EP2563442A1 - Verfahren und vorrichtung zur applikation mindestens eines medizinischen gases an einen mit hilfe eines beatmungsgeräts beatmeten patienten - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur applikation mindestens eines medizinischen gases an einen mit hilfe eines beatmungsgeräts beatmeten patienten

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EP2563442A1
EP2563442A1 EP10796309A EP10796309A EP2563442A1 EP 2563442 A1 EP2563442 A1 EP 2563442A1 EP 10796309 A EP10796309 A EP 10796309A EP 10796309 A EP10796309 A EP 10796309A EP 2563442 A1 EP2563442 A1 EP 2563442A1
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EP
European Patent Office
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gas
patient
line
medical
regulating means
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10796309A
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English (en)
French (fr)
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Hermann ULRICHSKÖTTER
Rainer KÖBRICH
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Getinge Deutschland GmbH
Original Assignee
Maquet Vertrieb und Service Deutschland GmbH
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Filing date
Publication date
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    • A61M2240/00—Specially adapted for neonatal use

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for applying at least one medical gas to a ventilated patient.
  • a ventilator generates a flow of breathing gas at least in an area of a breathing gas supply line.
  • a predetermined amount of a medical gas to be administered is added to this respiratory gas flow.
  • the mixed gas of the respiratory gas flow provided by the respirator and the medical gas added to this flow is supplied to a connector, such as a so-called Y-piece, from which a patient supply line leads to the patient to be ventilated and another line.
  • a connector such as a so-called Y-piece
  • EP 0 937 479 B1, EP 0 937 479 B1, US Pat. No. 5,558,083, EP 0 786 264 B1, EP 1 516 639 B1, and EP 0 723 466 B1 also disclose devices and methods for administering nitric oxide continuous and pulsed time courses known to a ventilated patient.
  • control valves for adjusting the amount of nitrogen oxide are provided, which, however, each type of construction under specific given pressure conditions to pass a defined amount of gas per unit time.
  • the medical gas being provided in a constellation suitable for the device and the patient is provided in the open state of the regulatory means a suitable amount of gas for treatment.
  • the object of the invention is to provide a method and a device for applying at least one medical gas to a patient ventilated by means of a ventilator, in which the amount of gas to be administered is easily adjustable.
  • the method and the device for applying at least one medical gas to a patient ventilated by means of a ventilator ensure that the medical gas is introduced into the constant respiratory gas flow generated by the respirator in the first conduit via the two regulating means arranged in parallel and so Patients can be supplied.
  • the quantity, in particular the volume, of the medical gas introduced into the first line can be adjusted with a corresponding choice of the pulse length and pulse train.
  • the gas pulses are introduced in particular as a function of at least one parameter of the respiration of the patient. This achieves, in particular, that the medical gas is supplied to the patient during an inhalation phase.
  • both the method and the device provide a variable adjustment of the amount of gas to be applied in large adjustment ranges and thus a broad concentration spectrum.
  • the pulse-shaped partial pressure caused by the gas pulses can be measured down to the respiratory tract of the ventilated patient.
  • the flow velocity and / or the gradient of the flow rate of the respiratory gas flow are used as parameters of the patient's respiration.
  • the respective pulse duration of the gas pulse and / or the respective volume flow of the medical gas during the gas pulses and / or the time interval between successive gas pulses are controlled as a function of the flow velocity.
  • the control is in particular such that the amount of supplied medical gas is proportional to the flow rate.
  • a pulse frequency of the gas pulses is 26, 52, 104 or 208 pulses per minute, at least during a time interval of the inhalation phase.
  • the amount of medical gas supplied per gas pulse is different for at least two gas pulses during the inhalation phase.
  • the amount of medical gas can be adjusted in particular via the pulse duration and / or the flow volume during the gas pulse
  • the regulating means are controlled with the aid of a control unit or of the control unit in such a way that a gas quantity fixed to a gas pulse and / or a gas volume fixed to a gas pulse is introduced into the first line.
  • a gas quantity fixed to a gas pulse and / or a gas volume fixed to a gas pulse is introduced into the first line.
  • the medical gas contains NO (nitrogen monoxide).
  • the medical gas can in particular be provided as a gas mixture of NO (nitrogen monoxide) and N 2 (nitrogen).
  • a gas mixture of NO (nitrogen monoxide) and He (helium) has proven to be particularly advantageous, since particularly short reaction and reaction times are achieved, in particular by helium. This can especially in newborns and premature babies and the be effectively administered by these patients relatively small inspired amounts of the mixture of breathing gas and medical gas.
  • the parallel regulating means are preferably valves and are then also referred to as a valve bank.
  • the first valve has a flow rate of 0.16 liters per minute
  • the valve 2 a flow rate of 1.6 liters per minute
  • the valves 3 and 4 each have a flow rate of 8 liters per minute with permanent opening (measured with medical air).
  • regulating means which have a shortest possible opening time of ⁇ 7 milliseconds, preferably in the range of 4 milliseconds to 7 milliseconds.
  • the control unit can open the valves individually or in any combination, so that in the specific embodiments, a maximum flow of 17.76 liters per minute is possible.
  • a control unit optimizes the opening of the regulating means in such a way that the longest possible opening time is achieved within a cycle time of, for example, 104 gas pulses per minute. This ensures a uniform and homogeneous mixing of the medical gas into the patient's led breathing air reached. Furthermore, this achieves a large, adjustable dosing range of the medical gas to be applied to the patient.
  • the invention will provide a larger therapeutic concentration spectrum clinically available.
  • the regulating means in the open state to each other different volume flows of the Let the gas source through to the first line.
  • at least two of the regulating means in the opened state allow different volume flows to pass from the gas source to the first line. Thereby, a concentration of a relatively large concentration spectrum can be easily adjusted.
  • the regulating means each comprise at least one solenoid valve.
  • at least one regulating means can be preceded and / or followed by an orifice plate or another throttling means for restricting the volume flow flowing through the regulating means.
  • Solenoid valves are on the one hand inexpensive and on the other hand solenoid valves have relatively short response times. The solenoid valves are driven in particular binary, so that they are fully closed in a first operating state and fully open in a second operating state.
  • Regulating means of the same type can be used by the throttling means for restricting the volumetric flow passing through the regulating means, in particular solenoid valves of the same type, wherein the volume flow flowing through the regulating means in the opened state is different by the provision of different flow resistances. As a result, different volume flows can be generated through the regulating means in a simple manner.
  • the patient supply gas is removed. At least the proportion of the medical gas and / or the proportion of a reaction product of the medical gas in the withdrawn gas is determined.
  • the gas can be taken from the patient supply line via a measuring line and an analysis unit for Detection of at least the proportion of the medical gas and / or the proportion of a reaction product of the medical gas to be supplied.
  • the extraction and detection can be performed once or several times during an inhalation process, preferably repeatedly during each inhalation process.
  • the inner diameter of the measuring line is preferably smaller than the diameter of the first line, the second line and the patient supply line.
  • the proportion of the medical gas in the inhaled gas is regulated to the preset desired value.
  • the amount of medical gas to be administered to the patient can be monitored and / or kept constant in a simple manner. If, in addition to or as an alternative to the proportion of the medical gas, the proportion of a reaction product of the medical gas is analyzed, it is advantageous to determine the proportion of an oxidation product of the medical gas.
  • nitric oxide (NO) is used as medical gas
  • the proportion of the oxidation product nitrogen dioxide (NO 2 ) can be determined.
  • the proportion of nitrogen dioxide detected can then be compared with a permissible target value.
  • the introduction of the medical gas into the first line can then be stopped or the volume of the introduced medical gas can be reduced. at too high a concentration of nitrogen dioxide in the respiratory gas, the patient can be damaged, so this is to be avoided.
  • the ventilator determines information about a flow profile of the respiration of the ventilated patient.
  • a control unit can then control the regulation means depending on the determined flow profile such that they introduce a larger amount of the medical gas into the first line during the inhalation phases of the patient with each generated gas pulse and / or introduce the gas pulses with a higher pulse frequency into the first line during the exhalation of the patient.
  • the same pulse frequency is used during the inhalation phase and during the respiratory phase.
  • the pulse frequency is preset to 104 gas pulses per minute.
  • the pulse frequency may be higher during the inspiratory phase than during the exhalation phase.
  • the volume introduced with each gas pulse may be equal to or greater than the gas volume of the gas pulses during the exhalation phase.
  • Sirömungssti) staBdsp ' hase no medical gas to be supplied. Furthermore, gas pulses having a larger pulse width are preferably supplied during the inhalation phase than during the exhalation phase.
  • solenoid valves preferably reversible valves are used between a fully closed and a fully open position, which are controlled binary.
  • the invention can be used in particular in neonatology for the treatment of pulmonary hypertension of a premature baby with nitric oxide. Nitric oxide is also applied to treat patients after organ transplants. However, the invention can also be used for the application of other gaseous drugs.
  • a gas source for delivery of gaseous drugs may come from a gas source for delivery of gaseous drugs.
  • a gas source is also referred to as additive gas source since it is provided in addition to a respiratory gas source or source of oxygen.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device for applying at least one medical gas to a ventilated by means of a ventilator patient according to a first embodiment
  • FIG. 2 a schematic representation of components of an applicator for application of the medical gas
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a device for applying at least one medical gas to a patient ventilated by means of a ventilator according to a second exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 4 shows an illustration of the time course of the respiration of the ventilated patient and the application of the medical gas according to the first and second exemplary embodiments of the invention
  • Figure 5 is a schematic representation of a device for applying at least one medical gas to a with Help of a ventilator ventilated patients according to a third embodiment of the invention
  • FIG. 6 is an illustration of the time course of the respiration of a ventilated patient and the application of the medical gas according to the third embodiment of the invention.
  • FIG. 7 shows an illustration of the time course of the respiration of a ventilated patient and the application of the medical gas according to a fourth exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device 10 for applying at least one medical gas to a patient 14 ventilated by means of a respirator 12 according to a first exemplary embodiment of the invention.
  • NO nitrogen monoxide
  • This gas is provided in a gas cylinder 16 as a gas mixture (NO / N 2 ) comprising N 2 nitrogen and NO nitrogen monoxide.
  • NO / N 2 a gas mixture
  • the gas mixture NO / N 2 a metering device 20 via a connection hose 22 with a preset pressure regulator 18 target pressure at the connecting piece C of the metering device 20 is supplied.
  • a first line 24 designed as a breathing air hose leads to a connecting element 26 designed as a Y-piece. Furthermore, a second line 28 designed as an exhaust hose and a patient supply line 30 are connected to the connecting element 26.
  • the patient supply line 30 is provided with a test lung in the form of an inflatable patient simulating the patient 14. ren balloons 32 connected.
  • the end of the patient supply line 30 leading to the patient 14 is connected to a breathing mask or a tube inserted into the respiratory tract of the patient 14.
  • the exhaust hose 28 is guided back to the respirator 12, wherein the flowing back through the exhaust hose 28 gas mixture is either dissipated or reprocessed in the ventilator 12.
  • the respirator 12 is connected in the present embodiment via a connecting hose 34 with a formed as a gas cylinder 36 gas source.
  • the gas cylinder 36 contains an oxygen (O 2 ) and nitrogen (N 2 ) comprising gas mixture (O 2 / N 2 ).
  • the gas mixture O 2 / N 2 is limited by means of a pressure regulator 38 to a preset desired value and fed via the connecting tube 34 to the ventilator 12.
  • oxygen and nitrogen may also be provided by separate gas sources 36, particularly via a central gas supply to a hospital.
  • the ventilator 12 generates a constant flow of respiratory gas in the breathing air tube 24.
  • the medical gas mixture NO / N 2 intended for the treatment of the patient is supplied to this constant breathing gas flow via the connecting line 40.
  • the metering device 20 continuously generates gas pulses having a pulse frequency which is at least independent of the respiratory rate of the patient.
  • a measuring line 41 is connected to the patient supply line 30 and at least a portion of the gas mixture in the patient supply line 30 leads to the connecting piece A of the metering device 20.
  • the gas supplied to the metering device 20 via the connecting piece A Mix is analyzed by a measuring / evaluation unit 44 of the metering device 20.
  • FIG. 2 shows a schematic representation with components of the metering device 20 according to FIG.
  • the metering device 20 is also referred to as NO application device due to the nitrogen monoxide used in the exemplary embodiment as a medical gas.
  • the metering device 20 has a first module 42 with a measuring / evaluation unit 44, which analyzes the proportion of NO in the gas mixture (O 2 / N 2 / NO) supplied via the connecting piece A and sends a corresponding measured value to a control unit 48 arranged in the second module 46 transfers.
  • the control unit 48 is connected to a control unit 50 designed as a human-machine interface.
  • the operating unit 50 is preferably designed as a touch screen. Parameters of the metering device 20, in particular setpoint values, can be set via the operating unit 50.
  • setting values, measured values and operating values can be output via a display unit of the operating unit 50.
  • the control unit 48 is preferably connected via a data line (not shown) to a control unit of the ventilator 12. Via this data line, relevant parameters measured values and further information between the control unit 48 and the control unit of the ventilator 12 can preferably be transmitted bidirectionally.
  • the metering device 20 has a third module 52, which in the present exemplary embodiment comprises four magnetic valves 54 to 60, to which the respective medical gas mixture NO / NO 2 is supplied via the connecting piece C.
  • the solenoid valves 54, 56 are each preceded by a metering orifice 62, 64 for restricting the flow through the respective solenoid valve 54, 56.
  • the output sides of the solenoid valves 54 to 60 are connected to the connecting piece B, so that the solenoid valves 54 to 60 are connected in parallel.
  • the control unit 48 of the metering device 20, the solenoid valves 54 to 60 individually control, ie open individually or in combination.
  • valve bank 52 it is possible to achieve a gas flow between the connecting piece C and the connecting piece B by opening a valve 54 to 60 and thus to introduce medical gas NO via the connecting line 40 into the breathing gas line 24.
  • the flow rate between the connecting piece C and the connecting piece B can be increased by the simultaneous opening of several valves 54 to 60.
  • the applied amount, ie the amount of medical gas NO introduced into the breathing gas line 24 can be adjusted by a suitable choice of the pulse duration and / or by a suitable choice of the pulse frequency.
  • the gas pulses generated by the individual valves 54 to 60 may have a different pulse duration at preferably the same pulse frequency.
  • the third module with the parallel arrangement of a plurality of valves 54 to 60 is also referred to as valve bank 52.
  • the valve bank 52 with the four solenoid valves 54 to 60 allows a large adjustable metering range and a flexible adaptation of the amount of gas to be applied when using gas sources 16 with different starting concentrations of the medical gas.
  • the initial concentration is preferably preset as a parameter via the operating unit 50 and taken into account in the calculation of the pulse duration and pulse frequency for generating the quantity to be applied.
  • the solenoid valve 54 has a flow rate of 0.16 liters per minute
  • the solenoid valve 56 has a flow rate of 1.6 liters per minute
  • the solenoid valves 58 and 60 each have a flow rate of 8 liters per minute measured with medical Air.
  • the pulse frequency, ie the clock rate is 104 gas pulses per minute, ie 104 beats per minute. If smaller amounts of the medical gas NO are to be applied or if, for other reasons, a lower clock rate or a lower pulse frequency are selected, this is preferably reduced to 52 gas pulses per minute or 26 gas pulses per minute. If a higher pulse frequency is to be selected, this can also be increased to 208 gas pulses per minute.
  • initial maximum dosages of 40 ppm are applied in adult patients and initial maximum dosages of 20 ppm in children. In neonates or preterm infants, the initial maximum dosage may be lower.
  • the dosage is lowered to weaning the patient gradually or continuously down to 0.5 ppm in preterm infants to 0.1 ppm.
  • the initial concentration of the medical gas in the gas source 26 is preferably 1,000 ppm. All dosage data refer to the air supplied to the Y-piece 26 with the introduced medical gas.
  • valve bank 52 having a plurality of valves 54 to 60 arranged in parallel, it is possible to use gas sources 16 with higher starting concentrations of the medicinal gas, in particular of up to 2,000 ppm or up to 4,000 ppm, with currently customary amounts of application. Compared with gas sources with 1,000 ppm of the same amount of gas, the service lives are doubled when the initial concentration is doubled.
  • the use of the valve bank 52 provides a larger therapeutic concentration spectrum.
  • the minimum opening duration of the solenoid valves 54 to 60 in the present embodiment is 7 milliseconds.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a device 100 for applying at least one medical gas to a patient ventilated by means of a ventilator 12 in accordance with a second exemplary embodiment of the invention.
  • the device 100 is structurally and functionally consistent with the device 10 of FIG.
  • the medical gas nitrogen monoxide (NO) is provided as a gas mixture comprising nitrogen monoxide (NO) and helium (He).
  • the gas mixture (NO / He) preferably consists of nitrogen monoxide (NO) and helium (He), with the exception of customary impurities.
  • This gas mixture (NO / He) is provided via a gas source formed as a gas cylinder 102 and fed via the pressure regulator 18 and the connecting line 22 in the connecting piece C of the metering device 20.
  • a gas source formed as a gas cylinder 102 and fed via the pressure regulator 18 and the connecting line 22 in the connecting piece C of the metering device 20.
  • NO nitrogen monoxide
  • He helium
  • FIG. 1 Representations of the temporal courses of the respiration of the ventilated patient 14 as well as the application of the medical gas in the form of gas pulses are shown in FIG.
  • the time course of the patient's breathing 14 is shown as the volume flow Q.
  • a first inhalation phase of the patient 14 takes place.
  • a respiratory arrest of the patient 14 occurs.
  • a first exhalation phase of the patient 14 takes place and between the times t3 and t4 second inhalation phase, which is shorter than the first inhalation phase.
  • a second exhalation phase takes place.
  • the gas pulses introduced into the breathing air supply line 24 with the aid of the metering device 20 are represented as the volume flow of the relevant portion of the medical gas NO.
  • the delivery of the medical gas takes place in this embodiment by gas pulses having a constant pulse frequency and thus independent of the respiratory rate of the patient 14.
  • solenoid valves preferably reversible valves are used between a fully closed and a fully open position, which are controlled binary.
  • the invention can be used in particular in neonatology for the treatment of pulmonary hypertension of a premature baby with nitric oxide. Nitric oxide is also applied to treat patients after organ transplants.
  • the devices 10, 100 described in the exemplary embodiments can also be used for the application of other gaseous medicaments.
  • FIG. 5 shows a schematic illustration of a further device 200 for applying at least one medical gas to a patient 14 ventilated by means of a ventilator 12 in accordance with a third exemplary embodiment of the invention.
  • the metering of the medical gas NO into the patient circuit part of the ventilator 12 takes place. H. in the breathing air hose 24 proportional to
  • gas pulses having different gas volumes are generated as a function of the respiratory phase and / or the course of the respiratory phase.
  • a data and / or signal line 202 is provided between the respirator 12 and the metering device 20, via which the control unit 48 of the metering device 20 receives information about a real-time flow profile of the respiration of the ventilated patient 14 with the aid of signatures. len and / or transfer data.
  • a real-time-capable bus system such as a CAN-BUS or a serial interface, such as a USB interface or RS232 interface
  • a real-time data transmission protocol can be used for data transmission.
  • the introduction of the medical gas into the breathing air supply line 24 then takes place in such a way that during the breathing phases of the patient a higher concentration of the medical gas is contained in the supplied ventilation air.
  • the gas pulses are delivered at a constant pulse frequency, wherein the amount of gas delivered per gas pulse is greater during the inhalation phases than during respiratory arrest phases and during the exhalation phases of the patient 14.
  • the pulse frequency during the inhalation phases may be higher than during the exhalation phases and during respiratory arrest.
  • the delivery of the medical gas through the metering device 20 may be interrupted. It is advantageous with the aid of an optimization of the gas pulses and pulse frequency carried out by the control unit 44 or a control unit of the ventilator 12 to require a relatively long opening time of the activated valves 54 to 60 within the defined pulse frequency.
  • the pulse frequency is preferably 104 gas pulses per minute. Only when the gas flow of the medical gas required by the valve bank 52 is greater than or equal to the maximum flow through a valve 54 to 60, so that the flow through this valve 54 to 60 would not be sufficient to supply the required amount of medicament. to apply gas or valve 54 to 60 would no longer close and thus produce no more gas pulses, an additional additional valve 54 to 60 or instead of the first valve 54 to 60, a second valve 54 to 60 with a larger flow in the open State controlled by the control unit 48.
  • the medical gas NO is not provided as a gas mixture of nitrogen monoxide and nitrogen (NO / N 2 ), but as a gas mixture of nitrogen monoxide (NO) and helium (He).
  • NO nitrogen monoxide
  • He nitrogen monoxide
  • the advantages associated with this gas mixture (NO, He) have already been explained in connection with FIG.
  • the gas pulses are generated in this fourth exemplary embodiment as described for the third exemplary embodiment in conjunction with FIG.
  • FIG. 6 shows a representation of the time course of the respiration of the ventilated patient 14 and the time profile of the application of the medical gas (NO / N 2 ) / (NO / He).
  • the respiratory air flow of the ventilated patient 14 is shown in the upper diagram, similar to FIG. 4, and the lower diagram shows the time course of the gas pulses through which the medical gas NO or the gas mixture (NO / N 2 ), (NO / He) is fed into the breathing gas supply line 24.
  • the gas flow through the valves 54 to 60 or through the valve bank 52 is varied at a constant pulse width by a specific selection and / or combination of different valves 54 to 60.
  • FIG. 7 shows a representation of the time course of the respiration of the ventilated patient 14 and the application of the medical gas according to a fourth exemplary embodiment of the invention.
  • the fourth embodiment differs from the exemplary embodiment shown in FIG. 6 in that during the inhalation phases gas pulses having a greater pulse width than during the exhalation phases are applied.
  • the applied amount of medical gas is increased.
  • it can thereby be achieved even at high flow velocities of the respiratory gas that the amount of medical gas applied is proportional to the flow velocity.
  • the pulse widths of at least two gas pulses introduced during an inspiration phase may be different.
  • the amount of gas applied in a gas pulse can be further varied by the fact that the individual pulse widths, with which the valves 54 to 60 are driven to generate a gas pulse, are different, so that at least two valves 54 to 60 deliver gas pulses of different pulse width. As a result, a total gas pulse is generated, which has been generated from two partial pulses of different pulse width. The Ges amt impulse has then a gradual course of the respiratory gas supply 24 is initiated.
  • the pulse frequencies during the inhalation phases are twice as high as in the exhalation phase.
  • the pulse frequency during the inhalation phase may be 208 gas pulses per minute and during the exhalation phase 104 gas pulses per minute.
  • the pulse frequency may be 104 gas pulses per minute during the inspiratory phase and 52 gas pulses per minute during the exhalation phase.
  • the length of a patient's inhalation 14 and / or the course of inhalation of the patient 14 can be determined empirically and according to the estimated course for each gas pulse during an inhalation, a gas quantity of the medical gas to be introduced through this gas pulse into the respiratory gas supply line 24 is determined. The fixed amount of gas is then introduced by a suitable control of the solenoid valves 54 to 60 in the breathing gas supply line 24.
  • a closed loop system is formed so that the gas mixture exhaled by the patient 14 remains in the closed loop system.
  • the medical gas not absorbed by the patient also remains in the circulatory system.
  • Such closed circuits are used in particular during anesthesia of the patient 14.
  • the patient 14 is connected to an anesthesia machine.
  • the control unit 48 is connected via an interface with the anesthetic machine.
  • the anesthesia machine comprises at least one sensor for determining the beginning of a breath of the patient 14 and a sensor for determining the volume of gas mixture inhaled in this breath.
  • the anesthesia machine communicates via the interface with information about the beginning of the breath and the inspired volume of gas mixture to the control unit 48, which determines in dependence of this data, the amount of the valves 54 to 60 injecting medical gas such that so much medical gas is injected so that it is completely or at least almost completely absorbed by the patient 14 in the breath, so that it no accumulation of the medical gas in the gas mixture of the closed-loop system comes.
  • the control unit 48 controls the solenoid valves 54 to 60 in particular such that the amount of medical gas to be injected is injected within a short time at the beginning of the breath. Thus, an accumulation of the medical gas in the gas mixture is avoided, thereby avoiding, for example, reactions with other substances in the closed-loop system.
  • the medical gas is taken up in a carrier gas, in particular helium.
  • a carrier gas in particular helium.
  • the ventilator 12 comprises a sensor for calculating the gas volume of a breath of the patient 14 and a sensor for determining the time of beginning of a breath.
  • the respirator 12 is connected via a data interface to the metering device 20, wherein via the interface data with information about the volume of the last breath of the patient 14 and data with information about the times of at least the last two breaths of the patient 14 are transmitted.
  • the control unit 48 determines in response to this data in real time the beginning of the next breath of the patient 14 and controls depending on the calculated start of the breath and at least the gas volume of the last breath, the solenoid valves 54 to 60 such that the injecting amount of medical gas to Beginning of the next breath is injected jerkily. Under jerky injection is understood in particular that the medical gas is injected within the shortest possible time.
  • the control unit 48 opens the solenoid valves 54 to 60 as far as possible at the beginning of the breath.

Abstract

Vorrichtung und Verfahren zur Applikation mindestens eines medizinischen Gases (NO) an einen mit Hilfe eines Beatmungsgeräts (12) beatmeten Patienten (14). Das Beatmungsgerät (12) erzeugt in einer Zuleitung (24) einen konstanten Atemgasstrom (O2/N2). Diesem Atemgasstrom werden Gasimpulse des medizinischen Gases (NO) zugeführt. Mit Hilfe von mindestens zwei parallel angeordneten Regulierungsmitteln (54 bis 60) werden die Gasimpulse erzeugt und in die Zuleitung (24) eingeleitet. Dabei steuert eine Steuereinheit (48) die Regulierungsmittel (54 bis 60) in Abhängigkeit mindestens eines Parameters der Atmung des Patienten an.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Applikation mindestens eines medizinischen Gases an einen mit Hilfe eines Beatmungsgeräts beatmeten Patienten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Applikation mindestens eines medizinischen Gases an einen beatmeten Patienten. Ein Beatmungsgerät erzeugt zumindest in einem Bereich einer Atemgas zuführenden Leitung einen Atemgasfluss. Diesem Atemgasfluss wird eine vorbestimmte Menge eines zu applizierenden medizinischen Gases zugesetzt. Das Gasgemisch aus dem vom Beatmungsgerät bereitgestellten Atemgasfluss und dem in diesen Fluss zugesetzten medizinischen Gas wird einem Verbindungsstück, wie einem sogenannten Y-Stück, zugeführt, von dem eine Patientenzuleitung zu dem zu beatmenden Patienten und eine weitere Leitung wegführen. Über die weitere Leitung werden zumindest das vom Patienten ausgeatmete Gas und der Anteil des vom Beatmungsgerät in die erste Leitung eingebrachte Atemgas sowie das in die erste Leitung eingeleitete medizinische Gas, die vom Patienten nicht eingeatmet worden sind, abgeführt.
Aus den Dokumenten EP 0 937 479 B l , EP 0 937 479 B l , US 5,558,083, EP 0 786 264 B l , EP 1 516 639 B l , und EP 0 723 466 B l sind Vorrichtungen und Verfahren zum Verabreichen von Stickstoffmonoxid mit kontinuierlichen und gepulsten Zeitverläufen an einen beatmeten Patienten bekannt. Dabei sind Regelventile zum Einstellen der Stickstoffmonoxidmenge vorgesehen, die jedoch jeweils bauartbedingt unter konkreten gegebenen Druckverhältnissen eine definierte Gasmenge pro Zeiteinheit durchlassen. Somit ist man darauf angewiesen, dass das medizinische Gas in einer für die Vorrichtung geeigneten Konstellation bereitgestellt wird und dem Patienten im geöffneten Zustand der Regulierungsmittel eine zur Behandlung geeignete Gasmenge zur Verfügung gestellt wird. Jedoch ist es wünschenswert, den beatmeten Patienten erforderlichenfalls von den Wirkstoffen des medizinischen Gases kontinuierlich oder schrittweise zu entwöhnen und die Gasmenge des applizierten medizinischen Gases pro Zeiteinheit zu verringern. Bei hohen durch die Gasquelle bereitgestellten Konzentrationen des medizinischen Gases und bei einer sehr geringen zuzuführenden Gasmenge ist somit eine genaue Dosierung geringer Gasmengen erforderlich, wohingegen bei Gasquellen mit geringer Konzentration des medizinischen Gases und Applikation relativ großer Mengen des medizinischen Gases mit Hilfe der Regulierungsmittel wesentlich größere Gasmengen in die erste Leitung eingebracht werden müssen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Applikation mindestens eines medizinischen Gases an einem mit Hilfe eines Beatmungsgeräts beatmeten Patienten anzugeben, bei denen die zu applizierende Gasmenge einfach einstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Durch das Verfahren sowie die Vorrichtung zur Applikation mindestens eines medizinischen Gases an einem mit Hilfe eines Beatmungsgeräts beatmeten Patienten wird erreicht, dass über die beiden parallel angeordneten Regulierungsmittel jeweils das medizinische Gas in den dort vom Beatmungsgerät erzeugten konstanten Atemgasfluss in der ersten Leitung eingebracht und so dem Patienten zugeführt werden kann. Durch die Öff- nung eines der Regulierungsmittel oder beider Regulierungsmittel zum Erzeugen der Gasimpulse kann die Menge, insbesondere das Volumen des in die erste Leitung eingebrachten medizinischen Gases bei einer entsprechenden Wahl der Impulslänge und Impulsfolge eingestellt werden. Dabei werden die Gasimpulse insbesondere in Abhängigkeit mindestens eines Parameters der Atmung des Patienten eingeleitet. Dadurch wird insbesondere erreicht, dass das medizinische Gas dem Patienten während einer Einatemphase zugeführt wird.
Durch die geeignete Auswahl der Dimensionierung der Regulierungsmittel können auf diese Weise auch Gasquellen mit unterschiedlicher Konzentration des medizinischen Gases eingesetzt werden, ohne dass bauliche Veränderungen der Vorrichtung zur Applikation des medizinischen Gases erforderlich sind. Somit bieten sowohl das Verfahren als auch die Vorrichtung eine variable Einstellung der zu applizierenden Gasmenge in großen Verstellbereichen und somit ein breites Konzentrationsspektrum. Der durch die Gasimpulse bewirkte impulsförmige Partialdruck ist bis in die Atemwege des beatmeten Patienten messbar.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung werden als Parameter der Atmung des Patienten die Strömungsgeschwindigkeit und/oder der Gradient der Strömungsgeschwindigkeit des Atemgasflusses verwendet. Die jeweilige Impulsdauer der Gasimpuls und/oder der jeweilige Volumenstrom des medizinischen Gases während der Gasimpulse und/oder der zeitliche Abstand zwischen zu aufeinanderfolgenden Gasimpulsen werden in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit gesteuert. Die Steuerung erfolgt insbesondere derart, dass die Menge an zugeführtem medizinischem Gas proportional der Strömungsgeschwindigkeit ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Impulsfrequenz der Gasimpulse zumindest während eines Zeitabschnitts der Einatemphase 26, 52, 104 oder 208 Impulse pro Minute beträgt. Bei diesen Impulsfolgen konnte beobachtet werden, dass die periodische Geräuschentwicklung der Vorrichtung von dem Patienten besonders gut toleriert wurde und der Patient auf die Applikation des medizinischen Gases besonders gut reagiert hat. Wie bereits erwähnt, führt die durch die Gasimpulse bewirkte Gaseinmischung sehr schnell zu einer homogenen Partialdrucksituation.
Vorteilhaft ist es, wenn die Menge des pro Gasimpuls zugeführten medizinischen Gases bei mindestens zwei Gasimpulsen während der Einatemphase verschieden ist. Die Menge an medizinischem Gas kann insbesondere über die Impulsdauer und/oder das Strömungsvolumen während des Gasimpulses eingestellt werden
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Regulierungsmittel mit Hilfe einer oder der Steuereinheit derart angesteuert werden, dass eine zu einem Gasimpuls festgelegte Gasmenge und/oder zu einem Gasimpuls festgelegtes Gasvolumen in die erste Leitung eingeleitet wird. Dadurch lässt sich die für die Applikation erforderliche Gasmenge bzw. das erforderliche Gasvolumen auf einfache Art und Weise in die erste Leitung einbringen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das medizinische Gas NO (Stickstoffmonoxid) enthält. Das medizinische Gas kann insbesondere als Gasgemisch aus NO (Stickstoffmonoxid) und N2 (Stickstoff) bereitgestellt werden. Besonders vorteilhaft hat sich auch ein Gasgemisch aus NO (Stickstoffmonoxid) und He (Helium) erwiesen, da insbesondere durch Helium besonders kurze Reaktions- und Ansprechzeiten erreicht werden. Dadurch kann insbesondere bei Neugeborenen sowie bei Frühgeborenen und den von diesen Patienten relativ geringen eingeatmeten Mengen des Gemischs aus Atemgas und medizinischem Gas wirksam appliziert werden.
Ferner ist es vorteilhaft, mehr als zwei parallel angeordnete Regulierungsmittel vorzusehen. Es hat sich bei Versuchen herausgestellt, dass es besonders vorteilhaft ist, vier parallel angeordnete Regulierungsmittel vorzusehen, wobei die Regulierungsmittel derart ausgebildet sind, dass mindestens zwei der Regulierungsmittel im geöffneten Zustand eine unterschiedliche Gasmenge durchlassen. Die parallel angeordneten Regulierungsmittel sind vorzugsweise Ventile und werden dann auch als Ventilbank bezeichnet.
Als besonders vorteilhaft hat sich dabei erwiesen, wenn bei den gegebenen Druckverhältnissen das erste Ventil einen Durchfluss von 0, 16 Liter pro Minute, das Ventil 2 einen Durchfluss von 1 ,6 Litern pro Minute sowie die Ventile 3 und 4 jeweils einen Durchfluss von 8 Litern pro Minute bei permanenter Öffnung (gemessen mit medizinischer Luft) haben. Ferner ist es vorteilhaft, wenn Regulierungsmittel genutzt werden, die eine kürzeste realisierbare Öffnungszeit von < 7 Millisekunden, vorzugsweise im Bereich von 4 Millisekunden bis 7 Millisekunden, haben. Die Steuereinheit kann die Ventile einzeln oder in einer beliebigen Kombination öffnen, sodass bei den konkreten Ausführungsbeispielen ein maximaler Durchfluss von 17,76 Liter pro Minute möglich ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Steuereinheit die Öffnung der Regulierungsmittel dahingehend optimiert, dass eine möglichst lange Öffnungszeit innerhalb einer Taktzeit von beispielsweise 104 Gasimpulsen pro Minute erreicht wird. Dadurch wird eine gleichmäßige sowie homogene Einmischung des medizinischen Gases in die dem Patienten zuge- führte Atemluft erreicht. Ferner wird dadurch ein großer einstellbarer Dosierbereich des an dem Patienten zu applizierenden medizinischen Gases erreicht.
Bei einer Ausführungsform werden bei der Öffnung nur eines Ventils mit einem Durchfluss von 0, 16 Litern pro Minute, 7 Millisekunden Öffnungszeit pro Gasimpuls und einer Impulsfrequenz von 52 Impulsen pro Minute theoretisch 52 x 18,60 Mikroliter des medizinischen Gases pro Minute appliziert. Durch den erforderlichen Ventilhub und/oder die Ansprechverzögerung werden bei praktischen Versuchen mit diesen Parametern jedoch 52 x 13 Mikroliter appliziert. Selbst bei einem Frühgeborenen, das ein Atemvolumen von 2,4 Litern pro Minute hat, ist dadurch eine geringe Konzentration von 0, 1 ppm bei einer Ausgangskonzentration des medizinischen Gases von 1000 ppm einstellbar. Dadurch kann nach einer höher konzentrierten Applikation des medizinischen Gases diese bis auf ca. 676 Mikroliter pro Minute schrittweise oder kontinuierlich verringert werden, wodurch eine Entwöhnung des Patienten von dem medizinischen Gas bzw. von dessen Wirkstoff einfach möglich ist. Ferner ist es durch die Verwendung von mehreren parallel geschalteten Regulierungsmittel möglich, bei den derzeit üblichen Applikationskonzentrationen, d. h. Zielkonzentrationen, auch höher konzentrierte Versorgungsgasquellen zu verwenden, wodurch diese Versorgungsgasquellen, insbesondere Versorgungsgasflaschen, in größeren Zeitabständen ausgetauscht werden müssen, wodurch Logistik und Verbrauchskosten gesenkt werden können. Alternativ oder zusätzlich wird durch die Erfindung ein größeres therapeutisches Konzentrations Spektrum klinisch verfügbar.
Wie bereits erwähnt, ist es vorteilhaft, wenn die Regulierungsmittel in geöffnetem Zustand voreinander verschiedene Volumenströme von der Gasquelle zur ersten Leitung durchlassen. Bei mehr als zwei Regulierungsmitteln ist es vorteilhaft, wenn zumindest zwei der Regulierungsmittel im geöffneten Zustand unterschiedliche Volumenströme von der Gasquelle zur ersten Leitung durchlassen. Dadurch kann eine Konzentration aus einem relativ großen Konzentrationsspektrum auf einfache Art und Weise eingestellt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Regulierungsmittel jeweils mindestens ein Magnetventil umfassen. Ferner kann zumindest ein Regulierungsmittel eine Drosselblende oder ein anderes Drosselmittel zur Beschränkung des durch das Regulierungsmittel strömenden Volumenstroms vor- und/oder nachgeschaltet werden. Magnetventile sind einerseits kostengünstig und andererseits haben Magnetventile relativ kurze Ansprechzeiten. Die Magnetventile werden insbesondere binär angesteuert, sodass sie in einem ersten Betriebszustand voll geschlossen und in einem zweiten Betriebszustand voll geöffnet sind. Durch die Drosselmittel zur Beschränkung des durch das Regulierungsmittel strömenden Volumenstroms können Regulierungsmittel desselben Typs verwendet werden, insbesondere Magnetventile desselben Typs, wobei der im geöffneten Zustand durch die Regulierungsmittel strömende Volumenstrom durch das Vorsehen unterschiedlicher Strömungswiderstände verschieden ist. Dadurch können auf einfache Art und Weise unterschiedliche Volumenströme durch die Regulierungsmittel hindurch erzeugt werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Patientenzuleitung Gas entnommen. Zumindest der Anteil des medizinischen Gases und/oder der Anteil eines Reaktionsproduktes des medizinischen Gases in dem entnommenen Gas ermittelt wird. Dabei kann das Gas der Patientenzuleitung über eine Messleitung entnommen und einer Analyseeinheit zur Detektion zumindest des Anteils des medizinischen Gases und/oder des Anteils eines Reaktionsprodukts des medizinischen Gases zugeführt werden. Insbesondere kann die Entnahme und Detektion einmal oder mehrmals während eines Einatemvorgangs, vorzugsweise wiederholt bei jedem Einatemvorgang, durchgeführt werden. Dadurch kann die Konzentration des medizinischen Gases in der Einatemluft einfach ermittelt, überwacht und/oder geregelt werden. Der Innendurchmesser der Messleitung ist vorzugsweise geringer als der Durchmesser der ersten Leitung, der zweiten Leitung und der Patientenzuleitung.
Ferner ist es vorteilhaft, den ermittelten Anteil des medizinischen Gases als Istwert mit einem Sollwert zu vergleichen und bei einer ermittelten Abweichung des Istwerts von dem voreingestellten Sollwert die bei jedem Gasimpuls in die erste Leitung eingebrachte Menge des medizinischen Gases abhängig vom Vergleichsergebnis anzupassen. Vorzugsweise wird der Anteil des medizinischen Gases im Einatemgas auf den voreingestellten Sollwert geregelt. Dadurch kann die dem Patienten zu applizierende Menge des medizinischen Gases auf einfache Art und Weise überwacht und/oder konstant gehalten werden. Wird zusätzlich oder alternativ zum Anteil des medizinischen Gases der Anteil eines Reaktionsprodukts des medizinischen Gases analysiert, ist es vorteilhaft, den Anteil eines Oxida- tionsprodukts des medizinischen Gases zu ermitteln. Wird als medizinisches Gas Stickstoffmonoxid (NO) eingesetzt, kann insbesondere der Anteil des Oxidationsprodukts Stickstoffdioxid (NO2) ermittelt werden. Der Anteil des ermittelten Stickstoffdioxids kann dann mit einem zulässigen Sollwert verglichen werden. Bei Überschreiten des Sollwerts kann dann die Einleitung des medizinischen Gases in die erste Leitung gestoppt oder das Volumen des eingeleiteten medizinischen Gases reduziert werden. Bei einer zu hohen Konzentration an Stickstoffdioxid in dem Beatmungsgas kann der Patient geschädigt werden, sodass dies zu vermeiden ist.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Beatmungsgerät Informationen über ein Strömungsprofil der Atmung des beatmeten Patienten ermittelt. Eine Steuereinheit kann dann abhängig vom ermittelten Strömungsprofil die Regulierungsmittel derart steuern, dass diese während der Einatemphasen des Patienten bei jedem erzeugten Gasimpuls eine größere Menge des medizinischen Gases in die erste Leitung einbringen und/oder die Gasimpulse mit einer höheren Impulsfrequenz in die erste Leitung einbringen als während der Ausatemphasen des Patienten.
Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung wird dieselbe Impulsfrequenz während der Einatemphase und während der Atemphase genutzt. Vorzugsweise wird die Impulsfrequenz auf 104 Gasimpulse pro Minute voreingestellt. Alternativ kann die Impulsfrequenz während der Einatemphase höher sein als während der Ausatemphase. Bei erhöhter Impulsfrequenz kann das mit jedem Gasimpuls eingebrachte Volumen gleich sein oder größer als das Gasvolumen der Gasimpulse während der Ausatemphase.
Ferner kann zwischen der Einatemphase und die Ausatemphase eine Siröraungsst ! ! standsphase detektiert werden und während dieser
Sirömungssti ) ) staBdsp'hase kein medizinisches Gas zugeführt werden. Des Weiteren werden vorzugsweise während der Einatemphase Gasimpulse mit einer größeren Impulsbreite als während der Ausatemphase zugeführt. Als Magnetventile werden vorzugsweise zwischen einer voll geschlossenen und einer voll geöffneten Position umschaltbare Ventile eingesetzt, die binär angesteuert werden.
Die Erfindung kann insbesondere in der Neonatologie zur Behandlung von pulmonaler Hypertomie eines Frühgeborenen mit Stickstoffmonoxid angewendet werden. Auch wird Stickstoffmonoxid appliziert, um Patienten nach Organtransplantationen zu behandeln. Die Erfindung kann jedoch auch zur Applikation anderer gasförmiger Medikamente eingesetzt werden.
Abhängig von der klinischen Anwendung können bis zu 10 % des inspirierten Volumens aus einer Gasquelle zur Bereitstellung gasförmiger Medikamente stammen. Eine solche Gasquelle wird auch als additive Gasquelle bezeichnet, da sie zusätzlich zu einer Atemgasquelle bzw. Sauerstoffquelle bereitgestellt wird. Der im Stand der Technik bestehende Nachteil, dass vom Zeitpunkt der Messung der Strömungsgeschwindigkeit des zur Inspiration des Patienten genutzten Atemgases bis zur mechanischen Einstellung eines zur Einleitung des medizinischen Gases genutzten Regelventils eine Verzögerungszeit ergibt und relativ starke Konzentrationsschwankungen des applizierten medizinischen Gases in der dem Patienten bereitgestellten Beatmungsluft bei dynamischen Flussprofilen auftreten, wird durch die Erfindung vermieden. Ferner ist bei bekannten Regelventilen der Regelbereich des durchgeleiteten medizinischen Gases relativ stark begrenzt. Bei Ventilen, die einen großen Durchfluss des medizinischen Gases ermöglichen, können geringe Durchflussraten nur relativ ungenau eingestellt werden. Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann eine diskontinuierliche Einspeisung durch mehrere Gasimpulse in die Atemluft des die erste Leitung, die zweite Leitung, die Pa- tientenzuleitung umfassenden Patientenkreislaufs des Beatmungsgeräts erfolgen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung, die die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den beigefügten Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Applikation mindestens eines medizinischen Gases an einen mit Hilfe eines Beatmungsgeräts beatmeten Patienten gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Figur 2 eine schematische Darstellung von Komponenten eines App- liziergeräts zur Applikation des medizinischen Gases;
Figur 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Applikation mindestens eines medizinischen Gases an einen mit Hilfe eines Beatmungsgeräts beatmeten Patienten gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figur 4 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Atmung des beatmeten Patienten und der Applizierung des medizinischen Gases gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figur 5 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Applikation mindestens eines medizinischen Gases an einen mit Hilfe eines Beatmungsgeräts beatmeten Patienten gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figur 6 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Atmung eines beatmeten Patienten und der Applizierung des medizinischen Gases gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
Figur 7 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Atmung eines beatmeten Patienten und der Applizierung des medizinischen Gases gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 10 zur Applikation mindestens eines medizinischen Gases an einen mit Hilfe eines Beatmungsgeräts 12 beatmeten Patienten 14 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel wird als medizinisches Gas NO (Stickstoffmonoxid) eingesetzt. Dieses Gas wird in einer Gasflasche 16 als ein N2-Stickstoff und NO-Stickstoffmonoxid umfassendes Gasgemisch (NO/N2) bereitgestellt. Mit Hilfe eines Druckreglers 18 wird das Gasgemisch NO/N2 einer Dosiereinrichtung 20 über einen Verbindungs schlauch 22 mit einem am Druckregler 18 voreingestellten Solldruck am Anschlussstutzen C der Dosiereinrichtung 20 zugeführt. Vom Beatmimgsgerät 12 führt eine erste als Atemluftschlauch ausgeführte Leitung 24 zu einem als Y-Stück ausgeführten Verbindungselement 26. Ferner sind eine zweite als Abluftschlauch ausgeführte Leitung 28 und eine Patientenzuleitung 30 mit dem Verbindungselement 26 verbunden. Die Patientenzuleitung 30 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einer den Patienten 14 simulierenden Testlunge in Form eines aufblasba- ren Ballons 32 verbunden. Zum Beatmen eines lebenden Patienten 14 ist das zum Patienten 14 führende Ende der Patientenzuleitung 30 mit einer Atemmaske oder einem in die Atemwege des Patienten 14 eingeführten Tubus verbunden. Der Abluftschlauch 28 wird zurück zum Beatmungsgerät 12 geführt, wobei das durch den Abluftschlauch 28 zurückströmende Gasgemisch entweder abgeführt oder im Beatmungsgerät 12 wieder aufbereitet wird. Das Beatmungsgerät 12 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel über einen Verbindungschlauch 34 mit einer als Gasflasche 36 ausgebildeten Gasquelle verbunden. Die Gasflasche 36 enthält ein Sauerstoff (O2) und Stickstoff (N2) umfassendes Gasgemisch (O2/N2). Das Gasgemisch O2/N2 wird mit Hilfe eines Druckreglers 38 auf einen voreingestellten Sollwert begrenzt und über den Verbindungsschlauch 34 dem Beatmungsgerät 12 zugeführt. Bei anderen Ausführungsbeispielen können Sauerstoff und Stickstoff auch durch getrennte Gasquellen 36 bereitgestellt werden, insbesondere auch über eine zentrale Gasversorgung eines Krankenhauses.
Das Beatmungsgerät 12 erzeugt im Atemluftschlauch 24 einen konstanten Fluss an Atemgas. Diesem konstanten Atemgasfluss wird mit Hilfe der Dosiereinrichtung 20 das zur Behandlung des Patienten bestimmte medizinische Gasgemisch NO/N2 über die Verbindungsleitung 40 zugeführt. Dazu erzeugt die Dosiereinrichtung 20 kontinuierlich Gasimpulse mit einer Impulsfrequenz, die zumindest unabhängig von der Atemfrequenz des Patienten ist.
Ferner ist eine Messleitung 41 mit der Patientenzuleitung 30 verbunden und führt zumindest ein Teil des in der Patientenzuleitung 30 befindlichen Gasgemischs zum Anschlussstutzen A der Dosiereinrichtung 20. Das der Dosiereinrichtung 20 über den Anschlussstutzen A zugeführte Gasge- misch wird von einer Mess-/Auswerteeinheit 44 der Dosiereinrichtung 20 analysiert.
In Figur 2 ist eine schematische Darstellung mit Komponenten der Dosiereinrichtung 20 nach Figur 1 gezeigt. Die Dosiereinrichtung 20 wird auf Grund des im Ausführungsbeispiel als medizinisches Gas verwendeten Stickstoffmonoxids auch als NO-Appliziergerät bezeichnet. Die Dosiereinrichtung 20 hat ein erstes Modul 42 mit einer Mess-/Auswerteeinheit 44, die den Anteil NO im über den Anschlussstutzen A zugeführten Gasgemisch (O2/N2/NO) analysiert und einen entsprechenden Messwert an eine im zweiten Modul 46 angeordnete Steuereinheit 48 überträgt. Die Steuereinheit 48 ist mit einer als Mensch-Maschine-Schnittstelle ausgebildeten Bedieneinheit 50 verbunden. Die Bedieneinheit 50 ist vorzugsweise als Touchscreen ausgeführt. Über die Bedieneinheit 50 können Parameter der Dosiereinrichtung 20, insbesondere Sollwerte, eingestellt werden. Ferner können Einstellwerte, Messwerte und Betriebswerte über eine Anzeigeeinheit der Bedieneinheit 50 ausgegeben werden. Die Steuereinheit 48 ist vorzugsweise über eine nicht dargestellte Datenleitung mit einer Steuereinheit des Beatmungsgeräts 12 verbunden. Über diese Datenleitung können relevante Parameter Messwerte und weitere Informationen zwischen der Steuereinheit 48 und der Steuereinheit des Beatmungsgeräts 12 vorzugsweise bidirektional übertragen werden.
Die Dosiereinrichtung 20 hat ein drittes Modul 52, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel vier Magnetventile 54 bis 60 umfasst, den jeweils das medizinische Gasgemisch NO/NO2 über den Anschlussstutzen C zugeführt wird. Den Magnetventilen 54, 56 ist jeweils eine Dosierblende 62, 64 zum Beschränken des Durchflusses durch das jeweilige Magnetventil 54, 56 vorgeschaltet. Die Ausgangsseiten der Magnetventile 54 bis 60 sind mit dem Anschlussstutzen B verbunden, sodass die Magnetventile 54 bis 60 parallel geschaltet sind. Die Steuereinheit 48 der Dosiereinrichtung 20 kann die Magnetventile 54 bis 60 einzeln ansteuern, d. h. einzeln oder in Kombination öffnen. Somit ist es möglich, durch Öffnen eines Ventils 54 bis 60 einen Gasdurchfluss zwischen dem Anschlussstutzen C und dem Anschlussstutzen B zu erreichen und damit medizinisches Gas NO über die Verbindungsleitung 40 in die Atemgasleitung 24 einzuleiten. Die Durchflussmenge zwischen dem Anschlussstutzen C und dem Anschlussstutzen B kann durch das gleichzeitige Öffnen mehrerer Ventile 54 bis 60 erhöht werden. Ferner kann die applizierte Menge, d. h. die in die Atemgasleitung 24 eingeleitete Menge des medizinischen Gases NO durch eine geeignete Wahl der Impulsdauer und/oder durch eine geeignete Wahl der Impulsfrequenz eingestellt werden. Dabei können die von den einzelnen Ventilen 54 bis 60 erzeugten Gasimpulse eine unterschiedliche Impulsdauer bei vorzugsweise gleicher Impulsfrequenz haben. Das dritte Modul mit der parallelen Anordnung mehrerer Ventile 54 bis 60 wird auch als Ventilbank 52 bezeichnet. Die Ventilbank 52 mit den vier Magnetventilen 54 bis 60 ermöglicht einen großen einstellbaren Dosierbereich sowie eine flexible Anpassung der zu applizierenden Gasmenge bei der Verwendung von Gasquellen 16 mit unterschiedlichen Ausgangskonzentrationen des medizinischen Gases. Die Ausgangskonzentration wird vorzugsweise als Parameter über die Bedieneinheit 50 voreingestellt und bei der Berechnung der Impulsdauer und Impulsfrequenz zum Erzeugen der zu applizierenden Menge berücksichtigt.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel hat das Magnetventil 54 einen Durchfluss von 0, 16 Liter pro Minute, das Magnetventil 56 einen Durch- fluss von 1 ,6 Liter pro Minute und die Magnetventile 58 und 60 jeweils einen Durchfluss von 8 Litern pro Minute gemessen mit medizinischer Luft. Die Impulsfrequenz, d. h. die Taktrate, beträgt 104 Gasimpulse pro Minute, d. h. 104 Bolups pro Minute. Sollen geringere Mengen des medizinischen Gases NO appliziert werden oder aus anderen Gründen eine geringere Taktrate bzw. eine geringere Impulsfrequenz gewählt werden, so wird diese vorzugsweise auf 52 Gasimpulse pro Minute oder 26 Gasimpulse pro Minute gesenkt. Soll eine höhere Impulsfrequenz gewählt werden, so kann diese auch auf 208 Gasimpulse pro Minute erhöht werden.
Mit Hilfe der in Figur 1 gezeigten Anordnung werden bei erwachsenen Patienten Anfangsmaximaldosierungen von 40 ppm und bei Kindern Anfangsmaximaldosierungen von 20 ppm appliziert. Bei Neugeborenen oder Frühgeborenen kann die Anfangsmaximaldosierung geringer sein.
Die Dosierung wird zur Entwöhnung des Patienten schrittweise oder kontinuierlich bis auf 0,5 ppm bei Frühgeborenen bis 0,1 ppm gesenkt. Dabei beträgt die Ausgangskonzentration des medizinischen Gases in der Gasquelle 26 vorzugsweise 1.000 ppm. Alle Dosierungsangaben beziehen sich auf die dem Y-Stück 26 zugeführte Atemluft mit dem eingebrachten medizinischen Gas.
Allgemein ist es durch die Verwendung einer Ventilbank 52 mit mehreren parallel angeordneten Ventilen 54 bis 60 bei derzeit üblichen Applikationsmengen möglich, Gasquellen 16 mit höheren Ausgangskonzentrationen des medizinischen Gases zu verwenden, insbesondere von bis zu 2.000 ppm oder bis zu 4.000 ppm. Gegenüber von Gasquellen mit 1.000 ppm gleicher Gasmenge verlängern sich die Standzeiten bei der Verdopplung der Ausgangskonzentration auf das Doppelte. Alternativ oder zusätzlich bietet die Verwendung der Ventilbank 52 ein größeres therapeutisches Konzentrations Spektrum. Die minimale Öffnungsdauer der Magnetventile 54 bis 60 beträgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel 7 Millisekunden. Dadurch kann die in die Atemgasleitung 24 eingeleitete Menge des medizinischen Gases NO in großen Bereichen variiert werden, sodass sich ein großes einstellbares therapeutisches Konzentrationsspektrum ergibt.
In Figur 3 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 100 zur Applikation mindestens eines medizinischen Gases an einen mit Hilfe eines Beatmungsgeräts 12 beatmeten Patienten gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die Vorrichtung 100 stimmt strukturell und funktionell mit der Vorrichtung 10 nach Figur 1 überein. Im Unterschied zur Figur 1 wird das medizinische Gas Stickstoffmonoxid (NO) als Gasgemisch bereitgestellt, das Stickstoffmonoxid (NO) und Helium (He) umfasst. Vorzugsweise besteht das Gasgemisch (NO/He) bis auf übliche Verunreinigungen aus Stickstoffmonoxid (NO) und Helium (He). Dieses Gasgemisch (NO/He) wird über eine als Gasflasche ausgebildete Gasquelle 102 bereitgestellt und über den Druckregler 18 und die Verbindungsleitung 22 im Anschlussstutzen C der Dosiereinrichtung 20 zugeführt. Durch das Gasgemisch (NO/He) aus Stickstoffmonoxid (NO) und Helium (He) werden sehr kurze Ansprechzeiten erreicht. Die erzeugten Gasimpulse werden unmittelbar in die Atemgasleitung 24 eingespeist.
Bei Versuchen wurde festgestellt, dass durch die Verwendung eines Gasgemischs (NO/He) aus Stickstoffmonoxid und Helium verglichen mit dem beim ersten Ausführungsbeispiel nach Figur 1 verwendeten Gasgemisch (NO/N2) aus Stickstoffmonoxid und Stickstoff eine geringere Kompression des Gasgemischs (NO/He) aus Stickstoffmonoxid und Helium erfolgt und somit eine direktere Einleitung des Gasimpulses in die Atemluftzuleitung erfolgt. Dadurch ist auch eine entsprechende impulsartige Partialdru- ckerhöhung am Patienten 14 messbar, sodass insbesondere die Impulsfre- quenz der Gasimpulse vom Patienten 14 spürbar ist. Auch beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist eine durch die Gasimpulse bewirkte Partial- druckerhöhung am Patienten 14 messbar. Jedoch bei gleichen Gasimpulsen der Anstieg des Partialdrucks am Patienten 14 sowie der Abfall des Partialdrucks nach einem Gasimpuls bei der Verwendung des Gasgemischs NO/He steiler als bei der Verwendung des Gasgemischs NO/N2.
In Figur 4 sind Darstellungen der zeitlichen Verläufe der Atmung des beatmeten Patienten 14 sowie die Applizierung des medizinischen Gases in Form von Gasimpulsen dargestellt. Im oberen Diagramm ist der zeitliche Verlauf der Atmung des Patienten 14 als Volumenstrom Q dargestellt. Im Zeitraum zwischen tO und tl erfolgt eine erste Einatemphase des Patienten 14. Im Zeitraum zwischen den Zeitpunkten tl und t2 erfolgt ein Atemstillstand des Patienten 14. Zwischen dem Zeitpunkt t2 und t3 erfolgt eine erste Ausatemphase des Patienten 14 und zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 eine zweite Einatemphase, die gegenüber der ersten Einatemphase kürzer ist. Zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 erfolgt eine zweite Ausatemphase.
Im zweiten unteren Diagramm sind die mit Hilfe der Dosiereinrichtung 20 in die Atemluftzuleitung 24 eingeleiteten Gasimpulse als Volumenstrom des relevanten Anteils des medizinischen Gases NO dargestellt. Dabei erfolgt die Zuführung des medizinischen Gases in diesem Ausführungsbeispiel durch Gasimpulse mit einer konstanten Impulsfrequenz und somit unabhängig von der Atemfrequenz des Patienten 14.
Als Magnetventile werden vorzugsweise zwischen einer voll geschlossenen und einer voll geöffneten Position umschaltbare Ventile eingesetzt, die binär angesteuert werden. Die Erfindung kann insbesondere in der Neonatologie zur Behandlung von pulmonaler Hypertomie eines Frühgeborenen mit Stickstoffmonoxid angewendet werden. Auch wird Stickstoffmonoxid appliziert, um Patienten nach Organtransplantationen zu behandeln. Die in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Vorrichtungen 10, 100 können aber auch zur Applikation anderer gasförmiger Medikamente eingesetzt werden.
Ferner ist bekannt, mit Hilfe eines Proportionalventils einem Atemgasstrom gasförmige Medikamente in Abhängigkeit der mit Hilfe eines Strömungsmessers aktuell gemessenen Strömungsgeschwindigkeit des Atem- luftstroms beizumischen.
In Figur 5 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Vorrichtung 200 zur Applikation mindestens eines medizinischen Gases an einen mit Hilfe eines Beatmungsgeräts 12 beatmeten Patienten 14 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen nach Figur 1 und nach Figur 3 erfolgt die Dosierung des medizinischen Gases NO in das Patientenkreisteil des Beatmungsgeräts 12, d. h. in den Atemluftschlauch 24 proportional zum
Atemverlauf des Patienten 14. Im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 und 3 werden beim dritten Ausführungsbeispiel Gasimpulse mit unterschiedlichem Gasvolumen abhängig von der Atemphase und/oder dem Verlauf der Atemphase erzeugt.
Es ist eine Daten- und/oder Signalleitung 202 zwischen dem Beatmungsgerät 12 und der Dosiereinrichtung 20 vorgesehen, über die der Steuereinheit 48 der Dosiereinrichtung 20 Informationen über ein Echtzeitströ- mungsprofil der Atmung des beatmeten Patienten 14 mit Hilfe von Signa- len und/oder Daten übertragen. Zur Datenübertragung kann insbesondere ein echtzeitfähiges Bussystem, wie beispielsweise ein CAN-BUS oder eine serielle Schnittstelle, wie eine USB-Schnittstelle oder RS232- Schnittstelle, unter Verwendung eines echtzeitfähigen Datenübertragungsprotokolls eingesetzt werden.
Die Einleitung des medizinischen Gases in die Atemluftzuleitung 24 erfolgt dann derart, dass während der Atemphasen des Patienten eine höhere Konzentration des medizinischen Gases in der zugeführten Beatmungsluft enthalten ist. Bei einer ersten Ausführungsform des dritten Ausführungsbeispiels werden die Gasimpulse mit einer konstanten Impulsfrequenz abgegeben, wobei die pro Gasimpuls abgegebene Gasmenge während der Einatemphasen größer ist als während Atemstillstandsphasen und während der Ausatemphasen des Patienten 14.
Alternativ oder zusätzlich kann bei weiteren Ausführungsformen die Impulsfrequenz während der Einatemphasen höher sein als während der Ausatemphasen und bei Atemstillstand. Ferner kann bei Atemstillstand des Patienten 14 das Zuführen des medizinischen Gases durch die Dosiereinrichtung 20 unterbrochen sein. Vorteilhaft ist es, mit Hilfe einer durch die Steuereinheit 44 oder einer Steuereinheit des Beatmungsgeräts 12 durchgeführten Optimierung der Gasimpulse und Impulsfrequenz erfolgt dahingehend, dass eine relativ lange Öffnungszeit der aktivierten Ventile 54 bis 60 innerhalb der festgelegten Impulsfrequenz erforderlich ist. Die Impulsfrequenz beträgt vorzugsweise 104 Gasimpulsen pro Minute. Erst dann, wenn der durch die Ventilbank 52 erforderliche Gasdurchfluss des medizinischen Gases größer oder gleich dem maximalen Durchfluss durch ein Ventil 54 bis 60 ist, sodass der Durchfluss durch dieses Ventil 54 bis 60 nicht ausreichen würde, um die erforderliche Menge de4s medizini- sehen Gases zu applizieren, oder das Ventil 54 bis 60 nicht mehr schließen würde und somit keine Gasimpulse mehr erzeugen würde, wird ein zusätzliches weiteres Ventil 54 bis 60 oder anstatt des ersten Ventils 54 bis 60 ein zweites Ventil 54 bis 60 mit größerem Durchfluss im geöffneten Zustand durch die Steuereinheit 48 angesteuert.
Bei einem vierten Ausführungsbeispiel wird im Unterschied zu dem in Figur 5 gezeigten Ausführungsbeispiel das medizinische Gas NO nicht als Gasgemisch aus Stickstoffmonoxid und Stickstoff (NO/N2) bereitgestellt, sondern als Gasgemisch aus Stickstoffmonoxid (NO) und Helium (He). Die mit diesem Gasgemisch (NO, He) verbundenen Vorteile sind bereits in Verbindung mit Figur 3 erläutert. Das Erzeugen der Gasimpulse erfolgt bei diesem vierten Ausführungsbeispiel wie für das dritte Ausführungsbeispiel in Verbindung mit Figur 5 beschrieben.
Figur 6 zeigt eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Atmung des beatmeten Patienten 14 und den zeitlichen Verlauf der Applizierung des medizinischen Gases (NO/N2)/(NO/He). Dabei ist im oberen Diagramm der Atemluftstrom des beatmeten Patienten 14 dargestellt, ähnlich wie in Figur 4 und im unteren Diagramm sind der zeitliche Verlauf der Gasimpulse dargestellt, durch die das medizinische Gas NO bzw. das Gasgemisch (NO/N2), (NO/He) in die Atemgaszuleitung 24 eingespeist wird. Dabei ist zu erkennen, dass bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel während der Einatemphasen des Patienten der Gasdurchfluss durch die Ventile 54 bis 60 bzw. durch die Ventilbank 52 bei konstanter Impulsbreite durch eine gezielte Auswahl und/oder Kombination unterschiedlicher Ventile 54 bis 60 variiert wird. In Figur 7 ist eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Atmung des beatmeten Patienten 14 und der Applizierung des medizinischen Gases gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Das vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Figur 6 gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch, dass während der Einatemphasen Gasimpulse mit einer größeren Impulsbreite als während der Ausatemphasen appliziert werden. Somit wird die applizierte Menge an medizinischem Gas erhöht. Insbesondere kann hierdurch auch bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten des Atemgases erreicht werden, dass die Menge an appliziertem medizinischem Gas proportional zur Strömungsgeschwindigkeit ist. Die Impulsbreiten von mindestens zwei während einer Einatemphase eingeleiteten Gasimpulsen kann unterschiedlich sein.
Bei anderen Ausführungsbeispielen kann die bei einem Gasimpuls applizierte Gasmenge dadurch weiter variiert werden, dass die einzelnen Impulsbreiten, mit denen die Ventile 54 bis 60 zum Erzeugen eines Gasimpulses angesteuert werden, verschieden sind, sodass zumindest zwei Ventile 54 bis 60 Gasimpulse unterschiedlicher Impulsbreite abgeben. Dadurch wird ein Gesamtgasimpuls erzeugt, der aus zwei Teilimpulsen unterschiedlicher Impulsbreite erzeugt worden ist. Der Ges amtgas impuls hat dann einen gestuften Verlauf der in die Atemgaszuleitung 24 eingeleitet wird. Bei einer konkreten Ausführungsform des dritten und vierten Ausführungsbeispiels sind die Impulsfrequenzen während der Einatemphasen doppelt so hoch wie in der Ausatemphase. Beispielsweise kann die Impulsfrequenz während der Einatemphase 208 Gasimpulse pro Minute betragen und während der Ausatemphase 104 Gasimpulse pro Minute. Alternativ kann die Impulsfrequenz während der Einatemphase 104 Gasimpulse pro Minute und während der Ausatemphase 52 Gasimpulse pro Minute betragen. Abhängig vom Anstieg der zu Beginn eines Einatemvor- gangs vom Patienten 14 eingeatmeten Gasmenge, d. h. Abhängig vom Durchfluss zu Beginn des Einatemvorgangs und/oder dem zeitlichen Verlauf des Atemgasflusses, kann die Länge eines Einatemzugs des Patienten 14 und/oder der Verlauf des Einatemzugs des Patienten 14 empirisch ermittelt werden und entsprechend dem abgeschätzten Verlauf für jeden Gasimpuls während eines Einatemzugs eine durch diesen Gasimpuls in die Atemgaszuleitung 24 einzuleitende Gasmenge des medizinischen Gases festgelegt werden. Die festgelegte Gasmenge wird dann durch eine geeignete Ansteuerung der Magnetventile 54 bis 60 in die Atemgaszuleitung 24 eingeleitet.
Bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist ein geschlossenes Kreislaufssystems ausgebildet, so dass das vom Patienten 14 ausgeatmete Gasgemisch in dem geschlossenen Kreislaufsystem verbleibt. Somit verbleibt auch das von dem Patienten nicht aufgenommene medizinische Gas in dem Kreislaufsystem. Derartige geschlossene Kreisläufe werden insbesondere bei einer Anästhesie des Patienten 14 verwendet. Während einer Anästhesie ist der Patient 14 mit einem Anästhesiegerät verbunden. Die Steuereinheit 48 ist über eine Schnittstelle mit dem Anästhesiegerät verbunden. Das Anästhesiegerät umfasst mindestens einen Sensor zur Ermittlung des Beginns eines Atemzuges des Patienten 14 und einen Sensor zur Ermittlung der bei diesem Atemzug eingeatmeten Volumenmenge an Gasgemisch. Das Anästhesiegerät übermittelt über die Schnittstelle Daten mit Informationen über den Beginn des Atemzuges und die eingeatmete Volumenmenge an Gasgemisch an die Steuereinheit 48, die in Abhängigkeit dieser Daten die Menge des über die Ventile 54 bis 60 injizierenden medizinischen Gases derart ermittelt, dass so viel medizinisches Gas injiziert wird, dass dieses bei dem Atemzug vollständig oder zumindest nahezu vollständig von dem Patienten 14 aufgenommen wird, so dass es zu keiner Akkumulation des medizinischen Gases in dem Gasgemisch des geschlossenen Kreislaufsystems kommt. Die Steuereinheit 48 steuert die Magnetventile 54 bis 60 insbesondere derart an, dass die zu injizierende Menge an medizinischem Gas innerhalb kurzer Zeit zu Beginn des Atemzuges injiziert wird. Somit wird eine Akkumulation des medizinischen Gases im Gasgemisch vermieden, wodurch beispielsweise Reaktionen mit anderen Substanzen im geschlossenen Kreislaufsystem vermieden werden.
Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung ist das medizinische Gas in einem Trägergas, insbesondere Helium, aufgenommen. Hierdurch werden Laufzeitverzögerungen beim Transport des medizinischen Gases durch die Leitungen reduziert, so dass eine genaue Steuerung der Inspirationszeiten möglich ist. Dies ist insbesondere bei der Behandlung von Säuglingen notwendig, da bei ihrer Behandlung Verzögerungen von 100 ms bei den Inspirationszeiten bereits entscheidend über den Erfolg oder Misserfolg der Therapie sein können. Das Beatmungsgerät 12 umfasst einen Sensor zur Berechnung des Gasvolumens eines Atemzuges des Patienten 14 und einen Sensor zur Ermittlung des zeitlichen Beginns eines Atemzuges. Das Beatmungsgerät 12 ist über eine Datenschnittstelle mit der Dosiereinrichtung 20 verbunden, wobei über die Schnittstelle Daten mit Informationen über das Volumen des letzten Atemzuges des Patienten 14 und Daten mit Informationen über die Zeitpunkte der mindestens letzten beiden Atemzüge des Patienten 14 übermittelt werden. Die Steuereinheit 48 ermittelt in Abhängigkeit dieser Daten in Echtzeit den Beginn des nächsten Atemzuges des Patienten 14 und steuert in Abhängigkeit des errechneten Beginns des Atemzuges und zumindest des Gasvolumens des letzten Atemzuges die Magnetventile 54 bis 60 derart an, dass die injizierende Menge an medizinischem Gas zu Beginn des nächsten Atemzuges stoßartig injiziert wird. Unter stoßartiger Injizierung wird insbesondere verstanden, dass das medizinische Gas innerhalb von möglichst kurzer Zeit injiziert wird. Die Steuereinheit 48 öffnet hierzu die Magnetventile 54 bis 60 zu Beginn des Atemzuges möglichst weit.
Bezugszeichenliste
10, 100, 200 Vorrichtung
16, 36, 102 Gasflaschen
12 Beatmungsgerät
14 Patient
18, 38 Druckregler
20 Dosiereinrichtung
22, 34 Gaszuleitung
24 Atemgasleitung
26 Verbindungsstück / Y-Stück
28 Abluftleitung
30 Patientenzuleitung
40 Gaszuleitung
41 Messleitung
42 erstes Modul
44 Mess-/ Auswerteeinheit
46 zweites Modul
48 Steuereinheit
50 Bedieneinheit
52 drittes Modul / Ventilbank
54 bis 60 Magnetventil
62, 64 Drosselblende
202 Daten- und/oder Signalleitung
A, B, C Anschlussstutzen
tl bis t5 Zeitpunkte

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Applikation mindestens eines medizinischen Gases an einen mit Hilfe eines Beatmungsgeräts beatmeten Patienten, bei dem ein erstes Ende einer zumindest Atemgas vom Beatmungsgerät (12) zuführenden ersten Leitung (24), ein erstes Ende einer zumindest vom Patienten (14) ausgeatmetes Gas abführenden zweiten Leitung (28) und ein erstes Ende einer Patientenzuleitung (30) über mindestens ein Verbindungsstück (26) miteinander verbunden sind, mit Hilfe des Beatmungsgeräts (12) zumindest in einem Bereich der ersten Leitung (24) ein Atemgasfluss erzeugt wird, und bei dem das medizinische Gas in die das Atemgas zuführende erste Leitung (24) eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gasquelle (16, 102) zum Bereitstellen des zu applizierenden medizinischen Gases und die erste Leitung (24) über mindestens zwei parallel angeordnete Regulierungsmittel (54 bis 60) verbunden sind, wobei über jedes Regulierungsmittel (54 bis 60) im geöffneten Zustand eine Verbindung zwischen der Gasquelle (16, 102) und der ersten Leitung (24) hergestellt wird, dass mit Hilfe der Regulierungsmittel (54 bis 60) nacheinander mehrere Gasimpulse des medizinischen Gases in die erste Leitung (24) eingeleitet werden, und dass die Gasimpulse in Abhängigkeit mindestens eines Parameters der Atmung des Patienten eingeleitet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Parameter der Atmung des Patienten die Strömungsgeschwindigkeit des Atemgasflusses verwendet wird, und dass die jeweilige Impulsdauer der Gasimpuls und/oder der jeweilige Volumenstrom des therapeutischen Gases während der Gasimpulse und/oder der zeitliche Abstand zwischen zu aufeinanderfolgenden Gasimpulsen in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit und/oder von dem Gradienten der Strömungsgeschwindigkeit gesteuert werden.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Impulsfrequenz der Gasimpulse zumindest während eines Zeitabschnitts 26, 52, 104 oder 208 Impulse / Minute beträgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regulierungsmittel (54 bis 60) mit Hilfe einer Steuereinheit (48) derart angesteuert werden, dass eine zu einem Gasimpuls festgelegte Gasmenge in die erste Leitung (24) eingeleitet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das medizinische Gas NO enthält, vorzugsweise NO und N2 oder NO und He.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als zwei, vorzugsweise vier, Regulierungsmittel (54 bis 60) vorgesehen sind.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regulierungsmittel (54 bis 60) im geöffneten Zustand voneinander verschiedene Volumenströme von der Gasquelle (16, 102) zur ersten Leitung (24) durchlassen.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regulierungsmittel (54 bis 60) jeweils ein Magnetventil umfassen.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einem Regulierungsmittel (54 bis 60) mindestens eine Drosselblende (60, 64) zur Beschränkung des durch das Regulierungsmittel (54 bis 60) strömenden Volumenstroms vor- und/oder nachgeschalten wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Regulierungsmittel (54 bis 60) desselben Typs verwendet werden und dass der im geöffneten Zustand durch die Regulierungsmittel (54 bis 60) strömende Volumenstrom durch das Vorsehen unterschiedlicher Strömungswiderstände verschieden ist.
1 1. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die egulierungsmittel(54 bis 60) zwischen einem voll geöffneten Zustand und einem voll geschlossenen Zustand umgeschaltet werden.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Patientenzuleitung (30) Gas entnommen wird und dass zumindest der Anteil des medizinischen Gases in dem entnommenen Gas ermittelt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas der Patientenzuleitung (30) über eine Messleitung (41) entnommen und einer Analyseeinheit (44) zur Detektion zumindest des Anteils des medizinischen Gases zugeführt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte Anteil des medizinischen Gases als Istwert mit einem Sollwert verglichen wird, und dass bei einer ermittelten Abweichung des Ist- von dem voreingestellten Sollwert die bei jedem Gasimpuls in die erste Leitung (24) eingebrachte Menge des medizinischen Gases abhängig vom Vergleichsergebnis angepasst wird, vorzugsweise auf den Sollwert geregelt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Anteil eines Reaktionsprodukts des medizinischen Gases, vorzugsweise ein Oxidationsprodukt des medizinischen Gases, detektiert wird, wobei das medizinische Gas vorzugsweise NO ist und das Oxidationsprodukt NO2.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beatmungsgerät (12) Informationen über ein Strömungsprofil der Atmung des beatmeten Patienten (14) ermittelt und dass eine Steuereinheit (48) abhängig vom ermittelten Strömungsprofil die Regulierungsmittel (54 bis 60) derart ansteuert, dass diese während der Einatemphasen des Patienten (14) bei jedem erzeugten Gasimpuls eine größere Menge des medizinischen Gases (NO) in die erste Leitung (24) einbringen als während der Ausatemphasen des Patienten (14).
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulsfrequenz während der Einatemphase und während der Ausatemphase konstant ist oder dass die Impulsfrequenz während der Einatemphase höher ist als während der Ausatemphase.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Einatemphase und die Ausatemphase eine Atemstillstandsphase ist, und dass während dieser
Atemstillstandsphase kein medizinisches Gas zugeführt wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18. dadurch gekennzeichnet, dass während der Einatemphase Gasimpulse mit einer größeren Impulsbreite als während der Ausatemphase erzeugt werden.
20. Vorrichtung zur Applikation mindestens eines medizinischen Gases an einen mit Hilfe eines Beatmungsgeräts beatmeten Patienten, mit einer zumindest Atemgas vom Beatmungsgerät (12) zuführenden ersten Leitung (24), mit einer zumindest vom Patienten (14) ausgeatmetes Gas abführenden zweiten Leitung (28), mit einer Patientenzuleitung (30), wobei ein erstes Ende der ersten Leitung (24), ein erstes Ende der zweiten Leitung (28)und ein erstes Ende der Patientenzuleitung (30) über mindestens ein Verbindungsstück (26) miteinander verbunden sind, mit einem Beatmungsgerät (12), das zumindest in einem Bereich der ersten Leitung (24) einen konstanten Atemgasfluss erzeugt, und mit Zuführmitteln zum Zuführen des medizinischen Gases in die das Atemgas zuführende ersten Leitung (24), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei parallel angeordnete Regulierungsmittel (54 bis 60) vorgesehen sind, die eine Gasquelle (16, 102) zum Bereitstellen des zu applizierenden medizinischen Gases und die erste Leitung (24) verbinden, wobei jedes Regulierungsmittel (54 bis 60) im geöffneten Zustand eine Verbindung zwischen der Gasquelle (16, 102) und der ersten Leitung (24) herstellt, mit einer Steuereinheit (48), die die Regulierungsmittel (54 bis 60) derart ansteuert, dass mindestens ein Regulierungsmittel (54 bis 60) nacheinander mehrere Gasimpulse des medizinischen Gases in die erste Leitung (24) einleitet, und dass die Steuereinheit (48) die Regulierungsmittel (54 bis 60) in Abhängigkeit mindestens eines Parameters der Atmung des Patienten ansteuert.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (48) abhängig von der in die erste Leitung (24) einzubringenden Menge des medizinischen Gases ein zu öffnendes Regulierungsmittel (54 bis 60) zum Erzeugen des Gasimpulses auswählt oder mehrere zu öffnende Regulierungsmittel (54 bis 60) auswählt und die Impulsdauer abhängig von der bei zwischen einer Zuleitung (22) von der Gasquelle (16, 102) und der ersten Leitung (24) vorhandenen Druckdifferenz bei dem ausgewählten Regulierungsmittel (54 bis 60) bzw. bei den ausgewählte Regulierungsmitteln (54 bis 60) zu erwartenden Gasdurchfluss festlegt.
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