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HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein ein Verfahren und System zur Bereitstellung einer Beatmungstherapie für einen Patienten. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zum Anpassen des Betriebs eines Beatmungsgerätes, um die Gasströmung zu kompensieren, die durch eine externe Gasquelle, wie beispielsweise einen Vernebler, erzeugt wird, um die Beatmungstherpie zu verbessern.
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Ärzte verwenden üblicherweise einen Vernebler, um die Zuführung von aerosolisierten Medikamenten zu einem Patienten, der an ein Beatmungsgerät angeschlossen ist, zu ermöglichen. Vernebler werden gewöhnlich in dem inspiratorischem Schenkel eines Patientenkreislaufs platziert und werden dazu verwendet, ein aerosolisiertes Medikament unmittelbar in den Strom der Atemgase für den Patienten zu injizieren. Vernebler sind gewöhnlich auf Pneumatik- oder Ultraschalltechnologie basierende Vorrichtungen, die im Dauerbetrieb für eine Zeitdauer eingesetzt werden, bis die Zufuhr diskreter Dosismengen des Medikamentes oder Wirkstoffs beendet worden ist.
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Wenn ein pneumatischer Vernebler eingesetzt wird, wird der zu dem Patienten gelieferte vernebelte Wirkstoff von dem Vernebler empfangen und in einer Verneblergasströmung mitgeführt. Die Verneblergasströmung, einschließlich des mitgeführten vernebelten Wirkstoffs, wird der Gasströmung von dem Beatmungsgerät hinzugefügt, so dass die kombinierte Gasströmung dem Patienten während der Inspirationsphase zugeführt wird.
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Obwohl die Verwendung eines Verneblers, um einen vernebelten Wirkstoff in die Gasströmung für den Patienten einzubringen, gut funktioniert, um den vernebelten Wirkstoff zu verabreichen, schafft die Zugabe der Verneblergasströmung zu der Gasströmung von dem Beatmungsgerät Probleme. In den meisten modernen Beatmungsgeräten wird die Gasströmung aus dem Vernebler stromabwärts von den Sensoren hinzugegeben, die die inspiratorische Gasströmung aus dem Beatmungsgerät messen. In einer derartigen Ausführungsform ist die während der Exspirationsphase gemessene Gasströmungsmenge höher als das entsprechende inspiratorische Volumen aus dem Beatmungsgerät. Das erhöhte Volumen der exspiratorischen Gasströmung kann zu unnötigen Alarmbedingungen in dem Beatmungsgerät führen. Ohne irgendeine Art einer Kompensation der Strömung, die durch den Vernebler oder eine andere externe Vorrichtung geliefert wird, kann das Beatmungsgerät unnötige Alarme erzeugen, was die Zuverlässigkeit der während der Inspirations- und Exspirationsphase gemessenen Volumina deutlich reduziert. Alternativ könnte der Patient aufgrund der nicht gemessenen inspiratorischen Strömung aus dem Vernebler zu stark beatmet werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren und System zum Betreiben eines Beatmungsgerätes, um externe Gasströmungen, die dem Patienten stromabwärts von dem Beatmungsgerät zugeführt werden, zu kompensieren. Das Verfahren und System ermöglicht dem Beatmungsgerät, die externen Gasströmungsmengen zu kompensieren, ohne irgendeine Information unmittelbar von der externen Vorrichtung, die die zusätzliche Gasströmung liefert, erhalten zu müssen.
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Das Beatmungsgerät enthält eine Steuereinheit, die ein oder mehrere Ventile betätigt, um die Strömungsmenge eines oder mehrerer Gase aus dem Beatmungsgerät zu steuern. In dem Beatmungsgerät ist ein inspiratorischer Strömungssensor enthalten, der der Steuereinheit ermöglicht, die Strömungsmenge des das Beatmungsgerät verlassenden Gases zu überwachen. Das Beatmungsgerät enthält ferner einen exspiratorischen Strömungssensor, der die Gasströmung in dem exspiratorischen Schenkel empfängt und misst, die die Strömung von dem Patienten während des Ausatmens und irgendeinen Anteil der Strömung aus dem inspiratorischen Schenkel, der den Patienten umströmt, enthält. Während eines normalen Betriebs, ohne dass irgendeine externe Gasströmung außer derjenigen von dem Beatmungsgerät zu dem Patienten geliefert wird, beträgt das über einen Atemzyklus gemessene Nettogasvolumen ungefähr Null.
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Wenn eine externe Vorrichtung, wie beispielsweise ein Vernebler, zu dem Patienten zusätzlich zu der Gasströmung aus dem Beatmungsgerät eine externe Gasströmung liefert, wird die Differenz zwischen der Strömungsmenge, wie sie durch den inspiratorischen Strömungssensor bestimmt wird, und der Strömungsmenge, wie sie durch den exspiratorischen Strömungssensor bestimmt wird, aufgrund der nicht gemessenen externen Gasströmung nicht Null. Der Wert der Nettoströmungsmenge kennzeichnet die Gasströmung aus der externen Vorrichtung, wie beispielsweise dem Vernebler. Da die Gasströmung aus der externen Vorrichtung in die Gasströmung stromabwärts von dem Beatmungsgerät injiziert wird, liegt das tatsächliche Gasvolumen, das durch den Patienten während jedes Atemzyklus eingeatmet wird, oberhalb eines gewünschten Atemzugvolumens, das durch den Bediener festgelegt wird.
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Die Steuereinheit betätigt ein oder mehrere Strömungsventile, die in dem Beatmungsgerät enthalten sind, um die Strömungsmenge aus dem Beatmungsgerät um die ermittelte Strömungsmenge aus dem Vernebler zu reduzieren. Auf diese Weise wird die kombinierte Strömung aus dem Beatmungsgerät und dem Vernebler der gewünschten inspiratorischen Strömungsmenge entsprechen. Durch Bestimmung der externen Strömungsmenge kann das Beatmungsgerät die Strömung aus dem Beatmungsgerät verringern und auf diese Weise die externe Strömungsmenge kompensieren, so dass die tatsächliche Strömungsmenge des zu dem Patienten gelieferten Gases auf einem gewünschten Pegel beibehalten wird.
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Verschiedene weitere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung gemeinsam mit den Zeichnungen anschaulich gemacht.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Zeichnungen veranschaulichen die beste Art, die derzeit zur Ausführung des Offenbarungsgegenstands vorgesehen ist. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines mechanischen Beatmungsgerätes und Verneblers zur Beatmung eines Patienten; und
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2 ein Flussdiagramm, das die Schritte zur Einstellung der Strömungsmenge aus dem Beatmungsgerät zur Kompensation der Strömungsmenge aus einem Vernebler veranschaulicht.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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1 veranschaulicht eine typische Konfiguration eines Beatmungssystems zur Zuführung einer Strömung eines Beatmungsgases zu einem Patienten 10. Ein Beatmungsgerät 12 liefert eine Beatmungsgasströmung durch einen inspiratorischen Schenkel 14 zu dem Patienten 10 über eine Patientenleitung 16. Von dem Patienten ausgeatmete Gase strömen durch die Patientenleitung 16 und durch einen exspiratorischen Schenkel 18 hindurch zu dem Beatmungsgerät 12 zurück. Die von dem Patienten ausgeatmeten Gase werden zur Atmosphäre entlüftet, wie dies durch den Beatmungsauslass 20 angezeigt ist. Der inspiratorische Schenkel 14 und der exspiratorische Schenkel 18 sind mit der Patientenleitung 16 über ein Y-Stück 22 verbunden. Der Patient kann die Beatmungsgasströmung über verschiedene andere Schnittstellen, wie beispielsweise eine Gasmaske oder einen Trachealtubus, empfangen.
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In der in 1 veranschaulichten Ausführungsform ist ein Vernebler 24 vorgesehen, um den Patienten an dem Beatmungsgerät medizinisch zu behandeln. Der Vernebler 24 bringt einen aerosolisierten medizinischen Wirkstoff in die Gasströmung von dem Beatmungsgerät 12 in dem inspiratorischen Schenkel 14 ein. Der vernebelte medizinische Wirkstoff wird in einer Gasströmung in der Verneblerleitung 26 mitgeführt. Die Verneblergasströmung und der vernebelte Wirkstoff vereinigen sich mit der Gasströmung von dem Beatmungsgerät in dem inspiratorischen Schenkel 14, so dass die kombinierte Gasströmung zu dem Patienten über die Patientenleitung 16 zugeführt wird.
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Obwohl ein Vernebler 24 in der Ausführungsform nach 1 veranschaulicht ist, sollte verstanden werden, dass andere Arten externer Vorrichtungen verwendet werden könnten, um eine externe Gasströmung in den inspiratorischen Schenkel 14 für die Zwecke einer Beatmungstherapie einzubringen. Als ein Beispiel könnte eine externe Vorrichtung, die einen Gefäßdilatator injiziert, anstelle des Verneblers 24 eingesetzt werden. Eine derartige externe Vorrichtung liefert eine externe Gasströmung, die zusätzlich zu der Gasströmung aus dem Beatmungsgerät 12 vorhanden ist.
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Das Beatmungsgerät 12, wie es in der Ausführungsform nach 1 veranschaulicht ist, stellt lediglich eine Bauart eines Beatmungsgerätes dar, die bei einer Funktionsweise innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung verwendet werden könnte. Obwohl die speziellen Betriebskomponenten des Beatmungsgerätes 12 veranschaulicht und beschrieben sind, sollte verstanden werden, dass verschiedene andere Bauarten von Beatmungsgeräten, einschließlich unterschiedlicher Betriebskomponenten, bei einer Funktionsweise innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung verwendet werden könnten.
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In der in 1 veranschaulichten Ausführungsform empfängt das Beatmungsgerät 12 Luft in einer Leitung 28 von einer geeigneten, nicht veranschaulichten Quelle, wie beispielsweise einem Druckluftzylinder oder einem Luftversorgungsverteiler eines Krankenhauses. Das Beatmungsgerät 12 empfängt ferner unter Druck stehenden Sauerstoff in einer Leitung 30 ebenfalls von einer geeigneten, nicht veranschaulichten Quelle, wie beispielsweise einem Zylinder oder Verteiler. Die Luftströmung in dem Beatmunsgerät 12 wird durch einen Luftströmungssensor 32 gemessen und durch ein Luftströmungsventil 34 gesteuert. Die Sauerstoffströmung wird durch einen Sauerstoffsensor 36 gemessen und durch ein Sauerstoffventil 38 gesteuert. Der Betrieb der Ventile 34, 38 wird durch eine Steuereinheit 40, wie beispielsweise eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) in dem Beatmungsgerät 12, bewerkstelligt.
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Die Luft und der Sauerstoff werden in einer Leitung 42 miteinander vermischt und strömen durch einen Sensor 44 für inspiratorische Strömung hindurch, bevor sie aus dem Beatmungsgerät 12 in den inspiratorischen Schenkel 14 austreten. In dem in 1 veranschaulichten Beatmungsgerät 12 enthält das Beatmungsgerät 12 sowohl einen Luftströmungssensor 32 als auch einen Sauerstoffströmungssensor 36 zusätzlich zu dem inspiratorischen Strömungssensor 44. Es sollte verstanden werden, dass der Luftströmungssensor 32 und der Sauerstoffströmungssensor 36 eliminiert werden könnten. Der inspiratorische Strömungssensor 44 liefert eine Angabe der Strömungsmenge des kombinierten Gases, das durch das Beatmungsgerät 12 zu dem inspiratorischen Schenkel 14 geliefert wird.
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Der exspiratorische Schenkel 18 von dem Patienten wird ebenfalls an dem Beatmungsgerät 12 empfangen, und das von dem Patienten ausgeatmete Gas sowie jede Bypassströmung aus dem inspiratorischen Schenkel 14 strömen durch einen Sensor 46 für exspiratorische Strömung, bevor sie aus dem Beatmungsgerät 12 ausgegeben werden. Der exspiratorische Strömungssensor 46 steht in Kommunikationsverbindung mit der Steuereinheit 40, so dass die Steuereinheit 40 die exspiratorische Gasströmungsmenge von dem Patienten überwachen kann.
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Das Beatmungsgerät 12 enthält ferner eine Anzeige 48, um visuelle Anzeigen für ein medizinisches Personal in Bezug auf die momentanen Betriebsparameter für das Beatmungsgerät 12 zu liefern. Eine Benutzereingabevorrichtung 50 ermöglicht dem Benutzer, Betriebsparameter in das Beatmungsgerät, wie gewünscht, einzugeben. Ein Beispiel für ein Beatmungsgerät 12, das gemäß der in 1 veranschaulichten Ausführungsform arbeitet, ist das GE Healthcare Engstrom Beatmungsgerät, obwohl andere Bauarten von Beatmungsgeräten als in dem Umfang der vorliegenden Offenbarung liegend erwogen werden.
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Wenn während eines Betriebs des Beatmungsgerätes 12 der Vernebler 12 inaktiv ist, erzeugt das Beatmungsgerät 12 eine Gasströmungsmenge von dem Beatmungsgerät Fvent, die über den inspiratorischen Schenkel 14 zu dem Patienten geliefert wird. Wenn der Vernebler 24 inaktiv ist, ist die eingeatmete Gasströmung Finsp, die zu den Patientenlungen 52 über die Patientenleitung geliefert wird, gleich der Beatmungsgasströmungsmenge Fvent, und diese wird unmittelbar durch das Beatmungsgerät 12 gesteuert. Während des Ausatmens durch den Patienten 12 passiert die Gasströmung Fexp durch den exspiratorischen Schenkel 18, den exspiratorischen Strömungssensor 46. Während des Betriebs des Beatmungsgerätes 12 ergibt die Summe der Strömungen, die durch den inspiratorischen Strömungssensor 44 und den exspiratorischen Strömungssensor 46 gemessen werden, zu jedem gegebenen Zeitpunkt eine Angabe über die Größe der Gasströmungsmenge und darüber, in welcher Richtung das Gas strömt. Die inspiratorische Strömung (zu dem Patienten hin) wird als positiv angesehen, und die exspiratorische Strömung (von dem Patienten weg) wird als negativ angesehen. Die Nettoströmung von dem Patienten kann wie folgt dargestellt werden: Fnet = Finsp + Fexp Gleichung 1
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Wenn eine konstante Gasströmung durch den Kreislauf vorliegt und kein Gas zu dem Patienten hin oder von diesem weg strömt, ist der Nettoströmungswert Fnet gleich Null.
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Die Steuereinheit 40 kann das Gasvolumen, das zu dem Patienten von dem Beatmungsgerät geliefert wird, durch Akkumulation der gesamten Nettoströmung Fnet, die in der positiven Richtung vorliegt, über eine Atemzugperiode bestimmen. Die Steuereinheit 40 kann das Gasvolumen, das von dem Patienten zurückkehrt, Vexp, durch Akkumulation der gesamten Nettoströmung Fnet, die in der negativen Richtung vorliegt, über die gleiche Atemzugperiode bestimmen. Die Steuereinheit 40 kann das Gasvolumen, das zu dem Patienten von dem Beatmungsgerät geliefert wird, Vvent, durch Akkumulation der gesamten Nettoströmung Fnet, die in der positiven Richtung vorliegt, über die gleiche Atemzugperiode bestimmen. Das Nettovolumen Vnet wird unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet: Vnet = Vvent + Vexp Gleichung 2
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Ohne irgendeine externe Gasströmung sollte das Gasvolumen in dem exspiratorischen Schenkel, Vexp, gleich dem Gasvolumen aus dem Beatmungsgerät, Vvent, sein, so dass das Nettovolumen ungefähr Null ist.
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Wie anhand der obigen Beschreibung verstanden werden kann, stehen die Berechnung der Strömungsmenge und das Volumen in Beziehung miteinander. Die Beziehung zwischen der Strömungsmenge und dem Volumen ist wichtig, um die nachstehende Beschreibung zu verstehen.
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In der in 1 veranschaulichten Ausführungsform wird, wenn der Vernebler 24 aktiviert ist, um einen vernebelten Wirkstoff zu dem Patienten zu liefern, der vernebelte Wirkstoff in einer Gasströmung mitgeführt, die den Vernebler 24 durch die Verneblerleitung 26 verlässt, wie durch Fneb angezeigt. Da die Gasströmung aus dem Vernebler in den inspiratorischen Schenkel 14 stromabwärts von dem inspiratorischen Strömungssensor 44 eintritt, bleibt die Verneblergasströmung ungemessen, und der Steuereinheit 40 ist die tatsächliche Strömungsmenge des Gases, das den Patienten erreicht, unbekannt. In der in 1 veranschaulichten Ausführungsform ist die tatsächliche Gasströmung, die den Patienten erreicht, Finsp, eine Kombination aus der Gasströmung aus dem Beatmungsgerät, Fvent, und der Gasströmung aus dem Vernebler, Fneb, wie durch die folgende Gleichung dargestellt werden kann: Finsp = Fvent + Fneb Gleichung 3
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Wie anhand der obigen Gleichung verstanden werden kann, wird, falls ein Benutzer eine gewünschte Gasströmung, die den Patienten erreichen soll, in dem Beatmungsgerät 12 festgelegt, obwohl die Gasströmung aus dem Beatmungsgerät durch die Steuereinheit 40 gesteuert werden kann, die tatsächliche Strömungsmenge, die den Patienten erreicht, Finsp, aufgrund der Gasströmung, Fneb, aus dem Vernebler erhöht sein. Es ist erwünscht, das Beatmungsgerät 12 auf eine derartige Weise zu betreiben, dass die externe Gasströmung aus dem Vernebler Fneb kompensiert wird, so dass die Gasströmung zu dem Patienten Finsp bei der gewünschten Menge aufrechterhalten wird.
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Die Nettogasströmung Fnet während eines Atemzyklus kann durch die folgende Gleichung beschrieben sein, die die Verneblergasströmung Fneb mit berücksichtigt: Fnet = (Fvent + Fneb) + Fexp Gleichung 4
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Wie anhand der obigen Gleichung verstanden werden kann, kann die Gasströmungsmenge aus dem Vernebler Fneb durch die Steuereinheit auf der Basis der Messungen durch den inspiratorischen Strömungssensor 44 und den exspiratorischen Strömungssensor 46, die über den gleichen Probenahmezeitraum erfasst werden, bestimmt werden.
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Sobald die Strömungsmenge aus dem Vernebler Fneb bestimmt worden ist, kann die Steuereinheit 40 anschließend die Gleichung 3 verwenden, um die Strömung aus dem Vernebler Fvent zu reduzieren, so dass die eingeatmete Gasströmung Finsp den gewünschten Wert erreicht, der auf einer Eingabe von dem Benutzer in dem Beatmungsgerät 12 basiert. Gewöhnlich spezifiziert ein Benutzer ein gewünschtes Atemzugvolumen für den Patienten, indem er das gewünschte Atemzugvolumen über den Benutzereingang 50 eingibt, der mit der Steuereinheit 40 in Kommunikationsverbindung steht. Das Atemzugvolumen ist ein Gasvolumen, das zu dem Patienten während jedes Atemzyklus geliefert werden soll. Auf der Basis dieses gewünschten Atemzugvolumens und anderer Atemeinstellungen, die durch den Benutzer eingegeben werden, kann die Steuereinheit 40 eine Strömungsmenge Finsp berechnen, die erforderlich ist, um dieses Volumen über die inspiratorische Periode des Atemzyklus zu erhalten. Auf der Basis der gewünschten inspiratorischen Gasströmung Finsp kompensiert die Steuereinheit 40 die externe Gasströmung aus dem Vernebler Fneb und reduziert die Gasströmung aus dem Beatmungsgerät Fvent um eine Menge, die der ermittelten Vernebelgasströmungsmenge entspricht.
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Gasströmungsmengen werden in Volumen pro Zeiteinheit (ml/min und 1/sek) dargestellt, so dass das Nettovolumen über einigen Probenamezeiträumen verwendet werden kann, um die externe Strömungsmenge des Verneblers zu ermitteln. Es wird erwartet, dass das Nettovolumen an dem Ende jeder vollständigen Atemzugperiode minimal ist, und folglich werden Schätzungen der externen Strömung gewöhnlich an dem Ende jeder Atemzugperiode aktualisiert. In der veranschaulichten Ausführungsform mittelt das Beatmungsgerät 12 die geschätzten externen Strömungsmengen über eine Reihe aufeinanderfolgender Atemzüge hinweg. Gewöhnlich sind hinreichend Atemzüge bei der Mittelung enthalten, so dass der Probenamezeitraum wenigstens 20 Sekunden beträgt, um irgendwelche Schwankungen der externen Strömungsschätzwerte von Atemzug zu Atemzug auszugleichen.
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Durch Verwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens und Systems kann die Ausgabe des Beatmungsgerätes Fvent reduziert werden, um die Anforderungen an das inspiratorische Volumen Finsp durch Aufnahme der Gasströmung aus dem Vernebler Fneb zu erfüllen. Das zu dem Patienten gelieferte Gasvolumen stellt eine genauere Darstellung des gewünschten Volumens, das geliefert werden soll, dar, und in dem Beatmungsgerät 12 enthaltene Alarme sind weniger empfindlich, und die auf der Anzeige 48 angezeigten Werte werden zunehmend präziser.
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Die Verwendung des inspiratorischen Strömungssensors 44 und des exspiratorischen Strömungssensors 46, die innerhalb des Beatmungsgerätes 12 enthalten sind, ist mehr erwünscht als eine Positionierung eines Strömungssensors in dem inspiratorischen Schenkel 14 stromabwärts von dem Vernebler 24. Die den Vernebler verlassende Gasströmung enthält einen vernebelten medizinischen Wirkstoff, der Hitzdrahtströmungssensoren belegen und zu ungenauen und unzuverlässigen Messwerten führen kann. Da die Strömungssensoren 44 und 46 im Inneren des Beatmungsgerätes enthalten sind, werden keine zusätzlichen Komponenten benötigt, um das Beatmungsgerät in dem Kompensationsmodus, wie zuvor beschrieben, zu betreiben.
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2 veranschaulicht ein Verfahren zum Betreiben der Steuereinheit, um die externe Gasströmung aus dem Vernebler zu kompensieren. Wie veranschaulicht, bestimmt die Steuereinheit 40 zuerst im Schritt 54, ob die Steuereinheit 40 in dem Kompensationsmodus arbeiten sollte. Der Benutzer kann den Kompensationsmodus über eine Eingabe an dem Benutzereingang 50 auswählen.
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Falls die Steuereinheit 40 im Schritt 54 feststellt, dass das Beatmungsgerät in dem Kompensationsmodus betrieben werden sollte, bestimmt die Steuereinheit zunächst die gewünschte Strömungsmenge für den Patienten (Finsp) im Schritt 56. Wie zuvor erläutert, gibt gewöhnlich der Benutzer ein gewünschtes Atemzugvolumen für jeden Atemzug über die Benutzereingabevorrichtung 50 ein. Gewöhnlich wird das gewünschte Atemzugvolumen für den Patienten auf der Basis der Größe des Patienten, des Zustands des Patienten und anderer Parameter ausgewählt, die gewöhnlich dazu verwendet werden, Beatmungsraten festzulegen, wie dies für Fachleute auf dem Gebiet allgemein bekannt ist. Auf der Basis des gewünschten Atemzugvolumens berechnet die Steuereinheit 40 die gewünschte Strömungsmenge, die benötigt wird, um das Atemzugvolumen zu liefern.
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Sobald die gewünschte Strömungsmenge für den Patienten bestimmt worden ist, betreibt die Steuereinheit 40 das Beatmungsgerät 12, um die Beatmungsströmungsmenge (Fvent) zu liefern, wobei die Beatmungsströmungsmenge anfänglich gleich der gewünschten Strömungsmenge (Finsp) ist. Wenn das Beatmungsgerät gemäß einer vorgesehenen Ausführungsform betrieben wird, nimmt die Steuereinheit 40 zu Beginn an, dass keine zusätzliche Strömung zu der Strömung aus dem Beatmungsgerät (Fvent) hinzugegeben wird, so dass die Strömung aus dem Beatmungsgerät (Fvent) annahmegemäß gleich der inspiratorischen Strömung (Finsp) für den Patienten ist.
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Obwohl das vorstehende Verfahren zum Betreiben des Beatmungsgerätes verwendet werden kann, würde für den Fall, dass eine externe Gasströmung, wie beispielsweise die Verneblerströmungsmenge Fneb, vorhanden ist, der Patient die Verneblergasströmung zusätzlich zu der Gasströmung des Beatmungsgerätes obendrein für wenigstens den ersten Atemzug erhalten, was zu einer Hyperventilation des Patienten führen könnte, bis die Verneblergasströmung berechnet ist. In einer modifizierten Ausführungsform weist die Steuereinheit einen Referenzwert für die Verneblergasströmung zu Beginn des Betriebs zu, und die Gasströmung des Beatmungsgerätes (Fvent) wird um die dem Vernebler zugewiesene Referenzgasströmungsmenge reduziert. Auf diese Weise kann die anfängliche Gasströmungsmenge, die zu dem Patienten geliefert wird, geringer sein als die gewünschte Strömungsmenge (Finsp), wenn keine externe Gasströmungsmenge vorhanden ist. Jedoch ist festgestellt worden, dass eine Hypoventilation des Patienten wünschenswerter ist als eine Hyperventilation. Es ist vorgesehen, dass der Bediener des Beatmungsgerätes die Referenzströmungsmenge in die Steuereinheit auf der Basis der erwarteten Strömungsmenge aus der externen Gasquelle, wie beispielsweise dem Vernebler, eingeben kann. Die Steuereinheit verwendet die erwartete Strömungsmenge aus dem Vernebler als die Referenzströmungsmenge, bis eine tatsächliche Schätzung der Verneblerströmungsmenge ermittelt ist.
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Sobald das Beatmungsgerät beginnt, das Beatmungsgas zu dem Patienten zu liefern, überwacht die Steuereinheit 40 anschließend die exspiratorische Strömungsmenge (Fexp) von dem Patienten über den exspiratorischen Strömungssensor 46, wie dies im Schritt 60 angezeigt ist. Wie zuvor beschrieben, beträgt in dem Fall, dass der Vernebler 24 nicht arbeitet, das Nettovolumen (Vnet), wie durch die Gleichung 2 oben angegeben, ungefähr Null.
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In dem Fall, dass der Vernebler 24 arbeitet, um einen vernebelten medizinischen Wirkstoff zu liefern, beträgt das berechnete Nettovolumen (Vnet) des Gases jedoch nicht Null. Wie beschrieben, kennzeichnet das Nettovolumen das Gasvolumen aus dem Vernebler (Vneb). Das Nettogasvolumen wird über einen Probenamenzeitraum, wie beispielsweise einen einzelnen Atemzug oder eine Reihe von Atemzügen, ermittelt und wird auf eine Minute normiert, so dass die Steuereinheit 40 die Strömungsmengen berechnen kann, die während der gesamten Steuerung des Beatmungsgerätes verwendet werden. Gewöhnlich werden die Strömungsraten in ml/min bestimmt. Im Schritt 62 setzt die Steuereinheit die Verneblerströmungsmenge (Fneb) gleich der Nettoströmungsmenge (Fnet) fest.
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Sobald die Steuereinheit 40 die Verneblerströmungsmenge (Fneb) ermittelt, reduziert die Steuereinheit die Sollströmungsmenge (Finsp) um die Strömungsmenge des Gases aus dem Vernebler (Fneb), was als die aktualisierte Strömungsmenge des Beatmungsgerätes (Fvent) verwendet wird. Auf diese Weise kehrt die gewünschte Strömungsmenge für den Patienten (Finsp) zu ihrem gewünschten Wert zurück, wie durch den Schritt 64 angezeigt. Wie beschrieben, kompensiert die Steuereinheit die externe Strömung aus dem Vernebler 24, um die Strömungsmenge aus dem Beatmungsgerät derart einzustellen, dass die gewünschte inspiratorische Strömungsmenge, die den Patienten erreicht, bei dem gewünschten Wert bleibt. Ohne den Einsatz der Kompensation der externen Strömung ist die inspiratorische Strömungsmenge für den Patienten um die Strömungsmenge des Gases aus dem Vernebler erhöht, was zur Folge hat, dass der Patient eine größere Menge als die gewünschte Gasströmungsmenge erhält.
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In einer vorgesehenen Ausführungsform begrenzt die Steuereinheit den Wert der geschätzten Verneblerströmungsmenge (Fneb) auf der Basis des in das Beatmungsgerät eingegebenen Schätzwertes. Die Grenze für den Wert der Verneblerströmungsmenge verhindert, dass die Steuereinheit die Gasströmungsmenge des Beatmungsgerätes (Fvent) zu weit reduziert, was zu einer unzureichenden Strömung für den Patienten für die Beatmung führen könnte. Da die geschätzte Verneblerströmungsmenge auf dem inspiratorischen und exspiratorischen Sensor basiert, die eine Sensordrift aufweisen können, stellt eine Begrenzung des geschätzten Wertes für die Verneblerströmungsmenge sicher, dass wenigstens eine minimale Gasströmungsmenge durch das Beatmungsgerät geliefert wird. Die minimale Strömungsmenge hängt von der gewünschten Strömungsmenge ab, die auf dem durch den Benutzer eingegebenen gewünschten Atemzugvolumen basiert.
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Obwohl der Schritt 64 eine Reduktion der Gasströmung aus dem Beatmungsgerät (Fvent) um die Strömungsmenge des Gases aus dem Vernebler (Fneb) vorsieht, sollte verstanden werden, dass die Steuereinheit gegebenenfalls die Gasströmung aus dem Beatmungsgerät (Fvent) während des Betriebs des Beatmungsgerätes erhöhen müsste, wie beispielsweise wenn der Vernebler abgeschaltet wird oder wenn sich die Gasströmungsmenge aus dem Vernebler verringert. Somit passt die Steuereinheit die Gasströmungsmenge aus dem Beatmungsgerät (Fvent) an, so dass die Kombination aus der Gasströmungsmenge des Beatmungsgerätes und der Gasströmungsmenge des Verneblers die gewünschte Strömungsmenge für den Patienten (Finsp) erreicht.
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Sobald die Steuereinheit die Strömungsmenge des Beatmungsgerätes im Schritt 64 einstellt, kehrt die Steuereinheit zum Schritt 58 zurück und betreibt das Beatmungsgerät, um die eingestellte Strömungsmenge des Beatmungsgerätes (Fvent) zu liefern. Die Steuereinheit betreibt die Schritte 58–64 weiter, um die gewünschte Strömungsmenge des Gases zu dem Patienten auf die beschriebene Weise zu liefern.
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Diese schriftliche Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich der besten Ausführungsart, zu offenbaren und auch um jeden Fachmann auf dem Gebiet zu befähigen, die Erfindung zu schaffen und zu verwenden. Der patentierbare Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele enthalten, die Fachleuten auf dem Gebiet einfallen. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Umfang der Ansprüche enthalten sein, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich von dem Wortsinn der Ansprüche nicht unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Unterschieden gegenüber dem Wortsinn der Ansprüche enthalten.
