DE4300880C2 - Ultraschallvernebler mit Dosiereinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie aus der DE 36 36 669 A1 bekannt geworden ist.

Die Anfeuchtung eines Atemgases, welches durch ein Beatmungsgerät über eine Atemgasleitung einem an ein Y-Stück und einen Tubus angeschlossenen Patienten zugeführt wird, ist eine beständige Notwendigkeit, um das Austrocknen der Lungenflügel bzw. der Alveolen während einer Langzeitbeatmung zu verhindern. Darüber hinaus ist es möglich, über die bekannten Anfeuchtungsvorrichtungen Medikamente in Form von Aerosolen den Lungen zuzuführen, um Lungenkrankheiten zu heilen, oder Fehlfunktionen der Lungen zu verhindern. Ein Aspekt verdient besonders bei der Beatmung von Früh- und Neugeborenen sorgfältiger Beachtung, nämlich die Vermeidung von Totraumvolumen im Zuge der Atemgasleitung durch Hinzufügen eines Verneblers.

Bei der aus der DE 36 36 669 A1 bekanntgewordenen Anordnung zur Zufuhr von Aerosol zu den Luftwegen oder der Lunge eines Patienten ist in der Inspirationsleitung zwischen einem Beatmungsgerät und dem Patienten eine Verneblereinrichtung vorgesehen, welche über eine an eine Gasquelle angeschlossene Düse Tröpfchen aus einem Flüssigkeitsreservoir mitreißt und in die Atemgasleitung transportiert. Die zusätzliche Gasquelle, welche durch die mit Druckluft betriebene Düse gebildet ist, verändert das vom Beatmungsgerät gelieferte Atemgasvolumen und muß demnach bei der Einstellung der Beatmungsparameter berücksichtigt werden. Außerdem machen der Strömungsweg für das von der Düse erzeugte Aerosol sowie der Flüssigkeitsvorratsbehälter das Totraumvolumen so groß, daß diese bekannte Verneblereinrichtung für die Beatmung von Früh- und Neugeborenen nicht geeignet ist. Die aufwendige und einen großen Platzbedarf erfordernde Bauform macht es unmöglich, den bekannten Vernebler patientennah anzubringen. Während einer Inspiration ist der gesamte Inspirationsraum der Atemgasleitung mit der vernebelten Flüssigkeit, d. h. dem Aerosol, gefüllt, und nur ein geringer notwendiger Teil der Aerosolpartikel gelangt in die Trachea des Patienten. Der übrige Teil setzt sich entweder an den Wänden der Einatemleitung ab, da das Aerosol während der Exspirationszeit erzeugt und in der Einatemleitung deponiert wird.

Ein anderer bekannter Vernebler nach der DE 33 08 819 A1 sieht ein beheizbares Druckgefäß vor, in dessen Innenraum eine Flüssigkeit zudosiert und dort verdampft wird. Der so erzeugte Dampf wird über eine Anfeuchterleitung und ein steuerbares Ventil der Atemgasleitung zugeführt. Auch dieser bekannte Vernebler kann wegen seiner voluminösen Bauform und seines Gewichtes nicht patientennah eingesetzt werden.

Aus der DE 32 44 836 AI ist ein Aerosolgenerator mit einer Piezokeramik als Aerosol erzeugendes Element bekannt, dessen Aerosolnebel in die Umgebung abgegeben wird und nur zu einem geringen Teil in die Lunge des Patienten gelangt.

Aus der US 3,812,854 geht eine spezielle Bauform eines Ultraschallverneblers hervor, bei welcher das Aerosol mittels eines porösen Körpers erzeugt wird.

Die DE 28 31 553 A1 zeigt einen Ultraschallvernebler, bei welchem die zu vernebelnde Flüssigkeit mittels einer Rohrleitung bis an die Zerstäuberoberfläche herangeführt wird. Zwar ist der bekannte Ultraschallvernebler für Anwendungen im Bereich der Kurzzeit Inhalation geeignet, es sind aber keine Angaben vorhanden, an welcher Stelle des Atemsystems der Ultraschallvernebler einzubauen ist.

Die US 5,063,922 zeigt einen Ultraschallvernebler, der zwar patientennah eingesetzt wird, bei dem jedoch das Aerosol in einer den Totraum vergrößernden Weise außerhalb der Atemgasleitung erzeugt wird.

Aus der US 4,253,468 gehen modulartige Steckkonnektoren zum Anschluß von Verneblern an die Atemgasleitung hervor.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die aus der DE 36 36 669 AI bekannte Vorrichtung so zu verbessern, daß ein höherer Anteil des erzeugten Aerosols in die Lunge des Patienten gelangt.

Die Lösung der Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 erreicht.

Die Vorteile der Erfindung liegen im wesentlichen darin, daß in den Leitungszug der Atemgasleitung zwischen dem Y-Stück und dem Tubuskonnektor ein zusätzlicher Ultraschallgeber eingebaut ist, auf dessen Schwingfläche die zu vernebelnde Flüssigkeit in vorbestimmbaren Mengen dosiert wird. Es braucht dazu kein nennenswertes, den Totraum vergrößerndes Volumen an die Atemgasleitung angeschlossen zu werden. Die geringen zu vernebelnden Flüssigkeitsmengen werden unmittelbar in der Atemgasleitung erzeugt, so daß auf zusätzliche Gaszufuhr, die bei den bekannten Verneblern zur Erzeugung des Aerosols nötig ist, verzichtet werden kann. Somit werden die am Beatmungsgerät eingestellten Beatmungsparameter durch die zusätzliche Verneblung nur unbedeutend beeinflußt. Da nur geringe Mengen an Flüssigkeit vernebelt werden müssen, sind die erforderlichen Bauteile, nämlich Ultraschallgeber und Dosierleitung, von so geringem Gewicht, daß sie unmittelbar in Nähe des zu beatmenden Patienten, vorzugsweise an dem Y-Stück, eingebaut werden können.

Als Dosiereinheit kann jede bekannte Vorrichtung zur Dosierung von Flüssigkeiten eingesetzt werden, wie zum Beispiel eine aus einem Vorratsbehälter die zu vernebelnde Flüssigkeit selbstansaugende Kolbenpumpe, oder auch eine Spritzenpumpe, deren Vorschub durch einen gesteuerten Antrieb betätigt wird.

Da eine Verneblung bzw. Aerosolbildung lediglich während des Inspirationshubes notwendig ist, können die Dosiereinheit und der Ultraschallgeber zweckmäßigerweise mit einer Steuereinheit verbunden sein, welche entweder integraler Bestandteil des Beatmungsgerätes ist oder eine separate Einheit bildet, die bei Ausübung des Inspirationshubes auch die Dosiereinheit und/oder den Ultraschallgeber betätigt. Dabei kann die Auslösung des Dosierhubs bzw. die Erregung des Ultraschallgebers mit der Auslösung des Inspirationshubs entweder phasengleich, oder zeitlich versetzt bzw. phasenverschoben erfolgen. Die gewünschte Phasenverschiebung kann an der Steuereinheit eingestellt werden. Da die Dosierung und Aerosolerzeugung bzw. Verneblung oder Zerstäubung unmittelbar am Anschlußstück zum Patienten stattfindet, braucht das Aerosol keine weiten Strecken in der Atemgasleitung zurückzulegen, bis es den Patienten endlich erreicht, so daß keine nennenswerten Kondensationen oder Ablagerungen auftreten, wodurch die Dosierung der zu vernebelnden Flüssigkeit sparsam erfolgen kann. Diese Eigenschaft ist insbesondere dann wirkungsvoll, wenn als zu vernebelnde Flüssigkeit ein Surfactant eingesetzt wird. Solche Flüssigkeiten sind als grenzflächenaktive Substanzen auf der Oberfläche der Alveolen notwendig, um bei bestimmten Krankheitserscheinungen der Lungenwege ein Kollabieren der Lungenoberfläche während der Exspiration zu verhindern. Der extrem hohe Preis solcher Flüssigkeiten und auch anderer, zu vernebelnder Medikamente erfordert eine sparsame, dennoch wirksame Gabe für eine entsprechende Therapie, was durch die vorliegende Erfindung ermöglicht wird.

Dennoch kann es vorkommen, daß nicht vernebelte Flüssigkeit übrigbleibt, die zweckmäßigerweise von einer den Ultraschallgeber aufnehmenden Schale aufgefangen wird.

Um die nicht vernebelte Flüssigkeit aus der Atemgasleitung zu entfernen, ist es sinnvoll, die Schale mit einem Flüssigkeitsablaß zu versehen. Da normalerweise in der Atemgasleitung stets ein Überdruck vorhanden ist, wird die Flüssigkeit durch diesen Druck automatisch aus dem Ablaß in ein Auffanggefäß gedrückt, welches mit einem Überdruckventil ausgestattet ist.

Zur einfachen Anwendung und zum leichten Auswechseln der Verneblereinheit, gebildet aus Ultraschallgeber und Dosierleitung, kann die den Ultraschallerzeuger enthaltende Atemgasleitung als ein auswechselbarer Steckmodul ausgebildet sein. Dieser ist mit dem Y-Stück verbunden und kann bei Bedarf leicht ausgewechselt werden. Beim Auswechseln des Steckmoduls bedarf es nicht eines gleichzeitigen Auswechselns des Vorratsbehälters für die Flüssigkeit, da die außerhalb der Atemgasleitung angebrachte Dosiereinheit stets separat angeschlossen oder entfernt werden kann, indem die Dosierleitung einfach von dem Steckmodul getrennt wird. Dies bringt auch noch besondere Behandlungsvorteile für das Personal bzw. den Anwender mit sich, nämlich indem die eigenständige Dosiereinheit von einem Behandlungsplatz zum anderen gewechselt werden kann, sofern die Notwendigkeit einer Verneblung nicht mehr besteht bzw. unterbrochen werden muß. Somit muß nicht von vornherein jede Atemgasleitung eines jeden Patienten mit einer Verneblungsvorrichtung ausgestattet sein und mit einer teuren Verneblungsflüssigkeit bevorratet werden, sondern ein- und derselbe Vorratsbehälter bzw. Dosiereinheit kann von Beatmungsplatz zu Beatmungsplatz wechseln.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen dargestellt und im folgenden näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt ein Beatmungsgerät (1) mit einer Steuereinheit (2) zur Ausübung von Inspirationshüben und Exspirationshüben jeweils in eine Inspirationsleitung (3) und eine Exspirationsleitung (4). Die beiden Leitungen (3, 4) vereinigen sich in einem Y-Stück (5) zu einer Atemgasleitung (6), als Steckmodul ausgebildet, welche an ihrem einen Ende an das Y-Stück (5) mit einer Rastverbindung (7) angeschlossen ist, und an seiner anderen Seite über einen Tubuskonnektor (8) mit einem Tubus (9) fortgesetzt ist. Der Tubus (9) dient zur Einführung in die Trachea eines nicht dargestellten Patienten. Die Atemgasleitung (6) trägt eine Schale (10), in welche eine Piezokeramik (11) aufgenommen ist, die mit einem Ultraschallgenerator (12) über eine Erregerleitung (13) verbunden ist. Piezokeramik (11) und Ultraschallgenerator (12) bilden gemeinsam den Ultraschallgeber. Die Piezokeramik (11) ist an ihrer dem Innenraum der Atemgasleitung (6) zugewandten Seite mit einer Schwingfläche (14) versehen. Über dieser Schwingfläche (14) endet in räumlichem Abstand zu ihr die Mündung (15) einer Dosierleitung (16). Die Dosierleitung (16) durchdringt die Wandung der Atemgasleitung (6) und geht von einer Dosiereinheit (17) aus, welche die auf der Schwingfläche (14) zu vernebelnde Flüssigkeit in vorgebbaren Mengen aus einem nicht dargestellten Vorratsgefäß dosiert. Zur Einleitung eines Dosierhubes durch die Dosiereinheit (17) ist diese über eine Steuerleitung (18) mit der Steuereinheit (2) verbunden. Die Steuereinheit (2) ist durch eine gestrichelte Linie innerhalb des Beatmungsgerätes (1) symbolisch dargestellt und bildet lediglich einen Teil des gesamten Beatmungsgerätes (1). Die Schale (10) ist mit einem Flüssigkeitsablaß (19) versehen, der in einem Auffangbehälter (20) endet.

Im betriebsbereiten Zustand ist die Dosierleitung (16) mit der zu dosierenden Flüssigkeit gefüllt und die Dosiereinheit (17) erwartet einen Steuerbefehl aus der Steuerleitung (18) zur Ausführung eines Dosierhubes. Dieser wird entweder kontinuierlich, phasengleich oder phasenverschoben zu dem Inspirationshub ausgelöst, der durch die Steuereinheit (2) im Beatmungsgerät (1) eingeleitet wird. Während des Inspirationshubes fließt Atemgas durch die Inspirationsleitung (3) gemäß der Richtungspfeile (21) in Inspirationsrichtung, d. h. in Richtung zum Tubus (9). Die Dosiereinheit (17) fördert dabei eine geringe Menge an Flüssigkeit aus ihrem integrierten, nicht dargestellten Vorratsbehälter in die Dosierleitung (16), welche sich sodann auf die zu Schwingungen erregte Schwingfläche (14) verteilt, wo sie infolge der Ultraschallschwingung während der Inspiration in feinste Aerosoltröpfchen zerstäubt wird. Durch die Atemgasströmung wird das Atemgas zusammen mit der vernebelten Flüssigkeit in den Tubus (9) gefördert. Nach Abschluß des Inspirationshubes leitet die Steuereinheit (2) den Exspirationshub ein, währenddem das Atemgas in Richtung der Exspirationspfeile (22) in die Exspirationsleitung (14) ausgeblasen wird. Die Steuereinheit (2) kann so eingestellt werden, daß entweder mit jedem Inspirationshub oder erst nach jedem zweiten, dritten usw. Inspirationshub eine Zerstäubung durch das Zusammenwirken von Dosiereinheit (17) und Ultraschallgeber (11, 12) vorgenommen wird.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Erzeugen eines Aerosols, das in flüssiger Form einer Verneblungseinrichtung zudosiert wird, welches über eine Atemgasleitung zu einem Y-Stück als Anschlußteil eines Beatmungsgerätes geleitet wird, das mittels einer Atemgasfördereinheit zur Beatmung eines Patienten Inspirations- und Exspirationshübe ausübt, dadurch gekennzeichnet, daß (11, 12) in der Atemgasleitung (6) zwischen dem Y-Stück (5) und einem Tubuskonnektor (8) ein Ultraschallgeber angeordnet ist, der eine zu Ultraschallschwingungen erregte Schwingfläche (14) aufweist, und daß in räumlichem Abstand zu dieser eine Dosierleitung (16) in die Atemgasleitung (6) mündet, welche mit einer außerhalb der Atemgasleitung (16) angeordneten Dosiereinheit (17) verbunden ist, die die zu vernebelnde Flüssigkeit auf die Schwingfläche (14) dosiert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiereinheit (17) mit einer Steuereinheit (2) des Beatmungsgerätes (1) derart verbunden ist, daß der Ultraschallgeber (11, 12) bei Durchführung eines Inspirationshubes eine Zerstäubung ausführt, deren Auslösung in einer vorgebbaren Phasenbeziehung zur Auslösung des Inspirationshubes steht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Ultraschallgeber (11, 12) enthaltende Atemgasleitung als ein auswechselbarer Steckmodul (6) ausgebildet ist, der mit dem Y-Stück (5) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallgeber (11,12) in einer Schale (10) zum Auffangen von nicht vernebelter Flüssigkeit aufgenommen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (10) mit einem Flüssigkeitsablaß (19) versehen ist.