WO2019072605A1 - Verfahren und vorrichtung zum beatmen eines patienten - Google Patents

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WO2019072605A1 PCT/EP2018/076564 EP2018076564W WO2019072605A1 WO 2019072605 A1 WO2019072605 A1 WO 2019072605A1 EP 2018076564 W EP2018076564 W EP 2018076564W WO 2019072605 A1 WO2019072605 A1 WO 2019072605A1
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Hans-Ullrich Hansmann
Karsten Hiltawsky
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Drägerwerk AG & Co. KGaA
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    • A61M2230/00Measuring parameters of the user
    • A61M2230/40Respiratory characteristics
    • A61M2230/43Composition of exhalation
    • A61M2230/432Composition of exhalation partial CO2 pressure (P-CO2)
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2203/00Motor parameters
    • F04B2203/04Motor parameters of linear electric motors
    • F04B2203/0404Frequency of the electric current
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/10Valves; Arrangement of valves

Definitions

  • the invention relates to a method for ventilating at least one patient and to a device intended for carrying out the method.
  • Devices for ventilating a patient are, for example, ventilators or anesthesia devices.
  • Respirators and anesthesia machines - collectively referred to as respirators or individually referred to as respirators - are used to provide breathing air to patients who either are unable to breathe independently or need help breathing.
  • the patients wear a face mask that covers the mouth and nose.
  • the face mask or the like is over at least one
  • Ventilation hose connected to the ventilator.
  • emergency ventilators are also known, which are used to ventilate
  • emergency patients may be recruited and operated by a trained ambulance or a trained paramedic. If such a device is not available or not yet available at the place of a necessary emergency treatment, the first helpers on site often ventilate with a breathing bag and a mask.
  • breathing bags are inexpensive, storable and easy and ready to use. Therefore, such breathing bags belong to the usual equipment of ambulances and vehicles of the fire department.
  • breathing using a breathing bag there is usually no data available that allows a statement as to the success of the ventilation (monitoring).
  • the operation of a breathing bag requires a lot of experience and knowledge in order to provide the emergency patient with a necessary respiratory rate
  • An object of the present invention is to provide a method for
  • this object is achieved by means of a method for ventilating at least one patient with the features of claim 1.
  • a method for ventilating at least one patient with the features of claim 1.
  • an estimated value with respect to a biometric characteristic of the patient is transmitted, that the patient module automatically selects ventilation parameters which match the estimated value and that the ventilation of the patient takes place at least initially with the automatically selected ventilation parameters.
  • the above object is achieved by means of an im
  • the device that is to say the patient module, is characterized in that it can communicate an estimated value with respect to an estimated biometric characteristic of the patient, that by means of the device or by means of the patient module automatically based on the estimated value of the estimated ventilation parameters or at least one for the estimated value of suitable ventilation parameters is selectable and / or is and that by means of the device or the patient module, the ventilation of the patient with the selected ventilation parameters or the selected ventilation parameters
  • the body mass of the patient ie the weight, or the body size of the patient come into consideration.
  • Patient module is reduced to a minimum. Entering an estimated weight of the patient to be ventilated is sufficient to allow the patient module to operate and ventilate the patient.
  • the ventilation parameters automatically selected on the basis of the entered weight value and applied at least initially during the ventilation of the patient include in particular a tidal volume, a respiratory rate, an inspiratory respiratory pressure, a pressure limitation and the so-called PEEP (positive end expiratory pressure). Not all ventilation parameters are necessarily dependent on the entered weight value and can be implemented insofar as at least initial and weight value independent ventilation parameters. At least one ventilation parameter encoding the tidal volume is dependent on the entered weight value and results, for example, at 8 ml per kg of the entered weight value. It can be assumed that with this possibility to operate as a
  • Ventilator functioning patient module even less experienced first responders can ensure ventilation of an emergency patient at least until the arrival of medically trained personnel, such as an ambulance.
  • Ventilation parameters At least individual ventilation parameters, on the basis of which the patient is automatically ventilated by the patient module, are thus variable and after a certain duration of ventilation differ from the ventilation parameters automatically selected on the basis of the entered weight value. This is always the case in the following
  • a CO2 measured value is determined during ventilation of the patient by means of a sensor system, in particular by means of at least one CO2 sensor.
  • the CO2 Concentration in the exhaled breath gas which is known to be elevated during an expiratory phase, so that a CO2 reading is expected in the range of an increased CO2 expectation reading (CO2 ex ).
  • CO2 expectation reading is 3-5 vol% above a CO2 reading recorded during the inspiratory phase, and more specifically, 3-5 vol% above a mean of a plurality of CO2 readings taken during the inspiratory phase. If the CO2 expectation reading is not reached during an expiratory phase, an alarm is automatically raised.
  • the CO2 expectation reading considered during an expiratory phase is continually updated based on at least one CO2 reading during a previous inspiratory phase.
  • the triggering of the alarm can be in the form of an automatic control of an optical and / or acoustic system encompassed by the patient module
  • the first responder is advised that the patient's ventilation is not functioning as expected, or that the patient's metabolism or circulation is not working properly.
  • the first responder can then at least check whether, for example, a face mask is correctly attached over the mouth and nose of the patient and / or whether a leading to the patient module breathing tube may have loosened.
  • an inhaled volume delivered during an inspiratory phase and an expiratory volume exhaled during an expiratory phase is determined, a difference between inspiratory volume and exhalation volume is compared with a predetermined or predeterminable limit value and if the limit is exceeded, an alarm is triggered.
  • a predetermined or predeterminable limit value is compared with a predetermined or predeterminable limit value and if the limit is exceeded, an alarm is triggered.
  • An alarm triggered, for example, by means of an automatic control of an optical and / or acoustic signal element encompassed by the patient module, indicates to the first responder that the ventilation is not yet functioning properly and that, for example, the correct fit of a face mask is to be checked.
  • Patient module triggered alarms may optionally be provided in a covered by the patient module or the patient module display element, for example, a display element in the form of a screen, an LCD display or the like that a message to the respective alarm situation, especially in the form of a text message, with
  • Instructions for the first responder is issued.
  • a message can be output which, for checking the correct seating of the patient
  • a message in the form of a text message can optionally be output simultaneously or alternately in different languages.
  • the message can also be output in the form of pictograms or the like.
  • the CO2 expectation reading (CO2 ex ) is determined as a function of the difference between
  • a measured tidal volume is determined, for
  • Example by integrating a measured value available from a flow sensor. At a measured tidal volume smaller than the predetermined resulting from the automatically determined ventilation parameters
  • Tidal volume will automatically increase inspiratory ventilation pressure effective during patient ventilation and at a measured tidal volume greater than the predetermined tidal volume is automatically reduced according to the inspiratory ventilation pressure.
  • the ventilation and the ventilation parameters including the inspiratory ventilation pressure, are automatically adapted to the respective conditions.
  • a possibly erroneously estimated weight value and resulting, not yet optimally suitable, initially applied ventilation parameters are therefore essentially uncritical and the patient module automatically adapts the automatic ventilation in a physiologically meaningful manner.
  • the inspiratory ventilation pressure is automatically increased or decreased at a predetermined or predetermined increment, such that in each
  • the inspiratory ventilation pressure is increased or reduced in accordance with the step size.
  • predefined or predefinable limit values for example 25 mbar or PEEP + 5 mbar, which are programmed in the event of a stepwise increase or decrease of the
  • inspiratory ventilation pressure can not be exceeded or fallen below.
  • Tidal volume shows that the predetermined tidal volume is not reached.
  • the ventilation frequency effective during the ventilation of the patient is lowered when, due to a measured respiration rate
  • the determined duration of the respiratory period is compared with a predetermined or predefinable limit value and, when the limit value is exceeded, an inspiratory respiratory pressure which is effective in ventilating the patient is lowered in order to protect the patient's lungs. This lowering of the inspiratory ventilation pressure can also occur incrementally (from one breathing cycle to the next breathing cycle) with a predetermined or predefinable increment.
  • At least one measured value determined by means of a sensor is recorded during the ventilation of the patient.
  • the logging comprises a plurality of measured values, for example CO2 measured values, pressure and / or flow measured values.
  • the weight value is transmitted to the patient module intended for ventilating the patient by means of a control unit which is wirelessly connected to the patient module, for example a smartphone or the like functioning as a control unit. Then, a control unit on the side of the patient module is not required and this can be made very small and inexpensive.
  • a control unit on the side of the patient module is not required and this can be made very small and inexpensive.
  • a computer program (app) is installed in a basically known manner, which enables the entry of a weight value and the transmission of a weighting date data to the patient module.
  • a smartphone or the like already includes the communication means necessary for the transmission of the respective date and the transmission of the date takes place, for example, according to the NFC standard or according to
  • On the side of the patient module suitable basically known per se communication means are provided which the Interpretation of a communication protocol and the receipt of a transmitted on a wireless path date allow.
  • the innovation proposed here is also a device with means for carrying out the method described here and below, namely the device referred to here as the patient module.
  • the device / patient module which fluidly couples a pressure source to a patient interface connectable to a patient's airways and detachably connected to the patient interface
  • Patient interface can be connected, the device / the patient module comprises either a precisely acting as an expiratory valve, special valve arrangement or on the one hand as an inspiratory valve and the other one as
  • Valve assembly includes a valve actuator, a pressure chamber and a
  • Control pressure chamber and the valve drive is connected to generate a control pressure in the control pressure chamber fluidkommuniecuringd with the control pressure chamber.
  • a valve drive acts one, preferably high-frequency
  • the piezo pump acts on a closure element and a membrane element, wherein the membrane element and the closure element separate the control pressure chamber from the pressure chamber.
  • the closure element (the position of the closure element) can be controlled via the membrane element by means of the control pressure and by means of the closure element, a first opening of the pressure chamber can be opened and closed so that the valve function results.
  • a valve arrangement with backpressure control is provided as the inspiration valve.
  • the valve assembly (the inspiratory valve) comprises a valve chamber associated with the valve drive and a connecting chamber
  • Input side connected pressure source and connected to the output side breathing mask for a patient or the like and automatically and automatically from an input side applied pressure and flow output side necessary for the ventilation of a patient pressure and flow conditions produces, simultaneously a plurality of patient modules in parallel to a central pressure source can be connected.
  • a further aspect of the innovation presented here is thus a system with a central pressure source and a plurality of patient modules connected to the pressure source of the type described here and below. Such a system is suitable, for example, for use in the event of an epidemic or the like, because a lot of patients
  • Patient module is simple, can be done without special instruction and does not require permanent supervision. Compared to one else for one
  • Ventilation equipment is such a system with a significantly reduced device-side effort connected, so that the components covered by such a system can be stored better and, above all, more cost-effective.
  • Patients are preferred for automatic execution in the form of a
  • Computer program with program code instructions executable by a processing unit in the form of or in the manner of a microprocessor and on the other hand, a storage medium with such a computer program, ie a computer program product with program code means, and finally also a device for ventilating a patient, in particular a device in the form of the patient module described here, with such
  • firmware a computer program with individual program code instructions
  • the implementation of the method described here and below can also take the form of firmware. It is clear to the person skilled in the art that, instead of implementing a method in software, implementation in firmware or in firmware and software or in firmware and hardware is always possible. Therefore, for the description presented here, the term software or the terms control program and computer program also includes other implementation options, namely, in particular, an implementation in firmware or in firmware and software or in firmware and hardware.
  • Figure 1 a respirated by means of a pressure source and a patient module
  • FIG. 2 shows the patient module with further details, namely at least one valve arrangement encompassed by the patient module
  • FIG. 3 shows an embodiment of an embodiment encompassed by the patient module
  • FIG. 4 shows an embodiment of a valve drive of a valve arrangement
  • FIG. 5 shows an alternative embodiment of a valve arrangement according to FIG. 3
  • FIG. 6 shows a further alternative embodiment of a valve arrangement according to FIG.
  • FIG. 3 with a valve drive which can be arranged spatially remotely from the other elements of the valve arrangement
  • FIG. 7 shows a membrane element and a membrane element associated with it
  • Closure element as well as on the different sides (bottom or top) and sections (membrane element or
  • FIG. 8 shows the patient module and a patient module associated
  • FIG. 9 shows a look-up table as an example for an automatic determination of ventilation parameters by a patient module on the basis of a weight value predetermined or predefinable by means of a control unit
  • FIG. 10 shows a system with a central pressure source and a plurality of patient modules connected to the pressure source according to FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 8, FIG. 11a-c respective preferred embodiments of compressed air sources
  • FIG. 12 shows a further preferred embodiment of a compressed air source
  • FIG. 1 shows-schematically greatly simplified-a patient wearing a respiratory mask (respiratory mask) functioning as a patient interface 10 for ventilation.
  • a respiratory mask respiratory mask
  • a breathing mask instead of a breathing mask come as
  • Patient interface 10 in principle, for example, also a so-called tube (endotracheal tube) or an endotracheal cannula into consideration.
  • tube endotracheal tube
  • endotracheal cannula into consideration.
  • the following description is - without waiving a broader generality - continued using the example of a compared to a tube much easier usable respiratory mask as a patient interface 10, because the proposed innovation here is mainly a respiration of a patient in one
  • the patient wears the breathing mask in a basically known manner over the mouth and nose and the breathing mask is, for example, by means of a
  • the breathing mask / patient interface 10 is connected in a basically known manner to a pressure source 14.
  • the pressure source 12 is preferably a constant pressure source 12.
  • a constant pressure source 12 is for example a compressed gas cylinder, a gas delivery unit for providing a constant gas pressure such as a rotary compressor or a gas supply unit such as a wall supply unit in a hospital.
  • One or more possible pressure reducers on the side of the pressure source 14 are not shown in the schematically simplified illustration in FIG.
  • a type and number of possible pressure reducer depends on the pressure source 14 and the pressure there.
  • two pressure reducers are common, namely a first pressure reducer, which reduces the pressure to, for example, 5 bar, and a subsequent second pressure reducer, the pressure on, for example, 500 mbar reduced.
  • the at least one breathing tube 16 is on the side of
  • Patient interface 10 connected to a connected to the patient interface 10 or as a coupling unit to the patient interface 10 functioning patient module 20.
  • a patient module 20 or (as shown) is independent of the patient module 20 and
  • a communicatively connected to the patient module 20 operating unit 22 is via a wired or wireless
  • control unit 22 comes for example, a so-called smartphone or the like into consideration.
  • FIG. 2 shows the patient module 20-further simplified schematically-with further details. Thereafter, the patient module 20 includes one acting as an inspiratory valve 26 and one serving as the expiratory valve 28
  • Valve assembly 30 ( Figures 3, 5). The inspiratory valve 26 is above the
  • Respiratory tube 16 connected to the pressure source 14.
  • Exhalation valve 28 opens to the environment, wherein optionally an output side to the ambient pressure open (short) breathing tube 18 is connected.
  • the patient module 20 includes two valve assemblies 30, namely an inspiratory valve 26 and a
  • the inspiratory or expiratory path is in principle known per se in the interior of the patient module 20 by means of a so-called Y-piece on a line to and from the patient interface 10 merged.
  • the inspiratory valve 26 (at
  • Inspiratory valve 26 controlled open or regulated and via the Y-piece and the expiratory valve 28 is a pressure equalization between the
  • the patient module 20 comprises, instead of two valve arrangements 30, exactly one valve arrangement 30, namely an expiratory valve 28
  • Respiratory tube 16 is then connected to the interior of the housing of the patient module 20 via a connection that, as it were, passes into the place of a non-existent inspiratory valve.
  • a Y-piece is not
  • the interior of the housing of the patient module 20 connects the Connection with the breathing tube 16, the line to and from the
  • the pressure source 14 delivers under an overpressure over the
  • Ambient pressure a volume flow with breathing gas, wherein the volume flow is preferably constant.
  • respiration of the patient can be carried out in a basically known manner during the inspiratory phase. This opens during the inspiratory phase
  • Exspiratory valve 28 controlled or regulated in response to the arriving via the breathing tube 16 from the pressure source 14 pressure and thus optionally causes a pressure reduction to one for the inspiration
  • the expiratory valve 28 opens to equalize the pressure to the environment and is used in a way which is basically also known per se for obtaining an expiration necessary for the expiration
  • Pressure difference to the pressure in the patient lung controlled or regulated opened.
  • FIG. 3 FIG. 3
  • FIG. 5 FIG. 5 a to 5 d
  • the illustrations in FIG. 3 FIG. 3
  • FIG. 5 FIG. 5
  • FIG. 3 FIG. 3
  • the valve arrangement 30 according to FIG. 3 can be considered as an inspiration valve 26 and as an exhalation valve 28.
  • the valve arrangement 30 according to FIG. 5 likewise comes into consideration as an inspiration valve 26.
  • Each valve arrangement 30 comprises a housing 32 and a pump device connected to the housing 32 and functioning as a valve drive 34.
  • the pumping device / valve drive 34 is a piezo pump.
  • the pumping device / piezoelectric pump can preferably be flowed through in two directions and is thus a two-way pump.
  • a valve arrangement 30 can have more than one valve drive 34 (pumping device / piezo pump).
  • the piezo pumps can be designed as a stack of piezopumps connected in series. By means of the stack formation, the pump pressures of several piezo pumps can be combined. Alternatively, a plurality of piezo pumps connected in parallel may be present in the valve arrangement 30.
  • FIG. 4 (FIGS. 4a, 4b) shows the valve drive 34 with further details. Thereafter, the valve drive 34 has a first two-way passage opening 102 and a second two-way passage opening 104, which are connected by a two-way passage 106. The two-way channel 106 runs between one
  • the second two-way passage opening 104 is formed in the outer housing 108.
  • the first two-way passage opening 102 results due to a distance between an edge of the outer housing 108 and the adjacent inner housing 1 10.
  • Inner housing 1 10 is closed by a cover plate 1 12.
  • a pump opening 1 14 is arranged in the inner housing, which connects the two-way channel 106 with a pump chamber 1 16.
  • Pump membrane element 120 is arranged.
  • the pump membrane element 120 is on the one hand with the piezoelectric element 1 18 and on the other hand - via flexible
  • Piezo element 1 18 is applied by means of an AC voltage generator 124 in a generally known manner with alternating electrical voltages. These cause a stress-induced deformation of the piezoelectric element 1 18 and this deformation leads to a controlled
  • Pump chamber 1 16 with, preferably high, frequency and as a result pump surges are generated by the resulting change in volume of the pump chamber 1 16 (function of acting as a valve actuator 34 piezo pump,
  • surge bursts can act through the pumping port 14 into the two-way passage 106 and cause a flow of a respective fluid, for example air, through the second two-way passage opening 104.
  • the flow through the pumping port 1 14, which is directed out of the pumping chamber 1 16, is directed to the second two-way passage opening 104. That is, a pump surge caused by a reduction in the volume of Pump chamber 1 16 is generated, is directed through the pump opening 1 14 directly to the second two-way passage opening 104. In this case, the flow between the pumping port 14 and the second two-way passage opening 104 entrains the fluid in the two-way passage 106, so that a flow from the first two-way passage opening 102 to the second two-way passage opening 104 is generated. With an increase in the volume of the pump chamber 1 16, the fluid is sucked from the two-way channel 106 through the pump opening 1 14 in the pump chamber 1 16. In this case, the fluid from the two-way channel 106 is sucked into the pump chamber 16 1.
  • the pump opening 1 14 is arranged so far away from the second two-way passage opening 104 that only a small proportion of fluid through the second two-way passage opening 104 into the two-way passage 106 through the pump opening 1 14 in the pump chamber 1 16 flows. The greater part of the fluid is sucked from the first two-way passage opening 102 through the two-way channel 106 and the pump opening 1 14 in the pump chamber 16 1.
  • the valve drive (piezo pump) 34 is turned off, there is no directional flow in the two-way channel 106. Rather, between the first two-way passage opening 102 and the second two-way passage opening 104 there is a free flow path through the two-way passage 106, which may be directed in both directions. It can thus take place between the first two-way passage opening 102 and the second two-way passage opening 104, a pressure compensation. Therefore, no relief valve or the like is needed.
  • Valve actuator 34 is formed and arranged to pump air from the environment into a control pressure chamber 130 in the interior of the housing 32 of the valve assembly 30. Consequently, by means of the valve drive 34, a pressure increase in the control pressure chamber 130 is generated.
  • the arrow pointing vertically downwards below the valve drive 34 indicates the control flow direction with which a fluid flow from the valve drive 34 away (out of the piezo pump) is shown.
  • the valve drive 34 is connected in fluid communication with the control pressure chamber 130 for generating a control pressure in the control pressure chamber 130.
  • a membrane element 132, together with a closure element 134, forms an elastically movable wall of the control pressure chamber 130
  • Membrane element 132 is connected to closure element 134,
  • Closure element 134 is designed to close or open a first opening 136 of a pressure chamber 138 formed in the interior of the housing 32.
  • the membrane element 132 and the closure element 134 divide the interior of the housing 32 of the valve assembly 30 and define the
  • the first opening 136 may have a diameter of 1 mm to 10 mm.
  • the selected diameter of the first opening 136 depends on the pressure with which the pneumatic valve assembly 30 operates.
  • the membrane element 132 is deflected towards the opening 136 due to an increased pressure in the control pressure chamber 130.
  • the closure element 134 is pressed onto the first opening 136 and the first opening 136 is closed.
  • the membrane element 132 is deflected in the opposite direction and the first opening 136 is open.
  • valve arrangement 30 acts as an inspiration valve 26 in a patient module 20 (FIG. 2)
  • a first example is shown, for example
  • closure member 134 closes the first opening 136 until by means of
  • Valve drive 34 in the control pressure chamber 130 a control pressure is generated, its force on the membrane element 132 is smaller than the force acting on the membrane element 132 due to the pressure source 14.
  • the pressure chamber 138 further has a second opening 142, to which a second connection line element 144 connects.
  • Lead member 144 functions as an outlet to a patient or patient interface 10 (FIG. 1) - in a function as an inspiratory valve 26 - or to an environment - in a function of expiratory valve 28. As long as the closure element 134 closes the first opening 136, no fluid flows through the second opening 142.
  • FIG. 3b shows a situation such as occurs in a
  • valve drive 34 (the piezo pump) forms an open fluid-communicating connection between the
  • Control pressure chamber 130 and the environment pressure equalization takes place, so that in the control pressure chamber 130 ambient pressure prevails.
  • the pressure in the first connection line element 140 is now greater than the pressure in the control pressure chamber 130, which acts on the membrane element 132, for example because of a connected pressure source 14 (FIG. 1). Therefore, the diaphragm member 132 is pushed with the shutter member 134 in the control pressure chamber 130, so that the shutter member 134, the first opening 136 opens. Then, the first opening 136 and the second opening 142 are fluidly communicating with each other via the pressure chamber 138, so that a fluid from the first opening 136 to the second opening 142 (and the first
  • Connecting line element 140 in the second connection line element 144) can flow.
  • the resulting volumetric flow is illustrated by the arrow shown next to the second lead member 144 which represents the forward flow direction.
  • the pneumatic valve assembly 30 is now open.
  • the pneumatic valve arrangement 30 according to Figure 3 ( Figures 3a, 3b) and Figure 5 ( Figures 5a, 5b, Figures 5c, 5d) can act as a proportional valve.
  • the distance between the closure member 134 and the first opening 136 can be controlled.
  • the pressure resistance at the first opening 136 is kept constant.
  • FIG. 5 shows a special embodiment of the valve arrangement 30 according to FIG.
  • Valve assembly 30 may be inserted into patient module 20 ( Figure 2) as inspiratory valve 26 and is controlled in response to back pressure.
  • the back pressure is that pressure which sets in the flowing out of the pneumatic valve assembly 30 fluid.
  • the pre-pressure is the pressure that flows when flowing into the pneumatic
  • Valve assembly 30 sets. If-as shown in FIG. 5b-when the closure element 134 is open, the fluid flows from the second opening 142 to the first opening 136, the pre-pressure state prevails at the second opening 142 and the pressure chamber 138 connected to the second opening 142. At the first opening 136 and the associated first connecting line element 140 prevails according to the back pressure.
  • the embodiments according to FIG. 5 initially comprise the same elements as the embodiment according to FIG. 3, so that reference is made to the description there.
  • a flow direction which is reverse in relation to the flow direction through the valve arrangement 30 according to FIG. 3 is provided.
  • the pressure source 14 (FIG. 1) and, at least indirectly, the patient interface 10 (FIG. 1) may be connected to the second connection line element 144 and to the first connection line element 140.
  • the embodiment according to FIG. 5 comprises a connecting chamber 146 belonging to the valve drive 34 and a branch line element acting as a branch or connecting line 148. Fluid is withdrawn from the connecting chamber 146 during operation of the valve arrangement 30 during a pumping operation and pumped into the control pressure chamber 130 by means of the valve drive (piezo pump) 34. Further, the connection chamber 146 is fluid communicating over the
  • Branch line element 148 is connected to the first connection line element 140. Via the branch line element 148, a pressure compensation between the first connection line element 140 and the first opening 136 and the connection chamber 146 can thus take place. In the connecting chamber 146 thus prevails the back pressure.
  • Control pressure chamber 130 a higher pressure than in the pressure chamber 138 and the first opening 136. Therefore, the membrane element 132 with the
  • Closure element 134 is pressed on the first opening 136 and closes the first opening 136.
  • a volume flow from the (input side) second opening 142 to (output side) first opening 136 is not possible and any previous volume flow is interrupted as soon as the valve drive 34 is switched off, arises between the
  • Control pressure chamber 130 and the connecting chamber 146 an open
  • connection element 144 connected pressure source 14 is greater than the back pressure, the membrane element 132 is pushed with the closure element 134 in the control pressure chamber 130 (away from the first opening 136). The closure member 134 is thus placed in the open state, so that the first opening 136 is opened. Thus, between the (input side) The second opening 142 and the (output side) first opening 136 to flow a fluid.
  • the second opening 142 leads to the second one
  • first connecting line element 140 Connecting line element 144, the pressure source 14 is connected and the adjoining the first opening 136 first connecting line element 140 is, for example, to the interior of the patient module 20 and thus indirectly to
  • FIG. 5 b shows an operating state of the valve arrangement 30, in which the valve drive 34 generates a pressure which, together with the back pressure, generates a pressure in the control pressure chamber 130, which causes the membrane element 132 and the closure element 134 to move away from the first opening 136 be deflected so that a flow from the second opening 142 to the first opening 136 is possible.
  • the control of the valve assembly 30 is thus dependent on the back pressure.
  • valve assembly 30 according to Figure 5a, 5b thus provides a
  • valve assembly 30 is a back pressure-controlled pressure resistor / acts as back pressure-controlled pressure resistor.
  • valve drive (piezo pump) 34 can only pump a certain volume into the control pressure chamber 130. If there is a slight under pressure, the control pressure in the
  • Control pressure chamber 130 fail lower than if a higher back pressure prevail. At a lower back pressure so that the distance between the closure member 134 and the first opening 136 is increased because the diaphragm member 132 is pushed deeper into the control pressure chamber 130 by the lower control pressure resulting from the lower back pressure than at a higher pressure.
  • the illustrations in FIGS. 5 c, 5 d show a further rear-pressure-controlled embodiment of the valve arrangement 30. In contrast to the embodiment according to FIGS. 5 a, 5 b, the pressure source 14 on the first connection line element 140 and on the second connection line element 144 (in FIG. over the Y-piece) the
  • first connecting line element 140 acts as an input and the second connecting line element 144 acts as an output, as is also indicated by the two arrows in the illustration in FIG. 5d.
  • a volume flow through the valve arrangement 30 is from the (inlet-side) first connection line element 140 to the
  • Valve drive 34 is either - as shown - within the housing 32 of the valve assembly 30 or alternatively also outside the housing 32 and thus spatially separated from the remaining components of the valve assembly 30 can be placed. Then, as shown in FIG. 6, on the basis of FIG.
  • valve drive 34 connected by means of a connection in the form of a hose 36 or the like to the housing 32 of the valve assembly 30 and the valve drive 34 is coupled to the control pressure chamber 130. Even then, the valve drive 34 is connected to generate a control pressure in the control pressure chamber 130 in fluid communication with the control pressure chamber 130.
  • valve drive 34 is then arranged in a separate housing (not shown), the interior of which acts as a connecting chamber 146, and wherein the branch line element 148, for example in the form of a further hose or the like, one-sidedly into the connecting chamber 146 empties.
  • FIG. 7 shows the membrane element 132 and the FIG. 7
  • Closure element 134 For the sake of clarity, the Reference numerals entered only in the illustration in Figure 7a.
  • the membrane element 132 and the closure element 134 are located inside the housing 32 of the valve arrangement 30 and separate the control pressure chamber 130 from the pressure chamber 138.
  • FIG. 7b shows the control pressure chamber side
  • Control pressure chamber 130 Surface of the membrane element 132 (outside) and the closure element 134 (inside) of the valve assembly 30 in Figure 5a, 5b.
  • the control pressure Ps from the control pressure chamber 130 is present in an outer region, that is to say on the membrane element 132, and also in an inner region, that is to say on the closure element 134.
  • the representation in FIG. 7c shows the other, ie the pressure chamber-side (pressure chamber 138) surface of the membrane element 132 and of the closure element 134 of the valve arrangement 30 in FIGS. 5a, 5b.
  • the pressure of the pressure source PQ connected to the second connecting line element 144 lies in the outer region, that is to say on the membrane element 132, and the pressure Pp on the patient side is in the inner region, that is to say on the closure element 134.
  • FIG. 7d shows the control-pressure-chamber-side surface of the membrane element 132 and of the closure element 134 of the valve arrangement 30 in FIGS. 5c, 5d. Here lies both in an outer area, so on
  • Membrane element 132 as well as in an inner region, ie on
  • Closure element 134 the control pressure Ps from the control pressure chamber 130 at.
  • the illustration in FIG. 7e shows the pressure-chamber-side surface of the
  • this comprises two
  • Valve assembly 30 wherein each associated valve drive 34 either also inside the patient module 20 or outside the
  • Patient module 20 is arranged.
  • Lead line element 144 is connected to the patient interface 10 via the Y-piece.
  • the second connection line element 144 is open to the environment, or an ambient breathing tube 18 is connected to the second connection line element 144, while the first connection line element 140 to the interior of the patient module 20 is open or the first connection line element 140 via the Y Piece to the
  • Patient interface 10 is connected.
  • the patient module 20 comprises exactly one valve arrangement 30, namely a valve arrangement 30 which functions as an expiratory valve 28.
  • the valve drive 34 of the or each valve arrangement 30 can be located either in the interior of the
  • Patient module 20 or outside the patient module 20 and there, for example, in a coupled with the patient module 20
  • the expiratory valve 28 opens to the environment and in the open state produces a pressure equalization with the ambient pressure.
  • the representation in FIG. 8 shows the operating unit 22 together with the
  • Patient module 20 with further details. It is - without renouncing a broader universality - shown an embodiment in which the control unit 22 is independent of the patient module 20 and with the
  • Patient module 20 communicatively connected.
  • Operating unit 22 and patient module 20 represents a wired or wireless data transfer at least from operating unit 22 to patient module 20.
  • operating unit 22 comprises a display element 40 and an input element 42.
  • input element 42 By means of input element 42, the estimated body weight of the patient entered.
  • the display element 40 is carried out to control the input, a display of the entered body weight.
  • the display element 40 can be dispensed with, for example with an input element 42 in the form of a rotary switch or the like, by means of which individual body weight values can be selected, for example, in 5 kg steps. At the respective position of the input element 42, the selected value can also be seen without a display element 40.
  • Weight value suitable pressure and flow rate profile determined for the ventilation of the patient This is done by means of a control unit 44, either part of the control unit 22, part of the patient module 20 or by the
  • Operating unit 22 and the patient module 20 may be independent. The following description will - without waiving any further
  • Control unit 44 continued.
  • the control unit 44 comprises a processing unit 46 in the form of or in the manner of a basically known type
  • the control program 48 for ventilating the patient is executed by means of the processing unit 46.
  • the ventilation of the patient takes place, namely in a manner known per se in the form of a control and / or regulation of the at least one valve assembly 30 comprised by the patient module 20 for obtaining pressure and / or volume flow conditions for alternating inspiratory and expiratory phases.
  • the patient module 20 comprises the already mentioned sensor system 24, which comprises at least one pressure and / or flow sensor.
  • Control program 48 computer program instructions for interpreting the one or more values obtainable from the control unit 22 and a weight value encoding date or data. Based on the obtained weight value, the control unit 44 determines, for example based on a look-up table 50 or the like to the weight value matching ventilation parameters 52 (FIG. 4).
  • a look-up table 50 stored in the memory of the control unit 44 comprises a plurality of data records 54 with respiration parameters 52 assigned to a single weight value or a weight value range.
  • the lookup table 50 for this purpose comprises in a manner known per se in each data record 54 an index value (shown in the illustration in FIG. 8 as "gi kg", “g2 kg” etc., where "gi", “g” etc are for different weights or weight ranges), which is a selection of a record 54 on the basis of each of the index value (shown in the illustration in FIG. 8 as "gi kg", “g2 kg” etc., where "gi", “g” etc are for different weights or weight ranges), which is a selection of a record 54 on the basis of each of the
  • Control unit 22 available weight value allowed. Intermediate values are optionally interpreted. With the ventilation parameters 52 of the determined
  • Data set 54 takes place automatically and under the control of the control unit 44, namely on the basis of the defined in the form of the control program 48
  • the ventilation parameters 52 included in each data record 54 include, in particular, a tidal volume, a respiratory frequency, and an inspiratory one
  • Ventilation pressure a pressure limitation and the so-called PEEP (positive end-expiratory pressure).
  • Not all ventilation parameters 52 are necessarily dependent on the entered weight value and can be implemented insofar as at least initial and weight value independent ventilation parameters. Then, for example, at least one data set (not shown) with weight-value-independent ventilation parameters is created in the memory of the control unit 44, and the data records 54 of the lookup table 50 only comprise
  • weight value-dependent ventilation parameters 52 in particular the tidal volume as the ventilation parameter 52, which results, for example, with 8 ml per kg of the entered weight value.
  • This basic predictability of a weighting dependent ventilator parameter 52 also indicates that instead of a Lookup table 50 or the like, or any weight value dependent
  • Ventilation parameter 52 may alternatively be calculated by means of the processing unit 46.
  • the illustration in FIG. 10 finally shows an embodiment in which a patient module 20 is connected to a central pressure source 14, for example a compressor, in particular a compressor with an O 2 adsorber, for the simultaneous ventilation of a plurality of patients for each patient.
  • the patient modules 20 are connected to the pressure source 14 by means of individual respiratory tubes 16, which are in each case in the form of a stub line from a central line 56, possibly also a line 56 in the form of a pipeline, so that each patient module 20 is connected to the pressure of the pressure source 14 and of the Pressure source 14 outgoing volume flow is supplied.
  • a central pressure source 14 for example a compressor, in particular a compressor with an O 2 adsorber
  • FIG. 10 An arrangement according to FIG. 10 is advantageous when it is necessary to simultaneously ventilate a plurality of patients. Again, the simple proves
  • each patient module 20 Operability of each patient module 20 as low, because many helpers can simultaneously create a variety of patients a face mask or the like and a patient module 20 without each a doctor or otherwise trained medical personnel is present. In addition, the advantage comes into play here especially that each patient module 20 as
  • Each patient module 20 works independently and therefore requires no constant supervision.
  • Patient modules 20 This leads to a device-side significantly reduced Effort and suitable as a pressure source 14 device, in particular a device which offers breathing gas under a pressure of, for example, 100 mbar and in which the respiratory gas is generated by means of at least one compressor and at least one oxygen pressure-swing adsorber, can be used together with a plurality store patient modules 20 much easier than a corresponding plurality of respirators.
  • Control unit 22 is set (default of the estimated weight value) and / or monitored. Then, such an operating unit 22 is preferably connected without wires to a respective patient module 20, although a, for example, by connecting a particular cable for data transmission cable respectively produced as required wired connection, each with a patient module 20 comes into consideration.
  • the patient module 20 from FIG. 8 preferably has an electrical
  • the electrical energy storage 51 is, for example, a battery or an electrical accumulator for storing electrical energy.
  • the electrical energy store 51 is located within the patient module 20.
  • the patient module 20 preferably has an electrical interface 60 via which the electrical energy store 51 can be supplied with electrical energy by means of an electrical connection line 61.
  • the electrical energy store 51 provides electrical energy to the control unit 44, and preferably also the sensors 24.
  • the electrical energy storage unit is not in the patient module 20 but outside of the patient module 20 in the form of an electrical energy storage 51 'shown here.
  • the electrical energy storage 51 'electrical energy to the control unit 44 and preferably also the sensor 24 provide via an electrical connection line 72 and an electrical interface 70 of the patient module 20.
  • the electrical energy store 51 ' is preferably designed to receive electrical energy for charging the electrical energy store 51' via an electrical connection line 71.
  • Control unit 44 is not located within the patient module 20, but outside the patient module 20. It is then preferably provided that the control unit 44 is located in a separate housing separate from a housing of the patient module 20. Preferably, the electrical energy store 51 or 51 'is then also located in this separate housing together with the control unit 44. This separation is illustrated by a separation limit in the sense of a module limit 80, which can also be understood as the housing limit, in FIG.
  • the patient module 20 preferably still has the sensor system 24, but is preferably connected to the control unit 44 and the energy store 51, 51 'via sensor lines not explicitly shown here.
  • the electrical energy unit 51, 51 'from FIG. 8 preferably provides energy for operating the valve drive 34 of FIGS. 3 to 5 and 6.
  • the electrical energy storage unit 51, 51 ' is, for example, a rechargeable battery with a capacity of, for example, 10 Wh. If, for example, a demand of approximately 400 mW would be required to control the valve actuators 34, then an operation for several hours could be realized.
  • FIG. 11 a shows a first exemplary embodiment of the pressure source 14, which is preferably a constant pressure source.
  • the pressure source 14 is given in this first embodiment by a gas delivery unit 201, which is preferably a gas compression unit or a blower.
  • the Gas delivery unit 201 sucks in ambient air 210 via an inlet 21 1 and then provides compressed air 212 to the breathing tube 16 ready.
  • the gas delivery unit 201 is connected via an electrical connection line 203 to an electrical energy storage 202 for operating the gas delivery unit 201.
  • the electrical energy store 202 is preferably one of the electrical energy stores 51, 51 'from FIG. 8.
  • the gas delivery unit 201 is further connected via an electrical control line 204 to the control unit 44 of FIG. In this way, a control of the gas delivery unit 201 by the control unit 44 to achieve a certain pressure of the compressed air 212 can be achieved.
  • the gas delivery unit 201 is therefore a unit which raises ambient air 210 to a higher pressure level.
  • This higher pressure level is preferably a desired inspiratory inspiratory peak pressure of, for example, 20 mbar. It is advantageous if the pressure of the compressed air 212 is higher than the necessary or desired respiratory peak inspiratory pressure. In this case, then line resistances such as the breathing tube 16 can be better compensated.
  • the gas delivery unit 201 has, for example, an energy intake of 6 to 8 W.
  • an energy storage unit 202 of, for example, a capacity of 10 Wh in the case that it would provide 400 mW to the control unit 44, would take approximately 45 minutes to fully discharge the battery
  • Energy storage 202 sufficient to operate the pressure source 14. In practice, operating times or an operating time of about 20 minutes are required for emergency equipment, which would be achieved by the system proposed here.
  • Figures 1 1 b and 1 1 c show further preferred embodiments of the pressure source 14.
  • the compressed air 212 is provided by means of a manually operable pressure generating unit 300 and 310, 31 1.
  • a pressure storage unit 301 is further provided in the pressure source 14, which stores by the manually operable pressure generating units 300 and 310, 31 1 generated compressed air potentials 213 and then provides the compressed air 212. This is advantageous since higher peak pressures can be generated by the manually operable pressure generating units 300 and 310, 31 1, which then in the pressure storage unit 301
  • Pressure generating unit 300 to an air pump.
  • Pressure generating unit from a system of a piston 310 with a hand crank 31 1.
  • the pressure generating unit 300 or 310 thus provides compressed air 213 to the pressure accumulator 301, which is then stored in the pressure accumulator unit 301 in a reservoir.
  • the advantage here is that the first responder does not have to generate continuously a generation of compressed air or compressed air 213, but that after providing or generating compressed air 213 by the manually operable pressure generating unit 300 or 310, 31 1 then compressed air for long periods 212 can be removed from the accumulator 301.
  • the pressure storage unit 301 preferably has a reservoir of an elastic material, which is preferably similar to an air balloon.
  • Pressure generating unit 310, 31 1 is mechanically coupled.
  • the electric energy generating unit 312 is a generator which is coupled to a hand wheel or a hand crank 31 1.
  • the electrical power generation unit 312 can then provide electrical energy to one of the electrical energy storage 202 from FIG. 11a or 51, 51 'from FIG.
  • the pump 300 of Figure 11b may preferably be a hand pump, a foot pump or other type of manual or operator-operable pump.
  • FIGS. 11b and 11c have the advantage that a
  • the compressed air 212 from FIGS. 11a, b, c and 12 preferably has a pressure of 50 mbar.
  • FIG. 12 shows a further preferred embodiment of the pressure source 14 for providing compressed air 212 to the respiratory tube 16.
  • the pressure source 14 has a pressure supply source 400, which is preferably a compressed air cylinder or gas cylinder.
  • a valve 401 is provided, which controls a pressure potential of the unit 400, so that thereby an outflow of air from the unit 400 can be controlled.
  • the valve 401 is a manually operable by a user valve.
  • a so-called pressure reducer 402 is further provided to convert a pressure applied to the pressure reducer 402 to a lower pressure.
  • a so-called pressure reducer 402 is further provided behind the pressure reducer 402 to convert a pressure applied to the pressure reducer 402 to a lower pressure.
  • a so-called pressure reducer 402 is a so-called pressure reducer 402 to convert a pressure applied to the pressure reducer 402 to a lower pressure.
  • behind the pressure reducer 402 is a so-called pressure reducer 402 to convert a pressure applied to the pressure reducer 402 to a lower pressure.
  • the compressed air of the unit 400 provided behind the pressure reducer 402 can then be provided to the respiratory tube 16 as the compressed air 212.
  • the compressed air 215 provided from the unit 400 by means of the pressure reducer 402 is enriched with ambient air 210 by means of an ejector 410.
  • the advantage here is that thereby a lower gas consumption from the unit 400 at the same gas consumption of the compressed air 212 of the
  • Ventilation tube 16 can be enabled. As a result, so can
  • the unit 400 for example, provides oxygen as compressed air 215, then with a mixing ratio of 25% of the compressed air 215 to 75% of the
  • Ambient air 210 a provision of a four-fold amount of gas compressed air 212 possible in the event that the ejector 410 is not provided.
  • the pressure source 14 comprises a generator unit 403 which gains electrical energy from the compressed air 215 of the unit 400.
  • This electrical energy of the electric power generation unit 403 can then be provided via an electrical line 404. This is advantageous because this electrical energy via the electrical line 404 to the electrical
  • Energy store 202 from FIG. 11a or an electrical energy store 51, 51 'of FIG. 8 can be provided so that the electrical energy of the store 51, 51', which is present at the time of initial operation, is not used for operating the ventilator or the proposed system.
  • 202 represents a limitation of the limitation, but that by means of the compressed air 215 of the unit 400 further electrical energy can be obtained.
  • the electric power generation unit 403 preferably has a turbine for recovering electric power from the compressed air 215.
  • the electric power generation unit 403 preferably has a piston unit together with a generator for recovering electric power from the compressed air 215.
  • An estimate of a biometric feature of the patient namely, a weight value relative to an estimated weight of the patient and / or a length value relative to an estimated body size of the patient, is transmittable and communicated during operation, wherein the patient module 20 is automatically determined based on the at least one estimate or on one Estimated value appropriate ventilation parameters 52 and wherein the ventilation of the patient with the selected ventilation parameters 52 takes place.

Abstract

Die Erfindung ist ein Verfahren zum Beatmen eines Patienten sowie eine nach dem Verfahren arbeitende Vorrichtung - Patientenmodul (20) - wobei einem zur Beatmung des Patienten bestimmten Patientenmodul (20) z.B. ein Gewichtswert bezüglich eines geschätzten Gewichts des Patienten übermittelt wird, wobei das Patientenmodul (20) automatisch anhand des Gewichtswerts zu dem Gewichtswert passende Beatmungsparameter (52) auswählt und wobei die Beatmung des Patienten mit den ausgewählten Beatmungsparametern (52) erfolgt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Beatmen eines Patienten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beatmen zumindest eines Patienten sowie eine zur Ausführung des Verfahrens bestimmte Vorrichtung.
Vorrichtungen zum Beatmen eines Patienten sind zum Beispiel Beatmungsgeräte oder Anästhesiegeräte. Beatmungsgeräte und Anästhesiegeräte - im Folgenden zusammenfassend als Beatmungsgeräte oder einzeln als Beatmungsgerät bezeichnet - werden dazu genutzt, Patienten, die entweder gar nicht selbständig atmen können oder Hilfe beim Atmen benötigen, Atemluft bereitzustellen. Dazu tragen die Patienten zum Beispiel eine Gesichtsmaske, welche Mund und Nase abdeckt. Die Gesichtsmaske oder dergleichen ist über zumindest einen
Beatmungsschlauch mit dem Beatmungsgerät verbunden. Im Gegensatz zu im klinischen Alltag verwendeten Beatmungsgeräten sind auch sogenannte Notfallbeatmungsgeräte bekannt, die zur Beatmung von
Notfallpatienten zum Beispiel von einem ausgebildeten Notarzt oder einem ausgebildeten Rettungsassistenten eingestellt und bedient werden. Steht ein solches Gerät am Ort einer notwendigen Notfallbehandlung nicht oder noch nicht zur Verfügung, wird oftmals von den ersten Helfern vor Ort mit einem Atembeutel und einer Maske beatmet. Solche Atembeutel sind preisgünstig, lagerfähig sowie einfach und sofort betriebsbereit. Deshalb gehören solche Atembeutel zur üblichen Ausstattung von Rettungsfahrzeugen sowie Fahrzeugen der Feuerwehr. Bei einer Beatmung mittels eines Atembeutels stehen üblicherweise keine Daten zur Verfügung, die eine Aussage hinsichtlich des Erfolgs der Beatmung erlauben (Monitoring). Die Bedienung eines Atembeutels erfordert aber viel Erfahrung und Wissen, um den Notfallpatienten mit einer notwendigen Atemfrequenz,
angemessenen Atemwegsdrücken und dem richtigen Tidalvolumen zu versorgen. In einer Stresssituation, wie sie sich für einen Ersthelfer an einem Notfallort üblicherweise ergibt, können hier leicht Fehler gemacht werden, die zu späteren längeren Therapiezeiten oder auch zu dauerhaften Schäden führen können. Beatmungsgeräte, welche eine adäquate Beatmung erlauben, sind
vergleichsweise teuer und stehen in der Regel nur in Verbindung mit dem eintreffenden Notarzt zur Verfügung. Zudem erfordert die Einstellung und
Bedienung eines solchen Beatmungsgeräts zumindest eine Einweisung und kann daher üblicherweise nur von fachlich geschultem Personal mit der gerade in Notfallsituationen notwendigen Schnelligkeit bedient werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum
Beatmen eines Patienten und eine nach dem Verfahren arbeitende Vorrichtung anzugeben, welche auch von medizinisch nicht oder wenig geschultem Personal zumindest so weit bedient werden kann, dass eine anfängliche Beatmung des Patienten erfolgen kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mittels eines Verfahrens zum Beatmen zumindest eines Patienten mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dazu ist bei dem hier vorgeschlagenen Verfahren zum Beatmen eines Patienten
vorgesehen, dass einer zur Beatmung des Patienten bestimmten, als
Beatmungsgerät fungierenden und im Folgenden als Patientenmodul
bezeichneten Vorrichtung ein Schätzwert bezüglich eines biometrischen Merkmals des Patienten übermittelt wird, dass das Patientenmodul automatisch anhand des Schätzwerts zu dem Schätzwert passende Beatmungsparameter auswählt und dass die Beatmung des Patienten zumindest anfänglich mit den automatisch ausgewählten Beatmungsparametern erfolgt. Bezüglich der Vorrichtung wird die oben genannte Aufgabe mittels einer im
Folgenden als Patientenmodul bezeichneten Vorrichtung zum Beatmen eines Patienten mit den Merkmalen des parallelen Vorrichtungsanspruchs gelöst. Die Vorrichtung, also das Patientenmodul, zeichnet sich dadurch aus, dass dieser bzw. diesem ein Schätzwert bezüglich eines geschätzten biometrischen Merkmals des Patienten übermittelbar ist, dass mittels der Vorrichtung bzw. mittels des Patientenmoduls automatisch anhand des Schätzwerts zu dem Schätzwert passende Beatmungsparameter oder zumindest ein zu dem Schätzwert passender Beatmungsparameter auswählbar sind bzw. ist und dass mittels der Vorrichtung bzw. des Patientenmoduls die Beatmung des Patienten mit dem ausgewählten Beatmungsparameter oder den ausgewählten
Beatmungsparametern erfolgt.
Als biometrisches Merkmal kommen die Körpermasse des Patienten, also das Gewicht, oder die Körpergröße des Patienten in Betracht. Die nachfolgende
Beschreibung wird im Interesse besserer Lesbarkeit - aber ohne Verzicht auf eine weitergehende Allgemeingültigkeit am Beispiel eines geschätzten Gewichts des Patienten fortgesetzt. Eine geschätzte Körpergröße ist dabei stets mitzulesen. Es kann auch vorgesehen sein, dass Körpermasse/Gewicht und Körpergröße zusammen verwendet werden. Dann kann das Patientenmodul durch interne Verarbeitung automatisch Eingabefehler erkennen, wenn Körpergröße und Gewicht erkennbar nicht zusammenpassen.
Der Vorteil der hier vorgeschlagenen Lösung besteht darin, dass die
Notwendigkeit zur Einstellung des als Beatmungsgerät fungierenden
Patientenmoduls auf ein Minimum reduziert wird. Die Eingabe eines geschätzten Gewichts des zu beatmenden Patienten reicht aus, damit das Patientenmodul in Betrieb gehen und die Beatmung des Patienten beginnen kann. Zu den anhand des eingegebenen Gewichtswerts automatisch ausgewählten und zumindest anfänglich bei der Beatmung des Patienten angewandten Beatmungsparametern gehören insbesondere ein Tidalvolumen, eine Atemfrequenz, ein inspiratorischer Beatmungsdruck, eine Drucklimitierung und der sogenannte PEEP (positiver endexspiratorischer Druck). Nicht alle Beatmungsparameter sind notwendig vom eingegebenen Gewichtswert abhängig und können insoweit als zumindest anfängliche und gewichtswertunabhängige Beatmungsparameter implementiert sein. Zumindest ein das Tidalvolumen kodierender Beatmungsparameter ist vom eingegebenen Gewichtswert abhängig und ergibt sich zum Beispiel mit 8 ml pro kg des eingegebenen Gewichtswerts. Es ist davon auszugehen, dass mit dieser Möglichkeit zur Bedienung eines als
Beatmungsgerät fungierenden Patientenmoduls auch wenig geübte Ersthelfer eine Beatmung eines Notfallpatienten zumindest bis zum Eintreffen von medizinisch geschultem Personal, zum Beispiel einem Notarzt, sicherstellen können.
Jedenfalls ist davon auszugehen, dass eine aufgrund von Bedenken, das als Beatmungsgerät fungierende Patientenmodul eventuell falsch zu bedienen, resultierende Hemmschwelle deutlich herabgesetzt ist und dass damit die Gefahr vermieden wird, dass eine grundsätzlich mögliche, zumindest anfängliche
Notfallbeatmung aufgrund von Unkenntnis oder Angst unterbleibt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei verwendete Rückbeziehungen innerhalb der Ansprüche weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des in Bezug genommenen Anspruchs durch die Merkmale des jeweiligen abhängigen Anspruchs hin. Sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale oder Merkmalskombinationen eines abhängigen Anspruchs zu verstehen. Des Weiteren ist im Hinblick auf eine Auslegung der Ansprüche sowie der Beschreibung bei einer näheren Konkretisierung eines Merkmals in einem abhängigen Anspruch davon auszugehen, dass eine derartige Beschränkung in den jeweils vorangehenden Ansprüchen sowie einer allgemeineren
Ausführungsform des gegenständlichen Patientenmoduls nicht vorhanden ist. Jede Bezugnahme in der Beschreibung auf Aspekte abhängiger Ansprüche ist demnach auch ohne speziellen Hinweis ausdrücklich als Beschreibung optionaler Merkmale zu lesen.
Bei im Folgenden erläuterten Ausführungsformen des Verfahrens ist vorgesehen, dass eine automatische Anpassung der anhand des eingegebenen Gewichtswerts automatisch ausgewählten und zumindest anfänglich angewandten
Beatmungsparameter erfolgt. Zumindest einzelne Beatmungsparameter, auf deren Basis die automatische Beatmung des Patienten mittels des Patientenmoduls erfolgt, sind damit variabel und unterscheiden sich nach einer gewissen Dauer der Beatmung von den anhand des eingegebenen Gewichtswerts automatisch ausgewählten Beatmungsparametern. Dies ist im Folgenden stets zu
berücksichtigen, wenn von den automatisch ausgewählten Beatmungsparametern die Rede ist.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird während der Beatmung des Patienten mittels einer Sensorik, insbesondere mittels zumindest eines CO2- Sensors, ein CO2-Messwert ermittelt. Mittels des CO2-Messwerts kann die CO2- Konzentration im ausgeatmeten Atemgas überwacht werden, die bekanntlich während einer exspiratorischen Phase erhöht ist, so dass ein CO2-Messwert im Bereich eines erhöhten CO2-Erwartungsmesswerts (CO2ex) erwartet wird. Der CO2-Erwartungsmesswert liegt zum Beispiel um 3-5 Vol% über einem während der inspiratorischen Phase aufgenommenen CO2-Messwert, insbesondere um 3- 5 Vol% über einem Mittelwert einer Mehrzahl von während der inspiratorischen Phase aufgenommenen CO2-Messwerten. Wenn der CO2-Erwartungsmesswert während einer exspiratorischen Phase nicht erreicht wird, wird automatisch ein Alarm ausgelöst. Optional wird der während einer exspiratorischen Phase betrachtete CO2-Erwartungsmesswert fortwährend anhand von zumindest einem CO2-Messwert während einer vorangehenden inspiratorischen Phase aktualisiert. Die Auslösung des Alarms kann in Form einer automatischen Ansteuerung eines von dem Patientenmodul umfassten optischen und/oder akustischen
Signalelements erfolgen. Durch die Auslösung eines Alarms wird der Ersthelfer darauf hingewiesen, dass die Beatmung des Patienten nicht erwartungsgemäß funktioniert oder dass der Metabolismus oder der Kreislauf des Patienten nicht richtig arbeitet. Der Ersthelfer kann dann zumindest prüfen, ob zum Beispiel eine Gesichtsmaske korrekt über Mund und Nase des Patienten angebracht ist und/oder ob sich ein zum Patientenmodul führender Beatmungsschlauch eventuell gelöst hat.
Bei einer zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform des Verfahrens werden mittels einer Sensorik, insbesondere mittels zumindest eines Flowsensors, ein während einer inspiratorischen Phase zugeführtes Einatemvolumen und ein während einer exspiratorischen Phase ausgeatmetes Ausatemvolumen ermittelt, eine Differenz zwischen Einatemvolumen und Ausatemvolumen mit einem vorgegebenen oder vorgebbaren Grenzwert verglichen und bei Überschreitung des Grenzwerts ein Alarm ausgelöst. Durch die Überwachung der Differenz zwischen Einatemvolumen und Ausatemvolumen sind automatisch mittels des Patientenmoduls eventuelle Leckagen erkennbar. Ein zum Beispiel mittels einer automatischen Ansteuerung eines von dem Patientenmodul umfassten optischen und/oder akustischen Signalelements ausgelöster Alarm weist den Ersthelfer darauf hin, dass die Beatmung noch nicht ordnungsgemäß funktioniert und dass zum Beispiel der korrekte Sitz einer Gesichtsmaske zu prüfen ist. Bei allen hier und im Folgenden erwähnten, automatisch durch das
Patientenmodul ausgelösten Alarmen kann bei einem vom Patientenmodul umfassten oder dem Patientenmodul zugeordneten Anzeigeelement, zum Beispiel einem Anzeigeelement in Form eines Bildschirms, einer LCD-Anzeige oder dergleichen, optional vorgesehen sein, dass eine zu der jeweiligen Alarmsituation passende Meldung, insbesondere in Form einer Textmeldung, mit
Handlungsanweisungen für den Ersthelfer ausgegeben wird. Bei einer zu großen Differenz zwischen Einatem- und Ausatemvolumen kann insofern zum Beispiel eine Meldung ausgegeben werden, die zur Prüfung des korrekten Sitzes der
Gesichtsmaske auffordert. Eine Meldung in Form einer Textmeldung kann optional gleichzeitig oder alternierend in unterschiedlichen Sprachen ausgegeben werden. Die Meldung kann zusätzlich oder alternativ zu einer Meldung in Textform auch in Form von Piktogrammen oder dergleichen ausgegeben werden.
Bei einer optionalen Ausführungsform des Verfahrens wird der CO2- Erwartungsmesswert (CO2ex) in Abhängigkeit von der Differenz zwischen
Einatemvolumen und Ausatemvolumen reduziert. Ein einfaches Beispiel mag dies verdeutlichen: Wenn ein gemessenes Einatemvolumen 1 I beträgt, während das Ausatemvolumen nur 0,5 I beträgt, ist von einer Leckage auszugehen. Eine solche Leckage wird sich üblicherweise linear über den Atemwegsdruck verteilen. Ein einfacherer Ansatz ist eine konstante Leckage. Bei einer solchen großen Leckage (0,25 I/Atemzug) wird für die Aufrechterhaltung eines PEEP-Druckes nun ein Gasfluss über das Inspirationsventil nötig, der den CO2 Gehalt reduziert: CO2ex = CO2 ist / (0,5/(0,5+0,25).
Bei einer zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform des Verfahrens wird während der Beatmung des Patienten mittels einer Sensorik, insbesondere mittels zumindest eines Flowsensors, ein gemessenes Tidalvolumen ermittelt, zum
Beispiel im Wege einer Integration eines von einem Flowsensor erhältlichen Messwerts. Bei einem gemessenen Tidalvolumen kleiner als das aufgrund der automatisch ermittelten Beatmungsparameter resultierende, vorgegebene
Tidalvolumen wird automatisch ein bei der Beatmung des Patienten wirksamer inspiratorischer Beatmungsdruck erhöht und bei einem gemessenen Tidalvolumen größer als das vorgegebene Tidalvolumen wird entsprechend der inspiratorische Beatmungsdruck automatisch verringert. Auf diese Weise werden die Beatmung und die Beatmungsparameter, darunter der inspiratorische Beatmungsdruck, automatisch an die jeweiligen Verhältnisse angepasst. Ein eventuell fehlerhaft geschätzter Gewichtswert und daraus resultierende, noch nicht optimal passende anfänglich angewandte Beatmungsparameter sind damit im Wesentlichen unkritisch und das Patientenmodul passt die automatische Beatmung selbsttätig in einer physiologisch sinnvollen Art und Weise an. Optional erfolgt die automatische Erhöhung oder Verringerung des inspiratorischen Beatmungsdrucks mit einer vorgegebenen oder vorgebbaren Schrittweite, derart, dass in jedem
Beatmungszyklus bedarfsweise der inspiratorische Beatmungsdruck entsprechend der Schrittweite erhöht bzw. reduziert wird. Weiter optional sind vorgegebene oder vorgebbare Grenzwerte, zum Beispiel 25 mbar bzw. PEEP+5 mbar, programmiert, die bei einer eventuellen schrittweisen Erhöhung oder Verringerung des
inspiratorischen Beatmungsdrucks nicht über- bzw. unterschritten werden können.
Bei einer zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform des Verfahrens wird während der Beatmung des Patienten mit den anhand des eingegebenen
Gewichtswerts automatisch ausgewählten und zumindest anfänglich angewandten Beatmungsparametern eine bei der Beatmung des Patienten wirksame
Beatmungsfrequenz gesenkt, wenn sich aufgrund eines gemessenen
Tidalvolumens ergibt, dass das vorgegebene Tidalvolumen nicht erreicht wird. Optional ist vorgesehen, dass die bei der Beatmung des Patienten wirksame Beatmungsfrequenz gesenkt wird, wenn aufgrund eines gemessenen
Tidalvolumens unterhalb des vorgegebenen Tidalvolumens ein vorgegebener oder vorgebbarer oberer Grenzwert für den Beatmungsdruck erreicht wird.
Bei einer zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform des Verfahrens wird während der Beatmung des Patienten mit den anhand des eingegebenen
Gewichtswerts automatisch ausgewählten und zumindest anfänglich angewandten Beatmungsparametern mittels einer Sensorik, insbesondere mittels eines
Flowsensors, ein Volumenstrommesswert erfasst und anhand des
Volumenstrommesswerts eine Dauer einer Atempause zwischen einer
inspiratorischen Phase und einer anschließenden exspiratorischen Phase ermittelt. Die ermittelte Dauer der Atempause wird mit einem vorgegebenen oder vorgebbaren Grenzwert verglichen und bei einer Überschreitung des Grenzwerts wird zur Schonung der Lunge des Patienten ein bei der Beatmung des Patienten wirksamer inspiratorischer Beatmungsdruck gesenkt. Auch diese Absenkung des inspiratorischen Beatmungsdrucks kann inkrementell (von einem Atemzyklus zum nächsten Atemzyklus) mit einer vorgegebenen oder vorgebbaren Schrittweite erfolgen.
Bei einer zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform des Verfahrens wird während der Beatmung des Patienten zumindest ein mittels einer Sensorik ermittelter Messwert protokolliert. Optional umfasst die Protokollierung eine Mehrzahl von Messwerten, zum Beispiel CO2-Messwerte, Druck- und/oder Flowmesswerte. Eine solche Protokollierung macht den zeitlichen Verlauf und eine eventuelle zeitliche Änderung des zumindest einen protokollierten Messwerts erkennbar und ermöglicht speziell einem medizinisch geschulten Helfer im
Anschluss an eine anfängliche Notfallbeatmung eine Beurteilung der Qualität der bisherigen Beatmung.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird dem zur Beatmung des Patienten bestimmten Patientenmodul der Gewichtswert mittels einer mit dem Patientenmodul leitungslos verbundenen Bedieneinheit, zum Beispiel einem als Bedieneinheit fungierenden Smartphone oder dergleichen, übermittelt. Dann ist eine Bedieneinheit auf Seiten des Patientenmoduls nicht erforderlich und dieses kann besonders klein und kostengünstig ausgeführt werden. Auf Seiten eines zum Beispiel als Bedieneinheit fungierenden Smartphones oder dergleichen ist in grundsätzlich an sich bekannter Art ein Computerprogramm (App) installiert, welches die Eingabe eines Gewichtswerts und die leitungslose Übermittlung eines den Gewichtswert kodierenden Datums an das Patientenmodul ermöglicht. Ein Smartphone oder dergleichen umfasst bereits die für die leitungslose Übermittlung des jeweiligen Datums notwendigen Kommunikationsmittel und die Übermittlung des Datums erfolgt zum Beispiel nach dem NFC-Standard oder nach dem
Bluetooth-Standard etc. Auf Seiten des Patientenmoduls sind passende, grundsätzlich an sich bekannte Kommunikationsmittel vorgesehen, welche die Interpretation eines Kommunikationsprotokolls und den Empfang eines auf leitungslosem Wege übermittelten Datums erlauben.
Insgesamt ist die hier vorgeschlagene Neuerung auch eine Vorrichtung mit Mitteln zur Ausführung des hier und im Folgenden beschriebenen Verfahrens, nämlich die hier als Patientenmodul bezeichnete Vorrichtung.
Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung / des Patientenmoduls, welche / welches eine Druckquelle strömungsmäßig an eine mit den Atemwegen eines Patienten verbindbare Patientenschnittstelle koppelt und lösbar mit der
Patientenschnittstelle verbindbar ist, umfasst die Vorrichtung / das Patientenmodul entweder genau eine als Exspirationsventil fungierende, spezielle Ventilanordnung oder zum einen eine als Inspirationsventil sowie zum anderen eine als
Exspirationsventil fungierende, spezielle Ventilanordnung. Die oder jede
Ventilanordnung umfasst einen Ventilantrieb, eine Druckkammer sowie eine
Steuerdruckkammer und der Ventilantrieb ist zum Erzeugen eines Steuerdrucks in der Steuerdruckkammer fluidkommunizierend mit der Steuerdruckkammer verbunden. Als Ventilantrieb fungiert eine, vorzugsweise hochfrequent,
betreibbare Piezopumpe. Die Piezopumpe wirkt auf ein Verschlusselement und ein Membranelement, wobei das Membranelement und das Verschlusselement die Steuerdruckkammer von der Druckkammer trennen. Das Verschlusselement (die Position des Verschlusselements) ist über das Membranelement mittels des Steuerdrucks steuerbar und mittels des Verschlusselements kann eine erste Öffnung der Druckkammer geöffnet und verschlossen werden, so dass sich die Ventilfunktion ergibt. Mittels des Ventilantriebs und des damit beim Betrieb erzeugten Steuerdrucks lässt sich der Zustand der Ventilanordnung schnell und exakt einstellen.
Bei einer besonderen Ausführungsform der Vorrichtung / des Patientenmoduls ist als Inspirationsventil eine Ventilanordnung mit Hinterdrucksteuerung vorgesehen. Dann umfasst die Ventilanordnung (das Inspirationsventil) eine zum Ventilantrieb gehörende Verbindungskammer sowie ein die Verbindungskammer
fluidkommunizierend mit einem ausgangsseitigen Anschlussleitungselement verbindendes Abzweigleitungselement. Je nach Strömungsrichtung fungiert eines der beiden Anschlussleitungselemente der Ventilanordnung als Ausgang oder ausgangsseitiges Anschlussleitungselement. Mittels des Abzweigleitungselements erfolgt ein Druckausgleich zwischen der Steuerkammer und dem
ausgangsseitigen Anschlussleitungselement. Dies erhält den vollständigen
Arbeitsbereich (Druckbereich) des Ventilantriebs, während ohne einen solchen Druckausgleich der vom Ventilantrieb auf die Membran (Membranelement und Verschlusselement) ausgeübte Druck auch den jeweiligen Hinterdruck überwinden müsste. Weil das Patientenmodul als Schnittstelle zwischen einer auf dessen
Eingangsseite angeschlossenen Druckquelle und einer auf dessen Ausgangsseite angeschlossenen Atemmaske für einen Patienten oder dergleichen fungiert und selbständig sowie automatisch aus einem eingangsseitig anliegenden Druck und Volumenstrom ausgangsseitig die für die Beatmung eines Patienten notwendigen Druck- und Volumenstromverhältnisse herstellt, kann gleichzeitig eine Mehrzahl von Patientenmodulen parallel an eine zentrale Druckquelle angeschlossen werden. Ein weiterer Aspekt der hier vorgestellten Neuerung ist damit ein System mit einer zentralen Druckquelle und einer Mehrzahl von an die Druckquelle angeschlossenen Patientenmodulen der hier und im Folgenden beschriebenen Art. Ein solches System kommt zum Beispiel für eine Verwendung im Falle einer Epidemie oder dergleichen in Betracht, weil eine Vielzahl von Patienten
gleichzeitig beatmet werden kann und weil die Bedienung jedes einzelnen
Patientenmoduls einfach ist, ohne besondere Einweisung erfolgen kann und keine dauerhafte Aufsicht erfordert. Im Vergleich zu einer ansonsten für eine
gleichzeitige Beatmung vieler Patienten notwendigen Anzahl von
Beatmungsgeräten ist ein solches System mit einem erheblich reduzierten geräteseitigen Aufwand verbunden, so dass sich die von einem solchen System umfassten Komponenten besser und vor allem kostengünstiger bevorraten lassen. Das hier und im Folgenden beschriebene Verfahren zur Beatmung eines
Patienten ist zur automatischen Ausführung bevorzugt in Form eines
Computerprogramms realisiert. Die Erfindung ist damit einerseits auch ein
Computerprogramm mit durch eine Verarbeitungseinheit in Form von oder nach Art eines Mikroprozessors ausführbaren Programmcodeanweisungen und andererseits ein Speichermedium mit einem derartigen Computerprogramm, also ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, sowie schließlich auch eine Vorrichtung zur Beatmung eines Patienten, insbesondere eine Vorrichtung in Form des hier beschriebenen Patientenmoduls, mit einer solchen
Verarbeitungseinheit und einem Speicher, in den als Mittel zur Durchführung des Verfahrens und seiner Ausgestaltungen ein solches Computerprogramm geladen oder ladbar ist.
Wenn hier und im Folgenden Verfahrensschritte oder Verfahrensschrittfolgen beschrieben werden, bezieht sich dies bei einer Implementation des Verfahrens in Software auf Aktionen, die aufgrund des Computerprogramms oder unter Kontrolle des Computerprogramms erfolgen, sofern nicht ausdrücklich darauf hingewiesen ist, dass einzelne Aktionen durch einen Benutzer des Computerprogramms veranlasst werden. Zumindest bedeutet jede Verwendung des Begriffs
„automatisch", dass die betreffende Aktion aufgrund des Computerprogramms oder unter Kontrolle des Computerprogramms erfolgt.
Anstelle eines Computerprogramms mit einzelnen Programmcodeanweisungen kann die Implementierung des hier und im Folgenden beschriebenen Verfahrens auch in Form von Firmware erfolgen. Dem Fachmann ist klar, dass anstelle einer Implementation eines Verfahrens in Software stets auch eine Implementation in Firmware oder in Firm- und Software oder in Firm- und Hardware möglich ist. Daher soll für die hier vorgelegte Beschreibung gelten, dass von dem Begriff Software oder den Begriffen Steuerungsprogramm und Computerprogramm auch andere Implementationsmöglichkeiten, nämlich insbesondere eine Implementation in Firmware oder in Firm- und Software oder in Firm- und Hardware, umfasst sind.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Einander entsprechende Gegenstände oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Das Ausführungsbeispiel ist nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten und Kombinationen, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den im allgemeinen oder speziellen Beschreibungsteil beschriebenen sowie in den Ansprüchen und/oder der Zeichnung enthaltenen Merkmalen für den
Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand führen.
Es zeigen
Figur 1 einen mittels einer Druckquelle und eines Patientenmoduls beatmeten
Patienten,
Figur 2 das Patientenmodul mit weiteren Einzelheiten, nämlich zumindest einer von dem Patientenmodul umfassten Ventilanordnung, Figur 3 eine Ausführungsform einer von dem Patientenmodul umfassten
Ventilanordnung,
Figur 4 eine Ausführungsform eines Ventilantriebs einer Ventilanordnung, Figur 5 eine alternative Ausführungsform einer Ventilanordnung gemäß Figur 3,
Figur 6 eine weitere alternative Ausführungsform einer Ventilanordnung gemäß
Figur 3 mit einem räumlich von den sonstigen Elementen der Ventilanordnung entfernt anordenbaren Ventilantrieb,
Figur 7 ein Membranelement und ein dem Membranelement zugeordnetes
Verschlusselement sowie die auf die unterschiedlichen Seiten (Unteroder Oberseite) und Abschnitte (Membranelement oder
Verschlusselement) wirkenden Drücke,
Figur 8 das Patientenmodul und eine dem Patientenmodul zugeordnete
Bedieneinheit, Figur 9 eine Lookup-Tabelle als Beispiel für eine automatische Ermittlung von Beatmungsparametern durch ein Patientenmodul auf Basis eines mittels einer Bedieneinheit vorgegebenen oder vorgebbaren Gewichtswerts und
Figur 10 ein System mit einer zentralen Druckquelle und einer Mehrzahl von an die Druckquelle angeschlossenen Patientenmodulen gemäß Figur 1 , Figur 2 und Figur 8, Figur 1 1 a-c jeweilige bevorzugte Ausführungsfromen von Druckluftquellen
Figur 12 eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Druckluftquelle
Die Darstellung in Figur 1 zeigt - schematisch stark vereinfacht - einen Patienten, der zur Beatmung eine als Patientenschnittstelle 10 fungierende Atemmaske (Beatmungsmaske) trägt. Anstelle einer Atemmaske kommen als
Patientenschnittstelle 10 grundsätzlich zum Beispiel auch ein sogenannter Tubus (Endotrachealtubus) oder eine Endotrachealkanüle in Betracht. Die nachfolgende Beschreibung wird - ohne Verzicht auf eine weitergehende Allgemeingültigkeit - am Beispiel einer im Vergleich zu einem Tubus ungleich leichter verwendbaren Atemmaske als Patientenschnittstelle 10 fortgesetzt, denn die hier vorgeschlagene Neuerung soll vor allem auch eine Beatmung eines Patienten in einer
Notfallsituation ermöglichen, ohne dass bei einem Ersthelfer oder dergleichen dafür spezielle Erfahrung vorausgesetzt werden muss.
Der Patient trägt die Atemmaske in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise über Mund und Nase und die Atemmaske wird zum Beispiel mittels einer
Bebänderung 12 oder von dem Helfer in dieser Position gehalten. Die Atemmaske / Patientenschnittstelle 10 ist in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise an eine Druckquelle 14 angeschlossen. Die Druckquelle 12 ist vorzugsweise eine Konstantdruckquelle 12. Eine Konstantdruckquelle 12 ist beispielsweise eine Druckgasflasche, eine Gasfördereinheit zur Bereitstellung eines konstanten Gasdrucks wie z.B. ein Rotationsverdichter oder eine Gasversorgungseinheit wie z.B. eine Wandversorgungseinheit in einem Krankenhaus. Dafür verläuft von der Druckquelle 14 zur Patientenschnittstelle 10 zumindest ein Beatmungsschlauch 16, insbesondere genau ein Beatmungsschlauch 16, nämlich zumindest ein bzw. genau ein als Inspirationsschlauch fungierender Beatmungsschlauch 16, welcher Atemgas von der Druckquelle 14 zur Patientenschnittstelle 10 leitet.
Ein oder mehrere eventuelle Druckminderer auf Seiten der Druckquelle 14 sind in der schematisch vereinfachten Darstellung in Figur 1 nicht gezeigt. Eine Art und Anzahl eventueller Druckminderer hängt von der Druckquelle 14 und dem dortigen Druck ab. Bei einer Druckgasflasche als Druckquelle 14 mit Atemgas unter einem Druck von zum Beispiel 440 bar sind zwei Druckminderer üblich, nämlich ein erster Druckminderer, welcher den Druck auf zum Beispiel 5 bar reduziert, und ein anschließender zweiter Druckminderer, welcher den Druck auf zum Beispiel 500 mbar reduziert.
Der zumindest eine Beatmungsschlauch 16 ist auf Seiten der
Patientenschnittstelle 10 an ein mit der Patientenschnittstelle 10 verbundenes oder als Koppeleinheit zur Patientenschnittstelle 10 fungierendes Patientenmodul 20 angeschlossen.
Für die beabsichtigte einfache Bedienung ist eine vom Patientenmodul 20 umfasste oder (wie gezeigt) vom Patientenmodul 20 unabhängige und
kommunikativ mit dem Patientenmodul 20 verbundene Bedieneinheit 22
vorgesehen. Bei einer kommunikativ mit dem Patientenmodul 20 verbundenen Bedieneinheit 22 ist über eine leitungsgebundene oder leitungslose
kommunikative Verbindung in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise eine Übertragung von Daten von der Bedieneinheit 22 zum Patientenmodul 20 möglich, wobei die übertragenen Daten eine an der Bedieneinheit 22 vorgenommene Eingabe kodieren.
An der Bedieneinheit 22 gibt ein Helfer zur Beatmung des Patienten einen
Schätzwert bezüglich des Gewichts des Patienten ein. Eine weitere Eingabe ist nicht erforderlich. Als Bedieneinheit 22 kommt zum Beispiel auch ein sogenanntes Smartphone oder dergleichen in Betracht.
Die Darstellung in Figur 2 zeigt das Patientenmodul 20 - weiterhin schematisch vereinfacht - mit weiteren Details. Danach umfasst das Patientenmodul 20 eine als Inspirationsventil 26 und eine als Exspirationsventil 28 fungierende
Ventilanordnung 30 (Fig. 3, Fig. 5). Das Inspirationsventil 26 ist über den
Beatmungsschlauch 16 an die Druckquelle 14 angeschlossen. Das
Exspirationsventil 28 öffnet zur Umgebung, wobei optional ausgangsseitig ein zum Umgebungsdruck offener (kurzer) Beatmungsschlauch 18 angeschlossen ist.
Bei der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform umfasst das Patientenmodul 20 zwei Ventilanordnungen 30, nämlich ein Inspirationsventil 26 und ein
Exspirationsventil 28. Der an das jeweilige Ventil 26, 28 anschließende
inspiratorische bzw. exspiratorische Pfad ist in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise im Innern des Patientenmoduls 20 mittels eines sogenannten Y-Stücks auf eine Leitung zur und von der Patientenschnittstelle 10 zusammengeführt. Während der inspiratorischen Phase wird das Inspirationsventil 26 (bei
geschlossenem Exspirationsventil 28) gesteuert oder geregelt geöffnet und der von der Druckquelle 14 kommende Volumenstrom gelangt über das Y-Stück zur Patientenschnittstelle 10 und in die Patientenlunge. Während der anschließenden exspiratorischen Phase wird das Exspirationsventil 28 (bei geschlossenem
Inspirationsventil 26) gesteuert oder geregelt geöffnet und über das Y-Stück und das Exspirationsventil 28 findet ein Druckausgleich zwischen der
Patientenschnittstelle 10 und der Umgebung und damit zwischen der
Patientenlunge und der Umgebung statt.
Minimal umfasst das Patientenmodul 20 anstelle zweier Ventilanordnungen 30 genau eine Ventilanordnung 30, nämlich eine als Exspirationsventil 28
fungierende Ventilanordnung 30, und bildet zusammen mit der Druckquelle 14 ein einfaches Beatmungsgerät. Der von der Druckquelle 14 kommende
Beatmungsschlauch 16 ist dann über einen gleichsam an die Stelle eines nicht vorhandenen Inspirationsventils tretenden Anschluss an das Innere des Gehäuses des Patientenmoduls 20 angeschlossen. Ein Y-Stück ist ebenfalls nicht
vorhanden. Das Innere des Gehäuses des Patientenmoduls 20 verbindet den Anschluss mit dem Beatmungsschlauch 16, die Leitung zur und von der
Patientenschnittstelle 10 und das Exspirationsventil 28 pneumatisch miteinander. Die Druckquelle 14 liefert unter einem Überdruck gegenüber dem
Umgebungsdruck einen Volumenstrom mit Atemgas, wobei der Volumenstrom vorzugsweise konstant ist. Mittels dieses Volumenstroms kann in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise während der inspiratorischen Phase die Beatmung des Patienten erfolgen. Während der inspiratorischen Phase öffnet das
Exspirationsventil 28 gesteuert oder geregelt in Abhängigkeit von dem über den Beatmungsschlauch 16 von der Druckquelle 14 ankommenden Druck und bewirkt so gegebenenfalls eine Druckreduzierung auf einen für die Inspiration
notwendigen und vertretbaren Druck. Während einer an die inspiratorische Phase anschließenden exspiratorischen Phase öffnet das Exspirationsventil 28 zum Druckausgleich zur Umgebung und wird dabei in ebenfalls grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise zum Erhalt eines für die Exspiration notwendigen
Druckunterschieds zum Druck in der Patientenlunge gesteuert oder geregelt geöffnet.
Die Darstellungen in Figur 3 (Figuren 3a, 3b) und Figur 5 (Figuren 5a bis 5d) zeigen eine als pneumatische Steuervorrichtung fungierende Ventilanordnung 30. Die Ventilanordnung 30 gemäß Figur 3 kommt als Inspirationsventil 26 und als Exspirationsventil 28 in Betracht. Die Ventilanordnung 30 gemäß Figur 5 kommt ebenfalls als Inspirationsventil 26 in Betracht. Jede Ventilanordnung 30 umfasst ein Gehäuse 32 und eine mit dem Gehäuse 32 verbundene und als Ventilantrieb 34 fungierende Pumpvorrichtung. Als Pumpvorrichtung / Ventilantrieb 34 fungiert eine Piezopumpe. Die Pumpvorrichtung / die Piezopumpe ist vorzugsweise in zwei Richtungen durchströmbar und ist somit eine Zwei-Wege-Pumpe.
Eine Ventilanordnung 30 kann mehr als einen Ventilantrieb 34 (Pumpvorrichtung / Piezopumpe) aufweisen. Die Piezopumpen können dabei als Stack aus in Reihe geschalteten Piezopumpen ausgebildet sein. Mittels der Stackbildung können die Pumpendrücke mehrerer Piezopumpen zusammengefasst werden. Alternativ können mehrere parallel geschaltete Piezopumpen in der Ventilanordnung 30 vorhanden sein. Figur 4 (Figuren 4a, 4b) zeigt den Ventilantrieb 34 mit weiteren Details. Danach weist der Ventilantrieb 34 eine erste Zwei-Wege-Durchlassöffnung 102 und eine zweite Zwei-Wege-Durchlassöffnung 104 auf, die durch einen Zwei-Wege-Kanal 106 verbunden sind. Der Zwei-Wege-Kanal 106 verläuft zwischen einem
Außengehäuse 108 und einem Innengehäuse 1 10. Die zweite Zwei-Wege- Durchlassöffnung 104 ist im Außengehäuse 108 gebildet. Die erste Zwei-Wege- Durchlassöffnung 102 ergibt sich aufgrund eines Abstands zwischen einem Rand des Außengehäuses 108 und dem angrenzenden Innengehäuse 1 10. Das
Innengehäuse 1 10 ist mittels einer Abdeckplatte 1 12 verschlossen.
In dem Zwei-Wege-Kanal 106 ist im Innengehäuse 1 10 eine Pumpöffnung 1 14 angeordnet, die den Zwei-Wege-Kanal 106 mit einer Pumpenkammer 1 16 verbindet. In der Pumpenkammer 1 16 sind ein Piezoelement 1 18 und ein
Pumpenmembranelement 120 angeordnet. Das Pumpenmembranelement 120 ist einerseits mit dem Piezoelement 1 18 und andererseits - über flexible
Verbindungselemente 122 - mit dem Innengehäuse 1 10 verbunden. Das
Piezoelement 1 18 wird mittels eines Wechselspannungsgenerators 124 in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise mit alternierenden elektrischen Spannungen beaufschlagt. Diese bewirken eine spannungsinduzierte Verformung des Piezoelements 1 18 und diese Verformung führt zu einer gesteuerten
Schwingung des Pumpenmembranelements 120. Aufgrund einer mittels des Wechselspannungsgenerators 124 abgegebenen, vorzugsweise hochfrequenten, Wechselspannung schwingt das Pumpenmembranelement 120 in der
Pumpenkammer 1 16 mit, vorzugsweise hoher, Frequenz und im Ergebnis werden Pumpstöße durch die resultierende Volumenänderung der Pumpenkammer 1 16 erzeugt (Funktion der als Ventilantrieb 34 fungierenden Piezopumpe,
vorzugsweise als Hochfrequenzpumpe). Diese Pumpstöße können durch die Pumpöffnung 1 14 in den Zwei-Wege-Kanal 106 hinein wirken und bewirken eine Strömung eines jeweiligen Fluids, zum Beispiel Luft, durch die zweite Zwei-Wege- Durchlassöffnung 104.
Die Strömung durch die Pumpöffnung 1 14, die aus der Pumpenkammer 1 16 hinaus gerichtet ist, ist auf die zweite Zwei-Wege-Durchlassöffnung 104 gerichtet. D.h., dass ein Pumpstoß, der durch eine Verkleinerung des Volumens der Pumpenkammer 1 16 erzeugt wird, durch die Pumpöffnung 1 14 direkt auf die zweite Zwei-Wege-Durchlassöffnung 104 gerichtet wird. In diesem Fall reißt die Strömung zwischen der Pumpöffnung 1 14 und der zweiten Zwei-Wege- Durchlassöffnung 104 das Fluid im Zwei-Wege-Kanal 106 mit, sodass eine Strömung von der ersten Zwei-Wege-Durchlassöffnung 102 zur zweiten Zwei- Wege-Durchlassöffnung 104 erzeugt wird. Bei einer Vergrößerung des Volumens der Pumpenkammer 1 16 wird das Fluid von dem Zwei-Wege-Kanal 106 durch die Pumpöffnung 1 14 in die Pumpenkammer 1 16 gesogen. In diesem Fall wird das Fluid aus dem Zwei-Wege-Kanal 106 in die Pumpenkammer 1 16 gesogen.
Die Pumpöffnung 1 14 ist dabei so weit von der zweiten Zwei-Wege- Durchlassöffnung 104 entfernt angeordnet, dass nur ein geringer Anteil an Fluid durch die zweite Zwei-Wege-Durchlassöffnung 104 in den Zwei-Wege-Kanal 106 durch die Pumpöffnung 1 14 in die Pumpenkammer 1 16 fließt. Der größere Teil des Fluids wird aus der ersten Zwei-Wege-Durchlassöffnung 102 durch den Zwei- Wege-Kanal 106 und die Pumpöffnung 1 14 in die Pumpenkammer 1 16 gesaugt. Wenn der Ventilantrieb (Piezopumpe) 34 ausgeschaltet ist, ist in dem Zwei-Wege- Kanal 106 keine gerichtete Strömung vorhanden. Vielmehr besteht dann zwischen der ersten Zwei-Wege-Durchlassöffnung 102 und der zweiten Zwei-Wege- Durchlassöffnung 104 ein freier Strömungsweg durch den Zwei-Wege-Kanal 106, der in beide Richtungen gerichtet sein kann. Es kann somit zwischen der ersten Zwei-Wege-Durchlassöffnung 102 und der zweiten Zwei-Wege-Durchlassöffnung 104 ein Druckausgleich stattfinden. Daher wird kein Entlastungsventil oder dergleichen benötigt.
Bei der Ausführungsform der Ventilanordnung 30 gemäß Figur 3a ist der
Ventilantrieb 34 ausgebildet und angeordnet, um Luft von der Umgebung in eine Steuerdruckkammer 130 im Innern des Gehäuses 32 der Ventilanordnung 30 zu pumpen. Folglich wird mittels des Ventilantriebs 34 eine Druckerhöhung in der Steuerdruckkammer 130 erzeugt. Der unterhalb des Ventilantriebs 34 vertikal nach unten weisende Pfeil zeigt dabei die Steuerflussrichtung an, mit der eine Fluidstromung vom Ventilantrieb 34 weg (aus der Piezopumpe heraus) dargestellt wird. Der Ventilantrieb 34 ist mit der Steuerdruckkammer 130 fluidkommunizierend zum Erzeugen eines Steuerdrucks in der Steuerdruckkammer 130 verbunden. Ein Membranelement 132 bildet zusammen mit einem Verschlusselement 134 eine elastisch bewegliche Wand der Steuerdruckkammer 130. Das
Membranelement 132 ist mit dem Verschlusselement 134 verbunden,
insbesondere einstückig mit dem Verschlusselement 134 verbunden. Das
Verschlusselement 134 ist dazu ausgebildet, eine erste Öffnung 136 einer im Innern des Gehäuses 32 gebildeten Druckkammer 138 zu verschließen oder zu öffnen. Das Membranelement 132 und das Verschlusselement 134 unterteilen das Innere des Gehäuses 32 der Ventilanordnung 30 und grenzen die
Steuerdruckkammer 130 von der Druckkammer 138 ab. Die erste Öffnung 136 kann einen Durchmesser von 1 mm bis 10 mm haben. Der gewählte Durchmesser der ersten Öffnung 136 hängt von dem Vordruck ab, mit dem die pneumatische Ventilanordnung 30 arbeitet. Bei der in Figur 3a gezeigten Situation wird aufgrund eines erhöhten Drucks in der Steuerdruckkammer 130 das Membranelement 132 hin zu der Öffnung 136 ausgelenkt. Dabei wird das Verschlusselement 134 auf die erste Öffnung 136 gedrückt und die erste Öffnung 136 wird verschlossen. Bei der in Figur 3b gezeigten Situation ist das Membranelement 132 in entgegengesetzter Richtung ausgelenkt und die erste Öffnung 136 ist offen.
Wenn die Ventilanordnung 30 gemäß Figur 3 als Inspirationsventil 26 in einem Patientenmodul 20 (Fig. 2) fungiert, ist zum Beispiel an ein erstes
Anschlussleitungselement 140, an dessen Ende sich im Innern des Gehäuses 32 die erste Öffnung 136 befindet, die Druckquelle 14 (Fig. 1 ) angeschlossen. Der aufgrund der Druckquelle 14 resultierende Volumenstrom wird durch den unterhalb des Anschlussleitungselements 140 gezeigten und vertikal nach oben weisenden Pfeil, der die Pumpenflussnchtung kennzeichnet, dargestellt. Der durch die Druckquelle 14 erzeugte Druck an der ersten Öffnung 136 reicht
möglicherweise nicht aus, um den mittels des Ventilantriebs 34 erzeugten Druck in der Steuerdruckkammer 130 zu kompensieren. Entsprechend verschließt das Verschlusselement 134 die erste Öffnung 136 so lange, bis mittels des
Ventilantriebs 34 in der Steuerdruckkammer 130 ein Steuerdruck erzeugt wird, dessen Kraft auf das Membranelement 132 kleiner ist als die Kraft, die aufgrund der Druckquelle 14 auf das Membranelement 132 wirkt.
Die Druckkammer 138 weist weiter eine zweite Öffnung 142 auf, an welche ein zweites Anschlussleitungselement 144 anschließt. Das zweite
Anschlussleitungselement 144 fungiert als Auslass hin zu einem Patienten oder der Patientenschnittstelle 10 (Fig. 1 ) - bei einer Funktion als Inspirationsventil 26 - oder hin zu einer Umgebung - bei einer Funktion als Exspirationsventil 28 - sein. Solange das Verschlusselement 134 die erste Öffnung 136 verschließt, fließt kein Fluid durch die zweite Öffnung 142.
Die Darstellung in Figur 3b zeigt eine Situation, wie sie sich bei einem
ausgeschalteten Ventilantrieb 34 ergibt. Der Ventilantrieb 34 (die Piezopumpe) bildet dabei eine offene fluidkommunizierende Verbindung zwischen der
Steuerdruckkammer 130 und der Umgebung. D.h., dass zwischen der
Steuerdruckkammer 130 und der Umgebung ein Druckausgleich stattfindet, sodass in der Steuerdruckkammer 130 Umgebungsdruck herrscht. Der Druck in dem ersten Anschlussleitungselement 140 ist - zum Beispiel aufgrund einer angeschlossenen Druckquelle 14 (Fig. 1 ) - nun größer als der Druck in der Steuerdruckkammer 130, der auf das Membranelement 132 wirkt. Daher wird das Membranelement 132 mit dem Verschlusselement 134 in die Steuerdruckkammer 130 hineingedrückt, sodass das Verschlusselement 134 die erste Öffnung 136 öffnet. Dann sind die erste Öffnung 136 und die zweite Öffnung 142 über die Druckkammer 138 fluidkommunizierend miteinander verbunden, sodass ein Fluid von der ersten Öffnung 136 zu der zweiten Öffnung 142 (und vom ersten
Anschlussleitungselement 140 in das zweite Anschlussleitungselement 144) strömen kann. Der resultierende Volumenstrom ist durch den neben dem zweiten Anschlussleitungselement 144 gezeigten Pfeil veranschaulicht, welcher die Durchlassflussrichtung darstellt. Die pneumatische Ventilanordnung 30 ist nun geöffnet.
Die pneumatische Ventilanordnung 30 gemäß Figur 3 (Figuren 3a, 3b) und Figur 5 (Figuren 5a, 5b; Figuren 5c, 5d) kann als Proportionalventil fungieren. Je nachdem wie stark der Ventilantrieb 34 pumpt, d.h. wie groß der Druck in der Steuerdruckkammer 130 ist, kann der Abstand zwischen dem Verschlusselement 134 und der ersten Öffnung 136 gesteuert werden. Bei kleinen Abständen kann nur ein geringer Fluidstrom von der ersten Öffnung 136 zu der zweiten Öffnung 142 fließen. Bei großem Abstand, d.h. bei einem kleinen Steuerdruck, kann ein großer Fluidstrom zwischen der ersten Öffnung 136 und der zweiten Öffnung 142 fließen. Bei einer Funktion als Proportionalventil wird der Druckwiderstand an der ersten Öffnung 136 konstant gehalten.
Die Darstellungen in Figur 5 (Figuren 5a, 5b sowie Figuren 5c, 5d) zeigen eine spezielle Ausführungsform der Ventilanordnung 30 nach Figur 3. Diese
Ventilanordnung 30 kann in dem Patientenmodul 20 (Fig. 2) als Inspirationsventil 26 eingesetzt werden und wird in Abhängigkeit vom Hinterdruck gesteuert. Dabei ist der Hinterdruck derjenige Druck, der sich bei dem aus der pneumatischen Ventilanordnung 30 herausfließenden Fluid einstellt. Dementsprechend ist der Vordruck der Druck, der sich beim Hineinfließen in die pneumatische
Ventilanordnung 30 einstellt. Wenn - wie in Figur 5b dargestellt - bei geöffnetem Verschlusselement 134 das Fluid von der zweiten Öffnung 142 zu der ersten Öffnung 136 fließt, herrscht an der zweiten Öffnung 142 und der mit der zweiten Öffnung 142 verbundenen Druckkammer 138 der Vordruckzustand. An der ersten Öffnung 136 und dem damit verbundenen ersten Anschlussleitungselement 140 herrscht entsprechend der Hinterdruck.
Die Ausführungsformen gemäß Figur 5 umfassen zunächst die gleichen Elemente wie die Ausführungsform nach Figur 3, so dass auf die dortige Beschreibung verwiesen wird. Bezüglich der Strömungsrichtung durch die Ventilanordnung 30 gemäß Figur 5a, 5b ist eine im Vergleich zu der Strömungsrichtung durch die Ventilanordnung 30 gemäß Figur 3 umgekehrte Strömungsrichtung vorgesehen. Demgemäß kann an dem zweiten Anschlussleitungselement 144 die Druckquelle 14 (Fig. 1 ) und an dem ersten Anschlussleitungselement 140 zumindest mittelbar die Patientenschnittstelle 10 (Fig. 1 ) angeschlossen sein oder werden.
Zusätzlich zu der Ausführungsform gemäß Figur 3 umfasst die Ausführungsform gemäß Figur 5 eine zum Ventilantrieb 34 gehörende Verbindungskammer 146 und ein als Abzweig- oder Verbindungsleitung fungierendes Abzweigleitungselement 148. Aus der Verbindungskammer 146 wird beim Betrieb der Ventilanordnung 30 bei einem Pumpvorgang ein Fluid entnommen und mittels des Ventilantriebs (Piezopumpe) 34 in die Steuerdruckkammer 130 gepumpt. Weiter ist die Verbindungskammer 146 fluidkommunizierend über das
Abzweigleitungselement 148 mit dem ersten Anschlussleitungselement 140 verbunden. Über das Abzweigleitungselement 148 kann damit ein Druckausgleich zwischen dem ersten Anschlussleitungselement 140 sowie der ersten Öffnung 136 und der Verbindungskammer 146 stattfinden. In der Verbindungskammer 146 herrscht damit der Hinterdruck.
Wenn und solange der Ventilantrieb 34 eingeschaltet ist, herrscht in der
Steuerdruckkammer 130 ein höherer Druck als in der Druckkammer 138 und an der ersten Öffnung 136. Daher wird das Membranelement 132 mit dem
Verschlusselement 134 auf die erste Öffnung 136 gedrückt und verschließt die erste Öffnung 136. Ein Volumenstrom von der (eingangsseitigen) zweiten Öffnung 142 zur (ausgangsseitigen) ersten Öffnung 136 ist nicht möglich und ein eventueller vorheriger Volumenstrom wird unterbrochen, Sobald der Ventilantrieb 34 ausgeschaltet ist, ergibt sich zwischen der
Steuerdruckkammer 130 und der Verbindungskammer 146 eine offene
fluidkommunizierende Verbindung (über den Zwei-Wege-Kanal 106; Fig. 3).
Zwischen der Verbindungskammer 146 und der Steuerdruckkammer 130 kann damit ein Druckausgleich stattfinden, sodass sich in der Steuerdruckkammer 130 der Hinterdruck einstellt. Damit herrscht in der Steuerdruckkammer 130 der gleiche Druck wie an der ersten Öffnung 136 und wie am ersten
Anschlussleitungselement 140.
Da der Vordruck in der Druckkammer 138 aufgrund der am zweiten
Anschlussleitungselement 144 angeschlossenen Druckquelle 14 größer ist als der Hinterdruck, wird das Membranelement 132 mit dem Verschlusselement 134 in die Steuerdruckkammer 130 hineingedrückt (von der ersten Öffnung 136 weg). Das Verschlusselement 134 wird damit in den Öffnungszustand versetzt, sodass die erste Öffnung 136 geöffnet ist. Damit kann zwischen der (eingangsseitigen) zweiten Öffnung 142 und der (ausgangsseitigen) ersten Öffnung 136 ein Fluid strömen. Bei einer Funktion als Inspirationsventil 26 in einem Patientenmodul 20 gemäß Figur 2 ist an das zur zweiten Öffnung 142 führende zweite
Anschlussleitungselement 144 die Druckquelle 14 angeschlossen und das an die erste Öffnung 136 anschließende erste Anschlussleitungselement 140 ist zum Beispiel zum Innern des Patientenmoduls 20 und damit mittelbar zur
Patientenschnittstelle 10 und den Atemwegen des Patienten offen oder an die Patientenschnittstelle 10 angeschlossen. In Figur 5b ist ein Betriebszustand der Ventilanordnung 30 dargestellt, bei welchem der Ventilantrieb 34 einen Druck erzeugt, welcher gemeinsam mit dem Hinterdruck einen Druck in der Steuerdruckkammer 130 erzeugt, welcher bewirkt, dass das Membranelement 132 und das Verschlusselement 134 von der ersten Öffnung 136 weg ausgelenkt werden, so dass ein Volumenstrom von der zweiten Öffnung 142 hin zu der ersten Öffnung 136 möglich ist. Die Ansteuerung der Ventilanordnung 30 erfolgt also hinterdruckabhängig.
Die Ventilanordnung 30 gemäß Figur 5a, 5b stellt damit einen
hinterdruckgesteuerten Druckwiderstand dar (die Ventilanordnung 30 ist ein hinterdruckgesteuerter Druckwiderstand / fungiert als hinterdruckgesteuerter Druckwiderstand). Beim Betrieb der Ventilanordnung 30 werden der
Öffnungszustand des Verschlusselements 134 und der Abstand zwischen dem Verschlusselement 134 und der ersten Öffnung 136 abhängig vom Hinterdruck gesteuert. Je nach Größe des Hinterdrucks kann der Ventilantrieb (Piezopumpe) 34 nur ein bestimmtes Volumen in die Steuerdruckkammer 130 pumpen. Wenn ein geringer Hinterdruck herrscht, wird auch der Steuerdruck in der
Steuerdruckkammer 130 geringer ausfallen als wenn ein höherer Hinterdruck herrschen würde. Bei einem geringeren Hinterdruck wird damit der Abstand zwischen dem Verschlusselement 134 und der ersten Öffnung 136 erhöht, da das Membranelement 132 durch den geringeren Steuerdruck, der aus dem geringeren Hinterdruck resultiert, tiefer in die Steuerdruckkammer 130 hineingedrückt wird als bei einem höheren Hinterdruck. Die Darstellungen in Figur 5c, 5d zeigen eine weitere hinterdruckgesteuerte Ausführungsform der Ventilanordnung 30. Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß Figur 5a, 5b ist bei einer solchen (als Inspirationsventil 26 fungierenden) Ventilanordnung 30 die Druckquelle14 am ersten Anschlussleitungselement 140 und am zweiten Anschlussleitungselement 144 (über das Y-Stück) die
Patientenschnittstelle 10 (Fig. 1 ) angeschlossen oder anschließbar. Bei dieser Ausführungsform fungiert demnach das erste Anschlussleitungselement 140 als Eingang und das zweite Anschlussleitungselement 144 als Ausgang, wie dies auch durch die beiden Pfeile in der Darstellung in Figur 5d angedeutet ist. Bei der in Figur 5d gezeigten Situation ist ein Volumenstrom durch die Ventilanordnung 30 vom (eingangsseitigen) ersten Anschlussleitungselement 140 zum
(ausgangsseitigen) zweiten Anschlussleitungselement 144 möglich und es erfolgt auch hierbei eine Hinterdrucksteuerung mittels des patientenseitigen
(ausgangsseitigen) Drucks.
Für alle gezeigten Ventilanordnungen 30 (Figur 3, Figur 5) gilt, dass der
Ventilantrieb 34 sich entweder - wie gezeigt - innerhalb des Gehäuses 32 der Ventilanordnung 30 befindet oder alternativ auch außerhalb des Gehäuses 32 und damit räumlich getrennt von den restlichen Komponenten der Ventilanordnung 30 platzierbar ist. Dann ist - wie dies die Darstellung in Figur 6 auf Basis der
Darstellung in Figur 3a und in schematisch stark vereinfachter Form zeigt - der Ventilantrieb 34 mittels einer Verbindung in Form eines Schlauchs 36 oder dergleichen an das Gehäuse 32 der Ventilanordnung 30 angeschlossen und der Ventilantrieb 34 an die Steuerdruckkammer 130 angekoppelt. Auch dann ist der Ventilantrieb 34 zum Erzeugen eines Steuerdrucks in der Steuerdruckkammer 130 fluidkommunizierend mit der Steuerdruckkammer 130 verbunden. Für die
Ausführungsformen gemäß Figur 5 gilt dies entsprechend, wobei der Ventilantrieb 34 dann in einem eigenen Gehäuse (nicht gezeigt) angeordnet ist, dessen Inneres als Verbindungskammer 146 fungiert, und wobei das Abzweigleitungselement 148 zum Beispiel in Form eines weiteren Schlauchs oder dergleichen einseitig in die Verbindungskammer 146 mündet.
Figur 7 (Figuren 7a bis 7e) zeigt das Membranelement 132 und das
Verschlusselement 134. Im Interesse einer besseren Übersicht sind die Bezugsziffern nur in der Darstellung in Figur 7a eingetragen. Das Membranelement 132 und das Verschlusselement 134 befinden sich im Innern des Gehäuses 32 der Ventilanordnung 30 und trennen die Steuerdruckkammer 130 von der Druckkammer 138.
Die Darstellung in Figur 7b zeigt die steuerdruckkammerseitige
(Steuerdruckkammer 130) Oberfläche des Membranelements 132 (außen) und des Verschlusselements 134 (innen) der Ventilanordnung 30 in Figur 5a, 5b. Hier liegt sowohl in einem äußeren Bereich, also am Membranelement 132, wie auch in einem inneren Bereich, also am Verschlusselement 134, der Steuerdruck Ps aus der Steuerdruckkammer 130 an. Die Darstellung in Figur 7c zeigt die andere, also die druckkammerseitige (Druckkammer 138) Oberfläche des Membranelements 132 und des Verschlusselements 134 der Ventilanordnung 30 in Figur 5a, 5b. An dieser Seite der Oberfläche liegt im äußeren Bereich, also am Membranelement 132, der Druck der an das zweite Anschlussleitungselement 144 angeschlossenen Druckquelle PQ und im inneren Bereich, also am Verschlusselement 134, der patientenseitige Druck Pp an.
Die Darstellung in Figur 7d zeigt die steuerdruckkammerseitige Oberfläche des Membranelements 132 und des Verschlusselements 134 der Ventilanordnung 30 in Figur 5c, 5d. Hier liegt sowohl in einem äußeren Bereich, also am
Membranelement 132, wie auch in einem inneren Bereich, also am
Verschlusselement 134, der Steuerdruck Ps aus der Steuerdruckkammer 130 an. Die Darstellung in Figur 7e zeigt die druckkammerseitige Oberfläche des
Membranelements 132 und des Verschlusselements 134 der Ventilanordnung 30 in Figur 5c, 5d. An dieser Seite der Oberfläche liegt im äußeren Bereich, also am Membranelement 132, der patientenseitige Druck Pp und im inneren Bereich, also am Verschlusselement 134, der Druck der an das zweite
Anschlussleitungselement 144 angeschlossenen Druckquelle PQ an.
Bei einem Patientenmodul 20 gemäß Figur 2 umfasst dieses zwei
Ventilanordnungen 30, nämlich eine erste, als Inspirationsventil 26 fungierende Ventilanordnung 30 und eine zweite, als Exspirationsventil 28 fungierende
Ventilanordnung 30, wobei ein jeweils zugehöriger Ventilantrieb 34 entweder ebenfalls im Innern des Patientenmoduls 20 oder auch außerhalb des
Patientenmoduls 20 angeordnet ist.
Bei einer als Inspirationsventil 26 fungierenden Ventilanordnung 30 gemäß Figur 3 ist der von der Druckquelle 14 kommende Beatmungsschlauch 16 an das erste Anschlussleitungselement 140 angeschlossen und das zweite
Anschlussleitungselement 144 ist über das Y-Stück an die Patientenschnittstelle 10 angeschlossen. Bei einer als Exspirationsventil 28 fungierenden
Ventilanordnung 30 gemäß Figur 3 ist das zweite Anschlussleitungselement 144 zur Umgebung hin offen oder an das zweite Anschlussleitungselement 144 ist ein zur Umgebung hin offener Beatmungsschlauch 18 angeschlossen, während das erste Anschlussleitungselement 140 zum Innern des Patientenmoduls 20 offen ist oder das erste Anschlussleitungselement 140 über das Y-Stück an die
Patientenschnittstelle 10 angeschlossen ist.
Minimal umfasst das Patientenmodul 20 genau eine Ventilanordnung 30, nämlich eine als Exspirationsventil 28 fungierende Ventilanordnung 30. Der Ventilantrieb 34 der oder jeder Ventilanordnung 30 kann sich entweder im Innern des
Patientenmoduls 20 oder außerhalb des Patientenmoduls 20 befinden und dort zum Beispiel in einem mit dem Patientenmodul 20 koppelbaren
Ventilantriebsmodul angeordnet sein. In jedem Falle öffnet das Exspirationsventil 28 zur Umgebung und stellt im offenen Zustand einen Druckausgleich mit dem Umgebungsdruck her. Die Darstellung in Figur 8 zeigt die Bedieneinheit 22 zusammen mit dem
Patientenmodul 20 mit weiteren Details. Dabei ist - ohne Verzicht auf eine weitergehende Allgemeingültigkeit - eine Ausführungsform gezeigt, bei der die Bedieneinheit 22 vom Patientenmodul 20 unabhängig ist und mit dem
Patientenmodul 20 kommunikativ verbunden ist. Der Blockpfeil zwischen
Bedieneinheit 22 und Patientenmodul 20 stellt eine leitungsgebunden oder leitungslos erfolgende Datenübertragung zumindest von der Bedieneinheit 22 zum Patientenmodul 20 dar. Bei der beispielhaft gezeigten Ausführungsform umfasst die Bedieneinheit 22 ein Anzeigeelement 40 und ein Eingabeelement 42. Mittels des Eingabeelements 42 wird das geschätzte Körpergewicht des Patienten eingegeben. Mittels des Anzeigeelements 40 erfolgt zur Kontrolle der Eingabe eine Anzeige des eingegebenen Körpergewichts. Bei einem entsprechenden Eingabeelement 42 kann das Anzeigeelement 40 entfallen, zum Beispiel bei einem Eingabeelement 42 in Form eines Drehschalters oder dergleichen, mittels dessen zum Beispiel in 5 kg-Schritten einzelne Körpergewichts-Werte auswählbar sind. An der jeweiligen Stellung des Eingabeelements 42 ist der ausgewählte Wert auch ohne ein Anzeigeelement 40 erkennbar.
Aufgrund des eingegebenen Gewichtswerts (geschätztes Körpergewicht des Patienten) wird automatisch durch das Patientenmodul 20 ein zu dem
Gewichtswert passender Druck- und Volumenstromverlauf für die Beatmung des Patienten ermittelt. Dies erfolgt mittels einer Steuerungseinheit 44, die entweder Teil der Bedieneinheit 22, Teil des Patientenmoduls 20 oder auch von der
Bedieneinheit 22 und dem Patientenmodul 20 unabhängig sein kann. Die nachfolgende Beschreibung wird - ohne Verzicht auf eine weitergehende
Allgemeingültigkeit - anhand einer vom Patientenmodul 20 umfassten
Steuerungseinheit 44 fortgesetzt.
Die Steuerungseinheit 44 umfasst in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise eine Verarbeitungseinheit 46 in Form von oder nach Art eines
Mikroprozessors sowie einen Speicher, in den ein als Steuerungsprogramm 48 fungierendes Computerprogramm geladen ist. Beim Betrieb des Patientenmoduls 20 wird das Steuerungsprogramm 48 zur Beatmung des Patienten mittels der Verarbeitungseinheit 46 ausgeführt. Unter Kontrolle des Steuerungsprogramms 48 erfolgt die Beatmung des Patienten, nämlich in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise in Form einer Steuerung und/oder Regelung der zumindest einen vom Patientenmodul 20 umfassten Ventilanordnung 30 zum Erhalt von Druck- und/oder Volumenstromverhältnissen für alternierende inspiratorische und exspiratorische Phasen. Dafür umfasst das Patientenmodul 20 die bereits erwähnte Sensorik 24, welche zumindest einen Druck- und/oder Flowsensor umfasst.
In Bezug auf die hier vorgeschlagene Neuerung umfasst das
Steuerungsprogramm 48 Computerprogrammanweisungen zur Interpretation des oder der von der Bedieneinheit 22 erhältlichen und einen Gewichtswert kodierenden Datums bzw. Daten. Anhand des erhaltenen Gewichtswerts ermittelt die Steuerungseinheit 44 zum Beispiel anhand einer Lookup-Tabelle 50 oder dergleichen zu dem Gewichtswert passende Beatmungsparameter 52 (Fig. 4). Dafür umfasst eine im Speicher der Steuerungseinheit 44 gespeicherte Lookup- Tabelle 50 eine Mehrzahl von jeweils einem einzelnen Gewichtswert oder einem Gewichtswertebereich zugeordneten Datensätzen 54 mit Beatmungsparametern 52. Beim Zugriff auf die Lookup-Tabelle 50 wird in grundsätzlich an sich bekannter Art und Weise der zu dem von der Bedieneinheit 22 erhaltenen Gewichtswert am besten passende Datensatz 54 der Lookup-Tabelle 50 ausgewählt. Die Lookup- Tabelle 50 umfasst dafür in an sich bekannter Art und Weise in jedem Datensatz 54 einen Indexwert (in der Darstellung in Fig. 8 als„gi kg",„g2 kg" usw. gezeigt, wobei„gi",„g etc. für unterschiedliche Gewichte oder Gewichtsbereiche stehen), welcher eine Auswahl eines Datensatzes 54 anhand des jeweils von der
Bedieneinheit 22 erhältlichen Gewichtswerts erlaubt. Bei Zwischenwerten erfolgt optional eine Interpretation. Mit den Beatmungsparametern 52 des ermittelten
Datensatzes 54 erfolgt automatisch und unter Kontrolle der Steuerungseinheit 44, nämlich aufgrund der in Form des Steuerungsprogramms 48 definierten
Funktionalität des Patientenmoduls 20, die Beatmung des Patienten und in diesem Zusammenhang eine grundsätzlich an sich bekannte Ansteuerung der oder jeder von dem Patientenmodul 20 umfassten Ventilanordnung 30.
Zu den von jedem Datensatz 54 umfassten Beatmungsparametern 52 gehören insbesondere ein Tidalvolumen, eine Atemfrequenz, ein inspiratorischer
Beatmungsdruck, eine Drucklimitierung und der sogenannte PEEP (positiver endexspiratorischer Druck). Nicht alle Beatmungsparameter 52 sind notwendig vom eingegebenen Gewichtswert abhängig und können insoweit als zumindest anfängliche und gewichtswertunabhängige Beatmungsparameter implementiert sein. Dann ist im Speicher der Steuerungseinheit 44 zum Beispiel zumindest ein Datensatz (nicht gezeigt) mit gewichtswertunabhängigen Beatmungsparametern angelegt und die Datensätze 54 der Lookup-Tabelle 50 umfassen nur
gewichtswertabhängige Beatmungsparameter 52, insbesondere das Tidalvolumen als Beatmungsparameter 52, welches sich zum Beispiel mit 8 ml pro kg des eingegebenen Gewichtswerts ergibt. Diese grundsätzliche Berechenbarkeit eines gewichtswertabhängigen Beatmungsparameters 52 zeigt auch, dass anstelle einer Lookup-Tabelle 50 oder dergleichen der oder jeder gewichtswertabhängige
Beatmungsparameter 52 alternativ mittels der Verarbeitungseinheit 46 berechnet werden kann. Die Darstellung in Figur 10 zeigt abschließend eine Ausführungsform, bei der an eine zentrale Druckquelle 14, zum Beispiel einen Kompressor, insbesondere einen Kompressor mit einem O2-Adsorber, zur gleichzeitigen Beatmung einer Mehrzahl von Patienten für jeden Patienten ein Patientenmodul 20 angeschlossen ist. Die Patientenmodule 20 sind mittels einzelner jeweils als Stichleitung von einer zentralen Leitung 56, ggf. auch einer Leitung 56 in Form einer Rohrleitung, ausgehender Beatmungsschläuche 16 an die Druckquelle 14 angeschlossen, so dass jedes Patientenmodul 20 mit dem Druck der Druckquelle 14 und dem von der Druckquelle 14 ausgehenden Volumenstrom versorgt wird. Ausgehend von den für jedes Patientenmodul 20 eingangsseitig gleichen oder zumindest im
Wesentlichen gleichen Verhältnissen sorgt jedes Patientenmodul 20
ausgangsseitig, also in Richtung auf den Patienten, für die zur Beatmung des Patienten notwendigen Druck- und Volumenstromverhältnisse.
Eine Anordnung gemäß Figur 10 ist vorteilhaft, wenn es gilt, gleichzeitig eine Mehrzahl von Patienten zu beatmen. Auch hier erweist sich die einfache
Bedienbarkeit eines jeden Patientenmoduls 20 als günstig, denn viele Helfer können gleichzeitig einer Vielzahl von Patienten eine Gesichtsmaske oder dergleichen und ein Patientenmodul 20 anlegen, ohne dass jeweils ein Arzt oder sonst geschultes medizinisches Personal zugegen ist. Darüber hinaus kommt hier besonders auch der Vorteil zum Tragen, dass jedes Patientenmodul 20 als
Schnittstelle zwischen einer eingangsseitigen Druckquelle 14, insbesondere einer Konstantdruckquelle, fungiert und ausgangsseitig die zur Beatmung notwendigen Druck- und Volumenstromverhältnisse allein herstellt. Jedes Patientenmodul 20 arbeitet eigenständig und erfordert demnach keine ständige Beaufsichtigung.
An die Stelle einer Vielzahl ansonsten für eine gleichzeitige Beatmung vieler Patienten notwendiger Beatmungsgeräte tritt bei dem in Figur 10 gezeigten Szenario eine Druckquelle 14 und eine Vielzahl daran angeschlossener
Patientenmodule 20. Dies führt zu einem geräteseitig deutlich reduzierten Aufwand und eine als Druckquelle 14 geeignete Vorrichtung, insbesondere eine Vorrichtung, welche Atemgas unter einem Druck von zum Beispiel 100 mbar anbietet und bei der das Atemgas mittels zumindest eines Kompressors und zumindest eines Sauerstoff-Druckwechsel-Adsorbers erzeugt wird, lässt sich zusammen mit einer Mehrzahl von Patientenmodulen 20 deutlich einfacher bevorraten als eine entsprechende Mehrzahl von Beatmungsgeräten.
Besonders hinzuweisen ist darauf, dass bei der Darstellung in Figur 10 nur eine Bedieneinheit 22 für die Vielzahl von Patientenmodulen 20 gezeigt ist. Dies stellt einen Sonderfall dar, illustriert aber die mögliche geräteseitige Reduktion, denn eine Mehrzahl von Patientenmodulen 20 kann nacheinander mit einer
Bedieneinheit 22 eingestellt (Vorgabe des geschätzten Gewichtswerts) und/oder überwacht werden. Dann ist eine solche Bedieneinheit 22 vorzugsweise leitungslos mit jeweils einem Patientenmodul 20 verbunden, wenngleich auch eine zum Beispiel durch Anschließen eines zur Datenübertragung bestimmten Kabels jeweils bedarfsweise hergestellte leitungsgebundene Verbindung mit jeweils einem Patientenmodul 20 in Betracht kommt.
Das Patientenmodul 20 aus Figur 8 weist vorzugsweise einen elektrischen
Energiespeicher 51 auf. Der elektrische Energiespeicher 51 ist beispielsweise eine Batterie oder ein elektrischer Akkumulator zur Speicherung von elektrischer Energie.
Vorzugsweise befindet sich gemäß der Figur 8 der elektrischen Energiespeicher 51 innerhalb des Patientenmoduls 20. In diesem Fall weist das Patientenmodul 20 vorzugsweise eine elektrische Schnittstelle 60 auf, über welche der elektrischen Energiespeicher 51 mittels einer elektrischen Anschlussleitung 61 mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Der elektrische Energiespeicher 51 stellt elektrische Energie an die Steuerungseinheit 44 und vorzugsweise auch die Sensoren 24 bereit.
Vorzugsweise befindet sich die elektrische Energiespeichereinheit nicht in dem Patientenmodul 20 sondern außerhalb des Patientenmoduls 20 in Form eines hier dargestellten elektrischen Energiespeichers 51 '. In diesem Fall kann dann der elektrische Energiespeicher 51 ' über eine elektrische Anschlussleitung 72 und eine elektrische Schnittstelle 70 des Patientenmoduls 20 elektrische Energie an die Steuerungseinheit 44 und vorzugsweise auch die Sensorik 24 bereitstellen. Ferner ist vorzugsweise der elektrischen Energiespeicher 51 ' ausgebildet, über eine elektrische Anschlussleitung 71 elektrische Energie zum Aufladen des elektrischen Energiespeichers 51 ' entgegenzunehmen.
Abweichend von der Darstellung der Figur 8 ist es möglich, dass die
Steuerungseinheit 44 sich nicht innerhalb des Patientenmoduls 20 befindet, sondern außerhalb des Patientenmoduls 20. Hierbei ist es dann vorzugsweise vorgesehen, dass sich die Steuerungseinheit 44 in einem separaten Gehäuse getrennt von einem Gehäuse des Patientenmoduls 20 befindet. Vorzugsweise befindet sich dann auch der elektrische Energiespeicher 51 oder 51 ' in diesem separaten Gehäuse zusammen mit der Steuerungseinheit 44. Diese hier erläuterte Trennung ist durch eine Separationsgrenze im Sinne einer Modulgrenze 80, welche auch als Gehäusegrenze aufgefasst werden kann, in der Figur 8
eingetragen. Hierbei weist dann das Patientenmodul 20 vorzugsweise noch die Sensorik 24 auf, ist aber eben vorzugsweise über hier nicht explizit dargestellte Sensorleitungen mit der Steuereinheit 44 und dem Energiespeicher 51 , 51 ' verbunden.
Vorzugsweise stellt die elektrische Energieeinheit 51 , 51 ' aus der Figur 8 Energie zum Betreiben des Ventilantriebs 34 der Figuren 3 bis 5 sowie 6 bereit. Die elektrische Energiespeichereinheit 51 , 51 ' ist beispielsweise ein Akku mit einer Kapazität von beispielsweise 10 Wh. Würde beispielsweise für eine Ansteuerung der Ventilantriebe 34 ein Bedarf von ungefähr 400 mW anfallen, so könnte dann ein Betrieb für mehrere Stunden realisiert werden. Die Figur 1 1 a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Druckquelle 14, welche vorzugsweise eine Konstantdruckquelle ist. Die Druckquelle 14 ist in diesem ersten Ausführungsbeispiel durch einen Gasfördereinheit 201 gegeben, welche vorzugsweise eine Gaskompressionseinheit bzw. ein Gebläse ist. Die Gasfördereinheit 201 saugt über einen Einlass 21 1 Umgebungsluft 210 ein und stellt dann Druckluft 212 an den Beatmungsschlauch 16 bereit.
Die Gasfördereinheit 201 ist über eine elektrische Anschlussleitung 203 mit einem elektrischen Energiespeicher 202 zum Betreiben der Gasfördereinheit 201 verbunden. Der elektrische Energiespeicher 202 ist vorzugsweise einer der elektrischen Energiespeicher 51 , 51 ' aus der Figur 8.
Die Gasfördereinheit 201 ist ferner über eine elektrische Steuerleitung 204 mit der Steuereinheit 44 aus der Figur 8 verbunden. Hierdurch kann eine Ansteuerung der Gasfördereinheit 201 durch die Steuereinheit 44 zum Erreichen eines bestimmten Drucks der Druckluft 212 erreicht werden.
Die Gasfördereinheit 201 ist also eine Einheit, welche Umgebungsluft 210 auf ein höheres Druckniveau anhebt. Dieses höhere Druckniveau beträgt vorzugsweise einen gewünschten Beatmungsinspirationsspitzendruck von beispielsweise 20 mbar. Vorteilhaft ist es, wenn der Druck der Druckluft 212 höher ist als der notwendige bzw. gewünschte Beatmungsinspirationsspitzendruck. In diesem Fall können dann Leitungswiderstände wie beispielsweise des Beatmungsschlauches 16 besser kompensiert werden.
Die Gasfördereinheit 201 weist beispielsweise eine Energieaufnahme von 6 bis 8 W auf. Eine Energiespeichereinheit 202 von beispielsweise einer Kapazität von 10 Wh würde in dem Fall, dass sie eine Versorgung der Steuereinheit 44 mit 400 mW leisten würde, ungefähr 45 Minuten bis zu einer vollen Entladung des
Energiespeichers 202 ausreichen, um die Druckquelle 14 zu betreiben. In der Praxis sind bei Notfallgeräten Betriebszeiten bzw. eine Einsatzdauer von ca. 20 Minuten erforderlich, welches durch das hier vorgeschlagene System erreicht werden würde.
Die Figuren 1 1 b und 1 1 c zeigen weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der Druckquelle 14. In diesen Ausführungsbeispielen der Figuren 1 1 b und 1 1 c wird die Druckluft 212 mittels einer manuell betätigbaren Druckerzeugungseinheit 300 bzw. 310, 31 1 bereitgestellt. Vorzugsweise ist ferner in der Druckquelle 14 eine Druckspeichereinheit 301 vorgesehen, welche durch die manuell betätigbaren Druckerzeugungseinheiten 300 bzw. 310, 31 1 erzeugten Druckluftpotentiale 213 speichert und dann die Druckluft 212 bereitstellt. Dieses ist vorteilhaft, da durch die manuell betätigbaren Druckerzeugungseinheiten 300 bzw. 310, 31 1 höhere Spitzendrücke erzeugt werden können, welche dann in der Druckspeichereinheit 301
zwischengespeichert werden, sodass eine Bereitstellung einer Druckluft 212 mit einem weniger variablen oder aber vorzugsweise konstantem Druck möglich ist.
Gemäß der Figur 1 1 b handelt es sich bei der manuell betätigbaren
Druckerzeugungseinheit 300 um eine Luftpumpe.
Gemäß der Figur 1 1 c handelt es sich bei der manuell betätigbaren
Druckerzeugungseinheit aus einem System aus einem Kolben 310 mit einer Handkurbel 31 1 .
Die Druckerzeugungseinheit 300 bzw. 310 stellt also an den Druckspeicher 301 Druckluft 213 bereit, welche dann in der Druckspeichereinheit 301 in einem Reservoir gespeichert wird. Der Vorteil ist hierbei, dass der Ersthelfer nicht kontinuierlich eine Erzeugung von komprimierter Luft bzw. von Druckluft 213 erzeugen muss, sondern dass nach Bereitstellen bzw. Erzeugen von Druckluft 213 durch die manuell betätigbare Druckerzeugungseinheit 300 bzw. 310, 31 1 dann über längere Zeiträume Druckluft 212 aus dem Druckspeicher 301 entnommen werden kann.
Die Druckspeichereinheit 301 weist vorzugsweise ein Reservoir aus einem elastischen Material auf, welches vorzugsweise ähnlich einem Luftballon ist.
Hierdurch wird dann ein gleichmäßiger Verlauf des Drucks der Druckluft 212 gewährleistet.
Vorzugsweise ist gemäß der Figur 1 1 c vorgesehen, dass eine elektrische
Energieerzeugungseinheit 312 mit der manuell betätigbaren
Druckerzeugungseinheit 310, 31 1 mechanisch gekoppelt ist. Beispielsweise kann es sich bei der elektrischen Energieerzeugungseinheit 312 um einen Generator handeln, welcher mit einem Handrad bzw. einer Handkurbel 31 1 gekoppelt ist. Die elektrische Energieerzeugungseinheit 312 kann dann elektrische Energie an einen der elektrischen Energiespeicher 202 aus der Figur 1 1 a oder aber 51 , 51 ' aus Figur 8 bereitstellen.
Die Pumpe 300 aus der Figur 1 1 b kann vorzugsweise eine Handpumpe, eine Fußpumpe oder eine andere Art von manueller oder durch einen Bediener bedienbare Pumpe sein.
Die Ausführungsform der Figur 1 1 b und 1 1 c bergen den Vorteil, dass eine
Betriebsdauer des Beatmungsgerätes bzw. Beatmungssystems auch in Notfällen möglich ist, bei welchen die Betriebsdauer den Zeitraum von 20 Minuten überschreitet.
Die Druckluft 212 aus den Figuren 1 1 a, b, c sowie 12 hat vorzugsweise einen Druck von 50 mbar.
Die Figur 12 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Druckquelle 14 zur Bereitstellung von Druckluft 212 an den Beatmungsschlauch 16.
Die Druckquelle 14 weist eine Druckvorratsquelle 400 auf, welche vorzugsweise eine Druckluftflasche oder Gasflasche ist. Vorzugsweise ist ein Ventil 401 vorgesehen, welches ein Druckpotenzial der Einheit 400 kontrolliert, sodass hierdurch ein Ausströmen von Luft aus der Einheit 400 kontrolliert werden kann. Vorzugsweise ist das Ventil 401 ein durch einen Nutzer manuell betätigbares Ventil.
Vorzugsweise ist ferner ein sogenannter Druckminderer 402 vorgesehen, um ein an dem Druckminderer 402 anliegendes Druckpotential auf einen geringeren Druck zu wandeln. Vorzugsweise ist hinter dem Druckminderer 402 ein
Druckpotenzial von 50 mbar gegeben. Vorzugsweise kann dann die hinter dem Druckminderer 402 bereitgestellte Druckluft der Einheit 400 an den Beatmungsschlauch 16 als die Druckluft 212 bereitgestellt werden. Alternativ ist es möglich, dass die aus der Einheit 400 mittels des Druckminderers 402 bereitgestellte Druckluft 215 mittels eines Ejektors 410 mit Umgebungsluft 210 angereichert wird.
Hierdurch folgt ein Vermischen der Druckluft 215 aus der Einheit 400 mit der Umgebungsluft 210.
Der Vorteil liegt hierin, dass hierdurch ein geringerer Gasverbrauch aus der Einheit 400 bei gleichem Gasverbrauch der Druckluft 212 des
Beatmungsschlauches 16 ermöglicht werden kann. Hierdurch kann also
beispielsweise eine Bereitstellung von Druckluft 212 über einen längeren Zeitraum ermöglicht werden.
Stellt die Einheit 400 beispielsweise als Druckluft 215 Sauerstoff bereit, so ist bei einem Mischungsverhältnis von 25 % der Druckluft 215 zu 75 % der
Umgebungsluft 210 eine Bereitstellung einer vierfachen Gasmenge der Druckluft 212 gegenüber dem Fall möglich, dass der Ejektor 410 nicht vorgesehen ist.
Vorzugsweise umfasst die Druckquelle 14 eine Generatoreinheit 403, welche aus der Druckluft 215 der Einheit 400 elektrische Energie gewinnt. Diese elektrische Energie der elektrischen Energiegewinnungseinheit 403 kann dann über eine elektrische Leitung 404 bereitgestellt werden. Dieses ist vorteilhaft, da hierdurch elektrische Energie über die elektrische Leitung 404 an den elektrischen
Energiespeicher 202 aus der Figur 1 1 a oder einen elektrischen Energiespeicher 51 , 51 ' der Figur 8 bereitgestellt werden kann, sodass hierdurch für das Betreiben des Beatmungsgerätes bzw. des vorgeschlagenen Systems nicht die zum initialen Betriebszeitpunkt vorhandene elektrische Energie des Speichers 51 , 51 ', 202 eine Begrenzung der Begrenzung darstellt, sondern dass mittels der Druckluft 215 der Einheit 400 weitere elektrische Energie gewonnen werden kann. Die elektrische Energieerzeugungseinheit 403 weist vorzugsweise eine Turbine zur Gewinnung von elektrischer Energie aus der Druckluft 215 auf. Alternativ weist die elektrische Energieerzeugungseinheit 403 vorzugsweise eine Kolbeneinheit gemeinsam mit einem Generator zur Gewinnung von elektrischer Energie aus der Druckluft 215 auf.
Einzelne im Vordergrund stehende Aspekte der hier eingereichten Beschreibung lassen sich damit kurz wie folgt zusammenfassen: Angegeben werden ein
Verfahren zum Beatmen eines Patienten sowie eine nach dem Verfahren arbeitende und hier als Patientenmodul 20 bezeichnete Vorrichtung, wobei einem zur Beatmung des Patienten bestimmten Patientenmodul 20 zumindest ein
Schätzwert bezüglich eines biometrischen Merkmals des Patienten, nämlich ein Gewichtswert bezüglich eines geschätzten Gewichts des Patienten und/oder ein Längenwert bezüglich einer geschätzten Körpergröße des Patienten, übermittelbar ist und beim Betrieb übermittelt wird, wobei das Patientenmodul 20 automatisch anhand des zumindest einen Schätzwerts oder anhand eines Schätzwerts zu dem Schätzwert passende Beatmungsparameter 52 auswählt und wobei die Beatmung des Patienten mit den ausgewählten Beatmungsparametern 52 erfolgt.
BEZUGSZEICHENLISTE
10 Patientenschnittstelle
12 Bebänderung
14 Druckquelle
16 Beatmungsschlauch
18 Beatmungsschlauch
20 Patientenmodul
22 Bedieneinheit
24 Sensorik
26 Ventil, Inspirationsventil
28 Ventil, Exspirationsventil
30 Ventilanordnung
32 Gehäuse
34 Ventilantrieb
36 Schlauch
40 Anzeigeelement
42 Eingabeelement
44 Steuerungseinheit
46 Verarbeitungseinheit
48 Steuerungsprogramm
50 Lookup-Tabelle
, 51 ', 202 elektrischer Energiespeicher
52 Beatmungsparameter
54 Datensatz (der Lookup-Tabelle mit Beatmungsparametern)
56 Leitung
60, 70 elektrische Schnittstelle
, 72, 203 elektrische Anschlussleitung
102 erste Zwei-Wege-Durchlassöffnung
104 zweite Zwei-Wege-Durchlassöffnung
106 Zwei-Wege-Kanal
108 Außengehäuse
1 10 Innengehäuse
1 12 Abdeckplatte 1 14 Pumpöffnung
1 16 Pumpenkammer
1 18 Piezoelement
120 Pumpenmembranelement
122 Verbindungselement
124 Wechselspannungsgenerator
130 Steuerdruckkammer
132 Membranelement
134 Verschlusselement
136 erste Öffnung
138 Druckkammer
140 erstes Anschlussleitungselement
142 zweite Öffnung
144 zweites Anschlussleitungselement
146 Verbindungskammer
148 Abzweigleitungselement
201 Gasfördereinheit
204 elektrische Steuerleitung
210 Umgebungsluft
21 1 Einlaß
212, 213, 215 Druckluft
300 Luftpumpe
301 Druckspeicher
310 Kolben
31 1 Handkurbel
312 Generator
400 Druckvorratsquelle
401 Ventil
402 Druckminderer
403 Generatoreinheit
404 elektrische Leitung
410 Ejektor

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Verfahren zum Beatmen eines Patienten,
wobei einem zur Beatmung des Patienten bestimmten Patientenmodul (20) ein Schätzwert bezüglich eines biometrischen Merkmals des Patienten übermittelt wird,
wobei das Patientenmodul (20) automatisch anhand des Schätzwerts zu dem Schätzwert passende Beatmungsparameter (52) auswählt und
wobei die Beatmung des Patienten mit den ausgewählten
Beatmungsparametern (52) erfolgt, und wobei als Schätzwert bezüglich eines biometrischen Merkmals des Patienten ein Gewichtswert bezüglich eines geschätzten Gewichts des Patienten und/oder ein Längenwert bezüglich einer geschätzten Körpergröße des Patienten an das Patientenmodul (20) übermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
wobei während der Beatmung des Patienten mit den ausgewählten
Beatmungsparametern (52) mittels einer Sensorik (24) ein CO2-Messwert ermittelt wird und
wobei während einer exspiratorischen Phase der Beatmung ein CO2-
Messwert im Bereich eines erhöhten CO2-Erwartungsmesswerts erwartet wird und ein Alarm ausgelöst wird, wenn der CO2-Erwartungsmesswert während einer exspiratorischen Phase nicht erreicht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
wobei während der Beatmung des Patienten mit den ausgewählten
Beatmungsparametern (52) mittels einer Sensorik (24) ein während einer inspiratorischen Phase zugeführtes Einatemvolumen und ein während einer exspiratorischen Phase ausgeatmetes Ausatemvolumen ermittelt wird,
wobei eine Differenz zwischen Einatemvolumen und Ausatemvolumen mit einem vorgegebenen oder vorgebbaren Grenzwert verglichen und bei
Überschreitung des Grenzwerts ein Alarm ausgelöst wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
wobei der CO2-Erwartungsmesswert in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Einatemvolumen und Ausatemvolumen reduziert wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei die anhand des Gewichtswerts ausgewählten Beatmungsparameter (52) ein vorgegebenes Tidalvolumen umfassen,
wobei während der Beatmung des Patienten mit den ausgewählten Beatmungsparametern (52) mittels einer Sensorik (24) ein gemessenes Tidalvolumen ermittelt wird,
wobei bei einem gemessenen Tidalvolumen kleiner als das vorgegebene Tidalvolumen ein bei der Beatmung des Patienten wirksamer Beatmungsdruck erhöht wird und
bei einem gemessenen Tidalvolumen größer als das vorgegebene
Tidalvolumen der Beatmungsdruck verringert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
wobei eine bei der Beatmung des Patienten wirksame Beatmungsfrequenz gesenkt wird, wenn aufgrund eines gemessenen Tidalvolumens unterhalb des vorgegebenen Tidalvolumens ein vorgegebener oder vorgebbarer oberer Grenzwert für den Beatmungsdruck erreicht wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei während der Beatmung des Patienten mit den ausgewählten Beatmungsparametern (52) mittels einer Sensorik (24) ein
Volumenstrommesswert erfasst wird und anhand des Volumenstrommesswerts eine Dauer einer Atempause zwischen einer inspiratorischen Phase und einer anschließenden exspiratorischen Phase ermittelt wird,
wobei die ermittelte Dauer der Atempause mit einem vorgegebenen oder vorgebbaren Grenzwert verglichen wird und bei einer Überschreitung des Grenzwerts ein bei der Beatmung des Patienten wirksamer Beatmungsdruck gesenkt wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei während der Beatmung des Patienten mittels einer Sensorik (24) ermittelte Messwerte protokolliert werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
wobei die protokollierten Messwerte CO2-Messwerte umfassen und anhand eines Verlaufs der CO2-Messwerte eine Bewertung der Beatmung erfolgt.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei dem zur Beatmung des Patienten bestimmten Patientenmodul (20) der
Gewichtswert mittels einer mit dem Patientenmodul (20) leitungslos verbundenen Bedieneinheit (22) übermittelt wird.
1 1 . Vorrichtung (20) zum Beatmen eines Patienten,
wobei der Vorrichtung (20) ein Schätzwert bezüglich eines geschätzten biometrischen Merkmals des Patienten übermittelbar ist,
wobei mittels der Vorrichtung (20) automatisch anhand des Schätzwerts zu dem Schätzwert passende Beatmungsparameter (52) auswählbar sind und
wobei mittels der Vorrichtung (20) die Beatmung des Patienten mit den ausgewählten Beatmungsparametern (52) erfolgt.
12. Vorrichtung (20) nach Anspruch 1 1 , mit Mitteln (44, 46, 48) zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche.
13. Vorrichtung (20) nach Anspruch 1 1 oder 12,
wobei die Vorrichtung (20) eine Druckquelle (14) strömungsmäßig an eine mit den Atemwegen eines Patienten verbindbare Patientenschnittstelle (10) koppelt und die Vorrichtung (20) lösbar mit der Patientenschnittstelle (10) verbindbar ist, wobei das Patientenmodul (20) entweder eine als Exspirationsventil (28) fungierende Ventilanordnung (30) oder einerseits eine als Inspirationsventil (28) fungierende Ventilanordnung (30) sowie andererseits eine als Exspirationsventil (28) fungierende Ventilanordnung (30) umfasst,
wobei die oder jede Ventilanordnung (30) einen Ventilantrieb (34), eine Druckkammer (138) und eine Steuerdruckkammer (130) umfasst und der Ventilantrieb (34) zum Erzeugen eines Steuerdrucks in der Steuerdruckkammer (130) fluidkommunizierend mit der Steuerdruckkammer (130) verbunden ist,
wobei die Steuerdruckkammer (130) von der Druckkammer (138) mittels eines ein Verschlusselement (134) aufweisenden Membranelements (132) getrennt ist, wobei mittels des Verschlusselements (134) eine erste Öffnung (136) der
Druckkammer (138) geöffnet und verschlossen werden kann und das
Verschlusselement (134) über das Membranelement (132) mittels des
Steuerdrucks steuerbar ist und
wobei als Ventilantrieb (34) eine Piezopumpe fungiert.
14. Vorrichtung (20) nach Anspruch 15,
wobei eine als Inspirationsventil (26) fungierende Ventilanordnung (30) eine zum Ventilantrieb (34) gehörende Verbindungskammer (146) sowie ein die
Verbindungskammer (146) fluidkommunizierend mit einem ausgangsseitigen Anschlussleitungselement (140, 144) verbindendes Abzweigleitungselement (148) umfasst.
15. Computerprogramm (48) mit Programmcodemitteln, um alle Schritte von jedem beliebigen der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen, wenn das
Computerprogramm (48) auf einer zur Beatmung eines Patienten bestimmten Vorrichtung (20) ausgeführt wird.
16. Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 1 bis 14, mit einer
Verarbeitungseinheit (46) und einem Speicher, in den ein Computerprogramm (48) nach Anspruch 15 geladen ist, das im Betrieb der Vorrichtung (20) durch deren Verarbeitungseinheit (46) ausgeführt wird.
17. System mit einer zentralen Druckquelle (14) und einer Mehrzahl von an die Druckquelle (14) angeschlossenen Vorrichtungen (20) gemäß einem der
Ansprüche 1 1 bis 14 oder Anspruch 16.
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