DE4212138A1 - Verfahren und vorrichtung zum mischen und zur abgabe von gasen an patienten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Mischen von Gasen, die aus zwei oder mehr verschiedenen Gasquellen zusammen­ strömen, sowie zum Aufrechterhalten der Gasgemischkonzen­ tration oder Zusammensetzung auf einem möglichst stabilen Niveau und zum Weiterleiten eines derartigen Gases an eine Gassammeleinheit, durch die die Inspiration und Exspiration eines Patienten erfolgt und aus der Gas zu einer Meßvor­ richtung strömt, um das Atemgas eines Patienten zu analy­ sieren. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung, die eine Gassammeleinheit aufweist, welche mit einem Halsaus­ schnitt zum Anbringen der Gassammeleinheit um den Kopf ei­ nes Patienten sowie mit einer Öffnung zur Zufuhr von Atem­ gas für den Patienten in die Gassammeleinheit und einer Öffnung zum Weiterleiten des Gases aus der Gassammeleinheit zu einer Meßvorrichtung zum Durchführen erforderlicher Mes­ sungen versehen ist.

Der menschliche Metabolismus kann mit Hilfe der sogenannten indirekten Kaloriemetrie gemessen werden. Mit diesem Ver­ fahren können die Konzentrationen und Durchflußmengen des Atemgases gemessen werden, um den Sauerstoffverbrauch (VO2) und den Kohlendioxidausstoß (VCO2) zu bestimmen. Die Meßer­ gebnisse können zum Berechnen des geschätzten Energiever­ brauchs und Respirationsquotienten (RQ = VCO2/VO2) sowie der geschätzten Menge der vom Organismus verbrauchten Koh­ lehydrate und Fette herangezogen werden. Die Verbrennung von Kohlehydraten erzeugt ebensoviel Kohlendioxid wie dabei Sauerstoff verbraucht wird, so daß RQ = 1, während die Ver­ brennung von Fetten ein entsprechendes Verhältnis von ca. 0,7 erzeugt.

Die indirekte Kaloriemetrie wird insbesondere in Intensiv­ stationen von Krankenhäusern angewandt, um den Nahrungsbe­ darf kritisch erkrankter Patienten festzustellen, die in­ travenös oder parenteral oder mittels Abdominalschlauch oder enteral ernährt werden. Da eine große Anzahl dieser Patienten an eine Beatmungsmaschine oder ein Atemgerät an­ geschlossen sind, ist das Mischen von Inspirationsgasen und das Sammeln von Exspirationsgasen für einen Meßvorgang un­ mittelbar aus einem Respirationszyklus des Patienten ver­ hältnismäßig einfach.

Eine Vorrichtung, die zum Messen von an einen Respirator angeschlossenen Patienten bestimmt ist, ist in dem finnischen Patent Nr. 78 231 offenbart.

Es hat sich ein immer stärkerer Bedarf für die Anwendung indirekter Kaloriemetrie auch bei spontan atmenden Patien­ ten entwickelt. Das betrifft insbesondere Patienten, die beispielsweise an Krebs und verschiedenen Stoffwechsel­ krankheiten leiden. Eine für Stoffwechselmessungen an selbst atmenden Patienten bestimmte Gassammeleinheit ist im finnischen Patent Nr. 78 609 offenbart. Die Gassammeleinheit wird häufig als Haube bezeichnet.

Während oder nach verschiedenen medizinischen Eingriffen erhalten kritisch erkrankte, spontan atmende Patienten not­ falls überschüssigen Sauerstoff. Auch diese Art von Patien­ ten, Erwachsene und Kinder, die in erster Linie an Funkti­ onsstörungen des Herzens und der Lungen leiden, werden vor­ zugsweise metabolischen Messungen unterzogen. Bei den ge­ genwärtig verfügbaren Gassammeleinheiten, wie der vorste­ hend genannten, gibt es Schwierigkeiten bei den Stoffwech­ selmessungen, und diese werden in dem Moment evident, in dem einem Patienten Luft zugeführt werden muß, die mehr Sauerstoff als die Umgebungsluft enthält. Die Gassammelein­ heit sollte also vollständig abgedichtet sein. Wenn man eine Gassammeleinheit zum Atmen von Luft benutzt, deren Sauerstoffgehalt dem der Umgebungsluft entspricht, ist ein geringfügiges Leck nicht von entscheidender Bedeutung. So­ bald aber der Sauerstoffgehalt in einer Gassammeleinheit sich von der Umgebung unterscheidet, kann schon der gering­ ste Leckverlust zu einem großen Meßfehler führen und bei­ spielsweise die Energieverbrauchsmenge oder den Respirati­ onsquotienten verfälschen.

Bei einer herkömmlichen Gassammeleinheit, in der der Pati­ ent seine oder ihre Inspirationsluft empfängt und in der die Exspirationsluft des Patienten ankommt, besteht eine weitere Fehlerquelle darin, daß bei der Zufuhr von über­ schüssigem Sauerstoff in einem zu einer Gassammeleinheit strömenden Gas die Respiration des Patienten selbst dazu neigt, die Eingangsströmung zu ändern. Hierdurch variiert der Sauerstoffgehalt ständig synchron mit der Respiration. Was Messungen betrifft, sollte jedoch der Sauerstoffgehalt konstant sein.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der vorste­ hend genannten Probleme ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen einem Patienten ein stabiles Gasge­ misch zugeführt werden kann. Aufgabe der Erfindung ist es auch, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Versorgung ei­ nes Patienten mit Gas zu schaffen, dessen Zusammensetzung oder Konzentration der darin enthaltenen Bestandteile sich vom Gas der Umgebung unterscheidet. Eine spezielle Aufgabe besteht in der Schaffung eines Verfahrens und einer Vor­ richtung, die es erlauben, eine Stoffwechselmessung an ei­ nem Patienten zuverlässig durchzuführen. Damit ist es Auf­ gabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglichen, einem Patienten ein Gas mit höherem Sauerstoffgehalt als in der den Patienten umgeben­ den Luft vorhanden, zuzuleiten und dabei metabolische Meß­ fehler zu vermeiden. Eine weitere Aufgabe besteht in der Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, die es ermöglichen, einen Patienten mit einem Gas mit höherem Sau­ erstoffgehalt als in der den Patienten umgebenden Luft vor­ handen, zu versorgen und dabei in dem zugeführten Gas einen gleichbleibenden Sauerstoffgehalt aufrechtzuerhalten. Auf­ gabe der Erfindung ist es auch, eine einfache und preisgün­ stige Vorrichtung zu schaffen, mit der ein Patient ein Gas mit höherem Sauerstoffgehalt als in der ihn umgebenden Luft vorhanden, zugeführt erhält.

Die kennzeichnenden Merkmale einer Vorrichtung gemäß der Erfindung gehen aus den beigefügten Ansprüchen hervor.

Gemäß der Erfindung wird ein für einen Patienten bestimmtes Gas mit einem weiteren, getrennt zugeführten Gas gemischt, ehe die Gasströmung in eine Gassammeleinheit eingeleitet wird, wobei der Patient ein in der Gassammeleinheit enthal­ tenes Gas einatmet und auch das vom Patienten ausgeatmete Gas durch diese Gassammeleinheit fließt. Meistens ist eines dieser Gase Sauerstoff und das andere Luft. Die Gassammel­ einheit erstreckt sich üblicherweise um den Kopf eines Pa­ tienten und endet in einer Öffnung oder einem Halsaus­ schnitt, der um den Hals des Patienten herum abgedichtet ist, damit kein Gas aus der Gassammeleinheit oder in die Gassammeleinheit lecken kann. Aus der Gassammeleinheit wird vorzugsweise aus einem Bereich vor dem Mund des Patienten eine Gasströmung zu einem Meßelement für Stoffwechselmes­ sungen geleitet.

Um eine ausreichende Vermischung von Sauerstoff und Luft, die von getrennten Quellen einer Gassammeleinheit zugeführt werden, vor deren Ankommen in der Gassammeleinheit zu er­ zielen, aus der sie von einem Patienten eingeatmet werden sollen, muß die Eingangsströmung vor der Gassammeleinheit den Meßströmungsdurchsatz durch die Gassammeleinheit zu ei­ ner Meßvorrichtung übersteigen. Das wird dadurch erreicht, daß ein Teil der zu der Gassammeleinheit fließenden Strö­ mung an der Gassammeleinheit vorbeigeleitet wird. Diese Um­ leitungsströmung kann benutzt werden, um einen stabilen Luft- und Sauerstoffgehalt aufrechtzuerhalten, so daß Sau­ erstoff gleichmäßig mit der Luftströmung vermischt werden kann. Die durch das Inspirieren und Exspirieren eines Pati­ enten in einer Gassammeleinheit hervorgerufenen Druck­ schwankungen können also die Ausbreitung der sich der Gas­ sammeleinheit nähernden Strömung nicht beeinflussen, denn sonst wäre dieses Fortpflanzen der Strömung abwechselnd schnell und nahe zu unterbunden infolge von Schwankungen im Sauerstoffgehalt des in der Gassammeleinheit ankommenden Gases.

Der an der Gassammeleinheit vorbeifließende Gasstrom kann entweder unmittelbar abgeleitet werden, so daß die aus­ fließende Strömung nicht mehr unbedingt zwecks Verbesserung der Arbeitsweise der Gassammeleinheit ausgenutzt wird. Vor­ zugsweise kann sie aber auch als Abdeckung oder Schirm vor einer oder mehreren Öffnungen in einer Gassammeleinheit dienen und dann die Aufgabe haben, zu verhindern, daß Umge­ bungsluft, deren Sauerstoffgehalt sich von dem des in der Gassammeleinheit enthaltenen Gases unterscheidet, in die Gassammeleinheit eindringt und zu einer Instabilität des Sauerstoffgehalts führt. Der Sauerstoffgehalt eines Gases, welches an der Gassammeleinheit vorbeiströmt, gleicht na­ türlich dem des in die Gassammeleinheit eingeleiteten Gases.

Die Gassammeleinheit ist mit mindestens einer Öffnung ver­ sehen, durch die das in ihr enthaltene Gas mit der Umge­ bungsluft in Verbindung steht. Eine dieser Öffnungen dient dazu, den Kopf des Patienten in die Gassammeleinheit zu le­ gen. Diese Öffnung ist insgesamt von federnd nachgiebigen oder flexiblen Laschen oder Rändern umgeben, die sich beim Aufsetzen der Gassammeleinheit auf den Kopf eines Patienten auf dessen Haut ablagern. Die flexiblen Ränder bestehen oft aus Kunststoff und haben die Aufgabe, das Austreten von Gas aus der Gassammeleinheit und das Eindringen von außen zu vermeiden. Allerdings können diese Laschen oder Ränder der­ artige Ströme nicht vollkommen unterbinden. Absolut dichte Ränder, mit denen solche Ströme unterbunden werden könnten, erfordern allerdings häufig Konstruktionen, die dem Patien­ ten ein Gefühl von Unsicherheit vermitteln und deshalb häu­ fig zu Angstzuständen führen. Solche Gefühle der Bedrohung und Furcht werden verringert, wenn die Gassammeleinheit so konstruiert ist, daß die Patienten selbst sie leicht abneh­ men können. Eine durch die Ränder hindurch erfolgende Strö­ mung, welche die Messungen beeinträchtigt, läßt sich also nicht vollständig ausschließen. Bei der vorliegenden Erfin­ dung wird dies Problem dadurch gelöst, daß die von den Rän­ dern gebildete Öffnung durch ein Gas überdeckt wird, wel­ ches an der Gassammeleinheit vorbeifließt. Der Raum vor der Öffnung, der im vorliegenden Zusammenhang als Pufferraum bezeichnet wird, ist vorzugsweise mindestens teilweise ge­ genüber der Umgebung abgedichtet, so daß die Zusammenset­ zung der in ihn eingeführten Gasströmung auch so stabil wie möglich bleibt. Der die Öffnung bedeckende Pufferraum hat seine eigene Gasausströmöffnung, die auch vorzugsweise zwi­ schen dem Patienten und dem Umfang des Pufferraums liegt.

Der im Inneren eines die Öffnung einer Gassammeleinheit überdeckenden Pufferraums vorherrschende Druck sollte höher sein oder mindestens ebenso hoch wie der Druck, der in der Gassammeleinheit herrscht. Das dient zum Unterbinden einer unerwünschten Strömung aufgrund des außerhalb der Öffnung vorherrschenden Unterdrucks.

In einem ganz besonders bevorzugten Fall wird die Luft und der mit ihr zu vermischende Sauerstoff längs einer getrenn­ ten oder insbesondere einer gemeinsamen Leitung unmittelbar in den Pufferraum geleitet, wo sich die Gase miteinander mischen und ein stabiles Gasgemisch bilden. Ein Teil des im Pufferraum enthaltenen Gases wird also zur Respiration ei­ nes Patienten in die Gassammeleinheit geleitet und ein Teil in die Umgebung. Gleichzeitig verhindert das Gas im Puffer­ raum, daß eine schädliche Strömung durch eine oder mehrere Öffnungen der Gassammeleinheit auftritt, die einen nach­ teiligen Einfluß auf die Stabilität des im Gassammelraum befindlichen Gases hätte.

Das Volumen des Pufferraums entspricht vorzugsweise minde­ stens dem einfachen Respirationsvolumen eines Patienten. Noch mehr bevorzugt wird ein Volumen, welches größer ist als das höchstmögliche einfache Respirationsvolumen. In der Praxis ist das Einfachvolumen häufig etwa 3-5 Liter.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand schematisch dargestellter Ausführungs­ beispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine Gesamtansicht einer bevorzugten Anordnung der Erfindung für Stoffwechselmessungen an Patienten, die ein Gas mit höherem Sauerstoffgehalt als in der Umgebungsluft vorhanden respirieren;

Fig. 2 eine Detailansicht eines um den Kopf eines Patien­ ten angeordneten Elements aus Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf das Element gemäß Fig. 2 mit einigen Ausnahmen;

Fig. 4 eine Detailansicht des Elements gemäß Fig. 2;

Fig. 5 eine Detailansicht des Elements gemäß Fig. 3;

Fig. 6 und 7 Gesamtansichten alternativer Ausführungsbei­ spiele.

Fig. 1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, mit dem Atemgas eines Patienten ein Sauerstoffgehalt oberhalb desjenigen der normalen Luft im Zimmer vermittelt und gleichzeitig der Sauerstoff so stabil wie möglich gehalten wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist Sauerstoff in ei­ ner Gasquelle 1 enthalten, während eine Gasquelle 2 ein stickstoffhaltiges Gas, vorzugsweise Luft enthält. Der von der Gasquelle 1 kommende Sauerstoff wird längs einer Lei­ tung 3 transportiert und mischt sich mit der längs einer Leitung 4 von der Gasquelle kommenden Luft. Das Mischen der Gase muß vor einer Gassammeleinheit 5 erfolgen, die um den Kopf eines Patienten herumgelegt ist. In Fig. 1 laufen die Leitungen 3 und 4 in einem Einstellelement 6 zusammen, mit dem das relative Verhältnis von Sauerstoff und Luft auf ein gewünschtes Niveau eingestellt wird. Vom Einstellelement 6 wandert der kombinierte Gasstrom längs einer Leitung 7 wei­ ter zu einem die Gesamtdurchflußmenge steuernden Steuerele­ ment 8 und von dort zu der Gassammeleinheit 5. Von der Gas­ sammeleinheit 5 setzt sich die Strömung längs einer Leitung 9 zu einer Meßvorrichtung 10 für metabolische Messungen fort.

Die Meßvorrichtung dient zum Analysieren des Kohlendioxid­ gehalts und des Sauerstoffgehalts eines Gases, welches von der Gassammeleinheit empfangen wird und das Exspirationsgas eines Patienten enthält. Die Aspiration der Meßvorrichtung erzeugt eine Strömung. Geeignete Meßvorrichtungen sind im Handel erhältlich, dazu gehört beispielsweise eine unter dem Handelsnamen Deltratrac verkaufte Vorrichtung, die mit ihren wesentlichen Bauelementen im finnischen Patent Nr. 78 231 beschrieben ist und von Instrumentarium Oy Datex her­ gestellt wird.

Im Zusammenhang mit der Erfindung ist es wichtig, daß ein Teil des längs der Leitungen 3 und 4 strömenden Gases an der Gassammeleinheit vorbeigelenkt wird, so daß die Strö­ mung durch die Gassammeleinheit geringer ist als die ent­ lang der Leitungen 3 und 4. Im Fall von Fig. 1 wird die in einer Leitung 7 ankommende Strömung vor der Gassammelein­ heit 5 in einen gesonderten Pufferraum 11 abgeleitet.

Die Fig. 2 und 3 zeigen in größerer Einzelheit von entgege­ gengesetzten Seiten eine bevorzugte Gassammeleinheit 5 und einen Pufferraum 11, der bei diesem Ausführungsbeispiel die gesamte Gassammeleinheit umfaßt. Der Pufferraum und die Gassammeleinheit sind mit insbesondere in Fig. 3 gezeigten Befestigungselementen 12 aneinander befestigt und mittels eines die Gassammeleinheit mit dem Pufferraum verbindenden Verbindungsrohres 13 miteinander verbunden, wie Fig. 2 zeigt.

Das Verbindungsrohr 13 ist in Fig. 3 nicht zu sehen, ist aber im einzelnen in Fig. 4 dargestellt und dient dazu, die Gassammeleinheit mit dem Pufferraum zusammenzuhalten. Außerdem dient das Verbindungsrohr als Kanal für das aus der Gassammeleinheit abgegebene Gas, das heißt, es wird be­ nutzt, um das von einem Patienten ausgeatmete Gas aus der Gassammeleinheit durch den Pufferraum längs der Leitung 9 zur Meßvorrichtung 10 auf solche Weise weiterzuleiten, daß das Gas sich nicht mit im Pufferraum enthaltenem Gas vermi­ schen kann.

Das Verbindungsrohr 1 weist ein rohrförmiges Basisteil 14 auf, dessen Außenfläche von einer Verdickung 15 umgeben ist. Auf der anderen Seite dieser Verdickung ist ein Ge­ winde 16 für eine aufschraubbare Mutter 17 vorgesehen. Fer­ ner sind zwei Ringdichtungen 18 und 19 erforderlich. Um den Außenumfang einer dieser Ringdichtungen 19 verläuft eine Nut 20 zum Befestigen der Dichtung in einer aus dem Puffer­ raum führenden Öffnung 21. Die andere Ringdichtung 18 liegt an der Verdickung 15 an, wenn das Schraubgewindeende des Basisteils durch eine Öffnung 22 zwischen der Gassammelein­ heit und dem Pufferraum eingesetzt und die Mutter angezogen ist. Anschließend ist das andere Ende des Verbindungsrohres durch die aus dem Pufferraum herausführende Öffnung 21 und die sie umgebende Ringdichtung 19 hindurchgesteckt.

Bei der Montage folgt dann die Anbringung der Befestigungs­ elemente 12. Ein Befestigungselement 12 ist im einzelnen in Fig. 5 gezeigt und weist eine zwischen die Gassammeleinheit und den Pufferraum eingesetzte hohle Hülse 23 und einen in die Hülse einsetzbaren Schraubbolzen 25 auf, der in Räume an beiden Seiten des Pufferraums hineinragt, sowie eine auf den Schraubbolzen 25 aufgesetzte Mutter 26. Außerdem sind am Bolzenkopf und an der Mutter Ringdichtungen 27 und 28 vorgesehen.

Das aus den Gasquellen 1 und 2 kommende Gas fließt längs der Leitung 7 weiter, an die ein Verbindungsglied 29 ange­ schlossen ist, welches mit dem Pufferraum 11 in Verbindung steht und durch welches das Gas in den Pufferraum fließt. Das Verbindungsglied 29 ist nur in Fig. 2 zu sehen und äh­ nelt in seinem Aufbau dem Verbindungsrohr 13. Der offen­ sichtlichste Unterschied ist das Fehlen einer genuteten Ringdichtung 19, da das Verbindungsglied 29 nur mit einer in den Pufferraum führenden Öffnung 30 gekoppelt ist.

Die längs Leitung 7 in den Pufferraum gelangende Strömung findet ihren Weg insbesondere zu denjenigen Stellen, an denen die Gasströmung aus dem Inneren des Pufferraums ihren Weg fortsetzen kann. Eine solche Stelle ist eine Öffnung 31 zwischen dem Pufferraum und der Gassammeleinheit, durch die die aus dem Pufferraum kommende Strömung ihren Weg in die Gassammeleinheit findet. Eine weitere Stelle ist eine in Fig. 2 gezeigte Eingangsöffnung 32 an einem Ende des Puf­ ferraums, durch die der Kopf eines Patienten in den Puffer­ raum und in die im Innern des Pufferraums vorhandene Gas­ sammeleinheit 5 gebracht wird.

Die den Pufferraum umgebende Anordnung weist vorzugsweise eine Haube 33 und einen Rand 34 auf. Die Haube besteht aus einem verhältnismäßig steifen, durchsichtigen Kunststoff, damit der Patient rundherum freie Sicht hat. Der Rand be­ steht aus einer flexiblen Kunststoffolie, die an einem Vor­ sprung 35 um die Haube 33 herum befestigt ist. Wenn der Pa­ tient auf dem Rücken liegt, ist es für sein Wohlbefinden günstig, wenn der flexible Rand 34 sich bis unter den Kopf erstreckt. In den Zeichnungen verläuft der gleiche Rand auch um die Eingangsöffnung 32, die gegenüber dem aus ihr herausragenden Patienten abgedichtet sein sollte, damit die den Pufferraum 11 umgebende Luft keine zu starke Auswirkung auf die im Innern des Pufferraums vorhandene Gas Zusammensetzung oder Gaskonzentration hat.

Die Haube 33 des Pufferraums ist außerdem mit einem Kopp­ lungsglied 36 versehen, um längs einer in Fig. 1 gezeigten Leitung 37 eine Gasprobe aus dem Inneren des Pufferraums anzusaugen, die mit einer geringfügigen Durchflußmenge zur Meßvorrichtung 10 gesaugt wird, um den Sauerstoffgehalt des im Pufferraum enthaltenen und vom Patienten eingeatmeten Gases zu bestimmen. Die vorstehend beschriebene Meßvorrich­ tung kann auch den Sauerstoffgehalt messen. Da, wie vorste­ hend beschrieben, die notwendigen Messungen sowohl an dem von der Gassammeleinheit in der Meßvorrichtung angekommenen Gas, welches das Exspirationsgas eines Patienten enthält, als auch an einem von einem Patienten inspirierten Gas vor­ genommen worden sind, kann auf dieser Stufe des Verfahrens der Respirationsquotient auf bekannte Weise bestimmt wer­ den.

Die in den Figuren innerhalb des Pufferraums gezeigte Gas­ sammeleinheit 5 ist in ihrem Aufbau dem Pufferraum 11 sehr ähnlich. Vorzugsweise weist auch die Gassammeleinheit eine Haube 38 und einen Rand 40 auf, der an einem Vorsprung 39 befestigt ist. Auch hier reicht der Rand bis unter den Kopf eines auf dem Rücken liegenden Patienten und erstreckt sich bis zu einem Halsausschnitt 41. Im Gegensatz zu Fig. 2 sind die Ränder 34 und 40 in Fig. 3 in gestreckter Stellung ge­ zeigt. Eine durch die Ränder der Gassammeleinheit nach außen gerichtete Strömung sollte so strikt wie möglich ver­ hindert werden. Die kritische Stelle dafür ist der Halsaus­ schnitt 41, an dem die Gassammeleinheit um den Kopf eines Patienten herumgelegt ist. Der Hals eines erwachsenen Pati­ enten wird üblicherweise genau in den Halsausschnitt ge­ legt, wenn die Gassammeleinheit an Ort und Stelle ange­ bracht wird. Die Gassammeleinheit besteht vorzugsweise aus ähnlichen Werkstoffen wie der Pufferraum. Eine für die vor­ liegenden Zwecke geeignete Gassammeleinheit ist im finni­ schen Patent Nr. 78 609 offenbart.

Die in der Gassammeleinheit 5 vom Pufferraum ankommende Gasströmung fließt weiter in den Atemweg des Patienten. Wie vorstehend beschrieben, wird das von einem Patienten aus­ geatmete Gas durch das Verbindungsrohr 13 an die Meßvor­ richtung 10 für Meßzwecke weitergeleitet. Es besteht eine Tendenz für Leckverluste zwischen dem im Halsausschnitt 41 liegenden Patienten und den diese Öffnung umgebenden Rän­ dern. Wenn der Halsausschnitt vom Pufferraum 11 überdeckt ist, in welchem der Sauerstoffgehalt dem des von der Öff­ nung 31 in die Gassammeleinheit fließenden Gases ent­ spricht, kann die schädliche Wirkung von Leckverlusten auf ein Minimum eingeschränkt werden. Wesentlich ist es, daß der Sauerstoffgehalt des einströmenden Gases gleich bleibt. Ein weiterer Vorteil, den ein sich um die ganze Gassammel­ einheit erstreckender Pufferraum mit sich bringt, ist die Tatsache, daß möglicherweise durch die Befestigungselemente 12 und die Öffnung 22 in der Haube 38 auftretenden Leckver­ luste für die mittels der Meßvorrichtung 10 vorgenommenen Messungen unbedeutend werden.

In den Fig. 6 und 7 sind zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. l alternative Anordnungen gezeigt, mit denen ein höherer Sauerstoff als der der Umgebungsluft einem Patienten zuge­ führt wird, während der Sauerstoffgehalt innerhalb der Gas­ sammeleinheit 5 so stabil wie möglich gehalten wird. Gemäß Fig. 1 wird der Sauerstoff von der Gasquelle 1 längs der Leitung 3 und die Luft von der Gasquelle 2 längs der Lei­ tung 4 zum Einstellelement 6 gefördert, wo das Verhältnis zwischen Sauerstoff und Luft auf ein gewünschtes Niveau eingestellt wird. Die kombinierte Gasströmung setzt sich dann längs der Leitung 7 zu einem die gesamte Gasdurchfluß­ menge kontrollierenden Steuerelement 8 und weiter längs der Leitung 7 durch eine Öffnung 31 in die Gassammeleinheit 5 fort. Aus der Leitung 7 wird längs einer Leitung 37 mit ge­ ringer Durchflußmenge eine Probe zur Meßvorrichtung 10 ge­ saugt, um den Sauerstoffgehalt des Gases zu analysieren.

Im Vergleich zu Fig. 1 besteht der bedeutendste Unterschied bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 darin, daß vor der Gassammeleinheit 5 ein Teil des längs der Leitung 7 fließenden Gases längs einer Leitung 42 umgeleitet wird, um als Abdeckung für den Halsausschnitt 41 der Gassammelein­ heit zu dienen, indem ein Pufferraum 11 geschaffen wird. So kann diejenige Öffnung, die am wahrscheinlichsten die Sta­ bilität des Sauerstoffgehalts der Gassammeleinheit gefähr­ det, mit einem Gas abgedeckt oder abgeschirmt werden, des­ sen Sauerstoffgehalt dem des durch die Öffnung 31 in der Gassammeleinheit ankommenden Gases entspricht. In diesem Fall kann die Gassammeleinheit selbst mit der in den Fig. 2 und 3 gezeigten identisch sein. Der Pufferraum 11 kann bei­ spielsweise so gestaltet sein, daß der Rand 39 der Gassam­ meleinheit gemäß Fig. 2 mit einer weiteren Folie entspre­ chend der Folie 40 versehen wird. Der längs der Leitung 42 ankommende Gasstrom würde dann zwischen die beiden Folien gelenkt.

Fig. 7 zeigt ähnlich wie Fig. 6 eine Anordnung, bei der vor der Gassammeleinheit 5 ein Teil des längs der Leitung 7 strömenden Gases in die Leitung 42 abgelenkt wird. Gemäß Fig. 7 wird jedoch die Gasströmung in der Leitung 42 abge­ leitet, und das umgelenkte Gas wird nicht mehr veranlaßt, die Gassammeleinheit zu bedecken. Aus diesem Grund muß der Halsausschnitt 41 und weitere Öffnungen der Gassammelein­ heit, die mit der Umgebungsluft in Verbindung stehen, voll­ ständig abgedichtet werden, um Leckverluste zu verhüten. Im bevorzugten Fall wird das längs der Leitung 42 fließende, abgelenkte Gas, ehe es entweichen kann, in den Pufferraum 11 umgeleitet, der im Fall von Fig. 7 von der Gassammelein­ heit getrennt ist. Hier hat der Pufferraum 11 die Aufgabe, bei starkem Einatmen den Zugang von Luft durch die Öffnung 32 ins Innere des Systems bis zur Gassammeleinheit zu ver­ hindern. Deshalb hat im bevorzugten Fall der Pufferraum ein Volumen, welches mindestens dem einfachen Respirationsvolu­ men eines Patienten entspricht. Bei den Ausführungsbeispie­ len gemäß Fig. 6 und 7 gehört zum Volumen des Pufferraums auch die von der Leitung 7 abzweigende Leitung 42, die bis zum Pufferraum reicht, und der Pufferraum 11 selbst. Des­ halb könnte der Pufferraum auch lediglich aus einer Leitung 42 bestehen, die dann so lang sein sollte, daß das innere Volumen dieser Leitung dem einfachen Respirationsvolumen entspricht.

Im Sinne der Erfindung ist es wesentlich, daß die durch die Gassammeleinheit 5 oder die Meßvorrichtung 10 geführte Strömung geringer ist als die gesamte Durchflußmenge (N 1/min) von längs der Leitungen 3 und 4 oder alternativ längs einer oder mehrerer Leitungen 7 ankommender Gase, ehe die die Gassammeleinheit umgehende Strömung von dieser Lei­ tung abzweigt. Üblicherweise ist die die Meßvorrichtung 10 durchlaufende Strömungsmenge etwa 40 1/min. Die Menge an Gas, die an der Gassammeleinheit vorbeifließt, hängt vom Volumen (V) des Pufferraums 11 ab. Theoretisch kann die Ge­ samtströmung (N) der Strömung durch die Meßvorrichtung 10 entsprechen, wenn das Volumen des Pufferraums wesentlich größer ist als das der Inspiration oder Exspiration eines Patienten. In der Praxis muß es jedoch häufig etwas größer sein. In einem bevorzugten Fall sollte die Gesamtströmung (N) 25% oder 10 1/min größer sein als die Strömung durch die Meßvorrichtung 10 oder sogar noch größer.

Die Erfindung ist keinesfalls auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern läßt sich in vielen Einzelheiten abwandeln. So läßt sich die Erfindung nicht nur zur Versorgung eines Patienten mit einem Gas von anderer Konzentration als das Umgebungsgas benutzen, son­ dern auch zur Versorgung eines Patienten mit einem Gas, welches eine andere Zusammensetzung hat als Umgebungsgas. In den Fig. 1, 6 und 7 sind nur mögliche Ausführungsbei­ spiele für die Versorgung eines Patienten mit einem Gas ge­ zeigt, welches einen höheren Sauerstoffgehalt hat als die Umgebung und mit denen versucht wird, das von einem Patien­ ten respirierte Gas in seinem Sauerstoffgehalt so gleich­ bleibend wie möglich zu halten.

Aus Fig. 2 und 3 geht hervor, daß Gas aus der Gassammelein­ heit zur Meßvorrichtung unmittelbar durch in der Haube 38 und der Haube 33 des Pufferraums vorhandene Öffnungen 22 und 21 geleitet wird. Die Anordnung dieser Öffnungen 22 und 21 in den Hauben 38 und 33 läßt sich nach Bedarf ändern. Es liegt auch auf der Hand, daß die zur Meßvorrichtung füh­ rende Leitung 9 durch die gleichen Öffnungen 32 und 41, die zum Anbringen der Gassammeleinheit und des Pufferraums um den Kopf eines Patienten benutzt werden, direkt in die Gas­ sammeleinheit verlängert werden kann, so daß die Meßvor­ richtung das Gas nicht durch eine in der Gassammeleinheit eigens vorgesehene Öffnung, sondern durch die Öffnung 22 in der Leitung 9 empfängt. Anders als in Fig. 6 und 7 kann das längs der Leitung 7 in die Gassammeleinheit strömende Gas nicht durch die Öffnung 31 in der Gassammeleinheit, sondern auf solche Weise geleitet werden, daß die Leitung 7 durch die Öffnung 41 verlängert wird, wodurch die Öffnung 31 sich in der Leitung 7 befindet. Im Fall von Fig. 1, 2 und 3 ist der Pufferraum 11 um die Gassammeleinheit herum angeordnet und die Leitung 7, die das Gas zum Pufferraum führt, kann durch den Halsausschnitt 41 in die Gassammeleinheit verlän­ gert werden, voraussetzt, daß das Gas zunächst frei fließen und sich im Pufferraum mischen kann. Selbst in diesem Fall braucht die Gassammeleinheit nicht mit zusätzlichen Öffnun­ gen versehen zu sein, sondern die in den Figuren gezeigte Öffnung 31 ist in der Leitung 7 vorhanden, welche das Gas in die Gassammeleinheit führt. Auf die gleiche Weise kann die Öffnung 21 im Pufferraum, durch die das Gas fließt, durch eine Leitung 7 ersetzt sein, welche durch die Öffnung 32 hereinführt.

In den Fig. 2 und 3 ist nur ein bevorzugtes Ausführungsbei­ spiel einer Gassammeleinheit und eines Pufferraums darge­ stellt. Es gibt verschiedene mögliche Ausführungsformen, von denen eine bereits im Zusammenhang mit Fig. 6 beschrie­ ben wurde. Gemäß Fig. 1, 2 und 3 ist der Pufferraum 11 nur mit einer einzigen Leitung 7 zur Aufnahme eines für einen Patienten bestimmten Gases versehen. Es ist aber offen­ sichtlich, daß Sauerstoffgas und Luft auch in getrennten Leitungen 7 geführt werden können, die von Gasquellen 1 und 2 in einen Pufferraum führen, wobei die Gase ausreichend Zeit zum Vermischen haben, ehe sie in eine Gassammeleinheit weiterfließen. Wenn getrennte Leitungen 7 zum Pufferraum führen, besteht kein Bedarf für die Leitungen 3 und 4, die von den Gasquellen 1 und 2 kommen und zu einer einzigen Leitung 7 zusammengeführt sind, wie Fig. 1 zeigt. In diesem Fall wäre es auch vorzuziehen, Proben aus der Eingangsöff­ nung 31 der Gassammeleinheit 5 zum Messen des Sauerstoffge­ haltes abzuziehen.

Claims (26)

1. Verfahren zum Mischen von aus zwei oder mehr verschie­ denen Gasquellen (1, 2) kommenden Gasen und zum Aufrechter­ halten der Gasgemischkonzentration oder Zusammensetzung auf möglichst stabilem Niveau sowie zum Weiterleiten des Gases an eine Gassammeleinheit (5), durch die die Inspiration und Exspiration eines Patienten erfolgt und aus der Gas zu ei­ ner Meßvorrichtung (10) zum Analysieren des vom Patienten respirierten Gases fließt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des zur Gassammeleinheit strömenden Gases, welches von unterschiedlichen Gasquellen kommende Gase enthält, an der Gassammeleinheit vorbei umgelenkt wird, während ein Teil der Strömung durch die Gassammeleinheit fließt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der verschiedenen Gasquellen (1, 2) Sauerstoffgas und die andere stickstoffhaltiges Gas enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das stickstoffhaltige Gas Luft aufweist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die zur Gassammeleinheit fließende Gasströmung, die ein Gemisch aus Sauerstoffgas und einem stickstoffhaltigen Gas aufweist, mehr Sauerstoff enthält als normale Zimmerluft.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffgehalt des ver­ mischten Sauerstoffgases und stickstoffhaltigen Gases zu einer Zeit analysiert wird, während der die Sauerstoffkon­ zentration stabil ist, vorzugsweise mit Hilfe einer Meßvor­ richtung.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß mit der Meßvorrichtung das von der Gassammeleinheit empfangene, das Exspirationsgas eines Patienten enthaltende Gas, die Kohlendioxidkonzentration und die Sauerstoffkonzentration gemessen wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des von einem Pa­ tienten produzierten Kohlendioxids zum Sauerstoffverbrauch zur Bestimmung des Respirationsquotienten anwendbar ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die von den Gasquellen (1, 2) kommende Strömung mindestens 25% größer ist als die Strö­ mung durch die Gassammeleinheit.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die an der Gassammeleinheit vorbeigeleitete Gasströmung vor ihrer Abgabe in einen Puf­ ferraum abgelenkt wird, um die Konzentration des Gasgemi­ sches so stabil wie möglich zu halten.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Gasströmung in eine Gassam­ meleinheit zuerst in einen Pufferraum geleitet wird, aus dem ein Teil der Strömung durch eine Öffnung in die Gassam­ meleinheit gelangt, während ein Teil der Strömung an der Gassammeleinheit vorbeifließt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Gasströmung in die Gassammeleinheit an dem Pufferraum vorbeigeleitet wird und ihren Weg unmit­ telbar in die Gassammeleinheit findet, während ein Teil der zur Gassammeleinheit fließenden Gasströmung an der Gassam­ meleinheit vorbei aber durch den Pufferraum geleitet wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Pufferraum als Schutz für eine oder mehr in der Gassammeleinheit vorhandene Öffnungen dient, indem er verhindert, daß Gas aus der Umgebung, des­ sen Konzentration oder Zusammensetzung sich von denen des in der Gassammeleinheit enthaltenen Gases unterscheidet, durch die Öffnung in die Gassammeleinheit eintritt.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Pufferraum unmittelbar vor einem Halsausschnitt angeordnet ist, der in der Gassammel­ einheit ausgebildet ist und durch den die Gassammeleinheit um den Kopf eines Patienten gelegt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Pufferraum ein Volumen hat, welches mindestens dem einfachen Respirationsvolumen eines Patien­ ten entspricht.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität des Pufferraums mindestens 3 Liter be­ trägt.

16. Vorrichtung zur Abgabe eines Gases an einen Patienten unter Aufrechterhaltung der Gaskonzentration oder Zusammen­ setzung auf möglichst stabilem Niveau mit einer Gassammel­ einheit (5), die ein von dem Patienten respiriertes Gas enthält und einen Halsausschnitt (41) zum Anlegen der Gas­ sammeleinheit um den Kopf des Patienten sowie eine Öffnung (31), durch die ein längs einer oder mehrerer Leitungen (7) strömendes Gas in der Gassammeleinheit zur Respiration durch den Patienten ankommt, und eine Öffnung (22) hat, durch die ein in der Gassammeleinheit enthaltenes Gas längs einer Leitung (9) zu einer Meßvorrichtung (10) für die Durchführung notwendiger Messungen geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der Gassammeleinheit (5) ein getrennter Pufferraum (11) vorgesehen ist, der gleichfalls mit der sich zu der Gassammeleinheit erstreckenden Leitung (7) in Verbindung steht und durch den mindestens ein Teil des Gases, welches zuvor längs der Leitung (7) transpor­ tiert wurde, unter Umgehung der Gassammeleinheit fließt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferraum mit einer Öffnung (32) zur Abgabe des Gases versehen ist, welches an der Gassammeleinheit vorbei­ geströmt ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Pufferraum (11) als Schutz für eine oder mehrere in der Gassammeleinheit (5) vorgesehene Öffnungen (22, 41) dient.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16-18, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferraum (11) die gesamte Gassam­ meleinheit mit ihren wesentlichen Bauelementen umgreift.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16-19, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferraum (11) zwischen der Lei­ tung (7) und einer in die Gassammeleinheit (5) führenden Öffnung (31) angeordnet ist, wobei das in der Gassammelein­ heit ankommende Gas zunächst durch den Pufferraum (11) fließt.

21. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Pufferraum (11) von der Gassammeleinheit (5) getrennt ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16-21, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Pufferraums (11) minde­ stens dem einfachen Respirationsvolumen eines Patienten entspricht.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Pufferraums (11) mindestens 3 Liter be­ trägt.

24. Anwendung einer Vorrichtung gemäß Anspruch 16 bei der Durchführung metabolischer Messungen.

25. Vorrichtung zur Abgabe eines Gases an einen Patienten unter Aufrechterhaltung der Gaskonzentration oder Zusammen­ setzung auf möglichst stabilem Niveau mit einer Gassammel­ einheit (5), die ein von dem Patienten respiriertes Gas enthält und einen Halsausschnitt (41) zum Anlegen der Gas­ sammeleinheit um den Kopf des Patienten sowie eine Öffnung (31), durch die ein längs einer oder mehrerer Leitungen (7) strömendes Gas in der Gassammeleinheit zur Respiration durch den Patienten ankommt, und eine Öffnung (22) hat, durch die ein in der Gassammeleinheit enthaltenes Gas längs einer Leitung (9) zu einer Meßvorrichtung (10) für die Durchführung notwendiger Messungen geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die sich zur Gassammeleinheit erstreckende Leitung (7) nicht nur mit der Öffnung (31), sondern auch mit einer Öffnung (32) in Verbindung steht, und daß die Strömung durch diese Öffnung (32) an der Gassammelein­ heit vorbeifließt.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß stromaufwärts der Öffnung (32) ein Pufferraum (11) vor­ gesehen ist, der von dem Gas durchströmt wurde, ehe es durch die Öffnung (32) fließt.