DE10322964A1

DE10322964A1 - Steuergerät für Antischnarchgerät sowie Antischnarchgerät

Info

Publication number: DE10322964A1
Application number: DE10322964A
Authority: DE
Inventors: Martin Dr. Baecke; Harald Genger; Hartmut Dr. Schneider
Original assignee: Seleon GmbH
Current assignee: Tni Medical Ag De
Priority date: 2003-05-21
Filing date: 2003-05-21
Publication date: 2004-12-30
Anticipated expiration: 2023-05-22
Also published as: WO2004105846A3; DE10322964B4; WO2004105846A2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät für ein Antischnarchgerät mit einem Einlassanschluss für eine Druckerzeugungseinrichtung, an dem Luft unter Überdruck gegenüber dem Umgebungsluftdruck bereitgestellt werden kann. Ferner weist das Steuergerät einen Luftbrillenanschluss für eine Luftbrille als Applikationseinrichtung zum Applizieren von Luft unter Überdruck in die Nase eines Benutzers und eine Steuereinrichtung auf. Die Steuereinrichtung, die mit dem Einlassanschluss und dem Luftbrillenanschluss verbunden ist, weist einen Sensor auf, um nur während Inspirationsphasen Luft unter Überdruck an den Luftbrillenanschluss zu liefern. Ferner betrifft die Erfindung ein Antischnarchgerät mit einer solchen Steuereinrichtung und einer Luftbrille. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Antischnarchgerät mit Trachealkanüle. Schließlich betrifft die Erfindung ein Antischnarchgerät, bei dem die geförderte Luft mit einem Wirkstoff versetzt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Steuergerät der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art sowie auf Antischnarchgeräte der in Oberbegriffen der Patentanspruche 5, 6 und 9 genannten Art.
Obstruktive Atmungsstörungen führen zu Apnoen (Atemstillstand), durch die der Schlafende erwacht. Häufige Apnoen verhindern, dass der Schlafende in den erholsamen Tiefschlaf fällt. Menschen, die Apnoen während des Schlafens erleiden, sind deshalb tagsüber unausgeschlafen, was zu sozialen Problemen am Arbeitsplatz und im schlimmsten Fall zu tödlichen Unfällen, beispielsweise bei Berufskraftfahrem, führen kann.

Im Stand der Technik sind Geräte zur Durchführung der CPAP (continuous positive airway pressure)-Therapie bekannt. Die CPAP-Therapie wird in Chest. Vol. 110, Seiten 1077 bis 1088, Oktober 1996 und Sleep, Vol. No. 19, Seiten 184 bis 188 näher beschrieben.

In der CPAP-Therapie wird einem Patienten ein konstanter positiver Druck über eine Nasenmaske zugeführt. Bei richtiger Wahl des Überdrucks gewährleistet dieser, dass die oberen Atemwege während der gesamten Nacht vollständig geöffnet bleiben und somit keine obstruktiven Atemstörungen auftreten. Der erforderliche Druck hängt unter anderem von dem Schlafstadium und der Körperposition des Schlafenden ab. Um den als unangenehm empfundenen Überdruck auf das erforderliche Maß zu beschränken, offenbart WO 02/083221 A2 (HEWO5) ist ein Therapiegerät (AutoCPAP), das den Beatmungsdruck automatisch einstellt und damit an das Schlafstadium und die Körpersituation anpasst. Die WO 02/083221 A2 wird durch Bezugnahme in diese Anmeldung eingeschlossen.

Besonders unangenehm wird der Überdruck beim Ausatmen empfunden. Manche CPAP-Geräte kompensieren auch den Druckabfall am Schlauch zwischen CPAP-Gerät und Maske nicht, so dass beim Ausatmen der Maskendruck sogar etwas höher als beim Einatmen ist. Der Patient hat in diesem Fall das Gefühl, gegen einen Widerstand atmen zu müssen. Um das Atmen zu erleichtern, wurden ferner BiPAP-Geräte und Multilevel-Geräte entwickelt. Diese Geräte haben die Eigenschaft, den Patienten beim Atmen dadurch zu unterstützen, dass beim Ausatmen der Druck abgesenkt und beim Einatmen der Druck wieder erhöht wird. Diese Geräte arbeiten also mit mindestens zwei Druckniveaux.

Ein solches Gerät ist beispielsweise aus der DE 691 32 030 T2 bekannt. Der Druck wird durch ein Ventil während des Einatmens angehoben und während des Ausatmens abgesenkt. Das Ventil wird so gesteuert, dass der Druck während des Einatmens und während des Ausatmens konstant gehalten wird. Verändert sich die Ventilstellung während eines Einatemvorgangs nur mehr langsam, wird dies als Ende des Einatemvorgangs interpretiert. Nicht hörbare Schwingungen oder Druckänderungen können ausgewertet werden um zu bestimmen, ob die Atmung des Patienten regelmäßig, unregelmäßig oder apneisch ist. Darüber hinaus kann die Dauer des Ein- und Ausatmens sowie die Strömungsgeschwindigkeiten bestimmt werden. Diese Informationen können in einem Speicher gespeichert werden. Schließlich kann eine Admittanz aus Atemfluss dividiert durch Druck berechnet werden. Der zeitliche Verlauf der Admittanz kann mit gespeicherten Admittanzschemata verglichen werden. Die Nummer des am besten passenden Admittanzschemas kann als „Zeiger" für eine Tabelle verwendet werden, die die durchzuführende Aktion wie z. B. eine Druckerhöhung enthält.

Da diese Geräte nicht mit einem konstanten Druck arbeiten, werden sie im folgenden als PAP-Geräte zur Durchführung der PAP-Therapie bezeichnet.

Ferner sind aus dem Stand der Technik Sauerstoffbrillen für die Sauerstoffbehandlung bekannt. Mit der Sauerstoffbrille wird dem Patienten Luft mit einem erhöhten Sauerstoffpartialdruck (> 210 mbar) oder reiner Sauerstoff in die Nase appliziert. Eine Sauerstoffbehandlung findet zum Beispiel bei akuter oder chronischer Hypoxämie infolge Atem- oder Herz-Kreislaufstörung (Myokardinfarkt, Schock) oder bestimmten Vergiftungen, zum Beispiel durch Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Leuchtgas oder Rauch statt.

Aus der WO 02/062413 A2 (HEWO1) ist der Einsatz von Sauerstoffbrillen in einem Antischnarchgerät bekannt. Sauerstoffbrillen werden in diesem Zusammenhang als Luftbrillen bezeichnet. Aus der WO 02/062413 A2 sind ferner Luftbrillen mit integrierten Strahlpumpen bekannt, wie sie in 4 und 5 dargestellt sind.

Es ist die Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Steuergerät für ein Antischnarchgerät sowie ein Antischnarchgerät anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Vorteilhaft an einer Steuereinrichtung, die dafür sorgt, dass eine Applikationseinrichtung Luft vor allem während der Inspiration appliziert, ist, dass die Atemtätigkeit des Patienten unterstützt wird. Der Patient hat dadurch weniger das Gefühl, gegen einen Widerstand ausatmen zu müssen. Darüber hinaus nimmt der mittlere Luftfluss ab, da während der Exspirationsphasen keine oder nur wenige Luft appliziert wird. Dies erhöht die Einsatzdauer einer Gaspatronenfüllung, falls eine Gaspatrone als Druckerzeugungseinrichtung verwendet wird.

Vorteilhaft an der Verwendung einer Trachealkanüle ist, dass diese die Luft direkt in den Atemwegen appliziert. Hierdurch reduziert sich der erforderliche Luftfluss gegenüber der Applikation durch eine Luftbrille, um in den Atemwegen einen konstanten Überdruck aufrechtzuerhalten, um eine Flusslimitation durch eine Verengung der Atemwege während des Einatmens zu verhindern. Durch die Verengung der Atemwege kann Schnarchen entstehen.

Durch Zugabe von Wirkstoffen zur applizierten Luft können neben dem Schnarchen weitere Krankheiten behandelt werden. Bei PAP-Geräten kann ein als angenehm empfundener Duftstoff dazu führen, dass der Patient das PAP-Gerät bereitwilliger und regelmäßiger verwendet, wodurch der Therapieerfolg erhöht wird.

Vorteilhaft an der Verwendung einer Luftbrille als Applikationseinrichtung ist ihr geringer Preis. Darüber hinaus wird das Tragen einer Luftbrille von vielen Patienten als angenehmer empfunden als das Tragen einer Gesichts – oder Nasenmaske.

Falls ein Luftbefeuchter vorhanden ist, kann einen Wirkstoff dem Wasserbad des Luftbefeuchters zugegeben werden. Hierzu sind keine zusätzlichen Geräteteile erforderlich.

Aufgrund des hohen Druckabfalls an einer Luftbrille oder einer Trachealkanüle ist die Bestimmungen des Atmungszustandes eines Patienten aufgrund einer Druckmessung am Einlass der Luftbrille oder Trachealkanüle schwierig. Die Druckschwankungen aufgrund der Atmungstätigkeit des Patienten sind relativ gering im Vergleich zum Druckabfall am Schlauch zwischen dem Einlass und Auslass der Luftbrille oder Trachealkanüle. Zusätzlich werden die auf die Atmungstätigkeit zurückzuführenden Druckschwankungen durch den Schlauch gedämpft, sodass sie am Einlass weniger stark als am Auslass sind. Es sind deshalb Drucksensoren mit einem hohen Dynamikbereich erforderlich. Auch können den Schlauch durch die Luftströmung Wirbel entstehen, die sich den auf die Atemtätigkeit zurückzuführenden Druckschwankungen überlagern und diese verfälschen. Diese Probleme werden dadurch vermieden, dass die Luftzufuhr und Druckmessung über zwei getrennte Schläuche erfolgen. So kann die Trachealkanüle zur Luftzufuhr und die Nasenmaske zur Druckmessung oder umgekehrt werden. Alternativ hierzu können Luftbrille mit doppelten Auslässen pro Nasenloch verwendet werden, wobei ein Auslass zur Luftzufuhr und der andere zur Druckmessung verwendet wird. In gleicher Weise kann eine Trachealkanüle mit zwei Auslässen, einer zur Druckmessung, der andere zur Luftzufuhr verwendet werden.

Die aus der DE 101 18 968 A1 und der WO 02/083221 A2 für CPAP-Geräte offenbarte Verfahren, bei denen der bei konstanten Druck gemessene Fluss ausgewertet wird, können in vorteilhafter Weise auch für gemessenen Druck bei konstantem Fluss eingesetzt werden.

Die Verwendung von Gaspatronen ermöglicht eine Kostenreduzierung, da das Antischnarchgerät nicht mehr mit einer Turbine, die auch als Lüfter, Kompressor oder Gebläse bezeichnet wird, ausgerüstet werden muss. Das Gas in der Gaspatrone kann werkseitig mit Wirkstoffen versetzt werden. Auf eine Zusatzeinrichtung, die beispielsweise zum Versetzen der von einem Lüfter geförderten Luft mit Wirkstoff erforderlich ist, kann in vorteilhafter Weise verzichtet werden.

Eine Strahlpumpe ist ein preiswertes Bauteil, das die Einsatzdauer einer Gaspatronenfüllung in vorteilhafter Weise signifikant verlängert.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen geschrieben. Dabei zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes Steuergerät für einen Antischnarchgerät;
2 einen Schlafenden mit Luftbrille und Trachealkanüle;
3 eine weitere Ausführungsform eines Antischnarchgeräts;
4 einen Schnitt durch eine mit Mantelrohren ausgestattete Luftbrille; sowie
5 eine mit zwei Mantelrohren ausgestattete Luftbrille.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Steuergerät 1 für einen Antischnarchgerät. Das Steuergerät 1 kann eine Glasflasche 2, ein Ventil 3, einen Mikroprozessor 4, eine Strahlpumpe 5, einen Luftbefeuchter 6, einen Flusssensor 11, einen ersten Drucksensor 12, einem zweiten Drucksensor 13 sowie ein Mikrofon 16 umfassen. Die Gasflasche 2 kann komprimierte Luft enthalten. Zusätzlich zur komprimierte Luft kann die Gasflasche 2 einen Wirkstoff 17 enthalten, der in 1 durch kleine Punkte dargestellt ist. Unter Wirkstoff wird allgemein eine von Luft abweichende Zusammensetzung verstanden. Konkret kann einen Wirkstoff also eine erhöhte Sauerstoffkonzentration sein. Als Wirkstoff können der Luft auch Aerosole, Duftstoffe wie beispielsweise ein Meerwasserzusatz oder Medizin zugesetzt werden. Als Gasflaschen können Einweggasflaschen oder nachfüllbare Mehrweggasflaschen verwendet werden.
Die Gasflasche 2 ist mit dem Ventil 3 über einen Einlassausschluss 19 verbunden. Das Ventil 3 wird durch den Mikroprozessor 4 gesteuert. Bei einer Ausführungsformn öffnet der Mikroprozessor 4 das Ventil 3 umso weiter, je stärker der Druck denen der Gasflasche 2 absinkt. In einer anderen Ausführungsform schließt der Mikroprozessor 4 das Ventil 3 während der Exspirationsphasen. Während der Inspirationsphasen wird das Ventil entsprechend dem zeitlichen Abfall des Drucks in der Gasflasche 2 zunehmend weiter geöffnet. Der Mikroprozessor 4 kann das Ventil 3 auch umso weiter öffnen, je stärker das Schnarchen des Schlafenden ist.
Der Auslass des Ventils 3 ist mit einem ersten Einlass der Strahlpumpe 5 verbunden. Durch einen zweiten Einlass saugt die Strahlpumpe 5 Umgebungsluft an. Die Strahlpumpe wandelt einen hohen Druck und geringem Fluss am ersten Einlass in einen geringen Druck und hohen Fluss am Auslass um. Da die Gasflasche 2 durch den Einsatz der Strahlpumpe 5 nicht den gesamten Fluss liefern muss, kann das Antischnarchgerät mit einer Flaschenfüllung länger betrieben werden, so dass die Einsatzdauer der Gasflasche erhöht wird.
Der Auslass der Strahlpumpe 5 ist mit Luftbefeuchter 6 verbunden. Der Luftbefeuchter 6 umfasst einen Wasservorrat 7. In einer Ausführungsform wird der Wasservorrat 7 durch elektrische Leitung 9 gesteuert von Mikroprozessor 4 beheizt. Fachleuten ist klar, dass die Ausgangsleistung des Mikroprozessor 4 zum Heizen verstärkt werden muss. Beispielsweise kann eine Phasenanschnittsteuerung die von einem Heizer benötigte Leistung bereitstellen. Darüber hinaus kann ein nicht dargestellter Temperaturfühler über Leitung 10 mit den Mikroprozessor 4 verbunden sein, sodass der Mikroprozessor die Temperatur des Wasservorrats 7 konstant halten kann. Die Solltemperatur kann beispielsweise durch eine in 1 nicht dargestellte Eingabeeinheit vom Benutzer gewählt und in einer ebenfalls nicht dargestellten Anzeigeeinheit angezeigt werden.
Wasservorrat 7 kann ebenfalls einen zweiten Wirkstoff 18 wie beispielsweise einen Meerwasserzusatz enthalten, der in 1 durch kleine Kreuze dargestellt ist. Ein Wirkstoff kann entweder der Luft in der Gasflasche 2 oder dem Wasservorrats 7 zugegeben werden. Auch können sowohl die Luft von Gasflasche 2 als auch der Wasservorrats 7 des Luftbefeuchters 6 unterschiedliche oder gleiche Wirkstoffe enthalten.
Der Luftraum von Luftbefeuchter 6 kann durch eine Membran 8 von Wasservorrat 7 des Luftbefeuchters 6 getrennt sein. In diesem Fall wird der Luftbefeuchter als osmotischer Luftbefeuchter bezeichnet. Membran 8 kann dazu dienen, die Abgabe von Wasser und Wirkstoff 18 an die Luft zu steuern.
Der Auslass von Luftbefeuchter 6 ist mit Gasauslass 14 von Steuergerät 1 verbunden. Ein Flusssensor 11 sowie ein Drucksensor 12 können vorgesehen seien, um den Luftfluss durch den Gasauslass 14 sowie den Druck an Gasauslass 14 zu messen. Darüber hinaus kann das Steuergerät 1 einen so genannten Sensoranschluss 15 aufweisen, der mit einem Drucksensor 13 verbunden ist. Soweit die Sensoren bei der gewählten Ausführungsform vorhanden sind, sind sie auch mit Mikroprozessor 4 verbunden, so dass Mikroprozessor 4 die Messsignale zur Steuerung von Ventil 3 verwenden kann.
Um die Intensität des Schnarchens zu ermitteln, kann ein Mikrofon 16 vorgesehen sein, das sein Ausgangssignal dem Mikroprozessor 4 über Mikrofonanschluss 20 liefert. Zwischen Mikrofon 16 und Mikroprozessor 4 sind üblicherweise ein Vorverstärker und ein Analog-Digital-Wandler geschaltet, die in 1 nicht dargestellt sind. Auch kann der Analog-Digital-Wandler im Mikroprozessor 4 integriert sein. Der Mikroprozessor 4 kann eine Frequenzfilterung durchführen um den für das Schnarchen relevanten Frequenzbereich (20 bis 100 Hz) auszuwählen. Anschließend kann die Intensität des frequenzgefilterten Signals als mittleres Amplitudenquadrat (root mean square) oder mittlerer Amplitudenbetrag bezüglich eines Mittelwerts bestimmt werden. Der Bezug auf den Mittelwert dient dazu, einen Gleichspannungsanteil (Offset) herauszufiltern. In einer anderen Ausführungsform kann die Zahl der Nulldurchgänge des frequenzgefilterten Signals bestimmt werden, wie es in der WO 02/083221 A2 für den Wechselanteil des CPAP-Istdrucks offenbart wurde.
Eine Frequenzfilterung durch den Mikroprozessor 4 kann auch entfallen. Insbesondere kann das Mikrofon 16 so konstruiert sein, dass es nur den für Schnarchen relevanten Frequenzbereich aufnimmt. Je höher die Intensität des detektierten Schnarchens ist, umso höher wird der Druck in den Atemwegen eingestellt. Diese Regelschleife kann auch einen Integralanteil enthalten, sodass der Druck in den Atemwegen erhöht wird, solange die Intensität des detektierten Schnarchens höher als ein Schwellwert ist und umgekehrt.
2 zeigt einen Schlafenden oder Benutzer 21 mit beispielhaft zwei Applikationseinrichtungen. Als Applikationseinrichtungen können eine Luftbrille 22, eine Trachealkanüle 30 oder eine herkömmliche Gesicht- unter Nasenmaske verwendet werden. Eine Sauerstoffbrille besteht im wesentlichen aus einem Zuleitungsschlauch mit einem Innendurchmesser von ca. 4 mm sowie einer Schlauchschleife, die aus einem Schlauch mit ca. 2 mm Innendurchmesser besteht. Eine Y-Weiche 24 verbindet ein Ende des Zuleitungsschlauchs mit beiden Enden der Schlauchschleife. Die Schlauchschleife weist zwei Austrittsöffnungen auf, von denen bei Gebrauch je eine in ein Nasenloch des Schlafenden hineinragt. Die Schlauchschleife liegt an der Oberlippe des Schlafenden an, wird zwischen den Ohren und Kopf des Schlafenden eingeklemmt und dann zum Übergangsbereich zwischen Unterkiefer und Hals geführt, wo sich ein verschiebbarer Ring 25 befindet. Durch den verschiebbaren Ring 25 kann die Länge der Schlauchschleife an die Kopfform des Schlafenden angepasst werden.
Eine Luftbrille 22 ist sehr ähnlich zu einer Sauerstoffbrille. Bei einer Luftbrille können jedoch Schläuche mit etwas größeren Innendurchmesser verwendet werden um den Druckabfall an den Schläuchen gering zuhalten. Der Außendurchmesser der Schlauchschleife wird im wesentlichen dadurch begrenzt, dass die Schlauchschleife hinter die Ohren geklemmt werden können soll, wie das in 2 dargestellt ist. Somit können für die Schlauchschleife Schläuche mit Außendurchmessern von bis zu etwa 10 mm verwendet werden, die Innendurchmesser von ca. 8 bis 9 mm aufweisen. Der Zuleitungsschlauch kann noch größere Durchmesser aufweisen, da er nicht an Körperabmessungen des Schlafenden gebunden ist.
Sauerstoffbrille und Luftbrille haben gemeinsam, dass ihre beiden Austrittsöffnungen die Nasenlöcher des Patienten nicht dicht abschließen. Vielmehr kann der Patient an beiden Austrittsöffnungen vorbei atmen. Daneben kann die Luftbrille einen Messschlauch 24 aufweisen. Der Messschlauch ragt parallel zu den Austrittsöffnungen in die Nasenöffnungen des Patienten hinein. Durch den Messschlauch ist es möglich, den Luftdruck in der Nase des Patienten unabhängig von einem Druckabfall am Zuleitungsschlauch und der Schlauchschleife 23 der Luftbrille 22 zu messen. Da der Messschlauch keinen nennenswerten Luftfluss transportieren muss, kann er einen geringem Innendurchmesser von beispielsweise 1 bis 2 mm aufweisen.
Die Trachealkanüle 30 kann eine oder zwei Kanülen umfassen. Die Dickere der beiden Kanülen ist mit Schlauch 31 verbunden, über den Luft in die Atemwege des Patienten appliziert wird. Die dünnere der beiden Kanülen ist mit Messschlauch 32 verbunden. Über die letztere Kanüle kann der Druck in den Atemwegen des Patienten unterhalb des Kehlkopf unabhängig vom Druckabfall an Schläuchen oder Kanülen gemessen werden.
In einer einfachen Ausführungsform kann das Antischnarchgerät lediglich einen Drucksensor 12 oder 13 umfassen. Der Luftfluss ergibt sich aus den Abmessungen der verwendeten Bauteile insbesondere der Schläuche, der Stellung von Ventil 3 und des von der Glasflasche 2 gelieferten Überdrucks. Aus der Ventilstellung kann ein Signal abgeleitet werden, das mit dem Luftfluss zumindest in monotonem Zusammenhang steht. Zwar hängt der Luftfluss auch vom Druck in der Gasflasche 2 auf, diese ändert sich jedoch nur langsam verglichen mit der Dauer einzelner Atemzüge des Schlafenden. Der stetige Abfall des Luftflusses ist aufgrund des Druckabfalls in Gasflasche 2 wird teilweise dadurch ausgeglichen, dass bei sinkendem Luftfluss das Schnarchen langsam zunimmt und deshalb auch das Ventil 3 langsam immer weiter geöffnet wird.
Das Drucksignal kann durch den Drucksensor 12 gelieferten werden. Bei dieser Ausführungsform weist das Steuergerät keinen Sensoranschluss 15 und keinen zweiten Drucksensor 13 auf. Deshalb ist als Applikationseinrichtung eine einfache Luftbrille 22 ohne Messschlauch 24 oder eine einfache Trachealkanüle 30 ausreichend.
Alternativ kann das Drucksignal vom zweiten Drucksensor 13 geliefert werden. Bei dieser Ausführungsform weist das Steuergerät einen Sensoranschluss 15 auf. Bei dieser Ausführungsform kann als Applikationseinrichtung eine Luftbrille 22 mit Messschlauch 24 verwendet werden. Dabei wird der dickere Schlauch der Luftbrille mit dem Gasauslass 14 des Steuergerät 1 verbunden und der dünnere Messschlauch 24 mit dem Sensoranschluss 15. Alternativ dazu kann der Sensoranschluss 15 auch mit einer einfachen Trachealkanüle 30 verbunden seien. Die letzteren Fall ist der Messschlauch 24 nicht erforderlich.
Ferner kann die Trachealkanüle mit dem Gasanschluss 14 verbunden seien und die Luftbrille mit dem Sensoranschluss 15. In letzterem Fall kann die Luftbrille wie eine Sauerstoffbrille aus dünnen Schläuchen mit Durchmessern im Bereich von 1 bis 2 mm bestehen. Schließlich kann eine zweifache Trachealkanüle 30 eingesetzt werden, wobei die dickere Kanüle mit Gasanschluss 14 des Steuergerät 1 über Schlauch 31 und die dünnere Trachealkanüle über Messschlauch 32 mit dem Sensoranschluss 15 verbunden ist.
Die obigen Ausführungsformen können dadurch verbessert werden, dass ein Flusssensor 11 vorgesehen wird, der den Fluss durch den Gasauslass 14 misst. In diesem Fall steht ein stabiles Flusssignal zur Verfügung. Durch das zusätzliche Flusssignal kann der zunehmende Druckabfall in Gasflasche 2 durch allmähliches Öffnen Ventils 3 kompensiert werden, ohne dass der Schlafenden zum verstärkten Schnarchen gezwungen wird.
Zusätzlich zum zweiten Drucksensor 13 und zum Flusssensor 11 kann noch ein erster Drucksensor 12 vorgesehen sein. Für die Applikationseinrichtungen gelten die Ausführungen, die im Zusammenhang mit den Ausführungsformen gemacht wurden, die den zweiten Drucksensor 13 aufweisen.
Da in allen obigen Ausführungsformen sowohl einen Flusssignal als auch ein Drucksignal zur Verfügung steht, kann die Steuerung des Ventils 3 in analoger Weise zur WO 02/083221 A2 erfolgen. In einer inneren Schleife, die während eines Atemzuges öfters durchlaufen wird, wird der Istdruck auf einen Solldruck geregelt. In einer äußeren Schleife wird der Solldruck dem Zustand des Schlafenden oder Benutzer angepasst. Hierzu werden aus dem Flusssignal Merkmale und aus den Merkmalen Detektoren ermittelt, aufgrund derer der Solldruck eingestellt wird.
Gemäß dem in der WO 02/083221 A2 offenbarten Verfahren werden aufgrund der lokalen Extrema in der ersten Ableitung der Atemflusskurve die Übergänge zwischen Inspiration und Exspiration bestimmt. Auf Grund dieser Information kann das Ventil 3 während der Exspirationsphasen vollständig geschlossen werden. Diese Maßnahme verlängert die Einsatzdauer der Glasflasche 2 ohne Nachfüllen. Außerdem wird der Schlafende hierdurch bei seiner Atemtätigkeit unterstützt. Der Schlafende hat weniger das Gefühl, gegen einen Widerstand ausatmen zu müssen.
Die durch das Ein- und Ausschalten des Ventils hervorgerufenen Druck- und Flussschwankungen beeinflussen die Bestimmung von Merkmalen und können im Extremfall den Regelalgorithmus unbrauchbar machen. Um dies zu verhindern können Bereiche um die Ein- und Ausschaltzeitpunkte aus den Flusssignal herausgeschnitten werden. In einer Ausführungsform können zwei Prozent der Dauer eines Atemzyklusses vor und 8 Prozent der Dauer eines Atemzyklusses nach jedem detektierten Übergang zwischen Inspiration und Exspiration aus der gemessenen Flusskurse gelöscht werden, so dass lediglich 80 Prozent der Messdaten zur Erkennung des Atmungszustandes des Schlafenden herangezogen werden. Die Unsymmetrie der Löschung bezüglich des detektierten Übergang des zwischen Inspiration und Exspiration rührt daher, dass ernst nach Erkennen des Übergangs die Druckänderung erfolgt. An Stelle der auf die Dauer eines Atemzyklusses bezogenen Prozentwerte können auch feste Werte wie z. B. 60 ms vor einem Übergang und 240 ms nach einem Übergang aus der Flusskurve gelöscht werden.
In einer anderen Ausführungsform werden zur Berechnung der Rückwärtskorrelation gemäß WO 02/083221 A2 lediglich die Inspirationsphasen herangezogen. Auch hier können acht Prozent der Dauer eines Atemzyklusses nach einem Übergang von Exspiration zu Inspiration und zwei Prozent vor einem Übergang von Inspiration zu Exspiration zusätzlich aus der Atemflusskurve gelöscht werden.
Zur Berechnung der mittleren Krümmung des Atemflusses während der Inspiration wird in einer Ausführungsform die gleiche Zeitdauer von beispielsweise sechs Prozent der Dauer eines Atemzyklusses nach dem Beginn einer Inspirationsphase und deren Ende aus der Atemflusskurve gelöscht.
Es ist nicht wichtig, das mittlere Inspirationsvolumen quantitativ zu bestimmen. Vielmehr reicht es aus, einen Parameter zu bestimmen, der sich bei einer ähnlichen Form der Atemzüge monoton zum Inspirationsvolumen verändert. Denn die Detektoren gemäß WO 02/083221 A2 stellen lediglich auf eine Veränderung der Inspirationsvolumina ab. Wo diese Veränderungen mit Konstanten wie z. B. inspiration_volume_change_schwelle verglichen wird, können die Konstanten dem Parameter angepasst werden oder unter Inkaufnahme eines geringfügig höheren Rechenaufwands in relative Änderungen umgeformt werden. Dies sei insbesondere im Hinblick auf die Ausführungsformen bemerkt, bei denen ein Flusssignal aus einer Ventilstellung bestimmt wird.
Da es sich bei Luftbrillen um "offene" Systeme handelt, können beim Regelalgorithmus auch Druck und Fluss vertauscht werden. Deshalb offenbart diese Anmeldung unabhängig von der Applikationseinrichtung auch Ausführungsformen, bei denen in einer inneren Schleife der Luftfluss konstant gehalten wird und die innere Schleife öfters während eines Atemzyklusses durchlaufen wird. In einer äußeren Schleife wird der Luftfluss dem Zustand des Schlafenden angepasst, um Schnarchen zu vermeiden oder zu minimieren.
Auch bei diesen Ausführungsformen kann der Luftfluss während der Exspirationsphasen ausgeschaltet werden. Zur Bestimmung des korrekten Sollflusses können gewisse Bereiche aus der Druckkurve vor und nach einem Übergang zwischen Inspiration und Exspiration gelöscht werden und/oder lediglich die Teile der Druckkurve berücksichtigt werden, die während einer Inspirationsphase gemessen wurden.
3 zeigt ein Steuergerät 40, das einem herkömmlichen CPAP-Gerät ähnelt. An das Steuergerät ist ein externer Luftbefeuchter 49 angeschlossen. Als Applikationseinrichtung ist eine Luftbrille mit Schläuchen 51 und 54, Ring 53 und Y-Weiche 52 dargestellt. Der Schlafende oder Benutzer ist in sitzender Stellung dargestellt, sodass der Schlauch 54 der Luftbrille über die Ohren zum Hinterkopf des Schlafenden geführt ist.
Das Steuergerät 40 umfasst einen Lüftergehäuse 41, eine Gasflasche 42, einen Lüfter 43, Schallschutzschaum 44, einen Drehregler 45 sowie ein Ventil 46. Der Lüfter 43, der auch als Turbine, Gebläse oder Ventilator bezeichnet wird, fördert Umgebungsluft zu Luftbefeuchter 49 und weiter zur Applikationseinrichtung. Wie bei CPAP-Geräten sorgt der Schallschutzschaum 44 für Geräuschdämmung. Die Gasflasche 42 enthält einen ersten Wirkstoff, der der geförderten Luft zugesetzt werden kann. Der erste Wirkstoff 17 ist wie in 1 beispielhaft durch Punkte dargestellt. Die Konzentration des ersten Wirkstoffs in der geförderten Luft wird durch die Stellung von Ventil 46 eingestellt. Der Wirkstoff kann in Gasflasche 42 unter Überdruck aufbewahrt werden. Andererseits kann der Wirkstoff aus der Gasflasche auch durch die geförderte Luft durch eine Strahlpumpe herausgesaugt werden. Drehregler 45 stellt beispielhaft Bedienelemente dar, durch die beispielsweise ein CPAP-Druck oder die Konzentration des ersten Wirkstoffs 17 eingestellt werden kann. Das Steuergerät 40 kann ähnlich zudem Steuergerät 1 Druck- und/oder Flusssensoren, einen Sensoranschluss, einen Mikroprozessor, ein Mikrofon sowie einen integrierten Luftbefeuchter enthalten. Die letzteren Elemente sind im 3 nicht dargestellt. Die Druck- und Flussregelung kann so erfolgen, wie im Zusammenhang mit Steuergerät 1 oben erläutert wurde.
Der externe Luftbefeuchter 49 umfasst einen Wasservorrat 47 und einen Temperaturregler 48. Der Wasservorrat 47 kann alternativ zur Gasflasche 42 und Ventil 46 oder zusätzlich zu beiden Elementen einen zweiten Wirkstoff 18 enthalten, der durch kleine Kreuze dargestellt ist. Mittels Temperaturregler 48 kann die Temperatur des Wasservorrats 47 und somit die luftfeuchte eingestellt werden. Luftbefeuchter 49 kann zusätzlich zwischen Wasservorrat 47 und dem Luftraum eine Membran aufweisen, um die Abgabe des zweiten Wirkstoffs im Verhältnis zur Verdunstung von Wasser zu steuern.
4 zeigt einen Schnitt durch eine besondere Ausführungsform einer Luftbrille, die vorteilhaft mit einem erfindungsgemäßen Steuergerät verwendet werden kann. 5 zeigt diese Ausführungsform perspektivisch. Diese Luftbrille umfasst Zuleitungen 65, einen Verteiler 68 sowie ein Mantelrohr 61 für jedes Nasenloch eines Patienten. Jedes der Mantelrohre weist an seinem nasenseitigen Ende an seinem Außenumfang ein ergonomisches Polster 64 auf, das während der Anwendung dicht oder weitgehend dicht mit einem Nasenloch des Patienten abschließt. In jedem Mantelrohr ist eine Düse 70 angeordnet, durch die unter einem Überdruck stehende Luft in Richtung Nasenloch geblasen wird. Der innere Querschnitt des Mantelrohrs weist eine Verengung 62 zwischen der Düse 70 und dem nasenseitigen Ende des Mantelrohrs auf. Der Bereich zwischen der Verengung 62 und dem nasenseitigen Ende des Mantelrohrs, in dem sich der lichte Querschnitt des Mantelrohrs zum nasenseitigen Ende des Mantelrohrs hin aufweitet, wird als Diffusor 63 bezeichnet. Daneben kann eines oder beide Mantelrohre einen Messschlauch 66 aufweisen, über den der Druck im Naseninneren gemessen werden kann.
Das Innere des Mantelrohrs 61 wirkt mit der Düse 70 wie eine Strahlpumpe (engl. jet pump). Durch die Düse 70 tritt ein kleiner Luftstrom in das Mantelrohr und pumpt so zusätzliche Luft durch das offene Ende des Mantelrohrs in die Nase des Patienten. Anders ausgedrückt, transformieren die Düse 70 im Zusammenspiel mit dem Mantelrohr 61 einen kleinen Luftstrom, der durch einen höheren Überdruck erzeugt wird in einen größeren Luftstrom, der unter einem geringeren Überdruck steht. Vorteilhaft hieran ist insbesondere, dass nur ein Teil des in die Nase strömenden Luftstroms vom Gasauslass 14 zur Düse 70 transportiert werden muss. Aufgrund des geringeren Luftstroms ist der Druckabfall am Schlauch 65 geringer. Ist man andererseits bereit, einen konstanten Druckabfall in Kauf zu nehmen, so kann der Querschnitt des Schlauchs 65 bei Verwendung einer in 3 und 4 gezeigten Luftbrille kleiner gewählt werden.
Die Steuergeräte 1 und 40 sollten in der Lage sein, 100 bis 1000 mbar Überdruck gegenüber dem Umgebungsdruck zu erzeugen. Insbesondere die Außenform der ergonomischen Polster, aber auch das Mantelrohr werden an die Nasenform des Patienten angepasst. Das Mantelrohr kann kreisförmig mit einem Durchmesser von 4 bis 12 mm ausgeführt sein. In anderen Ausführungsformen kann das Mantelrohr einen elliptischen Querschnitt aufweisen, wobei der kleinere und größere Radius im Bereich von 2 bis 6 mm liegen können. Das Mantelrohr kann eine Länge von 20 bis 50 mm, insbesondere von 30 mm aufweisen. Der Schlauch 51 weist eine Länge von 1 bis 2 m auf. Andere Abmessungen ergeben sich aus der Größe der entsprechenden Körperteile des Patienten.
Die Erfindung wurde zuvor anhand von bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert. Für einen Fachmann ist jedoch offensichtlich, dass verschiedene Abwandlungen und Modifikationen gemacht werden können, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. Deshalb wird der Schutzbereich durch die nachfolgenden Ansprüche und ihre Äquivalente festgelegt.

1: Steuergerät
2: Gasflasche
3: Ventil
4: Mikroprozessor
5: Strahlpumpe
6: Luftbefeuchter
7: Wasservorrat
8: Membran
9: Heizleitung
10: Temperaturmessleitung
11: Flusssensor
12, 13: Drucksensor
14: Gasauslass
15: Sensoranschluss
16: Mikrofon
17, 18: Wirkstoff
19: Einlassanschluss
20: Mikrophonanschluss
21: Schlafender
22: Luftbrille
23: Schlauchschleife
24: Messschlauch
25: Ring
30: Trachealkanüle
31: Schlauch
32: Messschlauch
40: Steuergerät
41: Lüftergehäuse
42: Gasflasche
43: Lüfter
44: Schallschutzschaum
45: Druckregler
46: Ventil
47: Wasservorrat
48: Temperaturregler
49: Luftbefeuchter
51: Schlauch
52: Y-Weiche
53: Ring
54: Schlauch
55: Schlafender
61: Mantelrohr
62: Verengung
63: Diffusor
64: ergonomisches Polster
65: Schläuche
66: Messschlauch
67: Nase
68: Verteiler
69: Oberlippe
70: Düse

Claims

Steuergerät (1; 40) für ein Antischnarchgerät mit: einem Einlassanschluss (19) für eine Druckerzeugungseinrichtung (2; 43), an dem Luft unter Überdruck gegenüber dem Umgebungsluftdruck bereitgestellt werden kann; und einem Luftbrillenanschluss (14) für eine Luftbrille (22; 51, 52, 53, 54) als Applikationseinrichtung zum Applizieren von Luft unter Überdruck in die Nase eines Benutzers; gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (3, 4), die mit dem Einlassanschluss (19) und dem Luftbrillenanschluss (14) verbunden ist, wobei die Steuereinrichtung einen Sensor (11, 12, 13) aufweist, um nur während Inspirationsphasen Luft unter Überdruck an den Luftbrillenanschluss zu liefern.
Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät einen Mikrofonanschluss (20) aufweist, wobei die Steuereinrichtung (3, 4) das am Mikrofonanschluss anliegende Signal auf Schnarchen hin auswertet und einen umso höheren Druck am Luftbrillenanschluss (14) anlegt, je stärker das Schnarchen ist.
Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (1; 40) ferner einen Messanschluss (15) aufweist, der mit dem Sensor verbunden ist, wobei der Sensor ein Drucksensor (13) ist, wobei die Steuereinrichtung (3, 4) das Sensorsignal auswertet, wobei die Steuereinrichtung den Druck während der Inspirationsphasen am Luftbrillenanschluss erhöht, wenn das Sensorsignal auf eine Flusslimitation hindeutet.
Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät ferner eine Strahlpumpe (5) aufweist, deren einer Einlass mit dem Einlassanschluss (19) verbunden ist, wobei der zweite Einlass der Strahlpumpe Umgebungsluft ansaugt und der Auslass der Strahlpumpe mit dem Luftbrillenanschluss (14) verbunden ist.
Antischnarchgerät mit: einer Druckerzeugungseinrichtung (2; 43), die Luft unter Überdruck gegenüber dem Umgebungsluftdruck bereitgestellt; und einer Luftbrille (22; 51, 52, 53, 54) als eine Applikationseinrichtung zum Applizieren von Luft unter Überdruck in die Nase eines Benutzers, wobei der Einlass der Luftbrille mit der Druckerzeugungseinrichtung verbunden ist; gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (3, 4), die mit der Druckerzeugungseinrichtung und dem Einlass der Luftbrille verbunden ist, wobei die Steuereinrichtung nur während Inspirationsphasen Luft unter Überdruck an die Luftbrille liefert.
Antischnarchgerät mit: einer Druckerzeugungseinrichtung (2; 43), die Luft unter Überdruck gegenüber dem Umgebungsluftdruck bereitstellt; gekennzeichnet durch eine Trachealkanüle (30).
Antischnarchgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Trachealkanüle (30) als Applikationseinrichtung mit der Druckerzeugungseinrichtung (2; 43) verbunden ist und dazu dient, Luft unter Überdruck in die Atemwege eines Patienten zu applizieren.
Antischnarchgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Antischnarchgerät ferner eine Steuereinrichtung (3, 4) aufweist, die mit der Druckerzeugungseinrichtung (2; 43) und dem Einlass der Applikationseinrichtung verbunden ist, wobei die Steuereinrichtung nur während Inspirationsphasen Luft unter Überdruck an die Applikationseinrichtung liefert.
Antischnarchgerät mit: einer Druckerzeugungseinrichtung (2; 43), die Luft unter Überdruck gegenüber dem Umgebungsluftdruck bereitstellt; und einer Applikationseinrichtung (30; 22; 51–54; 61–68), deren Einlass mit der Druckerzeugungseinrichtung verbunden ist, zum Applizieren von Luft unter Überdruck in die Atemwege eines Patienten; dadurch gekennzeichnet, dass die Luft einen Wirkstoff (17; 18) enthält.
Antischnarchgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass unter dem Begriff Wirkstoff ein Meerwasserzusatz, Aerosole, ein erhöhter Sauerstoffgehalt, ein Duftstoff oder Medizin zu verstehen sind.
Antischnarchgerät nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Druckerzeugungseinrichtung (2; 43) und dem Einlass der Applikationseinrichtung ein Luftbefeuchter (6; 49) eingebaut ist, dessen Wasservorrat (7; 47) mit einem Wirkstoff (18) versetzt ist.
Antischnarchgerät nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Applikationseinrichtung eine Luftbrille ist.
Antischnarchgerät nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Antischnarchgerät ferner eine Steuereinrichtung (3, 4) enthält, die mit der Applikationseinrichtung (30; 22; 51–54; 61–68) und der Druckerzeugungseinrichtung (2; 43) verbunden ist, wobei die Steuereinrichtung nur während Inspirationsphasen Luft unter Überdruck an die Applikationseinrichtung liefert.
Antischnarchgerät nach einem der Ansprüche 5, 8 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Antischnarchgerät ferner ein Mikrofon (16) umfasst, das mit der Steuereinrichtung (3, 4) gekoppelt ist, wobei die Steuereinrichtung das vom Mikrofon (16) gelieferte Signal auf Schnarchen hin auswertet und einen um so höheren Druck an die Applikationseinrichtung (30; 22; 51–54; 61–68) angelegt, je stärker das Schnarchen ist.
Antischnarchgerät nach einem der Ansprüche 5, 8 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Antischnarchgerät ferner eine Trachealkanüle (30) umfasst, die mit einem Drucksensor (13) verbunden ist, der wiederum mit der Steuereinrichtung (3, 4) verbunden ist, wobei die Steuereinrichtung den Druck an der Applikationseinrichtung (30; 22; 51–54; 61–68) in Abhängigkeit des durch den Drucksensor gemessenen Drucks einstellt.
Antischnarchgerät nach einem der Ansprüche 5, 8 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Antischnarchgerät ferner einen Drucksensor (12) aufweist, der mit dem Einlass der Applikationseinrichtung und der Steuereinrichtung (3, 4) verbunden ist, wobei der Drucksensor (12) den Druck am Eingang der Applikationseinrichtung misst und ein Drucksignal an die Steuereinrichtung liefert, die den Druck an der Applikationseinrichtung in Abhängigkeit des durch den Drucksensor gemessenen Drucks einstellt.
Antischnarchgerät nach einem der Ansprüche 5, 8 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftbrille (22) eine Rückleitung (23, 24) umfasst, die mit einem Drucksensor (13) verbunden ist, der wiederum mit der Steuereinrichtung (3, 4) verbunden ist, wobei der Drucksensor ein Druckssignal an die Steuereinrichtung liefert, die den Druck an der Applikationseinrichtung in Abhängigkeit des durch den Drucksensor (13) gemessenen Drucks einstellt.
Antischnarchgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Trachealkanüle (30) eine Rückleitung (32) umfasst, die mit einem Drucksensor (13) verbunden ist, der wiederum mit der Steuereinrichtung (3, 4) verbunden ist, wobei der Drucksensor ein Druckssignal an die Steuereinrichtung liefert, die den Druck an der Applikationseinrichtung in Abhängigkeit des durch den Drucksensor gemessenen Drucks einstellt.
Antischnarchgerät nach einem der Ansprüche 15 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund des gemessenen Drucks Inspirations- und Exspirationsphasen bestimmt werden.
Antischnarchgerät nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (3, 4) den gemessene Druck auf Schnarchen hin analysiert und einen umso höheren Druck an die Applikationseinrichtung anlegt, je stärker das Schnarchen ist.
Antischnarchgerät nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (3, 4) ein Verfahren nach einem der Ansprüche der DE 101 18 968 A1 oder der WO 02/083221 A2 ausführt.
Antischnarchgerät nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerzeugungseinrichtung durch eine Gaspatrone (2) gebildet wird, die ein komprimiertes Gas enthält.
Antischnarchgerät nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Gaspatrone (2) und der Applikationseinrichtung eine Strahlpumpe (5) zur Flusserhöhung und Druckerniedrigung eingebaut ist.