DE102021122598A1 - Pneumatisches System für ein Anästhesiesystem - Google Patents

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Peter Bach
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Abstract

Es wird ein Pneumatisches System (55) für ein Anästhesiesystem mit einem inneren Kreissystem (34) und einem äußeren Kreissystem (54) beschrieben. Das innere Kreissystem (34) weist eine Spülventilanordnung (49) auf. Die Spülventilanordnung (49) kann von einer Kontrolleinheit (200) auf Basis eines aktuellen Tidalvolumens in einen Öffnungszustand versetzt werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung von Komponenten zu einem pneumatischen System für ein Anästhesiegerät. Anästhesiegeräte dienen der sicheren Durchführung einer Vollnarkose. Moderne Anästhesiegeräte haben ein geschlossenes Atemsystem, bei dem der größte Teil des Atemgases das Gerät nicht verlässt. Man spricht dann auch von geschlossenen Anästhesiesystemen. Das ausgeatmete Kohlendioxid wird durch Atemkalk absorbiert und nur der verbrauchte Gasanteil (z.B. Sauerstoff) wird durch Frischgas dem Kreislauf zugeführt. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass die für die Narkose eingesetzten Substanzen (Allgemeinanästhetika) effizient genutzt werden können.
  • Verschiedene Varianten von Anästhesiegeräten mit einem Radialgebläse (Blower, Radialverdichter, Gebläse) werden in der US5875783 A beschrieben. Die 6 der US5875783 A , wie auch das parallele Schutzrecht DE19714644 C2 zeigen ein pneumatisches System, welches mit einem Radialgebläse ausgestaltet werden kann. Radialgebläse bieten gegenüber Kolbenantrieben den Vorteil, dass, insbesondere bei einem Stillstand (n = 0) oder bei sehr geringen oder geringen Rotationsgeschwindigkeiten des Gebläserades im Radialgebläse sowohl Strömungen von Gasmengen mit einer Betriebs- Drehrichtung des Gebläserades, als auch Strömungen von Gasmengen entgegen der Betriebs- Drehrichtung des Gebläserades möglich sind. In der Betriebs- Drehrichtung erfolgt eine Förderung von Gasmengen zu einem Patienten hin. Dies bietet für die Ausgestaltung von Anästhesie- oder Beatmungsgeräten viele Vorteile, wie auch in der US5875783 A ausgeführt. So kann der Patient auch entgegen der Betriebs- Drehrichtung durch den Radialgebläse gegen einen geringen Strömungswiderstand ausatmen. Zum Verständnis im Hinblick auf Funktion und Vorteile des pneumatischen Systems nach dem Stand der Technik, wie er in der DE19714644 C2 beschrieben wird, sollen in dieser Anmeldung in Anlehnung an die Figurenbeschreibung der 6 der DE19714644 C2 die Funktionen des pneumatischen Systems beschrieben werden.
  • Ein Radialgebläse saugt während der Einatmung ein Anästhesiegas, ausgebildet als eine Mischung aus Sauerstoff oder Luft mit Lachgas und verdampftem Narkosemittel aus einer sogenannten Frischgasleitung und zudem gepuffertes Atemgas aus einem Handbeatmungsbeutel als Einatemgas an. Sofern das Druckniveau in der Lunge des Patienten niedriger ist als das Druckniveau am Radialgebläse, gelangt dies Einatemgas über einen Kohlendioxidabsorber und durch ein inspiratorisches Rückschlagventil dann über Beatmungsschläuche, ein Patienten- Verbindungselement (Patienten -Y- Stück) und einen Atemwegs- Zugang (Atemmaske, Endotrachealtubus, Tracheostoma) zum und in den Patienten. Sobald sich die Druckverhältnisse umkehren, d.h. sobald ein Druckniveau in der Lunge des Pateinten oberhalb des Druckniveaus am Radialgebläse gegeben ist, strömt das Gas vom Patienten durch ein exspiratorisches Rückschlagventil und durch das Radialgebläse in den Handbeatmungsbeutel. Das Druckniveau am Ausgang des Radialgebläses ist von der mittels Drehzahlvariation einstellbaren geförderten Gasmenge und den Strömungswiderständen im pneumatischen System abhängig. Eine Druckentlastung des Kreises kann über einen einstellbaren Widerstand in eine Narkosegasfortleitung erfolgen. Für eine automatische Beatmung muss für den einstellbaren Widerstand die gestrichelt gezeichnete Position gewählt sein. Alternativ kann das Ventil auch anderweitig pneumatisch mit einem Bypass- Ventil (ABV) überbrückt werden. Während der Handbeatmung wird der Kreislauf vom Handbeatmungsbeutel angetrieben, ein Ventil (APL- Ventil) begrenzt den Atemwegsdruck. Handbeatmung auf einem erhöhten Druckniveau ist bei laufendem Radialgebläse möglich. Die eingeatmete Gasmenge wird mit einem Durchflusssensor gemessen und die gemessenen Daten können in einer Steuerungselektronik mit Antriebsmotor für die Steuerung der Beatmung verwendet werden. Mit diesem pneumatischen System wird es ermöglicht, dass der Patient auf jedem Druckniveau spontan ein- und ausatmen kann.
  • In bestimmten Betriebssituationen eines Anästhesiegerätes, insbesondere in Betriebssituationen, in denen während weitgehend stabiler Phasen der Durchführung der Anästhesie nur geringe Mengen an Frischgas in das pneumatische System eingeleitet werden, also ein Großteil des Anästhesiegases im Kreis im pneumatisches System zwischen Durchflusssensor und Patient hin und her zirkuliert, ergibt sich die Situation, dass sich ein Pendelvolumen im pneumatischen System einstellen kann. Dabei tritt dann der Effekt auf, dass der Patient nur geringe Mengen an Sauerstoff frisch zugeführt bekommt, bzw. dass der frisch zugeführte Sauerstoff zumindest teilweise - oder in manchen Situationen auch überwiegend -in das Narkosegasfortleitungssystem (AGSS: anesthesia gas scavenging system) gelangt, weitgehend sein eigenes, zuvor ausgeatmetes Gas rückatmet, ohne dass eine ausreichende Entfernung von Kohlendioxid durch den Kohlendioxidabsorber gegeben ist. Im Hinblick auf die verwendeten volatilen Anästhesiegase sei hier zudem angemerkt, dass eine Einsparung von Anästhesiegasen bei Durchführung sogenannter Low- Flow- Anästhesie mit geringen Frischgasflussmengen in geschlossenen, bzw. Teil- offenen Anästhesiesystemen einerseits signifikante Kosteneinsparungen mit sich bringen, zudem erfolgt aber auch eine Reduzierung der Freisetzung von Anästhesiegasen an die Umgebung, wenn ein unnötiger Verbrauch an Anästhesiemittel durch die Zirkulation gewährleistet wird. Die Reduzierung von an die Umgebung freigesetzter Mengen an Anästhesiegasen ist auch aus Gründen des Klimaschutzes sehr zu begrüßen, da auch volatile Anästhesiegase wie Desfluran, Isofluran, Enfluran, Sevofluran, Halothan, ähnlich wie Kohlenstoffdioxid oder Methan als klimaschädliche Gase wirken, indem diese Gase in der Erdatmosphäre durch eine zusätzliche Absorption von infraroter Strahlung zur Erwärmung der Erdoberfläche beitragen.
  • Die Situation mit einer Ausbildung eines solchen Pendelvolumens tritt insbesondere dann im Betrieb auf, wenn das Tidalvolumen VT, welches dem Patienten inspiratorisch durch Aktivierung des Radialgebläses zugeführt und was exspiratorisch durch Druckabsenkung mittels zeitweiser oder teilweise Deaktivierung oder Drehzahlreduzierung des Radialgebläses wieder aus dem Patienten hinaus durch das pneumatisches System in den Handbeatmungsbeutel zurück strömt, in einer Größenordnung gegeben ist wie das Volumen des pneumatischen Systems. Der wesentliche Teil des Pendelvolumens im Pneumatischen System wird dabei ausgebildet zwischen dem Ort der Einspeisung des Frischgases und dem Ort der Verzweigung des Pneumatischen Systems in einen inspiratorischen und einen exspiratorischen Pfad.
  • Das Volumen innerhalb des pneumatischen Systems ist maßgeblich durch das Volumen des Kohlendioxidabsorbers und von der Konstruktion der pneumatischen Komponenten bedingt. Da das Pendelvolumen maßgeblich von der Konstruktion der pneumatischen Komponenten und die Art und Weise der Integration der pneumatischen Komponenten in das Beatmungs- und/ oder Anästhesiegerät beeinflusst wird und zudem das Volumen des Kohlendioxidabsorbers nicht ohne nennenswerte Nachteile im Hinblick auf damit in Verbindung stehende verringerte Einsatzzeitdauern von operativen Eingriffen reduzierbar ist, ergibt sich ein Bedarf, eine Lösung bereitzustellen, welche die Vorteile eines kostengünstigen pneumatischen Systems mit einem Radialgebläse bereitstellt, dass die Vorteile des kostengünstigen pneumatischen Systems mit einem Radialgebläse auch bei einem Betrieb mit geringen Tidalvolumina ausgeschöpft werden können.
  • Eine alternative Problemlösung in Bezug auf das Pendelvolumen könnte durch eine Vermeidung von Situationen mit kleinen Tidalvolumina realisiert werden. Dies wäre prinzipiell durch eine Begrenzung der einstellbaren Tidalvolumina auf einen unteren Wert eines minimalen Tidalvolumens im Anästhesiegerät möglich. Mit einem solchen Anästhesiegerät wäre damit ein Einsatz in bestimmte Patientengruppen, insbesondere Säuglingen, Kleinkindern und auch jüngeren Kindern nicht mehr möglich. Eine solche Beschränkung auf erwachsene Patienten stellt keinen adäquaten Ansatz für das dargelegte Problem dar.
  • Ausgehend vom Stand der Technik stellt sich damit die Aufgabe, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu einer Dosierung unterschiedlicher Tidalvolumina für ein Anästhesiesystem bereitzustellen. Insbesondere soll dabei durch die Vorrichtung und das Verfahren eine sichere Dosierung kleiner Tidalvolumina durch das Anästhesiesystem ermöglicht werden.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung zu einem pneumatischen System mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
  • Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zu einem Betrieb des pneumatischen Systems mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9.
  • Das Verfahren zu einem Betrieb des pneumatischen Systems kann auch als ein Computerprogramm, als ein Teil eines Computerprogramms, als ein Computerprogrammprodukt oder als ein Teil eines Computerprogrammprodukts mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 ausgebildet werden.
  • Anhand der nachfolgenden Beschreibung wird unter teilweise Bezugnahme auf die Figuren die Erfindung näher erläutert.
  • Ausführungsformen schaffen Möglichkeiten eines pneumatischen Systems für einen Einsatz als Teil eines Anästhesiesystems.
  • Ausführungsformen schaffen zudem Möglichkeiten zur Ausgestaltung eines Verfahrens zum Betrieb eines pneumatischen Systems als Teil eines Anästhesiesystems.
  • Weitere Merkmale und Details der Erfindung und vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Pneumatischen System beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, Bzw. Computerprogramm und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann. Dabei verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin und sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Des Weiteren ist im Hinblick auf eine Auslegung der Ansprüche sowie der Beschreibung bei einer näheren Konkretisierung eines Merkmals in einem nachgeordneten Anspruch davon auszugehen, dass eine derartige Beschränkung in den jeweils vorangehenden Ansprüchen sowie einer allgemeineren Ausführungsform der gegenständlichen Vorrichtung oder Verfahrens nicht vorhanden ist. Jede Bezugnahme in der Beschreibung auf Aspekte nachgeordneter Ansprüche ist demnach auch ohne speziellen Hinweis ausdrücklich als Beschreibung optionaler Merkmale zu lesen. Schließlich ist darauf hinzuweisen, dass das hier vorgeschlagene Pneumatische System auch entsprechend der Verfahrensansprüche weitergebildet sein kann und umgekehrt, zum Beispiel indem das Pneumatische System Komponenten und/oder Mittel umfasst, die zur Ausführung eines oder mehrerer Verfahrensschritte bestimmt und/oder eingerichtet sind oder indem das Verfahren Schritte umfasst, die mittels des Pneumatischen Systems ausführbar oder zum Betrieb des Pneumatische Systems geeignet sind. Insoweit gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen Pneumatischen System beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit und im Hinblick auf ein beim Betrieb des Pneumatischen Systems ausgeführtes Verfahren und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Aspekten der Erfindung stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung werden Ausführungsformen gezeigt, welche Anordnungen von Komponenten zu einem pneumatischen System für ein Anästhesiesystem zeigen,
    wobei die Anordnung zumindest folgende Komponenten aufweist:
    • - eine Kontrolleinheit,
    • - ein Radialgebläse,
    • - ein inneres Kreissystem mit:
      • • einem Kohlendioxid- Absorber,
      • • mit einem Atemsystem- Verbindungselement (internes Y- Stück),
      • • mit einem inspiratorischen Pfad mit einem inspiratorischen Rückschlagventil,
      • • mit einem exspiratorischen Pfad mit einem exspiratorischen Rückschlagventil,
    • - eine Spülventilanordnung,
    • - eine APL- Ventilanordnung,
    • - einen Atembeutel,
    • - eine Mischeinheit,
    • - einen ersten Drucksensor P1,
    • - einen ersten Durchflusssensor V1.
  • Die Anordnungen für das Anästhesiesystem wird im Betrieb des Anästhesiesystems durch ein äußeres Kreissystem mit folgenden Komponenten:
    • • mit einem Patienten- Verbindungselement (Patienten- Y- Stück),
    • • mit einem inspiratorischen Beatmungsschlauch,
    • • mit einem exspiratorischen Beatmungsschlauch,
    ergänzt. Das äußere Kreissystem dient der pneumatischen und fluidischen Anbindung des Patienten an das Anästhesiesystem. Die Beatmungsschläuche werden dazu mit - zumeist als Konus ausgeführten - inspiratorischen und exspiratorischen Anschlüssen geräteseitig verbunden und patientenseitig mit Patienten- Verbindungselement verbunden. An das Patienten- Verbindungselement schließt sich ein Element zur Gaszufuhr in den Patienten an, beispielsweise ein Endotrachealtubus, eine Nasalmaske oder ein Tracheostoma (Luftröhrenzugang).
  • Der erste Durchflusssensor V1 ist zu einer messtechnischen Erfassung und/oder Bestimmung von Messsignale, welche Gasmengen und Strömungsrichtungen von Gasmengen im inneren Kreissystem indizieren, vorgesehen. Der erste Durchflusssensor V1 stellt diese Messsignale der Kontrolleinheit bereit.
  • Der erste Drucksensor P1 ist zu einer messtechnischen Erfassung und/oder Bestimmung von Messsignale, welche ein Druckniveau in dem inneren Kreissystem indizieren, vorgesehen. Der erste Drucksensor P1 stellt diese Messsignale der Kontrolleinheit bereit.
  • Der Atembeutel stellt ein Reservoir im inneren Kreissystem dar, welches die vom Patienten ausgeatmeten Mengen an Atemgas aufnimmt.
  • Die Spülventilanordnung stellt ein kontrollierbares Dosierventil inklusiver der zum Betrieb erforderlichen pneumatischen und elektrischen Anschlusselemente und Verbindungen, wie auch der Signal- oder Datenleitungen bereit. Die Kontrolleinheit ist ausgebildet, das Spülventil mittels der Signal- oder Datenleitungen zu kontrollieren, d.h. insbesondere, einen Öffnungszustand oder einen Schließzustand des Dosierventils zu bewirken.
  • Die APL- Ventilanordnung stellt ein einstellbares Druckbegrenzungsventil (APL- Ventil) im pneumatischen System inklusiver der zum Betrieb erforderlichen pneumatischen und elektrischen Anschlusselemente und Verbindungen bereit, APL steht dabei für „adjustable pressure limiting“. Das pneumatische System ermöglicht mit der Mischeinheit eine Mischung von Gasen zu einem Gasgemisch, welches zu einer Durchführung einer Narkose geeignet und bestimmt ist und durch das pneumatische System einem Patienten bereitgestellt werden kann. Das Gasgemisch als sogenanntes „Frischgas“ (FG) besteht dabei neben Sauerstoff aus Luft und/ oder Lachgas und zumeist mindestens einem volatilen Anästhesiemittel (Halothan, Desfluran, Enfluran, Sevofluran, Isofluran). Das Radialgebläse ist ausgebildet und dazu vorgesehen, dass Gasgemisch zum Patienten zu fördern. Die Förderung zum Patienten erfolgt im inneren Kreissystem über den inspiratorischen Pfad, in welchem ein inspiratorisches Rückschlagventil angeordnet ist, welches eine Rückströmung von Gasen vom Patienten zurück in den inspiratorischen Pfad verhindert. Die Rückströmung vom Patienten erfolgt über den exspiratorischen Pfad und das Atemsystem- Verbindungselement (internes Y- Stück) in den Atembeutel. In dem exspiratorischen Pfad ist ein exspiratorisches Rückschlagventil angeordnet, welches eine Rückströmung von Gasen zurück zum Patienten verhindert. Die Gaszuführung zum Patienten erfolgt mittels des Patienten-Verbindungselements, an welchem der inspiratorische Pfad mit einem inspiratorischen Beatmungsschlauch und der exspiratorische Pfad mit einem exspiratorischen Beatmungsschlauch zusammengeführt und verbunden sind. Während automatischer Beatmung fördert das Radialgebläse während der Inspirationsphase ein Atemgasgemisch von der Mischeinheit und aus dem Atembeutel als Einatemgas. Dies Einatemgas gelangt über den inspiratorischen Pfad durch den Kohlendioxidabsorber hindurch, durch das inspiratorische Rückschlagventil über das äußere Kreissystem mit den Beatmungsschläuchen und das Patienten- Verbindungselement (Patienten - Y- Stück) und einen Atemwegs- Zugang (Atemmaske, Endotrachealtubus, Tracheostoma) zum und in den Patienten. Während automatischer Beatmung strömt in der Exspirationsphase das Ausatemgas vom Patienten durch das exspiratorische Rückschlagventil und durch das Radialgebläse hindurch in den Atembeutel.
    Während automatischer Beatmung ist die APL- Ventilanordnung derart geschaltet, dass keine wesentlichen Mengen an Ausatemgas aus dem pneumatischen System hinaus in die Narkosegasfortleitung strömen können.
  • Das äußere Kreissystem dient der Zuführung von frischen Atemgasen zum Patienten und der Fortführung von verbrauchten Atemgasen vom Patienten in das innere Kreissystem.
  • Die Kontrolleinheit ist ausgebildet und dazu vorgesehen, einen Betrieb und/oder einen Ablauf des pneumatischen Systems und/oder des Anästhesiesystems zu organisieren, zu kontrollieren, zu steuern oder zu regeln. Die Kontrolleinheit ist vorzugsweise aus Komponenten (µC, µP, PC) mit zugehörigem Betriebssystem (OS), Datenspeicher (RAM, ROM, EEPROM), sowie SW- Code, Software zu Ablaufsteuerung Kontrolle, Steuerung, Regelung ausgebildet. In zumindest manchen Ausführungsbeispielen sind der Kontrolleinheit weitere ElektronikElemente, wie beispielsweise Komponenten zu Signalerfassung (ADµC), Signalverstärkung, zu analoger und/oder digitaler Signalverarbeitung (PLD, ASIC, FPGA), Komponenten zu analoger und/oder digitaler Signalfilterung (PLD, DSP, FPGA, GAL, µC, µP) Signalumwandlung (A/D-Wandler) zugeordnet oder mit der Kontrolleinheit verbunden.
  • Die Kontrolleinheit kontrolliert den Betrieb des pneumatischen Systems im Anästhesiesystem für eine Durchführung einer Anästhesie, bzw. Durchführung einer Inhalationsnarkose mit Bereitstellung einer maschinellen Beatmung mit einer Zudosierung von Anästhesiegasen, wobei Messsignale des ersten Drucksensors P1 zur Kontrolle von inspiratorischen und exspiratorischen Druckniveaus im Zeitablauf von Inspiration und Exspiration von der Kontrolleinheit berücksichtigt werden. Auf Basis der Messsignale des ersten Drucksensors P1, teilweise auch auf Basis der Messsignale des ersten Durchflusssensors V1 kann die Kontrolleinheit auch unter Spontanatmung des Patienten die Atemphasen mit dem Ablauf von Inspirationsphasen und Exspirationsphasen bestimmen. Die Kontrolleinheit kann unter Berücksichtigung der Messsignale des ersten Durchflusssensors V1 und der Messsignale des ersten Drucksensors P1 die dem Patienten zugeführten Mengen an Atemgas und die damit in Inspiration (Pinsp) und Exspiration (PEEP) gegebenen Druckniveaus und den Ablauf von Inspiration und Exspiration, die Beatmungsform über Variationen der Drehzahl des Radialgebläses kontrollieren, d.h. einstellen, steuern oder regeln. Die Kontrolleinheit führt im Betrieb des pneumatischen Systems fortlaufend eine Messsignalerfassung des ersten Drucksensors P1 und der ersten Durchflusssensors V1 mit nachfolgender Messsignalauswertung durch, dabei wird während der Inspirationsphase auf Basis der Messsignale des ersten Durchflusssensors V1 das inspiratorische aktuelle Tidalvolumen VT berechnet und mit einem unteren Schwellenwert VT_Limit_1 , bzw. oberen Schwellenwert VT_Limit_2 verglichen . Die Kontrolleinheit ist ausgebildet, auf Basis des Vergleichs des aktuellen Tidalvolumen VT mit den Schwellenwerten VT_Limit_1, VT-Limit-2 die Spülventilanordnung zu kontrollieren, d.h. einzustellen, zu steuern oder zu regeln, insbesondere dazu, um die Spülventilanordnung zwischen einem geschlossenen Zustand und einen geöffneten Zustand umzuschalten.
  • Bei einer Unterschreitung des unteren Schwellenwert VT_Limit_1 durch das aktuelle Tidalvolumen VT wird die Spülventilanordnung in einen geöffneten Zustand versetzt. Es ergibt sich ein Betriebszustand, dass Mengen an Ausatemgasen aus dem inneren Kreissystem durch die Spülventilanordnung in das Narkosegasfortleitungssystem aus dem pneumatischen System herausströmen können.
  • Bei einer Überschreitung des oberen Schwellenwertes VT_Limit_2 durch das aktuelle Tidalvolumens VT wird die Spülventilanordnung in einen geschlossenen Zustand versetzt. Es ergibt sich ein Betriebszustand, dass keine Mengen an Ausatemgasen aus dem inneren Kreissystem durch die Spülventilanordnung in das Narkosegasfortleitungssystem aus dem pneumatischen System herausströmen können.
  • Der Bereich des unteren Schwellenwertes VT_Limit_1 ist dabei so gewählt, dass im Betrieb sichergestellt ist, dass keine vom Patienten ausgeatmeten Mengen an Atemgasen als eine Art Pendelvolumen zwischen dem Atembeutel und dem Atemsystem- Verbindungselement (internes Y- Stück) hin- und herströmen können.
  • Der Bereich des oberen Schwellenwertes VT_Limit_2 ist dabei so gewählt, dass sicher verhindert werden kann, dass bei einem in den Patienten applizierten und messtechnisch mittels des ersten Durchflusssensors V1 erfassten Tidalvolumens, welches deutlich oberhalb des Volumens des inneren Kreissystems und des Kohlendioxidabsorbers gegeben ist, vom Patienten ausgeatmete Mengen an Atemgasen zwischen dem Atembeutel und dem Atemsystem- Verbindungselement (internes Y- Stück), ggf. auch mehrfach hin- und herströmen können, ohne dass die Spülventilanordnung in den geöffneten Zustand versetzt wird und somit eine Möglichkeit zu einer Abströmung in das Narkosegasfortleitungssystem gegeben ist.
  • Der unteren Schwellenwert VT_Limit_1 kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung einem 2-fachen Pendelvolumen zwischen dem Atembeutel und dem Atemsystem- Verbindungselement (internes Y- Stück) entsprechen.
  • Als ein Beispiel kann ein Bereich für einen unteren Schwellenwert VT_Limit_1 unterhalb von 500 ml angegeben werden.
  • Als ein Beispiel kann ein Bereich für einen oberen Schwellenwert VT_Limit_2 oberhalb von ungefähr 750 ml bis 1000 ml angegeben werden.
  • In einer vorteilhaften Dimensionierung kann obere Schwellenwert VT_Limit_2 einem 2- fachen Wert des unteren Schwellenwertes VT_Limit_1 entsprechen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Anästhesiesystems mit dem pneumatischen System kann ein erster Drucksensor P1 zu einer Erfassung eines in dem Kreissystem gegebenen Druckniveaus angeordnet sein. Der erste Drucksensor P1 ist zu einer Erfassung und Bereitstellung von Messsignalen, welche ein in dem inneren Kreissystem gegebenes Druckniveau indizieren, an die Kontrolleinheit ausgebildet.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Anästhesiesystems mit dem pneumatischen System kann ein weiterer Drucksensor P2 zu einer Erfassung eines Druckniveaus im pneumatischen System angeordnet sein. Der weitere Drucksensor P2 ist zu einer messtechnischen Erfassung und/oder Bestimmung von Messsignalen, welche ein Druckniveau an der Spülventilanordnung indizieren, vorgesehen. Der weitere Drucksensor P2 ist ausgebildet, diese Messsignale der Kontrolleinheit bereitzustellen. Die Kontrolleinheit ist ausgebildet, die Messsignale, welche das in dem inneren Kreissystem gegebenes Druckniveau indizieren, bei der Bewirkung der Zustandsänderung der Spülventilanordnung mit einzubeziehen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Anästhesiesystems mit dem pneumatischen System kann ein weiterer Durchflusssensor V2 zu einer Erfassung von ausgeatmeten Mengen an Atemgasen als ein exspiratorischer Durchflusssensor im exspiratorischen Pfad angeordnet sein. Der weitere Durchflusssensor V2 ist zu einer messtechnischen Erfassung und/oder Bestimmung von Messsignalen, welche vom Patienten ausgeatmete Gasmengen im exspiratorischen Pfad indizieren, vorgesehen. Der weitere Durchflusssensor V2 stellt diese Messsignale der Kontrolleinheit bereit. Die Kontrolleinheit ist ausgebildet, die Messsignale, welche zu oder von dem Pateinten strömende Durchflussmengen indizieren, bei der Bewirkung der Zustandsänderung der Spülventilanordnung mit einzubeziehen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Anästhesiesystems mit dem pneumatischen System kann ein Sauerstoffsensor zu einer Erfassung einer Sauerstoffkonzentration von Gasmengen an Atemgasen im inneren Kreissystem und/oder im inspiratorischen oder exspiratorischen Pfad angeordnet sein. Die Kontrolleinheit ist ausgebildet, die Messsignale, welche die Sauerstoffkonzentration indizieren, bei der Bewirkung der Zustandsänderung der Spülventilanordnung mit einzubeziehen. Bei einem schnellen oder abrupten Anstieg der Sauerstoffkonzentration auf einen Konzentrationswert von nahezu 100% kann eine Situation angenommen werden, dass eine O2- Flush Situation vorliegt. Damit kann zugleich eine Aktivierung der Spülventilanordnung durch die Kontrolleinheit in einen Öffnungszustand vorgenommen werden, um den Gasaustausch zum Patienten zu beschleunigen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Anästhesiesystems mit dem pneumatischen System ist die Kontrolleinheit ausgebildet, bei der Kontrolle des Betriebes mit Bewirkung von Zustandsänderungen
    1. a. der Spülventilanordnung,
    2. b. der APL- Ventilanordnung,
    3. c. des Radialgebläses,
    4. d. der Mischeinheit für Frischgas, Messsignale
    5. e. des ersten Drucksensors P1,
    6. f. und/oder des ersten Durchflusssensors,
    7. g. und/oder des weiteren Drucksensors P2,
    8. h. und/oder des weiteren Durchflusssensors V2
    9. i. und/oder des Sauerstoffsensors

    mit zu berücksichtigen.
  • Dies ergibt den Vorteil, dass die Kontrolleinheit in der Lage ist, das aktuelle Systemverhalten und/ oder den aktuellen Systemzustand des Anästhesiesystems, welches sich aufgrund von Änderungen der Betriebs- und Umgebungsbedingungen, aufgrund von Veränderungen von Einstellungen am Anästhesiesystem durch den Anwender, aufgrund von Anwenderinteraktionen mit dem Patienten, aufgrund von Aktivitäten des Patienten oder aufgrund von Alarmsituationen im Anästhesie- oder Beatmungsbetrieb ergeben, den Zustand der Spülventilanordnung angepasst an aktuelle Situationen im Betrieb im Rahmen eines ganzheitlichen Kontrollkonzepts zu berücksichtigen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Anästhesiesystems mit dem pneumatischen System ist die Kontrolleinheit ausgebildet, eine Aktivierung der Spülventilanordnung in einen Öffnungszustand zugleich mit einer Aktivierung eines weiteren Ventils, insbesondere eines O2- Flush- Ventils vorzunehmen. Auf diese Weise kann eine Öffnung der Spülventilanordnung gleichzeitig mit der Aktivierung des sogenannten O2-Flush- Ventiles ermöglicht werden. Ein solches O2- Flush- Ventil wird vom Anwender - beispielsweise mittels eines Tast- Elementes oder Schaltelementes - aktiviert und dient dazu, das pneumatische System schnell mit einer hohen Konzentration an Sauerstoff (O2) zu versorgen, bzw. zu fluten. Das O2- Flush- Ventil ist zumeist so im pneumatischen System angeordnet, über das pneumatische System Gasmengen von 30 l/ in bis zu 50 l/min mit einer Konzentration von 100% Sauerstoff- zumeist auch unter Umgehung (Bypass) der Gemischaufbereitung und/ oder Narkosemitteldosierung - direkt zum Patienten zu leiten. Diese Versorgung/Anflutung des pneumatischen Systems mit einer hohen Konzentration an Sauerstoff kann durch ein gleichzeitiges Öffnen der Spülventilanordnung unterstützt werden. Dadurch kann die Zeit, bis nach der Aktivierung des O2- Flush- Ventils eine hohe Konzentration an Sauerstoff im pneumatischen System erreicht wird in vorteilhafter Weise weiter verkürzt werden. In einer technischen Ausgestaltung dieser bevorzugten Ausführungsform kann die Kontrolleinheit beispielsweise ausgebildet sein, einen Zustand des Tast- oder Schaltelemetes oder den Zustand des O2- Flush- Ventils zu erfassen oder zurückzulesen, z.B. mit einem Schaltkontakt. Darauf basierend kann die Kontrolleinheit dann eine Öffnung der Spülventilanordnung initiieren.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Anästhesiesystems mit dem pneumatischen System kann die Spülventilanordnung mit einer zusätzlichen Funktionalität als ein Druckentlastungsventil ausgebildet sein. Die Funktionalität als Druckentlastungsventil kann als ein durch die Kontrolleinheit kontrollierbares elektromechanisches Ventil ausgestaltet sein. In dieser Ausgestaltung eines elektromechanischen Druckentlastungsventils kann die Öffnung des Ventils zur Bewirkung einer Druckentlastung oberhalb eines vorbestimmten Druckniveaus in das Narkosegasfortleitungssystem durch die Kontrolleinheit auf Basis der Messsignale des ersten Drucksensors P1 und/oder des weiteren Drucksensors P2 erfolgen.
  • Die Kontrolleinheit führt einen Vergleich der Messsignale des weiteren Drucksensors P2 mit einem unteren Schwellenwert PLimit_2 durch, um an der Spülventilanordnung bei einer Überschreitung des unteren Schwellenwertes PLimit_2 durch die aktuellen Messsignale des weiteren Drucksensors P2 einen Zustand einer Öffnung zur Druckentlastung in das Narkosegasfortleitungssystem zu bewirken und zu kontrollieren. Eine Funktionalität als Druckentlastungsventil kann in einer alternativen Ausgestaltung als ein mittels Federbelastung auf ein variables oder festes Druckniveau einstellbares mechanisches Ventil ausgestaltet sein.
  • Nachfolgend wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb eines Anästhesiesystems beschrieben. Das Verfahren ermöglicht einen sicheren Betrieb eines Anästhesiesystems auch für kleine Tidalvolumina. Die Kontrolleinheit - oder eine andere, zur Ausführung von Verfahrensschritten geeignet ausgebildete Instanz- führt im Betrieb eines Anästhesiesystems mit einem pneumatischen System mit zumindest den folgenden Komponenten:
    • Radialgebläse, Kohlendioxidabsorber, Gasversorgung zu einem Patienten, einer Spülventilanordnung
    • zu einer Ermittlung von Betriebszuständen ein Verfahren mit einer Schrittabfolge von:
      1. a. Messsignalerfassung mit einer Erfassung von Messsignalen eines ersten Drucksensors P1 und eines ersten Durchflusssensors V1,
      2. b. Messsignalauswertung zu einer Ermittlung eines Betriebszustandes des Anästhesiesystems auf Basis der Messsignale,
      3. c. Anpassung eines Betriebes des Anästhesiesystems erfolgt in Abhängigkeit vom ermittelten Betriebszustand aus.
  • Bei der Ermittlung der Betriebszustände erfolgt eine Ermittlung, ob ein Betriebszustand gegeben ist, in welcher gewisse Teilmengen oder Mengen von, vom Patienten ausgeatmeten Kohlenstoffdioxid- haltigen und sauerstoffabgereicherten Ausatemgasen zurück zum Patienten strömen.
  • Das Verfahren zu einem Betrieb eines Anästhesiesystems ist in einer bevorzugten Ausführungsform zu einer Ausgestaltung der Verfahrensschritte in folgender Weise ausgebildet:
    1. a. Messsignalerfassung
      • - Erfassung eines Messignals des ersten Drucksensors P1
      • - Erfassung eines Messignals des ersten Durchflusssensors V1
    2. b. Messsignalauswertung zu einer Ermittlung eines Betriebszustandes
      • - Ermittlung eines Betriebszustands auf Basis der Messignale des ersten Drucksensors und des ersten Durchflusssensors, ob ein Betriebszustand gegeben ist, in welcher gewisse Teilmengen oder Mengen von, vom Patienten ausgeatmeten Kohlenstoffdioxid- haltigen und sauerstoffabgereicherten Ausatemgasen zurück zum Patienten strömen und sich somit eine Situation mit Pendelatmung ergibt. Die Messsignalauswertung erfolgt derart, dass während der Inspirationsphase auf Basis der Messsignale des ersten Durchflusssensors V1 das inspiratorische aktuelle Tidalvolumen VT berechnet wird und das aktuelle Tidalvolumen VT mit einem unteren Schwellenwert VTLimit, insbesondere mit einem unteren Schwellenwert VTLimit_1 verglichen wird. Die Messsignalauswertung liefert auf Basis der Messsignale des ersten Drucksensors P1 die Atemphase mit dem Ablauf von Inspirationsphasen und Exspirationsphasen.
    3. c. Anpassung des Betriebes
      • - Bei einer Unterschreitung des Schwellenwertes VTLimit_1, insbesondere des unteren Schwellenwert VTLimit_1, durch das aktuelle Tidalvolumen VT erfolgt eine Aktivierung der Spülventilanordnung in einen Öffnungszustand. Damit ergibt sich eine Situation, dass das pneumatische System als Offenes Anästhesiesystem mit Offenem Kreislauf betrieben wird, mit Zuleitung von Frischgasmengen und Fortleitung ausgeatmeter Mengen an Atemgas. Ein solcher Betrieb als Offenes Anästhesiesystem verhindert zuverlässig, dass der Patient gewisse Teilmengen oder Mengen seines Kohlenstoffdioxid- haltigen Ausatemgases einatmen kann. Im Betrieb als ein Betrieb als Offenes Anästhesiesystem kann sich für den Patienten keine Pendelatmung ergeben.
  • Eine Einbindung dieser Verfahrensschritte in einen Betrieb eines Anästhesiesystems ermöglicht in automatischer Weise eine für den Patienten sichere Beatmung bei kleinen Tidalvolumina. Eine Einbindung dieser Verfahrensschritte in einen Betrieb eines Anästhesiesystems ermöglicht sowohl eine Beatmung von Patienten im Betrieb als geschlossenes als auch als offenes Anästhesiesystem.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kann die Aktivierung der Spülventilanordnung in den Öffnungszustand, beispielsweise auch in Abhängigkeit von aktuell verwendeten Beatmungsparametern, nicht in jeder Atemphase, sondern nur zeitweilig oder anteilig erfolgen, so dass die Spülventilanordnung oder das Spülventil SV z.B. auch insbesondere lediglich in jeder zweiten oder dritten Atemphase zur Öffnung aktiviert wird. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass ein Zustand mit einer fortwährenden Umschaltung zwischen geschlossenem und offenem Anästhesiesystem vermieden werden kann. Solche Zustände können insbesondere Unterschreitungen dann gegeben sein, wenn das aktuelle Tidalvolumen VT und der untere Schwellenwert VTLimit_1 nur geringfügige Differenzen aufweisen. Als Atemphasen können dabei im Sinne der vorliegenden Erfindung sowohl Inspirationsphase, Exspirationsphase verstanden werden. Auch eine Inspirationsphase mit nachfolgender Exspirationsphase soll als eine Atemphase verstanden werden. Auch eine Exspirationsphase mit nächstfolgender Inspirationsphase soll zudem auch als unter dem Begriff Atemphase verstanden werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kann der Übergang von einem geschlossenen zu einem offenen Anästhesiesystem mittels einer Aktivierung der Spülventilanordnung über einen ersten Übergangsbereich mit einem bestimmten Volumenbereich von Tidalvolumina erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kann der Übergang vom einem offenen zu einem geschlossenen Anästhesiesystem mittels einer Deaktivierung des Spülventils über einen zweiten Übergangsbereich mit einem bestimmten Volumenbereich von Tidalvolumina erfolgen. Der Übergang im ersten Übergangsbereich vom geschlossenen zum offenen Anästhesiesystem kann stufenlos, gleitend oder gestuft in mehreren Stufen erfolgen. Der Übergang im zweiten Übergangsbereich vom offenen zum geschlossenen Anästhesiesystem kann stufenlos, gleitend oder gestuft in mehreren Stufen erfolgen. Die Bereiche der Tidalvolumina des ersten und des zweiten Übergangsbereichs können als über voneinander verschiedene Bereiche von Tidalvolumina ausgebildet sein.
  • Die Bereiche der Tidalvolumina des ersten und des zweiten Übergangsbereichs können als zueinander identische Bereiche von Tidalvolumina ausgebildet sein. In den Übergangsbereichen zwischen einem „Geschlossenen Anästhesiesystem“ und einem „Offenen Anästhesiesystem“ ergibt sich eine Situation im Betrieb des Anästhesiesystems, welche als „Halb- offenes Anästhesiesystem“ oder „Teiloffenes Anästhesiesystem“ bezeichnet werden kann. In einem „Geschlossenen Anästhesiesystem“ ist das Spülventil SV der Spülventilanordnung während der Exspirationsphasen permanent geschlossen. In einem „Offenen Anästhesiesystem“ ist das Spülventil SV der Spülventilanordnung während der Exspirationsphasen permanent geöffnet. In einem „Teil- Offenen“- oder „Teil- Geschlossenen Anästhesiesystem“ ist das Spülventil SV der Spülventilanordnung während der Exspirationsphasen weder permanent geöffnet oder permanent geschlossen, vielmehr ist das Spülventil SV nur für einen Teil der Exspirationszeit geöffnet.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kann ein Wechsel zwischen geschlossenem und offenem Anästhesiesystem auf Basis einer Information hinsichtlich eines exspiratorischen Volumens kontrolliert werden. Dies kann beispielsweise derart technisch umgesetzt sein, dass der Kontrolleinheit eine entsprechende Information hinsichtlich des exspiratorischen Volumens vorliegt oder ein entsprechendes Messignal eines exspiratorischen Flowsensors V2, der in oder an dem Anästhesiesystem angeordnet ist, der Kontrolleinheit zur Verfügung steht.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kann ein Wechsel zwischen geschlossenem und offenem Anästhesiesystem auf Basis einer Information in Bezug auf eine Sauerstoffkonzentration im Atemgas kontrolliert werden. Dies kann beispielsweise derart technisch umgesetzt sein, dass der Kontrolleinheit eine entsprechende Information in Bezug auf eine Sauerstoffkonzentration im Atemgas vorliegt oder ein entsprechendes Messignal eines Sauerstoffsensors, der in oder an dem Anästhesiesystem angeordnet ist, der Kontrolleinheit zur Verfügung steht.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kann ein Wechsel, bzw. eine Umschaltung zwischen geschlossenem und offenem Anästhesiesystem mit einer Aktivierung des Öffnungszustands der Spülventilanordnung mit einer Aktivierung eines O2- Flush-Zustandes kombiniert ausgelöst werden. Eine Aktivierung des O2- Flush- Zustandes erfolgt zumeist durch eine manuelle Eingabe durch einen Anwender. Der einströmende Sauerstoff wird durch das pneumatische System geleitet und kann durch das geöffnete Spülventil SV oder die Spülventilanordnung in das Narkosegas- Fortleitungssystem (AGS) entweichen. Damit kann die Spülung des pneumatischen Systems mit Sauerstoff effizienter erfolgen. Eine manuelle Eingabe zu Aktivierung des O2- Flush- Zustandes kann beispielsweise als eine Betätigung eines Bedienelementes (Schalter, Taster, Touch- Display, GUI) ausgebildet sein. In einer beispielhaften Ausgestaltungsvariante können die Aktivierungen des O2- Flush- Zustandes zugleich der O2- Flush- Zustand und des Öffnungszustands der Spülventilanordnung zu einem Betrieb als offenes Anästhesiesystem zugleich mit demselben Eingabeelement erfolgen.
  • In einer weiteren beispielhaften Ausgestaltungsvariante kann die Situation eines aktivierten O2- Flush- Zustandes mittels eines Sauerstoffsensors ermittelt werden. Damit kann zugleich mit dem aktivierten O2- Flush- Zustand der Öffnungszustand der Spülventilanordnung aktiviert werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kann eine Umschaltung zwischen geschlossenem und offenem Anästhesiesystem mit einer Aktivierung und/ oder Deaktivierung des Öffnungszustands der Spülventilanordnung mittels einer manuellen Eingabe erfolgen. Eine manuelle Eingabe zu Aktivierung und Deaktivierung des Öffnungszustands der Spülventilanordnung kann beispielsweise als eine Betätigung eines Bedienelementes (Schalter, Taster, Touch- Display, GUI) durch einen Anwender ausgebildet sein.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zu einem Betrieb eines Anästhesiesystems ist ein Computerprogramm, ein Teil eines Computerprogramms, ein Computerprogrammprodukt oder als ein Teil eines Computerprogrammprodukts mit einem Programmcode zur Durchführung eines der hierin beschriebenen Verfahren, wenn der Programmcode auf einem Computer, einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun mit Hilfe der folgenden Figuren und den zugehörigen Figurenbeschreibungen ohne Beschränkungen des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert. Es zeigen:
    • - die 1 bis 6 unterschiedliche Anordnungen eines pneumatischen Systems,
    • - die 7 und 8 zwei Darstellungen zu Betriebszuständen eines Anästhesiesystems,
    • - die 9 einen schematischen Ablauf zum Betrieb eines Anästhesiesystems.
  • In den 1 bis 5 sind verschiedene Ausgestaltungen von Anordnungen 101, 102, 103, 104, 105 von, für Anästhesiegeräte geeigneten pneumatischen Systemen gezeigt. Gleiche Elemente in den 1 bis 5 sind in den 1 bis 5 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
  • Die 6 zeigt eine Anordnung 106. Die Anordnung 106 ergibt sich als eine zeichnerisch ergänzte Variante 101' der Anordnung 101 der 1. Gleiche Elemente sind in den 1 und 6 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, wie auch in den 2, 3, 4, 5. Im Unterschied zur 1 sind in der Anordnung 106 zusätzlich zu den gasführenden Verbindungen auch Steuerungs- und Datenleitungen 300, 400 mit gezeigt und eingezeichnet. Die wesentlichen Funktionalitäten der Anordnungen 101, 101', 102, 103, 104, 105, 106 werden exemplarisch anhand der 1, bzw. 6 für die Anordnung 101, 106, bzw. 101' erläutert, die Erläuterungen sind auch auf die Anordnungen 102, 103 104, 105 der 2, 3, 4 ,5 übertragbar. Die Unterschiede werden jeweils im Detail im Hinblick auf die jeweiligen Besonderheiten dann in den jeweiligen Figuren- Beschreibungen zu den Anordnungen 101,101 `, 102, 103, 104, 105, 106 ausgeführt.
  • Die 1 und die 6 zeigen die Anordnungen 101, 101', 106 von Komponenten eines pneumatischen Systems eines Anästhesiesystems mit einem Radialgebläse 50 als Atemgasantrieb mit einem Kohlendioxid- Absorber 40, einem inspiratorischen Pfad 31 und einem exspiratorischen Pfad 33. Der inspiratorische Pfad 31 und der exspiratorische Pfad 33 sind dazu ausgebildet und vorgesehen, ein Atemgasgemisch, bestehend aus mit Anästhesiegasen und Sauerstoff angereichertem Atemgas über ein Patienten-Verbindungselement (Y- Stück) 35 einem Patienten 30 zuzuführen. Strömungspfeile 999 zeigen die Richtungen von Gasströmungen innerhalb der Anordnung 101, 101' (6) an. Der Kohlendioxid- Absorber 40 ist in diesen Anordnungen 101, 101' im inspiratorischen Pfad 31 angeordnet. Die Bereitstellung 42 von Frischgas (FG) von einer Mischeinheit 41 in das pneumatische System erfolgt in dieser Anordnung 101 an einer Frischgas- Einspeiseposition 43 am Ausgang des Radialgebläses 50.
  • Das Patienten- Verbindungselement (Y- Stück) 35, ein Atemsystem- Verbindungselement (internes Y- Stück) 38, ein inspiratorisches Rückschlagventil 37, ein exspiratorisches Rückschlagventil 39 bilden mit dem Kohlendioxid- Absorber 40, mit dem inspiratorischen Pfad 31 und mit dem exspiratorischen Pfad 33 gemeinsam ein inneres Kreissystem 34 aus, in welchem Mengen an Atemgasen, in der Strömungsrichtung gelenkt und geführt durch die Rückschlagventile 37, 39 in ein äußeres Kreissystem 54 strömen und so über das Patienten-Verbindungselement (Y- Stück) 35 und einen Zugang 36 zur Gaszufuhr (Endotrachealtubus, Nasalmaske, Tracheostoma) einen Gasaustausch über einen inspiratorischen Beatmungsschlauch 317 und einen exspiratorischen Beatmungsschlauch 337 von Teilmengen der Mengen an Atemgas mit dem Patienten 30 ermöglicht ist. Zudem wird über den Zugang 36 und das Verbindungselement (Y- Stück) 35 vom Patienten 30 eine Menge an Atemgas in das innere Kreissystem 34 zurückgeführt. Mit Hilfe des Kohlendioxid- Absorbers 40 wird eine Menge an, vom Patienten 30 ausgeatmeten Kohlenstoffdioxid aus der im Kreisfluss strömenden Menge an Atemgas kontinuierlich entfernt. Dem inneren Kreissystem 34 werden über das Atemsystem-Verbindungselement 38 frische Mengen an Atemgasen zugeführt. Im Wesentlichen muss dabei die Menge an vom Patienten 30 ausgeatmeten Kohlenstoffdioxid durch Sauerstoff ersetzt werden, um einen Mindestanteil an Sauerstoff mit einer Volumenkonzentration oberhalb von 21% für den Patienten 30 bereitstellen zu können.
  • Die Spülventilanordnung 49 mit einem kontrollierbaren, d.h. steuerbaren oder regelbaren Spülventil SV 49 ist in einem Spülgaszweig 490 angeordnet, welcher über eine exspiratorische Abzweigung 491 am exspiratorischen Rückschlagventil 39 zu einer Verzweigung 492 von einem Narkosegasfortleitungssystem (AGSS) 44 und einer APL- Ventilanordnung 47 mit einem APL- Ventil 47 führt. So können Gasmengen an Ausatemgas über den Spülgaszweig 490 bei geöffneten Spülventil SV 49 auch in das Narkosegasfortleitungssystem (AGSS) 44 zur Narkosegasentsorgung 45 strömen und entsorgt werden. Bei einem zusätzlich geöffneten APL-Ventil 47 können die Gasmengen an Ausatemgas über den Spülgaszweig 490 dann in den Atembeutel 48, bzw. an einen Eingang 493 des Radialgebläses 50 gelangen und so - vermischt mit neu hinzugefügten und von der Mischeinheit 41 als Frischgas bereitgestellten Mengen an Sauerstoff (O2), Luft und Anästhesiegas (Lachgas (N2O), wie auch volatile Anästhesiegasen, z.B. Halothan, Desfluran, Isofluran, Sevofluran) - erneut für die Beatmung und Anästhesie des Patienten 30 weiter verwendet werden.
  • Die Anordnung 101' der 6 basiert auf der Anordnung 101 und wird mit einigen zusätzlichen Komponenten 300, 400, 411, 412, 413, 128, 129 ,130, 451 zur Anordnung 106 ergänzt. In der 6 ist in der Anordnung 106, 101' die Bereitstellung 42 als Frischgas (FG) von Sauerstoff (O2) 412, Luft 411, Lachgas 413 und Anästhesiegas 413 durch die Mischeinheit 41 als Detail schematisch gezeigt. Daneben sind in der 6 zur Veranschaulichung zusätzlich zur 1 eine Kontrolleinheit 200, Datenleitungen, Signalleitungen 300 und Steuerungsleitungen 400 gezeigt. Diese Darstellungen mit Kontrolleinheit 200, den Datenleitungen, Signalleitungen 300 und Steuerungsleitungen 400 sind in den 1 bis 5 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht mit gezeigt, Kontrolleinheit Datenleitungen, Signalleitungen und Steuerungsleitungen sind selbstredend aber auch in den 1 bis 5 mit vorhanden, insofern soll die 6 auch für die 1 bis 5 diesbezüglich die technische Darstellung erweitern. Insbesondere in Bezug auf die Komponenten 200, 300, 400 soll die Beschreibung zur 6 in prinzipiellem Sinne auch zum Verständnis für die 1 bis 5 mitgelesen werden. Weiterhin ist in der 6 in Reihe zum APL- Ventil 47 ein Narkosegasfortleitungsventil 130 mit dargestellt, welches als passives, z.B. feder- und/ oder gewichtsbelastetes Ventil 130 oder als ein kontrollierbares, d.h. steuerbares oder regelbares Ventil 130 ausgebildet sein kann. Eine Unterdruckquelle 451 zur Narkosegasentsorgung 45 als Teil eines externen Gerätes 450 oder als ein Teil der Krankenhausinfrastruktur 450 schematisch gezeigt. Des Weiteren zeigt die 6 Filterelemente 128, 129, welche zum Schutz des pneumatischen Systems 55, insbesondere als Schutz vor Verschmutzung oder Verkeimung mit Krankheitserregern, wie etwa Bakterien oder Viren am Atemsystem-Verbindungselement 38 oder im Spülgaszweig 490 optional angeordnet sein können.
  • Des Weiteren zeigt die 6 einen weiteren Durchflusssensor V2 127, welcher im exspiratorischen Zweig, bevorzugt patientennah angeordnet ist. Der weitere Durchflusssensor V2 127 ermöglicht eine Bilanzierung der vom Patienten 30 ausgeatmeten Mengen an Atemgas und kann zusammen mit dem inspiratorischen Durchflusssensor zu einer Bilanzierung verwendet werden, um beispielsweise Situationen mit Leckagen oder Undichtigkeiten zu identifizieren.
  • Des Weiteren zeigt die 6 einen Sauerstoffsensor 424, welcher am Ausgang des Radialgebläses 50 seriell zum ersten Durchflusssensor V1 123 angeordnet ist. Der exspiratorische Flowsensor V2 kann im innneren oder äußeren Kreissystem angeordnet sein. Der Sauerstoffsensor 424 kann verwendet werden, um die Spülventilanordnung 49 in Abhängigkeit der Sauerstoffkonzentration zu kontrollieren, beispielsweise kann bei einer abrupten Anstieg der erfassten Sauerstoffkonzentration auf nahezu 100% geschlossen werden, dass eine O2- Flush Situation vorliegt und dann die Spülventilanordnung 49 in einen Öffnungszustand zu aktivieren, um den Gasaustausch im pneumatischen System 101, 101', 106 und in Folge davon auch am Patienten 30 zu beschleunigen.
  • Die Kontrolleinheit 200 ist ausgebildet und dazu vorgesehen, einen Betrieb und/oder einen Ablauf des pneumatischen Systems 101, 101', 106 zu organisieren, zu kontrollieren, zu steuern oder zu regeln. Die Kontrolleinheit 200 führt im Betrieb des pneumatischen Systems fortlaufend eine Messsignalerfassung des ersten Drucksensors P1 121 und des ersten Durchflusssensors V1 123 mit nachfolgender Messsignalauswertung durch, dabei wird während der Inspirationsphase auf Basis der Messsignale des ersten Durchflusssensors V1 das inspiratorische aktuelle Tidalvolumen VT berechnet und mit einem unteren Schwellenwert VT_Limit_1 563 (9), bzw. oberen Schwellenwert VT-Limit_2 563 (9) verglichen . Die Kontrolleinheit ist ausgebildet, auf Basis des Vergleichs des aktuellen Tidalvolumens VT mit den Schwellenwerten VT_Limit_1 563 (9), VT_Limit_2 563 (9) die Spülventilanordnung 49 zu kontrollieren, d.h. einzustellen, zu steuern oder zu regeln, insbesondere dazu, um die Spülventilanordnung 49 zwischen einem geschlossenen Zustand 552 (9) und einen geöffneten Zustand 542 (9) umzuschalten. Die Spülventilanordnung 49 kann als ein Proportionalventil oder als ein 2-Wegeventil ausgestaltet sein.
  • Bei einer Unterschreitung eines der Schwellenwerte VT_Limit_1, VT-Limit-2 563 (9) durch das aktuelle Tidalvolumen VT wird die Spülventilanordnung 49 in einen geöffneten Zustand 542 (9) versetzt. Es ergibt sich ein Betriebszustand, dass Mengen an Ausatemgasen aus dem inneren Kreissystem 34 durch die Spülventilanordnung 49 in das Narkosegasfortleitungssystem 44, 45 aus dem pneumatischen System 101, 101', 106 herausströmen können.
  • Bei einer Überschreitung eines der Schwellenwerte VT_Limit_1, VT-Limit-2 563 (9) durch das aktuelle Tidalvolumen VT wird die Spülventilanordnung 49 in einen geschlossenen Zustand 552 (9) versetzt. Es ergibt sich ein Betriebszustand, dass keine Mengen an Ausatemgasen aus dem inneren Kreissystem 34 durch die Spülventilanordnung 49 in das Narkosegasfortleitungssystem 44, 45 aus dem pneumatischen System 101, 101', 106 herausströmen können.
  • Der Bereich des unteren Schwellenwertes VT_Limit_1 563 (9) ist dabei so gewählt, dass im Betrieb sichergestellt ist, dass keine vom Patienten 30 ausgeatmeten Mengen an Atemgasen als eine Art Pendelvolumen zwischen dem Atemsystem- Verbindungselement (internes Y-Stück) 38 im inneren Kreissystem 34 und der Frischgaseinspeisung 42, 43, bzw. dem Atembeutel 48 hin- und herströmen können.
  • Die 2 zeigt eine alternative Ausgestaltung zu der 1 mit einer Anordnung 102, in welcher der Kohlendioxid- Absorber 40 im exspiratorischen Pfad 33 angeordnet ist. Strömungspfeile 999 zeigen die Richtungen von Gasströmungen in der Anordnung 102 an. Die Bereitstellung 42 von Frischgas (FG) von einer Mischeinheit 41 in das pneumatische System erfolgt in dieser Anordnung 102 an einer Frischgas- Einspeiseposition 493 am Eingang 43 des Radialgebläses 50. Zusätzlich ist in dieser 2 ein weiterer Drucksensor P2 125 am Spülgaspfad 490 angeordnet. Eine Bilanzierung der Druckniveaus der Drucksensoren P1 121, P2 125, ggf. mit einem Vergleich mit einem Schwellenwert PLimit ermöglicht es, das Spülventil SV 49 in einer Zusatzfunktionalität auch als ein Druckentlastungsventil im Betrieb zu verwenden.
  • Die 3 zeigt eine alternative Ausgestaltung zu der 1 mit einer Anordnung 103, in welcher der Kohlendioxid- Absorber 40 im inspiratorischen Pfad 31 angeordnet ist. Strömungspfeile 999 zeigen die Richtungen von Gasströmungen in der Anordnung 103 an. Die Bereitstellung 42 von Frischgas (FG) von einer Mischeinheit 41 in das pneumatische System erfolgt in dieser Anordnung 103 an einer Frischgas- Einspeiseposition 43' am Ausgang des Radialgebläses 50.
  • Die 4 zeigt eine alternative Ausgestaltung zu der 3 mit einer Anordnung 104, in welcher der Kohlendioxid- Absorber 40 im inspiratorischen Pfad 31 angeordnet ist. Strömungspfeile 999 zeigen die Richtungen von Gasströmungen in der Anordnung 104 an.
  • Die 5 zeigt eine alternative Ausgestaltung zu der 2 mit einer Anordnung 105, in welcher der Kohlendioxid- Absorber 40 im exspiratorischen Pfad 33 angeordnet ist. Strömungspfeile 999 zeigen die Richtungen von Gasströmungen in der Anordnung 105 an.
  • Des Weiteren zeigen die 1, 2, 3, 5, 6 einen weiteren Drucksensor P2 125, welcher am exspiratorischen Pfad 31 oder alternativ auch am Patienten- Verbindungselement (Y- Stück) 35 angeordnet werden kann. Mit einem solchen weiteren Drucksensor P2 125 kann die Spülventilanordnung 49 mit einer zusätzlichen Funktionalität als ein Druckentlastungsventil ausgebildet sein. Damit kann die Kontrolleinheit 200 eine Öffnung des Spülventils SV 49 zu einer Druckentlastung im pneumatischen System 55 oberhalb eines vorbestimmten Druckniveaus PLimit in das Narkosegasfortleitungssystem 44 bewirken. Ein Vergleich der Messsignale des weiteren Drucksensors P2 125 mit einem Schwellenwert PLimit ermöglicht es, bei einer Überschreitung des Schwellenwertes einen Öffnungszustand an der Spülventilanordnung 49 mit Druckentlastung in das Narkosegasfortleitungssystem 44 zu bewirken und zu kontrollieren.
  • Die 7 und die 8 zeigen in Diagrammen 107, 108 in schematischer Form auf den x- Achsen 110 einen Zeitverlauf 110 mit auf der y- Achse 120 aufgetragenen Signalverläufen von Beatmungsdruck 121, Durchflussmengen 123, Drehzahlniveaus 122 des Radialgebläses 50 und von Zuständen 124 der Spülventilanordnung 49 nach der Ausgestaltung der Anordnung 103 (3). Es sind im Zeitverlauf 110 des Beatmungsdrucks 121 inspiratorische Druckniveaus 350 und ein Niveau 360 des positiven exspiratorischen Drucks (PEEP = positive end expiratory Pressure = PEEP) dargestellt. Es sind im Zeitverlauf 110 den jeweiligen Beatmungsdrücken 121, 350, 360 zugehörige Drehzahlniveaus 122 des Radialgebläses 50 schematisch dargestellt. Es sind im Zeitverlauf 110 schematische Verläufe der Volumenströme dargestellt, welche sich aus den Einstellungen, bzw. Änderungen von Einstellungen von Tidalvolumina VT ergeben.
  • Die 7 zeigt im Diagramm 107 eine Variante, in welcher ein Anwender zwei Aktionen mit einer zweistufigen Verringerung eines Einstellwertes eines Tidalvolumens vornimmt.
  • Die 8 zeigt im Diagramm 108 eine Variante, in welcher ein Anwender eine Aktion mit einer einstufigen Erhöhung eines Einstellwertes eines Tidalvolumens VT vornimmt.
  • Die 7 und 8 werden nachfolgend gemeinsam näher beschrieben und erläutert. Im Zeitverlauf 110 wechseln sich Inspirationsphasen I1 bis I4 mit Exspirationsphasen E1 bis E4 ab, den Inspirationsphasen I1 bis I4 sind die Bezugsziffern 311- 314 zugeordnet, den Exspirationsphasen E1 bis E4 sind die Bezugsziffern 321 - 324 zugeordnet. Gleiche Elemente sind in den 7 und 8 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet
  • Im Zeitverlauf der 7 ergeben sich Ereignisse 331, 332 in denen der Anwender jeweils eine Veränderung an den Beatmungseinstellungen (VT) vornimmt. Die Ereignisse 331, 332 in der 7 stellen als Veränderungen zu einem ersten Zeitpunkt eine erste Reduzierung 341 des, dem Patienten 30 (1 bis 6) zu verabreichenden Tidalvolumens VT und eine zweite Reduzierung 342 des, Tidalvolumens VT zu einem zweiten Zeitpunkt dar. Mit der dargestellten zweistufigen Reduzierung 341, 342 des Tidalvolumens VT in dieser 7 eine Umschaltung von einem Zustand S1 370 eines Geschlossenes Anästhesiesystems in einen Zustand S3 390 eines Offenen Anästhesiesystems über einen Übergangsbereich eines Zustandes S2 380 eines Teiloffenen Anästhesiesystems mit einem zeitweilig geöffneten Spülventil SV 49 (3).
  • Im Zeitverlauf der 8 ergibt sich ein Ereignis 333, zu dem der Anwender eine Veränderung an den Beatmungseinstellungen vornimmt. Das Ereignis 333 zu einem bestimmten Zeitpunkt in der 8 stellt beispielhaft - und als Variation zur 7 - eine einstufige Erhöhung 343 des Tidalvolumens VT zu einem Zeitpunkt als Veränderung dar. Mit der einstufigen Erhöhung 343 des Tidalvolumens VTerfolgt in dieser 8 eine direkte Umschaltung von einem Zustand S3 390 eines Offenen Anästhesiesystems in einen Zustand S1 370 eines Geschlossenes Anästhesiesystems.
  • Die 9 zeigt in einem Ablaufdiagramm 109 einen schematischen Ablauf zum Betrieb eines Anästhesiesystems nach den 1 bis 6 mit einer automatischen Umschaltung zwischen einem Betrieb als Offenes System und einem Betrieb als Geschlossenes System.
  • Nach einem Start 501 erfolgt eine Erfassung 502 von Informationen, welche Druck 121, 561 und Durchflussmengen 123, 562 im pneumatischen System 55 (1 bis 8) der Anordnungen 101, 101', 102, 103, 104, 105, 106 (1 bis 6) indizieren. Diese Erfassung 502 kann beispielsweise als eine Messwerterfassung mit Signalverarbeitung von Messwerten des ersten Drucksensors P1 121 (1- 9) 561 und des ersten Durchflusssensors V1 123 (1- 9) 562 ausgestaltet sein. Gleiche Elemente der 1 bis 8 und der 9 sind in den 1 bis 9 entsprechend mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
  • Bei der nachfolgenden Auswertung 503 erfolgt mittels Integration der Informationen, welche Durchflussmengen 562 indizieren, eine Bestimmung eines aktuellen Tidalvolumens VT 565 und anschließend ein Vergleich mit vorgegebenen Schwellenwerten 563, welche eine untere Grenze VTLimit_1 eines Tidalvolumens und in optionaler Ausgestaltung auch eine obere Grenze eines Tidalvolumens VTLimit_2 indizieren. Die Schwellenwerte VTLimit_1, VTLimit_2 können auch eine Hysterese ausbilden, welche für eine nachfolgende Fallunterscheidung 504 dann Verwendung finden kann. Die Anwendung einer Hysterese bei der Fallunterscheidung 504 ist vorteilhaft in Bezug auf die Robustheit von Auswertung 503 und Fallunterscheidung. Bei der an die Auswertung 503 direkt anschließenden Fallunterscheidung 504 werden zwei prinzipielle Fälle 541, 551 unterschieden:
    • - im ersten Fall 541 ist das aktuelle Tidalvolumen VT 565 kleiner als der vorgegebene Schwellenwert 563
    • - im zweiten Fall 551 ist das aktuelle Tidalvolumen VT 565 größer als der vorgegebene Schwellenwert 563.
  • Im ersten Fall 541, d.h. im Falle von - im Vergleich zum summarischen Volumen des inneren Kreises und äußeren Kreises - kleinen Tidalvolumens, erfolgt eine Öffnung des Spülventils SV 49 der Spülventilanordnung 49. Damit kann vom Patienten 30 (1 bis 6) ausgeatmetes Gas sowohl durch den exspiratorischen Pfad 337, 31 (1 bis 6) in das innere Kreissystem 34 zurückströmen und nach Anreicherung 41 (1 bis 6) mit zusätzlichem Sauerstoff und weiteren Gasen und nach Aufbereitung durch den Kohlendioxidabsorber 40 dem Patienten wieder zugeführt werden, wie auch durch den Spülgaszweig 490 (1 bis 6) in das Narkosegasfortleitungssystem (AGSS) (1 bis 6) aus dem pneumatischen System 55 (1 bis 6) fortgeführt werden.
  • Im zweiten Fall 551 erfolgt keine Öffnung des Spülventils 49 der Spülventilanordnung 49, es verbleibt im verschlossenen Zustand, so dass vom Patienten 30 (1 bis 6) ausgeatmetes Gas nur durch den exspiratorischen Pfad 337, 31 (1 bis 6) in das innere Kreissystem 34 zurückströmen und nach Anreicherung 41 (1 bis 6) mit zusätzlichem Sauerstoff und weiteren Gasen und nach Aufbereitung durch den Kohlendioxidabsorber 40 dem Patienten wieder zugeführt werden kann. Es gelangen bei geschlossenem Spülventil SV 49 (1 bis 6) keine Gasmengen durch den Spülgaszweig 490 vom Patienten 30 (1 bis 6) zum Narkosegasfortleitungssystem (AGSS) (1 bis 6).
  • So kann die Hysterese beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass bei einer Unterschreitung 541 des unteren Schwellenwertes 563 die Aktivierung der Öffnungszustand 542 des Spülventils SV 49 durch die Kontrolleinheit 200 (6) erfolgt und bei einer Überschreitung 551 des oberen Schwellenwertes 563 wiederum das Spülventil SV 49 durch die Kontrolleinheit 200 (6) der verschlossene Zustand 552 aktiviert wird.
  • Nach der Fallunterscheidung 504 mit Zustandskontrolle 542, 552 des Spülventils SV 49 wird der Betrieb - dargestellt durch Elemente im Ablaufdiagramm 109 mit den Bezugsziffern 505, 506, 502, 503, 504, 541, 542, 551, 552 eines Anästhesiesystems nach den 1 bis 6 mit einer automatischen Umschaltung zwischen einem Offenen System 542 und einem Geschlossenen System 552 bis zu einem Ende 507 des Betriebes kontinuierlich weiter ausgeführt.
  • Es sind im dargestellten Ablauf 109 nach dieser 9 optionale manuelle Möglichkeiten zur Beeinflussung der Zustände 542, 552 mit gezeigt. Eine manuelle Umschaltmöglichkeit ist durch ein manuell Bedienelement Man.- SV 560 gegeben, beispielsweise in Ausgestaltung als Schalter, Taster, Touch- Display, GUI gegeben, durch welches direkt ein Zustandswechsel des Spülventils SV 49 zwischen Geschlossenem Zustand 552 und Offenem Zustand 542.
  • Eine weitere Umschaltmöglichkeit zwischen Geschlossenem Zustand 552 und Offenem Zustand 542 des Spülventils SV 49 kann durch eine verknüpfte Bedienung mit einem weiteren manuellen Bedienelement O2- F. 570 gegeben sein, welches in einem Anästhesiegerät zur Aktivierung eines sogenannten O2- Flush- Ventils 572 vorgesehen ist. Auch dies weitere Bedienelement kann beispielsweise als manuell bedienbares Bedienelement, etwa als Schalter, Taster, Touch- Display, GUI ausgestaltet sein. Auf diese Weise kann die Umschaltung zwischen geschlossenem und offenem Anästhesiesystem mit einer Aktivierung des Öffnungszustands der Spülventilanordnung mit einer Aktivierung eines O2- Flush- Zustandes kombiniert ausgelöst werden. Während des O2- Flush- Zustandes können zugeführte Mengen 571 an Sauerstoff durch das O2- Flush- Ventil 572 hindurch direkt zum Patienten 30 (1 bis 6) strömen. Der Eingang 571 des O2- Flush- Ventils 572 ist dazu zumeist und vorzugsweise direkt mit der Mischeinheit 41 (1 bis 6) verbunden. Der Ausgang 573 des O2- Flush-Ventils 572 ist dazu in Pneumatischen Systemen 55 (1 bis 6) zumeist direkt mit dem Eingang 493 (6) des Radialgebläses 50 (1 bis 6) verbunden. Durch die mit dem O2- Flush- Ventil 572 kombinierte Öffnung 542 des Spülventils 49 in einer O2- Flush Situation kann der Gasaustausch und die Zufuhr von Sauerstoff zum Patienten 30 (1 bis 6) mit Zufuhr von Sauerstoff beschleunigt werden.
  • Die Aspekte und Merkmale, die zusammen mit einem oder mehreren der vorher detaillierten Beispiele und Figuren beschrieben sind, können auch mit einem oder mehreren der anderen Beispiele kombiniert werden, um ein gleiches Merkmal des anderen Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal in das andere Beispiel zusätzlich einzuführen. Beispiele können weiterhin ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Ausführen eines oder mehrerer der obigen Verfahren sein oder sich darauf beziehen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder Prozessor ausgeführt wird. Schritte, Operationen oder Prozesse von verschiedenen, oben beschriebenen Verfahren können durch programmierte Computer oder Prozessoren ausgeführt werden. Beispiele können auch Programmspeichervorrichtungen, z. B. Digitaldatenspeichermedien, abdecken, die maschinen-, prozessor- oder computerlesbar sind und maschinenausführbare, prozessorausführbare oder computerausführbare Programme von Anweisungen codieren. Die Anweisungen führen einige oder alle der Schritte der oben beschriebenen Verfahren aus oder verursachen deren Ausführung. Die Programmspeichervorrichtungen können z. B. Digitalspeicher, magnetische Speichermedien wie beispielsweise Magnetplatten und Magnetbänder, Festplattenlaufwerke oder optisch lesbare Digitaldatenspeichermedien umfassen oder sein. Weitere Beispiele können auch Computer, Prozessoren oder Steuereinheiten, die zum Ausführen der Schritte der oben beschriebenen Verfahren programmiert sind, oder (feld-) programmierbare Logik-Arrays ((F)PLAs = (Field) Programmable Logic Arrays) oder (feld-)programmierbare Gate-Arrays ((F)PGA = (Field) Programmable Gate Arrays), die zum Ausführen der Schritte der oben beschriebenen Verfahren programmiert sind, abdecken. Durch die Beschreibung und Zeichnungen werden nur die Grundsätze der Offenbarung dargestellt. Weiterhin sollen alle hier aufgeführten Beispiele grundsätzlich ausdrücklich nur illustrativen Zwecken dienen, um den Leser beim Verständnis der Grundsätze der Offenbarung und der durch den (die) Erfinder beigetragenen Konzepte zur Weiterentwicklung der Technik zu unterstützen. Alle hiesigen Aussagen über Grundsätze, Aspekte und Beispiele der Offenbarung sowie konkrete Beispiele derselben umfassen deren Entsprechungen. Ein als „Mittel zum...“ Ausführen einer bestimmten Funktion bezeichneter Funktionsblock kann sich auf eine Schaltung beziehen, die ausgebildet ist zum Ausführen einer bestimmten Funktion. Somit kann ein „Mittel für etwas“ als ein „Mittel ausgebildet für oder geeignet für etwas“ implementiert sein, z. B. ein Bauelement oder eine Schaltung ausgebildet für oder geeignet für die jeweilige Aufgabe. Funktionen verschiedener in den Figuren gezeigter Elemente einschließlich jeder als „Mittel“, „Mittel zum Bereitstellen eines Signals“, „Mittel zum Erzeugen eines Signals“, etc. bezeichneter Funktionsblöcke kann in Form dedizierter Hardware, z. B „eines Signalanbieters“, „einer Signalverarbeitungseinheit“, „eines Prozessors“, „einer Steuerung“ etc. sowie als Hardware fähig zum Ausführen von Software in Verbindung mit zugehöriger Software implementiert sein. Bei Bereitstellung durch einen Prozessor können die Funktionen durch einen einzelnen dedizierten Prozessor, durch einen einzelnen gemeinschaftlich verwendeten Prozessor oder durch eine Mehrzahl von individuellen Prozessoren bereitgestellt sein, von denen einige oder von denen alle gemeinschaftlich verwendet werden können. Allerdings ist der Begriff „Prozessor“, „Kontrolle“ oder „Steuerung“ bei Weitem nicht auf ausschließlich zur Ausführung von Software fähige Hardware begrenzt, sondern kann Digitalsignalprozessor-Hardware (DSP-Hardware; DSP = Digital Signal Processor), Netzprozessor, anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC = Application Specific Integrated Circuit), feldprogrammierbare Logikanordnung (FPGA = Field Programmable Gate Array), Nurlesespeicher (ROM = Read Only Memory) zum Speichern von Software, Direktzugriffsspeicher (RAM = Random Access Memory) und nichtflüchtige Speichervorrichtung (storage) umfassen. Sonstige Hardware, herkömmliche und/oder kundenspezifische, kann auch eingeschlossen sein. Ein Blockdiagramm kann zum Beispiel ein grobes Schaltdiagramm darstellen, das die Grundsätze der Offenbarung implementiert. Auf ähnliche Weise können ein Flussdiagramm, ein Ablaufdiagramm, ein Zustandsübergangsdiagramm, ein Pseudocode und dergleichen verschiedene Prozesse, Operationen oder Schritte repräsentieren, die zum Beispiel im Wesentlichen in computerlesbarem Medium dargestellt und so durch einen Computer oder Prozessor ausgeführt werden, ungeachtet dessen, ob ein solcher Computer oder Prozessor explizit gezeigt ist. In der Beschreibung oder in den Patentansprüchen offenbarte Verfahren können durch ein Bauelement implementiert werden, das ein Mittel zum Ausführen eines jeden der jeweiligen Schritte dieser Verfahren aufweist. Es versteht sich, dass die Offenbarung mehrerer, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Schritte, Prozesse, Operationen oder Funktionen nicht als in der bestimmten Reihenfolge befindlich ausgelegt werden soll, sofern dies nicht explizit oder implizit anderweitig, z. B. aus technischen Gründen, angegeben ist. Daher werden diese durch die Offenbarung von mehreren Schritten oder Funktionen nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt, es sei denn, dass diese Schritte oder Funktionen aus technischen Gründen nicht austauschbar sind. Ferner kann bei einigen Beispielen ein einzelner Schritt, Funktion, Prozess oder Operation mehrere Teilschritte, - funktionen, -prozesse oder -operationen einschließen und/oder in dieselben aufgebrochen werden. Solche Teilschritte können eingeschlossen sein und Teil der Offenbarung dieses Einzelschritts sein, sofern sie nicht explizit ausgeschlossen sind. Weiterhin sind die folgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wo jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann. Während jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann, ist zu beachten, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine bestimmte Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann - andere Beispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs umfassen können. Solche Kombinationen werden hier explizit vorgeschlagen, sofern nicht angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen Anspruch eingeschlossen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch gemacht ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 30
    Patient
    31
    inspiratorischer Pfad
    33
    exspiratorischer Pfad
    34
    Inneres Kreissystem
    35
    Patienten- Verbindungselement (Y- Stück)
    36
    Zugang, Endotrachealtubus
    37
    Rückschlagventil inspiratorisch
    38
    Atemsystem- Verbindungselement (internes Y- Stück)
    39
    Rückschlagventil exspiratorisch
    40
    Kohlendioxid- Absorber
    41
    Mischeinheit für Frischgas
    42
    Frischgas- Bereitstellung und Zufuhr
    43, 43'
    Frischgas- Einspeiseposition
    44
    Narkosegasfortleitungssystem (AGSS)
    45
    Narkosegasentsorgung
    47
    APL- Ventilanordnung
    48
    Atembeutel
    49
    Spülventil, Spülventilanordnung
    50
    Radialgebläse (Blower, Gebläse)
    54
    äußeres Kreissystem
    55
    Pneumatisches System
    101, 101', 106
    Ausgestaltungen von Anordnungen
    102, 103, 104, 105
    Ausgestaltungen von Anordnungen
    107, 108
    Diagramme mit Zeitverläufen
    109
    Ablaufdiagramm, Ablauf
    110
    X- Achse, Abszisse
    120
    Y- Achse, Ordinate
    121
    Erster Drucksensor P1
    122
    Drehzahlniveaus des Radialgebläses
    123
    Erster Durchflusssensor V1
    124
    Zustände der Spülventilanordnung
    125
    Weiterer Drucksensor P2
    127
    Weiterer Durchflusssensor V2
    128, 129
    Filterelemente
    130
    Narkosegasfortleitungs- Ventil
    200
    Kontrolleinheit
    300
    Datenleitungen, Signalleitungen
    311 - 314
    Inspirationsphasen I1 - I4
    317
    inspiratorischer Beatmungsschlauch
    321 - 324
    Exspirationsphasen E1 - E4
    331
    erstes Ereignis
    332
    zweites Ereignis
    333
    drittes Ereignis
    337
    exspiratorischer Beatmungsschlauch
    341
    erste Reduzierung des Tidalvolumens
    342
    zweite Reduzierung des Tidalvolumens
    343
    Erhöhung des Tidalvolumens
    350
    inspiratorische Druckniveaus
    360
    exspiratorische Druckniveaus
    370
    Situation S1 geschlossenes Anästhesiesystem
    380
    Situation S2, Teiloffenes Anästhesiesystem
    390
    Situation S3 offenes Anästhesiesystem
    400
    Steuerungsleitungen
    424
    Sauerstoffsensor
    450
    externes Gerät zur Narkosegasentsorgung, Teil der Krankenhausinfrastruktur
    451
    Unterdruckquelle, Vakuum
    490
    Spülgaszweig
    491
    exspiratorische Abzweigung
    492
    Verzweigung, AGSS
    493
    Eingang des Radialgebläses
    501
    Start (Ablaufdiagramm)
    502
    Erfassung von Informationen
    503
    Auswertung (Ablaufdiagramm)
    504
    Fallunterscheidung (Ablaufdiagramm)
    505, 506, 507
    Elemente im Ablaufdiagramm (Ablaufdiagramm)
    541
    erster Fall der Fallunterscheidung (Ablaufdiagramm)
    542
    Offener Zustand des Spülventils (Ablaufdiagramm)
    551
    zweiter Fall der Fallunterscheidung (Ablaufdiagramm)
    552
    Geschlossener Zustand des Spülventils (Ablaufdiagramm)
    560
    manuelles Bedienelement Man.- SV
    561
    Druck- Informationen
    562
    Durchflussmengen- Informationen
    563
    Schwellenwerte VTLimit
    565
    aktuelles Tidalvolumen VT
    570
    manuelles Bedienelement O2- F.
    571
    Eingang des O2- Flush- Ventils
    572
    O2- Flush- Ventil
    573
    Ausgang des O2- Flush- Ventils
    999
    Strömungspfeile, Strömungsrichtungen
  • 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
    • US 5875783 A [0002]
    • DE 19714644 C2 [0002]

Claims (15)

  1. Anordnung (101, 101 `, 102, 103, 104, 105, 106) von Komponenten zu einem pneumatischen System (55) für ein Anästhesiesystem zu einer Bereitstellung (999) mit Zuführung und Fortführung von Atemgasen (999) zu einem Patienten (30), folgende Komponenten aufweisend: • eine Kontrolleinheit (200), • ein Radialgebläse (50) als Quelle zu einer Bereitstellung von Mengen an Atemgasen (999), • ein inneres Kreissystem (34) mit: ◯ einem Kohlendioxid- Absorber (40), ◯ Atemsystem- Verbindungselement (internes Y- Stück) (38), ◯ einem inspiratorischen Pfad (31, 311) mit einem inspiratorischen Rückschlagventil (37), ◯ einem exspiratorischen Pfad (33, 337) mit einem exspiratorischen Rückschlagventil (39), • eine Spülventilanordnung (49), • einem Patienten- Verbindungselement (Y- Stück) (35), • eine APL- Ventilanordnung (47), • einen Atembeutel (48), • einer Mischeinheit (41) zu einer Bereitstellung (42) von Frischgas zu dem inneren Kreissystem (34), • einem ersten Durchflusssensor V1 (123), wobei der erste Durchflusssensor V1 (123) zu einer Erfassung und Bereitstellung von Messsignalen, welche eine in dem inneren Kreissystem (34) strömende Durchflussmenge indizieren, an die Kontrolleinheit (200) ausgebildet ist, wobei die Kontrolleinheit (200) ausgebildet ist, auf Basis der Messsignale, welche eine in dem inneren Kreissystem (34) strömende Durchflussmenge indizieren ein aktuelles Tidalvolumen zu bestimmen, wobei die Kontrolleinheit (200) ausgebildet ist, auf Basis des aktuellen bestimmten Tidalvolumens, eine Zustandsänderung der Spülventilanordnung (49) zu bewirken.
  2. Anordnung (101, 101', 102, 103, 104, 105, 106) nach Anspruch 1, wobei in dem inneren Kreissystem (34) ein erster Drucksensor P1 (121) angeordnet ist, Messsignalen, welche ein in dem inneren Kreissystem (34) gegebenes Druckniveau indizieren, an die Kontrolleinheit (200) ausgebildet ist, wobei die Kontrolleinheit (200) ausgebildet ist, die Messsignale, welche das in dem inneren Kreissystem (34) gegebenes Druckniveau indizieren, bei der Bewirkung der Zustandsänderung der Spülventilanordnung (49) mit einzubeziehen.
  3. Anordnung (101, 101', 102, 104, 105, 106) nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, wobei in dem pneumatischen System (101, 101', 102, 104, 105) ein weiterer Drucksensor P2 (125) angeordnet ist, wobei der weitere Drucksensor P2 (125) zu einer Erfassung und Bereitstellung von Messsignalen, welche ein, in dem exspiratorischen Pfad (33) gegebenes Druckniveau indizieren, an die Kontrolleinheit (200) ausgebildet ist, wobei die Kontrolleinheit (200) ausgebildet ist, die Messsignale, welche das in dem exspiratorischen Pfad (33) gegebene Druckniveau indizieren, bei der Bewirkung der Zustandsänderung der Spülventilanordnung (49) mit einzubeziehen.
  4. Anordnung (101') nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei in dem pneumatischen System (101', 106) ein weiterer Durchflusssensor V1 (127) angeordnet ist, wobei der weitere Durchflusssensor V2 (127) zu einer Erfassung und Bereitstellung von Messsignalen, welche von dem Pateinten (30) strömende Gasmengen indizieren, an die Kontrolleinheit (200) ausgebildet ist, wobei die Kontrolleinheit (200) ausgebildet ist, die Messsignale, welche zu oder von dem Pateinten (30) strömende Durchflussmengen indizieren, bei der Bewirkung der Zustandsänderung der Spülventilanordnung (49) mit einzubeziehen.
  5. Anordnung (101, 101', 102, 103, 104, 105, 106) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem pneumatischen System (101') ein Sauerstoffsensor (424) angeordnet ist, wobei der Sauerstoffsensor (424) zu einer Erfassung und Bereitstellung von Messsignalen, welche eine Sauerstoffkonzentration in dem pneumatischen System (101') und/oder eine Sauerstoffkonzentration in dem inneren Kreissystem (34) und/oder eine Sauerstoffkonzentration von, von dem Pateinten (30) ausgeatmeten Gasmengen indizieren, an die Kontrolleinheit (200) ausgebildet ist, wobei die Kontrolleinheit (200) ausgebildet ist, die Messsignale, welche die Sauerstoffkonzentration indizieren, bei der Bewirkung der Zustandsänderung der Spülventilanordnung (49) mit einzubeziehen.
  6. Anordnung (101, 101 `, 102, 103, 104, 105, 106) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kontrolleinheit (200) ausgebildet ist, bei der Kontrolle des Betriebes mit Bewirkung von Zustandsänderungen • der Spülventilanordnung (49), • der APL- Ventilanordnung (47), • des Radialgebläses (50), • der Mischeinheit (41) für Frischgas, Messsignale • des ersten Drucksensors P1 (121), • und/oder des ersten Durchflusssensors (123), • und/oder des weiteren Drucksensors P2 (125), • und/oder des weiteren Durchflusssensors V2 (127), • und/oder des Sauerstoffsensors (424) mit zu berücksichtigen.
  7. Anordnung (101, 101', 102, 103, 104, 105) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kontrolleinheit (200) ausgebildet ist, eine Aktivierung der Spülventilanordnung (49) in einen Öffnungszustand (542) zugleich mit einer Aktivierung eines weiteren Ventils, insbesondere eines O2- Flush- Ventils (572) vorzunehmen.
  8. Anordnung (101, 101', 102, 103, 104, 105) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spülventilanordnung (49) mit einer zusätzlichen Funktionalität als ein Druckentlastungsventil ausgebildet ist.
  9. Verfahren zu einem Betrieb einer Anästhesie- oder Beatmungsvorrichtung mit einem pneumatischen System (55) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei in einer Schrittabfolge (501, 502, 503,504, 505, 506, 507) a. eine Messsignalerfassung (502) mit einer Erfassung von Messsignalen eines ersten Drucksensors P1 (121) und eines ersten Durchflusssensors V1 (123) erfolgt, b. eine Messsignalauswertung (503) zu einer Ermittlung (504) eines Betriebszustandes des Anästhesiesystems auf Basis der Messsignale erfolgt, c. eine Anpassung (504) eines Betriebes des Anästhesiesystems mit Kontrolle der Spülventilanordnung (49) in Abhängigkeit vom ermittelten Betriebszustand erfolgt und wobei eine Ermittlung erfolgt, ob ein Betriebszustand gegeben ist, in welcher gewisse Teilmengen oder Mengen von, vom Patienten (30) ausgeatmeten Kohlenstoffdioxid- haltigen und sauerstoffabgereicherten Ausatemgasen (999) zurück zum Patienten strömen.
  10. Verfahren zu einem Betrieb eines Anästhesiesystems nach Anspruch 9, • wobei die Messsignalauswertung derart erfolgt, dass während der Inspirationsphase (311, 312, 313, 314) auf Basis der Messsignale des ersten Durchflusssensors V1 (123) das inspiratorische aktuelle Tidalvolumen VT (565) berechnet wird und das aktuelle Tidalvolumen VT (565) mit einem Schwellenwert VTLimit(563), insbesondere mit einem unteren Schwellenwert VTLimit_1 (563) verglichen wird und • wobei die Anpassung des Betriebes des Anästhesiesystems derart erfolgt, dass bei einer Unterschreitung des Schwellenwert VTLimit (563), insbesondere des unteren Schwellenwert VTLimit_1 (563) durch das aktuelle Tidalvolumen VT eine Aktivierung der Spülventilanordnung (49) in einen Öffnungszustand (542, 390) erfolgt.
  11. Verfahren zu einem Betrieb eines Anästhesiesystems nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei die Aktivierung der Spülventilanordnung (49) in den Öffnungszustand (542, 390) nicht in jeder Atemphase (311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324), sondern nur zeitweilig oder anteilig, insbesondere in jeder zweiten oder dritten Atemphase (311, 312, 313, 314, 321, 322, 323, 324) erfolgt.
  12. Verfahren zu einem Betrieb eines Anästhesiesystems nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei • die Aktivierung der Spülventilanordnung (49) mit Übergang von einem geschlossenen Anästhesiesystem (370, 552) zu einem offenen Anästhesiesystem (390, 542) über einen ersten Übergangsbereich eines bestimmten Volumenbereiches von Tidalvolumina und/ oder wobei • die Deaktivierung der Spülventilanordnung (49) mit Übergang von einem geschlossenen Anästhesiesystem (370, 552) zu einem offenen Anästhesiesystem (390, 542) über einen zweiten Übergangsbereich eines bestimmten Volumenbereiches von Tidalvolumina erfolgt.
  13. Verfahren zu einem Betrieb eines Anästhesiesystems nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei ein Wechsel zwischen geschlossenem Anästhesiesystem (370, 552) und offenem Anästhesiesystem (390, 542) • auf Basis einer Information hinsichtlich eines exspiratorischen Volumens und/oder • auf Basis einer Information in Bezug auf eine Sauerstoffkonzentration (424) im Atemgas kontrolliert wird.
  14. Verfahren zu einem Betrieb eines Anästhesiesystems nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei ein Wechsel, bzw. eine Umschaltung zwischen geschlossenem Anästhesiesystem (370, 552) und offenem Anästhesiesystem (390, 542) • mit einer Aktivierung des Öffnungszustands der Spülventilanordnung (49) mit einer Aktivierung (570) eines O2- Flush- Zustandes (572) kombiniert ausgelöst wird, • mit einer Aktivierung und/ oder Deaktivierung des Öffnungszustands der Spülventilanordnung durch eine manuelle Eingabe erfolgt.
  15. Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung der Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wenn der Programmcode auf einem Computer, einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird.
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