende und einen Reflexionsfaktor am Leitungsanfang. Das Leitungsende wird als ein geschlossenes Ende angenommen und modelliert, was einem Reflexionsfaktor von 1 entspricht. Der Leitungsanfang wird als ein offenes Ende angenommen und modelliert, was einem Reflexionsfaktor von -1 entspricht.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Beatmungsvorrichtung sind mit der physikalischen Modellbildung die Entstehung und/oder Ausbreitung von Druckwellen und Reflektionen von Druckwellen in der Druckmessleitung zu berücksichtigt. Dabei ist die Kontrolleinheit ausgebildet, die durch Entstehung und/oder Ausbreitung von Druckwellen und Reflektionen von Druckwellen in der Druckmessleitung hervorgerufenen Störsignalanteile zu entfernen, zu vermindern oder zu kompensieren.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Beatmungsvorrichtung sind in dem physikalischen Modell die Entstehung und/oder Ausbreitung von Druckwellen und Reflektionen von Druckwellen in der Druckmessleitung berücksichtigt, welche durch die Bereitstellung der Inspiratorischen und exspiratorischen Druckniveaus im Verbindungssystem und/oder am Verbindungselement in die Druckmessleitung und auf den weiteren Drucksensor einwirken und Veränderungen des patientennahen Druckmesswertes und des zeitlichen Verlaufs des patientennahen Druckmesswertes bewirken. Dabei ist die Kontrolleinheit ausgebildet, die durch die Bereitstellung der inspiratorischen und exspiratorischen Druckniveaus im Verbindungssystem und/oder am Verbindungselement entstehenden und sich ausbreitenden Druckwellen und Reflektionen von Druckwellen in der Druckmessleitung hervorgerufenen Störsignalanteile zu entfernen, zu vermindern oder zu kompensieren.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Beatmungsvorrichtung sind in dem Physikalischen Modell eine Temperatur und/oder eine Zusammensetzung des inspiratorischen Atemgasgemisches berücksichtigt. Damit kann in vorteilhafter Weise eine Feinabstimmung des physikalischen Modells erreicht werden. Dabei kann die Abhängigkeit der Schallgeschwindigkeit in verschiedenen Gasgemischen von der jeweiligen Zusammensetzung des Gasgemisches und die Abhängigkeit der Schallgeschwindigkeit von unterschiedlichen Temperaturen von Einatmung und Ausatmung mit berücksichtigt werden.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Beatmungsvorrichtung sind in dem physikalischen Modell zu der Druckmessleitung zugehörige Eigenschaften berücksichtigt sind. Die Berücksichtigung von Eigenschaften der Druckmessleitung ermöglicht beispielsweise eine Einbeziehung unterschiedlicher Längen, Durchmesser, Material und Materialeigenschaften, zum Beispiel der Elastizität der Druckmessleitung in dem physikalischen Modell. Damit kann ermöglicht werden, dass eine Verwendung unterschiedlicher Druckmessleitungen für unterschiedliche Einsatzgebiete, angepasst an die Einsatzsituationen im Krankenhaus erfolgen kann.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Beatmungsvorrichtung werden von der Kontrolleinheit bei der Anwendung der digitalen Signalfilterung zu der Druckmessleitung zugehörige Eigenschaften berücksichtigt. Die Berücksichtigung von Eigenschaften der Druckmessleitung ermöglicht beispielsweise eine Einbeziehung unterschiedlicher Längen, Durchmesser, Material und Materialeigenschaften, zum Beispiel der Elastizität der Druckmessleitung bei der Ausgestaltung der Digitalen Signalfilterung. Damit kann es werden, dass eine Verwendung unterschiedlicher Druckmessleitungen für unterschiedliche Einsatzgebiete, angepasst an die Einsatzsituationen im Krankenhaus erfolgen kann.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Beatmungsvorrichtung sind in dem Physikalischen Modell zu dem Verbindungssystem und/oder dem Verbindungselement zugehörigen Eigenschaften berücksichtigt. Die Berücksichtigung von Eigenschaften des Verbindungssystems oder des Verbindungselement ermöglicht beispielsweise eine Einbeziehung unterschiedlicher Längen, Durchmesser, Material und Materialeigenschaften eines inspiratorischen Beatmungsschlauches, eines exspiratorischen Beatmungsschlauches wie auch der Art der Ausgestaltung des Verbindungselementes. Das Verbindungselement kann als ein sogenanntes Y-Stück mit oder ohne einen Absaugeanschluss (Luer-Lock), wie auch als Nasalmaske oder Tracheostoma ausgestaltet sein. Wenn in dem physikalischen Modell diese Ausgestaltungsmöglichkeiten, wie auch die Eigenschaften der Beatmungsschläuche berücksichtigt werden, so ergeben sich Möglichkeiten, dass mit einer Anpassung im physikalischen Modell in der Beatmungsvorrichtung diese Beatmungsvorrichtung angepasst an verschiedene Einsatzsituationen im Krankenhaus verwendet werden kann.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Beatmungsvorrichtung werden von der Kontrolleinheit bei der Anwendung der digitalen Signalfilterung zu dem Verbindungssystem und/oder dem Verbindungselement zugehörigen Eigenschaften berücksichtigt. Die Berücksichtigung von Eigenschaften des Verbindungssystems oder des Verbindungselement ermöglicht beispielsweise eine Einbeziehung unterschiedlicher Längen, Durchmesser, Material und Materialeigenschaften eins inspiratorischen Beatmungsschlauches, eines exspiratorischen Beatmungsschlauches wie auch der Art der Ausgestaltung des Verbindungselementes. Das Verbindungselement kann als ein sogenanntes Y-Stück mit oder ohne einen Absaugeanschluss (Luer-Lock), wie auch als Nasalmaske oder Tracheostoma ausgestaltet sein. Wenn bei der Durchführung der digitalen Signalverarbeitung und Signalfilterung diese Ausgestaltungsmöglichkeiten, wie auch die Eigenschaften der Beatmungsschläuche berücksichtigt werden, so ergeben sich Möglichkeiten, dass mit der Durchführung der Signalverarbeitung und Signalfilterung in der Beatmungsvorrichtung diese Beatmungsvorrichtung angepasst an verschiedene Einsatzsituationen im Krankenhaus verwendet werden kann.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Beatmungsvorrichtung ist in der Beatmungsvorrichtung eine Saugdüse angeordnet. In einer Variante dieser bevorzugten Ausführungsform sind in dem physikalischen Modell ein der Saugdüse zugehöriger Betriebszustand und/oder mindestens eine Eigenschaft der Saugdüse berücksichtigt. In einer weiteren Variante dieser bevorzugten Ausführungsform wird von der Kontrolleinheit bei der Anwendung der digitalen Signalfilterung der Saugdüse zugehöriger Betriebszustand und/oder mindestens eine Eigenschaft der Saugdüse berücksichtigt. Eine solche Saugdüse wird oftmals auch als Ejektor bezeichnet. Mit Hilfe der Saugdüse wird aus der exspiratorischen Zuleitung eine Teilmenge an Atemgas oder an Atemgasgemisch vom Patienten fort in Richtung der Beatmungsvorrichtung gesaugt. Im Zusammenspiel von Kontrolle des Exspirationsventils mittels der Kontrolleinheit und der Saugdüse ist eine Aufprägung oder Aufmodulation der HF-Beatmung mit HF- Beatmungsfrequenz (HF- RR) und HF- Oszillationsverhältnis (HF- I:E-Ratio) ermöglicht. In einer Ausgestaltung kann eine kontinuierliche Absaugung mit konstanter Teilmenge an Atemgas oder an Atemgasgemisch vom Patienten fort in die Praxis umgesetzt sein, es können aber auch Ausgestaltungen realisiert werden, in denen die Saugdüse mittels eines Saugprofils ein in Zeitverlauf und Menge variablen Musters kontrolliert werden kann. Zu den Eigenschaften der Saugdüse zählen beispielsweise Saugleistung, Saugmenge, Saugprofil, Typ der Saugdüse.
• Diese bevorzugten Ausführungsformen der Beatmungsvorrichtung bieten beispielsweise folgende Vorteile, dass Betriebszustände der Saugdüse, welche Zustände von Deaktivierung oder Deaktivierung umfassen, wie auch die Art und Weise der Durchführung des Betriebs mit Saugleistung, Saugmenge oder Saugprofil während der aktuell angewendeten Beatmung durch die Beatmungsvorrichtung von der Kontrolleinheit berücksichtigt werden kann. Die Saugleistung, die Saugmenge oder auch das Saugprofil können durch den Typ der Saugdüse gegeben sein. Werden beispielsweise Saugleistung oder Saugmenge oder auch das Saugprofil während der Durchführung der Beatmung verändert, so ist, wenn diese Veränderungen in das physikalische Modell oder in die digitale Signalfilterung mit einbezogen werden können, eine Anpassung und Berücksichtigung bei der Signalverarbeitung des weiteren Drucksensors möglich.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Beatmungsvorrichtung ist in der Beatmungsvorrichtung oder an oder in dem Verbindungselement ein patientennaher Durchflusssensor angeordnet. In einer Variante dieser bevorzugten Ausführungsform sind in dem physikalischen Modell zumindest eine der dem patientennahen Durchflusssensor zugehörigen Eigenschaften, wie Strömungswiderstand, Volumen, Durchmesser, Baugröße, Bauform, Baulänge oder Sensortyp berücksichtigt. In einer weiteren Variante dieser bevorzugten Ausführungsform wird von der Kontrolleinheit bei der Anwendung der digitalen Signalfilterung zumindest eine der dem patientennahen Durchflusssensor zugehörigen Eigenschaften, wie Strömungswiderstand, Volumen, Durchmesser, Baugröße, Bauform, Baulänge oder Sensortyp berücksichtigt. Diese beiden Varianten der bevorzugten Ausführungsformen der Beatmungsvorrichtung mit einem patientennaher Durchflusssensor bieten Vorteile bei der Bestimmung der Quantität der Durchflussmengen, welche in die Lunge des Patienten hinein und wieder hinausströmen, da der am Verbindungselement angeordnete Durchflusssensor in der Lage ist, direkt eine Bilanz zwischen eingeatmeten und ausgeatmeten Durchflussmengen oder Gasmengen, wie auch Volumina zu erfassen. Somit ermöglicht ein patientennaher Durchflusssensor, dass keine Differenzbildung zwischen einem inspiratorischen und einem exspiratorischen Durchflusssensor erforderlich ist, damit entfallen auch mögliche Fehlereinflüsse durch Messungenauigkeiten des inspiratorischen, bzw. exspiratorischen Durchflusssensors. Auch hinsichtlich zeitlicher Auflösung und Zeitverlauf bei der Erfassung der Durchflussmenge ist der patientennahe Durchflusssensor direkt am Verbindungselement am Patienten von Vorteil. Auch der patientennahe Durchflusssensor beeinflusst durch seine Eigenschaften und allein bedingt schon durch seine Anwesenheit den Einfluss der in der inspiratorischen Zuleitung strömenden Atemgase oder Atemgasgemische auf die Art und Weise der Einkopplung von pneumatischen Effekten aus der inspiratorischen Zuleitung in die Messleitung. Daher ist es von Vorteil, dass das physikalischen Modell auch die Eigenschaften, wie Strömungswiderstand, Volumen, Durchmesser, Baugröße, Bauform, Baulänge oder auch den Sensortyp des patientennahen Durchflusssensors berücksichtigt. Es sind verschiedene Typen oder Sensortypen des patientennahen Durchflusssensors zur Verwendung der Beatmung möglich, beispielsweise Druckdifferenz-Durchflusssensoren, Wärmetransport-Durchflusssensoren, Ultraschall-Durchflusssensoren. Je nach Sensortyp ergeben sich unterschiedliche Bedingungen von Bauform, Baugröße, Durchmesser, Volumen, Strömungswiderstand zur Berücksichtigung im physikalischen Modell oder bei der Anwendung der digitalen Signalfilterung durch die Kontrolleinheit.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Beatmungsvorrichtung ist in der Beatmungsvorrichtung eine Vorrichtung zu einer Bereitstellung und Durchführung einer Spülung der Druckmessleitung angeordnet. In einer Variante dieser bevorzugten Ausführungsform sind in dem physikalischen Modell ein, der Anordnung zu Bereitstellung und Durchführung einer Spülung der Druckmessleitung zugehöriger Betriebszustand und/oder mindestens eine Eigenschaft der Anordnung berücksichtigt. In einer weiteren Variante dieser bevorzugten Ausführungsform wird von der Kontrolleinheit bei der Anwendung der digitalen Signalfilterung ein der Anordnung zu Bereitstellung und Durchführung einer Spülung der Druckmessleitung zugehöriger Betriebszustand und/oder mindestens eine Eigenschaft der Anordnung berücksichtigt. Anordnungen zu Bereitstellung und Durchführung einer Spülung der Druckmessleitung ergeben Vorteile hinsichtlich hygienischer Anforderungen für den Betrieb der Beatmungsvorrichtung mit der Druckmessleitung. Mit Hilfe der Anordnung zu Bereitstellung und Durchführung einer Spülung der Druckmessleitung ist es der Kontrolleinheit ermöglicht, die Druckmessleitung kontinuierlich oder in regelmäßigen zeitlichen Intervallen mittels einer Durchspülung zu reinigen. Dabei wird von der Beatmungsvorrichtung eine Durchflussmenge (Spülflow) in einem Bereich von 0,1 bis 0,9 bis Liter je Minute in die Druckmessleitung in Richtung zum Patienten hin gefördert. Diese bevorzugten Ausführungsformen der Beatmungsvorrichtung bieten beispielsweise einen Vorteil, dass Betriebszustände der Anordnung zur Bereitstellung und Durchführung einer Spülung der Druckmessleitung, welche Zustände von Deaktivierung oder Deaktivierung umfassen, wie auch die Art und Weise der Durchführung des Betriebs mit Ausgestaltung des Spülflow hinsichtlich Druckniveau, Fördermenge oder Zeitverlauf des Spülflows während der aktuell angewendeten Beatmung durch die Beatmungsvorrichtung von der Kontrolleinheit berücksichtigt werden kann. Eine Anordnung zu Bereitstellung und Durchführung einer Spülung der Druckmessleitung kann beispielsweise mittles einer in oder an der Beatmungsvorrichtung angeordneten - von der Kontrolleinheit aktivier- und/oder kontrollierbaren Förderpumpe, beispielsweise als Piezo-Pumpe realisiert sein. Eine alternative Möglichkeit besteht darin, aus der Gasversorgung des Beatmungsgerätes eine gewisse Menge an Gas mittels einer Dosiereinrichtung abzuzweigen und damit die Anordnung zu Bereitstellung und Durchführung einer Spülung der Druckmessleitung auszubilden. In das physikalische Modell können insbesondere die Fördermenge und mit der Fördermenge kontinuierlich oder zeitweilig in die hineinwirkende Druckmessleitung Beeinflussungen und/oder Veränderungen der Drucksituation in der Druckmessleitung, welche auf den weiteren Drucksensor mit einwirken in vorteilhafter Weise mit einbezogen sein. Diese Beeinflussungen und/oder Veränderungen der der Drucksituation wirken sich auf die in der Druckmessleitung hinlaufenden und rücklaufenden Druckwellen im physikalischen Modell aus und damit auch in der Modellierung des invertierten Modells aus. Daher ist eine Berücksichtigung vorteilhaft, um eine möglichst hohe Genauigkeit der Druckmessung des weiteren Drucksensors zu gewährleisten. Auch bei Verwendung der digitalen Signalfilterung können durch die Anordnung zu Bereitstellung und Durchführung einer Spülung der Druckmessleitung hervorgerufene Beeinflussungen und/oder Veränderungen der der Drucksituation mit Wirkung auf die Übertragungseigenschaften der Druckmessleitung beider Dimensionierung des Filterns hinsichtlich des Zeitverhaltens berücksichtigt werden.
• In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Beatmungsvorrichtung wird das physikalische Modell als eine Zusammenwirkung gemäß der folgenden Formeln: $${\text{P}}_{\text{backward}}={\text{ R}}_{\text{closed}}{\text{*P}}_{\text{forward}}$$

  

  $${\text{P}}_{\text{meas}}={\text{ P}}_{\text{forward}}+\left({\text{R}}_{\text{closed}}{\text{*P}}_{\text{forward}}\right)$$

  

  $${\text{G}}_{\text{gain}}=1/{\text{G}}_{\text{damping}}={\text{ G}}^{-1}{}_{\text{damping}}$$

  

  $${\text{G}}_{\text{forecast}}=\left(1/{\text{f}}_{\text{disturb}}\right)-{\text{G}}_{\text{delay}}$$

  

  $${\text{P}}_{\text{Prox}}=\left({\text{P}}_{\text{forward}}{\text{*G}}_{\text{forecast}}{\text{*G}}_{\text{gain}}\right)-\left({\text{P}}_{\text{backward}}{\text{*G}}_{\text{damping}}{\text{*G}}_{\text{delay}}{\text{*R}}_{\text{open}}\right)$$

  

  mit den Parametern:
• P_backward, P_forward, P_meas, P'_meas, P_Prox, R_closed, R_open, G_gain, G_damping, G_delay, G_forecast, f_disturb gebildet.
• Das physikalische Modell mit hinlaufender Welle und rücklaufender Welle mit Reflektionen von eingekoppelten Druck oder Druckänderungen in die Druckmessleitung an Leitungsanfang und Leitungsende werden dazu verwendet, ein patientennahes Druckniveau zu bestimmen, in welchem die Störsignalanteile, welche im erfassten Druckmesswert in der messtechnischen Anwendung real existieren und auf Überlagerungen und Reflexionen in der Druckmessleitung beruhen, vermindert sind. Das am Patienten gegebene proximale Druckniveau P_prox repräsentiert den Druck am Leitungsanfang. Das am weiteren Drucksensor messtechnisch erfasste Druckniveau P_meas repräsentiert den Druck am Leitungsende. Die Messung des Druckmesswertes am Leitungsende misst bereits Überlagerungen aus der hinlaufenden Welle und der rücklaufenden Welle. Die rücklaufende Welle entspricht der Reflexion der hinlaufenden Welle. Das Modell berücksichtigt einen Reflexionsfaktor am Leitungsende und einen Reflexionsfaktor am Leitungsanfang. Das Leitungsende wird als ein geschlossenes Ende angenommen und modelliert, was einem Reflexionsfaktor von 1 entspricht.
• Der Leitungsanfang wird als ein offenes Ende angenommen und modelliert, was einem Reflexionsfaktor von -1 entspricht. Die Modellbildung berücksichtigt einen Reflexionsfaktor R_closed am Leitungsende und einen Reflexionsfaktor R_open am Leitungsanfang. Dabei stellen G_damping, R_open, R_closed experimentell ermittelte Werte dar, welche mit Hilfe eines Versuchsaufbaus, bestehend aus Beatmungsvorrichtung, Druckmessleitung, Verbindungssystem, Verbindungselement, sowie ggf. zusätzlich oder optional unter Anbindung und Einbeziehung von patientennahen Durchflusssensor oder Saugdüse ermittelt werden können. Die dynamischen Eigenschaften werden als Dämpfung G_Damping berücksichtigt, wobei von einem dämpfenden Übertragungsverhalten der Druckmessleitung ausgegangen wird. Die Laufzeit des Signals auf der Druckmessleitung als Übertragungsleitung wird als eine Verzögerungszeit G_delay bei einer bekannten Länge der Druckmessleitung mit einer typischen Schallgeschwindigkeit angenommen. Mit Hilfe der Formeln 1 und 2 lassen sich die Beziehungen zwischen den Druckniveaus und den Reflexionsfaktoren R_closed, R_open für den Druckverlauf P_forward der hinlaufenden Welle und für den Druckverlauf P_backward der rücklaufenden Welle beschreiben.
• Zur Anwendung des Modells wird nunmehr zur Bestimmung der Messgröße P_prox aus der Messgröße P_meas zur anschließenden Bereitstellung des um Störsignalanteile verminderten patientennahen Druckniveaus P_Prox der Pfad mit der hinlaufenden Welle invertiert und damit das invertierte Modell gebildet. Im invertierten Modell wird für das Drucksignal P_backward der rücklaufenden Welle die Dämpfung G_damping angesetzt. Im invertierten Modell wird für das Drucksignal P_forward der hinlaufenden Welle eine Verstärkung G_gain angesetzt. Am Leitungsende ergibt sich im invertierten Modell bereits die gedämpfte, hinlaufende Welle als Messwert P'_meas, in Entsprechung zum Druckmesswert P_meas. Zur Abschätzung des gegebenen Drucks P_Prox am Leitungsanfang erfolgt im Pfad der rücklaufenden Welle des invertierten Modells eine Gewichtung des Messwertes P'_meas gemäß Formel 3 mit der Umkehrfunktion der Dämpfung als Verstärkung G_gain. Zur Abbildung der dynamischen Übertragungseigenschaften im invertierten Modell erfolgt eine Verzögerung der rücklaufenden Welle um die Laufzeit G_delay. Unter Annahme einer periodischen HF-Beatmungsfrequenz als Basis einer Störsignal-Anregung mit einer Frequenz f_disturb am Leitungsanfang und mit Störsignalerfassung am Leitungsende und unter der Annahme, dass sich weder die Periodizität der Störsignale, noch die Störsignale selbst, sich von Periode zu Periode nicht signifikant ändern, wird eine abgeschätzte Verzögerungszeit G_forecast angesetzt, welche sich gemäß der Formel 4 als die Periodendauer 1/f_disturb der Störsignalanregungen abzüglich der Laufzeit G_delay ergibt. Damit lässt sich gemäß der Formel 5 der proximal am Patienten gegebene Druck P_Prox am Leitungsanfang als Überlagerung der zurückgerechneten hinlaufenden Welle und der am Leitungsende reflektierten rücklaufenden Welle bestimmen. Die Kontrolleinheit ist ausgebildet, unter Verwendung dieser Formeln einen korrigierten patientennahen Druckmesswert zu ermitteln und den ermittelten patientennahen Druckmesswert bei der Kontrolle des Inspirationsventils und des Exspirationsventils zu berücksichtigen. Damit kann die Kontrolleinheit mit Anwendung des gemäß der obigen Ausführungen und Annahmen invertierten Modells mittels der Kontrolleinheit eine Bestimmung des proximal am Patienten gegebenen Druck P_Prox am Leitungsanfang vorgenommen werden und zur Kontrolle, Steuerung und/oder Regelung der Beatmung, insbesondere der HF-Beatmung verwendet werden. Insbesondere durch Kontrolle von Inspirationsventil und Exspirationsventil durch die Kontrolleinheit ist damit eine an die proximal am Patienten gegebene Drucksituation ermöglicht. Die vorliegende Erfindung ermöglicht in Zusammenwirkung mit einer, ggf. in oder an der Beatmungsvorrichtung am Ende der exspiratorischen Zuleitung des Verbindungssystems angeordneten Saugdüse (Ejektor) und/oder einen ggf. am Verbindungelement angeordneten patientennahen Durchflusssensors, eine Bereitstellung einer sehr gut auf den individuellen Patienten abgestimmte Beatmung, insbesondere eine sehr gut abgestimmte HF-Beatmung. Es wird eine signifikante Verminderung von, durch die HF-Beatmung induzierten Störsignalen auf die Druckmessung mit dem weiteren Drucksensor durch die Anwendung der beschriebenen Methodik basierend auf der physikalischen Modellbildung mit den zugehörigen Formeln 1 bis 5 erreicht.
• Die beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen der Beatmungsvorrichtung mit einer digitalen Signalfilterung oder einer physikalischen Modellbildung bei der Signalverarbeitung des weiteren Drucksensors mit Berücksichtigung von Ausbreitungen von Druckwellen und Reflektionen von Druckwellen in der Druckmessleitung des weiteren Drucksensors bieten wesentlichen Vorteile dahingehend, dass keine Anbringung eines Drucksensors nah am Patienten erforderlich ist, so dass weder Baugröße noch Gewicht eines zusätzlichen Sensors den Zugang zum Patienten für das klinische Personal oder die Situation des Patienten nachteilig beeinflussen. Zudem sind durch den Wegfall eines zusätzlichen Sensors im Mund/Nasen/Gesichtsbereich des Patienten auch keine ansonsten notwendigen Elemente zu Energieversorgung, Energie-Schnittstellen, Datenleitungen oder Daten-Schnittstellen nah an den Patienten zu führen, was wiederum Vorteile hinsichtlich des Zugangs zum Patienten, wie auch Vorteile bei der Ausgestaltung der Patientensicherheit, insbesondere auch hinsichtlich elektrischer Sicherheit oder auch Elektromagnetischer Verträglichkeit bietet.
• Die Tabelle 1 und Tabelle 2 zeigen Auflistungen mit Parametern und/oder Einstellgrößen, wie auch Eigenschaften der Druckmessleitung, welche zur Verminderung der Störsignalanteile im Messsignal der patientennahen Druckmessung eine Berücksichtigung im Wellenmodell finden können oder zumindest teilweise auch bei einer adaptiven Signalfilterung angewendet werden können. Es sind teilweise Angaben zu Abschätzungen hinsichtlich der Wirkung der Einbeziehung von Parametern, Einstellgrößen, bzw. Eigenschaften der Druckmessleitung in Form von Effekten in den Auflistungen eingetragen. Es sind abgeschätzte Angaben in Form einer vereinfachten dreistufigen Skalierung o, +, ++ enthalten, welche es abschätzbar machen, inwieweit sich jeweils Verbesserungen durch die jeweilige Einbeziehung der Parameter, bzw. Einstellgrößen, bzw. Eigenschaften der Druckmessleitung erzielen lassen können.
• Die folgende Tabelle 1 zeigt eine Auflistung mit beispielhaften Parametern und Einstellgrößen, welche bei Betrieb einer Beatmungsvorrichtung gegeben sein können. In der Tabelle 1 sind beispielhafte Abschätzungen mit angegeben, welche Effekte sich bei Berücksichtigung der aufgeführten Parameter und Einstellgrößen jeweils bei der Anwendung von Wellenmodell oder adaptiver Signalfilterung im Hinblick auf eine Verminderung von Fehlereinflüssen bei der Bestimmung des patientennahen Druckmesswertes ergeben. Tabelle 1

  Parameter / Einstellgröße	Effekt adaptive Filterung	Effekt Wellenmodell
  Beatmungsfrequenz (RR)	++	++
  Verhältnis von Inspirationszeitdauer (Ti) zu Exspirationszeitdauer (Te) (I:E Ratio)	+	++
  Inspirationszeitdauer (Ti)	+	++
  Exspirationszeitdauer (Te)	+	++
  Pinsp	0	0
  Pexp	0	0
  positiver Endexspiratorischer Druck (PEEP)	0	0
  HF- Oszillationsverhältnis (HF- I:E Ratio)	++	++
  HF- Beatmungsfrequenz (HF- RR)	+	++
  Atemgastemperatur	0	+
  Atemgaszusammensetzung	0	+
  Atemgasfeuchtigkeit	0	+
  FiO2	0	+

• Die folgende Tabelle 2 zeigt eine Auflistung mit beispielhaften Eigenschaften der Druckmessleitung. In der Tabelle 2 sind beispielhafte Abschätzungen mit angegeben, welche Effekte sich bei Berücksichtigung der aufgeführten Eigenschaften der Druckmessleitung jeweils bei der Anwendung von Wellenmodell oder adaptiver Signalfilterung im Hinblick auf eine Verminderung von Fehlereinflüssen bei der Bestimmung des patientennahen Druckmesswertes ergeben. Tabelle 2

  Eigenschaften von Druckmessleitung und Patientenzugang	Effekt adaptive Filterung	Effekt Wellenmodell
  Länge der Druckmessleitung	+	++
  Durchmesser der Druckmessleitung	+	++
  Volumen der Druckmessleitung	+	++
  Materialeigenschaften	0	+
  Strömungswiderstand	+	++
  Durchmesser des Endotrachealtubus	0	+
  Saugdüse (Ejektor) (Typ, Saugleistung, Saugmenge, Saugprofil)	0	+
  patientennaher Durchflusssensor (Typ, Durchmesser, Volumen)	0	+
  Spülflow (Fördermenge, Druckniveau)	0	+
  Patienteneigenschaften (Atemwegswiderstand, Elastizität der Atemwege)	0	0

• Die vorliegende Erfindung wird nun mit Hilfe der folgenden Figuren und den zugehörigen Figurenbeschreibungen ohne Beschränkungen des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren gezeigt und im Folgenden näher erläutert.
• Es zeigen:
• 1 eine schematische Übersicht der Komponenten eines Beatmungsgerätes zur HF- Beatmung
• 2a, 2b Wellenmodelle einer pneumatischen Übertragungsleitung
• 2c einen schematischen Ablaufplan einer Signalverarbeitung gemäß der 2a und 2b,
• 3a ein Blockschaltbild einer adaptiven Signalfilterung,
• 3b einen Ablaufplan einer adaptiven Signalfilterung gemäß der 3a.
• In der 1 ist eine schematische Übersicht der Komponenten einer Beatmungsvorrichtung 1 dargestellt, die für die Ausführung einer HF-Beatmung ausgerüstet ist. Die Beatmungsvorrichtung 1 ist zu einer Hochfrequenz-Beatmung ausgestaltet und besteht aus den Komponenten:
• einem Inspirationsventil 2, einem Exspirationsventil 3, einer Saugdüse 4, einer Eingabeeinheit 5, einer Steuer- und Regeleinheit 7, einer Gasmischeinheit 8, einer Gasdosiereinheit 9, einer Durchflussregelung 10, einer Durchflussmessung 11, einer Druckregelung 12, einer inspiratorischen Druckmessung 13, einer exspiratorischen Druckmessung 13', ein weiterer Drucksensor 15, einer Ventilansteuerung 14, einem inspiratorischen Gasanschluss 91, einem exspiratorischen Gasanschluss 92 und einem Gasauslass 93. Weiterhin ist ein Stellgrößeneingang 6 vorhanden, mittels dessen die für die Hochfrequenzbeatmung relevanten Stellgrößen 17,18,19, 20 an die Druckregelung 12, die Durchflussregelung 10 in der Steuer- und Regeleinheit 7 gelangen. Der Patient 47 ist über einen inspiratorischen Gasanschluss 91 mit inspiratorischen Zuleitungen und einen exspiratorischen Gasanschluss 92 mit exspiratorischen Zuleitungen eines Verbindungsystems 48 als Zuleitungen, in diesem Fall über ein Schlauchsystem, mit der Beatmungsvorrichtung 1 verbunden. Die Exspirationsluft wird über eine Saugdüse 4 (Ejektor) aus den Zuleitungen 48 in den exspiratorischen Gasanschluss 92 vom Patienten 47 hinweg gesogen und entweicht über einen Gasauslass 93 an die Umgebung. Der weitere Drucksensor 15 ist mittels einer Druckmessleitung 94 an einem Verbindungselement 46, dem sogenannten Y-Stück, welches die beiden Zuleitungen an einem Ort 49 nahe (proximal) am Patienten 74 verbindet, an die Beatmungsvorrichtung 1 angebunden und pneumatisch angekoppelt.
• Mittels der Druckmessleitung 94 wird ein Druckniveau vom Patienten 47 hin zu dem weiteren Drucksensor 15 geführt und von diesem messtechnisch erfasst und der Kontrolleinheit 7 bereitgestellt. Die Druckmessleitung 94 überträgt den direkt am Ort 49 des Patienten 47 vorliegenden Druck auf pneumatische Weise gleichsam in Echtzeit mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schalls in dem Gasgemisch, d.h. mit der in dem Atemgasgemisch aktuell gegebenen Schallgeschwindigkeit, hin zu dem weiteren Drucksensor 15, welcher in oder naher der Beatmungsvorrichtung 1 angeordnet ist. Typische Längen der zumeist und vorzugsweise flexibel ausgeführten oder elastischen Druckmessleitung 94 sind 500 mm bis 3000 mm, typische Innendurchmesser der Druckmessleitung 94 sind im Bereich von 0,7 mm bis 7 mm. Der weitere Drucksensor 15 dient zu einer patientennahen Druckmessung mit Erfassung der durch die Hochfrequenzbeatmung bedingten Drucksituation eines Istwertes des mittleren Atemwegsdrucks direkt am Patienten 47. Die patientennahe Druckmessung stellt also gleichsam eine Art einer „pneumatischen Fernmessung“ eines jeweils aktuell gegebenen Drucks in der Zuleitung 48 direkt am Patienten 47 während der Durchführung von maschineller Beatmung durch die Beatmungsvorrichtung 1 dar. Die Eingabeeinheit 5 zur Parametereingabe ist mit einer Anwender-Schnittstelle kombiniert ausgeführt und stellt den Stellgrößeneingang 6 für zumindest vier zur Einstellung der HF-Beatmung erforderliche Stellgrößen 17,18,19, 20 dar. Die zumindest erforderlichen vier Stellgrößen 17,18,19, 20 zur Durchführung einer HF-Beatmung sind:
• HF-Beatmungsfrequenz (HF-RR) 17, die HF-Druckamplitude 18, der gewünschte mittlere Atemwegsdruck P_AW 19 und das HF-Oszillations- Verhältnis (HF- I:E) 20. Die HF-Druckamplitude 18 wird zumeist in einer Form eines Spitze - Spitze- Wertes (peak-to-peakvalue, Û), z.B. eines analogen oder digitalen Spannungssignals, welches einen Druckunterschied ΔP charakterisiert, angegeben. Diese Stellgrößen dienen als Sollvorgaben für die Durchführung der HF-Beatmung durch die Beatmungsvorrichtung. Die Durchflussregelung 10, die Druckregelung 12 und der Stellgrößeneingang 6 sind eng an die Kontrolleinheit 7 angebunden. Die Kontrolleinheit 7 ist dazu vorgesehen, die Daten und Messwerte der Drucksensoren 13, 13', 15 und der Durchflusssensoren 11 zu verarbeiten und bei der Ausführung von Steuer- und Regelaufgaben in der Beatmungsvorrichtung 1 einzubeziehen. Die Daten und Messwerte werden mittels Datenleitungen in der Beatmungsvorrichtung 1 und insbesondere der Kontrolleinheit 7 zugeführt und bereitgestellt, aus Gründen einer übersichtlichen Darstellung sind einige der Signal- und Datenleitungen der Beatmungsvorrichtung 1 beispielhaft in der 1 gezeigt, jedoch nicht jeweils einzeln mit zugehörigen Bezugsziffern versehen. Die Kontrolleinheit 7 übermittelt die Steuerbefehle an die Ventilsteuerung 14 und erhält die Sollvorgaben 21 von der Eingabeeinheit 5. Die Ventilansteuerung 14 stellt die zur Beatmung erforderlichen inspiratorischen und
• exspiratorischen Beatmungsdrücke und Durchflussmengen für die konventionelle Beatmung einerseits, wie auch für die HF-Beatmung andererseits ein. Für den weiteren Drucksensor 15 zur patientennahen Druckmessung ist in der Kontrolleinheit 7 eine Signalverarbeitungseinheit 16 angeordnet, welche dazu ausgebildet und vorgesehen ist, die Druckmesswerte P_meas 120 des weiteren Drucksensors 15 zur patientennahen Druckmessung von Störsignalanteilen zu bereinigen. Die Störsignalanteile der Druckmesswerte P_meas 120 des weiteren Drucksensors 15 zur patientennahen Druckmessung werden im Wesentlichen durch die von der HF-Beatmung bewirkten Druckwechsel in den Zuleitungen 48 zum Patienten 47 hervorgerufen, welche sich in die Druckmessleitung 94 bis hin zum weiteren Drucksensor 15 fortpflanzen und sich im Messsignal P_meas 120 des weiteren Drucksensors 15 zur patientennahen Druckmessung als Störsignale darstellen. Diese pneumatisch hervorgerufenen Überlagerungen in die Druckmessleitung 94 rufen Störsignalanteile im Messsignal des weiteren Drucksensors 15 zur patientennahen Druckmessung, u.a. basierend auf Vielfachen (Oberwellen) der eingestellten der HF-Beatmungsfrequenz 17, wie auch angeregt durch das eingestellte HF-Oszillations-Verhältnis 20 der Hochfrequenzbeatmung hervor. Die Signalverarbeitungseinheit 16 ist ausgebildet, unter Kenntnis der Art und Weise der pneumatisch in der Druckmessleitung 94 wirksamen pneumatischen Anregungen und unter Berücksichtigung von Eigenschaften des pneumatischen Systems der Druckmessleitung 94 die Störsignalanteile im Messsignal am weiteren Drucksensor 15 der patientennahen Druckmessung zu vermindern. Zu den Eigenschaften der Druckmessleitung zählen beispielsweise Länge, Durchmesser,
• Materialeigenschaften oder Strömungswiderstand der Druckmessleitung 94. Neben der eingestellten der HF-Beatmungsfrequenz 17 und dem eingestellten HF-Oszillations- Verhältnis 20 können auch weitere Parameter und/oder Einstellgrößen einen zusätzlichen Einfluss auf die Störsignalanteile haben, wie beispielsweise Beatmungsfrequenz (RR), Verhältnis von Inspirationszeitdauer zu Exspirationszeitdauer (I:E Ratio), Inspirationszeitdauer (Ti),
• Exspirationszeitdauer (T_e), inspiratorische und exspiratorische Druckniveaus P_insp, P_exp, positiver Endexspiratorischer Druck (PEEP). Die Signalverarbeitungseinheit 16 kann durch Einbeziehung von Kenntnissen über die Eigenschaften der Druckmessleitung 94 und die Art und Weise der pneumatischen Anregung eine angepasste Art und Weise der Signalverarbeitung durchführen.
• Eine solche Signalverarbeitung kann beispielsweise mittels einer adaptiven Signalfilterung - näher ausgeführt in der 3a, 3b, 4, 5 - oder auch unter Einbeziehung eines mathematischen Modells - näher ausgeführt in den 2a, 2b, 2c, 4, 5 -, erfolgen und die Störsignalanteile im Messsignal der patientennahen Druckmessung am weiteren Drucksensor 15 vermindern. Das mathematische Modell (Wellenmodell) beschreibt die Art und Weise von Ausbreitung und Reflektion und die zugehörigen Zeitverläufe von Druckwellen in der Druckmessleitung 94 vom Patienten 47 hin zum weiteren Drucksensor 15. Die Signalverarbeitungseinheit 16 stellt, - beispielsweise bei Anwendung der mathematischen Modelle 100, 200 ( 2a, 2b, 2c) oder bei der Anwendung digitaler Filter 400 (3a, 3b) - ein um die Störsignalanteile vermindertes Ausgangssignal P_Prox 210, 2100 bereit, welches von der Kontrolleinheit 7 und von der Ventilansteuerung 14 zur Durchführung der HF-Beatmung in der Beatmungsvorrichtung 1 genutzt wird.
• Die 2a zeigt ein physikalisches Modell 100 einer pneumatischen Übertragungsleitung als Blockschaltbild. Die 2b zeigt ein invertiertes Modell 200 der pneumatischen Übertragungsleitung nach der 2a als Blockschaltbild. Gleiche Komponenten in der 1 und in den 2a, 2b und 2c werden in den 1, 2a, 2b und 2c mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Die physikalischen Modelle 100, 200 werden in Funktion und Beziehung zueinander gemeinsam nun nachfolgend anhand der 2a, 2b und 2c erläutert näher und beschrieben. Die Übertragungsleitung in dem physikalischen Modell 100 und dem invertierten 200 Modell bildet physikalisch die Druckmessleitung 94 gemäß der 1 nach. Als Leitungsanfang 941 der Übertragungsleitung in den Modellen 100, 200 wird der Ort 49 (1) am Patienten 47 (1) angenommen, an welchem die Druckmessleitung 94 ( 1) an die Zuleitung 48 (1) direkt nahe am Patienten 47 (1) pneumatisch angekoppelt ist. Als Leitungsende 942 der Übertragungsleitung in den Modellen 100, 200 wird der Ort des weiteren Drucksensors 15 (1) in der Beatmungsvorrichtung 1 (1) angenommen, als der Ort, an dem die Druckmessleitung 94 (1) das am Patienten 47 (1) gegebene Druckniveau zur messtechnischen Erfassung eines patientennahen Druckmesswertes durch den weiteren Drucksensor 15 (1) bereitstellt. Das am Patienten 47 (1) gegebene proximale Druckniveau P_prox 110 repräsentiert im Modell 100 den Druck am Leitungsanfang 941. Das am weiteren Drucksensor 15 (1) messtechnisch erfasste Druckniveau P_meas 120 repräsentiert im Modell 100 den Druck am Leitungsende 942. Die Modelle 100, 200 weisen jeweils obere Pfade 130, 230 und untere Pfade 140, 240 auf. Die obere Pfade 130, 230 bilden jeweils eine hinlaufende Welle und die unteren Pfade 140, 240 bilden jeweils eine rücklaufende Welle in den Modellen 100, 200 nach und ab. Der Druckmesswert P_meas 120 am Leitungsende 942 wird mit Hilfe der im Folgenden erläuterten Modelle 100, 200 dazu verwendet, ein patientennahes Druckniveau P_Prox 210 zu bestimmen, in welchem die Störsignalanteile, welche im erfassten Druckmesswert P_meas 120 in der messtechnischen Anwendung real existieren und auf Überlagerungen und Reflexionen in der Druckmessleitung 94 (1) beruhen, vermindert sind. Die Messung des Druckmesswertes P_meas 120 am Leitungsende 942 misst bereits Überlagerungen aus der hinlaufenden Welle 130 und der rücklaufenden Welle 140. Die Überlagerungen sind in den Modellen 100, 200 vereinfachend als Summationspunkte an den Druckmesswerten, bzw. Druckniveaus 110, 120 210, 220 bildlich dargestellt. Die rücklaufende Welle 140 entspricht der Reflexion der hinlaufenden Welle 130. Das Modell 100 berücksichtigt einen Reflexionsfaktor R_closed 350 am Leitungsende 942 und einen Reflexionsfaktor R_open 300 am Leitungsanfang 941. Das Leitungsende wird als ein geschlossenes Ende angenommen und modelliert, was einem Reflexionsfaktor von 1 entspricht. Der Leitungsanfang wird als ein offenes Ende angenommen und modelliert, was einem Reflexionsfaktor von -1 entspricht. Mit Hilfe der Formel 1 und der Formel 2 lassen sich die Beziehungen zwischen den Druckniveaus 110, 120 und den Reflexionsfaktoren 300, 350 für den Druckverlauf P_forward 111 der hinlaufenden Welle 130 und für den Druckverlauf P_backward 121 der rücklaufenden Welle 140 beschreiben. $${\text{P}}_{\text{backward}}={\text{R}}_{\text{closed}}{\text{*P}}_{\text{forward}}$$

  

  $${\text{P}}_{\text{meas}}={\text{P}}_{\text{forward}}+\left({\text{R}}_{\text{closed}}{\text{*P}}_{\text{forward}}\right)$$

  
• Die dynamischen Eigenschaften werden in den Übertragungsfunktionen als Dämpfung G_Damping 500 berücksichtigt. Die Laufzeit des Signals wird in den Modellen 100, 200 dadurch berücksichtigt, dass eine Verzögerungszeit G_delay 600 bei einer bekannten Länge der Druckmessleitung 94 (1) mit einer typischen Schallgeschwindigkeit in Luft bei Standard-Normbedingungen (20°C, 1013 HPa) von 343 ms^-1 angenommen wird. Weitere Informationen über den realen Messwert der Messgröße P_prox 120 sind nicht vorhanden, zur Anwendung des Modells 100 wird nunmehr zur Bestimmung dieser Messgröße P_prox 120 aus der Messgröße P_meas 110 zur anschließenden Bereitstellung des um Störsignalanteile verminderten patientennahen Druckniveaus P_Prox 210 der obere Pfad 130 mit der hinlaufenden Welle invertiert und damit das invertierte Modell 200 gebildet. Das invertierte Modell 200 ist in der 2b dargestellt. Es wird von einem dämpfenden Übertragungsverhalten der Druckmessleitung 94 (1) ausgegangen. Im invertierten Modell 200 wird für das Drucksignal der rücklaufenden Welle 240 die Dämpfung G_damping 500 angesetzt. Im invertierten Modell 200 wird für das Drucksignal der hinlaufenden Welle 230 eine Verstärkung G_gain 700 angesetzt. Am Leitungsende 942 ergibt sich im invertierten Modell 200 bereits die gedämpfte, hinlaufende Welle 230 als Messwert P'_meas 220, in Entsprechung zum Druckmesswert P_meas 120 im Modell 100. Zur Abschätzung des gegebenen Drucks P_Prox 210 am Leitungsanfang erfolgt im Pfad der hinlaufenden Welle 230 des invertierten Modells 200 eine Gewichtung des Messwertes P'_meas 220 gemäß Formel 3 mit der Umkehrfunktion der Dämpfung als Verstärkung G_gain 700. $${\text{G}}_{\text{gain}}=1/{\text{G}}_{\text{damping}}={\text{ G}}^{-1}{}_{\text{damping}}$$

  
• Zur Abbildung der dynamischen Übertragungseigenschaften erfolgt im invertierten Modell 200 eine Verzögerung der rücklaufenden Welle 240 um die Laufzeit G_delay 600. Die hinlaufende Welle 230 müsste im invertierten Modell 200 um ein Äquivalent einer „Umkehrfunktion der Laufzeit“ verzögert werden. Da eine Abbildung der „Umkehrfunktion der Laufzeit“ einer Vorhersage in die Zukunft entsprechen würde, was sich mit der Methodik des physikalischen Modells 100 und des Invertierten Modells 200 nicht abbilden lässt, wird unter der Annahme einer Periodizität der HF-Beatmungsfrequenz als Basis einer Störsignal- Anregung mit einer Frequenz f_disturb am Leitungsanfang und Störsignalerfassung am Leitungsende und unter der Annahme, dass sich weder die Periodizität der Störsignale, noch die Störsignale selbst, sich im Verlauf der Beatmung von Periode zu Periode nicht signifikant ändern, eine abgeschätzte Verzögerungszeit G_forecast 800 angesetzt, welche sich gemäß der Formel 4 als die Periodendauer 1/f_disturb 900 der Störsignalanregungen abzüglich der Laufzeit G_delay600 ergibt. $${\text{G}}_{\text{forecast}}=\left(1/{\text{f}}_{\text{disturb}}\right)-{\text{G}}_{\text{delay}}$$

  
• Damit lässt sich gemäß Formel 5 der proximal am Patienten 47 (1) gegebene Druck P_Prox 210 am Leitungsanfang 941 als Überlagerung der zurückgerechneten hinlaufenden Welle 230 und der am Leitungsende 942 reflektierten rücklaufenden Welle 942 gemäß der Formel 5 bestimmen. $$\begin{array}{l}{\text{P}}_{\text{Prox}}\text{ = }\\ \left({\text{P}}_{\text{forward}}{\text{*G}}_{\text{forecast}}{\text{*G}}_{\text{gain}}\right)-\left({\text{P}}_{\text{backward}}{\text{*G}}_{\text{damping}}{\text{*G}}_{\text{delay}}{\text{*R}}_{\text{open}}\right)\end{array}$$

  
• Damit kann mit Anwendung des gemäß der obigen Ausführungen und Annahmen invertierten Modells 200 mittels der Kontrolleinheit 7 (1) eine Bestimmung des proximal am Patienten 47 (1) gegebenen Drucks P_Prox 210 am Leitungsanfang 941 vorgenommen werden und zur Kontrolle, Steuerung und/oder Regelung der HF-Beatmung verwendet werden. Insbesondere durch Kontrolle von Inspirationsventil 2 (1) und Exspirationsventil 3 (1) durch die Kontrolleinheit 7 (1) ist damit eine an die proximal am Patienten 47 (1) gegebene Drucksituation 49 in Zusammenwirkung mit der Saugdüse (Ejektor) 4 (1) sehr gut auf den individuellen Patienten 47 (1) abgestimmte HF-Beatmung ermöglicht, da die durch die HF-Beatmung indizierten Störsignale auf die Druckmessung mit dem weiteren Drucksensor 15 (1) durch die Anwendung der beschriebenen Methodik basierend auf den Modellen 100, 200 und zugehöriger Formeln 1 bis 5 signifikant vermindert werden können. In Messversuchen mit Messleitungen 94 (Figur) einer Gesamtlänge im Bereich von 1500 mm bis 2500 mm und Innendurchmessern in einem Bereich von 1,5 mm bis 3 mm konnte beispielsweise mit Werten im Bereich von 0,5 bis 1,0 für die Dämpfung G_damping 500 und mit Werten im Bereich von 3,5 Millisekunden bis 7,5 Millisekunden für die Verzögerungszeit G_delay 600 gute Resultate bei der Verminderung der Störsignalanteile erreicht werden. Unter Einbeziehung der Periodizität der HF-Beatmungsfrequenz (HF- RR) im Bereich von 5 sec^-1 bis 20 sec^-1 wie auch unter Einbeziehung des HF- Oszillations- Verhältnisses (HF- I:E) in einem Bereich von 1:1 bis 1:3 und der damit jeweils in Zusammenhang stehenden angeregten Frequenzanteile f_disturb 900 der eingekoppelten Störsignalanteile in die Druckmessung des weiteren Drucksensors 15 (1) ist mittels der Formeln 1 bis 5 beispielsweise eine Anpassung der Signalverarbeitung 16 (1) der Signale des weiteren Drucksensors 15 (1) in der Kontrolleinheit 7 (1) an vom Anwender vorgenommene Änderungen von Einstellgrößen und/ oder Eingangsparametern ermöglicht. In der Tabelle 1 der allgemeinen Beschreibung sind Beispiele von Einstellgrößen und/oder Eingangsparametern aufgelistet.
• Zudem können auch von den obigen Bereichsangaben abweichende Werte für Länge und Innendurchmesser oder Materialeigenschaften der Druckmessleitung 94 (1) in die bei der Anwendung der Modelle 100, 200 verwendeten Werte für die Dämpfung G_damping 500 und die Verzögerungszeit G_delay 600, wie auch der Verstärkung G_gain 700 mittels der Formeln 1 bis 5 in die Modellbildung einbezogen werden. Prinzipiell kann eine derartige Anpassung von Verzögerungszeit G_delay 600, G_damping 500, Verstärkung G_gain 700, G_forecast 800, f_disturb 900 auf Basis wenigstens einer der Sollvergaben 21 (1), wie beispielsweise der Parameter 17, 18, 19, 20 (1) mittels Anpassung der Modelle 100, 200 bei der Signalverarbeitung 16 (1) durch die Kontrolleinheit 7 (1) vorgenommen werden. In der Tabelle 2 der allgemeinen Beschreibung sind weitere Beispiele von Eigenschaften der Druckmessleitung 94 (1) gelistet.
• Die 2c zeigt einen schematischen Ablaufplan einer Routine 1000 für eine Anwendung einer Signalverarbeitung basierend auf den Modellen 100, 200 nach den 2a und 2b. Nach einem START 1100 mit Laden von Voreinstellungen für Eingangsparameter 1101 mit Eigenschaften der Druckmessleitung 94 (1) werden der Routine 1000 in einem Vorbereitungsschritt 1110 als HF-Beatmungsparameter 1102 die aktuell eingestellte HF-Beatmungsfrequenz 17 und das eingestellte HF-Oszillations-Verhältnis 20 als Eingangsparameter zugeführt. In optionaler Weise kann ein weiterer Vorbereitungsschritt 1111 durchgeführt werden, in welchem der Routine 1000 aktuelle Daten 1103 für Länge und Innendurchmesser oder Materialeigenschaften der aktuell verwendeten Druckmessleitung 94 (1) als weitere Eingangsparameter zugeführt werden. Die Zuführung der aktuellen Daten 1103 kann beispielsweise über ein Eingabefeld, welches der Benutzung an den Beatmungsgerät 1 (1) editiert erfolgen, eine andere Möglichkeit stellen eine Datenverbindung zu einem übergeordneten System, ein Auslesen von Daten aus einem, in oder an der Druckmessleitung 94 (1) angeordneten Datenspeicher (RFID-Chip) dar. Eine weitere Möglichkeit ist dadurch gegeben, dass ein Manöver zu einer Bestimmung von Materialeigenschaften der Druckmessleitung 94 (1) von der Beatmungsvorrichtung 1 (1) durchgeführt werden kann. Es folgt ein Vergleich 1200, ob die neu zugeführten Eingangsparameter von den Voreinstellungen abweichen. Falls „ja“, wird eine Initialisierung 1300 durchgeführt, falls „nein“, dann wird die Initialisierung 1300 übersprungen. Während der Initialisierung 1300 erfolgt eine Anpassung 1333 des Invertierten Modells 200 gemäß der 2b an die aktuell eingestellte HF-Beatmungsfrequenz 17 und das eingestellte HF-Oszillations-Verhältnis 20, wie auch an andere geänderte Eingangsparameter, wie z.B. Länge oder Innendurchmesser der Druckmessleitung 94 (1). Diese Anpassungen wirken im Modell 200 sowohl auf die Dämpfung G_Damping 500 (2a, 2b) im Hinblick auf die dynamischen Eigenschaften, wie auch auf die Verstärkung G_gain 700 (2a, 2b) und die abgeschätzte Verzögerungszeit G_forecast 800 (2a, 2b). Anschließend erfolgt in einem Signalerfassungs- und Signalverarbeitungsschritt 1400 ein kontinuierliches Einlesen der Signale P_meas 120 des weiteren Drucksensors 15 (1) mit nachfolgend kontinuierlich durchgeführter Anwendung des invertierten Modells 200 mit Verminderung der den Signalen P_meas 120 des weiteren Drucksensors 15 (1) überlagerten Störsignalanteile, sowie mit kontinuierlich aktualisierter Bereitstellung eines Ausgabesignals 2100 als Resultat der Routine. Das Ausgabesignal 2100 indiziert einen proximal am Patienten 47 (1) gegebenen Druck P_Prox 210. Mit einer Beendigung der HF- Beatmung an der Beatmungsvorrichtung 1 (1) kommt die Routine 1000 zu einem Ende 1500.
• Die 3a zeigt ein beispielhaftes Blockschaltbild einer adaptiven Signalfilterung 400. Das Blockschaltbild der adaptiven Signalfilterung 400 mit Eingangssignal x(n) 401 und Ausgangssignal y(n) 402 weist als typische Elemente einen ersten Gewichtungsfaktor b₀ 403, einen zweiten Gewichtungsfaktor b₁ 404, ein Zeitglied T 405 und ein Summationsglied 406 eines linearen, zeitinvarianten, zeitdiskreten System auf, welches sich mit Hilfe der Formel 6 in allgemeiner Form für eine Folge von Abtastwerten n beschreiben lässt $$\text{y}\left(\text{n}\right)={\text{b}}_0*\text{x}\left(\text{n}\right)+{\text{b}}_1*\text{x}\left(\text{n}-\text{T}\right)$$

  
• Das Eingangssignal x(n) 401 entspricht dem messtechnisch durch den weiteren Drucksensor 13 (1) erfassten Druckmesswert P_meas 120 (1), das Ausgangssignal y(n) 402 entspricht dem proximalen Druck P_Prox 210 (1) direkt am Patienten 47 (1). Die zeichnerischen Elemente 407, 408 deuten die Anpassung der Gewichtungsfaktoren b₀ 403, b₁ 404, ein auch des Zeitgliedes T 405 auf Basis der HF-Beatmungsfrequenz (HF- RR) 17 ( 1) und/oder des HF-Oszillations-Verhältnisses (HF- I:E) 20 (1) an. Prinzipiell kann eine derartige Anpassung der Gewichtungsfaktoren b₀ 403, b₁ 404 und/oder Zeitgliedes T 405 auf Basis wenigstens einer der Sollvergaben 21 (1), wie beispielsweise der Parameter 17, 18, 19, 20 (1) mittels der adaptiven Signalfilterung 400 durch die Kontrolleinheit 7 (1) vorgenommen werden.
• Die 3b zeigt einen schematischen Ablaufplan einer Routine 4000 für eine Anwendung einer Signalverarbeitung mit einer adaptiven Signalfilterung. Gleiche Komponenten in der 1, 2a, 2b und in den 3a und 3b werden in den 1, 2a, 2b, 2c, 3a, 3ba und 3b mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Nach einem START 4100 mit Laden von Voreinstellungen für Eingangsparameter 4101 mit Eigenschaften der Druckmessleitung 94 (1) werden der Routine 4000 in einem Vorbereitungsschritt 4110 als HF- Beatmungsparameter 4102 die aktuell eingestellte HF-Beatmungsfrequenz 17 und das eingestellte HF-Oszillations-Verhältnis 20 als Eingangsparameter zugeführt. In optionaler Weise kann ein weiterer Vorbereitungsschritt 4111 durchgeführt werden, in welchem der Routine 4000 aktuelle Daten 4103 für Länge und Innendurchmesser oder Materialeigenschaften der aktuell verwendeten Druckmessleitung 94 (1) als weitere Eingangsparameter zugeführt werden. Die Zuführung der aktuellen Daten 4103 kann beispielsweise über ein Eingabefeld, welches der Benutzung an den Beatmungsgerät 1 (1) editiert erfolgen, eine andere Möglichkeit stellen eine Datenverbindung zu einem übergeordneten System, ein Auslesen von Daten aus einem, in oder an der Druckmessleitung 94 (1) angeordneten Datenspeicher (RFID-Chip) dar. Es folgt ein Vergleich 4200, ob die neu zugeführten Eingangsparameter von den Voreinstellungen abweichen. Falls „ja“, wird eine Initialisierung 4300 durchgeführt, falls „nein“, dann wird die Initialisierung 4300 übersprungen. Während der Initialisierung 4300 erfolgt eine Anpassung 4333 des Digitalen Filters 400 gemäß der 3a an die aktuell eingestellte HF-Beatmungsfrequenz 17 und das eingestellte HF-Oszillations- Verhältnis 20, wie auch an andere geänderte Eingangsparameter, wie z.B. Länge oder Innendurchmesser der Druckmessleitung 94 (1). Diese Anpassungen wirken im digitalen Filter 400 sowohl auf die Dimensionierung der Gewichtungsfaktoren b₀ 403, b₁ 404 (3a), wie auch auf die Dimensionierung der Zeitglieds T 405 (3a). Anschließend erfolgt in einem Signalerfassungs- und Signalverarbeitungsschritt 4400 ein kontinuierliches Einlesen der Signale P_meas 120 des weiteren Drucksensors 15 (1) mit nachfolgend kontinuierlich durchgeführter Anwendung des digitalen Filters 400 mit Verminderung der den Signalen P_meas 120 des weiteren Drucksensors 15 (1) überlagerten Störsignalanteile, sowie mit kontinuierlich aktualisierter Bereitstellung eines Ausgabesignals 2100 als Resultat der Routine. Das Ausgabesignal 2100 indiziert einen proximal am Patienten 47 (1) gegebenen Druck P_Prox 210. Bei Beendigung der HF-Beatmung an der Beatmungsvorrichtung 1 (1) kommt die Routine 4000 zu einem Ende 4500. Als Alternative zu dem mit Formel 6 in allgemeiner Form beschriebenen Filter, welche eine Ausgestaltung als ein FIR-Filter (FIR = finite impulse response) beschreibt, kann auch ein IIR- Filter (infinite impulse response) für die digitale Signalfilterung eingesetzt werden.
• Bezugszeichenliste

1

Beatmungsvorrichtung

2

Inspirationsventil

3

Exspirationsventil

4

Saugdüse, Ejektor

5

Eingabeeinheit zur Parametereingabe

6

Stellgrößeneingang

7

Kontrolleinheit, Steuerung, Regelung der Beatmung

8

Gasmischeinheit

9

Gasdosiereinheit

10

Durchflussregelung

11

Durchflussmessung

12

Druckregelung

13

Drucksensor, Druckmessung inspiratorisch, Druckmesswert inspiratorisch

13'

Drucksensor, Druckmessung exspiratorisch, Druckmesswert exspiratorisch

14

Ventilansteuerung

15

Weiterer Drucksensor patientennahe Druckmessung

16

Drucksignalverarbeitung

17,18,19, 20

Stellgrößen

21

Sollvorgaben

46

Verbindungselement (Y-Stück)

47

Patient

48

Verbindungssystem, Zuleitungen / Schlauchsystem

49

Patient, Ort am Patienten

91

inspiratorische Zuleitung, inspiratorischer Gasanschluss

92

exspiratorische Zuleitung, exspiratorischer Gasanschluss

93

Gasauslass

94

Druckmessleitung

100

Blockschaltbild physikalisches Modell

110

proximales Druckniveau P_Prox im physikalischen Modell

111

Druckverlauf P_forward der hinlaufenden Welle

120

Druckniveau P_meas im physikalischen Modell

130

Hinlaufende Welle im physikalischen Modell

140

Rücklaufende Welle im physikalischen Modell

121

Druckverlauf P_backward der rücklaufenden Welle

200

Blockschaltbild invertiertes Modell

210

proximales Druckniveau P_Prox im invertierten Modell

220

Druckniveau P'_meas im invertierten Modell

230

Hinlaufende Welle im invertierten Modell

240

Rücklaufende Welle im invertierten Modell

300

Reflexionsfaktor R_open am Leitungsanfang

350

Reflexionsfaktor R_closed am Leitungsende

400

digitales Filter

401

Eingangssignal des digitalen Filters

402

Ausgangssignal des digitalen Filters

403,404

Gewichtungsfaktoren

405

Zeitglied

406

Summationsglied

407, 408

Elemente zu Anpassung des digitalen Filters

500

dynamische Eigenschaften Dämpfung G_Damping

600

Verzögerungszeit G_delay

700

Verstärkung G_gain

800

abgeschätzte Verzögerungszeit G_forecast

941

Leitungsanfang der Druckmessleitung

942

Leitungsanfang der Druckmessleitung

1000

Routine

1100

START

1101

Eingangsparameter

1102

HF-Beatmungsparameter

1103

Daten der aktuell verwendeten Druckmessleitung

1110

Vorbereitungsschritt

1111

weiterer Vorbereitungsschritt

1200

Vergleich

1300

Initialisierung

1400

Signalerfassungs- und Signalverarbeitungsschritt

1500

Ende, STOP, Stopp

2100

Ausgabesignal

4100

START

4101

Eingangsparameter

4102

HF-Beatmungsparameter

4103

aktuelle Daten der Druckmessleitung

4110

Vorbereitungsschritt

4111

weiterer Vorbereitungsschritt

4200

Vergleich

4300

Initialisierung

4400

Signalerfassungs- und Signalverarbeitungsschritt

4500

Ende, STOP, Stopp

• 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
• DE 102006048680 B3 [0005]
• WO 2007142642 [0006]
• DE 3417954 A1 [0007]

Claims (17)

1. Beatmungsvorrichtung (1) zur Beatmung eines Patienten (47), mit • einer Kontrolleinheit (7), • einem Exspirationsventil (3), • einem Inspirationsventil (2), • einem inspiratorischen Drucksensor (13), • einem exspiratorischen Drucksensor (13'), • einem Verbindungssystem (48) mit einer inspiratorischen Zuleitung (91) zur Zuführung von Atemgasen zu dem Patienten (47) und mit einer exspiratorischen Zuleitung (92) zur Fortführung von Atemgasen von dem Patienten (47), • einem Verbindungselement (46) zur patientenseitigen Verbindung des Patienten (47) mit dem Verbindungssystem (48), • einer an das Verbindungselement (48) pneumatisch angekoppelte Druckmessleitung (94), • einem an die Druckmessleitung (94) pneumatisch angekoppelten weiteren Drucksensor (14), • wobei der inspiratorische Drucksensor (13) in oder an der inspiratorischen Zuleitung (91) des Verbindungssystems (48) angeordnet ist, • wobei der inspiratorische Drucksensor (13) zu einer Erfassung eines inspiratorischen Druckmesswertes (13) und zu einer Bereitstellung des inspiratorischen Druckmesswertes (13) an die Kontrolleinheit (7) ausgebildet ist, • wobei der exspiratorische Drucksensor (13') in oder an der exspiratorischen Zuleitung (92) des Verbindungssystems (48) angeordnet ist, • wobei der exspiratorische Drucksensor (13') zu einer Erfassung eines exspiratorischen Druckmesswertes (13') und zu einer Bereitstellung des exspiratorischen Druckmesswertes (13') an die Kontrolleinheit (7) ausgebildet ist, • wobei der weitere Drucksensor (14) zu einer Erfassung eines patientennahen Druckmesswertes (14) und zu einer Bereitstellung des patientennahen Druckmesswertes (14) an die Kontrolleinheit (7) ausgebildet ist, • wobei die Kontrolleinheit (7) ausgebildet ist, das Inspirationsventil (2) unter Berücksichtigung des inspiratorischen Druckmesswertes (13) zu kontrollieren, um ein inspiratorisches Atemgasgemisch mit einem inspiratorischen Druckniveau über die inspiratorische Zuleitung (91) des Verbindungssystems (48) für den Patienten (47) bereitzustellen, • wobei die Kontrolleinheit (7) ausgebildet ist, das Exspirationsventil (3) unter Berücksichtigung des exspiratorischen Druckmesswertes (13') zu kontrollieren, um ein exspiratorisches Druckniveau über die exspiratorische Zuleitung (92) des Verbindungssystems (48) für den Patienten (47) einzustellen, • wobei die Kontrolleinheit (7) ausgebildet ist, mittels des Inspirationsventils (2) und des Exspirationsventils (3) eine Beatmung mit einer Beatmungsfrequenz von bis zu 150 Atemzyklen je Minute (150 min^-1) mit einem Verhältnis von Inspirationszeitdauer Ti zu Exspirationszeitdauer T_e in einem Bereich von 4 zu 1 bis 1 zu 5 (I:E- Ratio von 4:1 bis 1:5) einzustellen, • wobei die Kontrolleinheit (7) ausgebildet ist, auf Basis des patientennahen Druckmesswertes (14) mittels des Inspirationsventils (2) und des Exspirationsventils (3) zumindest das exspiratorische Druckniveau derart anzusteuern, dass dem Druckniveau eine HF-Oszillation mit einer HF-Beatmungsfrequenz (17) als Variation in der Amplitude in einem Bereich 3 Hertz bis 20 Hertz (3 sec^-1 bis 20 sec^-1) mit und mit einem HF-Oszillations- Verhältnis (20) von HF-Inspirationszeitdauer HF-T_i zu HF-Exspirationszeitdauer HF-T_e in einem Bereich von 1 zu 1 bis 1 zu 3 (HF- I:E- Ratio von 1:1 bis 1:3) überlagert ist, wobei die Kontrolleinheit (7) weiterhin ausgebildet ist, eine Signalverarbeitung (1000) des patientennahen Druckmesswertes (14) durchzuführen, wobei von der Kontrolleinheit (7) bei der Durchführung der Signalverarbeitung (1000) • mindestens eine Eigenschaft der Druckmessleitung (94) aus einer Gruppe von Druckmessleitungen zugehörigen Eigenschaften und • mindestens eine Beatmungseinstellung (21) oder eine Änderung der mindestens einen Beatmungseinstellung (21) von vor und/oder während des Betriebes der Beatmungsvorrichtung (1) aus einer Gruppe von Beatmungsparametern berücksichtigt werden, wobei die Gruppe von zu Druckmessleitungen zugehörigen Eigenschaften zumindest eines der folgenden Elemente umfasst: o Länge der Druckmessleitung (94), o Durchmesser der Druckmessleitung (94), o Materialeigenschaften der Druckmessleitung (94), o Strömungswiderstand der Druckmessleitung (94), o Einen Leitungstyp, kennzeichnend die Länge, den Durchmesser, die Materialeigenschaften und/ oder einen Strömungswiderstand der Druckmessleitung (94), wobei die Gruppe von im Betrieb der Beatmungsvorrichtung einstellbaren Beatmungseinstellungen (21) zumindest eines der folgenden Elemente umfasst: o Beatmungsfrequenz (RR), o Verhältnis von Inspirationszeitdauer zu Exspirationszeitdauer (I:E Ratio), o Inspirationszeitdauer (Ti), o Exspirationszeitdauer (T_e), o inspiratorisches Druckniveau P_insp, o mittlerer Atemwegsdruck P_AW (19), o HF-Druck Druckniveau PHF (18), o exspiratorisches Druckniveau P_exp, o positiver Endexspiratorischer Druck (PEEP), o HF-Beatmungsfrequenz (HF-RR) (17), o eingestellte HF-Oszillationsverhältnis (HF- I:E- Ratio) (20), o HF-Inspirationszeitdauer (HF-Ti), o HF-Exspirationszeitdauer (HF-T_e), o inspiratorisches Druckplateau, o inspiratorischer Druckanstiegsgradient, o Betriebsmodus einer Beatmungsform, o Patiententypus, gekennzeichnet durch Alter, Geschlecht, Gewicht, Gestationsalter, APGAR- Wert, Krankheitsbild des Patienten (47).
2. Beatmungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Kontrolleinheit (7) ausgebildet ist, bei der Durchführung der Signalverarbeitung (1000, 4000) die Entstehung und/oder Ausbreitung von Druckwellen und Reflektionen von Druckwellen in der Druckmessleitung (94) zu berücksichtigen und durch Entstehung und/oder Ausbreitung von Druckwellen und Reflektionen von Druckwellen in der Druckmessleitung (94) hervorgerufene Störsignalanteile zu entfernen, zu vermindern oder zu kompensieren.
3. Beatmungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Kontrolleinheit (7) ausgebildet ist, bei der Durchführung der Signalverarbeitung (4000) eine Digitale Signalfilterung (400) zur Anwendung zu bringen.
4. Beatmungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Kontrolleinheit (7) ausgebildet ist, bei der Durchführung der Signalverarbeitung (1000) ein Physikalisches Modell (100, 200) mit einzubeziehen, wobei in dem physikalischen Modell (100, 200) Entstehung und/oder Ausbreitung von Druckwellen und Reflektionen von Druckwellen in der Druckmessleitung (94) berücksichtigt sind.
5. Beatmungsvorrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei in dem physikalischen Modell (100, 200) Entstehung und Ausbreitung von Druckwellen und Reflektionen von Druckwellen in der Druckmessleitung (94) berücksichtigt sind, wobei die Kontrolleinheit (7) ausgebildet ist, die durch Entstehung und/oder Ausbreitung von Druckwellen und Reflektionen von Druckwellen in der Druckmessleitung (94) hervorgerufenen Störsignalanteile zu entfernen, zu vermindern oder zu kompensieren.
6. Beatmungsvorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei in dem physikalischen Modell (100, 200) Ausbreitungen von Druckwellen und Reflektionen von Druckwellen in der Druckmessleitung (94) berücksichtigt sind, welche durch die Bereitstellung der inspiratorischen und exspiratorischen Druckniveaus im Verbindungssystem (48) und/oder am Verbindungselement (46) in die Druckmessleitung (94) und auf den weiteren Drucksensor (14) einwirken und Veränderungen des patientennahen Druckmesswertes (14) und des zeitlichen Verlaufs des patientennahen Druckmesswertes (14) bewirken, wobei die Kontrolleinheit (7) ausgebildet ist, die durch die Bereitstellung der Inspiratorischen und exspiratorischen Druckniveaus im Verbindungssystem (48) und/oder am Verbindungselement (46) entstehenden und sich ausbreitenden Druckwellen und Reflektionen von Druckwellen in der Druckmessleitung (94) hervorgerufenen Störsignalanteile zu entfernen, zu vermindern oder zu kompensieren.
7. Beatmungsvorrichtung (1) nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei in dem physikalischen Modell (100, 200) eine Temperatur und/oder eine Zusammensetzung des inspiratorischen Atemgasgemisches berücksichtigt sind.
8. Beatmungsvorrichtung (1) nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei in dem physikalischen Modell (100, 200) die zu der Druckmessleitung (94) zugehörige Eigenschaften berücksichtigt sind.
9. Beatmungsvorrichtung (1) nach Anspruch 3, wobei von der Kontrolleinheit (7) bei der Anwendung der digitalen Signalfilterung (400) zu der Druckmessleitung (94) zugehörige Eigenschaften berücksichtigt werden.
10. Beatmungsvorrichtung (1) nach Anspruch 3, wobei von der Kontrolleinheit (7) bei der Anwendung der digitalen Signalfilterung (400) zu dem Verbindungssystem (48) und/oder dem Verbindungselement (46) zugehörige Eigenschaften berücksichtigt werden.
11. Beatmungsvorrichtung (1) nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei in der Beatmungsvorrichtung (1) eine Saugdüse (4) angeordnet ist und wobei in dem physikalischen Modell (100, 200) ein, der Saugdüse (4) zugehöriger Betriebszustand oder mindestens eine Eigenschaft der Saugdüse (4) berücksichtigt ist.
12. Beatmungsvorrichtung (1) nach Anspruch 3, wobei in der Beatmungsvorrichtung (1) eine Saugdüse (4) angeordnet ist wobei von der Kontrolleinheit (7) bei der Anwendung der digitalen Signalfilterung (400) ein, der Saugdüse (4) zugehöriger Betriebszustand oder mindestens eine Eigenschaft der Saugdüse (4) berücksichtigt werden.
13. Beatmungsvorrichtung (1) nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei in der Beatmungsvorrichtung (1) oder an oder in dem Verbindungselement (46) ein patientennaher Durchflusssensor (4) angeordnet ist und wobei in dem physikalischen Modell (100, 200) zumindest eine der, dem patientennaher Durchflusssensor (4) zugehörigen Eigenschaften, wie Strömungswiderstand, Volumen, Durchmesser, Baugröße, Bauform, Baulänge oder Sensortyp berücksichtigt ist.
14. Beatmungsvorrichtung (1) nach Anspruch 3, wobei in der Beatmungsvorrichtung (1) oder an oder in dem Verbindungselement (46) ein patientennaher Durchflusssensor (4) angeordnet ist und wobei von der Kontrolleinheit (7) bei der Anwendung der digitalen Signalfilterung (400) zumindest eine der, dem patientennahen Durchflusssensor (4) zugehörigen Eigenschaften, wie Strömungswiderstand, Volumen, Durchmesser, Baugröße, Bauform, Baulänge oder Sensortyp berücksichtigt wird.
15. Beatmungsvorrichtung (1) nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei in der Beatmungsvorrichtung (1) eine Anordnung zu einer Bereitstellung und Durchführung einer Spülung der Druckmessleitung (94) angeordnet ist und wobei in dem physikalischen Modell (100, 200) ein, der Anordnung zu Bereitstellung und Durchführung einer Spülung der Druckmessleitung zugehöriger Betriebszustand und/oder mindestens eine Eigenschaft der Anordnung berücksichtigt sind.
16. Beatmungsvorrichtung (1) nach Anspruch 3, wobei in der Beatmungsvorrichtung (1) eine Anordnung zu einer Bereitstellung und Durchführung einer Spülung der Druckmessleitung (94) angeordnet ist, wobei von der Kontrolleinheit (7) bei der Anwendung der digitalen Signalfilterung (400) ein, der Anordnung zu Bereitstellung und Durchführung einer Spülung der Druckmessleitung zugehöriger Betriebszustand und/oder mindestens eine Eigenschaft der Anordnung berücksichtigt wird.
17. Beatmungsvorrichtung (1) nach Anspruch 4 oder nach Anspruch 5, wobei das physikalische Modell (100, 200) als Modell einer pneumatischen Übertragungsleitung mit Leitungsanfang (941) und Leitungsende (942) als eine Zusammenwirkung gemäß der Formeln: $${\text{P}}_{\text{backward}}={\text{R}}_{\text{closed}}*{\text{P}}_{\text{forward}}$$

    

    $${\text{P}}_{\text{meas}}={\text{P}}_{\text{forward}}+\left({\text{R}}_{\text{closed}}*{\text{P}}_{\text{forward}}\right)$$

    

    $${\text{G}}_{\text{gain}}=1/{\text{G}}_{\text{damping}}={\text{G}}^{-1}{}_{\text{damping}}$$

    

    $${\text{G}}_{\text{forecast}}=\left(1/{\text{f}}_{\text{disturb}}\right)-{\text{G}}_{\text{delay}}$$

    

    $${\text{P}}_{\text{Prox}}=\left({\text{P}}_{\text{forward}}{\text{*G}}_{\text{forecast}}{\text{*G}}_{\text{gain}}\right)-\left({\text{P}}_{\text{backward}}{\text{*G}}_{\text{damping}}{\text{*G}}_{\text{delay}}*{\text{R}}_{\text{open}}\right),$$

    

    mit den Parametern: P_backward(121), P_forward (111), P_meas(120), P'_meas (220), P_Prox(110, 210), R_closed (350), R_open (300), G_gain(700), G_damping (500), G_delay (600), G_forecast (800), f_disturb(900) gebildet wird und wobei die Kontrolleinheit (7) ausgebildet ist, unter Verwendung dieser Parameter (111, 121, 120 , 220, 300, 350, 500, 600, 800, 900) und der Formeln einen korrigierten patientennahen Druckmesswert P_Prox (110, 210, 2100) zu ermitteln und den ermittelten patientennahen Druckmesswert P_Prox (110, 210, 2100) bei der Kontrolle des Inspirationsventils (2) und des Exspirationsventils (3) zu berücksichtigen.

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