DE19903732A1 - Vorrichtung zur Beatmung sowie Verfahren zur Aufbereitung eines Beatmungsgases - Google Patents
Vorrichtung zur Beatmung sowie Verfahren zur Aufbereitung eines BeatmungsgasesInfo
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Abstract
Die Vorrichtung dient zur Beatmung und weist eine Atemgaspumpe, einen Verbindungsschlauch, eine Beatmungsmaske sowie ein Ausatmungselement auf. Im Bereich eines die Atemgaspumpe halternden Gerätegehäuses ist ein Filter zur Zurückhaltung von Luftverunreinigungen angeordnet. Die Atemgaspumpe weist eine Steuerung derart auf, daß sowohl innerhalb von Einatmungsphasen als auch innerhalb von Ausatmungsphasen ein nasaler kontinuierlicher positiver Atemwegsdruck bereitgestellt ist. Im Bereich der Beatmungsmaske und des Ausatmungselementes ist mindestens ein Filter zur Zurückhaltung von Wärme und Feuchtigkeit angeordnet. Der Filter weist einen Strömungswiderstand von weniger als 20 mbar bei einer Strömung von 60 l/min auf. DOLLAR A Gemäß dem Verfahren wird das Atemgas derart aufbereitet, daß während der Ausatumungsphase aus der Beatmungsmaske entweichende Feuchtigkeit und Wärme zwischengespeichert und während einer erneuten Beatmungsphase zurückgeführt wird.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beatmung,
die eine Atemgaspumpe, einen Verbindungsschlauch, eine
Beatmungsmaske sowie ein Ausatmungselement aufweist und
bei der im Bereich eines die Atemgaspumpe halternden
Gerätegehäuses ein Filter zur Zurückhaltung von
Luftverunreinigungen angeordnet ist, sowie bei der die
Atemgaspumpe eine Steuerung derart aufweist, daß sowohl
innerhalb von Einatmungsphasen als auch innerhalb von
Ausatmungsphasen ein nasaler kontinuierlicher positiver
Atemwegsdruck bereitgestellt ist.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur
Aufbereitung eines Atemgases, bei dem von einer
Atemgaspumpe unter Druck stehendes Atemgas über einen
Verbindungsschlauch einer Beatmungsmaske zugeführt wird
und bei dem abströmendes Atemgas über ein
Ausatmungselement in eine Umgebung abgelassen wird
sowie bei dem von der Atemgaspumpe sowohl während einer
Einatmungsphase als auch während einer Ausatmungsphase
ein nasaler positiver Atemwegsdruck bereitgestellt wird
und bei dem in örtlicher Nähe zur Atemgaspumpe
Verunreinigungen aus dem Atemgas herausgefiltert
werden.
Derartige Vorrichtungen und derartige Verfahren werden
typischerweise eingesetzt, wenn bei Patienten
schlafbezogene Atmungsstörungen behandelt werden
müssen.
Der grundsätzliche Aufbau der erforderlichen
Vorrichtungen sowie eine Erläuterung der bekannten
Therapieverfahren werden im Buch "Schlafapnoe und
Heimbeatmungen, Holger Hein und Detlef Kirsten,
2. Auflage 1997, Dustri-Verlag Dr. Karl Feistle
beschrieben.
Ein grundsätzliches Problem bei der Durchführung von
Dauerbeatmungen besteht darin, daß dem Körper des
Patienten Wärme und Feuchtigkeit entzogen werden.
Typischerweise wird deshalb in gerätetechnischer
Hinsicht zusätzlich zum eigentlichen Beatmungsgerät ein
separater Luftbefeuchter und Lufterwärmer verwendet.
Bekannt ist beispielsweise die Verwendung von
Kaltanfeuchtern, bei denen die für die Atmung
vorgesehene Luft über eine Wasseroberfläche streicht
und sich dabei mit Feuchtigkeit anreichert. Die
Atemluft wird jedoch nicht angewärmt und das Ausmaß der
erreichbaren Feuchtigkeitsanreicherung ist begrenzt.
Darüber hinaus werden Warmanfeuchter eingesetzt, die
geregelt und beheizt werden können, um einen höheren
Anfeuchtegrad zu gewährleisten. In Abhängigkeit von
einem jeweiligen Umgebungsklima ist es jedoch möglich,
daß hierdurch eine 100%tige Sättigung der Atemluft mit
Feuchtigkeit erreicht wird und daß hierdurch im Bereich
des Verbindungsschlauches eine Kondensation erfolgt.
Ebenfalls kann nicht ausgeschlossen werden, daß eine
dauerhafte Überfeuchtung der Atemwege verursacht wird,
die eine Funktion der Flimmerhärchen beeinträchtigt
oder sogar blockiert.
Generell sind sowohl die Kaltanfeuchter als auch die
Warmanfeuchter technisch relativ aufwendig sowie
umständlich in ihrer Handhabung und bezüglich ihrer
Reinigung.
In der DE-OS 43 19 458 werden sogenannte HME-Filter
beschrieben, die bei Notfallbeatmungen dazu verwendet
werden, vom Patienten ausgeatmete Feuchtigkeit und
Wärme zurückzuhalten und einen Durchlaß von
Krankheitskeimen und anderen Mikroorganismen zu
verhindern. Die bekannten derartigen Filter weisen
jedoch den Nachteil auf, daß bei einer Gasdurchströmung
ein relativ hoher Druckabfall auftritt, der zu einem
materialtechnisch in einem größeren Streuungsbereich
liegt und der darüber hinaus in Abhängigkeit von den
jeweiligen Einsatzbedingungen variiert. Eine
unmittelbare Verwendung dieser Filter im Bereich einer
Dauerbeatmung von schlafbezogenen Atmungsstörungen
unter Bereitstellung eines kontinuierlichen positiven
Atemwegsdruckes ist deshalb nicht möglich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine
Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu
konstruieren, daß verbesserte Beatmungseigenschaften
bereitgestellt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
im Bereich der Beatmungsmaske und des
Ausatmungselementes mindestens ein Filter zur
Zurückhaltung von Wärme und Feuchtigkeit angeordnet ist
und daß der Filter einen Strömungswiderstand von
weniger als 20 mbar bei einer Strömung von 60 l/min
aufweist.
Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein
Verfahren der einleitend genannten Art derart
anzugeben, daß die physiologische Qualität des
Atemgases verbessert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
in örtlicher Nähe zur Beatmungsmaske aus der
Beatmungsmaske herausströmendes Atemgas derart
gefiltert wird, daß Anteile an Feuchtigkeit und Wärme
zurückgehalten werden und daß die Filterung derart
durchgeführt wird, daß am Filter zur Zurückhaltung von
Feuchtigkeit und Wärme eine Druckdifferenz von weniger
als 20 mbar bei einer Strömung von 60 l/min erzeugt
wird.
Durch den gewählten Montageort für den Filter zur
Zurückhaltung von Wärme und Feuchtigkeit sowie die
Filterdimensionierung kann erreicht werden, daß
Wärmeverluste und Feuchtigkeitsverluste weitgehend
vermieden werden. Es ist insbesondere möglich, ein
äußerst kompakt ausgebildetes Beatmungsgerät
bereitzustellen, das vom jeweiligen Patienten auch auf
Reisen mitgenommen werden kann. Ein Betrieb des Gerätes
ist bei einer großen Vielfalt von Umgebungsbedingungen
möglich, ohne daß die Qualität des Atemgases
beeinträchtigt wird. Insbesondere ist es auch möglich,
den gewünschten kontinuierlichen positiven
Atemwegsdruck unabhängig von den konkreten
Umweltbedingungen in einem engen Toleranzintervall
vorzugeben.
Die erfindungsgemäße Aufbereitung des Atemgases
unterstützt ebenfalls sowohl eine mobile Anwendbarkeit
als auch geringe Gerätepreise sowie geringe
Betriebskosten.
Eine eng tolerierte Aufrechterhaltung des nasalen
kontinuierlichen positiven Atemwegsdruckes wird
insbesondere dadurch unterstützt, daß der
Strömungswiderstand weniger als 2 mbar bei einer
Strömung von 60 l/min beträgt.
Ein kompakter Aufbau wird dadurch unterstützt, daß der
Filter als Teil der Beatmungsmaske ausgebildet ist.
Eine Verwendung standardisierter Bauelemente wird
dadurch unterstützt, daß der Filter zwischen der
Beatmungsmaske und dem Ausatmungselement angeordnet
ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es auch
möglich, daß der Filter als Teil des
Ausatmungselementes ausgebildet ist.
Insbesondere ist daran gedacht, daß der Filter im
Bereich einer der Beatmungsmaske zugewandten Begrenzung
eines Schalldämpfers des Ausatmungselementes angeordnet
ist.
Zur Bereitstellung genauer Meßwerte wird vorgeschlagen,
daß durch den Filter ein Druckmeßschlauch
hindurchgeschleift ist.
Zur Verringerung der Betriebskosten wird vorgeschlagen,
daß das Filtermaterial innerhalb des Filters
austauschbar angeordnet ist.
Eine mögliche Materialwahl besteht darin, daß das
Filtermaterial aus einer Kunststoffwatte ausgebildet
ist.
Zur Verbesserung der Eigenschaften hinsichtlich der
Speicherung von Feuchtigkeit wird vorgeschlagen, daß
das Filtermaterial Salzanteile enthält.
Insbesondere ist daran gedacht, daß die Salzanteile
hygroskopisch ausgebildet sind.
Die Zurückhaltungswirkung kann ebenfalls dadurch
unterstützt werden, daß das Filtermaterial Elektrete zur
Erzeugung eines permanenten elektrischen Feldes
enthält.
Eine zweckmäßige Materialwahl besteht darin, daß das
Filtermaterial mindestens bereichsweise aus
Polypropylen ausgebildet ist.
Ebenfalls ist daran gedacht, daß das Filtermaterial
mindestens bereichsweise aus Polyurethan ausgebildet
ist.
Eine weitere Möglichkeit zur Realisierung der
Filtereigenschaften besteht darin, daß im Bereich des
Filters mindestens eine Membran angeordnet ist.
Ebenfalls ist es möglich, daß das Filtermaterial aus
einer geschäumten Substanz ausgebildet ist.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der
Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung zur
Veranschaulichung des prinzipiellen Aufbaues
einer Vorrichtung zur Beatmung,
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Vorrichtung
im Bereich der Beatmungsmaske und des
Ausatmungselementes, wobei der Filter im
Bereich der Atemmaske angeordnet ist,
Fig. 3 eine Darstellung entsprechend Fig. 2 bei einer
Anordnung des Filters im Bereich des
Ausatmungselementes
und
Fig. 4 einen vergrößerten Querschnitt durch einen
Filter zur Zurückhaltung von Wärme und
Feuchtigkeit mit durchgeschleifter Meßleitung
zur Druckerfassung.
Fig. 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer
Vorrichtung zur Beatmung bei gleichzeitiger Erzeugung
eines nasalen kontinuierlichen positiven
Atemwegsdruckes. Im Bereich eines Gerätegehäuses (1)
mit Bedienfeld (2) sowie Anzeige (3) ist in einem
Geräteinnenraum eine Atemgaspumpe angeordnet. Über eine
Kopplung (4) wird ein Verbindungsschlauch (5)
angeschlossen. Entlang des Verbindungsschlauches (5)
verläuft ein zusätzlicher Druckmeßschlauch (6), der
über einen Druckeingangsstutzen (7) mit dem
Gerätegehäuse (1) verbindbar ist. Zur Ermöglichung
einer Datenübertragung weist das Gerätegehäuse (1) eine
Schnittstelle (8) auf.
Im Bereich einer dem Gerätegehäuse (1) abgewandten
Ausdehnung des Verbindungsschlauches (5) ist ein
Ausatmungselement (9) angeordnet. Das Ausatmungselement
(9) kann beispielsweise aus einem porösen, faserartigen
oder schaumartigen Material ausgebildet sein.
Fig. 1 zeigt darüber hinaus eine Beatmungsmaske (10),
die als Nasalmaske ausgebildet ist. Eine Fixierung im
Bereich eines Kopfes eines Patienten kann über eine
Kopfhaube (11) erfolgen. Im Bereich ihrer dem
Verbindungsschlauch (5) zugewandten Ausdehnung weist
die Beatmungsmaske (10) einen Anschlußstutzen (12) auf.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist
zwischen dem Verbindungsschlauch (5) und der
Beatmungsmaske (10) ein Filter (13) zur Zurückhaltung
von Wärme und Feuchtigkeit angeordnet. Der Filter (13)
weist ein Filtergehäuse (14) auf, in dem Filtermaterial
(15) angeordnet ist. Zur Ermöglichung einer
Austauschbarkeit des Filtermaterials (15) ist es
möglich, das Filtergehäuse (14) aus einem
Gehäuseoberteil (16) und einem Gehäuseunterteil (17)
auszubilden, die reversibel miteinander verbunden und
voneinander getrennt werden können.
Als Filtermaterialien können beispielsweise Fasern oder
offenporige Schäume aus Polypropylen oder Polyurethan
verwendet werden. Ebenfalls ist es möglich, geeignete
Membranen zu verwenden. Eine Feuchtigkeitsrückhaltung
kann durch die Verwendung hygroskopischer Salze
verbessert werden. Ebenfalls ist es möglich, Elektrete
einzusetzen, die materialbedingt ein permanentes
elektrisches Feld bereitstellen.
Durch die Verwendung des Filters (13) wird verhindert,
daß ausgeatmete Feuchtigkeit sowie mit dem Atemgas
abgeführte Wärme bis in den Bereich des
Ausatmungselementes (9) und durch dieses hindurch in
eine Umgebung gelangen. Die Wärme und die Feuchtigkeit
werden vielmehr im Bereich des Filters (13) bei einem
Ausatmungsvorgang angelagert und strömen bei einem
Einatmungsvorgang durch die Beatmungsmaske (10)
hindurch zum Patienten zurück.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Filter
(13) als Teil der Beatmungsmaske (10) ausgebildet ist.
Durch eine derartige Ausführungsform kann eine kompakte
Gestaltung bei Verringerung der Teileanzahl erreicht
werden.
Eine weitere Variante zur Realisierung ist zu Fig. 13
dargestellt. Hier ist der Filter (13) als Teil des
Ausatmungselementes (9) realisiert. Auch hierdurch kann
eine kompakte Ausführungsform bei geringer Teileanzahl
erreicht werden.
Fig. 4 zeigt in einem Querschnitt einen möglichen
Aufbau für den Filter (13). Es ist insbesondere
erkennbar, daß durch den Filter (13) und durch das
Filtermaterial (15) hindurch der Druckmeßschlauch (6)
hindurchgeschleift ist. Hierdurch wird es ermöglicht,
unmittelbar im Bereich der Beatmungsmaske (10) einen
aktuellen Druck zu erfassen und dem Gerätegehäuse (10)
mit den dort vorgesehenen Steuerelementen zuzuführen.
Hierdurch wird die Aufrechterhaltung des nasalen
kontinuierlichen positiven Atemwegsdrucks innerhalb
eines geringen Toleranzintervalls unterstützt.
Grundsätzlich ist es bei einer geeigneten
Dimensionierung der Filters (13) hinsichtlich des
Strömungswiderstandes aber auch möglich, die
Druckmessung im Bereich des Gerätegehäuses (1),
beziehungsweise zwischen dem Filter (13) und der
Atemgaspumpe, durchzuführen. Eine derartige Messung ist
insbesondere zweckmäßig, wenn der Strömungswiderstand
des Filters (13) bei einer Strömung von 60 l/min
höchstens 2 mbar beträgt.
Im Bereich des Gerätegehäuses (10) sind zusätzlich ein
Grobfilter zur Zurückhaltung von Verunreinigungen und
Keimen sowie die erforderlichen elektrischen und
elektronischen Bauelemente angeordnet.
Claims (20)
1. Vorrichtung zur Beatmung, die eine Atemgaspumpe,
einen Verbindungsschlauch, eine Beatmungsmaske
sowie ein Ausatmungselement aufweist und bei der im
Bereich eines die Atemgaspumpe halternden
Gerätegehäuses ein Filter zur Zurückhaltung von
Luftverunreinigungen angeordnet ist sowie bei der
die Atemgaspumpe eine Steuerung derart aufweist,
daß sowohl innerhalb von Einatmungsphasen als auch
innerhalb von Ausatmungsphasen ein nasaler
kontinuierlicher positiver Atemwegsdruck
bereitgestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß im
Bereich der Beatmungsmaske (10) und des
Ausatmungselementes (9) mindestens ein Filter (13)
zur Zurückhaltung von Wärme und Feuchtigkeit
angeordnet ist und daß der Filter (13) einen
Strömungswiderstand von weniger als 20 mbar bei
einer Strömung von 60 l/min aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Strömungswiderstand weniger
als 2 mbar bei einer Strömung von 60 l/min beträgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Filter (13) als Teil der
Beatmungsmaske (10) ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Filter (13) zwischen der
Beatmungsmaske (10) und dem Ausatmungselement (9)
angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Filter (13) als Teil des
Ausatmungselementes (9) ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Filter (13) im Bereich
einer der Beatmungsmaske (10) zugewandten
Begrenzung eines Schalldämpfers des
Ausatmungselementes (9) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß durch den Filter (13)
ein Druckmeßschlauch (6) hindurchgeschleift ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial (15)
innerhalb des Filters (13) austauschbar angeordnet
ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial (15)
aus einer Kunststoffwatte ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial (15)
Salzanteile enthält.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Salzanteile hygroskopisch
ausgebildet sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial (15)
Elektrete zur Erzeugung eines permanenten
elektrischen Feldes enthält.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial (15)
mindestens bereichsweise aus Polypropylen
ausgebildet ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial (15)
mindestens bereichsweise aus Polyurethan
ausgebildet ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Filters
(13) mindestens eine Membran angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial (15)
aus einer geschäumten Substanz ausgebildet ist.
17. Verfahren zur Aufbereitung eines Atemgases, bei dem
von einer Atemgaspumpe unter Druck stehendes
Atemgas über einen Verbindungsschlauch, einer
Beatmungsmaske zugeführt wird und bei dem
abströmendes Atemgas über ein Ausatmungselement in
eine Umgebung abgeleitet wird sowie bei dem von der
Atemgaspumpe sowohl während einer Einatmungsphase
als auch während einer Ausatmungsphase ein nasaler
positiver Atemwegsdruck bereitgestellt wird und bei
dem in örtlicher Nähe zur Atemgaspumpe
Verunreinigungen aus dem Atemgas herausgefiltert
werden, dadurch gekennzeichnet, daß in örtlicher
Nähe zur Beatmungsmaske (10) aus der Beatmungsmaske
(10) herausströmendes Atemgas derart gefiltert
wird, daß Anteile an Feuchtigkeit und Wärme
zurückgehalten werden und daß die Filterung derart
durchgeführt wird, daß am Filter (13) zur
Zurückhaltung von Feuchtigkeit und Wärme eine
Druckdifferenz von weniger als 20 mbar bei einer
Strömung von 60 l/min erzeugt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß am Filter eine Druckdifferenz von weniger als 2 mbar
bei einer Strömung von 60 l/min erzeugt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch
gekennzeichnet, daß im Bereich der Atmungsmaske
(10) eine Druckmessung durchgeführt wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des
Ausatmungselementes (9) eine Schalldämpfung
hinsichtlich des abgeleiteten Atemgases
durchgeführt wird.
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