DE10318383B3

DE10318383B3 - Beatmungsanfeuchter

Info

Publication number: DE10318383B3
Application number: DE2003118383
Authority: DE
Inventors: Jochim Dr. Koch
Original assignee: Draeger Medical GmbH
Current assignee: Draeger Medical GmbH
Priority date: 2003-04-23
Filing date: 2003-04-23
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2023-04-24

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Beatmungsanfeuchter für ein mit einem Gebläse (2) betriebenes Beatmungsgerät, insbesondere ein sogenanntes CPAP-Beatmungsgerät (1). Der Beatmungsanfeuchter hat eine Inspirationsleitung zur Durchleitung von Luft aus dem Beatmungsgerät (1) und einen Verdampfer (5), der mit der Inspirationsleitung in Verbindung steht und ein Wasserreservoir und eine steuerbare Heizung (7) umfasst. Um einen für den Heimbereich geeigneten, einfach handhabbaren Beatmungsanfeuchter zu schaffen, der die Einstellung der Luftfeuchtigkeit der Inspirationsluft erlaubt, ist ein der Umgebungsluft ausgesetzter Feuchtesensor (6), der ein für die relative Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft repräsentatives Feuchtesensorsignal liefert, ein der Umgebungsluft ausgesetzter Temperatursensor (8), der ein für die Temperatur der Umgebungsluft repräsentatives Temperatursensorsignal liefert, und eine Steuereinheit (9) vorhanden, die das Feuchtesensorsignal und das Temperatursensorsignal aufnimmt und die mit einem Eingabemittel (13) zur Einstellung eines gewünschten relativen Luftfeuchtigkeitswertes der Inspirationsluft verbunden ist, wobei die Steuereinheit (9) dazu vorbereitet ist, auf Grundlage einer vorgegebenen Beziehung in Abhängigkeit von Feuchtesensorsignal, Temperatursensorsignal, des gewünschten relativen Luftfeuchtigkeitswertes und eines eingestellten oder gemessenen Atemluft-Volumenstromwertes die Heizleistung der Heizung (7) so einzustellen, dass die zur ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Beatmungsanfeuchter für ein mit einem Gebläse betriebenes Beatmungsgerät, insbesondere ein sogenanntes CPAP-Beatmungsgerät (CPAP: Continuous Positive Airway Pressure). Derartige Geräte werden zur Behandlung der Schlaf-Apnoe verwendet, wobei das dem Patienten mit konstantem Druck zugeführte Atemgas zur Freihaltung der Atemwege dient.
Solche CPAP-Beatmungsgeräte werden häufig auch im Heimbereich von den Patienten selber eingesetzt. Ein Nachteil bei einfachen CPAP-Beatmungsgeräten besteht darin, dass das Gebläse nur die relativ trockene Umgebungsluft liefert. Bei Patienten, die einen hohen Volumenstrom (Flow) über den Rachen-Mundbereich haben, trocknen die Atemwege schnell aus. Deshalb werden oft einfache Beatmungsanfeuchter eingesetzt. Diese gewöhnlich ungeregelten Beatmungsanfeuchter liefern in der Regel entweder zu viel oder zu wenig Feuchtigkeit. Wird der zugeführten Atemluft zu viel Feuchtigkeit zugefügt, kondensiert ein Teil der Feuchtigkeit in dem Inspirationsschlauch zum Patienten. Wird der Atemluft hingegen zu wenig Feuchtigkeit zugefügt, trocknen die Atemwege aus. Beides führt zu unangenehmen Begleiterscheinungen beim Patienten. Deshalb bieten einige Beatmungsanfeuchter die Möglichkeit, die Feuchtigkeitsmenge, die der Atemluft zugefügt wird, einzustellen.
Mit der Änderung der Lufttemperatur oder der Luftfeuchtigkeit des Raumes ändern sich jedoch auch die Eigenschaften der durch das Gebläse angesaugten Umgebungsluft. Das hat zur Folge, dass der Patient doch zuviel oder zuwenig Feuchtigkeit in der Inspirationsluft erhält.

Aus US-Patent 6,349,722 ist ein Beatmungsanfeuchter bekannt, der mit zwei Temperatursensoren am Inspirationsschlauch arbeitet, einem nahe dem Beatmungsanfeuchter und einem nahe der Beatmungsmaske des Patienten. Der Beatmungsanfeuchter hat eine Inspirationsleitung zur Durchleitung von Luft aus dem Beatmungsgerät in einen Inspirationsschlauch zum Patienten, einen Verdampfer, der mit der Inspirationsleitung in Verbindung steht und der ein Wasserreservoir und eine steuerbare Heizung umfasst. Ferner ist eine Steuereinheit vorhanden, die die Heizleistung aufgrund der beiden Temperaturmesswerte im Inspirationsschlauch steuert. Ein zusätzlicher Temperatursensor an der Maske und das damit verbundene weitere Kabel zu dem Beatmungsanfeuchter ist jedoch für den Einsatz im Heimbereich zu kompliziert.

Aus EP 1 138 341 A2 ist ein Beatmungsanfeuchter bekannt, der eine Inspirationsleitung zur Durchleitung von Luft aus dem Beatmungsgerät in einen Inspirationsschlauch zum Patienten aufweist sowie einen Verdampfer, der mit der Inspirationsleitung in Verbindung steht und der ein Wasserreservoir und eine steuerbare Heizung umfasst. Ferner ist eine Steuereinheit vorhanden und ein Feuchtigkeitssensor in der Inspirationsleitung hinter einem Verdampfer angeordnet, um die Luftfeuchtigkeit der Atemluft direkt zu messen. Nach Maßgabe der gemessenen Luftfeuchtigkeit steuert die Steuereinheit die Heizleistung der Heizung so, dass eine gewünschte Feuchtigkeit der Atemluft erreicht wird. Ein direkt in der Inspirationsleitung angeordneter Feuchtigkeitssensor ist jedoch sehr empfindlich gegen Kondensation und kann beim mechanischen Reinigen leicht beschädigt werden.

Aus DE 198 08 590 A1 ist ein Beatmungsanfeuchter bekannt, der eine Inspirationsleitung zur Durchleitung von Luft aus dem Beatmungsgerät in einen Inspirationsschlauch zum Patienten, einen Verdampfer, der mit der Inspirationsleitung in Verbindung steht, und einen in der Inspirationsleitung vor dem Verdampfer angeordneten Feuchtesensor aufweist, der ein für die relative Luftfeuchtigkeit der Atemluft repräsentatives Feuchtesensorsignal liefert. Ferner ist eine Schlauchpumpe vorhanden, die von einer Steuereinheit nach Maßgabe der erfassten relativen Luftfeuchtigkeit gesteuert gemäß einer vorgegebenen Abgängigkeit unter Berücksichtung der Atemgastemperatur eine bestimmte Wassermenge dosiert und diese dem Verdampfer zuführt, der die zugeführte Wassermenge in überhitzten Dampf überführt und in die Inspirationsleitung einführt. Die gewünschte Feuchtigkeitseinstellung erfolgt hier also mittels der Schlauchpumpe durch Abmessung der erforderlichen Wassermenge, die vollständig in überhitzten Dampf umgewandelt wird, der bei Beimischung in die Inspirationsluft dann die gewünschte Luftfeuchtigkeit ergibt. Dieser Beatmungsanfeuchter ist jedoch relativ kompliziert; die Handhabung einer mechanischen Schlauchpumpe wird für die Anwendung im Heimbereich nicht akzeptiert.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Beatmungsanfeuchter zu schaffen, der einfach aufgebaut und handhabbar und damit für den Einsatz im Heimbereich geeignet ist und die Vorgabe eines gewünschten relativen Luftfeuchtigkeitswertes der Atemluft aus einem Beatmungsgerät erlaubt.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient der Beatmungsanfeuchter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Die Erfindung beruht auf dem Konzept, nicht die Feuchtigkeit im Inspirationsschlauch selbst zu detektieren, sondern die Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft. Der Feuchtigkeitssensor steht daher nicht in direktem Kontakt mit dem Atemgas, sondern ist der Umgebungsluft ausgesetzt. Neben dem Feuchtigkeitssensor ist ein die Temperatur des umgebenden Raumes erfassender Temperatursensor vorhanden. Eine Steuereinheit des Beatmungsanfeuchters ist so vorbereitet, um aus der relativen Umgebungsluftfeuchtigkeit, der Temperatur, dem gewünschten relativen Luftfeuchtigkeitswert der Atemluft und eines eingestellten oder gemessenen Atemluftvolumenstromwertes nach einer vorgegebenen Beziehung die Heizleistung der steuerbaren Heizung so einzustellen, dass die zur Erreichung des gewünschten relativen Luftfeuchtigkeitswertes erforderliche Wassermenge pro Zeiteinheit verdampft wird.

Insbesondere lässt sich aus der Temperatur der Luft der Sättigungsdruck bestimmen, bei dem die Feuchtigkeit im Raum kondensieren würde. Aus der relativen Luftfeuchtigkeit des Raumes und der Temperatur lässt sich bestimmen, wie viel Feuchtigkeit der Atemluft in der Inspirationsleitung maximal zugeführt werden darf, ohne dass es zu einer Kondensation im Inspirationsschlauch kommt. Mithilfe des Atemluft-Volumenstromwertes (Flow), der entweder aus dem eingestellten Volumenstromwert als bekannt angenommen oder durch einen Sensor erfasst wird, lässt sich daraus die Heizleistung ermitteln, die dem Wasserreservoir zugeführt werden muss, damit die gewünschte relative Luftfeuchtigkeit im Atemgas erreicht wird.

Über eine einfache Einstellmöglichkeit über ein Eingabemittel kann der Patient die gewünschte relative Luftfeuchtigkeit einstellen und in einem Bereich zwischen unangefeuchteter bis hin zu maximal angefeuchteter Atemluft an der Sättigungsgrenze einstellen.

Damit steht ein Beatmungsanfeuchter zur Verfügung, der sich automatisch den Schwankungen in der Umgebungsluftfeuchtigkeit und Umgebungslufttemperatur anpasst und unabhängig davon Atemluft mit einer voreingestellten gewünschten Luftfeuchtigkeit liefert, ohne dass der Beatmungsanfeuchter einen geschlossen Regelkreis aufweist.

Der Beatmungsanfeuchter wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung erläutert, wobei
1 eine schematische Darstellung des Aufbaus des Beatmungsanfeuchters zeigt.
Das CPAP-Beatmungsgerät 1 arbeitet mit einem Gebläse 2 und führt dem Beatmungsanfeuchter über eine Leitung 3 Luft zu, die durch eine Inspirationsleitung in dem Beatmungsanfeuchtergehäuse 4 geleitet wird. In dem Beatmungsanfeuchtergehäuse 4 befindet sich ein Verdampfer 5, der die Inspirationsluft durch verdunstetes Wasser in Form von Dampf anreichert. Diese Atemluft wird dann über einen Inspirationsschlauch 11 dem Patienten 12 zugeführt.
Der Verdampfer 5 hat ein Wasserreservoir und ist mit einer steuerbaren Heizung 7 versehen, die dem Wasserreservoir die notwendige Verdampfungsenergie zuführt.
Über einen Feuchtesensor 6, der in dem Beatmungsanfeuchtergehäuse 4 untergebracht sein kann, aber der Umgebungsluft ausgesetzt ist, wird die relative Luftfeuchtigkeit der Umgebung erfasst und ein entsprechendes Feuchtesensorsignal an eine Steuereinheit 9 weitergeleitet. Ein Temperatursensor 8 kann ebenfalls in dem Beatmungsanfeuchtergehäuse 4 angeordnet sein und erfasst die Temperatur der Umgebungsluft und liefert ein entsprechendes Temperatursensorsignal an die Steuereinheit 9. Die Steuereinheit 9 ist ferner mit einem Eingabemittel 13 verbunden, über die der Patient eine gewünschte Luftfeuchtigkeit des Atemgases einstellen kann. In der Steuereinheit 9 werden die eingehenden Daten verarbeitet. Aus der relativen Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft, der Umgebungslufttemperatur, der gewünschten relativen Luftfeuchtigkeit der Atemluft und einem Wert für den Volumenstrom (flow) der Atemluft kann die pro Zeiteinheit dem Atemluftstrom zuzusetzende Feuchtigkeitsmenge und damit die erforderliche Heizleistung für die Heizung 7 mit einer vorgegebenen Beziehung bestimmt werden. Der Volumenstromwert (Flow) kann z.B. aus der Gebläseeinstellung abgeleitet werden oder gemessen werden. Die Steuereinheit 9 ist dazu programmmiert, die Heizleistung entsprechend der vorgegebenen Beziehung auf Grundlage der eingehenden Daten zu bestimmen und die Heizung 7 entsprechend anzusteuern.
Optional kann die Temperatur der Atemluft am Ausgang des Beatmungsanfeuchters 4 über einen zweiten Temperatursensor 10 erfasst werden. Aus diesem weiteren Temperatursensorsignal kann z.B. leicht erkannt werden, wenn das Gebläse 2 keinen Volumenstrom mehr liefert. Wenn bei Ausfall des Gebläses 2 kein Atemluftstrom mehr vorhanden ist, kann die Steuereinheit 9 die Heizung 7 des Beatmungsanfeuchters unmittelbar abschalten.
Die Überwachung von Veränderungen der von dem zweiten Temperatursensor 10 erfassten Temperaturen kann auch dazu verwendet werden, um eine Veränderung des Volumenstroms des Gebläses 2 zu erfassen. Bei konstanter Beatmungsanfeuchterleistung stellen sich am zweiten Temperatursensor 10 bei verändertem Volumenstrom veränderte Temperaturen ein, auf die die Steuereinheit 9 direkt reagieren kann, wenn anderweitige Information über den Volumenstrom nicht bekannt sind.
Optional kann auch die Lufttemperatur am Eingang des Beatmungsanfeuchters 4 über einen weiteren Temperatursensor 14 erfasst werden. Aus diesem weiteren Temperatursensorsignal und dem Signal des zweiten Temperatursensors 10 kann die durch den Beatmungsanfeuchter der Atemluft zugeführte Enthalpie ermittelt werden. Damit ist es möglich, einen geschlossenen Regelkreis zusätzlich zu der Bestimmung der erforderlichen Heizleistung herzustellen. Der Beatmungsanfeuchter kann dann so geregelt werden, dass die Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangstemperatur einen vorgegebenen Schwellenwert nicht überschreitet. Damit kann eine Anpassung der aktuellen Heizleistung bei unbekanntem Volumenstrom (Flow) vorgenommen werden. Ebenso kann damit eine Unterbrechung des Volumenstroms oder das Wiedereinsetzen des Volumenstroms der Atemluft detektiert werden. Die Temperatursensoren müssen nicht offen und separat in die Inspirationsleitung eingebaut werden, was im Heimbereich nicht akzeptabel wäre, sondern können in die Leitungswand der Inspirationsleitung des Beatmungsanfeuchters so integriert werden, dass sie von außen nicht zugänglich (und damit nicht zu beschädigen) sind, jedoch einen guten Wärmekontakt zur Inspirationsleitung haben.

Claims

Beatmungsanfeuchter für ein mit einem Gebläse (2) betriebenes Beatmungsgerät (1), mit einer Inspirationsleitung zur Durchleitung von Luft aus dem Beatmungsgerät (1) in einen Inspirationsschlauch (11) zum Patienten, einem Verdampfer (5), der mit der Inspirationsleitung in Verbindung steht und ein Wasserreservoir und eine steuerbare Heizung (7) umfasst, einem der Umgebungsluft ausgesetzten Feuchtesensor (6), der ein für die relative Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft repräsentatives Feuchtesensorsignal liefert, einem der Umgebungsluft ausgesetzten Temperatursensor (8), der ein für die Temperatur der Umgebungsluft repräsentatives Temperatursensorsignal liefert, einer Steuereinheit (9), die das Feuchtesensorsignal und das Temperatursensorsignal aufnimmt und die mit einem Eingabemittel (13) zur Einstellung eines gewünschten relativen Luftfeuchtigkeitswertes der dem Patienten zuzuführenden Atemluft verbunden ist, wobei die Steuereinheit (9) dazu vorbereitet ist, auf Grundlage einer vorgegebenen Beziehung in Abhängigkeit von Feuchtesensorsignal, Temperatursensorsignal, des gewünschten relativen Luftfeuchtigkeitswertes und eines eingestellten oder gemessenen Atemluft-Volumenstromwertes die Heizleistung der steuerbaren Heizung (7) so einzustellen, dass die zur Erreichung des gewünschten relativen Luftfeuchtigkeitswertes erforderliche Wassermenge pro Zeiteinheit aus dem Wasserreservoir verdampft wird.
Beatmungsanfeuchter nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (9) dazu vorbereitet ist, aus dem Feuchtesensorsignal und dem Temperatursensorsignal die maximale Heizleistung zu bestimmen, um die Atemluft mit Feuchtigkeit zu sättigen, ohne dass es zu Kondensation im Inspirationsschlauch (11) kommt, und aus der maximalen Heizleistung und dem gewünschten relativen Luftfeuchtigkeitswert die aktuell benötigte Heizleistung zu bestimmen.
Beatmungsanfeuchter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein zweiter Temperatursensor (10) am Ausgang der Inspirationsleitung des Beatmungsanfeuchters vorgesehen ist, der ein die Temperatur der Atemluft repräsentierendes zweites Temperatursensorsignal für die Steuereinheit (9) liefert, wobei die Steuereinheit (9) dazu vorbereitet ist, Veränderungen des zweiten Temperatursensorsignals zu überwachen.
Beatmungsanfeuchter nach Anspruch 3, wobei die Steuereinheit (9) weiter dazu vorbereitet ist, wenn eine Veränderung des zweiten Temperatursensorsignals einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, die Heizung (7) abzuschalten.