DE69331880T2 - Mess- und regelgerät für die atemtherapie - Google Patents

Mess- und regelgerät für die atemtherapie

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Description

    Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Atmungstherapie. Genauer betrifft die Erfindung eine Atmungsvorrichtung, welche betreibbar ist, um dem Atemweg eines Patienten ein atembares Gas zuzuführen, und umfasst eine Status-Überwachungsvorrichtung zur Bestimmung des Status einer Benutzung der Einheit durch den Patienten sowie eine Zeitmesseinrichtung zur Bestimmung der akkumulierten Zeit einer Benutzung der Einheit durch den Patienten. Eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 21 sind durch die WO-A-921 1054 offenbart.
    • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Bei der Behandlung einer obstruktiven Schlafapnoe wurde beispielsweise herausgefunden, dass die Zufuhr von unter Druck stehender Umgebungsluft zu den Nasenwegen eines Patienten eine pneumatische Schiene bereitstellt, welche die Durchgängigkeit des Atemwegs aufrechterhält. Diese Art von Atmungstherapie kann durch eine Heimtherapievorrichtung mit einer Gebläseeinheit, einer Nasenmaske und einem diese beiden verbindenden Schlauch realisiert sein. Dann, wenn der Patient bereit ist, sich zur Nachtruhe zu begeben, wird die Maske in einer Position über der Nase des Patienten angeordnet und das Gebläse aktiviert, um dem Atemweg des Patienten die vorgeschriebene therapeutische Druckbetriebsführung zuzuführen. Die vorgeschriebene Therapie kann in Abhängigkeit von den Bedürfnissen des Patienten einen kontinuierlichen Luftüberdruck (CPAP = "continuous positive air pressure"), einen intermittierenden Luftüberdruck (iPAP = "intermittent positive air pressure") oder verschiedene andere Druckbetriebsführungen umfassen.
  • Wie Fachleute verstehen werden, hängt die Wirksamkeit einer Apnoe- Therapievorrichtung von ihrer Benutzung ab. Um eine Benutzung zu ermitteln, ist in einigen Vorrichtungen des Standes der Technik eine Zeitmessvorrichtung eingebaut, welche die akkumulierte Betriebszeit der Vorrichtung anzeigt. Derartige Vorrichtungen des Standes der Technik ermitteln jedoch nicht, ob die Vorrichtung tatsächlich durch den Patienten benutzt worden ist. Selbst wenn die Therapievorrichtung eingeschaltet wurde, hat der Patient die Vorrichtung unter Umständen nicht benutzt oder die Nasenmaske wurde während der Schlafsitzung verschoben.
    • Abriss der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung löst die oben diskutierten Probleme des Standes der Technik und führt zu einem deutlichen Fortschritt im Stand der Technik. Genauer bestimmt die vorliegende Erfindung die akkumulierte Zeit einer tatsächlichen Benutzung einer Atmungsvorrichtung.
  • Die bevorzugte Atmungsvorrichtung umfasst eine Gaszufuhreinheit, welche betreibbar ist zur Kopplung mit dem Atemweg eines Patienten beim Zuführen eines atembaren Gases zu diesem, eine Status- Überwachungsvorrichtung zur Überwachung eines Parameters, welcher den Benutzungszustand der Zufuhreinheit anzeigt, sowie eine auf die Status- Überwachungsvorrichtung ansprechende Zeitmessvorrichtung zur Bestimmung der akkumulierten Zeit einer Benutzung der Zufuhreinheit durch den Patienten. In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Status- Überwachungsvorrichtung einen Drucksensor zur Erfassung des Drucks an der Nasenmaske und die Zeitmessvorrichtung umfasst einen Zeitzähler.
  • Wenn der erfasste Nasendruck ein vorbestimmtes Niveau übersteigt, was anzeigt, dass die Maske sich um die Nase des Patienten herum an Ort und Stelle befindet, wird der Zeitzähler aktiviert, um die akkumulierte Benutzungszeit zu registrieren.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der bevorzugten Atmungsvorrichtung;
  • Fig. 2 ist ein schematisches elektrisches Diagramm der Compliance- Schaltung von Fig. 1; und
  • Fig. 3 ist ein elektrischer Schaltplan einer zweiten Ausführungsform der bevorzugten Compliance-Schaltung.
    • Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
  • Zu Beginn wird Bezug auf Fig. 1 genommen. Die bevorzugte Atmungsvorrichtung 10 umfasst eine Gaszufuhreinheit 12 und eine Compliance-Schaltung 14. Die Gaszufuhreinheit 12 umfasst eine Druckzufuhrvorrichtung 16 und eine Patienten-Verbindungseinrichtung 18. Die Druckzufuhrvorrichtung ist vorzugsweise eine herkömmliche Atmungstherapievorrichtung, welche zur Zufuhr von Umgebungsluft bei einem gewählten Druck betreibbar ist, wie etwa das nasale CPAP-System COMPANION 318, welches von Puritan-Bennett aus Lenexa, Kansas, erhältlich ist. Die bevorzugte Patienten-Verbindungseinrichtung 18 ist als ein ADAM-Kreislauf bekannt, welcher ebenso von Puritan-Bennett erhältlich ist und ferner einen Verbindungsschlauch 20 und eine Nasenmaske 22 umfasst.
  • Fig. 2 zeigt die Compliance-Schaltung 14, welche einen einstellbaren Druckschalter 24 (P/N MPL-500-P-G-40, erhältlich von der Micro Pneumatic Logic Co.), einen die Maske 22 und den Schalter 24 pneumatisch verbindenden Schlauch 26 sowie eine Zeitmessschaltung 28 umfasst. Die Schaltung 28 umfasst einen Kondensator C 1 (0,1 uF), eine Spannungsregulierungsvorrichtung 30 (Typ 7508), einen Kondensator C2 (0,1 uF), einen Kondensator C3 (10,0 pif), einen Widerstand R1 (500 Ohm), eine Leuchtdiode (LED) und einen Zeitzähler 32 (P/N T33BM733-DC der ENM Co.).
  • Im Gebrauch wird der Druckschalter 24 derart eingestellt, dass er bei einem Druckniveau knapp unterhalb des für den Patienten vorgeschriebenen CPAP- Drucks schließt. Wenn die Vorrichtung 16 eingeschaltet und die Maske 22 korrekt angelegt ist, wird dem Patienten Druck auf dem vorgeschriebenen Niveau zugeführt und durch den Schlauch 26 ebenso dem Schalter 24 zugeführt, welcher schließt. Auf diese Weise stellen der Schlauch 26 und der Schalter 24 ein effektives Mittel zur Erfassung des Drucks an der Nasenmaske 22 dar, welcher ein Parameter ist, der den Zustand einer Benutzung der Einheit 12 durch den Patienten anzeigt. Genauer zeigt ein Druck oberhalb der Druckschaltereinstellung an, dass der Patient die Vorrichtung 10 gerade benutzt, und ein Druck unterhalb dieser Einstellung zeigt den Nichtbenutzungszustand an.
  • Wenn der Schalter 24 geschlossen ist, wird Leistung bei 12 Volt Gleichspannung (durch die Vorrichtung 16 zugeführt) dem Kondensator C1 und dem Eingang der Spannungsregulierungsvorrichtung 30 zugeführt, welche eine regulierte Ausgabe bei + 5 Volt Gleichspannung an die Kondensatoren C2, C3, den Widerstand R1 und den Zähler 32 zuführt. Mit dieser Versorgungsspannung werden der Zähler 32 und ebenso die Leuchtdiode durch den Widerstand R1 aktiviert. Während er aktiviert ist, zeichnet der Zähler 32 die akkumulierte Zeit auf.
  • Wenn die Maske 32 verschoben wird oder einen nicht korrekten Sitz annimmt, was einen übermäßigen Leckageverlust bewirkt, fällt der Druck im Inneren der Maske 22 erheblich unter den Sollwertdruck. Wenn dies geschieht, öffnet der Schalter 24, um die Zeitmessschaltung 28 von der Stromquelle zu trennen und den Zähler 32 zu deaktivieren.
  • Fig. 3 zeigt die Schaltung 34, welche eine zweite Ausführungsform der bevorzugten Compliance-Schaltung ist. Die Eingabe in diese Schaltung ist am Anschluss 36 vorgesehen und besteht vorzugsweise in der Form von logischen Signalen, wie etwa eine Spannung bei + 9 Volt Gleichspannung während eines Ausatmens eines Patienten und bei 1,0 Volt Gleichspannung während eines Einatmens eines Patienten. Eine solche Eingabe kann beispielsweise durch einen herkömmlichen Durchflussmesswandler bereitgestellt sein, welcher im Verbindungsschlauch 20 mit einem geeigneten Schnittstellenschaltkreis angeordnet ist, um die gewünschten einem Ausatmen und einem Einatmen des Patienten entsprechenden logischen Signale bereitzustellen. Bei einer solchen Anordnung liefert ein Luftstrom durch den Schlauch 20 einen Hinweis darauf, ob der Patient, zumindest teilweise, durch den Schlauch 20 atmet. Die gewünschten Eingangssignale könnten ebenso durch andere auf eine Atmung eines Patienten ansprechende Mittel bereitgestellt sein, wie etwa einen Druckmesswandler in der Maske 22, eine mit dem Gebläsemotor der Vorrichtung 16 gekoppelte Stromüberwachungsvorrichtung, einen Wärmesensor in der Maske oder einen Positionssensor, welcher mit einem Steuer/Regelventil gekoppelt ist, das zur Steuerung/Regelung des dem Patienten zugeführten Drucks benutzt sein könnte.
  • Die Schaltung 34 umfasst ein Netzwerk 38, welches gebildet ist aus Widerständen R2 (1K), R3 (1M), der Diode D2 (Typ 4148) und dem Kondensator C4, dem Invertierernetzwerk 40, dem Invertierernetzwerk 42, dem Feldeffekttransistor T1 und dem Zähler 32. Die Netzwerke 40 und 42 umfassen Operationsverstärker A1 bzw. A2, welche, wie in Fig. 3 gezeigt ist, mit verschiedenen Widerständen verbunden sind, so dass diese jeweiligen Netzwerke als einfache Invertierer arbeiten.
  • Beim Betrieb der Schaltung 34 entspricht eine logische Hoch-Eingabe bei + 9 Volt Gleichspannung am Anschluss 36 einem Ausatmen eines Patienten.
  • Diese Eingabe lädt den Kondensator C4 durch den Widerstand R2 und die Diode D2 schnell auf. Der Verstärker A1 invertiert dieses Signal zu einer logischen Niedrig-Eingabe an den Verstärker A2, welcher wiederum invertiert, um eine logische Hoch-Ausgabe an das Gatter des Transistors T1 zu liefern, der den Zähler 32 einschaltet und dadurch aktiviert.
  • Dann, wenn die Eingabe am Anschluss 36 während eines Ausatmens eines Patienten niedrig ist (+ 1 Volt Gleichstrom), entlädt sich der Kondensator C4 langsam über den Widerstand R3. Genauer beträgt die Zeitkonstante des Widerstands R3 und des Kondensators C4 etwa 10 Sekunden, was die logische Hoch-Eingabe an den Verstärker A1 während eines normalen Einatmens eines Patienten (das weniger als 10 Sekunden dauert) aufrechterhält. Das nächste Ausatmen eines Patienten führt zu einem erneuten Aufladen des Kondensators C4. Auf diese Art und Weise wird der Betrieb des Zählers 32 während des gesamten Atmungszyklus des Patienten aufrechterhalten und akkumuliert dadurch die Zeit einer Benutzung der Vorrichtung 10 durch den Patienten genau.
  • Wenn der Patient die Maske 22 entfernt oder sich übermäßige Lecks entwickeln, wird am Anschluss 36 kein nachfolgendes Ausatmungssignal zur erneuten Aufladung des Kondensators C4 bereitgestellt. Nach 10 Sekunden ist die Eingangsspannung zum Verstärker A1 ausreichend niedrig, so dass eine logische Hoch-Ausgabe an den Verstärker A2 geliefert wird, welcher wiederum eine logische Niedrig-Ausgabe an das Gatter des Transistors T1 liefert, der den Zähler 32 ausschaltet und von der Stromversorgung trennt.
  • Wie Fachleute verstehen werden, umfasst die vorliegende Erfindung zahlreiche Variationen der hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen. Beispielsweise kann die Erfindung im Zusammenhang von CPAP-, IPAP- und anderen Druck-Betriebsführungen von Nutzen sein. Zusätzlich kann eine breite Vielfalt von Eingaben vorgesehen sein, welche eine Benutzung der therapeutischen Vorrichtung durch den Patienten anzeigen, so dass die tatsächliche Benutzungszeit bestimmt werden kann.

Claims (23)

1. Compliance-Messgerät zur Benutzung mit einer Atmungsvorrichtung (10), welche eine Gaszufuhreinheit (12) mit einem Kopplungsmittel (18) zur Kopplung mit dem Atemweg eines Patienten sowie mit einem Zufuhrmittel (16) zur Zufuhr eines atembaren Gases zu diesem umfasst, wobei das Compliance-Messgerät eine Compliance- Schaltung (14) mit einer Status-Überwachungsvorrichtung umfasst, welche zur Erfassung eines Parameters ausgebildet ist, der den Status einer Benutzung der Einheit (12) durch den Patienten anzeigt, wobei die Compliance-Schaltung (14) gekennzeichnet ist durch ein Zeitmessmittel, um auf der Basis des erfassten Parameters die akkumulierte Zeit einer Benutzung der Gaszufuhreinheit (12) durch den Patienten zu bestimmen.
2. Compliance-Messgerät nach Anspruch 1, bei welchem die Status- Überwachungsvorrichtung einen Drucksensor umfasst.
3. Compliance-Messgerät nach Anspruch 2, bei welchem der Drucksensor ein einstellbarer Druckschalter (24) ist.
4. Compliance-Messgerät nach Anspruch 1, wobei die Compliance- Schaltung (14) ein Mittel zur Erfassung der Strömung des Gases zu dem Patienten hin und zur Erfassung des Auftretens dieser Strömung oberhalb eines vorbestimmten Niveaus umfasst, welches ein Abkoppeln der Zufuhreinheit (12) von dem Atemweg des Patienten anzeigt und dadurch eine mangelhafte Benutzung der Einheit (12) durch den Patienten anzeigt.
5. Compliance-Messgerät nach Anspruch 4, wobei das Zeitmessmittel einen selektiv aktivierbaren Akkumulierte-Zeit-Zähler (32) und ein Mittel umfasst, um den Zeitzähler (32) bei Fehlen des Auftretens zu aktivieren.
6. Compliance-Messgerät nach Anspruch 1, wobei das Zeitmessmittel einen selektiv aktivierbaren Akkumulierte-Zeit-Zähler (32) und ein Mittel umfasst, um den Zeitzähler (32) während einer Benutzung der Einheit (12) durch den Patienten zu aktivieren.
7. Compliance-Messgerät nach Anspruch 1, bei welchem das Zeitmessmittel einen Zeitzähler (32) aufweist, wobei die Compliance- Schaltung (14) umfasst:
ein Logikmittel (34) zur Erzeugung eines Signals, welches eine Benutzung, durch einen Patienten, von atembarem Gas anzeigt, das durch das Zufuhrmittel (16) zugeführt wird, wobei das Logikmittel (34) ein erstes Mittel zur Erzeugung eines einer Ausatmung des Patienten entsprechenden logischen Signals und ein auf das logische Signal ansprechendes zweites Mittel (38, 40, 42, T1) zur Bestromung und Nicht-Bestromung des Zeitzählers (32) umfasst.
8. Compliance-Messgerät nach Anspruch 7, bei welchem das erste Mittel zur Erzeugung eines logischen Signals auch logische Signale erzeugt, welche einem Einatmen des Patienten entsprechen.
9. Atmungsvorrichtung (10), welche eine Gaszufuhreinheit (12) umfasst mit einem Kopplungsmittel (18) zur Kopplung mit dem Atemweg eines Patienten, einem Zufuhrmittel (16) zur Zufuhr eines atembaren Gases zu diesem sowie einem Compliance-Messgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Zufuhrmittel (16) derart angeordnet ist, dass es ein atembares Gas zuführt, welches Umgebungsluft enthält.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei welcher das Kopplungsmittel (18) ein Mittel zur Kopplung mit den Nasenwegen des Patienten umfasst.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei welcher das Mittel zur Kopplung mit den Nasenwegen des Patienten eine Nasenmaske (22) umfasst.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Status- Überwachungsvorrichtung einen Schalter (24) umfasst, welcher das Zeitmessmittel dann aktiviert, wenn ein vorgeschriebener Druck an der Nasenmaske (22) gehalten wird, und welches das Zeitmessmittel dann deaktiviert, wenn ein vorgeschriebener Druck an der Nasenmaske (22) nicht gehalten wird.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wenn von Anspruch 3 abhängig, welche ferner einen Schlauch (26) umfasst, der das Kopplungsmittel (18) und den Druckschalter (24) pneumatisch verbindet.
15. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Zufuhreinheit (12) ein Mittel zur Zufuhr des atembaren Gases unter einem ausgewählten Druck für wenigstens einen Abschnitt des Atmungszyklus des Patienten umfasst.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Compliance-Schaltung (14) ein Mittel zur Erfassung eines Abfalls des ausgewählten Drucks unter ein vorbestimmtes Niveau umfasst, was ein Abkoppeln der Zufuhreinheit von dem Atmungsweg des Patienten und dadurch eine mangelhafte Benutzung der Einheit (12) durch den Patienten anzeigt.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei das Zeitmessmittel einen selektiv aktivierbaren Akkumulierte-Zeit-Zähler (32) und ein Mittel umfasst, um den Zähler (32) bei Fehlen des Abfalls des ausgewählten Drucks unter ein vorbestimmtes Niveau zu aktivieren.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, bei welcher die Gaszufuhreinheit (12) einen Gebläsemotor mit einem messbaren Strom umfasst, wobei die Vorrichtung ferner eine mit dem Gebläsemotor gekoppelte Strom-Überwachungsvorrichtung umfasst, wobei der Parameter, welcher den Benutzungsstatus der Einheit (12) anzeigt, wenigstens ein Eingangssignal umfasst, das sich mit dem Strom des Gebläsemotors verändert, wodurch der Strom eine Anzeige einer Atmung des Patienten durch das Kopplungsmittel (18) hindurch bereitstellt.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, welche ferner einen nahe des Kopplungsmittels (18) angeordneten Wärmesensor umfasst, wobei der Parameter, der den Benutzungsstatus der Einheit (12) anzeigt, wenigstens ein Eingangssignal umfasst, welches sich mit einer Temperaturänderung einer Gasströmung durch das Kopplungsmittel (18) hindurch verändert, wodurch der Wärmesensor eine Anzeige einer Atmung des Patienten durch das Kopplungsmittel (18) hindurch bereitstellt.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, bei welcher die Gaszufuhreinheit (12) ein Steuer/Regelventil zur Regulierung einer Gasströmung und einen mit dem Steuer/Regelventil gekoppelten Positionssensor umfasst, wobei der Parameter, welcher den Benutzungsstatus der Einheit (12) anzeigt, wenigstens ein Eingangssignal umfasst, das sich mit der Position des Steuer/Regelventils ändert, wobei der Positionssensor eine Anzeige einer Atmung des Patienten durch das Kopplungsmittel (18) hindurch bereitstellt.
21. Verfahren zur Messung der Compliance eines Patienten unter Benutzung einer Atmungsvorrichtung, wobei das Verfahren umfasst:
Bereitstellen einer Atmungsgasversorgung von einer Gaszufuhreinheit (12) und Bereitstellen eines Kopplungsmittels (18) zur Kopplung mit dem Atmungsweg eines Patienten sowie eines Zufuhrmittels (16) zum Zuführen eines atmungsbaren Gases zu diesem; sowie
Erfassen eines Parameters in einer Status- Überwachungsvorrichtung einer Compliance-Schaltung, welcher den Zustand einer Benutzung der Gaszufuhreinheit (12) durch den Patienten anzeigt; gekennzeichnet durch den Schritt:
Bestimmen der akkumulierten Zeit einer Benutzung der Gaszufuhreinheit (12) durch den Patienten auf der Basis des erfassten Parameters.
22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei der Schritt einer Erfassung eines Parameters, welcher eine Benutzung der Gaszufuhreinheit (12) anzeigt, umfasst:
Erzeugen eines ersten und eines zweiten logischen Signals, wobei das erste logische Signal einem Ausatmen des Patienten entspricht, was eine Benutzung der Atmungsgasversorgung durch den Patienten anzeigt, und wobei das zweite logische Signal einer Nichtbenutzung der Gasversorgung durch den Patienten entspricht; und wobei der Schritt einer Bestimmung der akkumulierten Benutzungszeit umfasst:
Aktivieren eines Zählers (32) in Antwort auf das erste logische Signal, um die Zeit einer Benutzung der Atmungsgasversorgung durch den Patienten zu akkumulieren; sowie
Deaktivieren des Zählers (32) in Antwort auf das zweite logische Signal.
23. Verfahren nach Anspruch 22, bei welchem der Schritt einer Erzeugung eines ersten und eines zweiten logischen Signals ein Erzeugen eines logischen Signals umfasst, welches einer Atmung des Patienten durch das Kopplungsmittel (18) hindurch entspricht.
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