Verfahren zum Steuern des von einem CPAP-Gerät gelieferten Drucks, CPAP-Gerät sowie Speichermedium
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern des von einem CPAP-Gerät gelieferten Drucks gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 , ein CPAP-Gerät 5 zur Durchführung eines solchen Verfahrens und ein entsprechendes Speichermedium. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren, bei dem der Druck in Abhängigkeit von respiratorischen Ereignissen eingestellt wird.
Bekannt sind Geräte zur Durchführung der CPAP (continuous positive airway pressure)-Therapie. Die CPAP-Therapie wird in Chest. Volume No. 110, Seiten
10 1077-1088, Oktober 1996 und Sleep, Volume No. 19, Seiten 184-188 beschrieben. Ein CPAP-Gerät appliziert mittels eines Kompressors, vorzugsweise über einen Luftbefeuchter, über einen Schlauch und eine Nasenmaske einen positiven Überdruck bis zu etwa 30 mbar in den Atemwegen des Patienten. Dieser Überdruck soll gewährleisten, dass die oberen Atemwege während der gesamten Nacht
15 vollständig geöffnet bleiben und somit keine obstruktiven Atmungsstörungen (Apnoen) auftreten (DE 198 49 571 A1).
Fig. 1 zeigt CPAP-Gerät 1 und einen Patienten 19. Das CPAP-Gerät wiederum umfasst einen Kompressor 4, einen Beatmungsschlauch 9, eine Beatmungsmaske 18, einen Drucksensor 11 sowie einen Flusssensor 16. Zur Erzeugung eines
20 Überdrucks enthält der Kompressor eine Turbine 8. Die Turbine wird auch als Lüfter, Lüftereinheit, Verdichter, Ventilator oder Gebläse bezeichnet. Diese Begriffe werden in diesem Patent synonym verwendet. Bei dem dargestellten CPAP-Gerät befindet sich der Drucksensor 11 im Kompressorgehäuse und misst den von der Turbine erzeugten Druck. Der Druckmesser kann über einen Schlauch mit der
25 Beatmungsmaske verbunden sein und so den Druck in der Beatmungsmaske messen. Schließlich kann sich der Drucksensor kann sich aber auch in der Beatmungsmaske befinden und mit dem Kompressorgehäuse über elektrische Leitungen verbunden sein. In oder nahe bei der Maske sind ein oder mehrere kleine Löcher 2 angebracht, so dass im zeitlichen Mittel ein Luftstrom vom Kompressor zu
30 den Löchern 2 entsteht. Dies verhindert die Anreicherung von CO2 in Beatmungsschlauch 9 und ermöglicht die Versorgung der Patienten mit Sauerstoff.
Die Drehzahl der Turbine 8 wird durch einen MikroController 5 so geregelt, dass der mit dem Drucksensor 11 gemessene Istdruck mit einem vorgegebenen Solldruck übereinstimmt. Der Solldruck wird herkömmlicherweise unter Aufsicht eines Arztes voreingestellt und als Titrationsdruck bezeichnet. Der Flusssensor kann z. B. ein Sensor mit Heizdraht 17 sein. Bei einer anderen Bauform des CPAP-Geräts kann für die Atemflussmessung eine Verengung im Beatmungsschlauch vorgesehen sein, wobei der Differenzdruck über die Verengung gemessen wird. Die Drucksensoren können direkt im Beatmungsschlauch angeordnet sein oder mit diesem über weitere Druckmessschläuche verbunden werden. Der MikroController 5 kann auch die Druckregelung übernehmen.
Es hat sich herausgestellt, dass die Patienten den vom CPAP-Gerät erzeugten Überdruck als unangenehmen Widerstand empfanden, gegen den sie ausatmen mussten. Es wurden deshalb Steuerverfahren für CPAP-Geräte entwickelt, die den Solldruck so weit wie möglich absenken. Eine solche Steuerung ist aus der WO00/24446 bekannt. Dieser Steuerung liegt ein Algorithmus zugrunde bei dem während eines "AutoSef-Betriebs nacheinander mindestens drei Druckwerte eingestellt werden. Ist das Atemzugvolumen unabhängig von den eingestellten Drücken, so waren die Drücke zu hoch. Steigt das Atemzugvolumen mit den eingestellten Drücken an, so waren die Drücke zu niedrig.
Um den als unangenehm empfundenen Überdruck zu reduzieren wurden ferner BiPAP-Geräte und Multilevel-Geräte entwickelt. Ein solches Gerät ist in der DE 691 32 030 T2 beschrieben. Der Druck wird durch ein Ventil während des Einatmens angehoben und während des Ausatmens abgesenkt. Das Ventil wird so gesteuert, dass der Druck während des Einatmens und während des Ausatmens konstant gehalten wird. Verändert sich die Ventilstellung während eines Einatemvorgangs nur mehr langsam, wird dies als Ende des Einatemvorgangs interpretiert. Nicht hörbare Schwingungen oder Druckänderungen können ausgewertet werden um zu bestimmen, ob die Atmung des Patienten regelmäßig, unregelmäßig oder apneisch ist. Darüber hinaus kann die Dauer des Ein- und Ausatmens sowie die Strömungsgeschwindigkeiten bestimmt werden. Diese Informationen können in einem Speicher gespeichert werden. Schließlich kann eine Admittanz aus Atemfluss dividiert durch Druck berechnet werden. Der zeitliche Verlauf der Admittanz kann mit gespeicherten Admittanzschemata verglichen werden. Die Nummer des am besten
passenden Admittanzschemas kann als „Zeiger" für eine Tabelle verwendet werden, die die durchzuführende Aktion wie z. B. eine Druckerhöhung enthält.
Die WO 94/23780 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung des Drucks eines CPAP- Geräts. Falls keine Atmungsstörungen während des Schlafes auftreten, wird der Druck allmählich abgesenkt. Falls Schlafstörungen wie Apnoen, Hypopnoen oder Schnarchen auftreten wird der Druck erhöht. Die US 5,335,654 und die EP 0 934 723 A1 beschreiben ein ähnliches Verfahren.
Die EP 0 612 257 B1 beschreibt ebenfalls ein Auto-CPAP-System, das Apnoen, Hypopnoen und instabile Atmung detektiert, um den Druck einzustellen.
Auch die WO 99/24099 beschreibt ein Steuerverfahren für ein Auto-CPAP-Gerät, das Apnoen, Hypopnoen, verminderten Atemfluss und Schnarchen berücksichtigt.
Gemäß der US 5,740,795 wird das Atemflusssignal einem bandbegrenzten Differentiator zugeführt. Wenn das Ausgangssignal des Differentiators eine Einatemschwelle überschreitet oder eine Ausatemschwelle unterschreitet wird ein Ausatemdetektionssignal bzw. ein Einatemdetektionssignal ermittelt.
Auch die EP 0 934 723 A1 betrifft die Steuerung eines CPAP-Geräts aufgrund der Detektion von Apnoen und teilweisem Verschluss der oberen Atemwege.
In der DE 101 18 968 ist weiteres ein Steuerungsverfahren für CPAP-Geräte beschrieben. Die DE 101 18 968 wird durch Bezugnahme in diese Anmeldung eingeschlossen. Das Steuerungsverfahren berechnet zunächst aus einer gemessenen Atemflusskurve und einer gemessenen Istdruckkurve eines CPAP- Geräts Merkmale. Spezielle Kombinationen der Merkmale werden zu Detektoren zusammengefasst. In den Detektoren werden Flags gesetzt, wenn sie ein Ereignis detektieren, d.h. auf das Ereignis ansprechen. Das Steuerverfahren verändert dann anhand der Ereignis-Flags der Detektoren den Solldruck. Das Steuerverfahren hat drei verschiedene Zustände, nämlich einen Normalzustand, einen sensitiven Zustand und einen Leck-Zustand, zwischen denen hin und her gewechselt werden kann. Manche Detektoren arbeiten im sensitiven Zustand mit vom Normalzustand abweichenden Parametern. In den sensitiven Zustand wechselt das Steuerverfahren, wenn das Steuerverfahren im Normalzustand Druck absenkt. Durch die Wahl der Parameter für den sensitiven Zustand reagiert das
Steuerverfahren schneller, falls der CPAP-Istdruck zu niedrig ist. Wird beispielsweise die Maske abgesetzt, wechselt die Steuerung in den Leck-Zustand
Die Merkmale umfassen die Expirationszeit, eine Rückwärtskorrelation, ein mittleres Inspirationsvolumen, eine mittlere Krümmung des Atemflusses während der Inspiration sowie Häufigkeit von Nulldurchgänge im Wechselanteil des CPAP- Istdrucks.
Beim Übergang von Inspiration zu Expiration ist im Atemfluss eine ausgeprägte Flanke zu erkennen, welche zur Detektion einzelner Atemzüge verwendet wird. Die lokalen Maxima der ersten Ableitung entsprechen der maximalen Steigung des Atemflusses beim Übergang zwischen Inspiration und Expiration. Vom Ende der Inspiration aus wird der Anfang der Inspiration gesucht, indem nach dem ersten lokalen Minimum in der Ableitung gesucht wird. Die Expirationszeit ergibt sich als Zeitdifferenz zwischen einem Minimum der Ableitung und dem davor liegenden Maximum.
Zur Berechnung der Rückwärtskorrelation wird der jüngste Atemzug mit den vorherigen Atemzügen verglichen indem eine Kreuzkorrelationsfunktion berechnet wird. Die Kreuzkorrelationsfunktion hat Werte zwischen Eins und minus Eins, wobei die Korrelation gleich Eins wird, wenn die beiden Atemzüge genau aufeinander passen und gleich minus Eins wird, wenn die Kurven negativ miteinander korreliert sind, d.h. wenn eine Spitze im Atemmuster genau mit einem Tal im betrachteten Datenstück übereinstimmt. Als Rückwärtskorrelation wird der Mittelwert über eine bestimmte Anzahl lokaler Maxima der Kreuzkorrelationsfunktion vor dem aktuellen Zeitpunkt bezeichnet.
Zur Berechnung der mittleren Krümmung des Atemflusses während der Inspiration wird die erste Ableitung des Atemfiusses nach der Zeit während der Inspiration geschätzt oder berechnet. Anschließend wird an die erste Ableitung eine Gerade angepasst. Die Steigung dieser angepassten Geraden ergibt die mittlere Krümmung der Inspiration.
Es hat sich gezeigt, dass die Anzahl der Nulldurchgänge im Wechselanteil des CPAP-Istdrucks ein zuverlässiges Merkmal für das Schnarchen ist. Die
Druckregelung eines typischen CPAP-Geräts ist nämlich nicht so schnell, dass sie in
der Lage wäre, auch Schnarchgeräusche auszuregeln. Die Nulldurchgänge werden nur während der Inspirationsphase gezählt, damit die Steuerung nur bei inspiratorischem Schnarchen reagiert. Auch die Varianz des Istdrucks kann herangezogen werden, um Schnarchen zu detektieren.
Gemäß der Lehre der DE 101 18 968 werden aus den Merkmalen ein Atemstillstands-Detektor, ein Apnoe-Detektor, ein Hypopnoe-Detektor und ein Atemflusslimitations-Detektor als Hinweis auf eine Druckerhöhung sowie ein Normal-Detektor als Hinweis auf stabile Atmung und mögliche Drucksenkung berechnet. Weiter unten werden insbesondere das Ansprechen des Atemstill- Stands-, Apnoe-, Hypnopnoe- und Atemflusslimitationsdetors als respiratorische Ereignisse bezeichnet.
Der Atemstillstands-Detektor spricht an, falls mehr als 2 Minuten vergehen, ohne einen Atemzug zu detektieren. Falls dies mehr als 3 mal passiert, bricht die automatische Druckregelung ab.
Der Apnoe-Detektor ermittelt zunächst Atemzüge, bei denen die Expirationszeit länger als 10 s ist und die als Atemstillstände bezeichnet werden. Der Apnoe- Detektor spricht an, wenn entweder bei 2 aufeinanderfolgenden Atemstillständen einer der Atemstillstände länger als 30 s dauert oder bei mehr als 3 aufeinanderfolgenden Atemstillständen. Atemstillstände sind aufeinanderfolgend, falls die Dauer des dazwischenliegenden Hyperventilationsblocks und Atmungszeitraums < 60 s ist.
Für die Hypopnoe-Erkennung wird das nicht-normierte mittlere Inspirationsvolumen, die Rückwärtskorrelation und das Schnarch-Merkmal verwendet. Für die Erkennung von Atemflusslimitation wird das Schnarch-Merkmal, die mittlere Krümmung und die Rückwärtskorrelation verwendet. Für Details des Hypopnoe-Detektors und des Atemflusslimitations-Detektors wird auf die DE 101 18 968 verwiesen.
Für die Erkennung stabiler Atmung verwendet der Normal-Detektor das Korrelationsmerkmal. Stabile Atmung liegt vor, wenn der Solldruck während einer vorgegebenen Zeit z. B. 180 s nicht geändert wurde und während dieser Zeit die Rückwärtskorrelation beispielsweise > 0.86 ist.
Im Stand der Technik ist ferner die Fuzzy-Logik bekannt. Gemäß der herkömmlichen Logik können logische Variablen lediglich die Zustände 0 oder 1 - auch als "falsch" bzw. "wahr" bezeichnet - annehmen. In der Fuzzy-Logik können Fuzzy-Variablen jeden beliebigen Wert zwischen 0 und 1 einschließlich von 0 und 1 annehmen. Die Fuzzy-Logik wird vor allem bei Steuerungen eingesetzt, die die Erfahrung von Fachleuten berücksichtigen sollen.
Gemäß der Fuzzy-Logik geben Fuzzy-Variablen die Zugehörigkeit zu einer Menge an. Bei einer Fuzzy-Steuerung entspricht die Menge einem bestimmten Betriebszustand des zu steuernden Geräts. Mit dem Hilfsmittel der Fuzzy-Logik ist es möglich, eine Steuerung unter Berücksichtigung einer begrenzten Zahl von typischen Betriebszuständen zu entwerfen. Die Fuzzy-Logik liefert einen Formalismus zur Interpolation zwischen den berücksichtigten Zuständen.
Aufgabe der Erfindung ist es, Verfahren zum Steuern des Solldrucks eines CPAP- Geräts, ein CPAP-Gerät zur Durchführung der Verfahrens sowie ein Speichermedium für ein entsprechendes Programm anzugeben, die es erlauben, anhand des zeitlichen Verlaufs des Atemflussverlaufs eines Patienten einen für den Patienten optimalen CPAP-Solldruck einzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Vorteilhaft an einem langsamen Absenken des vom CPAP-Gerät gelieferten Drucks ist, dass der Druck deutlich feiner als die in DE 101 18 968 erwähnten 1 mbar Schritte einstellbar ist. Der eingestellte Druck wird optimaler sein, also besser die Bedingung so niedrig wie möglich, aber so hoch wie nötig erfüllen.
Vorteilhaft an einem Erhöhen des Absolutwerts der zeitlichen Druckveränderungsrate ist, dass der vom CPAP-Gerät gelieferte Druck schnell abgesenkt wird, wenn er noch weit über dem optimalen Druck liegt.
Das Auftreten eines respiratorischen Ereignisses zeigt an, dass der vom CPAP- Gerät gelieferte Druck bereits etwas zu niedrig ist. Unter diesen Umständen ist es
vorteilhaft, den Druck um einen vorbestimmten Wert schnell, also möglichst stufenförmig anzuheben.
Hat das CPAP-Gerät näherungsweise den optimalen Druck erreicht, senkt es den eingestellten Druck sozusagen probeweise rampenförmig ab, um ein respiratorisches Ereignis zu provozieren. Wird nach dem stufenförmigen Anheben des Drucks in etwa der Druck am Anfang der Rampe erreicht, ist dies ein Hinweis darauf, dass der optimale Druck in etwa erreicht wurde. Unter diesen Umständen ist es vorteilhaft, den Patienten weniger häufig mit einem probeweisen Absenken zu belasten und somit die Zeit für das Konstanthalten des Drucks zu verlängern.
Auch die Vermeidung einer Rampe bei zu geringer Rückwärtskorrelation hilft in vorteilhafter Weise, den Patienten in seinem Schlaf nicht durch das testweise Provozieren eines respiratorischen Ereignisses durch das Absenken des vom CPAP-Gerät erfolgten Drucks zu stören.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein CPAP-Gerät, und
Fig. 2 ein Flussdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 2 erläutert anhand eines Flussdiagramms das erfindungsgemäße Verfahren. Es beruht im Wesentlichen auf dem rampenförmigen Absenken des Solldrucks im Schritt 33.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass selbst bei einer langsamen Veränderung des Solldrucks die oben genannten Merkmale, wie die Expirationszeit, insbesondere die Rückwärtskorrelation, ein mittleres Inspirationsvolumen und eine mittlere Krümmung des Atmungsflusses mit der Zeit nur unwesentlich ändern, solange der Solldruck noch über dem optimalen Druck liegt, solange also noch keine respiratorischen Ereignisse auftreten. Als oberer Grenzwert für den Absolutwert der Ableitung des Drucks nach der Zeit kann 1 mbar pro Atemzug angesetzt werden. Die tatsächlich gefahrene Rate soll klein gegenüber diesem Wert, also kleiner als 0,2 mbar pro Atemzug sein.
Zur Initialisierung des Verfahrens wird in Schritt 31 in einem Speicher mit dem Namen "Normalzeit" ein Wert von zwei Minuten gespeichert. Ferner wird der aktuelle Solldruck in Schritt 32 im Speicher "AiterDruck" abgelegt. Anschließend wird der Solldruck in Schritt 33 rampenförmig mit konstanter Rate abgesenkt, d.h. die Ableitung des Solldrucks nach der Zeit ist konstant. Wie oben erwähnt, wird das CPAP-Gerät durch einen Mikrocontroller gesteuert. Darüber hinaus wird das vom Drucksensor 11 gelieferte Signal mit einer ähnlichen Schrittweite digitalisiert. Auch die Steuerung der Turbine durch den Mikrocontroller erfolgt in feinen digitalen Schritten. Dies alles führt dazu, dass der Solldruck tatsächlich nicht rampenförmig, sondern vielmehr in kleinen Stufen abgesenkt wird. Unter einem rampenförmigen Absenken soll deshalb für die Zwecke dieser Anmeldung verstanden werden, wenn der Druck quasi rampenförmig in mehreren kleinen Schritten innerhalb eines Atemzyklusses abgesenkt wird. Ein Atemzyklus dauert etwa 4 bis 5 s, so dass nach spätetens 1 s ein kleiner Schritt erfolgen soll. Die kleinen Schritte sollen auf jeden Fall klein gegenüber 1 mbar, also kleiner als 0,2 mbar sein.
In Schritt 34 wird überprüft, ob ein respiratorisches Ereignis aufgetreten ist. Ein respiratorisches Ereignis ist das Gegenteil von stabiler Atmung, also eine Atmungsstörung. In einer Ausführungsform können die in der DE 101 18 968 beschriebenen Detektoren mit Ausnahme des Normal-Detektors, also insbesondere der Apnoe-, Hypopnoe- und der Atemfiusslimitationsdetektor eingesetzt werden. In anderen Ausführungsformen können letztere Detektoren mit weiteren aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Erkennung von Atmungsstörungen, wie die in der DE 691 32 030 T2 beschriebene Admittanz aus Atemfluss dividiert durch Druck oder der in der WO 99/24099 erwähnte verminderte Atemfluss und Schnarchen herangezogen werden.
Solange kein respiratorisches Ereignis auftritt, wird der Solldruck in Schritt 33 weiter erniedrigt. Tritt ein respiratorisches Ereignis in Schritt 34 auf, wird die aktuelle Zeit im Speicher "Startzeit" im Schritt 35 zur weiteren Verwendung in Schritt 41 gespeichert.
Anschließend wird in Schritt 36 der Solldruck um einen vorbestimmten Wert stufenförmig beispielsweise um 1 mbar erhöht. Der Istdruck folgt dem Solldruck entsprechend der Trägheit der Turbine 8 und den gewählten Regelparametern für die Regelung des Istdrucks auf den Solldruck hin. Unter einem stufenförmigen
Anheben des vom CPAP-Gerät gelieferten Istdrucks soll ein Anstieg verstanden werden, der innerhalb eines Atemzyklusses, also innerhalb von 4 bis 5 s erfolgt. Der Grund für das stufenförmige, möglichst schnelle Anheben des Solldrucks liegt darin, dass bei Auftreten eines respiratorischen Ereignisses der Istdruck bereits zu niedrig für den aktuellen Schlafzustand des Patienten ist. Der zu niedrige Druck soll möglichst schnell angehoben werden, um den Schlaf des Patienten nicht durch weitere respiratorische Ereignisse zu stören.
Nach dem Anheben des Solldrucks in Schritt 36 wird der Solldruck mit dem im Speicher "AiterDruck" gespeicherten Wert verglichen. Im Speicher "AiterDruck" wurde in Schritt 32 der Solldruck am Anfang der Rampe gespeichert. Weicht der Solldruck vom im Speicher "AiterDruck" gespeicherten Druck um mehr als Toleranz in Schritt 37 ab, wird dies als Hinweis darauf interpretiert, dass der Druck am Anfang der Rampe nahe dem optimalen Druck für den aktuellen Schlafzustand des Patienten lag. In diesem Fall wird die im Speicher "Normalzeit" abgelegte Zeit in Schritt 38 verlängert, um den Schlaf des Patienten nicht unnötig durch weitere respiratorische Ereignisse zu stören, die durch das Absenken des Solldrucks in Schritt 33 testweise provoziert werden. Die Verlängerung in Schritt 38 kann durch Addition eines konstanten Werts oder Multiplikation mit einem Wert größer als 1 erfolgen.
Im Anschluss an Schritt 37 oder 38 wird der Solldruck mindestens für die im Speicher "Normalzeit" gespeicherte Zeit konstant gehalten. Diese Bedingung wird in Schritt 41 überprüft. In Schritt 40 wird während des Konstanthaltens des Solldrucks weiterhin überprüft, ob respiratorische Ereignisse auftreten. Falls dies der Fall ist, wird der Solldruck in Schritt 36 weiter erhöht, nachdem die aktuelle Zeit im Speicher "Startzeit" in Schritt 35 abgelegt wurde.
Nachdem in Schritt 41 bestimmt wurde, dass seit der im Speicher "Startzeit" gespeicherten Zeit die im Speicher "Normalzeit" gespeicherte Zeit vergangen ist, wird in Schritt 42 überprüft, ob der Normal-Detektor angesprochen hat. Wie oben erwähnt, kann hierzu die Rückwärtskorrelation ausgewertet werden. Demnach liegt ein Normal-Ereignis vor, wenn die Rückwärtskorrelation größer als ein vorgegebener Wert, beispielsweise 0,86 ist. Auf diese Weise wird dann, wenn die Atmung bereits anfängt, ungleichmäßig zu werden, also wenn die Rückwärtskorrelation unter den
vorgegebenen Schwellenwert absinkt, darauf verzichtet, durch weiteres Absinken des Solldrucks ein respiratorisches Ereignis in Schritt 34 zu provozieren. Ein anderer Normal-Detektor ist in der HEP17 (anwaltliches Aktenzeichen HEP17, Titel "Verfahren für ein Beatmungsgerät, Beatmungsgerät sowie Speichermedium", Anmelder: seleon gmbh) beschrieben.
Dies führt in vorteilhafter Weise zu einem ruhigeren, erholsameren Schlaf. Ist die Rückwärtskorrelation ausreichend hoch, wird also ein Normal-Ereignis in Schritt 42 ermittelt, wird nach dem Speichern des aktuellen Solldrucks im Speicher "AiterDruck" in Schritt 32 wieder damit begonnen, den Solldruck in Schritt 33 abzusenken, bis in Schritt 34 ein respiratorisches Ereignis ermittelt wird.
In einer anderen Ausführungsform wird der Solldruck in Schritt 33 nicht mit einer Rampe mit konstanter Rate, sondern mit einer in ihrem Absolutwert mit der Zeit ansteigenden Rate abgesenkt. Dies führt dazu, dass der Solldruck sich in kürzerer Zeit dem optimalen Druck annähert, wenn der Solldruck anfangs noch weit über dem optimalen Druck liegt. Beispielsweise kann man die Rate proportional zu der seit dem Anfangszeitpunkt der Rampe vergangenen Zeit ansteigen lassen, so dass sich für den Solldruck eine nach unten geöffnete Parabel ergibt.
In einer weiteren Ausführungsform werden die von den Detektoren ermittelten Ereignisse als Fuzzy-Variablen behandelt. Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass die Steuerung kontinuierlicher arbeitet. Vorzugsweise erfolgt der Übergang von "kein Ereignis" zu "Ereignis eingetreten", also der Bereich, in dem die Fuzzy- Variable von 0 auf 1 ansteigt, so, dass die entsprechende Fuzzy-Variable beim oben angegebenen Grenzwert den Wert 0,5 erreicht. Man kann unter Berücksichtigung des graduellen Übergangs von 0 zu 1 von Fuzzy-Variablen also formulieren, dass beispielsweise ein Normalereignis umso mehr detektiert oder erkannt wird, je deutlicher die Rückwärtskorrelation Schwellenwert von beispielsweise 0,86 überschreitet.
Die Breite des gewählten Übergangsbereichs und der Verlauf der Übergangsfunktion ist für die Qualität des Steuerverfahrens von untergeordneter Bedeutung. So kann die Normal-Fuzzy-Variable beispielsweise den Wert Null annehmen, wenn die Rückwärtskorrelation kleiner als 0,82 ist, linear von 0 auf 1 ansteigen, wenn die Rückwärtskorrelation im Bereich zwischen 0,82 und 0,9 fällt und
1 betragen, wenn die Rückwärtskorrelation den Wert von 0,9 überschreitet. Zur Ausgestaltung des Übergangsbereichs können jedoch auch andere Funktionen, wie beispielsweise eine geeignet skalierte Arctan-Funktion oder ein Wahrscheinlichkeitsintegral Φ(x) verwendet werden:
Die Rate der Druckveränderung wird bei Verwendung von Fuzzy-Variablen aus der Summe der von den einzelnen Detektoren gelieferten und vorzugsweise mit Koeffizienten gewichteten Fuzzy-Variablen bestimmt. Bei den Koeffizienten wird berücksichtigt, dass beispielsweise bei Detektion eines Atemstillstands der Druck schnell erhöht wird, während bei Atemflusslimitierung der Solldruck des CPAP- Geräts langsamer erhöht wird. Folglich wird beispielsweise der Koeffizient für die Atemstillstands-Fuzzy-Variable größer sein als der für die Atemflusslimitierungs- Fuzzy-Variable.
In einer Fuzzy-Ausführungsform der Erfindung kann der Absolutwert der Rate, mit der der Solldruck in Schritt 33 erniedrigt wird, abgesenkt werden, wenn ein oder mehrere respiratorische Ereignisse schon ein wenig erkannt werden, also die Fuzzy- Variablen Werte im Bereich von 0,1 oder 0,2 aufweisen. Auf diese Art und Weise wird der Solldruck langsamer abgesenkt, wenn die Atmung weniger regelmäßig wird.
Auch die Schritthöhe der Anhebung des Solldrucks in Schritt 36 kann von den Fuzzy-Variablen abhängig gemacht werden, mit der das respiratorische Ereignis eingetreten ist. In einer Ausführungsform ist je eine Fuzzy-Variable für ein bestimmtes respiratorisches Ereignis wie eine Apnoe oder Hypopnoe eingetreten ist. In einer Ausführungsform hängt die Erhöhung des Solldrucks von der Fuzzy- Variablen mit dem höchsten Wert ab, also von der Fuzzy-Variablen, die am ehesten ein respiratorisches Ereignis signalisiert. Hat diese Variable beispielsweise einen Wert von 0,8, so wird der Solldruck um 1 mbar angehoben. Hat sie einen Wert von 0,9, kann die Anhebung des Solldrucks 1 ,1 mbar betragen.
Auch kann beispielsweise mit dem Absenken des Solldrucks mit einer sehr geringen
Rate begonnen werden, wenn sich die Rückwärtskorrelation dem Wert von 0,86 von unten annähert, so dass die entsprechende Fuzzy-Variable immer deutlicher ein
Normalereignis ankündigt. In einer anderen Ausführungsform kann auch mit dem Absenken des Solldrucks mit geringer Rate begonnen werden, wenn die im Speicher "Normalzeit" gespeicherte Zeit noch nicht ganz abgelaufen ist.
Die oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Solldrucksteuerverfahren können auch bei BiPAP-Geräten und bei Multilevel-Geräten eingesetzt werden. Dabei kann der nach dem Steuerverfahren ermittelte Solldruck als der höhere Druck bei BiPAP- Geräten oder der höchste Druck bei Multilevel-Geräten verwendet werden. In einer anderen Ausführungsform gibt der nach einem erfindungsgemäßen Steuerverfahren ermittelte Druck den zeitlichen Mittelwert der von einem BiPAP- oder Multilevel- Gerät erzeugen Drücke an.
Ein CPAP-Gerät kann mit einem Steckplatz 6 ausgerüstet sein, der über eine Datenleitung 10 mit dem Mikrocontroller 5 verbunden ist. In den Steckplatz 6 kann ein Speichermedium 7 eingesteckt werden, um ein anderes Programm im Mikrocontroller 5 zu speichern. Auf diese Art und Weise kann die Firmware aktualisiert werden.
Die Erfindung wurde zuvor anhand von bevorzugten Ausführungsformen näher erläutert. Für einen Fachmann ist jedoch offensichtlich, dass verschiedene Abwandlungen und Modifikationen gemacht werden können, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. Deshalb wird der Schutzbereich durch die nachfolgenden Ansprüche und ihre Äquivalente festgelegt.
Bezugszeichenliste
1 CPAP - Gerät 10 10 Datenleitung
2 Loch 11 Drucksensor
4 Kompressor 16 Flusssensor 5 Mikrocontroller 17 Heizdraht
6 Steckplatz 18 Beatmungsmaske
7 Speichermedium 15 19 Schlafender
8 Turbine 31 - - 42 Schritte
9 Beatmungsschlauch