DE19508803A1

DE19508803A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Versorgen eines Patienten mit Atemluft

Info

Publication number: DE19508803A1
Application number: DE1995108803
Authority: DE
Inventors: Lewis Gradon; David Stewart
Original assignee: Fisher and Paykel Appliances Ltd; Fisher and Paykel Ltd
Current assignee: Fisher and Paykel Appliances Ltd
Priority date: 1994-03-15
Filing date: 1995-03-15
Publication date: 1995-09-21
Also published as: JPH0838603A; FR2717395A1; AU1486395A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ver sorgen eines Patienten mit Atemluft, worin befeuchtete Luft an den Patienten geliefert wird, sowie eine Vorrich tung, worin Luftbefeuchtungseinrichtungen von einer exter nen Quelle gelieferte Luft mit einer steuerbaren Feuchtig keit und Temperatur befeuchten,
wobei die Befeuchtungseinrichtungen eine elektronische Steuereinrichtung einschließen, die die Feuchtigkeit und Temperatur von die Befeuchtungseinrichtung verlassende Luft bestimmt,
eine Atemmaske zur Anwendung für den Patienten vorgesehen ist, und ein Luftversorgungsrohr den Ausgang der Befeuch tungseinrichtung mit der Atemmaske koppelt, zur Durchfüh rung desselben.

Eine externe Luftversorgung kann notwendig sein, um bei einer Vielzahl von Umständen das Atmen eines Patienten zu unterstützen. Verschiedene Vorrichtungen können verwendet werden, um eine Überdruckströmung von Luft zu liefern. Für Luft, die an den Mund oder die Kehle eines Patienten ge liefert wird, kann ein Ventilator verwendet werden. Für Luft, die nasal geliefert wird, kann ein kontinuierliches Überdruckluftweggebläse (CPAP) verwendet werden. In beiden Fällen ist es oft wünschenswert, daß die gelieferte Luft befeuchtet ist, obwohl die Gründe dafür verschieden sein können.

Es ist entdeckt worden, daß es Vorteile beim Steuern der Feuchtigkeit von nasal gelieferter Luft gemäß der Varia tion von Strömungsraten und/oder einem nasalen Luftwegwi derstand (NAR) gibt. Außerdem ist entdeckt worden, daß Mundundichtheiten NAR induzieren, daß aber eine Einstel lung der Feuchtigkeit bei Detektion einer Mundundichtheit das Auftreten von NAR verhindern oder reduzieren kann. Eine typische Situation besteht in der Verwendung von na salem CPAP (nCPAP) bei der Behandlung von Patienten mit obstruktiver Schlafapnoe.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Atem luftversorgungssystem zur Verfügung zu stellen, das die obige Entdeckung implementiert.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Strömung der Luft wahrgenommen wird und die Feuchtigkeit und/oder Temperatur der Luft durch Erhö hen der Feuchtigkeit und/oder Temperatur oberhalb eines voreingestellten Grundwerts, wenn die Luftströmung als ein Ergebnis einer Zunahme des Luftwegwiderstandes abnimmt oder wenn die Luftströmung als Ergebnis einer Luftundicht heit zunimmt, gesteuert wird.

Diese Aufgabe wird zudem bei einer Vorrichtung der ein gangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Steuereinrich tung Eingänge zum Empfangen von Signalen aufweist, die kennzeichnend für die Luftströmung sind,
ein Luftströmungswandler eine Strömung in dem Luftrohr überwacht, wobei der Ausgang des Wandlers mit wenigstens einem Steuereinrichtungseingang verbunden ist,
und die Steuereinrichtung konfiguriert ist, um die Feuch tigkeit von die Befeuchtungseinrichtung verlassender Luft oberhalb eines voreingestellten Grundwerts zu erhöhen, wenn der Luftstromwandler eine Abnahme der Luftströmung zu dem Patienten oder wenn der Luftströmungswandler eine Zu nahme der Luftströmung zu dem Patienten anzeigt.

Dabei kann vorgesehen sein, daß die Luft durch die Nase an den Patienten geliefert wird und der wahrgenommene Luft wegwiderstand der nasale Luftwegwiderstand ist.

Weiterhin kann vorgesehen sein, daß das Wahrnehmen der Luftströmung und das Steuern der Feuchtigkeit zyklisch gemäß einer Verfahrensabfolge durchgeführt wird, die um faßt:

(1) Wahrnehmen der Luftströmung im Hinblick auf eine eine Mundundichtheit kennzeichnende Zunahme, und falls detektiert, Erhöhen der Feuchtigkeit, aber wenn keine Zunahme detektiert wird;
(2) Wahrnehmen der Luftströmung im Hinblick auf eine ei nen erhöhten nasalen Luftwegwiderstand kennzeichnende Abnahme, und falls detektiert, Erhöhen der Feuchtig keit.

Die Vorrichtungsunteransprüche betreffen vorteilhafte Wei terbildungen der Vorrichtung.

Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß durch eine Messung von Strömungsraten und/oder einen nasalen Luftwegwiderstand und eine davon abhängige Steue rung der Feuchtigkeit eine optimale Versorgung des Patien ten mit Atemluft ermöglicht wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachstehenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der schematischen Zeichnungen im einzelnen erläutert ist. Dabei zeigt:

Fig. 1 ein Atemluftversorgungssystem in diagrammartiger Form,

Fig. 2 den elektrischen Schaltkreis der Befeuchtersteuer einrichtung, und

Fig. 3A und 3B den Algorithmus der Steuereinrichtung in Flußdiagrammform.

Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf ihre Verwendung beim Bereitstellen einer nasalen Luftversorgung für Patienten, die an obstruktiver Schlafapnoe leiden, beschrieben werden. Bezugnehmend auf Fig. 1 liefert eine Luftquelle, in diesem Fall ein nasales kontinuierliches Überdruckluftweg (nCPAP)-Gebläse (nicht gezeigt) Luft an Rohr 1, das mit dem Einlaß 2 einer Befeuchtungskammer 3 verbunden ist. Die Kammer 3 enthält Wasser, das durch eine erhitzte Grundplatte 4 verdampft wird. Luft tritt in die Kammer durch den Einlaß 2 und verläßt diese Wasserdampf mitreißend durch Auslaß 5. Ein Verbinder 6 koppelt den Auslaß 5 mit einem Rohr 7, das die befeuchtete Luft zu einer Atemmaske 8 eines Patienten trägt.

Bezugnehmend auch auf Fig. 2 wird die Befeuchtungskammer 3 - Grundplatte 4 von einem elektrischen Element 16 erhitzt, das an der Oberseite einer Befeuchtersteuereinrichtung 9 befestigt ist, und die an das Heizelement gelieferte Ener gie wird durch bestimmte voreingestellte Variablen und eine Anzahl von Rückführeingaben bestimmt. Typischerweise können zwei Rückführsignale vorliegen, die für die Luft temperatur an dem Auslaß 5 des Befeuchters (T₂) und die Lufttemperatur an der Patientenseite des Rohres 7 (T₁) re präsentativ sind. Diese Temperaturrückführung bildet je doch nicht einen Teil der vorliegenden Erfindung.

Zusätzlich zur Steuerung der an die Befeuchterkammer 3 gelieferten Wärme liefert die Steuereinrichtung 9 auch Strom an einen mit dem Rohr 7 über eine elektrische Ver bindung 10 verbundenen Heizdraht 17. Das Rohr 7 wird er hitzt, um eine Kondensation von befeuchteter Luft, wenn sie durch das Rohr zu dem Patienten tritt, zu verhindern oder zu reduzieren.

Der Verbinder 11, der sich an das Rohr 7 anschließt und den Luftweg mit der Atemmaske 8 koppelt, kann eine kali brierte Öffnung (nicht gezeigt) und zwei Druckwandler 12 und 13 einschließen, die an jeder Seite der Öffnung ange ordnet sind. Signale, die für die gemessenen Drücke P₁ und P₂ repräsentativ sind, werden durch jeweilige Druckwandler 12 und 13 bereitgestellt und als Eingaben 14 und 15 für die Steuereinrichtung 9 verwendet. Der Druckunterschied P₁-P₂ zusammen mit der kalibrierten Öffnung ermöglichen der Steuereinrichtung 9, die Strömungsrate von an den Pa tienten durch das Rohr 7 gelieferter Luft zu berechnen. Die Steuereinrichtung 9, die typischerweise einen program mierten Mikroprozessor 18 einschließt, ist programmiert, um das Heizgerät 16 zu steuern, um die Feuchtigkeit und/ oder Temperatur der in das Rohr 7 eintretenden Luft von einem Grundwert an Feuchtigkeit als eine Funktion der ge messenen Luftströmungsrate zu variieren. Der Mikroprozes sor erzeugt Anzeigeinformation, die über einen Treiber 19 für ein Anzeigegerät an ein Anzeigegerät 20 geliefert wird. Ein Alarm 21 kann von der Steuereinrichtung ausge löst werden, wenn die überwachten Variablen vorher be stimmte Grenzen überschreiten.

Fig. 2 zeigt andere Eingaben 21 an die Steuereinrichtung, aber diese bilden nicht einen Teil der vorliegenden Erfin dung.

Eine Verringerung der Luftströmung zeigt einen nasalen Luftwegwiderstand (NAR) an, der auf einer Entzündung beru hen kann, und die Steuereinrichtung verursacht, daß die Feuchtigkeit der in das Rohr 7 eintretenden und somit die ses verlassenden Luft erhöht wird. Dies hilft, die Entzün dung zu verringern und unterstützt beim Verringern von NAR. In ähnlicher Weise kann ein übermäßiger Luftaustritt durch den Mund eine Zunahme von NAR anzeigen. Jedoch wird eine derartige Undichtheit eine Zunahme der Luftströmung verursachen, die detektiert werden kann, und die Steuer einrichtung 9 erhöht die Feuchtigkeit der an den Patienten gelieferten Luft, was einer nachfolgenden Zunahme von NAR vorbeugen wird. Wenn irgendeine Verringerung von NAR wahrgenommen wird, wird die Feuchtigkeit verringert, ob wohl sie nicht unter einen vorher eingestellten Grundwert reduziert wird.

Der von dem Mikroprozessor 18 durchgeführte Algorithmus ist in Fig. 3A und 3B gezeigt. Das System wird in Block 31 durch Einstellen der geeigneten Grundwerte von Strömung, Druck, NAR und Feuchtigkeit (umgebende und gesättigte) initialisiert. In Block 32 wird anhand der gemessenen Strömung eine Bestimmung vorgenommen, ob eine Mundundicht heit besteht. Falls nicht, schreitet der Algorithmus von Block 37 voran, wo der nasale Luftwegwiderstand getestet wird. Wenn eine Mundundichtheit detektiert wird, schreitet der Algorithmus zu Ebene 33 voran, wo eine Prüfung für eine Änderung vorgenommen wird. In Ebene 34 wird die Feuchtigkeit von Luft, die von dem Befeuchter an den Pa tienten geliefert wird, geprüft, um zu überprüfen, ob sie bereits auf einem Maximum oder Minimum ist. Der Algorith mus schreitet dann zu Ebene 35 voran, wo eine Entscheidung (und nachfolgende Durchführung) für eine Erhöhung oder Verringerung von Luftfeuchtigkeit vorgenommen wird. Die Aufeinanderfolge hält dann inne und geht in einer Schleife (36) zu Block 32 zurück. Der Algorithmus für einen nasalen Luftwegwiderstand per se (Fig. 3B) ist derselbe wie oben beschrieben.

Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf die Verwendung der Luftströmungsrate als die vornehmliche Rückführvaria ble beschrieben worden ist, kann die Verwendung eines ein zigen Druckwandlers adäquat mit einem einen Druckanstieg anzeigenden erhöhten NAR sein.

Außerdem könnten andere Wandler zum Bereitstellen eines eine Strömung kennzeichnenden Signals anstelle der oben beschriebenen Druckwandler/kalibrierte Öffnung-Kombination verwendet werden.

Die Luftquelle, z. B. ein Gebläse, muß nicht ein separater Apparatteil von dem Befeuchter, wie oben gekennzeichnet, sein, sondern könnte mit dem Befeuchter integriert sein, um eine einzige Einheit zu bilden. Alternativ kann die Befeuchtersteuereinrichtung auch das Gebläse steuern, ohne eine separate Gebläsesteuerung zu benötigen.

Anhand des obigen sollte ersichtlich sein, daß die vorlie gende Erfindung eine Atemluftversorgung liefert, die eine Temperatur und Feuchtigkeit aufweist, die trotz Luftstrom lecks oder Änderungen von NAR optimal sind.

Die in der vorangehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiede nen Ausführungsformen wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

1 Rohr
2 Einlaß
3 Befeuchtungskammer
4 Grundplatte
5 Auslaß
6 Verbinder
7 Rohr
8 Atemmaske
9 Befeuchtersteuereinrichtung
10 elektrische Verbindung
11 Verbinder
12 Druckwandler
13 Druckwandler
14 Eingabe
15 Eingabe
16 elektrisches Element
17 Heizdraht
18 Mikroprozessor
19 Treiber
20 Anzeigegerät
21 Alarm.

Claims

1. Verfahren zum Versorgen eines Patienten mit Atemluft, worin:
befeuchtete Luft an den Patienten geliefert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung der Luft wahrgenommen wird und
die Feuchtigkeit und/oder Temperatur der Luft durch Erhö hen der Feuchtigkeit und/oder Temperatur oberhalb eines voreingestellten Grundwerts, wenn die Luftströmung als ein Ergebnis einer Zunahme des Luftwegwiderstandes abnimmt
oder wenn die Luftströmung als Ergebnis einer Luftundicht heit zunimmt, gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft durch die Nase an den Patienten geliefert wird und der wahrgenommene Luftwegwiderstand der nasale Luft wegwiderstand ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wahrnehmen der Luftströmung und das Steuern der Feuch tigkeit zyklisch gemäß einer Verfahrensabfolge durchge führt wird, die umfaßt:

4. Vorrichtung zum Versorgen eines Patienten mit befeuch teter Atmungsluft, worin:
Luftbefeuchtungseinrichtungen von einer externen Quelle gelieferte Luft mit einer steuerbaren Feuchtigkeit und Temperatur befeuchten,
wobei die Befeuchtungseinrichtungen eine elektronische Steuereinrichtung (9) einschließen, die die Feuchtigkeit und Temperatur von die Befeuchtungseinrichtung verlassen der Luft bestimmt,
eine Atemmaske (8) zur Anwendung für den Patienten vorge sehen ist, und ein Luftversorgungsrohr (7) den Ausgang der Befeuchtungseinrichtung mit der Atemmaske koppelt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (9) Eingänge (14, 15) zum Empfangen von Signalen aufweist, die kenn zeichnend für die Luftströmung sind,
ein Luftströmungswandler (11) eine Strömung in dem Luft rohr überwacht, wobei der Ausgang des Wandlers mit wenig stens einem Steuereinrichtungseingang (14, 15) verbunden ist,
und die Steuereinrichtung (9) konfiguriert ist, um die Feuchtigkeit von die Befeuchtungseinrichtung verlassender Luft oberhalb eines voreingestellten Grundwerts zu erhö hen, wenn der Luftströmungswandler eine Abnahme der Luft strömung zu dem Patienten oder wenn der Luftströmungswand ler eine Zunahme der Luftströmung zu dem Patienten anzeigt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, worin der Luftströmungs wandler (11) eine kalibrierte Öffnung in Reihe mit dem Luftversorgungsrohr, einen ersten Druckwandler (13), der an der stromaufwärtigen Seite der Öffnung angeordnet ist, und einen zweiten Druckwandler (12) umfaßt, der an der stromabwärtigen Seite der Öffnung angeordnet ist, wobei die ersten und zweiten Wandler jeweils Signale zu jeweili gen Steuereinrichtungseingängen (14, 15) liefern, und die Steuereinrichtung (9) programmiert ist, um eine Luftströ mung anhand der zwei Drucksignale und der Öffnungsparame ter zu berechnen.