DE60226101T2

DE60226101T2 - Ausatemventil für eine nasale Beatmungsmaske

Info

Publication number: DE60226101T2
Application number: DE60226101T
Authority: DE
Inventors: Winton Charles Kingsland Tuck
Original assignee: Fisher and Paykel Healthcare Ltd
Current assignee: Fisher and Paykel Healthcare Ltd
Priority date: 2001-06-27
Filing date: 2002-06-25
Publication date: 2009-06-25
Anticipated expiration: 2022-06-26
Also published as: EP1275412A2; DE60226101D1; US20030000531A1; US6923181B2; ATE392228T1; EP1275412B1; EP1275412A3

Description

GEBIET DER ERFINDUNG:
Diese Erfindung bezieht sich auf ein Ventil zur Verwendung mit einer Patienten-Schnittstelle zum Zuführen von Atmungshilfsmitteln in der Form von Gasen zu einem Patienten, und zwar speziell aber nicht ausschließlich zur Verwendung beim Zuführen einer CPAP-Therapie zu Patienten, die an einer obstruktiven Schlafapnoe (OSA) leiden.
STAND DER TECHNIK
Auf dem Gebiet der Beatmungsvorrichtungen gibt es eine wohlbekannte Auswahl von Beatmungsmasken, welche die Nase und/oder den Mund eines menschlichen Verwenders bedecken, um eine kontinuierliche Abdichtung um die Nasen- und/oder Mundbereiche des Gesichts herum vorzusehen, so dass in der Maske unter Überdruck stehendes Gas zum Verbrauchen durch den Verwender vorgesehen werden kann. Die Verwendungsmöglichkeiten solcher Masken reichen von der Beatmung in großer Höhe (d. h. Einsätzen in der Luftfahrt) bis zu Einsätzen im Bergbau und bei der Brandbekämpfung, sowie bei verschiedenen medizinischen diagnostischen und therapeutischen Anwendungen.
Falls solche Masken in der Beatmungstherapie verwendet werden, insbesondere bei der Behandlung der obstruktiven Schlafapnoe (OSA) unter Verwendung der Therapie der kontinuierlichen Beatmung gegen erhöhten Druck (CPAP), wird im Stand der Technik im Allgemeinen ein Loch vorgesehen, um die Vorspannungsströmung oder die ausgeatmeten Gase zur Atmosphäre auszuwaschen, wie in der WO-A-00/38772 , der EP-A-0549299 und der US-A-5896857 beschrieben. Ein solches Loch kann beispielsweise als Teil der Maske vorgesehen sein, oder im Fall einiger Beatmungs vorrichtungen, bei welchen die Ausatmungsgase von einer weiteren Leitung getragen werden, an der Beatmungsvorrichtung. Das Auswaschen von Gas aus der Maske ist unverzichtbar, um sicherzustellen, dass über dem Bereich von Strömungsraten kein Aufbau von Kohlendioxid stattfindet. Bei den typischen Druckwerten in der CPAP-Behandlung, die üblicherweise zwischen 4 cm H₂O bis 20 cm H₂O liegen, haben Versuche des Stands der Technik an solchen Löchern dazu geführt, dass der Patienten aufgrund der zum Ausatmen gegen den Überdruck erforderlichen Anstrengung Beschwerden erlitten hat.
In der GB-A-2333236 und der EP-A-0626180 ist ein Mundstück zur Verwendung mit einem Zerstäuber für die Inhalationstherapie beschrieben. Ein solches Mundstück umfasst eine im Wesentlichen rohrförmige Basis, in deren Wand eine Öffnung ausgebildet ist, und ein flaches, elastisches Ventilglied, welches bezüglich der Abmessung und Gestalt an die Öffnung angepasst ist, um diese zu verschließen, und welches an der Außenseite derart am Mundstück befestigt ist, dass die Öffnung während eines Einatmungsvorgangs durch das Mundstück geschlossen ist und dass die Öffnung während eines in das Mundstück geleiteten Ausatmungsvorgangs geöffnet ist. Obgleich das aus der GB-A-2333236 und der EP-A-0626180 bekannte Mundstück nicht zum Zuführen von Atmungshilfsmitteln in der Form von Gasen zu einem Patienten verwendet wird, d. h. zum Durchführen einer CPAP-Therapie an Patienten, die an einer obstruktiven Schlafapnoe leiden, umfasst ein solches Mundstück sämtliche Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1.
ABRISS DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu versuchen, ein Ventil zur Verwendung mit einer Patienten-Schnittstelle zum Zuführen von Atmungshilfsmitteln in der Form von Gasen zu einem Patienten vorzusehen, mittels welchem die vorstehend erwähnten Nachteile teilweise überwunden werden oder die Industrie zumindest mit einer nützlichen Auswahlmöglichkeit versehen wird.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Ventil zur Verwendung mit einer Patienten-Schnittstelle zum Zuführen von Atmungshilfsmitteln in der Form von Gasen zu einem Patienten vorgesehen, wobei das Ventil im Gebrauch in die Patienten-Schnittstelle integriert ist oder mit dieser in Fluidverbindung steht, das Ventil umfassend:
einen Ventilkörper, der einen Innendurchgang einschließt, durch welchen im Gebrauch wenigstens ein Anteil der Gase in die Patienten-Schnittstelle hinein zum Patienten strömt,
ein Auslassloch, durch welches im Gebrauch ein wesentlicher Teil der Ausatmungsgase aus dem Patienten ausströmt, und
ein Ventilglied, welches außen am Ventilkörper befestigt ist und wenigstens zwei Konfigurationen aufweist, wobei eine erste Konfiguration das Auslassloch während der Einatmung des Patienten im Wesentlichen versperrt und eine zweite Konfiguration die Ausatmungsgase während der Ausatmung des Patienten mittels des Auslasslochs aus dem Patienten führt,
wobei das Ventil ferner Vorspannungsmittel umfasst, die dazu ausgelegt sind, das Ventilglied in der ersten Konfiguration zurückzuhalten, wobei die Vorspannungsmittel einen Venturidurchgang umfassen, der im Ventilkörper ausgebildet ist und mit dem Innendurchgang in Fluidverbindung steht, wobei der Venturidurchgang einen Auslass in der Nähe des Ventilglieds einschließt, so dass der Gasstrom durch den Einlassdurchgang im Gebrauch während des Einatmens im Venturidurchgang einen Unterdruck erzeugt, wodurch das Ventilglied gegen das Auslassloch geschlossen gehalten wird, wobei der Auslass des Venturidurchgangs in der ersten Konfiguration am Ventilglied mündet.
Vorzugsweise umfasst das Ventilglied eine Klappe aus biegsamem Material.
Geeigneterweise ist das biegsame Material eine Gummimischung.
Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Zuführen eines Vorrats von Gasen zu einem Patienten vorgesehen, die Vorrichtung umfassend:
eine Patienten-Schnittstelle, die im Gebrauch mit dem Patienten in Eingriff steht und die mit dem Vorrat von Gasen in Fluidverbindung steht, wodurch die Gase zum Patienten zugeführt werden; und
ein vorstehend beschriebenes Ventil, wobei das Ventil in die Patienten-Schnittstelle integriert ist oder mit dieser in Fluidverbindung steht.
Vorzugsweise ist das Ventil in die Patienten-Schnittstelle integriert, und wobei das Auslassloch ein Durchgang durch den Ventilkörper ist, und zwar von innerhalb der Patienten-Schnittstelle nach außerhalb derselben.
Geeigneterweise ist die Patienten-Schnittstelle eine Nasenmaske.
Für Fachleute auf dem Gebiet der Erfindung werden sich viele Änderungen in der Konstruktion und höchst unterschiedliche Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung von selbst ergeben, ohne vom Schutzumfang der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen. Die Offenbarung und Beschreibung hierin sind rein erläuternd und sollen in keiner Weise beschränkend sein.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1 eine Darstellung eines befeuchteten Systems für die kontinuierliche Beatmung gegen erhöhten Druck ist, welches in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden könnte,
2 eine Darstellung einer Nasenmaske ist, wie sie in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden könnte,
3 eine Perspektivansicht eines Auslassventils im geschlossenen Zustand ist,
4 eine Perspektivansicht eines Auslassventils im offenen Zustand ist,
5 eine aufgeschnittene Ansicht des Ventils ist, und
6 ein Druckprofil einer Maske des Stands der Technik im Vergleich zum Druckprofil einer das Ventil der vorliegenden Erfindung verwendenden Nasenmaske ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung sieht Verbesserungen bei der Durchführung einer CPAP-Therapie vor. Insbesondere wird eine Patienten-Schnittstelle beschrieben, die im Vergleich zum Stand der Technik für den Patienten geräuschärmer zu tragen ist und welche das seitliche Lecken verringert. Es wird anerkannt werden, dass die in der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschriebene Patienten-Schnittstelle bei der Beatmungsbehandlung im Allgemeinen oder mit einem Beatmungsgerät verwendet werden kann, wobei sie jedoch nachstehend mit Bezug auf die Verwendung in einem befeuchteten CPAP-System beschrieben wird. Es wird ebenso anerkannt werden, dass die vorliegende Erfindung bei jeder Form von Patienten-Schnittstelle angewandt werden kann, einschließlich aber nicht beschränkt auf Nasenmasken und Mundstücke.
Mit Bezug auf 1 ist ein befeuchtetes System für die kontinuierliche Beatmung gegen erhöhten Druck (CPAP) gezeigt, bei welchem ein Patient 1 durch eine Patienten-Schnittstelle 2, die mit einem Transportweg oder einer Einatmungsleitung 3 für befeuchtete Gase in Verbindung steht, befeuchtete und unter Druck stehende Gase aufnimmt. Es versteht sich, dass die Zufuhrsysteme auch eine VPAP (variable Beatmung gegen erhöhten Druck) und eine BiPAP (zweistufige Beatmung gegen erhöhten Druck) oder zahlreiche andere Formen der Beatmungstherapie sein können. Die Einatmungsleitung 3 ist mit dem Auslass 4 einer Befeuchtungskammer 5 verbunden, die eine Menge von Wasser 6 enthält. Die Einatmungsleitung 3 kann Heizmittel oder Heizdrähte (nicht gezeigt) enthalten, welche die Wände der Leitung erwärmen, um das Kondensieren von befeuchteten Gasen innerhalb der Leitung zu verhindern. Die Befeuchtungskammer 6 ist vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial gebildet und kann eine hoch wärmeleitende Basis (beispielsweise eine Alu miniumbasis) aufweisen, die mit einer Heizplatte 7 einer Befeuchtungsvorrichtung 8 in direktem Kontakt steht. Die Befeuchtungsvorrichtung 8 ist mit Steuerungsmitteln oder einer elektronischen Steuerungsvorrichtung 9 versehen, die eine Steuerungsvorrichtung auf Mikroprozessor-Basis umfasst, die im zugeordneten Speicher gespeicherte Computersoftware-Befehle ausführt.
Die Steuerungsvorrichtung 9 erhält Eingaben aus Quellen, wie beispielsweise Benutzereingabemitteln oder einer Wählvorrichtung 10, mittels welcher ein Verwender der Vorrichtung beispielsweise einen vorbestimmten, erforderlichen Wert (vorgeschriebener Wert) der Feuchtigkeit oder der Temperatur der dem Patienten 1 zugeführten Gase festsetzen kann. Die Steuerungsvorrichtung kann auch von anderen Quellen, wie beispielsweise von Temperatur- und/oder Strömungsgeschwindigkeitssensoren 11 und 12 durch ein Verbindungsstück 13 und von einem Heizplattentemperatursensor 14, Eingaben erhalten. In Antwort auf die vom Verwender über die Wählvorrichtung 10 festgesetzte Feuchtigkeits- oder Temperaturwerteingabe und die anderen Eingaben bestimmt die Steuerungsvorrichtung 9, wann (oder bis zu welchem Maß) die Heizplatte 7 mit Leistung versorgt wird, um das Wasser 6 in der Befeuchtungskammer 5 zu erwärmen. Wenn die Menge von Wasser 6 in der Befeuchtungskammer 5 erwärmt ist, beginnt sich der Rauminhalt der Kammer über der Wasseroberfläche mit Wasserdampf zu füllen, der mittels des von Gaszufuhrmitteln oder einem Gebläse 15 vorgesehenen Stroms von Gasen (zum Beispiel Luft), der durch einen Einlass 16 in die Kammer eintritt, über den Auslass 4 der Befeuchtungskammer 5 ausgetragen wird. Vom Mund des Patienten ausgeatmete Gase werden in 1 direkt an die Außenumgebung abgegeben.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Einatmungsleitung 3 durch einen kleinen Querschnitt gekennzeichnet, die im Vergleich zu Leitungen, die normalerweise auf dem Gebiet der Atmungshilfsmittel verwendet werden, ein sehr viel geringeres Gewicht aufweist. Zum Beispiel beträgt der Innendurchmesser der Leitung von kleinem Querschnitt vorzugsweise 4 mm bis 6 mm. Vorzugsweise ist das Rohrmaterial aus Kunststoff oder aus anderen Mischungen gebildet, um eine relativ biegsame Leitung zuzulassen. Um den erhöhten Widerstand der Leitung (normalerweise beträgt der Innendurchmesser der Einatmungsleitung im Bereich von 20 mm) zu überwinden, umfasst das Gebläse 15 vorzugsweise einen Gleitdruckkompressor, der in der Lage ist, hohe Drücke mit Strömungsraten zuzuführen, die bei den Verfahren der Atmungsunterstützung gebräuchlich sind, z. B. 50 l/min bis 80 l/min. Zum Beispiel ist der Kompressor vorzugsweise in der Lage, an seiner Quelle 3 Bar oder 3000 cm H₂O zuzuführen.
Weniger bevorzugt ist das Gebläse 15 mit Gleitdruck-Regelmitteln (z. B. ein Ventil oder ein Ventilator festgelegter Geschwindigkeit) oder mit einem Ventilator 21 variabler Geschwindigkeit versehen, der Luft oder andere Gase durch den Gebläseeinlass 17 zieht. Die Geschwindigkeit des Ventilators 21 variabler Geschwindigkeit wird in Antwort auf Eingaben von der Steuerungsvorrichtung 9 und einem vom Verwender über die Wählvorrichtung 19 festgesetzten, vorbestimmten, erforderlichen Wert (vorgeschriebener Wert) des Drucks oder der Ventilatorgeschwindigkeit mittels der elektronischen Steuerungsvorrichtung 18 gesteuert (oder die Funktion der Steuerungsvorrichtung 18 könnte alternativ von der Steuerungsvorrichtung 9 ausgeführt werden).
Nasenmaske
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Ventil mit einer in 2 als Nasenmaske gezeigten Patienten-Schnittstelle integriert oder steht mit dieser in Fluidverbindung. Die Maske schließt einen Hohlkörper 102 mit einem mit der Einatmungsleitung 3 verbundenen Verteiler 103 ein. Die Maske 2 ist um die Nase des Verwenders 1 herum angeordnet, wobei das Kopfgeschirr 108 um den Hinterkopf des Patienten 1 befestigt ist. Die vom Kopfgeschirr 108 auf den Hohlkörper 102 und die Stirnauflage 106 ausgeübte Rückhaltekraft stellt eine auf das Maskenpolster 104 ausgeübte Druckkraft sicher, die ausreicht, um eine wirksame Abdichtung gegen das Gesicht des Patienten vorzusehen.
Der Hohlkörper 102 ist aus einem relativ unbiegsamen Material konstruiert, wie beispielsweise Polykarbonat-Kunststoff. Ein solches Material würde sowohl die notwendige Steifigkeit vorsehen als auch durchsichtig und ein relativ guter Isolator sein. Die Ausatmungsgase können durch ein Ventil (nicht gezeigt) in der Maske, durch eine weitere Ausatmungsleitung (nicht gezeigt) oder durch jedes andere derartige im Stand der Technik bekannte Verfahren ausgestoßen werden.
Auslassventil
Unter Bezugnahme nun auf die 3 bis 5 schließt der Verteiler (103, 2) einen Ventilkörper 200, einen Innendurchgang 204 und ein Auslassloch 208 ein. Beim Einatmen strömen Gase von der Leitung (3, 1, 2) durch den Innendurchgang in die Maske hinein und strömen beim Ausatmen von der Maske durch das Auslassloch 208 heraus. An einem Ende 206 ist eine Dichtungsklappe 202 am Ventilkörper befestigt, die über dem Auslassloch 208 abdichtet.
Die Dichtungsklappe 202 ist mittels eines mit dem Innendurchgang 204 in Fluidverbindung stehenden Venturidurchgangs 210 gegen das Auslassloch 208 vorgespannt geschlossen. Der Auslass des Venturidurchgangs 210 befindet sich in der Nähe des freien Endes der Dichtungsklappe 202. Während des Einatmens verursacht die Strömung durch den Innendurchgang 204 im Venturidurchgang 210 einen Unterdruck, wodurch die Dichtungsklappe, wie in 3 gezeigt, gegen das Auslassloch 208 geschlossen gehalten wird.
Wie in 4 gezeigt, wird die Strömung im Innendurchgang 204 während des Ausatmens eingestellt, wodurch der Unterdruck vom Venturidurchgang 210 weggenommen wird, was das Öffnen der Dichtungsklappe 202 zulässt. Dann strömen die ausgeatmeten Gase aus dem Auslassloch 208 heraus. In einer weiteren Ausführungsform könnte der Venturieffekt mittels Verwenden einer Beatmungsleitung von normalem Durchmesser und Vorsehen einer Verengung bei oder über dem Venturidurchgang 210 erhalten werden.
6 zeigt das Druckprofil einer Maske des Stands der Technik im Vergleich zum Druckprofil einer das Ventil der vorliegenden Erfindung verwendenden Nasenmaske, wobei die Horizontalachse um den mittleren Überdruck liegt. Während der Einatmung 300 sind die beiden Systeme identisch. Während des Ausatmens weist die das Ventil 304 der vorliegenden Erfindung verwendende Nasenmaske im Vergleich zu der Maske 302 des Stands der Technik einen tieferen Spitzenausatmungsdruck auf.
Der Unterschied erklärt sich aus dem niedrigeren Widerstand des großen Auslasslochs, da sich die Dichtungsklappe nahe des Beginns der Ausatmung öffnet 306 und sich nahe des Endes der Ausatmung schließt 308.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, sieht die vorliegende Erfindung im Vergleich zu Masken des Stands der Technik ein verbessertes Ablassen von ausgeatmeten Gasen vor. Insbesondere maximiert die Verwendung der Leitung von kleinem Durchmesser den Patienten-Komfort und die Patienten-Verträglichkeit. Der kleine Durchmesser bewirkt, dass sich das Puffern von ausgeatmeten Gasen, d. h. dass ihnen ein teilweises Zurückströmen in die Einatmungsleitung erlaubt ist, im Vergleich zu einer Leitung von größerem Durchmesser weniger auswirkt. Demgemäß sieht das Ventil der vorliegenden Erfindung das wirkungsvolle Auswaschen von CO₂ und für den Patienten weniger Anstrengung beim Ausatmen vor, was den Komfort des Patienten erhöht.

Claims

Ventil (103) zur Verwendung mit einer Patienten-Schnittstelle (2) zum Zuführen von Atmungshilfsmitteln in der Form von Gasen zu einem Patienten (1), wobei das Ventil (103) im Gebrauch in die Patienten-Schnittstelle (2) integriert ist oder mit dieser in Fluidverbindung steht, das Ventil (130) umfassend: einen Ventilkörper (200), der einen Innendurchgang (204) einschließt, durch welchen im Gebrauch wenigstens ein Anteil der Gase in die Patienten-Schnittstelle (2) hinein zum Patienten (1) strömt, ein Auslassloch (208), durch welches im Gebrauch ein wesentlicher Teil der Ausatmungsgase aus dem Patienten (1) ausströmt, und ein Ventilglied (202), welches außen am Ventilkörper (200) befestigt ist und wenigstens zwei Konfigurationen aufweist, wobei eine erste Konfiguration das Auslassloch (208) während der Einatmung des Patienten (1) im Wesentlichen versperrt und eine zweite Konfiguration die Ausatmungsgase während der Ausatmung des Patienten (1) mittels des Auslasslochs (208) aus dem Patienten (1) führt, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (103) ferner Vorspannungsmittel umfasst, die dazu ausgelegt sind, das Ventilglied (202) in der ersten Konfiguration zurückzuhalten, wobei die Vorspannungsmittel einen Venturidurchgang (210) umfassen, der im Ventilkörper (200) ausgebildet ist und mit dem Innendurchgang (204) in Fluidverbindung steht, wobei der Venturidurchgang (210) einen Auslass in der Nähe des Ventilglieds (202) einschließt, so dass der Gasstrom durch den Einlassdurchgang (204) im Gebrauch während des Einatmens im Venturidurchgang (210) einen Unterdruck erzeugt, wodurch das Ventilglied (202) gegen das Auslassloch (208) geschlossen gehalten wird, wobei der Auslass des Venturidurchgangs (210) in der ersten Konfiguration am Ventilglied (202) mündet.
Ventilglied gemäß Anspruch 1, bei welchem das Ventilglied (202) eine Klappe aus biegsamem Material umfasst.
Ventilglied gemäß Anspruch 2, bei welchem das biegsame Material eine Gummimischung ist.
Vorrichtung zum Zuführen eines Vorrats von Gasen zu einem Patienten (1), die Vorrichtung umfassend: eine Patienten-Schnittstelle (2), die im Gebrauch mit dem Patienten (1) in Eingriff steht und die mit dem Vorrat von Gasen in Fluidverbindung steht, wodurch die Gase zum Patienten (1) zugeführt werden; und ein Ventil (103) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Ventil (103) in die Patienten-Schnittstelle (2) integriert ist oder mit dieser in Fluidverbindung steht.
Vorrichtung gemäß Anspruch 4, bei welcher das Ventil (103) in die Patienten-Schnittstelle (2) integriert ist, und wobei das Auslassloch (208) ein Durchgang durch den Ventilkörper (200) ist, und zwar von innerhalb der Patienten-Schnittstelle (2) nach außerhalb derselben.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 5, bei welcher die Patienten-Schnittstelle (2) eine Nasenmaske ist.