DE60109647T2

DE60109647T2 - Gasspendevorrichtung

Info

Publication number: DE60109647T2
Application number: DE60109647T
Authority: DE
Inventors: Georgios Psaros
Original assignee: Maquet Critical Care AB
Current assignee: Maquet Critical Care AB
Priority date: 2001-01-10
Filing date: 2001-11-15
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2021-11-16
Also published as: CA2434012A1; EP1349603B1; EP1522327A3; DE60109647D1; SE0100065D0; AU2002214517B2; JP2004517664A; US20040040558A1; ATE291456T1; EP1522327B1; CA2434012C; BR0116742A; EP1349603A1; CN1486201A; WO2002055144A1; EP1522327A2; CN1238070C; US7222622B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gasabgabevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Atemgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
Im Zusammenhang mit Atemgymnastik (mit einem Respirator, Ventilator, Narkosegerät oder einem anderen Atemgerät) möchte der Arzt gelegentlich das Atemgas mit einem medizinischen Gas ergänzen. NO ist ein Beispiel für ein medizinisches Gas, aber es gibt auch andere Gase mit einer therapeutischen bzw. anderen Wirkung (z. B. Anästhetikum, Analgetikum).
Eine Art der Gasabgabe liegt in der Verwendung einer gegenüber dem Gas durchlässigen Membran. In diesem Fall steuert die Diffusionsrate die abgegebene Menge. Das Anschließen einer Gasquelle, die das abzugebende Gas enthält, an den Atemgasstrom in einem Atemgerät über eine Membran ist bereits bekannt.
Ein Nachteil dieses Systems liegt darin, dass die Gasquelle unhandlich sein kann. Der Patiententransport wird dann schwieriger, oder es kann eine Unterbrechung der Verabreichung während des Transports notwendig sein. Ferner kann die Gasquelle strengere Sicherheitsvorkehrungen erforderlich machen, damit sichergestellt wird, dass die Gasquelle nicht leckt. Dies trifft beispielsweise für NO und Anästhesiegase zu. Darüber hinaus muss das Gasabgabesystem derart ausgerüstet sein, dass eine Überdosierung selbst dann vermieden wird, wenn die Membran oder irgendein anderer Bestandteil (z. B. ein Druckregler) versagen sollte.
Ein weiterer Nachteil beim Stand der Technik liegt darin, dass spezielle Überwachungsgeräte oder spezielle Drücke in Kombination mit feststehenden Ventilen usw. erforderlich sind, wenn eine spezifische Gesamtmenge (eine bestimmte Gasmenge) abgegeben werden soll.
Das den Stand der Technik beschreibende Dokument US 3 634 053 zeigt ein Beispiel für ein Gerät zum Verabreichen oder Dosieren eines Geruchsstoffes an einen Naturgasstrom. Eine Kammer, bei der ein Teil der Wand aus einer Membran besteht und die einen Geruchsstoff enthält, ist in einer Naturgas führen den Leitung angeordnet. Die Kammer ist mit einem Betätigungselement versehen, um den Ausstoß eines Geruchsstoffes zu verändern, indem z. B. der Druck in der Kammer erhöht oder reduziert wird. Sensormittel zum Messen der Konzentration des Geruchsstoffes in dem Gasstrom sind mit dem Betätigungselement gekoppelt und der ausgestoßene Geruchsstoff wird somit abhängig von einem Ausgangssignal aus den Sensormitteln gesteuert.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, eine Gasabgabevorrichtung zu erreichen, die zumindest teilweise die im Zusammenhang mit Gasabgabevorrichtungen gemäß dem Stand der Technik auftretenden Probleme ausschließt.
Ein weiteres Ziel ist, ein Atemgerät zu erreichen, welches die Abgabe eines Gases in ein Atemgas auf eine einfache und unkomplizierte Weise ermöglicht, jedoch immer noch sicher und genau ist.
Das Ziel der Gasabgabevorrichtung wird gemäß der Erfindung dann erreicht, wenn die Gasabgabevorrichtung so ausgebildet ist, wie dies aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 offenkundig ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsbeispiele sind aus den vom Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen ersichtlich.
Anstelle eines Verfahrens, bei dem eine Gasquelle an eine Dosiervorrichtung angeschlossen wird, wird eine in sich geschlossene Kammer mit einer spezifischen, abzugebenden Gasmenge geladen. Dies erreicht man dadurch, dass man die Kammer mit einem Gas füllt, das einen bestimmten Überdruck hat, und sie dann verschließt. Ferner enthält die Kammer eine Membran, durch die das Gas diffundiert. Wird die Kammer in den Strömungspfaden eines Atemgerätes angeordnet (oder wenn zumindest die Membran in Kontakt mit den Strömungspfaden angeordnet wird), wird das eingeschlossene Gas kontinuierlich abgegeben. Da die Diffusion hauptsächlich von der Partialdruckdifferenz auf beiden Seiten der Membran gesteuert wird, muss der Überdruck nicht spezifisch groß sein.
Die Gasabgabe kann auf geeignete Weise reguliert werden, indem die Membran mit einer Abdeckvorrichtung (verhindert ein Lecken vor dem Gebrauch) abgedeckt wird, die unterschiedlich weit entfernt werden kann. Die Membran wird so unterschiedlich stark exponiert, wodurch die abgegebene Menge variiert werden kann.
Die gesamte abgegebene Menge kann niemals die in der Kammer enthaltene Menge übersteigen.
Der Druck in der Gasabgabevorrichtung fällt ab, wenn Gas nach außen diffundiert, wodurch es zu einem Rückgang in der abgegebenen Menge kommt. Die Abnahmerate ist nahezu linear. In bestimmten Situationen kann dies von Vorteil sein. Einige Gase müssen zwar anfänglich in großen Mengen abgegeben werden, jedoch später in allmählich abnehmenden Mengen, bis kein Gas mehr abgegeben wird. Diese Art von Steuerung war früher schwer zu erreichen und verlangte ein ständiges Neueinstellen der Ventile bzw. anderer Steuerkomponenten. Im Falle der Gasabgabevorrichtung gemäß der Erfindung erfolgt die Abgabe von Gas in kleiner werdenden Mengen automatisch.
Soll die Abgabe über einen längeren Zeitraum gleichmäßiger erfolgen, kann eine zunehmend große Fläche der Membran zu bestimmten zeitlichen Abständen freigelegt werden. Eine große exponierte Fläche führt zu einer hohen Diffusion, die Druckabfälle ausgleicht. Dies führt jedoch zu leichten Schwankungen in der abgegebenen Gasmenge.
Eine gleichmäßigere Gasabgabe wird erreicht, wenn die Kammer eine Donorsubstanz für das Gas enthält. Die Donorsubstanz kann eine Flüssigkeit (z. B. Anästhesieflüssigkeit) oder ein Feststoff (z. B. ein NO-Donormaterial) sein. Solange eine Donorsubstanz vorhanden ist (oder solange die Donorsubstanz das Gas liefert), wird ein Partialdruck aufrechterhalten.
Um eine vollkommen gleichmäßige Gasabgabe zu erreichen, wäre es vorteilhaft, wenn die Gasabgabevorrichtung eine Druckvorrichtung enthalten würde, die den Druck in der Kammer aufrechterhält. Eine derartige Druckvorrichtung könnte beispielsweise ein federbelasteter Kolben sein, der das Gas komprimiert.
Dies könnte man auch machen, wenn in der Kammer eine Donorsubstanz vorhanden ist.
Der Druck in dem Dosierungsbehälter kann mit einem Druckmesser gemessen werden. Der Druckmesser kann vorteilhafterweise batteriebetrieben sein.
Während langer Gasabgabeperioden wäre es vorteilhaft, wenn die Gasabgabevorrichtung mit Nachfüllmitteln versehen wäre, insbesondere wenn die Gasabgabevorrichtung in einem Atemgerät eingebaut oder ein fester Bestandteil desselben ist.
Die Nachfüllmittel können sich zum Nachfüllen von Gas und/oder der Donorsubstanz eignen.
Das zweite Ziel wird gemäß der Erfindung dann erreicht, wenn das Atemgerät derart ausgebildet wird, wie es aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 7 offenkundig ist.
Je nach Anwendung kann die Anordnung einer getrennten Gasabgabevorrichtung in den Strömungspfaden manchmal ungeeignet sein. Das Atemgerät kann dann passenderweise so ausgebildet werden, dass die Gasabgabevorrichtung ein fester, integrierter Bestandteil des Atemgerätes ist.
Eine Integration der Gasabgabevorrichtung in einem Trachealtubus oder einer Inspirationsleitung wäre dann besonders vorteilhaft.
Die Gasabgabevorrichtung und das Atemgerät gemäß der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben. In den Figuren zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Gasabgabevorrichtung gemäß der Erfindung,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Gasabgabevorrichtung gemäß der Erfindung,
3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Gasabgabevorrichtung gemäß der Erfindung,
4 ein Atemgerät gemäß der Erfindung mit Angaben darüber, wo eine Gasabgabevorrichtung gemäß der Erfindung angeordnet oder eingebaut werden könnte.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Gasabgabevorrichtung 2 gemäß der Erfindung. Die Gasabgabevorrichtung 2 umfasst eine geschlossene Kammer 4, die ein abzugebendes Gas mit einem vorgegebenen Überdruck enthält. Eine Membran 6 ist an einem Ende der Kammer 4 angeordnet. Die Membran 6 kann einen kleineren oder größeren Teil der Kammer 4 einnehmen. In der Kammer 4 vorhandenes Gas diffundiert in die Atmosphäre, wenn die Membran 6 freigelegt wird. Wird die Gasabgabevorrichtung 2 in den Strömungspfaden eines Atemgerätes angeordnet, kann das Gas an ein Atemgas abgegeben werden. Abdeckmittel decken die Membran 6 ab, ehe die Membran in Gebrauch genommen wird. Dadurch wird ein Lecken des Gases vor der geplanten Abgabe verhindert.
Die Figur zeigt, wie die Abdeckmittel aus verschiedenen Segmenten 8A–C bestehen können, die nacheinander (ein Segment wurde bereits entfernt, um die Membran zu zeigen) von der Kammer 4 entfernt werden. Die Höhe der abgegebenen Dosis kann gewählt werden, indem man die Membran in unterschiedlichem Ausmaß freilegt. Beispielsweise kann ein Freilegen einer kleinen Fläche der Membran 6 für Neugeborene gewählt werden, eine etwas größere Fläche für Kinder usw. bis hin zur größten Fläche für Erwachsene.
Der Druck (der Partialdruck des Gases) in der Gasabgabevorrichtung 2 fällt ab, wenn das Gas durch die Membran 6 diffundiert. Dies wiederum führt zu einem Rückgang der abgegebenen Gasmenge. Bei einigen Gasen ist dies ein Vorteil, da es zu einer sanfteren Entwöhnung von der medizinischen Behandlung führt. Bei anderen Gasen ist jedoch eine gleichmäßigere Abgabe wünschenswert. Eine Möglichkeit, die abgegebene Gasmenge beizubehalten, besteht darin, die Fläche an freigelegter Membran 6 zu erhöhen, indem man weitere Segmente 8A–C entfernt.
2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Gasabgabevorrichtung 10. Die Gasabgabevorrichtung 10 kann über ein erstes Verbindungsende 12A und ein zweites Verbindungsende 12B mit einem Schlauchsystem an einem Atemgerät verbunden werden. Das Atemgas kann beispielsweise so fließen, wie es durch den Pfeil 14 angedeutet ist.
Das abzugebende Gas befindet sich in einer Kammer 16 und wird über eine Membran 18 in den Strom von Atemgas 14 abgegeben.
Ein kleiner Kolben 20 ist angeordnet, um das Gas zu komprimieren, so dass die Gasabgabe über die Zeit so konstant wie möglich gehalten wird. Im vorliegenden Beispiel wird der Kolben 20 von einer Feder 22 angetrieben. Solange noch Gas in der Kammer 16 vorhanden ist, kann eine relativ konstante Gasabgabe durch die Wahl der Abmessungen für die Kammer 16, den Kolben 20 und die Art der Feder 22 erreicht werden.
Die 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Gasabgabevorrichtung, in diesem Fall in Form eines Trachealtubus 24. Der Trachealtubus 24 hat ein Ende 26, das dafür ausgebildet ist, in die Atemwege eines Patienten eingeführt zu werden. In einer Kammer 28 vorhandenes Gas wird über eine Membran 30 in das Atemgas abgegeben, das durch den Trachealtubus 24 fließt. Der Partialdruck des Gases wird über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten, indem man der Kammer 28 eine Donorsubstanz 29 für das Gas zuführt. Die Donorsubstanz kann eine Flüssigkeit oder ein Feststoff sein. Solange die Donorsubstanz das Gas bereitstellen kann, wird eine im wesentlichen konstante Dosierung des Gases aufrechterhalten.
Über einen Nachfüllstutzen 32 kann die Kammer bei Bedarf wieder mit frischem Gas und/oder frischer Donorsubstanz aufgefüllt werden.
Die 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Atemgerätes in Form eines Ventilators 34.
Der Ventilator 34 kann an einen Patienten 36 angeschlossen werden, um diesen mit Atemgas zu versorgen. Das Atemgas kann aus einer oder aus mehreren Gaskomponenten bestehen. Die Figur zeigt den Ventilator 34 mit einem ersten Gaseinlass 38A und einem zweiten Gaseinlass 38B, um dies zu verdeutlichen. Die Gase werden in den korrekten Anteilen und Mengen in einem Gasregulator 40 miteinander vermischt. Das Atemgas fließt dann durch einen Inspirationskanal 42 zu einer Inspirationsleitung 44. Die Inspirationsleitung 44 ist an einen Dreiwegeanschluss 46 angeschlossen. Der Dreiwegeanschluss 46 ist an einen Trachealtubus 48 und an eine Exspirationsleitung 50 angeschlossen. Die Exspirationsleitung 50 befördert Atemgas von dem Patienten über ein Exspirationsventil 52 an die Atmosphäre oder zu einer Absaugung (nicht gezeigt). Eine Steuereinheit 54 steuert den Ventilator. Weitere übliche Komponenten in dem Ventilator 34, wie z. B. Druckmesser und Durchflussmesser, sind in der Figur nicht gezeigt, da sie zum Stand der Technik gehören.
Zahlreiche Beispiele dafür, wo die Gasabgabevorrichtung platziert oder zu einem integralen Bestandteil des Ventilators 34 gemacht werden kann, sind für den Ventilator 34 gezeigt.
In diesem Fall ist eine erste Gasabgabevorrichtung 56A in dem Inspirationskanal 42 gezeigt, eine zweite Gasabgabevorrichtung 56B ist angeschlossen an die Inspirationsleitung 44 gezeigt, eine dritte Gasabgabevorrichtung 56C ist angeschlossen an die Inspirationsleitung 44 gezeigt, und eine vierte Gasabgabevorrichtung 56D ist angeschlossen an den Trachealtubus 48 gezeigt. Die zweite und die vierte Gasabgabevorrichtung 56B, 56D können aus den Gasabgabevorrichtungen, die in 2 bzw. 3 gezeigt sind, bestehen.
Kombinationen der gezeigten Ausführungsbeispiele sind in jeder Form möglich. So können alle Gasabgabevorrichtungen mit einem oder mehreren Segmenten gemäß 1, einem Kolben und einer Feder gemäß 2, einer Donorsubstanz und einem Nachfüllstutzen gemäß 3 ausgerüstet werden.
Auf ähnliche Weise kann die Gasabgabevorrichtung gemäß der Erfindung mit Respiratoren, Anästhesiegeräten, subakuten Vorrichtungen (z. B. für eine Hauspflege) usw. verwendet werden.

Claims

Gasabgabevorrichtung (2; 10; 24; 56A–D) zur Abgabe eines Gases an ein Atemgas, umfassend eine Kammer (4; 16; 28), die mit einer Membran (6; 18; 30) versehen ist, durch die das Gas in das Atemgas diffundieren kann und die derart angeordnet ist, dass sie einen Teil der Wand der Kammer (4; 16; 28) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer eine unabhängige abgeschlossene Kammer (4; 16; 28) ist, die mit einem Gas mit einem vorgegebenen Überdruck gefüllt ist, und dass die Vorrichtung (2) abnehmbare Abdeckmittel (8A–C) für die Membran (6) umfasst, wobei die Abgabe des Gases erst nach Entfernen der Abdeckmittel (8A–C) möglich ist.
Gasabgabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckmittel (8A–C) segmentiert sind, wodurch ein variabler Bereich der Membran (6) freigelegt werden kann, um eine bestimmte, abzugebende Menge festzusetzen.
Gasabgabevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer dazu geeignet ist, eine Donorsubstanz zu enthalten, die das Gas verdampft.
Gasabgabevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasabgabevorrichtung (10) mit einer vorgegebenen Menge an Gas mit dem genannten Überdruck gefüllt wird und dass sie eine Druckvorrichtung (20, 22) umfasst, um den genannten Überdruck während der Abgabe des Gases in der Kammer (16) aufrechtzuerhalten.
Gasabgabevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasabgabevorrichtung (24) Nachfüllmittel (32) umfasst.
Gasabgabevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasabgabevorrichtung (24) in Form eines Trachealtubus ausgebildet ist.
Atemgerät (34) zum Zuführen von Atemgas an einen Patienten (36), dadurch gekennzeichnet, dass das Atemgerät (34) eine Gasabgabevorrichtung (21; 10; 24; 56A–D) nach einem der Ansprüche 1–6 umfasst.
Atemgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasabgabevorrichtung (56B) in einem Inspirationsdurchlass, vorzugsweise einer Inspirationsleitung (44) in dem Atemgerät integriert ist.
Atemgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasabgabevorrichtung (56D) in einem Patientenkonnektor, vorzugsweise einem Trachealtubus (48) in dem Atemgerät (34) integriert ist.