DE69932172T2

DE69932172T2 - Beatmungsgerät mit erhöhter Zuverlässigkeit

Info

Publication number: DE69932172T2
Application number: DE69932172T
Authority: DE
Inventors: B. Michael Cheshire JAFFE; R. David Glastonbury RICH; A. John Fairfield TRIUNFO; B. Paul Cheshire GUNNESON; P. Eric Durham WIGFORSS
Original assignee: NTC Technology Inc
Current assignee: NTC Technology Inc
Priority date: 1998-10-15
Filing date: 1999-10-12
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2019-10-13
Also published as: US7775207B2; US6575164B1; DE69932172D1; EP1121170A1; EP1121170A4; ATE331551T1; US20020059933A1; US20060241508A1; EP1698367A1; EP1121170B1; US20050028817A1; WO2000021597A1; US6763829B2; JP4271864B2; US7066176B2; JP2003512086A

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Beatmungskreisläufe mit einer Wiederbeatmungsfähigkeit, und insbesondere Verbesserungen der Zuverlässigkeit und Sicherheit von Geräten, die dazu eingesetzt werden, ein ausgeatmetes Atemvolumen zum erneuten Einatmen durch einen Patienten umzuleiten und anschließend ein solches Volumen aus dem Beatmungskreislauf nach dem erneuten Einatmen zu entfernen. Eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 40 sind in der WO-A-98/26710 offenbart.
Hintergrund
Ein sogenanntes "Atemweg"-Ventil, das einen Wiederbeatmungsmodus hat und in einem Beatmungsgerät oder einem anderen Beatmungskreislauf installiert ist (der Ausdruck "Beatmungsgerät" wird hier generisch verwendet und umfasst verschiedene Arten von Beatmungskreisläufen), steuert gezielt die Umleitung eines ausgeatmeten Atemvolumens aus dem Hauptdurchgang des Kreislaufes in ein "Totraum"-Volumen, das durch eine Kammer oder ein anderes Gefäß festgelegt ist, beispielsweise eine Schlaufe eines Schlauches, um anschließend von dem Patienten wieder eingeatmet zu werden. Das Wiedereinatmen der in dem ausgeatmeten Atemvolumen enthaltenen CO₂-Menge bewirkt eine Änderung der respiratorischen CO₂-Konzentration, die dazu verwendet werden kann, auf nicht-invasive Weise die Herzleistung abzuschätzen. Eine Erörterung einer partiellen Wiederbeatmung, bei der ein zusätzlicher festgelegter Totraum periodisch und kurzzeitig in den Kreislauf des Beatmungsgeräts eingeführt wird, ist im Detail in dem Artikel von J. Capek und R. Roy mit dem Titel "Noninvasive Measurement of Cardiac Output Using Partial CO₂ Rebreathing", IEEE Transactions on Biomedical Engineering, Vol. 35, Nr. 9, September 1988, Seiten 653–661 beschrieben, dessen Offenbarung hier durch Bezugnahme vollständig enthalten ist.
Ein Atemwegventil, das dazu verwendet wird, ein ausgeatmetes Luftvolumen in das Totraumvolumen umzuleiten, anschließend das umgeleitete Volumen dem Kreislauf des Beatmungsgeräts für die Wiederbeatmung hinzuzufügen und es dann aus dem Beatmungskreislauf zu entfernen, erfordert ein hohes Maß an Zuverlässigkeit. Spe ziell ergibt sich, wenn das hinzugefügte Volumen nach einer ordnungsgemäßen kurzen Zeitspanne nicht wieder entfernt wird, ein erhöhtes Volumen an eingeatmetem CO₂ mit einem parallel dazu höherem Beatmungspegel sowie arteriellem CO₂.
Ein beispielhafter Beatmungskreislauf, der ein Totraumvolumen für die partielle Wiederbeatmung umfasst, welches durch eine Schlaufe eines Schlauchs bestimmt ist, ist in der 1 der Zeichnungen schematisch dargestellt. Der beispielhafte Beatmungskreislauf 500 umfasst einen Tubus 502, der einen Luftfluss zu und von den Lungen eines Patienten ermöglicht. Der Tubus 502 kann mit der Luftröhre des Patienten über bekannte Intubiervorgänge, über eine Beatmungsmaske, die sich über der Nase und/oder dem Mund des Patienten befindet, über ein Mundstück des Patienten oder über einen endotrachealen Schlauch verbunden werden. Ein Durchflussmesser 504, der normalerweise als Pneumotachometer bezeichnet wird, und ein Kohlenstoffdioxidsensor 506, der normalerweise als Capnometer bezeichnet wird, sind zwischen dem Tubus 502 und einer Schlauchlänge 508 angeordnet und sind jeglicher Luft ausgesetzt, die durch den Beatmungskreislauf 500 strömt. Geeignete Pneumotachometer sind in den US-Patenten Nr. 5,379,650 und 5,535,633 offenbart und ein geeigneter Capnometer ist in dem US-Patent 5,793,044 offenbart. Falls gewünscht, kann ein kombinierter Luftfluss- und Kohlenstoffdioxidsensor, wie beispielsweise der in dem US-Patent 5,789,660 offenbarte, anstelle von einzelnen Fluss- und Gassensoren verwendet werden. Beide Enden einer weiteren Länge oder Schlaufe eines Schlauches 510, die als ein Totraum- oder Wiederbeatmungsvolumen 512 festlegend beschrieben sind, stehen mit dem Schlauch 508 in Verbindung. Das Totraumvolumen 512 kann optional einen expandierbaren Bereich 514 umfassen, der dadurch vorgesehen werden kann, dass ein gewelltes Schlauchmaterial für die Schlauchschleife 510 verwendet wird. Ein Y-Teil 516, das gegenüberliegend dem Durchflussmesser 504 und dem Kohlenstoffdioxidsensor 506 an dem Schlauch 508 angeordnet ist, erleichtert die Verbindung eines Inspirationsschlauchs 518 und eines Expirationsschlauchs 520 mit dem Beatmungskreislauf 500 und die Fluidverbindung des Inspirationsschlauchs 518 und des Expirationsschlauchs 520 mit dem Schlauch 508.
Die beiden Enden der Schlauchschleife 510, die das Totraumvolumen 512 bestimmen, sind mit einem Atemwegventil 550 verbunden, das zwei Betriebsmodi aufweist, wobei die beiden Modi ein normaler Betriebsmodus und ein Wiederbeatmungsmodus sind. Bei der normalen Beatmung wird das Atemwegventil 550 in dem normalen Betriebsmodus gehalten, um zu verhindern, dass die eingeatmete und ausgeatmete Luft durch das Totraumvolumen 512 strömt. Das Atemwegventil 550 kann gezielt dazu betätigt werden, aus dem normalen Betriebsmodus in den Wiederbeatmungs modus zu wechseln, wodurch ein von einem Patienten ausgeatmetes Atemvolumen in das Totraumvolumen 512 umgeleitet und das Atemvolumen anschließend aus dem Totraumvolumen 512 zur erneuten Einatmung durch den Patienten entnommen wird. Im Anschluss an das erneute Einatmen wird das Atemwegventil 550 zurück in den normalen Betriebsmodus gebracht, so dass das erneut eingeatmete Luftvolumen durch den Schlauch 508 und den Expirationsschlauch 520 ausgeatmet wird. Bei der Einatmung strömt das Gas aus der Atmosphäre oder einem Beatmungsgerät (nicht gezeigt) in den Inspirationsschlauch 518. Eine Verarbeitungseinheit 522 (die vorzugsweise in einem Patientenmonitor enthalten ist und im Folgenden als eine "Monitor-Verarbeitungseinheit" bezeichnet wird) verarbeitet die Luftfluss- und Kohlenstoffdioxideingangssignale der Sensoren 504 und 506 (oder von diesen zugeordneten vorläufigen Verarbeitungseinheiten, wie aus dem Stand der Technik bekannt) und steuert den Betrieb des Atemwegventils 550 vorzugsweise direkt oder indirekt, um das Atemwegventil zwischen dem Normalbetriebsmodus und dem Wiederbeatmungsmodus zu schalten.
Atemwegventile, wie beispielsweise das in 1 dargestellte Ventil 550, können pneumatisch über eine Steuerleitung (Schlauchmaterial) gesteuert werden, die das Ventil unter Einsatz einer Betätigungsenergiequelle betätigt, die entweder einen positiven Luftdruck (d.h. einen Druck, der größer ist als der interne Beatmungskreislaufdruck) oder einen negativen Luftdruck (d.h. ein partielles Vakuum, das niedriger als der interne Beatmungskreislaufdruck ist) aufweist. Auf diese Weise besteht ständig ein Risiko dahingehend, dass eine Leckage auftritt, der Schlauch sich löst, eine Pumpe ausfällt, eines Leistungsverlusts oder, wenngleich auch unwahrscheinlich, eine Blockierung der Ventilkomponenten oder ein Ausfall des Ventils auftritt. Entsprechend wäre es erwünscht, eine größere Sicherheit dahingehend zu haben, dass das ausgeatmete Atemvolumen, das dem Kreislauf aus dem Totraumvolumen hinzugefügt wird, aus dem Kreislauf entfernt wird durch ordnungsgemäßes Schalten des Atemwegventils, durch Umschalten des Atemwegventils in einen normalen Betriebsmodus nach Teil- oder Totalausfall der Betätigungsenergiequelle oder des Bereitstellungssystems und durch Aufmerksammachen des Klinikpersonals auf Probleme hinsichtlich der Betätigung und Steuerung des Atemwegventils.
Es wäre ebenso erwünscht, eine Reihe unterschiedlicher Geräte mit verbesserter Zuverlässigkeit zu versehen, die zum Bereitstellen eines Totraumvolumens eingesetzt werden oder anderweitig ein erneutes Einatmen der mit CO₂-angereicherten Ausatmung eines Patienten bewirken.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung umfasst Verfahren und Geräte zum Erhöhen der Zuverlässigkeit des Betriebs verschiedener Geräte und deren Überwachung, um einen Beatmungskreislauf mit einer Wiederbeatmungsfähigkeit zu versehen. Der Ausdruck "Beatmungskreislauf', wie er hierin verwendet wird, beinhaltet und umfasst ein beliebiges Gerät, durch das ein Patient oder ein anderes Subjekt atmen kann, beispielsweise, ohne Einschränkung, Beatmungskreisläufe, Mundstücke und endotracheale Schläuche.
Bei einem Aspekt der Erfindung kann der Fluidsteuerleitungsdruck (positiv oder negativ) zum Betätigen eines pneumatischen Atemwegventils, um eine Ausatmung in eine Schlauchschleife oder ein anderes Behältnis oder Element umzuleiten, das ein Totraumvolumen bestimmt oder vorsieht, als ein ausgewählter Druck oder innerhalb eines ausgewählten Bereichs spezifiziert und überwacht werden.
Bei einem pneumatischen System mit positivem Druck kann ein unter einen ausgewählten Schwellenwert verringerter Druck durch Betätigen einer Pumpe oder durch ein Gefäß kompensiert werden, das unter Druck stehende Luft enthält, während ein über einen ausgewählten Schwellenwert erhöhter Druck über ein zur Umgebung offenes Auslassventil kompensiert werden kann.
Bei einem pneumatischen System mit negativem Druck kann ein über einen ausgewählten Schwellenwert erhöhter Druck durch Betätigen einer Vakuumpumpe oder durch Öffnen eines mit einer Vakuumleitung verbundenen Ventils kompensiert werden, während ein unter einen ausgewählten Schwellenwert verringerter Druck durch Öffnen eines Einlassventils zur Umgebung kompensiert werden kann.
Das Überwachen des Steuerleitungsdruckes kann intermittierend (periodisches Abfragen) oder kontinuierlich erfolgen, wobei ein Steuergerät oder ein mit dem Steuergerät verbundener Prozessor, beispielsweise ein Patientenmonitorprozessor, derart programmiert ist, dass er den Benutzer auf eine Abweichung von einem ausgewählten Druck, einem ausgewählten Druckbereich oder auf Druckabweichungen, die ausgewählte Größen oder Frequenzen haben, oder auf eine Kombination derselben, aufmerksam macht.
Es wird ebenso in Betracht gezogen, dass hydraulische, elektrische, magnetische, mechanische sowie Licht- oder andere Strahlungsquellen als Antriebsenergiequellen eingesetzt werden können, um ein Atemwegventil oder ein anderes Gerät zum Vorsehen eines Totraums zu betätigen, und auf geeignete Weise überwacht werden, um eine erhöhte Zuverlässigkeit gemäß der Erfindung vorzusehen.
Ferner können Hardware und Software-"Wächter" in dem Steuergerät für das Ventil oder die Monitorverarbeitungseinheit, die einem derartigen Steuergerät zugeordnet ist, enthalten sein, um einen Softwarefehler auszuschließen, welcher zufällig bewirkt, dass ein Atemwegventil oder ein anderes Gerät eine Wiederbeatmung auslöst, um den Beatmungskreislauf in dem Wiederbeatmungszustand zu halten.
Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das CO-Volumen oder der CO₂-Pegel, der von dem Patienten eingeatmet wird, unter Verwendung eines Sensors, der sowohl einen Luftfluss als auch CO misst, oder unter Verwendung separater Fluss- und CO₂-Sensoren überwacht werden. Die Erfassung eines eingeatmeten übermäßigen CO₂-Volumens löst eine Warnung aus. Auf ähnliche Weise können eine End-Atem- oder End-eingeatmete CO-Konzentration oder andere geeignete Messungen des CO₂, das von einem CO-Sensor gemessen wird, als Warnauslöser eingesetzt werden.
Bei einem noch weiteren Aspekt der Erfindung kann das Überwachen des korrekten Betriebs eines Atemwegventils dadurch erfolgen, dass der Patientenmonitor dazu verwendet wird, die CO₂- oder eine andere Gas-Wellenform (z.B. O₂ oder N₂) zu analysieren, entweder alleine oder optional in Kombination mit Luftdruck- oder Strömungswellenformen (oder beides), die bereits für andere Zwecke verarbeitet werden, um so sicherzustellen, dass die Antwort tatsächlich erzeugt wird, die für einen bestimmten Atemwegventilmodus erwartet wird (normaler Betriebsmodus oder Wiederbeatmungsmodus). Falls die Antwort nicht wie erwartet ist, kann ein Alarm oder ein anderes Warnsignal erzeugt werden, um den Benutzer zu alarmieren. Auf diese Weise ist das System dahingehend "selbstüberprüfend", dass der Monitor in der Lage ist sicherzustellen, ob das Atemwegventil tatsächlich reagierend auf den ausgeübten Betätigungsdruck von einem Modus in den anderen geschaltet hat, und ob eine Leckage, Blockade oder ein anderer mechanischer Ausfall in dem Betätigungssystem des Atemwegventils oder vielleicht in dem Ventil selbst aufgetreten ist. Bei dieser Ausführungsform wäre kein tatsächliches Überwachen des Steuerleitungsdruckes erforderlich, obwohl in Betracht gezogen wird, dass eine derartige Überwachung zusammen mit einer Wellenformanalyse aus Gründen der Redundanz erfolgen könnte.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Zeichnung eines herkömmlichen Beatmungskreislaufes mit einem pneumatisch betriebenen Wiederbeatmungsventil;
2 ist eine halb-schematische Zeichnung von Beatmungskreislaufkomponenten, die ein druckbetätigtes Atemwegventil für die Wiederbeatmung und eine zugeordnete Fluss- und CO₂-Sensoranordnung, die gemäß der vorliegenden Erfindung modifiziert ist, umfassen; und
3 ist eine Zeichnung, die drei Sätze beispielhafter Fluss- und CO₂-Wellenformen während der Einatmungsperiode und eines Teils der Ausatmungsperiode zeigt, welche eine Leckage, eine Wiederbeatmung und einen Normalbetrieb des Atemwegventils darstellen.
Beste Ausführungsformen der Erfindung
Bezugnehmend auf 2 der Zeichnungen ist ein beispielhafes pneumatisch betätigtes Atemwegventil 550 im Zusammenhang mit einem kombinierten Luftfluss- und CO₂-Sensor 560 dargestellt, beispielsweise wie der, der in dem zuvor zitierten US-Patent 5,789,660 beschrieben ist. Ein besonders bevorzugtes Atemwegventil ist in verschiedenen Ausführungsformen in dem US-Patent 6,098,622 offenbart, das auf den Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung übertragen wurde. Das Atemwegventil, das in der voranstehenden Patentanmeldung offenbart ist, ist in einen normalen Modus federvorgespannt, was die Anwendung eines pneumatischen Überdrucks erforderlich macht, um in einen Wiederbeatmungsmodus überzugehen und eine Ausatmung in eine Schlauchschleife umzuleiten. Natürlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das Ventil begrenzt, wie es in der voranstehenden Patentanmeldung offenbart ist. Zwei Drucksignale von dem Strömungssensorabschnitt des kombinierten Sensors 560, die eine eine Luftflussrate zwischen dem Atemwegventil 550 und dem Patienten anzeigende Differenz angeben, werden durch Transducer in der Flussverarbeitungseinheit 562 erfasst, die ein Flusssignal an die Patientenmonitorverarbeitungseinheit 522 ausgibt. Eine CO₂-Verarbeitungseinheit 564 verarbeitet den Ausgang des CO₂-Sensorabschnitts des kombinierten Sensors 560 und gibt ein CO₂-Konzentrationssignal an die Patientenmonitorverarbeitungseinheit 522 aus.
Das Atemwegventil 550 kann gezielt durch das Ventilsteuersystem 100 betätigt werden, das einen mit einer Druckquelle 104 verbundenen Steuerleitungsschlauch 10 aufweist. Die Druckquelle 104 kann entweder eine Überdruck- oder Unterdruckquelle sein, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, weist aber vorzugsweise eine Überdruckquelle 104 auf, beispielsweise ein Gefäß, das unter Druck stehende Luft enthält, oder noch bevorzugter eine Pumpe, um die Luft bei Bedarf mit einem geeigneten Druckwert bereitzustellen. Solch eine Druckquelle 104 in der Form von unter Druck stehender Luft wird herkömmlich bei Bedarf über zu einer Vielzahl von Stellen verlaufende Leitungen und über pneumatische Anschlüsse zur Verfügung gestellt, welche in einer Krankenstation verteilt sind, beispielsweise einem Krankenhaus oder einer Rehabilitationsstation. Der Leitungsdruck ist jedoch gewöhnlich hoch genug, so dass ein Regler erforderlich ist, weshalb eine Pumpe bevorzugt ist.
Die Druckquelle 104 kann die Schlauchsteuerleitung 102 über ein Ventil 106 versorgen, das ein herkömmliches federvorgespanntes, normalerweise geöffnetes elektromagnetisches Zweistellungs-Entlüftungsventil aufweist, um die Steuerleitung 102 zum Umgebungsluftdruck hin zu entlüften. Falls eine Pumpe als Druckquelle 104 eingesetzt wird, müssen zwei Ereignisse auftreten, um das Atemwegventil 550 in den Wiederbeatmungsmodus zu versetzen: erstens, die Pumpe muss aktiviert werden (z.B. elektrisch durch Schließen eines Schalters) und zweitens, das elektromagnetische Ventil 106 muss elektrisch betätigt werden, um ein geschlossenes System zwischen der Druckquelle 104 und dem Atemwegventil 550 zu erzeugen. Es ist bevorzugt, dass das elektromagnetische Ventil vor Betätigen der Pumpe geschlossen wird, obwohl dies nicht erforderlich ist.
Anstelle eines elektromagnetischen Entlüftungsventils kann das Steuerleitungsventil 106 ein 3-Wege Steuerleitungsventil sein, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. In einer ersten Stellung verbindet das 3-Wege Steuerleitungsventil 106 die Druckquelle 104 mit dem Steuerleitungsschlauch 102, um eine Druckerhöhung auszulösen, während in einer zweiten Stellung das 3-Wege Steuerleitungsventil 106 den Steuerleitungsschlauch 102 von der Druckquelle 104 trennt, um einen Steuerleitungsdruck beizubehalten, und in einer dritten Stellung verbindet das 3-Wege Steuerleitungsventil 106 den Steuerleitungsschlauch 102 mit einer Entlüftungsöffnung 108, die zu einer Umgebung mit geringerem Druck und gewöhnlich zur atmosphärischen Umgebung hin offen ist, um den Steuerleitungsdruck zu verringern.
Bei einer noch weiteren alternativen Anordnung können zwei 2-Wege Steuerleitungsventile bei 106 verwendet werden; eines, um die Verbindung zwischen der Druckquelle 104 und der Steuerleitung 102 zu öffnen und zu schließen, und das andere, um die Verbindung zwischen dem Steuerleitungsschlauch 102 und der Entlüftungsöffnung 108 zu öffnen und zu schließen.
Bei jeder der vorherigen Anordnungen befindet sich ein Drucksensor 110 in dem Steuerleitungsschlauch 102 zwischen einem dem Atemwegventil 550 nächstliegenden Steuerleitungsventil (beispielsweise 106) und dem Atemwegventil 550 selbst, um den Leitungsdruck zu überwachen, der auf das Atemwegventil 550 wirkt. Der Drucksensor 110 ist über ein kombiniertes Strom- und Signalkabel, wie aus dem Stand der Technik bekannt, mit einem Steuergerät 112 elektrisch verbunden, das vorzugsweise integral mit einer Patientenmonitorverarbeitungseinheit 522 ausgebildet ist, und sendet im Wesentlichen kontinuierliche Signale zu dieser, die den Steuerleitungsdruck in dem Steuerleitungsschlauch 102 anzeigen. Optional können ein oder mehrere druckansprechende Schalter, die bei ausgewählten Schwelldrücken ausgelöst werden, als Drucksensor oder Drucksensoren verwendet werden, um ein Signal oder mehrere Signale bereitzustellen, wobei der Ausdruck "Drucksensor", wie er hier verwendet wird, Druckschalter umfasst. Falls erwünscht, kann der Drucksensor 110 einen Einweg-Sensor aufweisen, der mit einem Einweg-Steuerleitungsschlauch 102 und einem Einweg-Steuerleitungsventil 106 zusammengesetzt ist und der nur für den Einmalgebrauch bestimmt ist, wobei der Verarbeitungsschaltkreis für den Drucksensor 110 in einem Patientenmonitor enthalten ist, der eine Patientenmonitorverarbeitungseinheit 522 umfasst. Zumindest das Steuerleitungsventil 106 (oder optional zwei 2-Wege-Ventile, die wie voranstehend beschrieben angeordnet sind), das elektrisch (einschließlich magnetisch), pneumatisch oder hydraulisch betätigt werden kann, ist ebenfalls mit dem Steuergerät 112 verbunden. Falls die Druckquelle 104 eine direkt dem Beatmungskreislauf 500 zugeordnete Pumpe aufweist, kann optional das Steuergerät 112 dazu verwendet werden, die Pumpe zum Auslösen eines jeden Wiederbeatmungszyklus zu aktivieren, oder, falls der Luftdruck in einem ihr zugeordneten Reservoirbehälter unter einen ausgewählten Schwellenwert abfällt, um die Pumpe zu veranlassen, den Reservoirdruck wieder zu erhöhen.
Das Steuergerät 112 weist vorzugsweise ein kommerziell erhältliches Steuergerät auf, das geeignet programmiert ist, um während eines Wiederbeatmungszyklus, nachdem es das elektromagnetische Steuerleitungs-Entlüftungsventil 106 geschlossen hat, das Ventil 106 erneut zu öffnen und das Zurückkehren des Atemwegventils 550 in seinen normalen Betriebsmodus zu bewirken. Falls ein 3-Wege Ventil 106 verwendet wird, bewegt das Steuergerät 112 auf ähnliche Weise das Steuerleitungsventil 106 in seine erste Stellung, um den Steuerleitungsdruck zu erhöhen und das Atemwegventil 150 in seinen Wiederbeatmungsmodus zu versetzen, und anschlie ßend in seine zweite Stellung, um den Steuerleitungsdruck aufrechtzuerhalten, und zwar in Reaktion auf erfasste Steuerleitungsdrücke oberhalb oder unterhalb eines ausgewählten Schwellendruckes (oder unterhalb eines ausgewählten unteren Schwellendruckes und oberhalb eines ausgewählten oberen Schwellendruckes, die einen Druckbereich definieren, falls erwünscht), um das Steuerleitungsventil 106 entweder in seine erste oder dritte Stellung zu bewegen, wodurch der Steuerleitungsdruck auf dem erwünschten Pegel oder innerhalb des erwünschten Bereichs gehalten wird. Das Steuergerät 112 kann ansprechend auf ein Signal einer Patientenmonitorverarbeitungseinheit 522 betätigt werden, um einen Wiederbeatmungszyklus in dem Beatmungsgerätkreislauf 500 durch Schalten des Steuerleitungsventils 106 auszulösen, um so den Steuerleitungsdruck von Umgebungsdruck auf einen erhöhten Druck zu erhöhen, wobei der Druck gleich dem Druckquellendruck oder ein geringerer Druck sein kann, falls ein geeigneter Regler 114, wie aus dem Stand der Technik bekannt, zwischen der Druckquelle 104 und dem Steuerleitungsventil 106 angeordnet ist. Falls tatsächlich ein Regler 114 verwendet wird oder eine Pumpe als Druckquelle 104 eingesetzt wird, braucht lediglich das voranstehend erwähnte elektromagnetische 2-Wege Entlüftungsventil eingesetzt werden, um die Verbindung zwischen dem regulierten (oder ausgelösten) Druck und dem Atemwegventil 550 durch den Steuerleitungsschlauch 102 wechselweise zu schließen oder die Verbindung zwischen dem Steuerleitungsschlauch 102 und einer Entlüftungsöffnung 108 zu öffnen, die integral mit dem elektromagnetischen Entlüftungsventil ausgebildet sein kann. In beiden Fällen bewegt sich das Atemwegventil 550 als Reaktion auf den erhöhten Steuerleitungsdruck in seinen Wiederbeatmungsmodus und leitet die ausgeatmete Atemluft in den Totraum 512 um. Auf ähnliche Weise kann ein Wiederbeatmungskreislaufzyklus durch das Steuergerät 112 ansprechend auf ein Signal einer Patientenmonitorverarbeitungseinheit 522 beendet werden, indem das Steuerleitungsventil 106 geschaltet wird, um den Leitungsdruck auf Umgebungsdruck abzusenken, wodurch gleichzeitig das Atemwegventil 550 in seinen normalen Betriebsmodus zurückkehrt und das erneut eingeatmete Volumen von dem Patienten durch den Expirationsschlauch 520 ausgeatmet wird. Als Alternative zum Auslösen und Beenden des Wiederbeatmungszyklus durch die Patientenmonitorverarbeitungseinheit 522 kann das Steuergerät 112 selbst derart programmiert sein, dass es die Wiederbeatmungszyklen in passenden Intervallen periodisch auslöst und beendet, indem das Atemwegventil 550 zwischen seinen beiden Modi geschaltet wird. Es wird ebenso in Betracht gezogen, dass das Steuergerät 112 und die Patientenmonitorverarbeitungseinheit 522 als eine einzige integrale Einheit ausgestaltet und hergestellt sein können.
Der Alarm 116 kann in dem Beatmungsgerätkreislauf 500 zusammen mit der Patientenmonitorverarbeitungseinheit 522 enthalten sein, die auf geeignete Weise derart programmiert sein kann, dass sie den Alarm 116 auslöst, falls der Druck während eines Wiederbeatmungsmodus des Atemwegventils 550 in der Steuerleitung 106 unter oder über einen ausgewählten Schwellenwert oder Schwellenwerte absinkt oder ansteigt (falls ein Druckbereich und nicht ein bestimmter Druck ausgewählt ist) oder während eines normalen Betriebsmodus des Atemwegventils 550 über Atmosphärendruck ansteigt. In dem ersten Beispiel kann ein niedriger (unter einem Schwellenwert liegender) Steuerleitungsdruck eine Leckage in der Steuerleitung 102 oder in ihren Verbindungen mit dem Steuerleitungsventil 106 oder dem Atemwegventil 550 oder einen Ausfall der Druckquelle 104 oder eine Betätigung des Steuerleitungsventils 106 in seine erste Stellung signalisieren. Auf ähnliche Weise kann ein hoher (über einem Schwellenwert liegender) Steuerleitungsdruck einen Ausfall des Druckreglers 114 (falls vorhanden) oder einen Ausfall des Steuerleitungsventils 106 signalisieren, welches allerdings ordnungsgemäß bei dem Versuch funktioniert, einen Wiederbeatmungszyklus zu beenden. Falls der Steuerleitungsdruck auf Atmosphärendruck liegen soll, kann auf ähnliche Weise ein erhöhter Druck signalisieren, dass das Steuerleitungsventil 106 die Steuerleitung 102 nicht auf Umgebungsdruck entlüftet, oder der erhöhte Druck kann eine Verstopfung der Entlüftungsöffnung 108 oder einen Knick in dem Steuerleitungsschlauch 102 signalisieren. Die Patientenmonitorverarbeitungseinheit 522 kann optional derart programmiert sein, dass sie auf Abweichungen von ausgewählten Druckschwellenwerten nur dann reagiert, wenn diese die Druckschwellenwerte um einen bestimmten Betrag übersteigen, um so Fehlalarme zu vermeiden, die durch normale Drucksensortoleranzen und falsche Messwerte hervorrufende Übergangszustände ausgelöst werden. Auf ähnliche Weise kann die Patientenmonitorverarbeitungseinheit 522 optional derart programmiert sein, dass sie auf sich wiederholende Schwankungen um ausgewählte Druckschwellenwerte reagiert, die nicht so deutlich sind, dass sie unmittelbar die Funktionsweise des Atemwegventils 550 beeinträchtigen, die aber auf eine kleine Leckage in der Steuerleitung 102, eine Leckage in dem Steuerleitungsventil 106, eine Leckage in dem Betätigungsmechanismus des Wiederbeatmungsventils 550 oder auf einen Verlust oder auf eine undichte Verbindung zwischen zwei Komponenten in dem unter Druck stehenden System hindeuten.
Da der Betrieb des Steuergeräts 112, ob getrennt von oder zusammen mit der Patientenmonitorverarbeitungseinheit 522, durch eine Software ausgelöst und von dieser geführt wird, besteht die Möglichkeit, wenngleich auch unwahrscheinlich, dass ein Softwarefehler, der dann auftritt, wenn das Atemwegventil 550 sich in einem Wie derbeatmungsmodus befindet, den Monitor "sperrt". Ohne jeglichen Schutz vor solch einem Fehler versucht der Monitor, das Atemwegventil 550 in dem Wiederbeatmungsmodus zu halten, und dies zum Nachteil des Patienten. Um diese Situation zu vermeiden, weisen sowohl die als Druckquelle verwendete Pumpe als auch das elektromagnetische Entlüftungsventil Hardware-"Wächter" in Form eines Schaltkreises auf, der den Erhalt einer regelmäßigen Aktualisierung durch die Systemsoftware benötigt, so dass diese richtig funktionieren. Um die Pumpe zu betätigen oder das elektromagnetische Entlüftungsventil zu schließen, muss der Monitor auf diese Weise kontinuierlich die Hardwareadressen anschreiben, die diese Vorrichtungen betätigen. Falls ein Software- oder ein Hardwarefehler auftritt und eine Hardwareadresse einer Vorrichtung nicht mehr angeschrieben wird, schaltet der Monitor somit automatisch auf den normalen Betriebsmodus um.
Im Zusammenhang mit der bevorzugten Ausführungsform wird insbesondere die als Druckquelle 104 verwendete Pumpe durch die Software gesteuert. Die Steuerleitung der Pumpe ist wechselstrom-gekoppelt, so dass die Software an die Leitung ungefähr alle 10 Millisekunden (ms) einen Impuls anlegen muss; ansonsten wird die Pumpe abgeschaltet. Zusätzlich ist die Steuerleitung des elektromagnetischen Ventils 106 wechselstrom-gekoppelt, so dass die Software ungefähr alle 10 ms an die Steuerleitung ein Impuls anlegen muss, um das Atemwegventil 550 in dem Wiederbeatmungsmodus zu halten.
Ferner benutzt die Softwaresteuerung zwei redundante Zeitfenster, um die Zeit nachzuverfolgen, während der das Atemwegventil 550 sich in dem Wiederbeatmungsmodus befindet: eine Unterbrechungszeit von 10 ms und eine Echtzeituhr. Zusätzlich umfasst diejenige Softwareanweisung, die das Atemwegventil 550 steuert, einen Wächter, der die Patientenmonitorverarbeitungseinheit 522 innerhalb einer (1) Sekunde zurückstellt, falls er nicht in den vorhergehenden 200 ms angeschrieben worden ist.
Die Patientenmonitorverarbeitungseinheit 522 überwacht den Steuerleitungsschlauch 102, um so sicherzustellen, dass der Druck in dem Steuerleitungsschlauch 102 am Ende der Wiederbeatmung abnimmt und der Leitungsdruck zu Beginn der Wiederbeatmung zunimmt. Die Druckquelle (Pumpe) 102 hat mehrere Sekunden (vorzugsweise fünf) Zeit, um das Atemwegventil 550 in den Wiederbeatmungsmodus zu versetzen, bevor der Ausfall angezeigt und ein Alarm ausgelöst wird.
Zusätzlich zu dem vorstehenden Wächtersystem ist es für eine erhöhte Zuverlässigkeit erwünscht, dass zwei unabhängige Zeitquellen oder Uhren 600a und 600b von der Patientenmonitorverarbeitungseinheit 522 verwendet werden, um die Wiederbeatmungszyklen oder Zeitspannen zu messen. Sollten die verstrichenen Zeitsignale der beiden Zeitquellen 600a und 600b voneinander abweichen, wird das Atemwegventil 550 in seinen normalen Betriebsmodus zurückversetzt und ein Alarm ausgelöst.
An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass das Atemwegventil 550 durch eine andere Antriebsenergiequelle als eine pneumatische Quelle betätigt werden kann, z.B. durch eine hydraulische, elektrische, magnetische, mechanische Quelle oder sogar eine Lichtquelle oder eine andere elektromotorische Quelle. Falls das Ventil hydraulisch betätigt wird, wird der Druck in der Hydraulikleitung überwacht. Falls das Atemwegventil 550 elektrisch oder durch elektrische Induktion magnetisch betätigt wird, wird der Strom oder die Spannung (oder beides) in dem elektrischen Kabel überwacht, das zur Energiebeaufschlagung des Atemwegventils 550 verwendet wird. Falls das Atemwegventil 550 mechanisch betätigt wird, z.B. durch einen in einer Hülse verschiebbaren Draht ähnlich einem Gaszug bei einem Rasenmäher, so kann die Kabelposition mit Hilfe von Kontakt- oder Näherungsschaltern überwacht werden, die auf Kontakt durch einen Melder auf dem Draht oder auf Nähe zu einem solchen reagieren. Ein Alarm kann in jedem Fall dann ausgelöst werden, wenn ein Ventil von mindestens einem Parameter, der einer Antriebsenergiequelle zugeordnet ist, erfasst und als fehlerhaft beibehalten wird.
Bezugnehmend wiederum auf die 2 der Zeichnungen kann zusätzlich zu oder anstelle der Drucküberwachung der Steuerleitung der Beatmungskreis 500 und insbesondere die Patientenmonitorverarbeitungseinheit 522 derart ausgebildet und programmiert sein, dass das eingeatmete CO₂-Volumen durch Verarbeiten der Ausgangssignale von dem kombinierten Fluss- und CO₂-Sensor 560 überwacht wird, um einen Ausfall des Wiederbeatmungsventil 550 zu erfassen und dieses dann in den normalen Betriebsmodus zurückzuversetzen. Ist das eingeatmete CO₂-Volumen größer als erwartet, so würde dies darauf hindeuten, dass das Steuersystem des Wiederbeatmungsventils fehlerhaft ist, oder dass das Atemwegventil 550 in dem Wiederbeatmungsmodus ausgefallen oder blockiert ist, wodurch ein Alarm 116 ausgelöst wird. Auf ähnliche Weise kann ein Schwellenwert der End-Atem- oder End-eingeatmeten CO₂-Konzentration als Auslöser für den Alarm 116 verwendet werden, die von einem CO₂-Sensor oder mittels der Ausgangssignale des CO₂-Sensorabschnitts des kombinierten Sensors 560 gemessen wird.
Ein anderer Ansatz des Überwachens des Atemwegventils besteht darin, dass die Fluss- und CO₂-Wellenformen, die in Antwort auf den in dem Beatmungskreislauf verwendeten Flusssensor und den CO₂-Sensor erzeugt werden und die herkömmlich zum Überwachen des Zustandes und der Reaktion des Patienten verwendet werden, ebenso dazu eingesetzt werden können, um Probleme hinsichtlich des Betriebs des Atemwegventils 550 und des diesem zugeordneten Betätigungssystems zu erfassen. Bezugnehmend nun auf die 3 der Zeichnungen sind beispielhafte Fluss- und CO₂-Wellenformen jeweils übereinander als Funktion der abgelaufenen Zeit dargestellt, und zwar während einer beispielhaften Einatmungszeitspanne und eines Teils einer anschließenden Ausatmungszeitspanne für drei Atemwegventilsystemzustände, nämlich "Leckage", "Wiederbeatmung" und "Normal". Wie deutlich zu erkennen ist, unterscheiden sich die Fluss-Wellenformen während der drei gezeigten Zustände nicht deutlich voneinander, während die CO₂-Wellenform bei der Leckage sich deutlich von der Normal- und Wiederbeatmungs-Wellenform in Bezug auf die Form und das angezeigte, erneut eingeatmete Volumen unterscheidet. Falls eine Leckage in dem Ventilbetätigungssystem aufgetreten ist, und wenn der Betätigungsdruck durch die Steuerleitung auf das Atemwegventil ausgeübt wird, um dieses in den Wiederbeatmungsmodus zu versetzen, kann deshalb die CO₂-Wellenform durch die Patientenmonitorverarbeitungseinheit 522 analysiert werden, um einen teilweisen oder vollständigen Ausfall des Ventils hinsichtlich einer Änderung des Modus oder einer anfänglichen Änderung, an die sich eine Rückkehr zu dem normalen Betriebsmodus anschließt, während der der Betätigungsdruck durch die Leckage entweicht, zu erfassen. Ein Alarm kann im Anschluss daran ausgelöst werden und ein zusätzlicher Betätigungsdruck kann automatisch auf das Ventil ausgeübt werden, um die Leckage zu kompensieren. Auf ähnliche Weise, lediglich als Beispiel, ergibt ein Knick in der Steuerleitung, der die Ausübung des Betätigungsdruckes auf das Ventil verhindert, eine normale Wellenform während einer Zeitspanne, in der eine Wiederbeatmungs-Wellenform erwartet wird. Gleichermaßen ergibt ein Knick in der Steuerleitung, der den auf das Ventil ausgeübten Betätigungsdruck einschließt, nachdem ein Wiederbeatmungszyklus ausgelöst und beendet worden ist und ein Ablassen des Betätigungsdruckes versucht worden ist, eine zweite Wiederbeatmungs-Wellenform, wenn eine Normal-Wellenform erwartet wird. Die voranstehende Wellenform-Erkennung kann auf intelligente Wellenform-Analysen unterschiedlichster Art verallgemeinert werden, so dass eine Mustererkennung, eine syntaktische Wellenformanalyse, neurale Netzwerke, adaptive Filter, etc. verwendet werden können, um den Zustand des Atemwegventils zu bestimmen. Die Steigung der Wellenform, die umschlossene Fläche, die Amplitude und/oder Position sowie andere Wellenformmerkmale können zur Charakterisierung der Wellenform verwendet werden. Da die Wellenformanalyse bereits für andere Zwecke von der Patientenmonitorverarbeitungseinheit durchgeführt wird, kann sie zusätzlich auf einfache Weise dahingehend programmiert werden, dass sie den Beatmungsmodus sowie das Bestehen von Problemen in Bezug auf das Ventil bestimmt. "Proben"-Wellenformen, die beispielhaft für verschiedene erwünschte und unerwünschte Zustände sind, die im Zusammenhang mit dem Betrieb des Atemwegventils und dem Beatmungskreislauf in verschiedenen Betriebsarten stehen, können in einem Speicher der Patientenmonitorverarbeitungseinheit als Referenz bereitgestellt werden, mit denen die tatsächlich erzeugten Wellenformen verglichen werden. Ferner ist, obwohl die Analyse der CO₂-Wellenform bequem ist, die Erfindung nicht diesbezüglich beschränkt. Stattdessen kann O₂, N₂ oder ein anderes Gas für die Zwecke der vorliegenden Erfindung überwacht werden, das eine Konzentrationsänderung zeigt, wenn ein Totraumvolumen oder CO₂ hinzugefügt oder entfernt wird. Während Wächter-Wellenformänderungen in Gas-Wellenformen deutlich ausgeprägt sind, können zusätzlich Fluss- oder Druck-Wellenformen, oder beides, in Kombination mit Gas-Wellenformen verwendet werden.
Die Verwendung einer Atemwegventilkonfiguration, die für die Rückkehr zu einem normalen Betriebsmodus ausgebildet ist, ist in den US-Patenten 6,123,674 und 6,098,622 offenbart worden. Bei jedem der in diesen Anmeldungen offenbarten Ventile ist ein Ventilelement innerhalb des Wiederbeatmungs-Ventilaufbaus in eine Position federvorgespannt, in der der Luftfluss durch einen Wiederbeatmungs-Schleifentotraum unterbunden ist und der Luftfluss durch einen Hauptdurchgang in dem Wiederbeatmungsventil geführt wird, um die Atmung des Patienten direkt mit einem Einatmungsschlauch, beispielsweise 518, und einem Ausatmungsschlauch, beispielsweise 520, zu verbinden. Die Federvorspannung muss durch Ausüben eines Steuerleitungsüberdruckes überwunden werden, der höher ist als die Summe aus dem internen Druck in dem Beatmungsgerätkreislauf und einem Wert, der ausreicht, um die Federkraft auf das Ventilelement zu überwinden. Mit anderen Worten, der "voreingestellte" Betriebsmodus ist der normale Betriebsmodus auf Grund des Designs dieser Wiederbeatmungsventile. Wie jedoch voranstehend erwähnt, sollte der Steuerleitungsdruck unbeabsichtigt oberhalb eines Schwellenwerts gehalten werden (z.B., wenn die Ventilsteuerleitung abgeknickt und ein Druckablass verhindert ist), wodurch die auf das Ventilelement wirkende Federkraft überwunden wird, so wird der Wiederbeatmungsmodus möglicherweise zu Lasten des Patienten dann aufrechterhalten, wenn das Atemwegventil aus seinem Wiederbeatmungsmodus in seinen normalen Betriebsmodus zurückkehren soll. Sollte zusätzlich der Steuerleitungsdruck unbeabsichtigt während eines Wiederbeatmungszyklus verringert sein, so kann ein variables Volumen wieder eingeatmet werden, was zu einem ungenau dargestellten Wert oder zu einem verschwendeten Wiederbeatmungszyklus führt. Entsprechend kann die vorliegende Erfindung einen zusätzlichen Betriebsspielraum und einen Sicherheitsfaktor selbst für diese sehr guten Atemwegventilkonstruktionen bieten.
Während die voranstehenden Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit "passiven" Vorrichtungen zum Einführen eines Totraumes oder Auslösen einer Wiederbeatmung beschrieben worden sind, sind aktive Geräte als innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung liegend in Betracht gezogen worden, beispielsweise angetriebene Blasebälge, die bei der Ausatmung expandieren und sich beim Ausstoß der Ausatmung zur Wiederbeatmung durch den Patienten zusammenziehen. Gleichermaßen kann CO₂ in den Beatmungsgerätkreislauf für die Wiederbeatmung eingeführt werden, die tracheale Gasinsufflation (TGI) kann zur Vereinfachung der Wiederbeatmung gesteuert werden, eine vorübergehende Speicherung des CO₂ kann durch andere Mittel als die voranstehend erwähnten Blasebälge bewirkt werden, z.B. durch eine Kolben-Zylinder-Anordnung oder durch ein anderes positiv-variables Volumen, oder das CO₂ kann chemisch gespeichert und anschließend freigegeben werden. In all diesen Fällen kann der Verlauf der versuchten Vorgänge sowohl direkt überwacht werden, indem eine Betätigungs-, Antriebs- oder Energiequelle überwacht wird, die dem eingesetzten Gerät zugeordnet ist (z.B. pneumatisch, hydraulisch, elektrisch, etc.), als auch durch eine erfassbare Änderung der Position oder des Modus des Geräts. Alternativ oder in Kombination mit dem Überwachen des Geräts können die Ergebnisse der versuchten Vorgänge im Hinblick auf einen ordnungsgemäßen Verlauf durch geeignete Analyse der Systemausgänge überwacht werden, z.B. der Gaskonzentration, des Luftflusses, des Luftdruckes etc., die herkömmlich aufgenommen und für andere Zwecke, wie voranstehend beschrieben wurde, verarbeitet werden.
Während die vorliegende Erfindung im Hinblick auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen offenbart worden ist, so versteht der Fachmann und erkennt, dass sie nicht diesbezüglich beschränkt ist. Insbesondere und ohne Einschränkung können Zusätze, Streichungen und Modifikationen an der offenbarten Ausführungsform vorgenommen werden, ohne dass der Bereich der Erfindung verlassen wird, wie er durch die Ansprüche bestimmt ist. Auf ähnliche Weise fällt die Erfindung nicht aus dem Bereich der Ansprüche, wenn nicht alle Merkmale der offenbarten Ausführungsform vorhanden sind.

Claims

Atemwegventilsystem zum Versehen eines Beatmungskreislaufes (500) mit einer Wiederbeatmungsfähigkeit, mit: einem Aufbau, der ein Wiederbeatmungs-Totraumvolumen (512) bestimmt; einem Atemwegventil (550), das mit dem das Wiederbeatmungs-Totraumvolumen (512) bestimmenden Aufbau gekoppelt ist und einen ersten Betriebsmodus, der auf einen ersten Wert einer Betätigungsenergie reagiert, um einen Luftfluss im Wesentlichen direkt durch das Atemwegventil zu und von einem Patienten zu gestatten, der von dem Wiederbeatmungs-Totraumvolumen (512) getrennt ist, sowie einen zweiten Betriebsmodus hat, der auf einen zweiten unterschiedlichen Wert einer Betätigungsenergie reagiert, um einen Luftfluss von dem Patienten zu dem Wiederbeatumungs-Totraumvolumen (512) umzuleiten; und einer Betätigungsenergiequelle (104), die in wahlweise betriebsmäßiger Verbindung mit dem Atemwegventil (550) steht zum selektiven Betreiben des Atemwegventils (550) in dem ersten und dem zweiten Betriebsmodus; gekennzeichnet durch zumindest einen Sensor (110), der dazu ausgebildet ist, einen Wert einer Betätigungsenergie zu erfassen, der dazu dient, das Atemwegventil (550) dann zu betreiben, wenn das Atemwegventil (550) in dem ersten und/oder dem zweiten Betriebsmodus sein soll, um festzustellen, ob das Atemwegventil (550) mit einem geeigneten Wert der Betätigungsenergie beaufschlagt wird, um das Atemwegventil (550) in den beabsichtigen Betriebsmodus zu versetzen oder zu halten.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 1, bei dem die Betätigungsenergiequelle ausgewählt ist aus der Gruppe, die eine Quelle aus einem unter Über- oder Unterdruck stehenden Fluid, eine Elektrizitätsquelle, eine mechanische Antriebsquelle und eine elektromotorische Quelle aufweist.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend ein Steuergerät (112) zum Betätigen des Atemwegventils in zumindest den zweiten Modus.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 3, bei dem das Steuergerät (112) in einem Patientenmonitor (522) integriert ist.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 3, bei dem das Steuergerät (112) das Atemwegventil positiv zwischen dem ersten und dem zweiten Modus zu verschieben vermag.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 3, bei dem das Steuergerät (112) auf Signale von einem Patientenmonitor zu reagieren vermag, um das Atemwegventil zwischen dem ersten und dem zweiten Modus zu verschieben.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 6, ferner umfassend einen Patientenmonitor (522) zum Initiieren von Signalen an das Steuergerät (112), um das Atemwegventil zwischen dem ersten und dem zweiten Modus zu verschieben.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 3, bei dem das Steuergerät (112) dafür programmiert ist, das Atemwegventil periodisch zwischen dem ersten und dem zweiten Modus zu verschieben.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend eine Alarmvorrichtung (116), die auf eine Erfassung eines Werts der Betätigungsenergie durch den zumindest einen Sensor reagiert.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 9, bei dem die Alarmvorrichtung (116) auf zumindest einen besonderen Wert der Betätigungsenergie reagiert.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 9, bei dem die Alarmvorrichtung (116) auf einen Wert der Betätigungsenergie außerhalb eines ausgewählten Wertebereichs reagiert.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 9, bei dem die Alarmvorrichtung (116) auf einen Wert der Betätigungsenergie innerhalb eines ausgewählten Wertebereichs reagiert.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 9, bei dem die Alarmvorrichtung (116) auf eine ausgewählte Anzahl von erfassten Abweichungen des Werts der Betätigungsenergie von zumindest einem ausgewählten Wert reagiert.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 13, bei dem die Alarmvorrichtung (116) auf ein Auftreten der ausgewählten Anzahl erfasster Abweichungen innerhalb einer ausgewählten Zeitspanne reagiert.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 13, bei dem die Alarmvorrichtung (116) auf ein Auftreten der ausgewählten Anzahl erfasster Abweichungen reagiert, falls jede solche Abweichung mindestens einem ausgewählten Wert in Bezug auf zumindest den einen ausgewählten Wert entspricht.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend einen Luftflusssensor, einen CO₂-Sensor, einen Prozessor zum Berechnen eines eingeatmeten CO₂-Volumens, der auf Signale von dem Luftflusssensor und dem CO₂-Sensor reagiert, und einen Schaltkreis zum Auslösen eines Alarms, der auf eine Abweichung eines berechneten eingeatmeten CO₂-Volumens von einem ausgewählten Wert oder Wertebereich reagiert.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 16, bei dem der Luftflusssensor und der CO₂-Sensor in einer einzigen Einheit kombiniert sind.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend einen CO₂-Sensor, der dazu angeordnet ist, das CO₂ in dem Beatmungskreislauf zwischen dem Atemwegventil und einem Patienten zu erfassen, und einen Prozessor zum Berechnen der End-Atem- und/oder End-Eingeatmeten CO₂-Konzentration in Reaktion auf Signale von dem CO₂-Sensor, und einen Schaltkreis zum Auslösen eines Alarms, der auf eine Abweichung der mindestens einen berechneten CO₂-Konzentration von einem ausgewählten Wert oder Wertebereich reagiert.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 1, bei dem das Atemwegventil (550) ein druckbetätigtes Atemwegventil ist, bei dem der erste Modus auf einen ersten Pegel eines Betätigungsdruckes und der zweite Modus auf einen zweiten unterschiedlichen Pegel eines Betätigungsdruckes reagiert, und bei dem die Betätigungsenergiequelle eine Quelle an unter Druck stehendem Fluid aufweist, und ferner mit: einer Steuerleitung (102), die von der Quelle des unter Druck stehenden Fluids zu dem Atemwegventil (550) verläuft, um selektiv eine Modusänderung des Atemwegventils (550) zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus durch eine Änderung des Betätigungsdruckpegels auszulösen; einem Steuerleitungsventil (106), das in der Steuerleitung zwischen der Quelle des unter Druck stehenden Fluids und dem Atemwegventil angeordnet ist, wobei das Steuerleitungsventil (106) zum Öffnen und zum Schließen der Verbindung zwischen der Steuerleitung (102) und der Umgebung ausgebildet ist, um die Änderung des Betätigungsdruckes auszulösen, der auf das Atemwegventil (550) ausgeübt wird; und wobei der mindestens eine Sensor (110) einen Drucksensor aufweist zum Erfassen eines Werts des Betätigungsdruckes innerhalb der Steuerleitung (102), der auf das Atemwegventil (550) wirkt.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 19, bei dem das Steuerleitungsventil (106) zum Öffnen und Schließen der Verbindung zwischen der Quelle des unter Druck stehenden Fluids und dem Atemwegventil durch die Steuerleitung ausgebildet ist.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 19, ferner umfassend ein Steuergerät (112), das auf den erfassten Druck zum Betätigen des Steuerleitungsventils (106) reagiert.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 21, bei dem das Steuergerät (112) auf den erfassten Druck reagiert, um den Steuerleitungsdruck durch Betätigen des Steuerleitungsventils (106) oberhalb eines ausgewählten Werts zu halten.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 21, bei dem das Steuergerät (112) auf den erfassten Druck reagiert, um den Steuerleitungsdruck durch Betätigen des Steuerleitungsventils (106) unterhalb eines ausgewählten Werts zu halten.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 21, bei dem das Steuergerät (112) auf den erfassten Druck reagiert, um den Steuerleitungsdruck innerhalb eines ausgewählten Wertebereichs zu halten.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 21, bei dem das Steuergerät (112) das Atemwegventil (550) durch Betätigen des Steuerleitungsventils (106) zwischen dem ersten und dem zweiten Modus zu verschieben vermag.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 25, bei dem das Steuergerät (112) auf Signale von einem Patientenmonitor zu reagieren vermag, um das Atemwegventil zwischen dem ersten und dem zweiten Modus zu verschieben.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 26, ferner umfassend einen Patientenmonitor (522) zum Initiieren von Signalen an das Steuergerät, um das Atemwegventil (550) zwischen dem ersten und dem zweiten Modus zu verschieben.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 21, bei dem das Steuergerät (112) dafür programmiert ist, das Atemwegventil (550) zwischen dem ersten und dem zweiten Modus periodisch zu verschieben.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 28, bei dem das Steuergerät (112) auf den erfassten Druck während des zweiten Modus reagiert, um den Steuerleitungsdruck durch Betätigen des Steuerleitungsventils (106) oberhalb eines ausgewählten Werts zu halten.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 28, bei dem das Steuergerät (112) auf den erfassten Druck während des zweiten Modus reagiert, um den Steuerleitungsdruck durch Betätigen des Steuerleitungsventils (106) unterhalb eines ausgewählten Werts zu halten.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 28, bei dem das Steuergerät (112) auf den erfassten Druck während des zweiten Modus reagiert, um den Steuerleitungsdruck innerhalb eines ausgewählten Wertebereichs zu halten.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 19, ferner umfassend eine Alarmvorrichtung (116), die auf den Betätigungsdruck reagiert, der mindestens oberhalb eines ausgewählten Werts; und/oder unterhalb eines zweiten Werts; und/oder außerhalb eines ausgewählten Wertebereichs liegt.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 19, ferner umfassend eine Alarmvorrichtung (116), die auf den Betätigungsdruck reagiert, der oberhalb eines ersten ausgewählten Werts liegt, wenn das Atemwegventil sich in dem ersten Modus befindet, und auf den Betätigungsdruck reagiert, der unterhalb eines zweiten ausgewählten Werts liegt, wenn das Atemwegventil sich in dem zweiten Modus befindet.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 19, ferner umfassend eine Alarmvorrichtung (116), die auf eine ausgewählte Anzahl von Abweichungen des Betätigungsdruckes von einem ausgewählten Druckwert reagiert.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 34, bei dem die Alarmvorrichtung (116) auf ein Auftreten der ausgewählten Anzahl von Abweichungen innerhalb einer ausgewählten Zeitspanne reagiert.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 34, bei dem die Alarmvorrichtung (116) auf ein Auftreten der ausgewählten Anzahl von Abweichungen reagiert, falls jede solche Abweichung zumindest einem ausgewählten Wert in Bezug auf den ausgewählten Druckwert entspricht.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 19, ferner umfassend einen Luftflusssensor, einen CO₂-Sensor und einen Prozessor zum Berechnen des eingeatmeten CO₂-Volumens, der auf Signale von dem Luftflusssensor und dem CO₂ reagiert, und einen Schaltkreis zum Auslösen eines Alarms, der auf eine Abweichung eines berechneten eingeatmeten CO₂-Volumens von einem ausgewählten Wert oder Wertebereich reagiert.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 37, bei dem der Luftflusssensor und der CO₂-Sensor in einer einzigen Einheit kombiniert sind.
Atemwegventilsystem nach Anspruch 19, ferner umfassend einen CO₂-Sensor, der dazu angeordnet ist, das CO₂ in dem Beatmungskreislauf zwischen dem Atemwegventil (550) und einem Patienten zu erfassen, und einen Prozessor zum Berechnen von dem End-Atem- und/oder end-eingeatmeten CO₂, der auf Signale von dem CO₂-Sensor reagiert und betriebsmäßig mit einem Schaltkreis gekoppelt ist zum Auslösen eines Alarms, der auf eine Abweichung von zumindest einem berechneten CO₂ von einem ausgewählten Wert oder Wertebereich reagiert.
Verfahren zum Verbessern der Zuverlässigkeit des Betriebs eines Atemwegventils (550) für einen Beatmungskreislauf (502), wobei das Atemwegventil einen ersten Betriebsmodus zum Gestatten eines Luftflusses im Wesentlichen direkt durch das Atemventil (550) und einen zweiten Betriebsmodus zum Vorsehen des Beatmungskreislaufes mit einer Wiederbeatmungsfähigkeit besitzt, mit den Schritten: selektives Beaufschlagen des Atemwegventils (550) mit einer Betätigungsenergie von einer Betätigungsenergiequelle, um das Atemwegventil (550) in einem beabsichtigten Betriebsmodus zu betreiben, der den ersten und/oder den zweiten Betriebsmodus aufweist; gekennzeichnet durch: Erfassen eines Werts der Betätigungsenergie, mit der das Atemwegventil (55) beaufschlagt wird, zur Betätigung desselben in den beabsichtigten Betriebsmodus; und Korrigieren einer erfassten Wertabweichung von zumindest einem ausgewählten Wert der Betätigungsenergie, um das Atemwegventil (550) in den beabsichtigten Betriebsmodus zu versetzen oder in dem beabsichtigten Betriebsmodus zu halten.
Verfahren nach Anspruch 40, bei dem der zumindest eine ausgewählte Wert einen Wertebereich aufweist.
Verfahren nach Anspruch 40, des Weitern mit dem Schritt des Auswählens der Betätigungsenergiequelle aus der Gruppe, die eine Quelle aus einem unter Über- oder Unterdruck stehenden Fluid, eine Elektrizitätsquelle, eine mechanische Antriebsquelle und eine elektromotorische Quelle aufweist.
Verfahren nach Anspruch 40, bei dem das Atemwegventil (550) ein druckbetätigtes Atemwegventil aufweist, und ferner mit den Schritten: Auswählen der Betätigungsenergiequelle derart, dass sie einer Quelle von unter Druck stehendem Fluid entspricht; Vorsehen einer Steuerleitung (102), die von der Quelle von unter Druck stehendem Fluid zu dem Atemwegventil verläuft, um selektiv eine Modusänderung des Atemwegventils zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus durch eine Änderung des Betätigungsdruckes, der dem Atemwegventil über die Steuerleitung bereitgestellt wird, auszulösen; Erfassen des Luftdruckes in der Steuerleitung; und Korrigieren einer erfassten Steuerleitungsluftdruckabweichung von zumindest einem ausgewählten Wert des Steuerleitungsluftdruckes.
Verfahren nach Anspruch 43, des Weiteren mit dem Schritt des Erfassens des Steuerleitungsluftdruckes, wenn das Atemwegventil sich in dem ersten und in dem zweiten Modus befindet, und Korrigieren einer erfassten Steuerleitungsluftdruckabweichung von einem ersten ausgewählten Wert des Steuerleitungsluftdruckes, wenn das Atemwegventil sich in dem ersten Modus befindet, und Korrigieren einer erfassten Steuerleitungsluftdruckabweichung von einem zweiten ausgewählten Wert des Steuerleitungsluftdruckes, wenn das Atemwegventil sich in dem zweiten Modus befindet.
Verfahren nach Anspruch 44, bei dem der erste und der zweite ausgewählte Wert des Steuerleitungsluftdruckes einen Wertebereich aufweist.
Verfahren nach Anspruch 43, bei dem das Korrigieren der erfassten Steuerleitungsdruckabweichung das selektive Steuern der Verbindung zwischen der Quelle von unter Druck stehendem Fluid und dem Atemwegventil durch die Steuerleitung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 43, ferner mit den Schritten: Vorsehen eines Steuerleitungsventils (106), das in der Steuerleitung zwischen der Quelle von unter Druck stehendem Fluid und dem Atemwegventil angeordnet ist, wobei das Steuerleitungsventil für die selektive Verbindung der Steuerleitung mit einer Umgebung ausgebildet ist; und Korrigieren der erfassten Steuerleitungsdruckabweichung von dem zumindest einen ausgewählten Wert durch Einstellen der Verbindung zwischen der Steuerleitung und der Umgebung.
Verfahren nach Anspruch 47, bei dem das Korrigieren der erfassten Steuerleitungsdruckabweichung das Aufrechterhalten des Steuerleitungsdruckes oberhalb eines ausgewählten Werts durch Betätigen des Steuerleitungsventils umfasst.
Verfahren nach Anspruch 47, bei dem das Korrigieren der erfassten Steuerleitungsdruckabweichung das Aufrechterhalten des Steuerleitungsdruckes unterhalb eines ausgewählten Werts durch Betätigen des Steuerleitungsventils umfasst.
Verfahren nach Anspruch 47, ferner mit dem Schritt des Verschiebens des Atemwegventils zwischen dem ersten und dem zweiten Modus durch Betätigen des Steuerleitungsventils.
Verfahren nach Anspruch 50, des Weiteren mit dem Schritt des Überwachens eines Zustandes des Patienten, wobei das Verschieben des Atemwegventils durch die Steuerleitung zumindest teilweise auf den überwachten Zustand des Patienten hin bewirkt wird.
Verfahren nach Anspruch 50, bei dem das Verschieben des Atemwegventils zwischen dem ersten und dem zweiten Modus periodisch ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 47, bei dem das Korrigieren der erfassten Steuerleitungsdruckabweichung das Aufrechterhalten des Steuerleitungsdruckes innerhalb eines ausgewählten Wertebereichs umfasst.
Verfahren nach Anspruch 43, des Weiteren mit dem Schritt des Betätigens eines Alarms (116), der auf den Betätigungsdruck reagiert, welcher oberhalb eines ausgewählten Werts; und/oder unterhalb eines ausgewählten Werts; und/oder außerhalb eines ausgewählten Wertebereichs liegt.
Verfahren nach Anspruch 43, des Weiteren mit dem Schritt des Betätigens eines Alarms (116), der auf den Betätigungsdruck reagiert, welcher oberhalb eines ersten ausgewählten Werts liegt, wenn das Atemwegventil sich in dem ersten Modus befindet, und auf den Betätigungsdruck reagiert, welcher unterhalb eines zweiten ausgewählten Werts liegt, wenn das Atemwegventil sich in dem zweiten Modus befindet.
Verfahren nach Anspruch 43, des Weiteren mit dem Schritt des Betätigens eines Alarms (116), der auf ein Auftreten einer ausgewählten Anzahl von Abweichungen des Betätigungsdruckes von einem ausgewählten Druckwert reagiert.
Verfahren nach Anspruch 56, bei dem der Alarm (116) auf ein Auftreten der ausgewählten Anzahl von Abweichungen innerhalb einer ausgewählten Zeitspanne reagiert.
Verfahren nach Anspruch 56, bei dem der Alarm (116) als Antwort auf das Auftreten der ausgewählten Anzahl von Abweichungen hin betätigt wird, falls jede solche Abweichung zumindest einem ausgewählten Wert in Bezug auf den ausgewählten Druckwert entspricht.
Verfahren nach Anspruch 43, des Weiteren mit dem Schritt des Berechnens des eingeatmeten CO₂-Volumens als Antwort auf die Ausgaben eines Luftflusssensors und eines CO₂-Sensors, und mit dem Schritt des Auslösens eines Alarms als Antwort auf eine Abweichung des berechneten, eingeatmeten CO₂-Volumens von einem ausgewählten Wert oder Wertebereich.
Verfahren nach Anspruch 43, des Weiteren mit dem Schritt des Berechnens der End-Atem- und/oder end-eingeatmeten CO₂-Konzentration als Antwort auf Signale von einem CO₂-Sensor, der dazu angeordnet ist, CO₂ in dem Beatmungskreislauf zwischen dem Atemwegventil und einem Patienten zu erfassen, und mit dem Schritt des Auslösens eines Alarms als Antwort auf eine Abweichung von zumindest einer berechneten CO₂-Konzentration von einem ausgewählten Wert oder Wertebereich.