DE69816858T2

DE69816858T2 - Beatmungssystem

Info

Publication number: DE69816858T2
Application number: DE69816858T
Authority: DE
Inventors: Hubertus Leonardus LAMMERS
Original assignee: Medisize BV
Current assignee: Medisize BV
Priority date: 1997-12-04
Filing date: 1998-12-01
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2018-12-02
Also published as: EP1035887B1; AU1354499A; US6474335B1; EP1035887A1; NL1007699C2; WO1999027988A1; DE69816858D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum künstlichen Beatmen gemäß der Präambel in Anspruch 1.
Ein solches System zum künstlichen Beatmen wird in US-Patent Nr. 4 232 667 offengelegt.
Hinsichtlich der schädlichen Auswirkungen, die ein System zum künstlichen Beatmen bei Kombination mit einer Anästhesie durch ein Gas und ein Lachgas sowohl auf die Umgebung außerhalb des Operationssaals als auch auf das Personal im Operationssaal hat, ist eine geschlossene Zirkulation der Atmungsgase zunehmend wünschenswert. Das heißt, aus den vom Patienten ausgeatmeten Gasen wird CO₂ im Beatmungsgerät auf kontrollierte Weise (teilweise) entfernt und die Gase unter Beimischung von Sauerstoff und/oder eines Anästhetikums und/oder Lachgases zum Patienten zurückgeführt.
Das in US-Patent Nr. 5 482 031 beschriebene System umfasst zwei Kreisläufe. Ein erster Kreislauf besteht zwischen dem Wärme-Feuchtigkeitstauscher (HME) und dem Beatmungsgerät, und ein zweiter Kreislauf besteht zwischen dem Wärme-Feuchtigkeitstauscher und dem Schlauch, der in den Rachen des Patienten eingeführt wird. Der zweite Kreislauf umfasst einen Luftbefeuchter, sodass mindestens in dem zweiten Kreislauf sehr feuchte Luft zirkuliert. Es ist von großer Wichtigkeit, dass ein solcher Patient Luft mit hohem Feuchtigkeitsgehalt atmet; schließlich erfolgt die Luftbefeuchtung nicht mehr über die Nasen- und Mundhöhle, weil die Luft direkt durch einen Schlauch zugeführt wird. Die ausströmende Luft hat eine relativ hohe Temperatur und kann deshalb einen hohen Feuchtigkeitsgehalt haben. Beim Transport zum HME wird diese Luft abgekühlt, da die Temperatur im Operationssaal ungefähr 20°C beträgt. Beim Weitertransport wird die Luft noch stärker abgekühlt. Dadurch schlägt sich die Feuchtigkeit an den Schlauch-Innenwänden nieder und kann leicht Tröpfchen bilden, die sich wiederum zu einem Wasserstau ansammeln können, wodurch schließlich die Funktion des Beatmungssystems beeinträchtigt wird oder vollständig zum Erliegen kommt. Es ist klar, dass dies eine lebensbedrohliche Situation sein kann. Außerdem wird dadurch die Be stimmung des CO₂-Gehalts beeinträchtigt, sodass die Lebensfunktionen des Patienten nicht mehr exakt kontrolliert werden können. Deshalb wurden zur Vorbeugung eines solchen Wasserstaus eine Vielzahl von Bauarten gemäß dem Stand der Technik vorgeschlagen, jedoch ist bei allen diesen Konstruktionen weiterhin die Lage der Schläuche kritisch.
Ein System mit Rezirkulation der Gase wird in oben genanntem US-Patent Nr. 4 232 667 beschrieben. Durch dieses System werden die oben genannten Nachteile teilweise behoben, d. h., große Mengen Anästhetikum treten nicht mehr in den Operationssaal aus und es kann eine geringere Menge Anästhetikum eingesetzt werden, sodass die Kosten sinken. Als Beispiel wird eine Reduzierung um einen Faktor von 5–20 bei Einsatz dieses Systems in einer langwierigen Operation genannt. In dem System gemäß US-Patent Nr. 4 232 667 erfolgt zweifelsfrei eine Kondensation und folglich eine Ansammlung von Flüssigkeit in den mit dem Patienten verbundenen Schläuchen. Aus den Zeichnungen ist ersichtlich, dass die vom Beatmungsgerät abgehenden Schläuche alle nach unten abfallen, sodass die Flüssigkeit zurück zum Patienten fließt.
Dieses System arbeitet nicht zufriedenstellend; zumal die Schläuche in der Praxis immer so angebracht werden, dass sie je nach Lage des Patienten in gewissem Maße beweglich sind, d. h., der tiefste Punkt der Schläuche ist nicht der Patient, sondern ein Punkt zwischen dem Beatmungsgerät und dem Mund des Patienten. Folglich kann bei Auftreten von Kondensation ein Wasserstau entstehen, mit allen Konsequenzen.
Weiterhin ist erwiesen, dass die Lunge zwar im Allgemeinen fähig ist, dem Patienten zugeführtes Wasser auszuhalten, jedoch bei Eintreten von Wasser in die Lunge eine Reaktion erfolgt, die der Stabilität des Patienten während der Operation abträglich ist. Das System gemäß US-Patent Nr. 4 232 667 ist vergleichbar mit einem aktiven Befeuchtungssystem.
Das Britische Patent Nr. 2 267 661 offenbart einen Wärme-Feuchtigkeitstauscher (HME) sowie ein Verfahren zu dessen Prüfung. Es werden Vergleichsprüfungen mittels einer Konstruktion vorgeschlagen, die den Patienten und das Beatmungsgerät simuliert, wobei in einem Fall ein HME integriert ist und im anderen Fall kein HME vorhanden ist. Die Prüfung hat große Ähnlichkeit mit dem Verfahren nach ISO 9360. Um eine Beeinträch tigung durch Feuchtigkeit im Beatmungsgerät auszuschließen wird ein separates Trocknungsgerät eingesetzt. Es ist auf keinen Fall beabsichtigt, die Testkonstruktion gemäß dem Britischen Patent bei Patienten einzusetzen. Das in dem Britischen Patent beschriebene System ist vergleichbar mit einem passiven Befeuchtungssystem, in dem die Beatmungsschläuche vollständig trocken bleiben.
Das Ziel vorliegender Erfindung ist die Bereitstellung eines Systems zum künstlichen Beatmen, in dem die verschiedenen Schläuche auf einfache Weise und ohne Gefahr für den Patienten positioniert werden können, ohne auf die Möglichkeit einer Funktionsstörung durch Wasserstau achten zu müssen.
Dieses Ziel wird durch ein System zum künstlichen Beatmen wie oben beschrieben mit den in Anspruch 1 spezifizierten Merkmalen erreicht.
Im Unterschied zum Stand der Technik, nach dem die Luft stets so feucht wie möglich gehalten wird und Staus an kritischen Stellen der Schläuche durch spezielle Maßnahmen verhindert werden müssen, basiert vorliegende Erfindung auf dem Prinzip, dass die Luft in dem ersten Kreislauf so trocken wie möglich gehalten wird und auf den zweiten Kreislauf so weit wie möglich verzichtet wird. Dies ist möglich, indem der Wärme-Feuchtigkeitstauscher nahe am Mund des Patienten positioniert wird und der Schlauch, der in den Rachen des Patienten eingeführt wird, direkt (wenn nötig über ein Verbindungsstück) mit dem Wärme-Feuchtigkeitstauscher verbunden wird. So besteht kein Risiko einer Funktionsstörung durch einen Wasserstau im zweiten Teil des Systems. In dem ersten Kreislauf werden Feuchtigkeitsabscheideeinrichtungen installiert, mit Hilfe derer alle den Wärme-Feuchtigkeitstauscher passierende Feuchtigkeit gesammelt und ausgeleitet wird, sollte der Wärme-Feuchtigkeitstauscher nicht 100-prozentig funktionieren.
Das oben beschriebene System wird besonders vorteilhaft in einem geschlossenen Kreislauf eingesetzt, d. h. in einem System, in dem die vom Patienten ausgeatmete Luft über den HME an das Beatmungssystem zurückgeleitet wird, CO₂ im System ausgespült wird und frischer Sauerstoff mit Anästhetikum und gegebenenfalls Lachgas zugeführt wird. In einer weiteren Variante eines solchen geschlossenen Kreislaufsystems wird eine große Menge Luft mit Anästhetikum und weiteren notwendigen Zusatzstoffen zirkuliert, wobei an einem bestimmten Punkt im System Luft abgezweigt und über einen HME dosiert dem Patienten zugeführt wird. Die vom Patienten ausgeatmete Luft wird in das System zurückgeleitet. Ein solches System ist unter dem Namen „Physioflex" bekannt.
Weiterhin ist es mit dieser Konstruktion, in der die ausgeatmete Luft rezirkuliert wird, möglich, den CO₂-Gehalt in der ausgeatmeten Luft nahe am HME exakt und mit geringem Risiko einer Beeinträchtigung zu messen. Es gibt keine Schwankungen der Messgenauigkeit durch eventuell vorhandenes Kondenswasser mehr. Folglich kann auch die notwendige Dosis der Sauerstoffzufuhr genauer bestimmt werden. In manchen Fällen wird der Luftstrom kontrolliert, indem der Druckabfall über einen bestimmten Abschnitt der Schläuche gemessen wird. Bei Feuchtigkeit in den Schläuchen, in den Messrohren bzw. der Messsonde können Beeinträchtigungen auftreten. Mit der Konstruktion gemäß vorliegender Erfindung werden solche Beeinträchtigungen vermieden.
Die Feuchtigkeitsabscheideeinrichtungen können an jeder Stelle im System installiert werden, z. B. am Ablass vom Patienten, im CO₂-Messschlauch, an der Zufuhr zum Patienten und kombiniert mit der CO₂-Abscheideeinrichtung. Auch können Feuchtigkeitsabscheideeinrichtungen an mehreren Stellen installiert werden. Wenn eine CO₂-Abscheideeinrichtung eingesetzt wird, wird eine Trockeneinrichtung bevorzugt der CO₂-Abscheideeinrichtung im Beatmungsgerät nachgeschaltet installiert. Dadurch kann auch die Feuchtigkeit abgeschieden werden, die beim Ausspülen des CO₂ entsteht, wenn beispielsweise ein Calciumhydroxid- oder Bariumhydrid-System verwendet wird.
Die Feuchtigkeitsabscheideeinrichtung kann jede geeignete Konstruktion gemäß dem Stand der Technik oder jede andere geeignete Konstruktion sein, wie z. B. eine Vorrichtung, die mit Absorption arbeitet (z. B. mit Silikagel) oder eine Vorrichtung, die mit Kondensation arbeitet. Die konkret eingesetzte Vorrichtung hängt von der jeweiligen Anwendung ab. Vorzugsweise sind die Feuchtigkeitsabscheideeinrichtungen in dem Beatmungsgerät integriert.
Mit der oben beschriebenen Konstruktion ist es möglich, die Zufuhr und den Ablass koaxial zueinander anzuordnen, sodass es schließlich nicht mehr notwendig ist, die verschiedenen Schläuche zu kontrollieren und auf eine bestimmte Weise einzusetzen, da es keine Gefahr eines Wasserstaus mehr gibt. Indem die Schläuche ineinander gesteckt werden, können einfache Standard-Verbindungsvorrichtungen sowohl zum Beatmungsgerät als auch zum HME eingesetzt werden. Somit ist es möglich, das Beatmungsgerät nach der Operation im Operationssaal zurückzulassen und den Patienten über die freien Enden der Schläuche, die mit dem HME und dem Patienten verbunden bleiben, an ein anderes Beatmungsgerät anzuschließen. Diese Schläuche können zum Beispiel an ein Beatmungsgerät angeschlossen werden, welches sich auf der Intensivstation befindet.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die Ausführungsbeispiele, die in den Zeichnungen dargestellt sind und zur Veranschaulichung dienen, ausführlicher beschrieben.
1 ist eine sehr schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Systems zum künstlichen Beatmen gemäß vorliegender Erfindung; und
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung.
In 1 bezeichnet die Bezugsnummer 1 das System zum künstlichen Beatmen gemäß vorliegender Erfindung als Ganzes. Das System umfasst ein Beatmungsgerät 2, einen koaxialen Schlauch 3, der mit einem Wärme-Feuchtigkeitstauscher 6 verbunden ist, und einen Schlauch 12, der mit dem Wärme-Feuchtigkeitstauscher 6 verbunden ist und über eine Tubusmanschette 13 in den Rachen des Patienten eingeführt wird. Das Beatmungsgerät 2 weist einen Einlass 7 für die aus dem Schlauchabschnitt 4 kommende Luft auf. Diese Luft strömt vom Einlass 7 durch eine Kammer 15, in der CO₂ abgeschieden wird. Der Zustand des Patienten und seine Lungenfunktion werden mittels einer CO₂-Saugsonde 17 kontrolliert, die am Ende eines Schlauchs 16 angeordnet ist, der wiederum in den Wärme-Feuchtigkeitstauscher mündet. Diese Anordnung gewährleistet eine stabile CO₂-Messung. Sauerstoff, Anästhetikum, Lachgas und je nach Bedarf andere Zusatzstoffe werden sorgfältig dosiert über den Schlauch 9 zum Ablass der Kammer 15 eingeleitet. Die Dosierung dieser Stoffe kann auf jede aus dem Stand der Technik bekannte Weise erfolgen. Nachgeschaltet folgen ein Ventilator 18 und eine mit diesem in Reihe geschaltete Trockenkammer 14, die auf Grundlage von Absorption arbeitet. Die Trockenkammer ist mit Silikagel gefüllt. Der Auslass 8 der Trockenkammer mün det in den Schlauchabschnitt 5 des koaxialen Schlauchs 3. Der koaxiale Schlauch 3 mündet in den Einlass 11 des Wärme-Feuchtigkeitstauschers 6.
2 zeigt eine Variante der oben beschriebenen Konstruktion, die als Ganzes mit der Bezugsnummer 21 bezeichnet ist. Diese Variante umfasst ein Beatmungsgerät 22, das mit der oben beschriebenen Konstruktion im Wesentlich identisch ist. Einander entsprechende Komponenten haben gleiche Bezugsnummern. Anstelle eines koaxialen Schlauchs sind in dieser Variante zwei separate Schläuche eingesetzt – der Ablass vom Patienten mit der Bezugsnummer 24, und die Zufuhr zum Patienten mit der Bezugsnummer 25. Die zwei Schläuche münden in den Einlass 27 bzw. den Auslass 28 des Systems 22. Die Bezugsnummer 29 bezeichnet die Sauerstoff- und Anästhetikumzufuhr. Die Schläuche 24 und 25 münden in ein Gabelstück 23, das an den Einlass 31 des Wärme-Feuchtigkeitstauschers (oder HME) angeschlossen ist. Die Komponente mit der Bezugsnummer 34 ist eine Trockeneinrichtung, die mit Kondensation arbeitet.
Der Wärme-Feuchtigkeitstauscher kann ein beliebiger aus dem Stand der Technik bekannte Wärme-Feuchtigkeitstauscher sein.
In beiden oben beschriebenen Konstruktionsvarianten wird die Feuchtigkeit, die sich stromabwärts vom Wärme-Feuchtigkeitstauscher, d. h. in Schlauch 4 bzw. 24 ansammelt und deren Menge sich auch in Folge der Reaktion in der Kammer 15 erhöhen kann, in der Kammer 14 bzw. 34 gesammelt und ausgeleitet. Dadurch wird soviel Feuchtigkeit ausgeleitet, dass auch bei der niedrigsten im System vorkommenden Temperatur (außerhalb der Trockeneinrichtung) keine Feuchtigkeit kondensieren kann.
Es wurde festgestellt, dass der Patient aus einer solchen im Wesentlichen trockenen Zufuhr und trockenen Ablass keinerlei Nachteile erleidet. Außerdem besteht keine Gefahr einer Verschließung von Schlauch 3 bzw. der Schläuche 24 und 25 durch einen Wasserstau, und wird die CO₂-Messung nicht beeinträchtigt.
Zur Bestimmung der Kapazität der Vorrichtung zur Wasserabscheidung 14 bzw. 34 ist es natürlich erforderlich, die Menge an Feuchtigkeit, die den Wärme-Feuchtigkeitstauscher passiert, und die Menge an Feuchtigkeit, die in der Kammer 15 freigesetzt werden kann, zu berücksichtigen. Besonders wichtig ist die Leistung des Wärme- Feuchtigkeitstauschers. Unter Betriebsbedingungen können die folgenden Werte als Beispiel dienen:
Luft zur Einatmung enthält vorzugsweise mehr als 30 mg H₂O pro Liter.
Der Wasserverlust durch den Wärme-Feuchtigkeitstauscher beträgt weniger als 10 mg H₂O pro Liter Luft.
Je nach Körpergewicht des Patienten und anderen Faktoren werden pro Minute zwischen 2 Litern (Neugeborene) und 10 Litern (große Erwachsene) Luft für die künstliche Beatmung des Patienten verbraucht. Während der künstlichen Beatmung werden pro Minute ca. 0,5 Liter frisches Gas zugeführt und ca. 14 ml H₂O pro Stunde im System produziert.
Ein Erwachsener mit normalem Stoffwechsel produziert 15 mol CO₂ pro 24 h (CO₂ wird in der Kammer 15 im Verhältnis 1 : 1 zu H₂O umgewandelt).
Die Temperatur im Operationssaal beträgt üblicherweise ca. 20°C.
Ausgehend von den obigen Durchschnittswerten, einem Atemvolumen von 8 Litern pro Minute und einer Operationszeit von 1 Stunde beträgt die Gesamtmenge des aus der Kammer 14 bzw. 34 auszuleitenden Wassers 14 ml pro Operation. Für diesen Fall wird eine vollständige CO₂-Abscheidung mittels Natronkalk vorausgesetzt. Wenn weniger CO₂ abgeschieden wird, ist die Menge an während der Operation freigesetztem Wasser natürlich niedriger und das System wird entsprechend angepasst.
Auch wenn vorliegende Erfindung oben mit Bezug auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, wird ersichtlich sein, dass zahlreiche Varianten für Kreislauf-Zufuhr und -Ablass möglich sind, und dass es außerdem möglich ist, die Feuchtigkeitsabscheideeinrichtung(en) an jede beliebige andere Stelle im Kreislauf zu positionieren. Solche Varianten liegen alle innerhalb der Reichweite der beiliegenden Patentansprüche.

Claims

System (1, 21) zum künstlichen Beatmen, mit dem ein Patient künstlich beatmet wird, während ein Anästhetikum dosiert wird, wobei die Gase der künstlichen Beatmung und das Anästhetikum rezirkulieren, und das ein Beatmungsgerät (2) mit einem Einlass (7, 27), der mit dem Ablass (4, 24) von einem Patienten verbunden ist, einem Auslass (8, 28), der mit der Zufuhr zu einem Patienten verbunden ist, sowie eine Dosiereinrichtung (9, 29) umfasst, die ein Anästhetikum und/oder Lachgas und Sauerstoff in die Zufuhr dosiert, wobei die Zufuhr und der Ablass in ein gemeinsames Bauteil übergehen, das mit einer Röhre (12) versehen ist, die in den Rachen eines Patienten einzuführen ist und mit einer CO₂-Abscheideeinrichtung (15) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Röhre (12) mit einer Seite (10, 30) eines Wärme-Feuchtigkeits-Tauschers (heat-moisture exchanger-HME) (6, 26) verbunden ist, wobei die Zufuhr und der Ablass mit der anderen Seite (11, 31) des Wärme-Feuchtigkeits-Tauschers verbunden sind, und dadurch, dass Feuchtigkeitsabscheideeinrichtungen (14, 34) in der Zufuhr, dem Ablass, der Beatmungseinrichtung oder in der CO₂-Abscheideeinrichtung (15) vorhanden sind.
System zum künstlichen Beatmen nach Anspruch 1, wobei die Feuchtigkeitsabscheideeinrichtungen stromab von der CO₂-Abscheideeinrichtung installiert sind.
System zum künstlichen Beatmen nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Feuchtigkeitsabscheideeinrichtung eine Absorptions-Trockeneinrichtung umfasst.
System zum künstlichen Beatmen nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Feuchtigkeitsabscheideeinrichtung eine Kondensations-Trockeneinrichtung (34) umfasst.
System zum künstlichen Beatmen nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Adsorptionseinrichtungen in der CO₂-Abscheideeinrichtung (15) angeordnet sind.
System zum künstlichen Beatmen nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zufuhr und der Ablass koaxial (3) zueinander angeordnet sind.