WO2003002176A2 - Verfahren und vorrichtung zur zufuhr eines atemgases - Google Patents

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    • A61M2016/0021—Accessories therefor, e.g. sensors, vibrators, negative pressure inhalation detectors electrical with a proportional output signal, e.g. from a thermistor

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for supplying a breathing gas to a person.
  • Such methods and devices are used in particular in the field of sleep medicine for the diagnosis and / or therapy of sleep-related respiratory disorders.
  • the known devices for supplying a breathing gas comprise a breathing gas delivery device - for example in the form of a speed-controlled blower device, and a breathing gas line provided downstream of the blower device for supplying the pressurized breathing gas to a breathing mask.
  • a breathing gas delivery device for example in the form of a speed-controlled blower device
  • a breathing gas line provided downstream of the blower device for supplying the pressurized breathing gas to a breathing mask.
  • the ventilation pressure As well as for the diagnosis of the respiratory behavior of the person, it is possible to detect the momentary respiratory gas flow by sensor devices, for example a pneumotachograph, as well as the respiratory gas pressure by a pressure sensor preferably arranged in the region of the patient.
  • sensor devices for example a pneumotachograph
  • a pressure sensor preferably arranged in the region of the patient. The measured values obtained in this way can be recorded, evaluated and possibly used simultaneously to control the respiratory gas pressure.
  • This object is achieved by a device for supplying a breathing gas with the features specified in patent claim 1.
  • the method according to the invention makes it possible to screen the person to be examined, characterized by a high quality of statement, with prognosis of possibly therapeutically necessary respiratory therapy.
  • the solution according to the invention also makes it possible to detect the influence of drugs, alcohol and to classify the therapy success after completion of a therapy.
  • the investigations according to the invention can take place under the influence of short-acting medicaments in normal sleep and in waking state (inter alia after hyperventilation).
  • a switching device in particular a valve device is provided to provide the different pressure levels, via which the breathing gas line selectively with a conduit means for providing breathing gas on a, above the
  • Ambient pressure lying pressure level, or at a second conduit means for providing a pressure level lying at or below the ambient pressure is connectable.
  • the switching device is formed by a valve having a comparatively large breathing gas passage cross-section.
  • the valve is preferably designed such that at the time of Ventilum- circuit, a flow through the valve in two directions is possible.
  • the valve comprises a rotary or pivoting body, wherein the respective desired valve state can be achieved by appropriate positioning of the rotating or pivoting body.
  • a conduit means is further provided for supplying a defined volume flow of oxygen-containing breathing gas in the immediate vicinity of the patient.
  • This device preferably comprises a thin tube with an internal cross-section of, for example, 8-14 mm 2 .
  • This thin hose line can preferably via a hydrostatic conveyor - such as a gear pump - continuously fresh air or possibly also additionally enriched with oxygen breathing gas in the immediate vicinity of the patient are performed.
  • the as part of the patient's breathing activity in Alternating directions taking place respiratory gas flow via the larger volume breathing gas line, within which the required analysis pressure level prevails.
  • breathing gas purging openings in the region of the mask can advantageously be dispensed with.
  • scavenging ports in combination with the said conduit means, for the forced supply of oxygen-containing breathing gas.
  • the respiratory mask provided on the patient side is provided with a valve device, through which a defined gas flow can flow out via leakage openings in the event of a respiration pressure level which is higher than the ambient pressure.
  • the valve device provided on the mask side assumes a valve state in which a supply of respiratory gas from the environment into the interior of the mask can take place, for the supply of oxygen to the patient.
  • the mask side provided valve device is gem. a particularly preferred embodiment of the invention controlled by a control device.
  • the valve device may have a valve element formed from an elastomeric material, which assumes a closed position or an open position in accordance with a control printer set by the control device.
  • This elastomeric valve element may be formed for example by an elastic hose wall. Alternatively, or in combination with it, it is possible to form the valve element like a flap.
  • the provision of the breathing gas at different pressure levels is preferably carried out using a first and a second breathing gas conveyor.
  • the first respiratory gas delivery device is preferably arranged such that a defined controllable respiratory gas overpressure level can be provided via the latter.
  • the second breathing gas delivery device is preferably designed such that a defined einregelbarer negative pressure in the breathing gas line is adjustable by this.
  • at least one of the breathing gas conveying devices is designed as a fan device with a variably adjustable speed.
  • the provision of the respiratory gas at a pressure level which is increased in relation to the ambient pressure preferably takes place via a line section, which communicates with the outer circumferential area of an impeller of a variable-speed fan device.
  • the object specified at the outset is furthermore achieved by a method for supplying a breathable gas to a person, in which a breathing gas is supplied to the patient at a pressure level above or above the ambient pressure, the breathing gas pressure being lowered stepwise within the scope of selected measuring periods, wherein within the measurement periods with lowered breathing gas pressure indicative of a degree of obstruction of the patient indicative signal is generated, in which case when a pressure lying at atmospheric pressure a predetermined obstruction criterion is not met, the respiratory gas pressure is lowered below the ambient pressure level.
  • the reduction of the pressure with respect to a therapy pressure is selected in an advantageous manner gradually so large until a predetermined obstruction criterion is met.
  • This obstruction criterion may for example describe a zero flow state, it may also be a state in which a physiological state specified otherwise exists.
  • a return to the -Therapiedruck is preferably limited with regard to a possibly adaptively determined number of breaths - or for example, temporally.
  • the pressure reduction stages are 'preferably synchronized such time with the respiratory activity of the person that by carrying out the pressure lowering cycles of the sleep process of the person to be examined is not unduly severely disturbed.
  • the beginning and end of the pressure changes are temporally in the range of the transition between successive respiratory phases.
  • a pressure reduction stage extends over a predetermined number of breaths - or a predetermined period of time.
  • the respiratory gas pressure is preferably lowered gradually below the ambient pressure level, without this being a return to the ambient or therapy pressure level.
  • the phase of the breathing gas supply at a pressure level below the ambient pressure level is advantageously terminated when a predetermined obstruction criterion is reached.
  • an active supply of oxygen-containing respiratory gas takes place in the area of the respiratory mask.
  • a calibration of a pressure and / or respiratory gas flow detection system takes place in an advantageous manner.
  • An adjustment of the respiratory gas pressure to a suitable therapy pressure is preferably carried out in the context of a self- or computer-controlled autotitration phase.
  • indicative signals are evaluated in an advantageous manner with regard to the condition of obstruction by an electronic control device, in particular on the basis of correlation considerations of the respiratory gas flow course.
  • the self-titration phase As part of the self-titration phase and / or on the basis of the data determined during the self-titration phase, it is possible to coordinate the depth and length of the DROP sequences and / or the length and synchronization of the RUN phases.
  • the adaptation of the respiratory gas pressure to the initially applied therapy pressure is preferably carried out by successively increasing the respiratory gas pressure. From the examination process, indicative information can be generated with regard to the condition of the person being examined.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the critical occlusive pressure of the upper airways of persons with different airway closure pressures
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the construction of a valve system according to the invention, for selectively generating a breathing gas pressure which is below ambient pressure;
  • FIG. 4 shows a diagram for explaining a first variant of a breathing gas pressure guidance according to the invention with temporary ones designated as drops
  • FIG. 5 shows a further diagram for explaining a second variant of a breathing gas pressure guidance according to the invention, also with temporary pressure drops designated as drops below a substantially static one
  • FIG. 6 shows a diagram for explaining a longer time interval of a measuring method according to the invention, including the variant according to FIG. 4, with additional pre-stored measuring steps and also with additional measuring steps stored further in the meantime;
  • FIG. 7 is a conceptual diagram for explaining the internal structure of a device according to the invention.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining a first variant of a
  • FIG. 9 is a conceptual diagram for explaining a second variant of a
  • FIG. 10 is a conceptual diagram for explaining a third variant of a
  • 11 is a conceptual diagram for explaining a system with active CO 2 discharge and controlled exhalation valve
  • FIG. 12 is a conceptual diagram for explaining a blower device with integrated switching device.
  • the diagram shown in Figure 1 shows the determined using the device according to the invention critical occlusive pressure of the upper respiratory tract for persons with normal airway properties as well as for persons with increased obstruction susceptibility.
  • the measured value groups indicated in the diagram concern persons with normal airway properties, snorers, respiratory tracts in the condition of obstructive hypopneas and in the condition of obstructive apneas, starting from the left.
  • the criticism determined by the device according to the invention see closure pressure Pcrit is useful as a diagnostic parameter to assess the severity of an apnea syndrome.
  • a pressure-volume flow diagram is shown. To determine this diagram, the inspiratory flow maxima are measured at various mask pressures. By means of the device according to the invention it is possible to set also lying below the ambient pressure level breathing gas pressures.
  • the inspiratory flow maxima are plotted against the corresponding respiratory gas pressure.
  • the pressure value at the penetration point of a regression line connecting the measurement points through the pressure axis corresponds to the critical closure pressure Pcrit. It is also possible to make such a consideration for you expiration breathing cycles. This makes it possible, in particular for a breathing gas supply with adjusted to the respiratory cycles, alternating pressure levels (BiLevel breathing gas supply) to set suitable control parameters.
  • the invention is not limited to the embodiments described above.
  • the device according to the invention as a pneumonological therapy device outside of sleep therapy. It is thus possible, as part of a respiratory therapy within the framework of selected time windows, to lower the respiratory gas pressure at least during the expiration cycles to below the ambient pressure level.
  • the pressure referred to here as Pcrit is to be understood as an occlusive pressure of the upper respiratory tract. This pressure is suitable as a meaningful diagnostic parameter for assessing the severity of sleep apnea (see Fig. 1).
  • the inspiratory flow maxima at different mask pressures are advantageously measured.
  • the solution according to the invention makes it possible to pass through a pressure range of between about -20 mbar (healthy people) to about 10 mbar (severely ill people) by the PCRIT device having both the pressure level below ambient pressure and above the ambient temperature - Pressure lying pressure level can be adjusted.
  • PV diagram pressure-flow diagram
  • Drops is created for a given duration of the base pressure. This means that during a Pcrit measurement, the pressure is changed several times. As already mentioned above, mask pressures which are below the ambient pressure level can also be set here. Switching takes place at the beginning of a drop in the transition from inspiration to expiration, - or at the end of a drop, d. H. after a certain number of breaths, during the transition from expiration to inspiration
  • the change in the pressure is realized in an advantageous manner by switching a valve at negative mask pressure at the beginning of an inspiration phase, which connects the intake passage of a blower device and the breathing gas path leading to the breathing mask.
  • the pressure gradient built up by the blower device thus reduces the pressure prevailing in the mask below the ambient pressure.
  • the valve is reset.
  • the valve is advantageously designed so that this allows a changeover within about 100 ms, without causing a noticeable pressure wave in the breathing gas hose.
  • the valve according to the invention is characterized Furthermore, characterized in that this causes an extremely low flow resistance.
  • the device according to the invention advantageously delivers at a pressure of 10 mbar with constant engine control and turbine preferably a maximum flow of about 1151 / min.
  • the valve is preferably actuated without significant auxiliary forces.
  • the valve is designed such that it always provides a free gas path even in the case of malfunctions, so that the supply of breathing gas to the patient is not interrupted.
  • the MAP device nCPAP Max II can be used in an advantageous manner, wherein preferably provided for a pure positive pressure blower housing is replaced by a blower housing with an integrated switching device.
  • this fan which is suitable for generating negative pressure, is preferably dimensioned such that it can be exchanged in a simple manner against the fan provided for positive pressure ventilation.
  • a modular dockable unit preferably a substructure unit.
  • a connection plate to which a conduit means is coupled in a sealing manner.
  • the control of the components provided for carrying out a negative pressure diagnosis is preferably carried out by a programmable control device which is at least partially integrated into the device.
  • FIG. 3 shows a schematic diagram for explaining a valve 40, by means of which the suction side 33 or the pressure side 34 of a blower device 35a can be selectively coupled to a line section 39 leading to a patient.
  • the actuation of the valve 40 may be pneumatic or electromagnetic.
  • Fig. 4 the time profile of a pressure guide according to the invention is shown by way of example.
  • the term "drop" used in this illustration as well as in the following explanation is to be understood as meaning a pressure stage which is characterized by a rapid drop in pressure and which is generated for a specific number of respirations.
  • Ring refers to a period comprising several drops, which is considered to have ended when a zero flow of the volume flow was detected within the last and / or last but one drop.
  • Blood oxygen content prehistoric time, time interval to fall asleep, respiratory rate are triggered programmatically:
  • Number of breaths e.g., 5 breaths
  • the pressure is decreased by a certain amount (e.g., 2 mbar). Thereafter, the pressure is immediately increased back to the therapy pressure.
  • the number of drops depends, for example, on the occurrence of a zero-flow signal with regard to the volume flow initiated by the patient. If a zero flux is detected in a drop, the run period can be ended after preferably only one further drop.
  • the PCRIT measurement preferably starting from the therapy pressure, such that after each drop the pressure is gradually increased by further steps with a height is lowered by, for example, 2 mbar. If a zero flow sets in within the last and / or second to last drop, the measurement is ended.
  • the steps can have lower heights with increasing negative pressure.
  • FIG. 6 shows a preferred method sequence for a PCRIT measurement according to the invention.
  • a predetermined number of runs preferably 3 consecutive runs, are performed.
  • the method according to the invention can furthermore comprise the following steps. 1. Calibrating the system; 2. finding the therapy pressure;
  • PCRIT measurement based on switched-on drops can be carried out by way of example under different pressure control concepts:
  • the PCRIT measurement is performed at an at least phase fixed CPAP pressure e.g. 5 hPA; -b.) before the measurement, the instantaneous therapy pressure of the patient is determined e.g. about an auto-irritation;
  • the patient is breathing at atmospheric pressure - only during the drops is a pressure below the ambient pressure level lowered.
  • the method according to the invention can advantageously be carried out with a device as described below in connection with FIG. 7 by way of example.
  • the device shown in Figure 7 comprises a conveyor device formed by a blower 1 for conveying breathing gas.
  • the blower device comprises a vibration-isolated suspended blower housing 2, in the interior of which an impeller (not visible here) is accommodated.
  • the impeller is driven by a high-speed motor 3 whose speed is variable in accordance with a control device.
  • the pressure gradient generated by the impeller can be set defined.
  • the blower housing 2 comprises a low-pressure region, not visible here, which is in communication with the hub zone of the rotor.
  • the blower housing 2 comprises a high-pressure region 4, in which the respiratory gas pressure generated in the outer region of the impeller prevails.
  • the blower device 1 is received in a soundproof cassette 5.
  • a soundproof cassette 5 a plurality of labyrinth-like line sections 6, 7 are formed.
  • the line section 6 there is substantially ambient pressure, since an initial region of the line section 6 is open to the environment.
  • the line section 7 is connected via a breathing gas line, not shown here, in particular a flexible breathing gas hose with a breathing mask.
  • the patient-side breathing gas pressure prevails.
  • Via changeover valve device 8 the connection of the line sections 6 and 7 can be changed via the blower device such that the pressure gradient generated by the blower device selectively causes a pressure increase or a pressure decrease in the mask-side power section 7 relative to the ambient-side line section 6.
  • the changeover valve device comprises by a pivoting body 9, which is designed here as a rotary flap. This results in a comparatively short time requirement for switching between the two coupling states of the blower device 1 to the line section 7.
  • the swivel body 9 is in this representation in a position in which by the blower device 1 in the line section 7, a pressure is generated, which is in accordance with the fan speed below the pressure prevailing in the line section 6.
  • the impeller of the blower device 1 generates a pressure gradient determined by the impeller speed.
  • the impeller in this case forms a permanently permeable pressure lock which allows a respiratory activity of the patient corresponding gas exchange through the blower device 1 therethrough. If the swivel body 9 is pivoted by a drive device not shown here in the direction indicated by dashed lines position, the pressure gradient prevailing between the line sections 6 and 7 is reversed. In this position too, a gas exchange corresponding to the breathing activity of the patient can only take place by overcoming the pressure gradient of the blower device.
  • the device according to the invention can be used as explained below with reference to an application example:
  • a breathing mask is placed on the patient in a sealing manner.
  • the breathing mask is connected via a flexible hose with a source of breathing gas.
  • the respiratory gas source is provided with a valve device, via which the respiratory gas can be provided at defined selectable pressure levels.
  • a breathing gas pressure is regulated within the breathing gas line, which is located above the ambient pressure level. The resulting hereby as a result of the respiratory activity of the patient measured values for p and v are detected by a measuring device and recorded.
  • the ventilation pressure is gradually reduced to a pressure level below the ambient pressure.
  • a changeover is made by means of a valve device within the respiratory gas supply system, by means of which a fan controllable with respect to its rotational speed is arranged in the conduit system such that the radially inner region of the impeller of the fan on the side of the patient and the radially outward region of the fan Impeller of the blower is facing the environment.
  • the second breathing gas line is designed as a hose line, which opens into the inner region of the breathing mask applied to the patient.
  • This second breathing gas line is connected to an oxygen source, which may be realized for example by a high-pressure or hydrostatic pump.
  • a defined gas flow of oxygen-containing breathing gas is continuously supplied to the patient via this second breathing gas line.
  • FIG. 8 shows in the form of a schematic diagram an exhalation element 10, by means of which sufficient CO2 flushing is possible even at a pressure level below the ambient pressure.
  • the exhalation element 10 comprises a plurality of flushing holes 1 1 and a, with respect to a valve opening 12 selectively in an open position (shown here) or in a closed position can be brought valve spool 13th
  • the valve slide 13 is coupled to a drive device which is embodied here in electromechanical form and comprises an electrically driven motor 14 or magnet. Between the motor 14 and the valve spool 13, a coupling device 15 is provided, which here comprises a linear gear.
  • the exhalation element 10 is preferably inserted in the immediate vicinity of a respiratory mask applied to the patient into the respiratory gas conduit system - or advantageously integrated into the respiratory mask.
  • the selectively provideable cross section of the valve opening is preferably about 10 to 25 mm 2 .
  • the cross section of the flushing holes 1 1 is preferably kept so small that in the closed position of the valve slide 13 on the device side seen blower still the required vacuum can be built.
  • FIG. 9 shows a further variant of an exhalation element 10, in which a cushion 16 is provided for the selective closing / opening of a flushing opening (not visible here), which is pressure-actuated in the closed position and can be braked.
  • control of the pad 16 via a thin control hose 17 which is connected to a pump 18.
  • the pillow itself forms an elastically expandable chamber 19 whose wall covers the purging opening, not shown here, in the inflated state.
  • the flushing opening can also be formed by a multiplicity of smaller openings.
  • the sketch according to FIG. 10 shows an arrangement with an exhalation element 10, wherein an active supply of oxygen-containing respiratory gas takes place in the immediate vicinity of a respiratory mask region.
  • an additional line 20 is provided.
  • the forced supply of the oxygen-containing takes place
  • Respiratory gas using a hydrostatic conveyor for example gear pump. This makes it possible to ensure a defined fresh gas flow regardless of the respiratory gas pressure.
  • FIG. 11 shows a system in which the line network leading into the region close to the mask has a first breathing gas line 21 and a second breathing gas line 22, whereby in the two lines 21, 22, at least phase-wise slightly different pressures prevail, so that a defined Purge flow from the line of higher ' pressure in the line of lower pressure takes place.
  • a discharge device for discharging CO 2 is preferably provided in the line of lower pressure. It is also possible to generate the defined flushing flow in the multi-line system shown by check valves, for example flap elements.
  • a controllable flushing opening 12 which can be selectively brought into an open position, is provided.
  • a blower device 30 with integrated switching device 31 is shown greatly simplified.
  • the switching device 31 is arranged in a housing element 32 of the blower device 30 and is located at a position at which a suction side 33 and a pressure side 34 of an impeller
  • the switching device 31 comprises a rotatably arranged flap element 38.
  • This flap element 38 forms a partition wall which selectively separates / connects the suction side 33 or the pressure side 34 from / to one
  • Breathing mask leading line section 39 creates.
  • the amount of negative pressure can be adjusted based on the speed of the impeller 35.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zufuhr eines Atemgases zu einer Person. Derartige Verfahren und Vorrichtungen finden Anwendung insbesondere im Bereich der Schlafmedizin zur Diagnose und/oder Therapie schlafbezogener Atmungsstörungen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine verbesserte Diagnose des physiologischen Zustands derartiger Personen und/oder eine verbessert auf die physiologischen Bedürfnisse der Person abgestimmte Therapie zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch eine Vorrichtung zur Zufuhr eines Atemgases zu einer Person mit einem Atemgasleitungssystem, einer Anschlusseinrichtung zur Ankoppelung einer Atemgasleitung zur Schaffung einer Verbindung zwischen dem Atemgasleitungssystem und einer patientenseitig vorgesehenen Atemmaske, einer in dem Atemgasleitungssystem vorgesehenen Druckschleuse zur Erzeugung einer Differenz zwischen dem Druck in der Atemgasleitung und dem Umgebungsdruck, wobei die Vorrichtung derart betreibbar ist, dass an der Atemmaske selektiv ein unter oder über dem Umgebungsdruckpegel liegender Atemgasdruck einstellbar ist.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Zufuhr eines Atemgases
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zufuhr eines Atemgases zu einer Person. Derartige Verfahren und Vorrichtungen finden Anwendung insbesondere im Bereich der Schlafmedizin zur Diagnose und/oder Therapie schlafbezogener Atmungsstörungen.
Die bekannten Vorrichtungen zur Zufuhr eines Atemgases umfassen eine Atemgasfördereinrichtung - beispielsweise in Form einer drehzahlgesteuerten Gebläseeinrichtung, und eine stromabwärts der Gebläseeinrichtung vorgesehene Atemgasleitung zur Zufuhr des unter Druck stehenden Atemgases zu einer Atemmas- ke. Zur Ableitung des in die Atemmaske während einer Expirationsphase eintretendes verbrauchten Atemgases ist im Bereich der Atemmaske eine Öffnung vorgesehen, durch welche das verbrauchte Atemgas aufgrund des Überdruckes in der Atemmaske entweichen kann.
Zur Steuerung des Beatmungsdruckes sowie auch zur Diagnose des Atmungsverhaltens der Person ist es möglich, den momentanen Atemgasstrom durch Sensoreinrichtungen beispielsweise einem Pneumotachographen, sowie den Atemgasdruck durch einen vorzugsweise im Bereich des Patienten angeordneten Drucksensor zu erfassen. Die so gewonnenen Meßwerte können aufgezeichnet, ausgewertet und ggf. simultan zur Steuerung des Atemgasdruckes herangezogen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zufuhr eines atembaren Gases zu einer Person zu schaffen, wodurch eine ver- besserte Diagnose des physiologischen Zustandes dieser Person, und/oder auch eine verbessert auf die physiologischen Bedürfnisse der Person abgestimmte Therapie ermöglicht wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Zufuhr eines Atemgases mit den in Patenanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, über eine definierte Zeitspanne hinweg den absoluten Druck des Atemgases unter den Umgebungsdruck abzusenken. Hierdurch wird eine tiefergehende Beurteilung der Atemwecfseigenschaf- ten ermöglicht. In besonders vorteilhafter Weise kann mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung festgestellt werden, inwieweit Bedarf nach einer Überdruckbeatmung zur Erreichung einer pneumatischen Schienung besteht.
Gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung wird es möglich, im Rahmen praeoperativer Vorbereitungen ein Intubationsrisiko zu ermitteln und darauf basierend zu entscheiden, ob beispielsweise die Möglichkeit besteht, ein Narkosegas nasal zu verabreichen.
Weiterhin wird es gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung auch möglich das Risiko von Atemwegsobstruktionen für postoperative Rekonvaleszenzperioden zu bestimmen.
In weiterhin vorteilhafter Weise wird es möglich, im Rahmen einer Routine Diagnostik unter Personen mit Schnarch-Syndromen besonders gefährdete Personen zuverlässig zu klassifizieren und die erforderlichen Präventivmaßnahmen oder Therapieformen (CPAP, UPPP, oral appliance, ...) anzugeben. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht dabei ein durch hohe Aussagequalität gekenn- zeichnetes Screening der zu untersuchten Person unter Prognostizierung einer ggf. therapeutisch notwendigen Atemtherapie.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird es auch möglich, den Einfluss von Pharmaka, Alkohol zu erfassen und nach Abschluss einer Therapie den Thera- pieerfolg zu klassifizieren.
Die erfindungsgemäßen Untersuchungen können unter dem Einfluss von kurzwirksamen Medikamenten im normalen Schlaf und im Wachzustand (u.a. nach Hyperventilation) erfolgen. In weiterhin vorteilhafter Weise wird es auch möglich die Obstruktionsanfälligkeit auch in den unteren Atemwegen im Falle von Asthma bronchiale zu ermitteln. Hierbei wird es möglich, eine Diagnose weitgehend ohne aktive Mitarbeit des Pa- tienten durchzuführen.
Gem. einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zur Bereitstellung der unterschiedlichen Druckniveaus eine Umschalteinrichtung, insbesondere eine Ventileinrichtung vorgesehen, über welche die Atemgasleitung selektiv mit einer Leitungseinrichtung zur Bereitstellung von Atemgas auf einem, über dem
Umgebungsdruck liegenden Druckniveau, oder an einer zweiten Leitungseinrichtung zur Bereitstellung von einem auf, oder unter dem Umgebungsdruck liegenden Druckniveau verbindbar ist.
Gem. einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Umschalteinrichtung durch ein Ventil gebildet, das einen vergleichsweise großen Atemgasdurchgangsquerschnitt aufweist.
Das Ventil ist vorzugsweise derart ausgebildet, daß im Zeitpunkt der Ventilum- Schaltung eine Durchströmung des Ventils in zwei Richtungen ermöglicht ist.
Gem. einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt das Ventil einen Dreh- oder Schwenkkörper, wobei der jeweils gewünschte Ventilzustand durch entsprechendes Positionieren des Dreh- oder Schwenkkörpers erreicht werden kann.
Gem. einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist weiterhin eine Leitungseinrichtung vorgesehen, zur Zufuhr eines definierten Volumenstromes an sauerstoffhaltigem Atemgas in unmittelbare Nähe des Patienten. Diese Einrichtung umfaßt vorzugsweise eine dünne Schlauchleitung mit einem Innenquerschnitt von beispielsweise 8 - 14 mm2. Über diese dünne Schlauchleitung kann vorzugsweise über eine hydrostatische Fördereinrichtung - beispielsweise eine Zahnradpumpe - kontinuierlich unverbrauchte Umgebungsluft oder ggf. auch zusätzlich mit Sauerstoff angereichertes Atemgas in unmittelbare Nähe des Patienten geführt werden. Der im Rahmen der Atmungstätigkeit des Patienten in wechselnde Richtungen erfolgende Atemgasstrom erfolgt über die großvolumigere Atemgasleitung, innerhalb welcher der geforderte Analysedruckpegel herrscht. Hierdurch wird auf vorteilhafte Weise sichergestellt, daß unabhängig von dem, in der Atemmaske herrschenden Atemgasdruck eine ausreichende Sauerstoffversorgung des Patienten gewährleistet ist. In vorteilhafter Weise kann bei dieser Ausführungsform auf Atemgasspülöffnungen im Bereich der Maske verzichtet werden. Es ist jedoch auch möglich, derartige Spülöffnungen in Kombination mit der genannten Leitungseinrichtung vorzusehen, zur zwangsweisen Zufuhr von sauerstoffhaltigem Atemgas.
Gem. einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die patientenseitig vorgesehene Atemmaske mit einer Ventileinrichtung versehen, durch welche im Falle eines gegenüber dem Umgebungsdruck erhöhten Beatmungsdruckpegels über Leckageöffnungen ein definierter Gasstrom abströmen kann. Im Falle eines unter dem Umgebungsdruckpegels liegenden Beatmungsdruckpegels nimmt die maskenseitig vorgesehene Ventileinrichtung einen Ventilzustand ein, in welchem eine Zufuhr von Atemgas aus der Umgebung in den Maskeninnenbereich erfolgen kann, zur Zuleitung von Sauerstoff zu dem Patienten.
Die maskenseitig vorgesehene Ventileinrichtung wird gem. einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung über eine Steuereinrichtung gesteuert. Die Ventileinrichtung kann ein aus einem elastomeren Material gebildetes Ventilelement aufweisen, das nach Maßgabe eines durch die Steuereinrichtung einge- stellten Steuerdruckers eine Schließstellung oder ein Offenstellung einnimmt. Dieses elastomere Ventilelement kann beispielsweise durch eine elastische Schlauchwandung gebildet sein. Alternativ hierzu oder auch in Kombination damit ist es möglich, das Ventilelement klappenartig auszubilden.
Die Bereitstellung des Atemgases auf unterschiedlichen Druckpegeln erfolgt vorzugsweise unter Verwendung einer ersten und einer zweiten Atemgasfördereinrichtung. Die erste Atemgasfördereinrichtung ist vorzugsweise derart angeordnet, daß über diese ein definiert regelbares Atemgasüberdruckniveau bereitgestellt werden kann. Die zweite Atemgasfördereinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, daß durch diese ein definiert einregelbarer Unterdruck in der Atemgasleitung einstellbar ist. In vorteilhafter Weise ist wenigstens eine der Atemgasfördereinrichtungen als Gebläseeinrichtung mit veränderbar einstellbarer Drehzahl ausgebildet. Die Bereitstellung des Atemgases auf einem gegenüber dem Umgebirngsdruck erhöhten Druckpegel erfolgt vorzugsweise über einen Leitungsabschnitt, der mit dem Außenumfangsbereich eines Laufrades einer drehzahlregelbaren Gebläseeinrichtung in Verbindung steht.
Die eingangs angegebene Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Zufuhr eines atembaren Gases zu einer Person, bei welchem ein Atemgas auf einem auf - oder über dem Umgebungsdruck liegenden Druckniveau dem Patienten zugeführt wird wobei im Rahmen ausgewählter Messperioden der Atem- gasdruck stufenweise abgesenkt wird, wobei innerhalb der Messperioden mit abgesenktem Atemgasdruck ein hinsichtlich des Obstruktionsgrades des Patienten indikatives Signal generiert wird, wobei dann wenn bei einem auf Umgebungsdruck liegenden Atemgasdruck ein vorgegebenes Obstruktionskriterium nicht erfüllt ist, der Atemgasdruck unter den Umgebungsdruckpegel abgesenkt wird.
Die Absenkung des Druckes gegenüber einem Therapiedruck wird in vorteilhafter Weise schrittweise so groß gewählt, bis ein vorgegebenes Obstruktionskriterium erfüllt wird. Dieses Obstruktionskriterium kann beispielsweise einen Null- Flusszustand beschreiben, es kann auch einen Zustand bei welchem ein ander- weitig spezifizierter physiologischer Zustand vorliegt.
Vorzugsweise erfolgt zwischen den einzelnen Druckabsenkungsschritten eine Rückkehr auf den -Therapiedruck. Die Dauer der Druckabsenkungsschritte ist vorzugsweise mit Blick auf eine ggf. adaptiv ermittelte Anzahl von Atemzügen - oder auch beispielsweise zeitlich beschränkt.
Die Druckabsenkungsstufen werden ' vorzugsweise derart zeitlich mit der Atmungstätigkeit der Person synchronisiert, daß durch die Durchführung der Druck- absenkungszyklen der Schlafverlauf der zu untersuchenden Person nicht unzulässig stark gestört wird.
Vorzugsweise liegen Anfang und Ende der Druckänderungen zeitlich im Bereich des Überganges zwischen abfolgenden Atemphasen.
Vorzugsweise erstreckt sich eine Druckabsenkungsstufe über eine vorbestimmte Anzahl von Atemzügen - oder eine vorbestimmte Zeitdauer. Der Atemgasdruck wird vorzugsweise schrittweise unter das Umgebungsdruckniveau abgesenkt, Ohne daß hierbei ein Rücksprung auf das Umgebungs- oder Therapiedruckniveau erfolgt.
Die Phase der Atemgaszufuhr auf einem unter dem Umgebungsdruckpegel liegenden Druckniveau wird in vorteilhafter Weise dann beendet, wenn ein vorgege- benes Obstruktionskriterium erreicht wird.
Zumindest in Phasen mit einem unter dem Umgebungsdruckniveau liegenden Druckpegel erfolgt vorzugsweise eine aktive Zufuhr von sauerstoffhaltigem Atemgas in den Bereich der Atemmaske.
Im Rahmen eines vorbereitenden Verfahrensschrittes erfolgt in vorteilhafter Weise eine Kallibrierung eines Druck und/oder Atemgasflusserfassungssystemes.
Eine Anpassung des Atemgasdruckes auf einen geeigneten Therapiedruck erfolgt vorzugsweise im Rahmen einer Selbst- bzw. Rechnergesteuerten Autotitrationsphase. Im Rahmen dieser Selbsttitrationsphase werden in vorteilhafter Weise hinsichtlich des Obstruktionszustandes indikative Signale durch eine elektronische Steuereinrichtung insbesondere auf Grundlage von Korrelationsbetrachtungen des Atemgas-Flussverlaufes, ausgewertet.
Im Rahmen der Selbsttitrationsphase und/oder auf Grundlage der im Rahmen der Selbsttitrationsphase ermittelten Daten kann eine Abstimmung der Tiefe und Länge der DROP Sequenzen und/oder der Länge und Synchronisierung der RUN- Phasen erfolgen. Die Anpassung des Atemgasdruckes auf den zunächst angelegten Therapiedruck erfolgt vorzugsweise durch sukzessive Erhöhung des Atemgasdruckes. Aus dem Untersuchungsverlauf können hinsichtlich des Zustandes der untersuchten Person indikative Angaben generiert werden.
Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung:
Es zeigen:
Fig. 1 : ein Diagramm zur Erläuterung des kritischen Verschlußdruk- kes der oberen Atemwege von Personen mit unterschiedlichen Atemwegsver- schlußd rücken;
Fig. 2: ein Druck/(Spitzen-)Volumenstrom-Diagramm zur Erläuterung der Bestimmung des kritischen Verschlußdruckes in Verbindung mit einer Regressionsgeraden;
Fig. 3: eine Prinzipskizze zur Erläuterung des Aufbaues eines erfindungsgemäßen Ventilsystemes, zur selektiven Erzeugung eines unter dem Umgebungsdruck liegenden Atemgasdruckes;
Fig. 4: ein Diagramm zur Erläuterung einer ersten Variante einer erfin- dungsgemäßen Atemgasdruckführung mit als Drops bezeichneten temporären
Druckabsenkungen unterhalb eines im wesentlichen statischen Druckniveaus - insbesondere Therapiedruckniveau;
Fig. 5: ein weiteres Diagramm zur Erläuterung einer zweiten Variante einer erfindungsgemäßen Atemgasdruckführung ebenfalls mit als Drops bezeichneten temporären Druckabsenkungen unterhalb eines im wesentlichen statischen
Druckniveaus - insbesondere Therapiedruckniveau, wobei jedoch zwischen den sukzessive einsetzenden Drops innerhalb einer Sequenz, keine Rückkehr auf das Therapiedruckniveau erfolgt;
Fig. 6: ein Diagramm zur Erläuterung eines längeren Zeitabschnittes eines erfindungsgemäß unter Einschluß der Variante nach Fig.4 durchgeführten Messverfahrens mit zusätzlichen vor- sowie auch mit zusätzlichen nächgelagerten Meßschritten;
Fig.7: eine Konzeptdarstellung zur Erläuterung des Innenaufbaues einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 8: eine Konzeptdarstellung zur Erläuterung einer ersten Variante einer
C02 Ableitungseinrichtung;
Fig. 9: eine Konzeptdarstellung zur Erläuterung einer zweiten Variante einer
C02 Ableitungseinrichtung;
Fig. 10: eine Konzeptdarstellung zur Erläuterung einer dritten Variante einer
C02 Ableitungseinrichtung mit zwangsweiser Frischgaszuleitung;
Fig. 11 : eine Konzeptdarstellung zur Erläuterung eines Systems mit aktiver C02-Ableitung sowie angesteuertem Ausatemventil;
Fig. 12: eine Konzeptdarstellung zur Erläuterung einer Gebläseeinrichtung mit integrierter Umschalteinrichtung.
Das in Fig.1 dargestellte Diagramm zeigt den unter Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermittelten kritischen Verschlußdruck der oberen Atemwege für Personen mit normalen Atemwegseigenschaften sowie für Personen mit erhöhter Obstruktionsanfälligkeit. Die in dem Diagramm angegebenen Meßwertgruppen betreffen - beginnend von links Personen mit normalen Atemwegseigenschaften, Schnarcher, Atemwege im Zustand obstruktiver Hypopnoen und im Zustand obstruktiver Apnoen. Der durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ermittelte kriti- sehe Verschlußdruck Pcrit eignet als diagnostischer Parameter zur Beurteilung des Schweregrades eines Apnoesyndroms.
In Fig. 2 ist ein Druck-Volumenstrom Diagramm dargestellt. Zur Ermittlung dieses Diagramms werden die inspiratorischen Flow-Maxima bei verschiedensten Maskendrücken gemessen. Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich auch unterhalb des Umgebungsdruckpegels liegende Atemgasdrücke einzustellen.
In dem Diagramm sind die inspiratorischen Flow-Maxima über dem hierzu korrespondierenden Atemgasdruck aufgetragen. Der Druckwert am Durchstoßpunkt einer die Meßpunkte verbindenden Regressionsgeraden durch die Druckachse entspricht dem kritischen Verschlußdruck Pcrit. Es ist auch möglich, eine derartige Betrachtung für dir Expirationsatemzyklen vorzunehmen. Hierdurch wird es möglich, insbesondere für eine Atemgaszufuhr mit auf die Atmungszyklen abgestimmten, alternierenden Druckpegeln (BiLevel-Atemgaszufuhr) geeignete Regelparameter festzulegen.
Die Erfindung ist nicht auf die vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise ist es auch möglich, das erfindungsgemäße Gerät als pneumonologisches Therapiegerät auch außerhalb der Schlaftherapie zu verwenden. So ist es möglich, im Rahmen einer Atemtherapie im Rahmen ausgewählter Zeitfenster den Atemgasdruck wenigstens während der Expirationszyklen definiert unter das Umgebungsdruckniveau abzusenken.
Unter dem hier als Pcrit bezeichneten Druck ist im vorliegenden Fall ein Verschlussdruck der oberen Atemwege zu verstehen. Dieser Druck eignet sich als aussagekräftiger diagnostischer Parameter zur Beurteilung des Schweregrades der Schlafapnoe (siehe Fig.1 ).
Zur Ermittlung des Pcrit werden in vorteilhafter Weise die inspiratorischen Flowmaxima bei verschiedenen Maskendrücken gemessen. Durch die erfin- dungsgemäße Lösung wird es möglich, einen Druckbereich von zwischen ca. - 20mbar (gesunde Menschen) bis ca.10mbar (schwer kranke Menschen) zu durchlaufen, indem durch die erfindungsgemäße Vorrichtung „PCRIT-Geräfsowohl unter dem Umgebungsdruck liegende Druckpegel, als auch über dem Umge- bungsdruck liegende Druckpegel eingestellt werden können.
Zur Ermittlung des Pcrit wird ein sog. Druck-Flow-Diagramm (PV-Diagramm) aufgenommen. In dieses Diagramm werden die inspiratorischen Flowmaxima über den Therapiedruck aufgetragen. (Fig.2). Der Durchstosspunkt der Regressionsge- rade durch diese Punkte durch die Druckachse ergibt den Pcrit.
Nachfolgend werden Möglichkeiten der erfindungsgemäßen technische Realisierung der Pcrit-Messung beschrieben. Ausgehend von einem Druckniveau, welches die komplette Öffnung der oberen Atemwege garantiert ist (Basisdruck), wird der Maskendruck während sog. Drops immer weiter abgesenkt. Zwischen zwei
Drops wird für eine bestimmte Dauer der Basisdruck angelegt. Dies bedeutet, dass während einer Pcrit -Messung, der Druck mehrmals geändert wird. Wie oben schon erwähnt, können hierbei auch Maskendrücke eingestellt werden, die unter dem Umgebungsdruckniveau liegen. Die Umschaltung geschieht zu Beginn eines Drops beim Übergang von Inspiration zur Exspiration, - oder zum Ende eines Drops, d. h. nach einer bestimmten Anzahl von Atemzügen, beim Übergang von Exspiration zu Inspiration
Die Änderung des Druckes wird in vorteilhafter Weise realisiert, indem bei negati- vem Maskendruck zu Beginn einer Inspirationsphase ein Ventil geschaltet wird, welches den Ansaugkanal einer Gebläseeinrichtung and den zur Atemmaske führenden Atemgasweg ankoppelt. Der durch die Gebläseeinrichtung aufgebaute Druckgradient senkt damit den in der Maske herrschenden Druck unter den Umgebungsdruck ab. Zur Beendigung eines Drops wird das Ventil wieder zurückge- setzt.
Das Ventil ist in vorteilhafter Weise derart ausgelegt, daß dieses eine Umschaltung innerhalb von ca. 100ms ermöglicht, ohne dass eine spürbare Druckwelle im Atemgasschlauch verursacht wird. Das erfindungsgemäße Ventil zeichnet sich weiterhin dadurch aus, daß dieses einen äußerst geringen Strömungswiderstand verursacht. Das erfindungsgemäße Gerät liefert in vorteilhafter Weise bei einem Druck von 10mbar bei gleichbleibender Motorsteuerung und Turbine vorzugsweise einen maximalen Flow von ca. 1151/min.
Das Ventil wird vorzugsweise ohne erhebliche Hilfskräfte betätigt. Gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Ventil derart ausgebildet, daß dieses selbst im Falle von Funktionsstörungen stets einen freien Gasweg bereitstellt, so daß die Atemgaszufuhr zum Patienten nicht unterbrochen wird.
Als Basis für das Pcrit-Gerät kann in vorteilhafter Weise das MAP-Gerät nCPAP Max II verwendet werden, wobei vorzugsweise das für eine reine Überdrucktherapie vorgesehene Gebläsegehäuse ersetzt wird durch ein Gebläsegehäuse mit einer integrierten Umschalteinrichtung. Dieses zur Unterdruckerzeugung geeignete Gebläse ist hinsichtlich seiner äußeren Abmessungen vorzugsweise derart bemessen, daß dieses auf einfache Weise gegen das zur Überdruckbeatmung vorgesehene Gebläse austauschbar ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es auch möglich, die zur Durchführung einer Unterdruckdiagnose vorgesehenen Komponenten in einer modular andockbaren Einheit, vorzugsweise einer Unterbaueinheit anzuordnen. Hierzu ist es möglich, eine üblicherweise einlassseitig vorgesehene Abdeckung durch eine Anschlußplatte zu ersetzen, an die eine Leitungseinrichtung in abdichtender Weise ankoppelbar ist.
Die Ansteuerung der zur Durchführung einer Unterdruckdiagnose vorgesehenen Komponenten erfolgt vorzugsweise durch eine in das Gerät zumindest teilweise integrierte, programmierbare Steuereinrichtung.
Fig. 3 zeigt eine Prinzipskizze zur Erläuterung eines Ventiles 40, durch welches selektiv die Saugseite 33 oder die Druckseite 34 einer Gebläseeinrichtung 35a mit einem zu einem Patienten führenden Leitungsabschnitt 39 koppelbar ist. Die Betätigung des Ventiles 40 kann pneumatisch oder elektromagnetisch erfolgen. In Fig. 4 ist beispielhaft der zeitliche Verlauf einer erfindungsgemäßen Druckführung dargestellt. Unter dem in dieser Darstellung sowie auch in der nachfolgenden Erläuterung verwendeten Begriff „Drop" ist eine durch einen raschen Druckabfall gekennzeichnete Druckstufe zu verstehen, die für eine bestimmte Anzahl von Atmungen generiert wird.
Mit „Run" wird eine mehrere Drops umfassende Periode bezeichnet die als beendet angesehen wird, wenn innerhalb des letzen und/oder des vorletzten Drops ein Nullfluss des Volumenstroms detektiert wurde. Die Druckstufen (Drops) können bei Erfüllung unterschiedlicher Kriterien wie z.B. Schlafzustand , Schlafposition, Blutsauerstoffgehalt Urzeit, zeitlicher Abstand zum Einschlafen, Atemfrequenz) programmgesteuert ausgelöst werden:
Wie aus Fig.4 ersichtlich, wird ausgehend vom Therapiedruck für eine bestimmte
Anzahl von Atemzügen (z.B. 5 Atemzüge) der Druck um einen bestimmten Betrag (z.B. 2 mbar) erniedrigt. Danach wird der Druck umgehend wieder auf den Therapiedruck erhöht. Die Anzahl der Drops richtet sich beispielsweise nach dem auftreten eines Nullflusssignales hinsichtlich des vom Patienten veranlassten Volu- menstroms. Wird in einem Drop ein Nullfluss detektiert, kann nach vorzugsweise lediglich einem weiteren Drop, die Run-Periode beendet werden.
Alternativ hierzu- oder phasenweise auch in Kombination mit der vorangehend beschriebenen Methode ist es auch möglich, - wie in Fig.5 veranschaulicht, die PCRIT-Messung vorzugsweise vom Therapiedruck ausgehend derart durchzuführen, daß nach jedem Drop der Druck schrittweise um weitere Stufen mit einer Höhe von beispielsweise 2 mbar erniedrigt wird. Stellt sich innerhalb des letzten und/oder des vorletzten Drops ein Nullfluss ein, wird die Messung beendet. Die Stufen können mit zunehmendem Unterdruck geringere Höhen aufweisen.
Die beiden vorangehend in Verbindung mit den Figuren 4 und 5 beschriebenen Varianten der PCRIT-Messung ermöglichen bei bestimmten Krankheitsbildern bereits vor Erreichen des Umgebungsdruckes, d.h. ohne Absenken des Druckes unter den Umgebungsdruck eine Bestimmung des Atemwegsverschlussdruckes PCRIT.
In Fig.6 ist ein bevorzugter Verfahrensablauf für eine erfindungsgemäße PCRIT- Messung dargestellt. Vorzugsweise werden eine vorbestimmte Anzahl von Runs, vorzugsweise 3 aufeinanderfolgende Runs, durchgeführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann weiterhin folgende Schritte umfassen. 1. Kalibrieren des Systems; 2. Finden des Therapiedrucks;
3. Starten der PCRIT-Messung - es folgen beispielsweise drei RUNs und die Messung ist beendet;
4. Erneute System-Kalibrierung
Die PCRIT-Messung auf Grundlage eingeschalteter Drops kann beispielhaft unter verschiedenen Drucksteuerungskonzepten erfolgen:
-a.) die PCRIT-Messung erfolgt bei einem zumindest phasenweise festen CPAP- Druck z.B. 5 hPA; -b.) vor der Messung wird der momentane Therapiedruck des Patienten ermittelt z.B. über eine Autotritation;
-c.) der Patient atmet unter atmosphärischem Druck - lediglich während der Drops wird ein unter das Umgebungsdruckniveau abgesenkter Druck aufgebracht.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in vorteilhafter Weise mit einer Vorrichtung durchgeführt werden wie sie nachfolgend in Verbindung mit Fig. 7 beispielhaft beschrieben wird. Die in Fig.7 dargestellte Vorrichtung umfaßt eine durch eine Gebläseeinrichtung 1 gebildete Fördereinrichtung zur Förderung von Atemgas. Die Gebläseeinrichtung umfaßt ein schwingungsisoliert aufgehängtes Geblä- segehäuse 2, in dessen Innerem ein hier nicht sichtbares Laufrad aufgenommen ist. Das Laufrad wird von einem Hochgeschwindigkeitsmotor 3 angetrieben, dessen Drehzahl nach Maßgabe einer Steuereinrichtung veränderbar ist. Über die Drehzahl des Motors kann das über das Laufrad erzeugte Druckgefälle definiert eingestellt werden. Das Gebläsegehäuse 2 umfaßt einen hier nicht sichtbaren Niederdruckbereich, der mit der Nabenzone des Laufrades in Verbindung steht. Weiterhin umfaßt das Gebläsegehäuse 2 einen Hochdruckbereich 4, in welchem der im Außenbereich des Laufrades erzeugte Atemgasdruck herrscht.
Die Gebläseeinrichtung 1 ist in einer schalldichten Kassette 5 aufgenommen. In dieser schalldichten Kassette 5 sind mehrere labyrinthartig ausgebildete Leitungsabschnitte 6, 7 ausgebildet. In dem Leitungsabschnitt 6 herrscht im wesentlichen Umgebungsdruck, da ein Anfangsbereich des Leitungsabschnittes 6 zur Umgebung hin offen ist. Der Leitungsabschnitt 7 ist über eine hier nicht dargestellte Atemgasleitung, insbesondere einen flexiblen Atemgasschlauch mit einer Atemmaske verbunden. In diesem Leitungsabschnitt 7 herrscht der patientenseitige Atemgasdruck. Über eine Umschaltventileinrichtung 8 kann die Verbindung der Leitungsabschnitte 6 und 7 über die Gebläseeinrichtung derart verändert werden, daß das durch die Gebläseeinrichtung erzeugte Druckgefälle selektiv eine Druk- kerhöhung oder eine Druckabsenkung in dem maskenseitigen Leistungsabschnitt 7 gegenüber dem umgebungsseitigen Leitungsabschnitt 6 bewirkt.
Bei der hier dargestellten Ausführungsform umfaßt die Umschaltventileinrichtung durch einen Schwenkkörper 9, der hier als Drehklappe ausgebildet ist. Hierdurch ergibt sich ein vergleichsweise kurzer Zeitbedarf für ein Umschalten zwischen den beiden Ankopplungszuständen der Gebläseeinrichtung 1 an den Leitungsabschnitt 7.
Der Schwenkkörper 9 befindet sich bei dieser Darstellung in einer Position, in welcher durch die Gebläseeinrichtung 1 in dem Leitungsabschnitt 7 ein Druck erzeugt wird, der nach Maßgabe der Gebläsedrehzahl unter dem im Leitungsabschnitt 6 herrschenden Druck liegt. Durch das Laufrad der Gebläseeinrichtung 1 wird hier- bei ein durch die Laufraddrehzahl bestimmtes Druckgefälle erzeugt. Das Laufrad bildet hierbei eine permanent durchlässige Druckschleuse welche einen der Atmungstätigkeit des Patienten entsprechenden Gaswechsel durch die Gebläseeinrichtung 1 hindurch ermöglicht. Wird der Schwenkkörper 9 durch eine hier nicht näher dargestellte Antriebseinrichtung in die durch Strichlinien angedeutete Position geschwenkt, so wird das zwischen den Leitungsabschnitten 6 und 7 herrschende Druckgefälle umgekehrt. Auch in dieser Stellung kann weiterhin ein der Atmungstätigkeit des Patienten entsprechender Gaswechsel lediglich unter Überwindung des Druckgefälles der Gebläseeinrichtung erfolgen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann wie nachfolgend anhand eines Anwendungsbeispieles erläutert, Anwendung finden:
Zur Untersuchung der Atmungscharakteristik eines Patienten begibt sich dieser in ein Schlaflabor. In diesem Schlaflabor wird an dem Patienten eine Atemmaske in abdichtender Weise aufgesetzt. Die Atemmaske wird über eine flexible Schlauchleitung mit einer Atemgasquelle verbunden. Die Atemgasquelle ist mit einer Ventileinrichtung versehen, über welche das Atemgas auf definiert auswählbaren Druckpegeln bereitgestellt werden kann. Im Rahmen eines ersten Untersuchungszyklus wird innerhalb der Atemgasleitung ein Atemgasdruck eingeregelt, der sich oberhalb des Umgebungsdruckniveaus befindet. Die sich hierbei infolge der Atmungstätigkeit des Patienten ergebenden Meßwerte für p und v werden über eine Meßanordnung erfaßt und aufgezeichnet.
Nach Ablauf einer vorbestimmten Titrationsperiode erfolgt eine sukzessive Absenkung des Beatmungsdruckes auf einen unter dem Umgebungsdruck liegenden Druckpegel. Hierzu wird über eine Ventileinrichtung innerhalb des Atemgaslei- tungssystems eine Umschaltung vorgenommen, durch welche ein hinsichtlich seiner Drehzahl regelbares Gebläse derart in dem Leitungssystem angeordnet ist, daß der radial innenliegende Bereich des Laufrades des Gebläses auf der Seite des Patienten und der radial auswärts liegende Bereich des Laufrades des Gebläses der Umgebung zugewandt ist. Durch Steuerung der Drehzahl des Gebläses nach Maßgabe eines vorbestimmten Untersuchungsablaufes werden unterschiedlich hohe, zumindest phasenweise unter dem Umgebungsdruck liegende absolute Druckpegel eingestellt. Die sich hierbei ergebenden Meßwerte des Atemgasstromes werden aufgezeichnet und nach Maßgabe vorbestimmter Analyse- und Klassifikationsprozeduren ausgewertet. Spätestens bei der Zufuhr des Atemgases bei einem Druckpegel, der nicht mehr als 4 mbar über dem Umgebungsdruckpegel liegt, erfolgt über eine zweite Atemgasleitungseinrichtung eine zwangsweise Zufuhr von sauerstoffhaltigem Atemgas in dem unmittelbaren Umgebungsbereich des Patienten. Hierzu ist die zweite Atemgasleitung als Schlauchleitung ausgebildet, die in den Innenbereich der am Patienten applizierten Atemmaske mündet. Diese zweite Atemgasleitung ist an eine Sauerstoffquelle, die beispielsweise durch eine Hochdruck- oder hydrostatische Pumpe verwirklicht sein kann, angeschlossen. Über diese zweite Atemgasleitung wird kontinuierlich ein definierter Gasstrom an sauerstoffhaltigem Atemgas dem Patienten zugeführt. Auf diese zur Sauerstoffanreicherung vorgesehenen Maßnahmen kann verzichtet werden, sofern sichergestellt ist, daß der Unterdruck- Untersuchungszyklus eine vorbestimmte Zeitperiode von beispielsweise 180 Sekunden nicht überschreitet.
In Fig.8 ist in Form einer Prinzipskizze ein Ausatemelement 10 dargestellt, durch welches eine hinreichende C02 Ausspülung auch bei einem unter dem Umgebungsdruck liegenden Druckpegel möglich ist. Das Ausatemelement 10 umfaßt mehrere Spülbohrungen 1 1 sowie einen, in Bezug auf eine Ventilöffnung 12 se- lektiv in eine Offenstellung (hier dargestellt) oder in eine Schließstellung bringbaren Ventilschieber 13.
Der Ventilschieber 13 ist mit einer Antriebseinrichtung gekoppelt, die hier in elek- tromechanischer Form ausgeführt ist und einen elektrisch angesteuerten Motor 14 oder Magneten umfaßt. Zwischen dem Motor 14 und dem Ventilschieber 13 ist eine Koppelungseinrichtung 15 vorgesehen, die hier ein Lineargetriebe umfaßt.
Das Ausatemelement 10 ist vorzugsweise in unmittelbarer Nähe einer am Patienten applizierten Atemmaske in das Atemgasleitungssystem eingesetzt - oder in vorteilhafter Weise in die Atemmaske integriert.
Der selektiv bereitstellbare Querschnitt der Ventilöffnung beträgt vorzugsweise ca. 10 bis 25 mm2 . Der Querschnitt der Spülbohrungen 1 1 ist vorzugsweise so klein gehalten, daß in Schließstellung des Ventilschiebers 13 über die geräteseitig vor- gesehenen Gebläseeinrichtung noch der geforderte Unterdruck aufgebaut werden kann.
In Fig. 9 ist eine weitere Variante eines Ausatemelementes 10 dargestellt, bei welchem zum selektiven Schließen/Öffnen einer hier nicht sichtbaren Spülöffnung ein Kissen 16 vorgesehen ist, das druckbetätigt in Schließstellung brirfgbar ist.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Ansteuerung des Kissens 16 über eine dünne Steuerschlauchleitung 17 die mit einer Pumpe 18 verbunden ist.
Das Kissen selbst bildet eine elastisch aufweitbare Kammer 19 deren Wandung im aufgeblasenen Zustand die hier nicht dargestellte Spülöffnung abdeckt. Die Spülöffnung kann alternativ zu einer einzigen, vorzugsweise schlitzförmigen Öff- nung auch durch eine Vielzahl kleinerer Öffnungen gebildet sein.
Die Skizze gemäß Figur 10 zeigt eine Anordnung mit einem Ausatemelement 10, wobei in unmittelbarer Nähe eines Atemmaskenbereiches eine aktive Zufuhr von sauerstoffhaltigem Atemgas erfolgt. Hierzu ist eine Zusatzleitung 20 vorgesehen. Im vorliegenden Fall erfolgt die zwangsweise Zuführung des sauerstoffhaltigen
Atemgases unter Verwendung einer hydrostatischen Fördereinrichtung beispielsweise Zahnradpumpe. Hierdurch wird es möglich, einen definierten Frischgasstrom unabhängig vom Atemgasdruck zu gewährleisten.
In Fig.11 ist ein System dargestellt, bei welchem das in den maskennahen Bereich führende Leitungsnetz eine erste Atemgasleitung 21 und eine zweite Atemgasleitung 22 aufweist, wobei in den beiden Leitungen 21 , 22, zumindest phasenweise geringfügig voneinander abweichende Drücke herrschen, so daß eine definierte Spülströmung aus der Leitung höheren' Druckes in die Leitung niedrigeren Druckes erfolgt. In der Leitung niedrigeren Druckes (hier die zweite Atemgasleitung 22) ist vorzugsweise eine Ableitungseinrichtung zur Ableitung von C02 vorgesehen. Es ist auch möglich, die definierte Spülströmung bei dem gezeigten Mehrleitungssystem durch Rückschlagventile beispielsweise Klappenelemente zu erzeugen.
Vorzugsweise ist auch bei dieser Variante eine ansteuerbare, selektiv in eine Of- fenstellung bringbare Spülöffnung 12 vorgesehen.
In Fig. 12 ist stark vereinfacht eine Gebläseeinrichtung 30 mit integrierter Umschalteinrichtung 31 dargestellt. Die Umschalteinrichtung 31 ist in einem Gehäuseelement 32 der Gebläseeinrichtung 30 angeordnet und befindet sich an einer Stelle, an welcher ein zur Saugseite 33 und ein zur Druckseite 34 eines Laufrades
35 führender Kanal 36 bzw. 37 zueinander benachbart verlaufen.
Die Umschalteinrichtung 31 umfasst ein drehbar angeordnetes Klappenelement 38. Dieses Klappenelement 38 bildet eine Trennwand die selektiv eine Abtren- nung/Verbindung der Saugseite 33 oder der Druckseite 34 von/mit einem zur
Atemmaske führenden Leitungsabschnitt 39 schafft.
Die Stellung des Klappenelementes 38 in der hier durch eine durchgezogenen Vertikallinie gezeigten Stellung ermöglicht die Absenkung des Druckes in dem Leitungsabschnitt 39 unter den Umgebungsdruck (Ankoppelung der Saugseite
33). Die Höhe des Unterdruckes kann anhand der Drehzahl des Laufrades 35 eingestellt werden.
In der hier durch eine Punktlinie gezeigten Stellung des Klappenelementes kann in dem Leitungsabschnitt 39 ein nach Maßgabe der Drehzahl des Laufrades 35 erhöhter Druck eingestellt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Zufuhr eines Atemgases zu einer Person mit:
- einem Atemgasleitungssystem, - einer Anschlußeinrichtung zur Ankoppelung einer Atemgasleitung zur Schaffung einer Verbindung zwischen dem Atemgasleitungssystem urtd einer patientenseitig vorgesehenen Atemmaske,
- einer in dem Atemgasleitungssystem vorgesehenen Druckschleuse zur Erzeugung einer Differenz zwischen dem Druck in der Atemgasleitung und dem Um- gebungsdruck,
- wobei die Vorrichtung derart betreibbar ist, daß an der Atemmaske selektiv ein unter oder über dem Umgebungsdruckpegel liegender Atemgasdruck einstellbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, zur Erfassung der Atmungstätigkeit des Patienten.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druk- kerfassungseinrichtung vorgesehen ist, zur Erfassung des maskenseitig herr- sehenden Atemgasdruckes
4. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckschleuse durch eine Gebläseeinrichtung gebildet ist.
5. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckschleuse eine Saugseite und eine Druckseite aufweist, und daß das Leitungssystem derart umschaltbar ist, daß die Atemgasleitung selektiv auf dem Druckniveau der Saugseite oder dem Druckniveau der Druckseite der Druckschleuse liegt.
6. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungssystem einen ersten Leitungsgsabschnitt und einen zweiten Leitungsabschnitt aufweist, wobei der erste Leitungsabschnitt zur Umgebung hin offen ist und der zweite Leitungsabschnitt zur Atemmaske hin offen ist, und daß eine Umschaltventileinrichtung vorgesehen ist, zur selektiven Ankoppe- lung der Saug- und der Druckseite der Gebläseeinrichtung an den ersten oder den zweiten Leitungsabschnitt.
7. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalventileinrichtung als Drehventil ausgebildetlst.
8. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltcharakteristik der Umschaltventilanordnung derart ge- wählt ist, daß im Rahmen des Umschaltvorganges umschaltbedingte Druckschwankungen einen Betrag von 1 ,5 mbar nicht überschreiten.
9. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Gebläseeinrichtung vorgesehen ist, zur Bereitstellung einer zweiten Druckschleuse.
10. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drosseleinrichtung vorgesehen ist, zur Erzeugung eines Druckgefälles in dem Atemgasleitungssystem.
11. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sperrventilanordnung vorgesehen ist, zur Absperrung von Leitungsabschnitten in dem Atemgasleitungssystem im Falle einer Umkehr der Gasströmungsrichtung.
12. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß eine Zuleitungseinrichtung vorgesehen ist, zur Zuleitung einer definierten Menge an sauerstoffhaltigem Atemgas in den unmittelbaren Umgebungsbereich des Patienten.
13. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungseinrichturig derart ausgebildet ist, daß die hierdurch geförderte Menge an sauerstoffhaltigem Atemgas einen vorbestimmten Grenzwert nicht unterschreitet.
14. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankoppelung an den Patienten über eine Atemmaskeneinrichtung erfolgt, und daß im Bereich der Atemmaske Durchgangsöffnungen vorgese- hen sind, zur Schaffung eines Verbindungsweges zwischen dem Innenbereich der Atemmaskeneinrichtung und der Umgebung.
15. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Verbindungsweg eine Ventileinrichtung vorgesehen ist, zur zumindest teilweisen Blockierung des Verbindungsweges in Abhängigkeit von der
Durchströmungsrichtung.
16. Verfahren zur Zufuhr eines atembaren Gases zu einer Person, bei welchem ein Atemgas zeitweise auf einem auf - oder über dem Umgebungsdruck liegen- den Druckniveau dem Patienten zugeführt wird wobei im Rahmen ausgewählter
Messperioden der Atemgasdruck stufenweise abgesenkt wird, wobei innerhalb der Messperioden mit abgesenktem Atemgasdruck ein hinsichtlich des Obstruktionsgrades des Patienten indikatives Signal generiert wird, wobei phasenweise dann, wenn bei einem auf Umgebungsdruck liegenden Atemgasdruck ein vorgegebenes Obstruktionskriterium nicht erfüllt ist, der Atemgasdruck unter den Umgebungsdruckpegel abgesenkt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Absenkung des Druckes gegenüber einem Therapiedruck schrittweise so groß gewählt wird, bis ein vorgegebenes Obstruktionskriterium erfüllt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einzelnen Druckabsenkungsschritten eine Rückkehr auf den -Therapiedruck erfolgt.
19. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckabsenkungssfufen zeitlich mit der Atmungstätigkeit der Person synchronisiert sind.
20. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckänderungen zeitlich im Bereich der Atemphasenwechsel liegen.
21. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine Druckabsenkungsstufe über eine vorbestimmte Anzahl von Atemzügen - oder eine vorbestimmte Zeitdauer erstreckt.
22. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, daß der Atemgasdruck schrittweise unter das
Umgebungsdruckniveau abgesenkt wird, ohne daß hierbei ein Rücksprung auf das Umgebungs- oder Therapiedruckniveau erfolgt.
23. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Phase der Atemgaszufuhr auf einem unter dem
Umgebungsdruckpegel liegenden Druckniveau dann beendet wird, wenn ein vorgegebenes Obstruktionskriterium erreicht wird.
24. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in Phasen mit einem unter dem
Umgebungsdruckniveau liegenden Druckpegel eine aktive Zufuhr von sauerstoffhaltigem Atemgas in den Bereich der Atemmaske erfolgt.
25. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß im Rahmen eines vorbereitenden Verfahrensschrittes eine
Kallibrierung eines Druck und/oder Atemgasflusserfassungssystemes erfolgt.
26. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß im Rahmen einer Selbsttitrationsphase eine Anpassung des Atemgasdruckes auf einen geeigneten Therapiedruck erfolgt.
27. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß im Rahmen der Selbsttitrationsphase hinsichtlich des Obstruktionszustandes indikative Signale durch eine elektronische Steuereinrichtung, insbesondere auf Grundlage von Korrelationsbetrachtungen des Atemgas-Flussverlaufes ausgewertet werden.
28. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß im Rahmen der Selbsttitrationsphase und/oder auf
Grundlage der im Rahmen der Selbsttitrationsphase ermittelten Daten eine Abstimmung der Tiefe und Länge der DROP Sequenzen und/oder der Länge und Synchronisierung der RUN-Phasen erfolgt.
29. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung durch sukzessive Erhöhung des Atemgasdruckes erfolgt.
30. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 16 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Untersuchungsverlauf hinsichtlich des Zustandes der untersuchten Person indikative Angaben generiert werden.
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