DE69728819T2 - Einrichtung zur Behandlung von Atemgas eines intubierten Patienten - Google Patents
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von Atemgas eines intubierten Patienten, wobei der Feuchtigkeitsgrad von Inhalationsgas, falls nötig, erhöht wird, bevor das Gas dem Patienten zugeführt wird.
- Atemgas eines an einem Atemgerät angeschlossenen Patienten muss künstlich befeuchtet und erwärmt werden, da die künstliche Atempassage, welche durch die Einsetzung eines Atemschlauchs erhalten wird, d. h. durch Intubation, die Schleimhäute der Nasenhöhle umgeht, wo das Atemgas während natürlicher Atmung feucht und warm wird. Trockenes und kaltes Atemgas reizt die Trachea und die Bronchien und kühlt die Körpertemperatur des Patienten ab.
- Zwei prinzipielle Verfahren wurden bisher genutzt, um Atemgas eines Patienten künstlich zu befeuchten.
- Das erste bekannte Verfahren ist die Verwendung von aktiven Befeuchtern. Aktive Befeuchter verdampfen Wasser in die zu inhalierende Luft von einem beheiztem Container, welcher an den Leitungen der Inhalationsseite angeschlossen ist.
- Das zweite bekannte Verfahren ist die Verwendung einer künstlichen Nase, d. h. eines Luftfeuchtigkeits- und Feuchtigkeitsaustauschers (HME). Die künstliche Nase wird direkt an dem Ende des Atemschlauchs angeschlossen, wo sie Feuchtigkeit und Wärme von der ausgegebenen Luft rückgewinnt und sie zur Freigabe an die nächste Inhalationsphase speichert.
- Beide der zuvor genannten Verfahren sind problematisch. Die Einstellung eines einfachen; aktiven Befeuchters basiert auf der Heizkapazität und der visuellen Überwachung der in den Schläuchen des Patienten erzeugten Menge an Feuchtigkeit. Üblicherweise ist die Befeuchtung schnell übermäßig, so dass sich eine schädliche Menge an Wasser in den Schläuchen sammeln kann. In der zuvor beschriebenen Situation muss das Wasser von den Schläuchen regelmäßig entfernt werden. Ein weiteres Problem ist, dass die Verhältnisse in dem Container des Befeuchters eine vorteilhafte Umgebung für das Wachstum von Bakterien bieten. Eine künstliche Nase kann wiederum niemals genutzt werden, um übermäßig zu befeuchten, da nur 80–90% der in der ausgeatmeten Luft enthaltenen Feuchtigkeit rückgewonnen und in der nächsten Inhalationsphase genutzt werden kann. Insbesondere Patienten, welche in Intensivpflege sind und deren Schleimabgabe stark ist, benötigen zusätzliche Feuchtigkeit, um den in dem Beatmungsschlauch gesammelten Schleim vor dem Austrocknen zu bewahren. Die Kapazität der künstlichen Nasen ist dafür nicht ausreichend. Die Wärmerückgewinnungskapazität der künstlichen Nasen ist auch nicht immer ausreichend.
- US-A 5,349,946 offenbart ein Befeuchtungssystem, welches atembares Gas befeuchtet, das einem Patienten mit einem Beatmungsgerät oder einem Narkosemittelkreislauf zugeführt wird, welcher Inhalationsschläuche hat, die das Beatmungsgerät mit dem Patienten verbinden und sich von dem Patienten erstreckende Exhalationsschläuche. Das Befeuchtungssystem beinhaltet einen Löschpapierbefeuchter, welcher in dem, dem Patienten benachbarten Inhalationsschlauch angeordnet ist. Leitungen tragen eine Menge an Wasser von einem Reservoir zu dem Befeuchter, und die Menge an zu dem Befeuchter geführten Wasser wird durch ein in den Leitungen angeordnetes, steuerbares Impulsventil begrenzt. Ein Messgerät misst wenigstens zwei Parameter, und eine Regelvorrichtung reguliert das Impulsventil als eine Funktion der gemessenen Parameter, so dass eine geeignete Wassermenge zu dem Löschpapier geführt wird, um einen gewünschten Feuchtigkeitsgrad in dem Gas zu erreichen.
- Das Ziel der Erfindung ist eine Vorrichtung zu schaffen, mit welcher die Nachteile des Standes der Technik eliminiert werden können. Dies wird mit der Erfindung erreicht. Die Anordnung gemäß der Erfindung ist wiederum dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung weiter einen Durchflusssensor umfasst, welcher angeordnet ist, um eine Messung des Atemluftflusses des Patienten durchzuführen, zweite Mittel, angeordnet, um das Atemvolumen auf der Basis der durchgeführten Messung zu berechnen, und eine Steuereinheit, welche angeordnet ist, um die von dem Patienten ausgegebene Menge an Wasser auf der Basis des gemessenen Atemvolumens zu bestimmen, und ein Betätigungsmittel und ein Mundstück, welche angeordnet sind, um, gemäß Anweisungen von der Steuereinheit, abhängig von der Menge an von dem Patienten abgegebenen Wasser, dem Patientenatemtrakt während der (den) nächsten Atemphase(n) eine Menge an Wasser zuzuführen.
- Der Vorteil der Erfindung ist, dass die Nachteile des Standes der Technik effektiv ausgeräumt werden können. Die Erfindung ermöglicht die Einstellung der Feuchtigkeitsmenge und das Timing ihrer Abgabe akkurat an den Erfordernissen jedes Patienten anzupassen, so dass das Gesamtergebnis sehr vorteilhaft ist.
- Die Erfindung wird unten detaillierter mittels einer in den beigefügten Zeichnungen beschriebenen bevorzugten Ausführungsform beschrieben, in welchen
-
1 eine schematische Ansicht eines das Verfahren gemäß der Erfindung nutzenden Systems ist, -
2 eine schematische Ansicht einer möglichen Sprühanordnung während des Einsaugens ist, -
3 eine schematische Ansicht der Sprühanordnung von2 während des Sprühens ist, und -
4 eine alternative Ausführungsform eines Details von1 zeigt. -
1 zeigt die charakteristischen Merkmale eines das Verfahren gemäß der Erfindung nutzenden Systems. Referenznummer1 bezeichnet Patientenlungen und Referenznummer2 einen Atemschlauch. Referenznummer3 bezeichnet ein Mundstück, Nummer4 ein Betätigungsmittel und Nummer5 einen Wassercontainer. Referenznummer6 bezeichnet in1 einen Durchflusssensor und Referenznummer7 eine Steuereinheit. Referenznummer8 bezeichnet in1 ein Flussüberwachungsgerät und Referenznummer9 ein Atemgerät. - Gemäß der Basisidee der Erfindung wird ein Atemvolumen eines Patienten, vorzugsweise das Exhalationsvolumen, z. B. in der Form eines einzelnen Atemvolumens oder Minutenvolumens gemessen, die Menge an von dem Patienten abgegebenen Wasser wird auf der Basis des von der Exhalation gemessenen einzelnen Atemvolumens bestimmt, und eine gewünschte Wassermenge, abhängig von der von dem Patienten abgegebenen Wassermenge, wird dem Atemtrakt des Patienten z. B. durch Sprühen während der (den) nächsten Atemphase(n) zugeführt. Die Wassermenge, die von der von dem Patienten abgegebenen Wassermenge abhängt, kann z. B. der von dem Patienten abgegebenen Wassermenge proportional sein. Der Startpunkt ist die Einstellung der Feuchtigkeitsmenge und das Timing ihrer Verabreichung, um exakt den Anforderungen des Patienten zu entsprechen, in dem eine exakt bestimmte und terminierte Wasserdosis in der Form von Spray oder Dampf der Luftpassage des Patienten zugesprüht wird, z. B. während jeder Inhalationsphase. Die zu sprühende Menge wird mittels des Durchflusssensors
6 gemessen, und dem Flussüberwachungsgerät8 und der daran angeschlossenen Steuereinheit7 , in welchem Fall der Durchflusssensor6 eine Messung an dem Atemluftfluss des Patienten durchführt, das Flussüberwachungsgerät8 das Atemvolumen auf der Basis der Messung berechnet, und die Steuereinheit7 die von dem Patienten abgegebene Wassermenge gemäß dem gemessenen Atemvolumen bestimmt. Eine Wassermenge, abhängig von der in der zuvor beschriebenen Weise bestimmten Menge an abgegebenen Wasser, wird dem Patienten z. B. durch Einsprühen während der (den) nächsten Atemphase(n) zugeführt. - Der Sensor
6 kann z. B. ein spirometrischer Sensor sein, wie in US-Patent 5,088,332 oder in dem korrespondierenden finnischen Patent 84,757 beschrieben, und genutzt werden, um auf der Basis einer Druckdifferenz das einzelne Atemvolumen der vorhergehenden Exhalationsperiode zu messen. Die Wassermenge, welche von dem Patienten entfernt wurde, kann akkurat bestimmt werden, indem angenommen wird, dass das von den Lungen1 des Patienten kommende Gas komplett mit Wasserdampf gesättigt ist. Die mit einem Atemzug von einem Volumen von einem Liter ausgestoßene Menge an Wasser ist üblicherweise etwa 30 mg oder 30 mm3, wenn die Temperatur der Exhalation des Patienten etwa 34°C ist. Falls nötig, kann die Messung der Temperatur der Exhalationsluft ausgeführt werden, vorzugsweise an dem Ende des Intubationsschlauchs. Mit dem Timing des Sprühens an einem bestimmten Punkt der Inhalation ist es ebenfalls möglich den Anteil der die Lungenbläschen erreichenden Feuchtigkeit und den in den oberen Lungenpassagen verbleibenden Anteil zu steuern. Auf diese Weise ist es möglich, nicht nur die Wassermenge zu ersetzen, die ausgestoßen wurde, sondern auch selektiv die Feuchtigkeit in dem Intubationsschlauch2 und der Trachea falls nötig zu erhöhen, um den Schleim vor dem Trocknen zu bewahren. Das Timingsignal für das Sprühen kann z. B. von dem Durchflusssensor6 erhalten werden. Eine weitere Möglichkeit ist, das Timingsignal von einem Belüfter oder einem Beatmungsgerät9 zu erhalten. Die Dauer des Wasserzufuhrprozesses, vorzugsweise des Sprühvorgangs, und sein Timing während der Atmung, üblicherweise an dem Beginn einer Inhalations- oder Exhalationsphase, wird entsprechend den Anforderungen in jeder Situation bestimmt. - Das Sprühen von Wasser oder Wasserdampf in den Atemkreislauf des Patienten kann auf verschiedene Weisen durchgeführt werden. Es gibt jedoch bestimmte, mit dem Sprühen verbundene Zustände, die betrachtet werden sollten, wenn eine bevorzugte Ausführungsform konstruiert wird. Um Kondensation zu verhindern, muss Wasser so nahe an der Öffnung des Intubationsschlauchs
2 wie möglich gesprüht werden und daher an der Patientenseite des Durchflusssensors6 . Dies hilft auch den schädlichen Effekt eines möglichen Aerosol- oder Dampfsprays auf die Durchflussmessung zu verhindern. Die Sprühvorrichtung, Pumpe o. ä., die als das Betätigungsmittel4 dient, muss in der Lage sein eine gewünschte Wassermenge trotz des hohen, durch das Beatmungsgerät erzeugten, Gegendrucks bereitzustellen, der in dem Patientenkreislauf vorherrscht und der so hoch wie 60–80 cm H2O sein kann. Die Nachgiebigkeit der von der Sprühvorrichtung zu dem Patientenkreislauf führenden Leitung muss sehr klein sein, so dass selbst ein kleines Batchvolumen von Wasser von dem Mundstück3 ausgestoßen werden kann, welches einen kleinen Durchmesser hat, so dass das Wasser nicht z. B. in dem flexiblen Volumen der Leitung verbleibt. -
2 und3 zeigen ein Beispiel einer möglichen Sprühanordnung. Die Anordnung umfasst einen Wassercontainer5 und einen, in einem Zylinder12 positionierten Kolben11 , der das Betätigungsmittel4 bildet und der mittels eines Schrittmotors10 gesteuert wird. Der durch den Schrittmotor10 gesteuerte Kolben11 saugt eine Menge an Wasser zu dem Zylinder12 , die von dem einzelnen Atemvolumen der Exhalation abhängt, wenn der Patient ausatmet, und leert das Wasser in den Atemtrakt das nächste Mal, wenn der Patient inhaliert. Das Leeren kann entweder an dem Beginn der Inhalation stattfinden, in welchem Fall die gesamte Feuchtigkeit die Lungen1 erreicht, oder an dem Ende, in welchem Fall sie in einem anatomischen toten Raum in dem oberen Atemtrakt verbleibt und in dem Intubationsschlauch2 . Da das benötigte Volumen an Wasser sehr klein sein kann ist es vorteilhaft, einen langen und dünnen Zylinder zu benutzen, so dass die Dosierung genau gehalten werden kann, der ein kleines Volumen hat und der während jedes Atemzugs gefüllt und geleert wird und nicht ein großer Zylinder, der weniger offen gefüllt werden würde. - Die Atemluft kann entweder durch Erhitzen des Mundstücks
3 erwärmt werden, in welchem Fall dasselbe Gerät auch als ein Wassererwärmer dient, oder mittels eines separaten Erhitzers15 . Das Mundstück3 kann z. B. ein kurzer Metallschlauch sein, der elektrisch heizbar ist und der in seiner Wand eine kleine Öffnung enthält, durch welche das Wasser gesprüht wird. Die zur Heizung des Mundstücks3 verwendeten Geräte sind in der Figur mittels Referenznummer13 bezeichnet. - Das Wasser kann zu der Luftpassage in der Form von Aerosol oder Gas zugeführt werden. Beide Alternativen sind technisch einfach einzurichten und es kann sogar klinisch nützlich sein, dass beide Formen mit derselben Vorrichtung produziert werden können. Aerosol kann insbesondere bevorzugbar sein, wenn die Vorrichtung auch zur Medikamentenverabreichung genutzt werden soll, wie z. B. wasserlösliche Medikamente zu dem Atemsystem des Patienten. Es sollte bemerkt werden, dass dies üblicherweise mit einer Ultraschallvorrichtung oder einer Vorrichtung des Ausstoßtyps durchgeführt wird, der Sauerstoff als das Betriebsgas nutzt. Der Nachteil von einem gasbetriebenen Zerstäuber ist, dass das dem Patienten zugeführte Sauerstoffniveau mit der Installation der Vorrichtung und der Messung des Sauerstoffverbrauchs des Patienten ebenfalls stark gestört wird. Ein Zerstäuber, welcher gemäß dem Prinzip der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, hat nicht die oben beschriebenen Nachteile. Die Zufuhr eines pharmazeutischen Stoffs zu dem zu versprühenden Wasser ist generell in
1 mittels Referenznummer14 gezeigt. -
4 zeigt eine schematische Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Anordnung von1 . Gleiche Referenznummern bezeichnen korrespondierende Teile in4 und in1 . In der in4 gezeigten Ausführungsform befindet sich zwischen dem Mundstück3 und dem Durchflusssensor6 eine Komponente14 , welche eine künstliche Nase (HME) oder einen Bakterienfilter oder beides umfasst. - Die oben beschriebene Ausführungsform ist in keiner Weise dazu gedacht die Erfindung einzuschränken, sondern die Erfindung kann frei innerhalb des Rahmens der Ansprüche modifiziert werden. Daher ist es klar, dass ein Betätigungsmittel oder andere Details in einer Vorrichtung, welche die Erfindung nutzt, nicht exakt so sein müssen wie in den Figuren gezeigt, sondern es sind auch andere Formen von Anordnungen möglich.
Claims (17)
- Anordnung zur Behandlung von Atemgas eines intubierten Patienten, welche Anordnung Mittel (
2 ,9 ) zur Zuführung von Inhalationsgas zu den Lungen (1 ) des Patienten umfasst und um das Exhalationsgas von dem Patienten zu leiten, und Befeuchtungsmittel (5 ), um den Feuchtigkeitsgrad in dem Inhalationsgas zu erhöhen, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung weiter einen Durchflussmesser (6 ) umfasst, welcher angeordnet ist, um eine Messung des Atemgasluftflusses des Patienten durchzuführen, zweite Mittel (8 ), angeordnet, um das Atemvolumen auf der Basis der durchgeführten Messung zu berechnen, und eine Steuereinheit (7 ), welche angeordnet ist, um die von dem Patienten ausgegebene Menge an Wasser auf der Basis des gemessenen Atemvolumens zu bestimmten, und ein Betätigungsmittel (4 ) und ein Mundstück (3 ), welche angeordnet sind, um, gemäß Anweisungen von der Steuereinheit (7 ), dem Patientenatemgastrakt während der (den) nächsten Atemphase(n) eine Menge an Wasser zuzuführen, welche von der Menge an von dem Patienten abgegebenen Wasser abhängig ist. - Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsmittel (
4 ) einen Container (12 ) umfasst, welcher angeordnet ist, um eine Menge an Wasser aufzunehmen, welche von der Menge an von dem Patienten ausgegebenen Wasser abhängig ist, und dass die oben erwähnte Wassermenge angeordnet ist, um dem Patienten durch Leeren des Containers (12 ) auf einen Zug zugeführt zu werden. - Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Container (
12 ) des Betätigungsmittels (4 ) aus einem Zylinder mit einem zugehörigen Kolben (11 ) gebildet ist. - Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung auch eine Komponente (
14 ) umfasst, die eine künstliche Nase, einen Bakterienfilter oder beides umfasst. - Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Wasserzufuhr und das Timing während der Beatmung, üblicherweise an dem Beginn von Inhalation oder Exhalation, eingerichtet sind, um zu jeder Situation zu passen.
- Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Einstellung der Dauer und des Timings der Wasserzufuhr Feuchtigkeit eingerichtet ist, um in gewichteten Mengen zu verschiedenen Teilen der Luftpassage und der Lungen (
1 ) geführt zu werden. - Anordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflusssensor (
6 ) das Timingsignal für die Wasserzufuhr bietet. - Anordnung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Belüfter oder ein Beatmungsgerät (
9 ) das Timingsignal für die Wasserzuführ liefert. - Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel, um das zu dem Patienten zugeführte Wasser in die Form von Aerosol umzuwandeln.
- Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–8, gekennzeichnet durch Mittel (
13 ), um das zu dem Patienten zugeführte Wasser zu Wasserdampf zu erhitzen, bevor es in den Atemtrakt geleitet wird. - Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (
13 ), um das zu dem Patienten zugeführte Wasser zu erwärmen auch das Inhalationsgas erwärmen. - Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zu dem Patienten zugeführte Wasser einen pharmazeutischen Stoff enthält.
- Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflusssensor (
6 ) das einzelne Atemvolumen oder von der Exhalation gemessene Minutenvolumen misst. - Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an dem Patienten zuzuführendem Wasser zu der Menge an von dem Patienten ausgegebenen Wasser proportional ist.
- Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel, um dem Patienten das Wasser durch Sprühen zuzuführen.
- Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Wasser hinzugefügte pharmazeutische Stoff wasserlöslich ist.
- Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (
7 ) die Menge an von dem Patienten abgegebenen Wasser auf der Basis des gemessenen Volumens und der angenommenen oder gemessenen Temperatur bestimmt.
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