DE69525923T2 - Beatmungsgerät/Narkosesystem - Google Patents

Beatmungsgerät/Narkosesystem

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Beatmungs-/Narkosesystem mit einer Beatmungs-/Narkoseeinheit, einer Inspirationsleitung zum Leiten eines Atemgases von der Beatmungs- /Narkoseeinheit zu einem Patienten, einer Exspirationsleitung zum Leiten des ausgeatmeten Atemgases von dem Patienten zu der Beatmungs-/Narkoseeinheit, einer Patientenleitung, die mit der Inspirationsleitung und der Exspirationsleitung verbunden und mit den Luftwegen des Patienten verbindbar ist, einem zum Messen des Flusses ausgeatmeten Gases vorgesehenen Flussmesser, einem Kohlendioxidmesser zum Messen der Konzentration von Kohlendioxid in ausgeatmetem Atemgas und einer Berechnungseinheit, die mit dem Kohlendioxidmesser und dem Flussmesser verbunden ist, um zumindest einen mit der Kohlendioxidproduktion des Patienten in Verbindung stehenden Parameter zu bestimmen.
  • Beatmungssysteme werden normalerweise zur Unterstützung oder Steuerung der Atmung eines Patienten mit Atemproblemen oder eines, der nicht in der Lage ist, ohne Hilfe zu atmen, verwendet. Die Probleme können durch Lungenkrankheit oder Beschädigung der Lunge verursacht sein. Narkosesysteme werden zum Betäuben von Patienten im Zusammenhang mit Operationen verwendet. Bei beiden Systemen ist es wichtig, irgendein Maß der Effektivität der Beatmung des Patienten zu erhalten. Information darüber, ob das Blut des Patienten bis zu einem genügenden Grad mit Sauerstoff angereichert wird, ist besonders wichtig. Ein besonders nützliches Vorgehen in diesem Zusammenhang besteht darin, einen mit der Kohlendioxidproduktion des Patienten in Verbindung stehenden Parameter zu studieren. Ein solcher Parameter ist die Endtidalkonzentration, d. h. die Kohlendioxidkonzentration in dem Gas, das zum Schluss bei einer Exspiration von dem Patienten ausgeatmet wird. Die Endtidalkonzentration von Kohlendioxid ist indikativ für den arteriellen Blutgasdruck und zeigt dadurch, ob der Patient korrekt beatmet worden ist oder nicht. Ein anderer mit der Kohlendioxidproduktion in Verbindung stehender Parameter ist die Minutenproduktion von Kohlendioxid, die normalerweise in einem ausgeatmeten Volumen von Kohlendioxid pro Minute angegeben wird. Dieser Parameter ist indikativ für den allgemeinen Metabolismus des Patienten. Andere für die Effektivität der Beatmung indikative Parameter sind ebenfalls wohlbekannt.
  • Ein bekannter Kohlendioxidanalysator ist in der Bedienungseinleitung für den CO&sub2;-Analysator 930, AG 0291 2.5, Juli 1981, Siemens-Elema AB beschrieben. Der bekannte Kohlendioxidanalysator ist mit einer Küvette an dem Y-Stück des mit dem Patienten verbundenen Schlauchsystems verbunden. Kohlendioxid wird unter Verwendung konventioneller IR-Spektrophotometrie gemessen. Der Analysator weist eine Lichtquelle, ein Filter und einen Detektor auf. Das Filter lässt Licht bei Wellenlängen hindurch, bei denen Kohlendioxid das Licht absorbiert. Da der Analysator in dem Y-Stück angebracht ist, strömt Gas in zwei Richtungen durch die Gasküvette, d. h. während der Inspiration, wenn frisches Gas von der Beatmungseinheit zu dem Patienten geleitet wird, und während der Exspiration, wenn Gas von dem Patienten in einer Exspirationsleitung zu der Beatmungseinheit zurückgeleitet wird. Am Ende der Inspirationsphase wird der Kohlendioxidanalysator auf Null zurückgesetzt, um ein Referenzniveau von 0% Kohlendioxid zu erhalten. Das Nullsetzen ist bei dieser Art von Analysator notwendig, da das Detektorsignal ansonsten fehlerhafte Werte für die Kohlendioxidkonzentration erzeugen würde. Die Anordnung des Analysators an dem Y-Stück macht es erforderlich, ihn nahe am Patienten anzuordnen, da er aber während des Betriebs Wärme erzeugt, darf er nicht mit der Haut des Patienten in Kontakt kommen. Ein Wärmeschild wird auch oft benutzt, um den Patienten zusätzlich vor dem heißen Analysator zu schützen. Zusätzlich zur Wärmeerzeugung sind andere Probleme mit dieser Anordnung für einen Kohlendioxidanalysator verbunden. Wie oben angegeben, wird der Analysator in der Endphase der Inspiration auf Null zurückgesetzt. Das dem Patienten zugeführte Gas ist normalerweise trocken und der Nullwert für Kohlendioxid ist daher der für trockene Luft. Bevor das Gas den Patientenlungen zugeführt wird, kann es einen Befeuchter passieren, der das Gas anfeuchtet. Unabhängig davon, ob ein Befeuchter verwendet wird oder nicht, ist das von dem Patienten ausgeatmete Gas mit Wasser gesättigt. Von dem Patienten ausgeatmetes Gas kann auch Sekrete usw. enthalten. Abgesehen davon, dass die Kohlendioxidkonzentration daher von mit Feuchtigkeit gesättigtem Gas gemessen wird, was zur Bestimmung der Kohlendioxidkonzentration eine Korrektur erforderlich macht, besteht das Risiko, das ein Niederschlag von Kondensation oder Sekret an dem Fenster der Küvette oder irgend etwas anderes den Lichtstrahl daran hindert, unbeeinflusst die Küvette zu passieren. Die Vergrößerung des gemeinsamen Schlauches für Inspiration und Exspiration erhöht auch das Totvolumen.
  • Ein anderes Problem, das auch auftreten könnte, wenn der Kohlendioxidmesser in einem Narkosesystem verwendet wird, besteht darin, dass bestimmte Narkosevorrichtungen mit geschlossenen Systemen arbeiten, die ausgeatmetes Gas erneut verwenden. Kohlendioxid wird zugegebenermaßen von dem Gas entfernt, bevor es zu dem Patienten zurückgeleitet wird, jedoch könnte eingeatmetes Gas immer noch kleine Mengen von Kohlendioxid enthalten und der Kohlendioxidanalysator könnte daher auf Null zurückgesetzt werden, wenn die Konzentration tatsächlich größer als Null ist. Das würde selbstverständlich auch auftreten bei Beatmungssystemen, wenn normale Luft dem Patienten über das Beatmungssystem zugeführt wird. In der Praxis plaziert jeder Hersteller den Kohlendioxidmesser prinzipiell dicht an dem Patienten, um den bestmöglichen Messwert für die Endtidalkonzentration zu erhalten. Die technische Entwicklung ist dementsprechend dahingegangen, die Kohlendioxidanalysatoren zu minimieren und zu vereinfachen, ohne die Genauigkeit zu beeinflussen, um die Größe der Ausrüstung, die nahe dem Patienten plaziert werden soll, zu minimieren.
  • Bei der Bestimmung einer Mehrzahl der Parameter wie z. B. des Volumens ausgeatmeten Kohlendioxids, der Minutenproduktion von Kohlendioxid usw. wird auch der Atemgasfluss gemessen. Das wird normalerweise mit einem in der Beatmungs- /Narkoseeinheit angeordneten Flussmesser durchgeführt. Jedoch können Druckänderungen in der Exspirationsleitung eine Kompression des Volumens verursachen und der gemessene Fluss wird dann nicht mit dem Ausatmungsfluss des Patienten korrespondieren. Fehler entstehen auch bei der Berechnung der Parameter.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Beatmungs-/Anästhesiesystem zu erzeugen, in dem genaue Messungen von Parametern, die mit der Kohlendioxidproduktion des Patienten in Beziehung stehen, durchgeführt werden können gleichzeitig damit, dass die oben angegebenen Probleme überwunden werden.
  • Ein derartiges Beatmungs/Narkosesystem wird gemäß der Erfindung dadurch erzielt, dass der Kohlendioxidmesser ausgebildet ist, um ein Messsignal und ein Referenzsignal zu erzeugen, wobei die Kohlendioxidkonzentration dann aus dem Verhältnis zwischen dem Messsignal und dem Referenzsignal bestimmbar ist, der Kohlendioxidmesser hinter der Patientenleitung nahe dem Flussmesser angeordnet ist, um die Konzentration von Kohlendioxid in ausgeatmetem Atemgas zu messen, und die Berechnungseinheit angepasst ist, um den Parameter aus für den Fluss und die Kohlendioxidkonzentration gemessenen Werten in zumindest zwei Atemzyklen zu bestimmen.
  • Die US 4 619 269 offenbart ein Beatmungssystem zur Überwachung von Atemgasen mit einem Kohlendioxidmesser, der in zwei Punkten kalibriert wird. Eine derartige Zweipunktkalibrierung ist nicht notwendig mit Kohlendioxidmessern, die ein Referenzsignal und ein Messsignal verwenden.
  • Kohlendioxidmesser, die ein Messsignal und ein Referenzsignal erzeugen, sind wohlbekannt. Sie können z. B. so konstruiert sein, dass ein Filterrad rotiert und alternierend verschiedene Filter in den Strahlengang zwischen der Lichtquelle und dem Lichtdetektor plaziert. Ein Filter lässt dann eine Lichtwellenlänge durch, bei der Kohlendioxid Licht absorbiert, und ein anderes Filter lässt eine Wellenlänge durch, bei der Kohlendioxid kein Licht absorbiert. Alternativ kann die Anzahl der Lichtdetektoren verdoppelt werden und ein festes Filter vor dem jeweiligen Detektor angeordnet sein, wobei jedes Filter eine spezifische Wellenlänge hindurchlässt. Ein Kohlendioxidmesser entsprechend letzterer Ausführung ist in der EP-A-0 584 519 offenbart. Beide Typen von Kohlendioxidmessern haben den Vorteil, dass sie nicht periodisch auf Null zurückgesetzt werden müssen, da sie ein Referenzsignal bei einer Wellenlänge erzeugen, bei der Kohlendioxid kein Licht absorbiert. Das ist notwendig, um den nächsten Schritt der Erfindung, nämlich den Kohlendioxidmesser von dem Y-Stück zu dem Flussmesser selbst zu verschieben, durchführen zu können. Das bedeutet, dass alle die zusätzliche Ausrüstung, die mit der Kohlendioxidmessung in Beziehung steht, von dem Patienten wegbewegt wird, wodurch die Arbeit für das Personal um den Patienten herum wesentlich vereinfacht wird. Das Totvolumen wird auch abnehmen. Die Messinstrumente können auf verschiedenen Weisen angeordnet sein. Sowohl der Flussmesser als auch der Kohlendioxidmesser können vorteilhafterweise innerhalb der Beatmungs-/Narkoseeinheit angeordnet sein. Ein weiterer Vorteil der neuen Plazierung des Kohlendioxidmessers besteht darin, dass der Einfluss, den die mit Feuchtigkeit oder irgendeinem Sekret behaftete ausgeatmete Luft des Patienten auf die Messung ausübt, reduziert wird. Sekrete werden in einem speziellen Behälter nahe dem Patienten gesammelt und ausgeatmetes Gas kann zu einem größerem oder kleinerem Grad getrocknet werden, bevor es den Kohlendioxidmesser und den Flussmesser erreicht. Zusätzlich wird das Verhindern von Kondensation usw. an den Fenstern der Messküvette vereinfacht, da der Kohlendioxidmesser einfach in seiner neuen Lage auf eine viel höhere Temperatur aufgeheizt werden kann, als es von dem Sicherheitsstandpunkt aus akzeptabel ist, wenn er an dem Y- Stück plaziert wäre.
  • Das Verschieben des Kohlendioxidmessers von dem Y-Stück nahe dem Patienten in eine Lage nahe an oder innerhalb der Beatmungs-/Narkoseeinheit mag wie eine relativ einfache Maßnahme aussehen, da die Plazierung nahe dem Patienten einige Probleme verursacht. Es gibt jedoch eine Reihe von Gründen, warum das bisher nicht möglich war. Als erstes ist die Endtidalkonzentration von Kohlendioxid oft als einer der wichtigsten Kohlendioxidparameter zitiert worden. Zur korrekten Messung dieses Parameters muss die Messung so dicht wie möglich an der Lunge durchgeführt werden. Es muss auch daran erinnert werden, dass ausgeatmetes Gas das gesamte Y-Stück und die Exspirationsleitung während der Exspiration wie eine Gassäule füllt. Die Gasdiffusion zwischen den Atemzügen löscht die scharfen Grenzen am Anfang und Ende dieser Gassäule aus. Mit einem System, das kontinuierlich vorbeiströmendes Gas verwendet, d. h. Bypassfluss, wird in der Tat das in der Patientenleitung und Exspirationsleitung vorhandene Gas weggeleitet, es mischt sich aber dann mit vorbeiströmenden Gas, was sonst nicht geschieht in dem gemeinsamen Teil des Y-Stücks.
  • Das macht es daher unmöglich, die Endtidalkonzentration des Kohlendioxids in ein und demselben Atemzug zu messen, wenn die Lage des Kohlendioxidmessers geändert worden ist. Damit wird deutliche, dass eine derartige Veränderung der Lage des Kohlendioxidmeters keinesfalls selbstverständlich ist. Daher war ein anderes Verfahren zur Berechnung der Parameter durch die Berechnungseinheit und die Extahierung derselben aus den Messwerten erforderlich. Die Erfindung erzielt das dadurch, dass die Berechnungseinheit ausgebildet ist, um die Parameter aus Werten zu berechnen, die für Fluss und Kohlendioxidkonzentration in zumindest zwei Atemzyklen gemessen wurden. Wenn das Gasvolumen in der Exspirationsleitung und dem Y-Stück und die Verzögerung bis zur Kohlendioxidmessung bekannt sind, kann die Diffusion in der Gassäule bestimmt werden und die Parameter können korrigiert werden. Es sollte betont werden, dass die kontinuierliche Messung während zweier Atemzyklen für die Bestimmung der Parameter nicht nötig ist. Die Messung während Teilen der Zyklen reicht vollständig aus. Messungen während der Messperioden können auf bekannte Art durchgeführt werden, z. B. analoge (kontinuierliche) Messung oder digitale Messung (mit einer vorbestimmten Abtastfrequenz).
  • Ein empfindlicherer Kohlendioxidmesser kann verwendet werden, wenn der Kohlendioxidmesser innerhalb der Beatmungs- /Narkoseeinheit angeordnet ist.
  • Es ist vorteilhaft, wenn die Berechnungseinheit einen Integrator aufweist und wenn die Berechnungseinheit angepasst ist, um ein Minutenvolumen für Kohlendioxid aus dem Integral des Produktes der/des gemessenen Kohlendioxidkonzentration und Flusses zu bestimmen. Verglichen mit früheren bekannten Kohlendioxidmessern und -ausrüstungen kann ein direktes Produkt der Kohlendioxidkonzentration und des Flusses mit einem System gemäß der Erfindung gebildet werden. Da der Kohlendioxidmesser und der Flussmesser sich nahe beieinander befinden, bestimmt das Produkt direkt die Konzentration von Kohlendioxid in dem Fluss. Das Integral des Produktes bildet das Volumen. Wie oben angegeben benötigt die Messung nicht alle Werte von zwei Atemzyklen.
  • Die im Stand der Technik als interessantester Parameter angesehene Endtidalkonzentration kann mit einem System gemäß der Erfindung mindestens auf zwei Weisen bestimmt werden.
  • Die Endtidalkonzentration des Kohlendioxid in einem Atemzug kann als die Spitzendioxidkonzentration, gemessen durch den Kohlendioxidmesser, in dem folgenden Atemzug bestimmt werden. Im Prinzip bestehen die Inhalte der Exspirationsleitung und der Patientenleitung aus einer Gassäule. In der Schlussphase einer Exspiration befindet sich daher eine Säule ausgeatmeten Gases in der Exspirationsleitung und der Patientenleitung. Während der nächsten Inspiration spült frisches Atemgas einen Teil der Inspirationsleitung aus und wird dem Patienten zugeführt. Wenn der Patient erneut ausatmet, drückt eine kleinere Säule frischen Atemgases, das kein Kohlendioxid enthält, die vor ihm liegende Gassäule des vorangehenden Atemzuges durch die Ventilatoreinheit und den Kohlendioxidmesser. Das Messen des Spitzenwertes der Kohlendioxidkonzentration in einer Exspiration ergibt einen guten Wert für die Endtidalkonzentration in dem vorhergehenden Atemzug. Ein kleiner Unterschied, verglichen mit früheren Messsystemen, kann wegen der Diffusion von Gas zwischen verschiedenen Gassäulen und wegen Mischeffekten zwischen Gassäulen auftreten, wenn irgendwelche Turbulenzen auftreten. Das ist jedoch kein schwerwiegender negativer Effekt, da die Kohlendioxidkurve bei der Exspiration relativ rasch, wie in Fig. 1 gezeigt, auf ein Niveau ansteigt, das während des Restes der Exspiration beibehalten wird, wodurch die wahre Endtidalkonzentration (ETCOZ) nicht sehr stark abweicht, auch wenn eine gewisse Mischung von ausgeatmetem und frischem Gas stattgefunden hat. Wie bereits erwähnt, kann die Diffusion bestimmt und die Endtidalkonzentration dadurch für diese Diffusion korrigiert werden.
  • Alternativ kann die Endtidalkonzentration dadurch erhalten werden, dass die Tatsache ausnutzt wird, dass ein bekanntes Volumen ausgeatmeten Gases die Exspirationsleitung und die Patientenleitung zwischen dem Kohlendioxidmesser und dem Patienten füllt, die Berechnungseinheit einen Integrator zum Integrieren des Messwertes von dem Flussmesser aufweist und eine Endtidalkonzentration von Kohlendioxid in einem Atemzug als die durch den Kohlendioxidmesser gemessene Spitzenkonzentration in dem nächsten Atemzug, nachdem ein zu dem bekannten Volumen korrespondierendes Volumen den Flussmesser passiert hat, bestimmt wird.
  • Im Prinzip basiert dieses Verfahren auf der gleichen Überlegung wie bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Erhalten der Endtidalkonzentration. In diesem Fall wird jedoch das bekannte Volumen als eine Einheit betrachtet und die Endtidalkonzentration wird zu einem Zeitpunkt bestimmt, wenn das bekannte Volumen den Flussmesser passiert hat.
  • In der Praxis ergeben die zwei beschriebenen Verfahren im wesentlichen den gleichen Wert für die Endtidalkonzentration. Jedoch kann die Verzögerung zwischen der Endtidalkonzentration für eine spezifische Exspiration bis die Messung derselben erfolgt ist, einen Atemzug überschreiten, abhängig von dem dem Patienten zugeführten Tidalvolumen und den in den Leitungen enthaltenen Volumen.
  • Eine Verbesserung des Beatmungs-/Narkosesystems wird gemäß der Erfindung dadurch erzielt, dass ein kontinuierlicher Fluss von Atemgas, der durch die Inspirationsleitung, die Patientenleitung und die Exspirationsleitung fließt, durch die Beatmungsgerät/Narkoseeinheit zugeführt wird, ein zusätzlicher, in der Beatmungsgerät/Narkoseeinheit zum Messen des Flusses des der Inspirationsleitung zugeführten Gases angeordneter Flussmesser mit der Berechnungseinheit verbunden ist und die Berechnungseinheit angepasst ist, um die Bestimmung des Parameters aus dem kontinuierlichen Fluss zu korrigieren.
  • Bypassflüsse treten in unterschiedlichen Zusammenhängen in Verbindung mit Beatmungs-/Narkosesystemen auf. Zum Beispiel kann ein Patient, der nur eine begrenzte Atemunterstützung benötigt, um zu atmen, dann relativ einfach von dem vorbeipassierenden Fluss von Atemgas atmen. Jedoch muss die Bestimmung der Parameter für diesen kontinuierlichen Fluss korrigiert werden.
  • Im Falle der Endtidalkonzentration z. B. bedeutet das, dass die Gassäule, die ansonsten die Inspirationsleitung und Teile der Patientenleitung gefüllt hätte, schneller aus dem Beatmungs-/Narkosesystem herausbefördert wird. Zusätzlich wird diese Gassäule sich mit frischem Gas mischen, wodurch die Messung der Konzentration beeinflusst wird. Da der zugeführte Atemgasfluss durch den zusätzlichen Flussmesser bekannt ist, kann der Einfluss dieses Flusses auf die Bestimmung der Parameter jedoch korrigiert werden. Der Parameter wird weiterhin mit Messwerten von zwei Atemzyklen bestimmt, da das letzte Volumen, das der Patient ausatmet, durch den kontinuierlichen Fluss, der jeder abgeschlossenen Exspiration folgt, weggeleitet wird.
  • Wenn das Volumen der Exspirationsleitung nicht bekannt ist, kann dieses Volumen bestimmt werden, indem der Bypassfluss für zumindest einen Atemzug unterbrochen wird und registriert wird, wann sich der Kohlendioxidwert ändert. Das Integral des Flusswertes gibt dann das Volumen der Leitung an. Mit dem bekannten Leitungsvolumen kann darüber hinaus die Kurve für die Kohlendioxidkonzentration an dem Y-Stück wiedergeschaffen werden, indem für den Einfluss des Leitungsvolumens korrigiert wird.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun detaillierter unter Bezug auf die Figuren beschrieben, in denen
  • Fig. 1 die Kohlendioxidkonzentration während einer Inspiration beziehungsweise Exspiration eines Patienten zeigt;
  • Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform eines Beatmungssystems gemäß der Erfindung; und
  • Fig. 3 zeigt die Morphologie eines Messsignals von einem Kohlendioxidmesser an dem Ventilsystem gemäß der Erfindung.
  • Wie auch oben angegeben zeigt Fig. 1 Kurven für die Konzentration von Kohlendioxid in von einem Patienten ausgeatmeter Luft. Hier zeigen die Kurven 2A, B, C, wie die Konzentration von Kohlendioxid während der Exspiration rasch ein Plateau erreicht. Am Ende der Exspiration fällt die Konzentration rasch gegen Null. Die Endtidalkonzentration von Kohlendioxid, ETCO&sub2;, wird am Ende der Exspiration bestimmt. Während der Inspiration (insp) ist die Konzentration normalerweise Null.
  • Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Form eines Beatmungssystems 4. Das Beatmungssystem 4 weist eine Beatmungseinheit 6 auf, von der eine Inspirationsleitung 8 ein Atemgas über eine Patientenleitung 10 zu einem Patienten 12 leitet. Die Patientenleitung 10 wird auch als Y-Stück oder Y-Leitung bezeichnet. Ausgeatmetes Gas wird von dem Patienten 12 über die Patientenleitung 10 und eine Exspirationsleitung 14 zu der Beatmungseinheit 6 zurückgeleitet. Dem Patienten zugeführtes Atemgas wird über einen oder mehrere von drei Gasanschlüssen 16A, B, C aufgenommen und in einer Mischkammer 18 gemischt, bevor es zu der Inspirationsleitung 8 geleitet wird.
  • Es solle angemerkt werden, dass die Beatmungseinheit 6 auch eine Reihe anderer Komponenten als die in der Figur gezeigten aufweist. Im Prinzip kann die Beatmungseinheit 6 z. B. aus einem modifizierten Servo Ventilator 300, Siemens-Elema AB, bestehen. Rückschlagventile können in dem Beatmungssystem angeordnet sein, um die Richtung des Gasflusses in der Inspirationsleitung 8, der Patientenleitung 10 und der Exspirationsleitung 14 zu steuern.
  • Ausgeatmetes Gas passiert einen ersten Flussmesser 20, der in der Beatmungseinheit 6 angeordnet ist. Der Fluss ausgeatmeten Gases wird in diesem Flussmesser gemessen. Ein Kohlendioxidmesser 22 ist neben dem ersten Flussmesser 20 angeordnet. Der Kohlendioxidmesser 22 misst die Konzentration von Kohlendioxid in ausgeatmetem Gas. Im Prinzip kann jeder Kohlendioxidmesser verwendet werden, vorausgesetzt, der Messer erzeugt ein Messsignal und ein Referenzsignal, wobei die Konzentration von Kohlendioxid aus dem Verhältnis zwischen dem Messsignal und dem Referenzsignal bestimmt wird. Der erste Flussmesser 20 und der Kohlendioxidmesser 22 sind mit einer Berechnungseinheit 24 verbunden, die zumindest einen Parameter bestimmt oder berechnet, der mit der Kohlendioxidproduktion des Patienten 12 in Beziehung steht. Für den Fall, dass ein kontinuierlicher Gasfluss über die Inspirationsleitung eingeleitet wird und durch die Patientenleitung 10 und die Exspirationsleitung 14 fließt, ist ein zweiter Flussmesser 26 in der Beatmungseinheit 6 angeordnet, um den kontinuierlichen Fluss zu messen. Der zweite Flussmesser 26 ist mit der Berechnungseinheit 24 verbunden, die dadurch die Bestimmung des Parameters oder der Parameter für den kontinuierlichen Fluss korrigieren kann.
  • Im Gegensatz zu früher bekannten Systemen mit Kohlendioxidmessern oder Kohlendioxidanalysatoren, die in der Patientenleitung 10 nahe dem Patienten angeordnet waren, muss die Berechnungseinheit 24 ausgebildet sein, um den geänderten Ort des Kohlendioxidmessers 22 zu berücksichtigen. Insbesondere muss die Tatsache berücksichtigt werden, dass sich nach vollendeter Exspiration in der Exspirationsleitung 14 und der Patientenleitung 10 ein bestimmtes Volumen ausgeatmeten Gases befindet. Dieses Gasvolumen erreicht normalerweise nicht vor der nächsten Exspiration den Kohlendioxidmesser 22. Das wird deutlicher in Fig. 3 illustriert, die das Messsignal von dem Kohlendioxidmesser 22 für die in Fig. 1 dargestellten Exspirationskurven zeigt. Die Kurve 28A zeigt, dass der Kohlendioxidmesser 22 kein ausgeatmetes Gas in einem Atemzug vor einem bestimmten Punkt in der Exspiration des Patienten misst, wie in dem Diagramm dargestellt. Wenn der Patient eine Exspiration beendet und eine Inspiration einleitet, wird die Konzentration von Kohlendioxid auf einem konstanten Niveau bleiben, da Gas in der Exspirartionsleitung 14 stillsteht. Während der nächsten Exspiration wird das Gasvolumen, das die Exspirationsleitung 14 und einen Teil der Patientenleitung 10 füllt, vorwärts durch den Kohlendioxidmesser 22 und den ersten Flussmesser 20 gedrückt. Der Rest des ausgeatmeten Gases in dem vorhergehenden Atemzug wird dann den Kohlendioxidmesser 22 passieren und ein Wert für z. B. die Endtidalkonzentration, ETCO&sub2;, kann für den vorhergehenden Atemzug bestimmt werden. Diese Bestimmung kann derart durchgeführt werden, dass der Spitzenwert für Kohlendioxid in jedem Atemzug als die Endtidalkonzentration von Kohlendioxid in dem vorhergehenden Atemzug dient. Die Präsentation der Endtidalkonzentration mit einer Verzögerung von einem Atemzug ist kein großes Problem für den Arzt. Wenn irgend ein drastisches Ereignis in Bezug auf die Kohlendioxidproduktion des Patienten 12 auftritt, würde es sich höchstwahrscheinlich auch in einem Teil der während des vorliegenden Atemzuges gemessenen Kurve zeigen. Ein solches Ereignis könnte z. B. das Versagen des Kohlendioxidmessers 22 sein, irgend einen Kohlendioxidgehalt zu messen, obwohl der Patient ausatmet.
  • Andere Parameter, die bestimmt werden könnten, sind z. B. effektives und ineffektives Tidalvolumen, das Minutenvolumen von Kohlendioxid in ausgeatmetem Gas und die Minutenproduktion von Kohlendioxid durch den Patienten 12. In entsprechender Weise wie für die Endtidalkonzentration können diese Parameter aus der von den letzten beiden Atemzügen erhaltenen Information bestimmt werden. Zum Beispiel das Minutenvolumen von Kohlendioxid in ausgeatmetem Gas, das aus dem Integral des Produktes aus Konzentration und Fluss bestimmt werden kann. Dann spielt es keine Rolle, dass die während der Inspiration gemessene Konzentration konstant hoch ist, da der Fluss Null ist, und der Fluss würde keinen Einfluss auf die Bestimmung des Minutenvolumens von Kohlendioxid oder die Bestimmung der Minutenproduktion von Kohlendioxid haben. Das Tidalvolumen wird auf korrespondierende Weise z. B. durch Integrieren des Produktes von Konzentration und Fluss für z. B. die Konzentrationskurve 28A erhalten.
  • Wenn ein kontinuierlicher Fluss von Atemgas durch die Leitungen 8, 10, 14 fließt, muss die Berechnungseinheit 24 die berechneten Parameter für diesen kontinuierlichen Fluss korrigieren. Der wichtigste Unterschied zeigt sich bei der Bestimmung der Endtidalkonzentration, da die Messung der Konzentration alleine nicht länger ausreicht. Der kontinuierliche Gasfluss wird dafür sorgen, dass die Gassäule oder das Gasvolumen in der Exspirationsleitung 14 am Ende der Exspiration entsprechend den obigen Ausführungen schneller aus dem System herausgeleitet wird. Da der kontinuierliche Gasfluss von dem zweiten Flussmesser 26 bekannt ist, kann der Patientenfluss als die Differenz zwischen den in dem ersten Flussmesser 20 und in dem zweiten Flussmesser 26 gemessenen Flüssen bestimmt werden. Durch die Integration sind die passierenden Volumen bekannt und der Konzentrationswert für den gesamten passierenden Fluss oder das Volumen kann in eine Konzentration für das Volumen ausgeatmeten Gases umgerechnet werden.
  • Das Beatmungssystem 4 könnte auch eine Narkosesystem gemäß einer bekannten Ausführung aufweisen. Die wesentlichen Merkmale der Erfindung sind, dass die Messung von Kohlendioxid nahe der Messung des Flusses erfolgt und dass die Messung zu einem Punkt stromabwärts von dem Patienten in Richtung des Exspirationsflusses verschoben worden ist.

Claims (5)

1. Ein Beatmungsgerät/Narkosesystem (4) mit einer Beatmungs-/Narkoseeinheit (6), einer Inspirationsleitung (8) zum Leiten eines Atemgases von der Beatmungs-/Narkoseeinheit (6) zu einem Patienten (12), einer Exspirationsleitung (14) zum Leiten des ausgeatmeten Atemgases von dem Patienten (12) zu der Beatmungs-/Narkoseeinheit (6), einer Patientenleitung (10), die mit der Inspirationsleitung (8) und der Exspirationsleitung (14) verbunden und mit den Luftwegen des Patienten (12) verbindbar ist, einem zum Messen des Flusses ausgeatmeten Gases vorgesehenen Flussmesser (20), einem Kohlendioxidmesser (22) zum Messen der Konzentration von Kohlendioxid in ausgeatmetem Atemgas und einer Berechnungseinheit (24), die mit dem Kohlendioxidmesser (22) und dem Flussmesser (20) verbunden ist, um zumindest einen mit der Kohlendioxidproduktion des Patienten in Verbindung stehenden Parameter zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlendioxidmesser (22) ausgebildet ist, um ein Messsignal und ein Referenzsignal zu erzeugen, wobei die Kohlendioxidkonzentration dann aus dem Verhältnis zwischen dem Messsignal und dem Referenzsignal bestimmbar ist, der Kohlendioxidmesser (22) hinter der Patientenleitung (10) nahe dem Flussmesser (20) angeordnet ist, um die Konzentration von Kohlendioxid in ausgeatmetem Atemgas zu messen, und die Berechnungseinheit (24) angepasst ist, um den Parameter aus für den Fluss und die Kohlendioxidkonzentration gemessenen Werten in zumindest zwei Atemzyklen zu bestimmen.
2. Ein Beatmungsgerät/Narkosesystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungseinheit (24) einen Integrator aufweist und die Berechnungseinheit angepasst ist, um ein Minutenvolumen für Kohlendioxid aus dem Integral des Produktes der/des gemessenen Kohlendioxidkonzentration und Flusses zu bestimmen.
3. Ein Beatmungsgerät/Narkosesystem gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Endtidalkonzentration von Kohlendioxid in einem Atemzug als die in dem nächsten Atemzug von dem Kohlendioxidmesser (24) gemessene Konzentration bestimmbar ist.
4. Ein Beatmungsgerät/Narkosesystem gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es die Tatsache ausnutzt, dass ein bekanntes Volumen ausgeatmeten Gases die Exspirationsleitung (8) und die Patientenleitung (10) zwischen dem Kohlendioxidmesser (24) und dem Patienten (12) füllt, die Berechnungseinheit (24) einen Integrator zum Integrieren des Messwertes von dem Flussmesser (20) aufweist und eine Endtidalkonzentration von Kohlendioxid in einem Atemzug als die durch den Kohlendioxidmesser (24) gemessene Spitzenkonzentration in dem nächsten Atemzug, nachdem ein zu dem bekannten Volumen korrespondierendes Volumen den Flussmesser (20) passiert hat, bestimmbar ist.
5. Ein Beatmungsgerät/Narkosesystem gemäß einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein kontinuierlicher Fluss von Atemgas, der durch die Inspirationsleitung (8), die Patientenleitung (10) und die Exspirationsleitung (14) fließt, durch die Beatmungsgerät/Narkoseeinheit (6) zugeführt werden kann, ein zusätzlicher, in der Beatmungsgerät/Narkoseeinheit (6)) zum Messen des Flusses des der Inspirationsleitung (8) zugeführten Gases angeordneter Flussmesser (26) mit der Berechnungseinheit (24) verbunden ist und die Berechnungseinheit (24) angepasst ist, um die Bestimmung des Parameters aus dem kontinuierlichen Fluss zu korrigieren.
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