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WO2025098550A1 - Beatmungssystem - Google Patents

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WO2025098550A1
WO2025098550A1 PCT/DE2024/000088 DE2024000088W WO2025098550A1 WO 2025098550 A1 WO2025098550 A1 WO 2025098550A1 DE 2024000088 W DE2024000088 W DE 2024000088W WO 2025098550 A1 WO2025098550 A1 WO 2025098550A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ventilation
dead space
space reduction
reduction device
flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/DE2024/000088
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus GRÜNDLER
Christoph Gründler
Bernd RESLO
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gruendler GmbH
Original Assignee
Gruendler GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gruendler GmbH filed Critical Gruendler GmbH
Publication of WO2025098550A1 publication Critical patent/WO2025098550A1/de
Pending legal-status Critical Current
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Definitions

  • the invention relates to a ventilation system for supporting gas exchange in a patient by means of mechanical ventilation with the features of claim 1.
  • Ventilation devices for mechanically ventilating a patient are known. According to the state of the art, as described, for example, in EN ISO 80601-2-12, they typically include a graphical user interface, such as a touchscreen, as well as a gas mixing unit, measuring devices for gas pressures and gas flows, and a control device.
  • the control device serves for the cyclical application of adjustable gas mixtures in the form of adjustable pressure, flow, or volume curves with adjustable criteria for switching and properties of essentially alternating exhalation and inhalation phases.
  • the control device also typically has a monitoring device with at least partially adjustable alarm limits.
  • the ventilation device has a ventilation hose system and a patient interface.
  • the document EP 3 651 842 B1 shows a dead space reduction device for supporting pulmonary gas exchange in patients and for coupling to a ventilation device with a flexible tube that can be inserted into the trachea of a patient, a pump unit, a reservoir unit and a control which is configured in such a way that an expiratory, in particular end-expiratory, suction and an inspiratory, in particular end-inspiratory, or beginning-expiratory return of the sucked-out gas can be set via the flexible tube by means of the pump unit, wherein the dead space reduction device for suction and return of gas from the ventilation tube system of the ventilation device has a further flexible tube, a further pump unit and a further reservoir unit.
  • a flexible tube that can be inserted into the patient’s trachea
  • the system described in EP 3 651 842 B1 is designed and capable of independently collecting the measurement signals required for its function using its own sensors, thus performing its function of active dead space reduction without the need for an electrical or data connection to the ventilation device.
  • the described dead space reduction device is typically operated via a dedicated user interface.
  • the described second pump and reservoir unit of the dead space reduction device is necessary to achieve pneumatic compensation of the effects on gas flow, gas pressure, gas volume, and gas composition in the ventilation system caused by the first pump and reservoir unit, such that these effects are largely "invisible" to the coupled ventilation device and do not lead to undesirable interference with its measuring, display, and control functions.
  • the suction of gas in the area of the patient's trachea could otherwise be detected by the ventilation device as a pressure drop and misinterpreted as the patient's inspiratory effort .
  • the second pump and reservoir unit compensates for the suction of the first pump and reservoir unit by pumping gas in close to the ventilation device.
  • the invention is therefore based on the object of providing a simpler and more compact ventilation system.
  • the ventilation system according to the invention for supporting gas exchange in a patient by means of mechanical ventilation has a ventilation device for mechanical ventilation of the patient and a dead space reduction device.
  • the ventilation device comprises a control device, in particular with a flow or pressure generator, for the application of gases and a ventilation circuit, wherein the ventilation circuit comprises a ventilation hose system, a patient interface and a connecting device therebetween.
  • the ventilation hose system has, in particular, an inhalation leg between a gas outlet of the ventilation device and a Y-piece, as well as an exhalation leg between the Y-piece and an exhalation valve controlled by the ventilation device.
  • the inhalation and exhalation legs do not have to be separate hoses, but can also be designed coaxially or in pairs with a common connecting wall; both in heated and unheated versions.
  • Water traps can be used, particularly with unheated hose systems, to separate moisture condensing from the respiratory gas.
  • a version without an exhalation hose (with a valve or leak opening close to the patient) as well as variants for use with nasal high-flow are also possible according to the invention.
  • the patient interface is, in particular, a mask, a helmet, nasal cannula, an endotracheal tube, or a tracheostomy cannula.
  • the connecting device is, in particular, a tube extension and may also include additional components, such as an elbow or a closed suction system. However, it can also be formed more simply, for example, from matching connectors of the patient interface and the Y-piece.
  • the dead space reduction device comprises a pump and reservoir unit and a connecting tube to a pneumatic coupling point in the ventilation circuit, in particular at the patient interface or at the connecting device.
  • "At the patient interface” means, for example, a connection to a mask or through a mask to a nasal cannula or outside the patient to an endotracheal tube or through an endotracheal tube or a tracheostomy cannula in the area of the patient's internal airways, as described in the documents DE 102017006655 A1 and DE 102022004180 A1.
  • the ventilation system in particular the dead space reduction device itself, has a control such that an expiratory, in particular end-expiratory, suction and an inspiratory, in particular end-inspiratory or beginning-expiratory return of the extracted gas can be adjusted.
  • a characteristic of the invention is that the ventilation system is designed such that signal changes measurable by the ventilation device, in particular the flow, pressure, CO2, or other gas composition signals measured by the ventilation device, which are attributable to activities of the dead space reduction device, are recognized and/or calculated as such by the ventilation device and taken into account by the control device.
  • Flow signals here means signals relating to volume and/or mass flows.
  • “Recognized as such” means that the signal changes are assigned to the activity of the dead space reduction device based on data available in the ventilation system, in particular in the ventilation device, for example by comparing flow data with stored characteristic data series and/or stored limit values.
  • the ventilation system is preferably informed about the combination with a dead space reduction device and, if applicable, also about its activity (e.g., data on current piston movements), and thus “expects" these (specific) changes.
  • the ventilation system can detect the activity of the dead space reduction device without a data connection.
  • “Calculated” here means that the ventilation system is informed about the combination with a dead space reduction device and calculates itself which signal changes can be expected based on its activity. Both detection and calculation can be combined.
  • the ventilation device In contrast to the familiar combination of a ventilation device and a dead space reduction device, the ventilation device "knows" that it is combined with a dead space reduction device and takes its activity into account. This makes it possible to dispense with a second pump and reservoir unit. Because the ventilation device knows, through data exchange with the dead space reduction device, when and to what extent the patient-related changes, particularly in pressure, gas flow, volume, and gas composition, are caused by the activities of the pump and reservoir unit, these can be calculated from the corresponding measurement signals, particularly using mathematical methods such as addition, subtraction, ratio calculations, and/or filtering. The actual pressure/gas flow and volume compensation is no longer performed by a second pump and reservoir unit, but by an appropriately adjusted pressure/flow/volume control and gas mixture of the ventilation device.
  • the compensation of the dead space reduction device's activities can preferably take place within the measured value processing (conversion of raw signals into standardized digital values, filtering, offset compensation, etc.) and thus before the measured values are made available for further processing in the control and monitoring systems.
  • compensation through suitable temporary adjustment of the controller setpoints of the ventilation device, and any combination of these methods, is also conceivable.
  • the internal target value of the PEEP pressure regulator of the ventilator device can be temporarily raised in order to initiate compensation before the pressure reduction resulting from the suction and thus minimize a "pressure dip".
  • the measurement and control functionality of the ventilation system remains essentially unaffected, since the ventilation system knows all activities of the dead space reduction system, particularly with regard to the effects caused by the volume shift (especially pressure changes and volume shifts), and the corresponding times, and thus the resulting influences can be eliminated or compensated.
  • Pressure equalization can be easily achieved using the flow or pressure generator of the ventilator.
  • the data transmission can also include anticipated values that are expected at defined points in time based on the pumping device's travel profile – either in addition to or instead of actual measured values.
  • the volume displacement can be predicted with high accuracy for each point in time based on a defined travel profile (determined in particular by acceleration, speed, deceleration, and total stroke).
  • the dead space reduction device can also take high-frequency measurement and setting values as well as control parameters of the ventilation device into account in the control system, further advantages arise:
  • the pumping device's travel times and travel profiles can be continuously adjusted based, among other things, on transmitted setting and control parameters and measured values from the coupled ventilation device (e.g., gas flow, etc. CCh content of the exhaled gas, expiratory time constant, dead space volume, phase of the respiratory cycle, ventilation mode, etc.).
  • the coupled ventilation device e.g., gas flow, etc. CCh content of the exhaled gas, expiratory time constant, dead space volume, phase of the respiratory cycle, ventilation mode, etc.
  • adjusting/limiting the piston stroke can, among other things, minimize noise and wear on the pumping unit and reduce the time window required for piston movement, thus increasing efficiency. This is due, among other things, to the fact that the reduced time required smaller Kohben strokes, synchronization with the ventilation device can be achieved even at higher respiratory rates.
  • the dead space reduction device has exactly one pump and reservoir unit, and the ventilation device has exactly one flow or pressure generator for dosing the gases to be administered.
  • a second pump and reservoir unit is deliberately omitted, and the ventilation device has no additional flow or pressure generator, but only the one required for every ventilation device.
  • the flow or pressure generator in particular, has a motor and a fan.
  • the dead space reduction device comprise a sensor, in particular a CO2 sensor or a pressure sensor, and that signals from the sensor can be transmitted to and processed by the control device of the ventilation device.
  • This coupling enables the control device to consider not only the signals that the ventilation device already detects using its own sensors, but also additional signals that provide important additional information, particularly because the dead space reduction device can determine values very close to the patient using the sensors.
  • a CO2 sensor can be used to detect the correct pneumatic coupling of the dead space reduction device into the ventilation circuit.
  • the dead space reduction device comprises a pressure measuring device which is coupled to the ventilation device in such a way that measurement data of the pressure measuring device can be processed by the control device of the ventilation device in order to detect flow losses in the dead space reduction device, in the ventilation hose system or in the patient interface to detect and, in particular, to compensate.
  • an extension of the measurement and control algorithms for the ventilation system control includes automatic detection of a catheter inserted into the patient's trachea and connected to the dead space reduction unit (particularly as part of a closed suction system), as well as the option of adjustable compensation for the resulting pneumatic effects.
  • This detection can be achieved in the ventilation system, for example, by comparing or verifying the pressure and pressure curve at the reservoir unit measured and transmitted by the dead space reduction unit with the pressure and gas flow in the area of the Y-piece or patient connection opening. This also prevents interference with user-set inspiratory and/or expiratory tube compensation, or allows fully automatic compensation of the actual pneumatic resistance up to the tip of the tube or tracheostomy tube.
  • the invention further proposes that the ventilation device have an expiratory flow limitation such that an expiratory flow can be adjusted via the user interface, and that, in particular, the temporal course of the flow can be input via a ramp time and/or a flow curve, wherein flow is understood to be an instantaneous volume flow, a cumulative volume flow, an instantaneous mass flow, a cumulative mass flow, or the pressure.
  • the flow limitation can be defined in the user interface, for example, via an expiratory ramp time and/or the shape of the expiratory pressure or flow/volume curve, and thus be coordinated with the optimal times for activities of the dead space reduction device.
  • essential settings and controls, as well as messages and alarms of the dead space reduction device are part of the user interface of the ventilation device.
  • all settings of the dead space reduction device and the associated signaling, especially messages and alarms are part of the user interface of the ventilation device. This provides the user with all relevant information in a uniform presentation; the same applies to all settings related to ventilation. This contributes significantly to Increased usability and allows, for example, the data interface of the ventilation device to hospital information systems, central monitors, etc. to be expanded to include data from the dead space reduction device.
  • the dead space reduction device can be realized with a significantly smaller size and weight than in the prior art, thus enabling arrangement/installation in the immediate vicinity, preferably below the coupled ventilation device, for example, on a shared equipment trolley as a device carrier or another support system.
  • the dead space reduction device is spatially integrated, i.e., at least the pump and reservoir unit is arranged essentially within the ventilation device.
  • the ventilation system therefore has a device carrier on which the dead space reduction device is arranged in a use position below the ventilation device. This eliminates the space required for an additional device at the patient bed. In particular, it is intended to coordinate the dead space reduction device and the ventilation device in such a way that they also visually form a functional unit.
  • the dead space reduction device is preferably positioned so that the axis of movement of the pump and reservoir unit is parallel to the side of an imaginary cuboid around the ventilation device facing the user and is arranged in particular horizontally in a position of use.
  • the dead space reduction device To ensure trouble-free operation of the dead space reduction device with regard to the formation of condensate in the functional elements carrying patient gas, such as lines and reservoir units, it may be necessary to regulate their temperature. By increasing their wall temperature to at least a temperature corresponding to the dew point of the gas contained, the condensation of moisture can be reduced or prevented.
  • Various technical methods can be used for heating, for example, warm air circulation, electrical heating, or Hybrid forms.
  • the invention therefore proposes that the reservoir unit of the dead space reduction device and/or the connecting tube to the patient contain a temperature control device or be operated in conjunction with such a device.
  • the insertion or removal of these patient-related parts of the dead space reduction device is preferably carried out from the operating side of the coupled ventilation device.
  • the user simply needs to activate the unlocking or locking function in the user interface and then remove or insert the set of patient-related parts of the dead space reduction device without the need for tools. Further user activities, particularly for connecting measuring elements, are not provided.
  • a further advantage in terms of simple and error-proof handling arises from the reduction in the number of pneumatic coupling points of the dead space reduction device in the ventilation circuit. Instead of the previous three coupling points, only one coupling point near the patient is now required.
  • the coupling point for the second pump and reservoir unit can be omitted, as can the pressure measurement line for connection to the ventilation device. This not only significantly simplifies handling for the user, but also allows the patient set/hose system of the dead space reduction device to be designed much slimmer, lighter, and simpler.
  • the ventilation system For the inhalational sedation of ventilated patients, at least one dosing unit for volatile anesthetic gases, an anesthetic gas reflector known, for example, from EP3471808 A1, and a measuring device for the anesthetic gas concentration are typically required.
  • the ventilation system preferably already a unit for gas analysis of the gas extracted from the dead space is included, the invention proposes that the ventilation system have a dosing device for volatile anesthetic or other therapeutic gases, such as NO, CO2 or humidifier water for an "active HME", which can be adjusted via the user interface.
  • the dosing device is fluidically coupled to the dead space reduction device.
  • the dosing unit can be mechanically and/or data-technically coupled to the ventilation device.
  • the dosing unit is accommodated in particular near, preferably below, the ventilation device, but could also be placed in a separate housing.
  • the integration of a dosing unit for volatile anesthetic gases or therapeutic gases is advantageous because, when operated via the graphical user interface (GUI) of the ventilation device, a separate GUI is unnecessary. Furthermore, a separate measuring line for gas analysis would be unnecessary.
  • GUI graphical user interface
  • the dead space reduction device contains at least one switchable valve that has a fluidic connection to an anesthetic gas absorber or an anesthetic gas suction device.
  • the invention therefore proposes that the dead space reduction device or the ventilation device has a gas analysis unit with which gases, in particular CO2 and/or volatile anesthetic gases, can be measured and that the gas analysis unit is coupled in particular in such a way that measurement data of the gas analysis unit can be processed by the dead space reduction device and/or the control device of the ventilation device and/or a dosing device.
  • the invention further proposes that the dosage of the volatile anesthetic gases or therapeutic gases or also of humidifier water is designed in such a way that it is dependent on the set and/or measured minute ventilation volumes as well as the measured gas concentrations or the measured humidity and, if applicable, temperature in the ventilation gas.
  • the user-side setting for example of a desired minimum alveolar concentration (MAC)
  • MAC desired minimum alveolar concentration
  • the dosage device can in particular be connected to a reservoir or contains such a reservoir. This can, for example, be an original container (such as a bottle).
  • the dosage device can furthermore contain a pump device and/or valves.
  • the invention proposes that the filling level of a connected anesthetic gas absorber in the GUI of the ventilation device is calculated and monitored in an adjustable manner based on the dosage of the volatile anesthetic gas accumulated over time.
  • anesthetic gas absorber or anesthetic gas suction device within the dosing device via a switchable valve. This can be opened via the control device at appropriate phases of the breathing cycle, thus accelerating washout.
  • Heat and moisture exchangers are, among other things, state of the art for heating and humidifying the respiratory gases. In certain applications (e.g., in cases of high leakage), however, the efficiency of the passive design is insufficient, and an external supply of water and energy is required.
  • the corresponding dosing for an "active" HME/booster can also be carried out via an optional dosing unit as part of the system described here, with data transmission from and to the ventilation device.
  • data transmission can also be carried out indirectly, e.g., via the dead space reduction device to the ventilation device, with the dead space reduction device primarily acting as a relay station.
  • the invention proposes the design of the dead space reduction device in such a way that its activities, particularly with regard to piston movements, are visually recognizable to the user.
  • one embodiment of the invention provides for the device to be arranged behind a (partially) transparent cover and its visibility to be improved with the aid of an illumination device, e.g., using light-emitting diodes—although the actual user interface for setting and monitoring the dead space reduction device is located on the screen of the ventilation device.
  • the invention further proposes equipping the described ventilation system with universal electrical interfaces in order to make central components such as the user interface and power supply usable for other nearby functional units.
  • a typical example of this is a medical suction unit in accordance with EN ISO 10079.
  • this unit can also be operated via the common user interface, and the data link with the ventilation device allows ventilation pressures and volumes to be automatically increased accordingly before or at the start of a suction process.
  • Another example could be an ultrasonic or mesh nebulizer, whose activation may automatically require changes to the ventilation settings and respiratory gas humidification.
  • FIG. 1 is a schematic representation of the ventilation system according to the invention.
  • Figure 2 shows an exemplary representation of parameters of a ventilation device without a dead space reduction device
  • Figure 3 shows an exemplary representation of parameters of a ventilation device with dead space reduction device (only 1 piston) without data exchange;
  • Figure 4 is a schematic representation of the control structure of the ventilation system according to the invention in a first variant
  • Figure 5 is a schematic representation of the control structure of the ventilation system according to the invention in a second variant.
  • FIG. 1 shows a ventilation system 1 according to the invention for ventilating a patient 2.
  • the ventilation system 1 comprises a ventilation device 3 and a dead space reduction device 4.
  • the ventilation device 3 has a control device 5 for the application of gases with a motor and ventilator as flow generator 6 and a ventilation circuit 7, wherein the ventilation circuit 7 has a ventilation hose system 8, a patient interface 9 in the form of an endotracheal tube, and between them a connecting device 10 in the form of a tube extension.
  • the ventilation hose system 8 includes an inhalation limb 11, a Y-piece 12, and an exhalation limb 13.
  • a respiratory gas humidifier 14 is fluidically connected between the inhalation limb 11 and the control device 5.
  • the ventilation device 3 has a graphical user interface 15 in the form of a graphical user interface (GUI).
  • GUI graphical user interface
  • the dead space reduction device 4 has a pump and reservoir unit 16 and a connecting hose 17 to a pneumatic coupling point 18 on the patient interface 9. Gas can be sucked from the ventilation hose system 8 and the patient interface 9 via the connecting hose 17 at the coupling point 18 and then pumped back again. This corresponds to the function of the first line of the system shown in Figure 2 of the document DE 10 2017 006 655 A1.
  • the pump and reservoir unit 16 and the connecting hose 17, together with other components if necessary, can be replaced without tools. This allows elements of the dead space reduction unit 4 that are potentially contaminated through use to be easily replaced.
  • these elements are provided in the form of a pre-assembled patient set in a package (not shown) and inserted into the dead space reduction device 4 without the need for tools.
  • a sensor 27, here a pressure sensor, which serves as a pressure measuring device 28, as well as a gas analysis unit 29 in the form of a measuring cuvette are connected to the connecting tube 17.
  • the sensor 27 and the gas analysis unit 29 are part of the dead space reduction device 4 and are connected via cables (not shown).
  • the ventilation system 1 has a first dosing device 19 for inhalational sedation of the patient 2.
  • An anesthetic gas reflector 20 is connected to the first dosing device 19, and the dosing device 19 itself is fluidically coupled to the dead space reduction device 4 (not shown). This allows anesthetic gases to be delivered to the patient via the dead space reduction device 4.
  • the active HME 22 is connected to the metering device 21 via an HME connecting hose 23 and an HME power line 24.
  • the dosing devices 19, 21 as well as the dead space reduction device 4, the ventilation device 3, and the respiratory gas humidifier 14 are connected to each other via electronic interfaces 25 and can thus communicate with each other. They are also all mounted on or on a device carrier 26 in the form of a trolley.
  • the dead space reduction device 4 is arranged directly below the ventilation device 3.
  • a movement axis A of the pump and reservoir unit 16 is arranged horizontally and parallel to the side of an imaginary cuboid surrounding the ventilation device 3 facing the user.
  • the two dosing devices 19, 21 are arranged below the dead space reduction device 4 in such a way that the dosing devices 19, 21 as well as the dead space reduction device 4, the ventilation device 3 and the respiratory gas humidifier 14 end in a common plane facing the operator (not shown).
  • a temperature control device for the pump and reservoir unit 16, the dead space reduction device 4, as well as the ventilation hose system 8.
  • Figure 2 first shows parameters for a ventilation device 3 without a dead space reduction device 4. Shown are the flow (flow to/from the patient) in l/min and the resulting tidal volume V in ml, as measured by sensors of the ventilation device 3. With a positive flow (flow to the patient), the volume increases, while with a negative flow (flow from the patient), it decreases. If such a ventilation device 3 is combined with a dead space reduction device 4, as shown in Figure 1, but without providing for data exchange, the picture shown in Figure 3 results. Changes occur both in the flow signal (Detail I) and in the resulting volume (Detail II).
  • volume V which is already rising shortly before the patient actually inhales
  • the ventilation device 3 can be misinterpreted by the ventilation device 3 as a spontaneous breathing attempt by patient 2, which subsequently leads to incorrect ventilation control.
  • this prematurely positive flow/volume value is due to the fact that gas is being extracted at the coupling point 18 by the pump and reservoir unit 16 during this period.
  • the invention proposes that the ventilation system 1 recognizes and/or calculates and takes into account the signal changes that are due to activities of the dead space reduction device 4.
  • FIGs 4 and 5 show schematic representations of two variants of the control structure of the ventilation system 1 from Figure 1.
  • Figure 4 on the right shows the control unit 5 of the ventilation device 3.
  • the processor P communicates with the dead space reduction device 4 and with the user interface 15 in order to receive operator inputs and display system states.
  • Sensors (not shown) record measured variables such as voltage, current, temperature, pressure, flow, or oxygen content and transmit them as signals S in the form of raw measurement data.
  • a signal processing unit SA ensures any necessary interference suppression, filtering, normalization, and/or integration of the raw measurement data into processed measurement data, which is transmitted to the processor P.
  • the processor P controls various actuators ACT, such as the flow generator 6, valves, or fans. For this purpose, the processor P sends setpoints and receives actual values or status feedback from the actuators ACT.
  • a monitoring system FS continuously monitors the signal conditioning SA, processor P, and actuators ACT and checks whether critical conditions exist for the safety of the ventilation system 3 in order to intervene if necessary.
  • Figure 4 shows the dead space reduction device 4 with a very similar structure, but without its own user interface 15.
  • the central element is a processor P combined with a power/battery management unit PM.
  • Signals S for example from the pressure measuring device 28 or the gas analysis unit 29, are processed by a signal processing unit SA.
  • the processor P processes this data and controls actuators ACT, such as the pump and reservoir unit 16 or a temperature control unit.
  • the two dosing devices 19, 21 can also be actuators ACT of the dead space reduction device 4. However, they could also be actuators ACT of the ventilation device 3.
  • the electronic interface 25 for data exchange exists between the dead space reduction device 4 and the ventilation device 3.
  • the operator interface 15 can thus also be controlled directly or indirectly by the dead space reduction device 4 in order to display operating states, enable operator inputs, and the like.
  • the first dosing device 19 for inhalational sedation can also be adjusted via the operator interface 15.
  • the processor P of the dead space reduction device 4 informs the processor P of the ventilation device 3 about the activity of the dead space reduction device 4, including the processed measurement data from the signal processing SA.
  • the processor of the ventilation device 3 is designed such that, based on this information, it recognizes the expected changes in the signals S and takes them into account when controlling the actuators ACT of the ventilation device 3.
  • a suction operation of the pump and reservoir unit 16 can be compensated by a correspondingly increased delivery of the flow generator 6.
  • the processor P of the ventilation device 3 can also receive measurement data from the gas analysis unit 29, in particular regarding the concentration of CO2 and/or volatile anesthetic gases, from the processor P of the dead space reduction device 4, process it, and generate data therefrom, which is sent back to the processor P of the dead space reduction device 4 so that it can control the first dosing device 19 and/or the second dosing device 21.
  • the dosage of volatile anesthetic gases and/or therapeutic gases is carried out via the first dosage device 19 and/or of humidifier water via the second dosage device 21 in such a way that it is carried out as a function of the set and/or measured minute respiratory volumes as well as the measured gas concentrations or the measured relative humidity in the ventilation gas.
  • the interface 25 can also exist between the processor P of the dead space reduction device 4 and the signal processing unit SA of the ventilation device 3.
  • the effect caused by the dead space reduction device 4 can be taken into account during the processing of the signals S, and adjusted measurement data can be forwarded to the processor P of the ventilation device 3. This can go so far that the processor P of the ventilation device 3 can remain largely unchanged compared to a ventilation device 3 of the prior art.
  • the coupling not only affects the state of regular ventilation with dead space compensation, but also special conditions.
  • signals from the pressure measuring device 28 can be used to detect flow losses, leaks, or the like and compensate for them by the ventilation device 3.
  • the dead space reduction device 4 does not have its own signal processing unit SA; instead, all signals S, including those from the dead space reduction device 4, are processed by the signal processing unit SA of the ventilation device 3. The processed measurement data are then sent to the processor P of both the dead space reduction device 4 and the ventilation device 3. This further simplifies the structure.
  • control system would be the structure shown in Figure 4, but with its own user interface (not shown), or the structure shown in Figure 5, but with only one processor P (not shown).
  • only one power/battery management PM could be provided on the side of the dead space reduction device 4, and the processor P of the ventilation device 3 could process all the processed measurement data and also control the actuators ACT of the Control dead space reduction device 4.
  • even the power/battery management PM could be omitted from the dead space reduction device 4 and taken over by the ventilation device 3.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Beatmungssystem (1) zur Unterstützung des Gasaustauschs bei einem Patienten (2) mittels maschineller Beatmung, mit einer Beatmungseinrichtung (3) zur maschinellen Beatmung des Patienten (2), die eine Regeleinrichtung (5) für die Applikation von Gasen und einen Beatmungskreislauf (7) aufweist. Weiterhin weist das Beatmungssystem (1) eine Totraumreduktionseinrichtung (4) mit einer Pump- und Reservoireinheit (16) und einem Verbindungsschlauch (17) zu einer pneumatischen Einkoppelstelle (18) am Patienteninterface (9) auf. Um einen einfacheren Aufbau zu schaffen, schlägt die Erfindung vor, dass das Beatmungssystem (1) derart gestaltet ist, dass von der Beatmungseinrichtung (3) messbare Signaländerungen, beispielsweise zum Flow oder Druck, die auf Aktivitäten der Totraumreduktionseinrichtung (4) zurückgehen, von der Beatmungseinrichtung (3) als solche erkannt und/oder berechnet und von der Regeleinrichtung (5) berücksichtigt werden. Dadurch kann die Beatmungseinrichtung (3) die Totraumreduktionseinrichtung (4) unterstützen und bei dieser auf eine zweite Pump- und Reservoireinheit (16) verzichtet werden.

Description

Beschreibung
Beatmungssystem
Die Erfindung betrifft ein Beatmungssystem zur Unterstützung des Gasaustauschs bei einem Patienten mittels maschineller Beatmung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 .
Es sind Beatmungseinrichtungen zur maschinellen Beatmung eines Patienten bekannt. Sie beinhalten nach dem Stand der Technik, beispielsweise beschrieben in EN ISO 80601- 2-12, typischerweise eine grafische Benutzerschnittstelle, beispielsweise ein Touchscreen, sowie eine Gas-'misch-Einheit, Mess-Einrichtungen für Gasdrücke und Gasflüsse und eine Regeleinrichtung. Die Regeleinrichtung dient der zyklischen Applikation von einstellbaren Gasmischungen in Form von einstellbaren Druck-, Flussoder Volumen-'verläufen mit einstellbaren Kriterien für die Umschaltung und Eigenschaften von sich im Wesentlichen abwechselnden Ausatem- und Einatemphasen. Die Regeleinrichtung weist außerdem typischerweise eine Überwachungseinrichtung mit zumindest teihweise einstellbaren Alarmgrenzen auf. Darüber hinaus weist die Beatmungs-,einrichtung ein Beatmungs-Schlauchsystem und ein Patienteninterface auf.
Die Druckschrift EP 3 651 842 B1 zeigt eine Totraum-reduktions-'einrichtung zur Unterstützung des pulmonalen Gas-'aus-tauschs bei Patienten und zur Kopplung an eine Beatmungs-,einrichtung mit einem in die Luftröhre eines Patienten einführbaren flexiblen Schlauch, einer Pumpeinheit, einer Reservoineinheit und einer Steuerung, die derart konfiguriert ist, dass über den flexiblen Schlauch mittels der Pump-'einheit eine exspira-'tOTische, insbesondere end-exspiratorische, Absaugung und eine inspiratoTische, insbesondere end-inspiratorische, oder beginnend-exspiratorische Rückführung des abgesaug^ten Gases einstellbar ist, wobei die Totraum-'reduktions-'einrichtung zur Absaugung und Rückführung von Gas aus dem Beatmungs-Schlauchsystem der Beatmungs-,einrichtung einen weiteren flexiblen Schlauch, eine weitere Pumpeinheit und eine weitere Rese voi einheit aufweist.
Alternativ zu einem in die Luftröhre eines Patienten einführbaren flexiblen Schlauch ist darüber hinaus auch eine patientennahe Einkopplung über ein tubusnahes Y-Stück oder Patienteninterface zur Durch->führung einer nicht-invasiven Beatmung, beispielsweise mit einer Gesichtsmaske oder einem Helm, möglich.
Das in der Druckschrift EP 3 651 842 B1 beschriebene System ist darauf ausgelegt und in der Lage, selbständig die für seine Funktion benötigten Mess-Signale durch eigene Sensoren zu erhe-'ben und somit seine Funktion der aktiven Totraumreduzierung ohne die Erfordernis einer elektrischen oder datentech-'nischen Kopplung zur Beatmungs_,einrichtung zu erbringen. Die Bedienung der beschriebenen Totraum-reduktions^einrichtung erfolgt hierbei typischerweise mittels eines eigenen User-Interfaces.
Die beschriebene zweite Pump- und Reservoireinheit der Totraumreduktionseinrichtung ist erfonder-lich, um einen pneumatischen Ausgleich der durch die erste Pump- und Reservoirein-'heit hervor-gerufe-men Effekte auf den Gasfluss, den Gasdruck, das Gasvolumen und Gaszusammensetzung im Beatmungssystem dahingehend zu erreichen, dass diese für die ge-'koppelte Beatmungs-,einrichtung weitgehend "unsichtbar“ sind und bei diesem nicht zu unerwünschten Be-’eintlussungen von dessen Mess-, Anzeige- und Regehfunktionen führen. Beispielsweise könnte sonst das Absaugen von Gas im Bereich der Luftröhre des Patienten als eine Druckabsenkung von der Beatmungs-,einrichtung erfasst und als Einatem-|bemüh-,ung des Patienten fehlinterpretiert werden. Die zweite Pump- und Reservoireinheit gleicht das Absaugen der ersten Pump- und Reservoireinheit durch ein Einpumpen von Gas nahe der Beatmungs-'einrichtung aus.
Diese Art der Realisierung derTotraum-,reduktions-,einrichtung ist durch die beschriebene Erfordernis einer zweiten Pump- und Reservoineinheit allerdings technisch aufwändig, groß und schwer.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfacheres und kompakteres Beatmungssystem bereitzustellen.
Das erfindungsgemäße Beatmungssystem zur Unterstützung des Gasaustauschs bei einem Patienten mittels maschineller Beatmung weist eine Beatmungs-'einrichtung zur maschinellen Beatmung des Patienten und eine Totraum-reduktions-’einrichtung auf. Die Beatmungs-'einrichtung weist eine Regeleinrichtung, insbesondere mit einem Flussoder Druckgenerator, für die Applikation von Gasen und einen Beatmungskreislauf auf, wobei der Beatmungskreislauf ein Beatmungs-Schlauchsystem, ein Patienteninterface und dazwischen eine Verbindungseinrichtung aufweist.
Das Beatmungs-Schlauchsystem weist insbesondere einen Einatemschenkel zwischen einem Gasauslass der Beatmungs-'einrichtung und einem Y-Stück auf, sowie einen Ausatemschenkel zwischen dem Y-Stück und einem von der Beatmungs-'einrichtung gesteuerten Ausatemventil. Einatem- und Ausatemschenkel müssen hierbei nicht als separate Schläuche geführt sein, sondern können auch koaxial oder paarig mit gemeinsamer Verbindungswand ausgeführt sein; sowohl in beheizter als auch unbeheizter Form. Insbesondere bei unbeheizten Schlauchsystemen können Wasserfallen zur Abschehdung von aus dem Atemgas auskondensierender Feuchte zur Anwendung kommen. Auch eine Ausführung ohne Exspirationsschlauch (mit patientennahem Ventil oder Leckageöffnung) sowie Varianten für den Einsatz mit nasalem Highflow sind erfindungsgemäß möglich.
Das Patiententinterface ist insbesondere eine Maske, ein Helm, eine Nasen-'brille, ein Endotrachealtubus oder eine Trachealkanüle. Die Verbindungseinrichtung ist insbesondere eine Tubusverlängerung und kann darüber hinaus weitere Bauteile, wie ein Winkelstück oder ein geschlossenes Absaugsystem, aufweisen. Sie kann aber auch einfacher beispielsweise aus zueinander passenden Konnektoren von Patienteninterface und Y-Stück gebildet werden.
Die Totraum-'reduktions-'einrichtung weist eine Pump- und Reservoireinheit und einen Verbindungsschlauch zu einer pneumatischen Einkoppelstelle in den Beatmungskreislauf, insbesondere am Patienteninterface oder an der Verbindungseinrichtung auf. „Am Patienteninterface“ meint beispielsweise einen Anschluss an einer Maske oder durch eine Maske hindurch zu einer Nasenbrille oder außerhalb des Patienten an einem Endotrachealtubus oder durch einen Endotrachealtubus bzw. eine Trachealkanüle hindurch im Bereich der inneren Atemwege des Patienten, wie in den Druckschriften DE 102017006655 A1 und DE 102022004180 A1 beschrieben. Das Beatmungssystem, insbesondere die Totraumreduktionseinrichtung selbst, weist eine Steuerung derart auf, dass über den Verbindungsschlauch mittels der Pumpeinheit eine exspiratorische, insbesondere end-exspiratorische, Absaugung und eine inspiratorische, insbesondere end-inspiratorische, oder beginnend-exspiratorische Rückführung des abgesaugten Gases einstellbar ist.
Kennzeichnend für die Erfindung ist, dass das Beatmungssystem derart gestaltet ist, dass von der Beatmungs-'einrichtung messbare Signaländerungen, insbesondere der von der Beatmungs-'einrichtung gemessenen Flow-, Druck-, CO2- oder sonstige Gaszusammensetzungssignale, die auf Aktivitäten der Totraum-reduktions-’einrichtung zurückgehen, von der Beatmungs-'einrichtung als solche erkannt und/oder berechnet und von der Regeleinrichtung berücksichtigt werden. „Flow-Signale“ meint hier Signale in Bezug auf Volumen- und/oder Massenströme. Mit „als solche erkannt“ ist gemeint, dass die Signaländerungen aufgrund von im Beatmungssystem, insbesondere in der Beatmungseinrichtung, vorliegenden Daten der Aktivität der Totraum-reduktions-'einrichtung zugeordnet werden, beispielsweise indem Daten zum Flow mit hinterlegten charakteristischen Datenreihen und/oder gespeicherten Grenzwerten verglichen werden. Dabei ist die Beatmungs-'einrichtung bevorzugt über die Kombination mit einer Totraum-reduktions-'einrichtung und gegebenenfalls darüber hinaus über deren Aktivität (beispielsweise Daten zu aktuellen Kolbenbewegungen) informiert und „erwartet“ somit diese (spezifischen) Änderungen. Denkbar ist aber auch, dass die Beatmungs-'einrichtung ohne eine Datenkopplung die Aktivität der Totraum-,reduktions-,einrichtung erkennen kann. Mit „berechnet“ ist hier gemeint, dass das Beatmungssystem über die Kombination mit einer Totraum-,reduktions-,einrichtung informiert ist und selbst berechnet, welche Signaländerungen aufgrund deren Aktivität zu erwarten ist. Beides, Erkennen und Berechnen, lässt sich miteinander kombinieren.
Im Gegensatz zu der bekannten Kombination aus Beatmungs-'einrichtung und Totraum-reduktions-'einrichtung „weiß“ die Beatmungs-'einrichtung also, dass sie mit einer Totraum-reduktions-'einrichtung kombiniert ist und berücksichtigt dessen Aktivität. Hierdurch wird es möglich, auf eine zweite Pump- und Reservoireinheit zu verzichten. Indem der Beatmungs-'einrichtung durch Datenaustausch mit der Totraum-reduktions-'einrichtung be-'kannt ist, wann und in welcher Größe die patientennahen Veränderungen, insbesondere von Druck-, Gasfluss-, Volumen und Gaszusammensetzung, durch Aktivitäten der Pump- und Reservoireinheit verursacht werden, können diese insbesondere mittels mathematischer Methoden wie z.B. Addition, Subtraktion, Verhältnis-rechnungen und/oder Filterung aus den entsprechenden Mess- Signalen heraus-'gerechnet werden. Der faktische Druck-/Gasfluss- und Volumenausgleich erfolgt nicht mehr durch ein zweite Pump- und Reservoireinheit, sondern durch eine entsprechend angepasste Druck-/ Fluss-ZVolumenregelung und Gasmischung der Beatmungseinrichtung.
Insbesondere wenn ein Datenaustausch zwischen der Totraum-,reduktions-,einrichtung und der Beatmungs-’einrichtung quasi in Echtzeit und mit einer ausreichend hohen Frequenz erfolgt (z.B. analog oder mindestens 100 Messwerte pro Sekunde, idealerweise deutlich schneller als die einzelne Schleifenzeit der Messwert-Erfassung der Beatmungs^einrichtung selbst), kann die Kom-pensation der Aktivitäten der Totraum-'reduktions-'einrichtung vorzugsweise innerhalb der Messwert-aufbereitung (Umwandlung von Rohsignalen in normierte Digitalwerte, Filterung, Offset- Kompen-'sation usw.) und somit noch vor der Bereitstellung der Messwerte für die weitere Verarbeitung in der Regelung und Überwachung erfolgen. Alternativ zur Kompensation innerhalb der Messwertaufbereitung sind auch Kompensationen durch geeignete temporäre Anpassung von Regler-Sollwerten der Beatmungs-Einrichtung denkbar und jegliche Mischungen dieser Methoden denkbar. So kann beispielsweise mit dem Start des Absaugvorgangs durch die Totraumreduktionseinrichtung der interne Soll-Wert des PEEP-Druckreglers der Beatmungseinrichtung temporär angehoben werden, um bereits vor der aus dem Absaugen resultierenden Drucksenkung die Kompensation zu initiieren und somit eine „Druckdelle" zu minimieren.
Dies hat unter anderem den Vorteil, dass der Eingriff in die Firmware der Beatmungs-’einrichtung gut kapselbar und somit bezüglich seiner Einflüsse und Risiken auf das Gesamtsystem gut beurteilbar ist, da keine Anpassungen der Algorithmen für verschiedene Beatmungsmodi und Einstellkombinationen erforder->lich sind.
Sollten dennoch Anpassungen in der Beatmungs-’einrichtung bzgl. einzelner Beatmungsmodi und/oder Einstelhkombinationen notwendig sein, können diese in Firm- und/oder Hardware zusätzlich berück-sichtigt werden.
Die Mess- und Regelfunktionalität der Beatmungs-’einrichtung bleibt im Wesentlichen unbe-'ein-trächtigt, da der Beatmungs-’einrichtung alle Aktivitäten der Totraum-’reduktions-’einrichtung insbesondere bzgl. der durch die Volumenverschiebung verursachten Effekte (insbesondere Druckänderungen und Volumen-’ve 'schiebungen) und die zugehörigen Zeitpunkte bekannt sind und so dadurch verursachte Einflüsse heraus-'gerechnet bzw. kompensiert werden können. Dies bedeutet beispielsweise, dass ein patienten-maher Absaug-'vorgang von COz-haltigem Gas durch die Totraum-reduktions-einrichtung mit der zeitabhängigen Volumenverschiebung zum Zeitpunkt der Signalverarbeitung in der Beatmungs-ein-rich-tung bekannt ist und so trotz fehlendem pneumatischem Ausgleich durch eine zweite Pump- und Reser-voir-einheit nicht fälschlicherweise als Einatemaktivität des Patienten fehlinterpretiert wird. Der Druckausgleich kann auf einfache Weise durch den Fluss- oder Druckgenerator der Beatmungs-einrichtung erfolgen.
Um Latenzen insbesondere aus Sensoransprechzeiten, Datenübertragungszeiten sowie auch aus pneumatischen Laufzeiten auszugleichen, kann die Datenübertragung auch antizipierte Werte enthalten, die aufgrund des Fahrprofils der Pumpeinrichtung zu definierten Zeitpunkten zu erwarten sind - ergänzend oder an Stelle realer Messwerte. So kann nach dem Initiieren der Bewegung der Pumpeinrichtung auf-grund eines definierten Fahrprofils (determiniert insbesondere über Beschleunigung, Geschwindigkeit, Verzögerung, Gesamthub) für jeden Zeitpunkt die Volumenverschiebung mit hoher Genauigkeit vorherbestimmt werden.
Wird die Datenkommunikation bidirektional realisiert, so dass auch die Totraum-reduk- tions-einrichtung hochfrequent Mess- und Einstellwerte sowie Regelparameter der Beatmungs-einrichtung in der Steuerung berücksichtigen kann, ergeben sich weitere Vorteile:
Fahrzeitpunkte und Fahrprofile der Pumpeinrichtung können unter anderem aufgrund von übertragenen Einstell- und Regel-parametern und Messwerten der gekoppelten Beatmungs-einrichtung (z.B. Gasfluss, etCCh-Gehalt des Ausatemgases, exspiratorische Zeitkonstante, Totraumvolumen, Phase des Atemzyklus, Beatmungs-modus, usw.) laufend angepasst werden. Somit können sowohl die Aspiration wie auch die Reinjektion zeitlich und funktional präziser erfolgen als dies bisher der Totraum-reduk-tions-einrichtung allein auf Basis der dort vorliegenden Messwerte möglich ist. Es ist zudem eine automatische Anpassung des Kolbenhubs möglich bei Kopplung mit Beatmungsgeräten, die die Möglichkeit einer kontinuierlichen Kapnographie aufweisen. Da die Wirksamkeit der Totraum-reduktions-einrichtung prinzipbedingt durch das tatsächliche Totraumvolumen der konkreten Anwendung limitiert ist, kann eine Anpassung/Limi-tierung des Kolbenhubs unter anderem zu einer Geräusch- und Verschleißminimierung der Pumpeinheit sowie zu einer Reduktion des für die Kolbenbewegung erforderlichen Zeitfensters führen und somit der Effizienz-stei-gerung dienen. Dies begründet sich unter anderem darin, dass durch den geringeren Zeitbedarf kleinerer Kohben-'hübe eine Synchronisation mit der Beatmungs-'einrichtung auch bei höheren Atemfrequenzen erreicht werden kann.
Durch die oben beschriebene erfindungsgemäße automatische Anpassung der Regelung der Beatmungseinrichtung auf die pneumatischen Einflüsse der Totraumreduktionseinrichtung ergeben sich weitere vorteilhafte Optionen für die zeitliche Steuerung der Pump- und Reservoireinheit: Zum Ende der Ausatmung kann nun, alternativ zur reinen Rückführung des abgesaugten Gases, auch die Injektion von frischem Gas erfolgen (kontinuierlich oder gepulst) und die Absaugung dafür in Lauf der Einatemphase, da die Beatmungseinrichtung wie oben beschrieben hieraus resultierende Effekte erkennen und ausgleichen kann.
Vorzugsweise weist die Totraum-,reduktions_,einrichtung genau eine Pump- und Reservoireinheit und die Beatmungs-'einrichtung genau einen Fluss- oder Druckgenerator zur Dosierung der zu applizierenden Gase auf. Es wird also gezielt auf eine zweite Pump- und Reservoireinheit verzichtet und die Beatmungs-'einrichtung hat keinen zusätzlichen Fluss- oder Druckgenerator, sondern lediglich jenen, der ohnehin bei jeder Beatmungs-'einrichtung notwendig ist. Der Fluss- oder Druckgenerator weist insbesondere einen Motor und einen Ventilator auf.
Die Erfindung schlägt vor, dass die Totraum-reduktions-'einrichtung einen Sensor, insbesondere einen CO2-Sensor oder einen Drucksensor, aufweist und dass Signale des Sensors an die Regeleinrichtung der Beatmungseinrichtung leitbar und von dieser verarbeitbar sind. Diese Kopplung ermöglicht, dass von der Regeleinrichtung nicht nur die Signale berücksichtigt werden, die die Beatmungs-'einrichtung aufgrund eigener Sensoren ohnehin erfasst, sondern zusätzliche Signale, die wichtige zusätzliche Informationen liefern, insbesondere weil die Totraum-reduktions-'einrichtung sehr patientennahe Werte durch die Sensoren ermitteln kann. Insbesondere kann über einen CO2-Sensor die korrekte pneumatische Ein->kopplung der Totraum-reduktions-'einrichtung in den Beatmungskreislauf erkannt werden.
Vorzugsweise weist die Totraum-reduktions-'einrichtung eine Druckmesseinrichtung auf, die derart mit der Beatmungs-'einrichtung gekoppelt ist, dass Messdaten der Druckmesseinrichtung von der Regeleinrichtung der Beatmungs-'einrichtung verarbeitbar sind, um Strömungsverluste in der Totraumreduktionseinrichtung, im Beatmungs- Schlauchsystem oder im Patienten-I interface zu detektieren und insbesondere zu kompensieren.
Insbesondere beinhaltet eine Erweiterung der Mess- und Regelalgorithmen der Steuerung der Beatmungs-einrichtung eine automatische Erkennung eines in die Luftröhre des Patienten ein-ge-führten und an die Totraumreduktionseinheit angeschlossenen Katheters (insbesondere als Teil eines geschlossenen Absaugsystems) sowie die Möglichkeit einer einstellbaren Kompensation der dadurch verursachten insbesondere pneumatischen Effekte. Diese Erkennung kann in der Beatmungs-ein-richtung beispielsweise durch Vergleich bzw. Plausibilisierung des von der Totraumreduktions-einrich-tung gemessenen und übermittelten Druckes und Druckverlaufes an der Reservoireinheit mit dem Druck und Gasfluss im Bereich von Y- Stück bzw. Patienten-anschlussöffnung erfolgen. Dadurch kann auch eine Beeinflussung einer vom Anwender eingestellten in- und/oder exspiratorischen Tubus-kom-pensation vermieden beziehungsweise eine vollautomatische Kompensation der realen pneumatischen Widerstände bis zur Spitze von Tubus oder Trachealkanüle erreicht werden.
Die Erfindung schlägt weiterhin vor, dass die Beatmungs-einrichtung eine exspiratorische Flusslimitierung derart aufweist, dass ein exspiratorischer Fluss durch die Bedienerschnittstelle einstellbar ist, und dass insbesondere der zeitliche Verlauf des Flusses über eine Rampenzeit und/oder eine Flusskurve, eingebbar ist, wobei als Fluss ein momentaner Volumenstrom oder ein kumulierter Volumenstrom oder ein momentaner Massenstrom oder ein kumulierter Massenstrom oder der Druck verstanden wird. Insbesondere kann die Flusslimitierung in der Bedienerschnittstelle, beispielsweise über eine exspiratorische Rampenzeit und /oder die Form der exspiratorischen Druck- oder Flow-A/olumenkurve, definiert und so auf die optimalen Zeitpunkte für Aktivitäten der Totraum-reduktions-einrichtung abgestimmt werden.
Vorzugsweise sind wesentliche Einstell- und Bedienelemente und Meldungen sowie Alarme der Totraum-reduktions-einrichtung Bestandteil der Bedienerschnittstelle der Beatmungseinrichtung. Insbesondere sind sämtliche Einstellungen der Totraum-reduktions-einrichtung sowie die zugehörige Signalisierung, insbesondere von Meldungen und Alarmen, Bestandteil der Bedienerschnittstelle der Beatmungseinrichtung. Somit erhält der Anwender alle relevanten Informationen in einheitlicher Darstellung; gleiches gilt für alle Einstellungen rund um die Beatmung. Dies trägt wesentlich zur Erhöhung der Gebrauchs-taug-lichkeit bei und erlaubt beispielsweise, die daten-technische Schnitt-'stelle der Beatmungs-einrichtung zu Kranken-hausinformationssystemen, Zentral-monitoren etc. um Daten aus der Totraum-reduktions-einrichtung zu erweitern.
Durch den Verzicht auf die zweite Pump- und Reservoireinheit lässt sich die Einrichtung zur Totraum-reduzierung mit deutlich kleinerer Baugröße und Gewicht realisieren als im Stand der Technik, wodurch eine Anordnung/Mon-tage in unmittelbarer Nähe, vorzugsweise unterhalb der gekoppelten Beatmungseinrichtung möglich wird, beispielsweise auf einem gemein-samen Geräte-wagen als Geräteträger oder einem anderen Trägersystem. In einer alternativen Ausführungsform ist die Totraumreduktionseinrichtung räumlich integriert, also zumindest die Pump- und Reservoireinheit im Wesentlichen innerhalb der Beatmungseinrichtung angeordnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Beatmungssystem daher einen Geräteträger auf, an dem die Totraum-reduktions-einrichtung in einer Gebrauchsstellung unterhalb der Beatmungs-einrichtung angeordnet ist. Dadurch entfällt der Platzbedarf für ein weiteres Gerät am Patientenbett. Es ist insbesondere vorgesehen, die Totraumreduzierungseinrichtung und das Beatmungsgerät so aufeinander abzustimmen, dass diese auch optisch eine funktionale Einheit bilden.
Um die begrenzten Platzverhältnisse am Trägersystem für Beatmungs-einrichtung und Totraumreduzierungs-einrichtung optimal zu nutzen und gleichzeitig ein ergonomisches Arbeiten zu ermöglichen, wird die Totraumreduzierungseinrichtung bevorzugt so platziert, dass die Bewegungsachse der Pump- und Reservoireinheit parallel zur der dem Anwender zugewandten Seite eines gedachten Quaders um die Beatmungs-einrichtung liegt und in einer Gebrauchsstellung insbesondere waagerecht angeordnet ist.
Zur Sicherstellung eines störungsfreien Betriebs der Totraum-reduktions-einrichtung hinsichtlich der Entstehung von Kondensat in den patientengasführenden Funktionselementen wie beispielsweise Leitungen und Reservoireinheit kann es erforderlich sein, diese zu temperieren. Durch die Erhöhung von deren Wandtemperatur auf mindestens eine dem Taupunkt des enthaltenen Gases entsprechende Tempera-tur kann die Auskondensation von Feuchte reduziert bzw. verhindert werden. Für die Beheizung können unterschiedliche technische Verfahren zur Anwendung kommen, beispielsweise eine Warm-luftum-spülung, eine elektrische Beheizung oder Hybridformen. Die Erfindung schlägt daher vor, dass die Reservoireinheit der Totraum-reduktions-'einrichtung und/oder der Verbindungsschlauch zum Patienten eine Temperiereinrichtung enthahten oder in Verbindung mit einer solchen betrieben werden. Alternativ ist auch denkbar, Wärme und/oder Feuchte des durch die Totraumreduktionseinrichtung angesaugten Gases in einem Wärme- und/oder Feuchtetauscher patientennah temporär zwischenzuspeichern.
Um einen hygienisch einwandfreien Betrieb der Totraum-,reduktions-,einrichtung zu gewährleisten und den Anwender diesbezüglich zu unterstützen, ist vorzugsweise vorgesehen, durch den Gebrauch potentiell kontaminierte Elemente der Totraumreduktionseinheit werkzeuglos austauschbar zu gestabten. Insbesondere sind diese auszutauschenden Elemente in Form fertig montierter Patienten_,sets oder als Teile zusätzlich zu Einweg-Beatmungsschlauchsets bereitgestellt.
Die Bestückung oder Entnahme dieser patientenbezogenen Teile der Totraum-,reduktions-,einrichtung er^folgt bevorzugt von der Bedienseite der gekoppelten Beatmungseinrichtung. Hierfür ist insbesondere lediglich die Ent- bzw. Verriegelung durch den Anwender im Benutzer-interface zu aktivieren und anschließend das Set aus patientenbezogenen Teilen der Totraum-reduktions-,ein-,rich_,tung werkzeuglos zu entnehmen oder einzusetzen. Weitere Anwen-'der-aktivitäten, insbesondere zur Ankopplung von Messelementen, sind nicht vorge-sehen.
Ein weiterer Vorteil in Bezug auf einfache und fehlersichere Handhabung entsteht durch die Reduzierung der Anzahl an pneumatischen Einkoppelstellen der Totraumreduzierungseinrichtung in den Beatmungs-,kreislauf. Statt zuvor drei Einkoppelstellen ist nun nur noch eine patientennahe Ein-'koppelstelle nötig, die Einkoppelstelle für die zweite Pump- und Reservoireinheit kann entfallen, ebenso die Druck-imess-,leitung zum Anschluss an die Beatmungseinrichtung. Dadurch wird nicht nur die Handhabung für den Anwender deutlich vereinfacht, auch das Patienten-'set/Schlauchsystem der Totraumreduzierungs-,ein-,richtung kann so deutlich schlanker, leichter und einfacher ausgeführt werden.
Für die inhalative Sedierung beatmeter Patienten wird typischerweise mindestens eine Dosiereinheit für flüchtige Narkosegase, ein beispielsweise aus EP3471808 A1 bekannter Narkosegasreflektor sowie eine Messeinrichtung für die Narkosegaskonzentration, benötigt. Nachdem in dem erfindungsgemäßen Beatmungssystem bereits vorzugsweise eine Einheit zur Gasanalyse des aus dem Totraum abgesaugten Gases enthalten ist, schlägt die Erfindung vor, dass das Beatmungssystem eine Dosiereinrichtung für flüchtige Narkose- oder andere therapeutische Gase, wie beispielsweise NO, CO2 oder auch Befeuchterwasser für einen „aktiven HME“, aufweist, die über die Bedienerschnittstelle einstellbar ist. Insbesondere ist die Dosiereinrichtung fluidisch mit der Totraum-reduktions-einrichtung gekoppelt. Alternativ oder zusätzlich kann die Dosiereinheit mechanisch und/oder datentechnisch mit der Beatmungs-einrichtung koppelbar sein. Die Dosiereinheit ist insbesondere in der Nähe, vorzugsweise unterhalb der Beatmungs-einrichtung untergebracht, könnte aber auch in einem separaten Gehäuse platziert sein.
Aus Anwendersicht ist die Integration einer Dosiereinheit für flüchtige Narkosegase beziehungsweise therapeutische Gase vorteilhaft, da bei einer Bedienung über die grafische Benutzeroberfläche (GUI) der Beatmungs-einrichtung auf ein separates GUI ver-zichtet werden kann. Außerdem wäre keine separate Messleitung für die Gasanalyse erforderlich. Vorteile ergeben sich aber vor allem auch aus technischer Sicht, da der erfindungsgemäß vorgesehene Austausch von Daten zwischen der Dosier-einrichtung und der Beatmungs-einrichtung (und somit indirekt auch der Totraumreduktions-einrichtung) eine automatische Anpassung der Dosie-rung anhand der Beatmungs-parameter und der Messwerte der Gasanalyse erlaubt.
Für die schnelle Auswaschung von Narkosegasen aus dem Patienten (beispielsweise am Ende eines Eingriffs), ist eine Maximierung der alveolären Ventilation sowie eine Elimination der im Reflektor gespeicherten Narkosegase sinnvoll. Im Sinne dieses Aspektes der Erfindung enthält die Totraumreduktionseinrichtung mindestens ein schaltbares Ventil, das eine fluidische Verbindung zu einem Narkosegasabsorber oder einer Narkosegasabsaug-Einrichtung aufweist.
Die Erfindung schlägt daher vor, dass die Totraum-reduktions-einrichtung oder die Beatmungs-einrichtung eine Gasanalyseeinheit aufweist, mit der Gase, insbesondere CO2 und/oder volatile Narkose-gase, messbar sind und dass die Gasanalyseeinheit insbesondere derart gekoppelt ist, dass Messdaten der Gasanalyseeinheit von der Totraumreduktionseinrichtung und/oder der Regeleinrichtung der Beatmungs-einrichtung und/oder einer Dosiereinrichtung verarbeitbar sind. Die Erfindung schlägt weiterhin vor, dass die Dosierung der flüchtigen Narkosegase beziehungsweise therapeutischer Gase oder auch von Befeuchterwasser derart gestaltet ist, dass sie in Abhängigkeit der eingestellten und/oder gemessenen Atemminutenvolumina sowie der gemes_,senen Gas-konzentrationen oder der gemessenen Feuchte und ggf. Temperatur im Beatmungsgas erfolgt. Die anwende seitige Einstellung beispielsweise einer gewünschten minimalen alveolären Konzentration (MAC) kann somit in der Dosiereinrichtung automatisch eingeregelt und auch bei Änderungen von Beatmungsparametern etc. automatisch im Wesentlichen konstant beziehungsweise auf dem gewünschten Niveau gehalten werden. Die Dosiereinrichtung ist insbesondere an ein Reservoir anschließbar bzw. enthält ein solches Dieses kann beispielsweise ein Originalbehältnis (wie z.B. Flasche) sein. Die Dosiereinrichtung kann des Weiteren eine Pumpeinrichtung und/oder Ventile enthalten.
Weiterhin schlägt die Erfindung vor, dass der Füllstand eines angeschlossenen Nakosegasabsorbers im GUI der Beatmungs-'einrichtung aufgrund der über die Zeit kumulierten Dosierung des flüchtigen Narkosegases kalkuliert und einstellbar überwacht werden.
Zur schnellen Auswaschung von Narkosegasen ist eine weitere erfindungsgemäße Option, innerhalb der Dosiereinrichtung über ein schaltbares Ventil eine fluidische Verbindung zu einem Narkosegasabsorber oder einer Narkosegas-Absaugeinrichtung bereitzustellen. Diese kann über die Regeleinrichtung in geeigneten Phasen des Atemzyklus geöffnet werden und so die Auswaschung beschleunigen.
Zur Erwärmung und Befeuchtung der Atemgase sind unter anderem Wärme- und Feuchtigkeitstauscher (HME) Stand der Technik. In bestimmten Anwendungsfällen (beispielsweise bei hoher Leckage) reicht der Wirkungsgrad der passiven Ausführung jedoch nicht aus und es ist die externe Zufuhr von Wasser und Energie erforderlich. Deren entsprechende Dosierung für einen dann „aktiven“ HME / Booster kann erfindungsgemäß ebenfalls über eine optionale Dosiereinheit als Teil des hier beschriebenen Systems mit Datenübertragung von und zur Beatmungs-'einrichtung erfolgen. Eine solche Datenübertragung kann auch indirekt z.B. über die Totraum-'reduktions_,einrichtung zur Beatmungs-'einrichtung erfolgen, wobei die Totraum-,reduktions-,einrichtung hier primär als Relaisstation fungiert. Auch hier ergeben sich Vorteile aus einem einheitlichen GUI sowie der Verfügbarkeit der relevanten Daten der Beatmungs-'einrichtung in der Dosiereinrichtung, insbesondere Atemminutenvolumen und Leckagen). Als ein weiteres Element zur Unterstützung des Anwenders schlägt die Erfindung die Ausgestaltung der Totraum-,reduktions-,einrichtung in solcher Weise vor, dass deren Aktivitäten insbesondere bezüglich der Kolbenbewegungen für den Anwender optisch erkennbar sind. Hierzu ist in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform vorgesehen, diese hinter einer (teil-) transparenten Verkleidung anzuordnen und deren Sichtbarkeit mit Hilfe einer Beleuchtungseinrichtung z.B. mittels Leuchtdioden zu verbessern - obwohl sich das eigentliche Benutzerinterface für Einstellung und Überwachung der Totraum~'reduktions-,einrichtung auf dem Screen der Beatmungs-’einrichtung befindet.
Die Erfindung schlägt des Weiteren vor, das beschriebene Beatmungssystem mit universellen elektrischen Schnittstellen auszustatten, um zentrale Komponenten wie Benutzer-Schnittstelle und Stromversorgung auch für weitere naheliegende Funktionseinheiten nutzbar zu machen. Ein typisches Beispiel hierfür ist eine medizinische Absaugeinheit gemäß EN ISO 10079. Auch diese kann erfindungsgemäß über die gemeinsame Benutzer-Schnittstelle bedient werden, und durch die datentechnische Kopplung mit der Beatmungseinrichtung können automatisch vor oder mit Beginn eines Absaugvorgangs Beatmungsdrücke- und -Volumina entsprechend erhöht werden. Ein weiteres Beispiel kann ein Ultraschall- oder Mesh-Vernebler sein, bei dessen Aktivierung automatisch Änderungen an den Beatmungseinstellungen sowie der Atemgasbefeuchtung gewünscht sein können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit zwei Varianten des Steuerungsaufbaus erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Beatmungssystems;
Figur 2 eine beispielhafte Darstellung von Parametern einer Beatmungs-’einrichtung ohne Totraumreduktionseinrichtung;
Figur 3 eine beispielhafte Darstellung von Parametern einer Beatmungs-’einrichtung mit Totraum-'reduktions-'einrichtung (nur 1 Kolben) ohne Datenaustausch;
Figur 4 eine schematische Darstellung des Steuerungsaufbaus des erfindungsgemäßen Beatmungssystems in einer ersten Variante; und Figur 5 eine schematische Darstellung des Steuerungsaufbaus des erfindungsgemäßen Beatmungssystems in einer zweiten Variante.
In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Beatmungssystem 1 zur Beatmung eines Patienten 2 dargestellt. Das Beatmungssystem 1 umfasst eine Beatmungs-,einrichtung 3 sowie eine T otraum-'reduktions-'einrichtung 4.
Die Beatmungs_,einrichtung 3 weist eine Regeleinrichtung 5 für die Applikation von Gasen mit einem Motor und Ventilator als Flussgenerator 6 und einen Beatmungskreislauf 7 auf, wobei der Beatmungskreislauf 7 ein Beatmungs-Schlauchsystem 8, ein Patienteninterface 9 in Form eines Endotrachealtubus und dazwischen eine Verbindungseinrichtung 10 in Form einer Tubusverlängerung aufweist. Zu dem Beatmungs-Schlauchsystem 8 gehört ein Einatemschenkel 11 , ein Y-Stück 12 und ein Ausatemschenkel 13. Zwischen den Einatemschenkel 11 und der Regeleinrichtung 5 ist fluidisch ein Atemgasbefeuchter 14 geschaltet. Weiterhin weist die Beatmungs^einrichtung 3 eine grafische Bedienerschnittstelle 15 in Form einer grafischen Benutzeroberfläche (GUI) auf.
Die Totraurmreduktions-’einrichtung 4 weist eine Pump- und Reservoireinheit 16 und einen Verbindungsschlauch 17 zu einer pneumatischen Einkoppelstelle 18 am Patienteninterface 9 auf. Über den Verbindungsschlauch 17 kann an der Einkoppelstelle 18 Gas aus dem Beatmungs-Schlauchsystem 8 und dem Patienteninterface 9 gesaugt und wieder zurück gefördert werden. Dies entspricht der Funktion des ersten Stranges des in Figur 2 der Druckschrift DE 10 2017 006 655 A1 dargestellten Systems. Die Pump- und Reservoireinheit 16 sowie der Verbindungsschlauch 17 sind, gegebenenfalls mit weiteren Bauteilen, werkzeuglos austauschbar. Dadurch sind insbesondere durch Gebrauch potenziell kontaminierte Elemente der Totraumreduktionseinheit 4 einfach austauschbar. Für die Behandlung eines Patienten werden diese Elemente, also insbesondere die Pump- und Reservoireinheit 16 sowie der Verbindungsschlauch 17, in Form eines vormontierten Patientensets in einer Verpackung (nicht dargestellt) bereitgestellt und werkzeuglos in die Totraum-,reduktions",einrichtung 4 eingefügt. Am Verbindungsschlauch 17 ist ein Sensor 27, hier ein Drucksensor, angeschlossen, der als Druckmesseinrichtung 28 dient, sowie eine Gasanalyseeinheit 29 in Form einer Messküvette angeschlossen. Der Sensor 27 und die Gasanalyseeinheit 29 sind Teil der Totraum-'reduktions-'einrichtung 4 und über Kabel verbunden (nicht dargestellt). Weiterhin weist das Beatmungssystem 1 eine erste Dosiereinrichtung 19 für eine inhalative Sedierung des Patienten 2 auf. An die erste Dosiereinrichtung 19 ist ein Narkosegasreflektor 20 angeschlossen und die Dosiereinrichtung 19 selbst ist fluidisch mit der Totrau nreduktions-'einrichtung 4 gekoppelt (nicht dargestellt). Dies ermöglicht, dass dem Patienten über die Totraum-reduktions-'einrichtung 4 Narkosegase zugeführt werden können.
Ebenfalls fluidisch gekoppelt mit der Totraum-,reduktions~,einrichtung 4 ist eine zweite Dosiereinrichtung 21 für einen aktiven HME 22, also ein aktiver Wärme- und Feuchtigkeitstauscher. Der aktive HME 22 ist einerseits über einen HME- Verbindungsschlauch 23 und andererseits über eine HME-Stromleitung 24 mit der Dosiereinrichtung 21 verbunden.
Die Dosiereinrichtungen 19, 21 sowie die Totraum-,reduktions-,einrichtung 4, die Beatmungs-'einrichtung 3 und der Atemgasbefeuchter 14 sind über elektronische Schnittstellen 25 miteinander verbunden und können somit untereinander kommunizieren. Sie sind außerdem alle an beziehungsweise auf einem Geräteträger 26 in Form eines Fahrwagens montiert. Die Totraum-reduktions-'einrichtung 4 ist direkt unterhalb der Beatmungs-'einrichtung 3 angeordnet. Eine Bewegungsachse A der Pump- und Reservoireinheit 16 ist waagerecht und parallel zu der dem Anwender zugewandten Seite eines gedachten Quaders um die Beatmungs-’einrichtung 3 angeordnet. Unter der Totraum-’reduktions-’einrichtung 4 sind die beiden Dosiereinrichtungen 19, 21 angeordnet, und zwar so, dass Dosiereinrichtungen 19, 21 sowie die Totraum-reduktions-'einrichtung 4, die Beatmungs-'einrichtung 3 und der Atemgasbefeuchter 14 in einer zum Bediener (nicht dargestellt) gewandten gemeinsamen Ebene abschließen.
Nicht dargestellt ist eine Temperiereinrichtung sowohl für die Pump- und Reservoireinheit 16 der Totraum-ireduktions-,einrichtung 4 als auch das Beatmungs-Schlauchsystem 8.
Zur Erläuterung der Funktion des Beatmungssystems 1 werden zunächst in Figur 2 Parameter bei einer Beatmungs-'einrichtung 3 ohne Totraum-reduktions-'einrichtung 4 dargestellt. Gezeigt sind der Flow (Durchfluss zum/vom Patienten) in l/min und das hieraus resultierende Atemvolumen V in ml, wie er von Sensoren der Beatmungs-'einrichtung 3 gemessen wird. Bei einem positiven Flow (Fluss zum Patienten) erhöht sich das Volumen, während es sich bei negativen Flow (Fluss vom Patienten) verringert. Wird eine solche Beatmungs-,einrichtung 3 mit einer Totraum_,reduktions->einrichtung 4 kombiniert, wie in Figur 1 dargestellt, jedoch ohne einen Datenaustausch vorzusehen, ergibt sich das in Figur 3 dargestellte Bild. Sowohl beim Flow-Signal ergeben sich Änderungen (Detail I) als auch beim daraus resultierenden Volumen (Detail II). Insbesondere der kurz vor der eigentlichen Einatmung des Patienten bereits ansteigende Wert des Volumens V kann von der Beatmungs-,einrichtung 3 als Spontanatmungsversuch des Patienten 2 missinterpretiert werden, was in der Folge zu einer fehlerhaften Steuerung der Beatmung führt. Tatsächlich beruht dieser vorzeitige positive Fluss-A/olumenwert darauf, dass in dieser Zeitspanne von der Pump- und Reservoireinheit 16 Gas an der Einkoppelstelle 18 abgesaugt wird. Um diesen Effekt zu vermeiden, wurde in der Druckschrift DE 10 2017 006 655 A1 vorgeschlagen, bei der Totraum-'reduktions-’einrichtung 4 einen zweiten Strang mit einer zweiten Pump- und Reservoireinheit vorzusehen, der die Aktivität des ersten Stranges ausgleicht, so dass die Totraum-,reduktions-,einrichtung 4 für die Beatmungs_,einrichtung 3 „unsichtbar“ bleibt.
Demgegenüber schlägt die Erfindung vor, dass das Beatmungssystem 1 die Signaländerungen, die auf Aktivitäten der Totraum-ireduktions_,einrichtung 4 zurückgehen, als solche erkennt und/oder berechnet und berücksichtigt.
Die Figuren 4 und 5 zeigen in schematische Darstellungen zwei Varianten des Steuerungsaufbaus des Beatmungssystems 1 aus Figur 1.
In Figur 4 rechts ist die Regeleinrichtung 5 der Beatmungs-ieinrichtung 3 dargestellt. Als zentrales Element weist diese einen Prozessor P kombiniert mit einem Power-ZBatterie- Management PM auf. Der Prozessor P kommuniziert mit der Totraumreduktionseinrichtung 4 sowie mit der Bedienerschnittstelle 15, um von dort Eingaben eines Bedieners zu erhalten und Systemzustände darzustellen. Damit sind alle Einstell- und Bedienelemente sowie Meldungen und Alarme der Totraum-ireduktions-,einrichtung 4 Bestandteil der Bedienerschnittstelle 15 der Beatmungs-'einrichtung 3. Mittels Sensoren (nicht dargestellt) werden Messgrößen, wie Spannung, Strom, Temperatur, Druck, Flow oder Sauerstoffgehalt, erfasst und als Signale S in Form von Roh-Messdaten übermittelt. Eine Einheit zur Signalaufbereitung SA sorgt für ein gegebenenfalls notwendiges Entstören, Filtern, Normieren und/oder Integrieren der Roh-Messdaten zu aufbereiteten Messdaten, die an den Prozessor P übermittelt werden. Auf Basis der Benutzervorgaben und der Messdaten steuert der Prozessor P verschiedene Aktoren ACT, wie beispielsweise den Flussgenerator 6, Ventile oder Lüfter. Dazu sendet der Prozessor P Sollwerte und erhält Istwerte beziehungsweise Statusrückmeldungen von den Aktoren ACT. Ein System zur Überwachung FS führt ein kontinuierliches Monitoring von Signalaufbereitung SA, Prozessor P und Aktoren ACT durch und prüft, ob für die Sicherheit der Beatmungs-'einrichtung 3 kritische Zustände vorliegen, um gegebenenfalls einzugreifen.
In Figur 4 links ist die Totraum-ireduktions-,einrichtung 4 dargestellt mit einem sehr ähnlichen Aufbau, jedoch ohne eigene Bedienerschnittstelle 15. Wiederum als zentrales Element dient ein Prozessor P kombiniert mit einem Power-/Batterie-Management PM. Signale S, beispielsweise von der Druckmesseinrichtung 28 oder der Gasanalyseeinheit 29, werden von einer Einheit zur Signalaufbereitung SA aufbereitet. Der Prozessor P verarbeitet diese Daten und steuert Aktoren ACT, wie die Pump- und Reservoireinheit 16 oder eine Temperiereinheit. Auch die beiden Dosiereinrichtungen 19, 21 können Aktoren ACT der Totraum_,reduktions_,einnchtung 4 sein. Sie könnten aber auch Aktoren ACT der Beatmungs-’einrichtung 3 sein.
Zwischen der Totraum-,reduktions-,einrichtung 4 und der Beatmungs-'einrichtung 3 besteht die elektronische Schnittstelle 25 zum Datenaustausch. So kann die Bedienerschnittstelle 15 auch direkt oder indirekt von der Totraum-,reduktions-,einrichtung 4 angesteuert werden, um Betriebszustände darzustellen, Bedienereingaben zu ermöglichen und dergleichen. Insbesondere ist auch die erste Dosiereinrichtung 19 für die inhalative Sedierung über die Bedienerschnittstelle 15 einstellbar. Der Prozessor P der Totraum-'reduktions-'einrichtung 4 informiert den Prozessor P der Beatmungs-'einrichtung 3 über die Aktivität der Totraum-reduktions-'einrichtung 4 inklusive der aufbereiteten Messdaten aus der Signalaufbereitung SA. Der Prozessor der Beatmungs-'einrichtung 3 ist derart gestaltet, dass er basierend auf diesen Informationen die zu erwartende Änderungen der Signale S erkennt und bei der Steuerung der Aktoren ACT der Beatmungs-'einrichtung 3 berücksichtigt. Beispielsweise kann ein Saugvorgang der Pump- und Reservoireinheit 16 durch eine entsprechend erhöhte Förderung des Flussgenerators 6 kompensiert werden. Der Prozessor P der Beatmungs-'einrichtung 3 kann außerdem Messdaten der Gasanalyseeinheit 29, insbesondere zur Konzentration von CO2 und/oder volatilen Narkose-'gase, vom Prozessor P der Totraum-'reduktions-'einrichtung 4 empfangen, verarbeiten und daraus Daten generieren, die an den Prozessor P der Totraum-reduktions-'einrichtung 4 zurückschickt, damit dieser die erste Dosiereinrichtung 19 und/oder die zweite Dosiereinrichtung 21 steuert. Insbesondere erfolgt über die erste Dosiereinrichtung 19 die Dosierung der von flüchtigen Narkosegase und/oder therapeutischen Gasen und/oder über die zweite Dosiereinrichtung 21 von Befeuchterwasser derart, dass sie in Abhängigkeit der eingestellten und/oder gemessenen Atemminutenvolumina sowie der gemes_,senen Gas-'konzentrationen oder der gemessenen relativen Feuchte im Beatmungsgas erfolgt.
Die Schnittstelle 25 kann außerdem auch zwischen dem Prozessor P der Totraum-,reduktions-,einrichtung 4 und der Einheit für die Signalaufbereitung SA der Beatmungs-'einrichtung 3 bestehen. So kann bereits bei der Aufbereitung der Signale S der Effekt, der durch die Totraum-reduktions-'einrichtung 4 verursacht wird, berücksichtigt und angepasste Messdaten an den Prozessor P der Beatmungs-'einrichtung 3 weitergeleitet werden. Dies kann so weit gehen, dass der Prozessor P der Beatmungs-'einrichtung 3 gegenüber einer Beatmungs-'einrichtung 3 des Stands der Technik in weiten Teilen unverändert bleiben kann.
Die Kopplung betrifft dabei nicht lediglich den Zustand einer regulären Beatmung mit Totraumkompensation, sondern auch Sonderzustände. Beispielsweise können Signale der Druckmesseinrichtung 28 dazu genutzt werden, Strömungsverluste, Leckagen oder dergleichen zu erkennen und seitens der Beatmungs-'einrichtung 3 zu kompensieren.
Bei der in Figur 5 dargestellten Variante des Steuerungsaufbaus des Beatmungssystems 1 sind viele Elemente gleich, weshalb im Folgenden zur Vermeidung von Wiederholungen lediglich auf die Unterschiede eingegangen wird. Im Gegensatz zur Variante der Figur 4 weist die Totraum_,reduktions_,einrichtung 4 keine eigene Einheit zur Signalaufbereitung SA auf, sondern alle Signale S, auch jene der Totraum-'reduktions-ieinrichtung 4 werden von der Einheit zur Signalaufbereitung SA der Beatmungs-'einrichtung 3 verarbeitet. Die aufbereiteten Messdaten gehen dann sowohl an den Prozessor P der Totraum-reduktions-'einrichtung 4 als auch der Beatmungs-'einrichtung 3. Hierdurch wird der Aufbau weiter vereinfacht.
Weitere denkbare Varianten des Steuerungsaufbaus wäre der Aufbau der Figur 4, jedoch mit einer eigenen Bedienerschnittstelle (nicht dargestellt), oder der Aufbau der Figur 5, jedoch mit nur einem Prozessor P (nicht dargestellt). So könnte auf der Seite der Totraum-reduktions-'einrichtung 4 lediglich ein Power-/Batterie-Management PM vorgesehen sein und der Prozessor P der Beatmungs-'einrichtung 3 sämtliche aufbereiteten Messdaten verarbeiten und auch die Aktoren ACT der Totraum^reduktions^einrichtung 4 steuern. Selbst das Power-/Batterie-Management PM könnte in einer weiteren Variante auf Seiten der Totraumreduktionseinrichtung 4 entfallen und von der Beatmungs-,einrichtung 3 übernommen werden.
Bezuqszeichenliste
1 Beatmungssystem
2 Patient
3 Beatmungseinrichtung
4 Totraumreduktionseinrichtung
5 Regeleinrichtung
6 Flussgenerator
7 Beatmungskreislauf
8 Beatmungs-Schlauchsystem
9 Patienteninterface
10 Verbindungseinrichtung
11 Einatemschenkel
12 Y-Stück
13 Ausatemschenkel
14 Atemgasbefeuchter
15 Bedienerschnittstelle
16 Pump- und Reservoireinheit
17 Verbindungsschlauch
18 Einkoppelstelle
19 erste Dosiereinrichtung für inhalative Sedierung
20 Narkosegasreflektor
21 zweite Dosiereinrichtung für aktiven HME
22 aktiver HME
23 HME-Verbindungsschlauch
24 HME-Stromleitung
25 elektronische Schnittstelle zum Datenaustausch
26 Geräteträger
27 Sensor
28 Druckmesseinrichtung
29 Gasanalyseeinheit
A Bewegungsachse der Pump- und Reservoireinheit 16
ACT Aktoren P/PM Prozessor und Power-/Batterie-Management
FS Überwachung (Fuctional Safety)
S Signale
SA Einheit zur Signalaufbereitung

Claims

Ansprüche
1. Beatmungssystem (1) zur Unterstützung des Gasaustauschs bei einem Patienten (2) mittels maschineller Beatmung, mit einer Bedienerschnittstelle (15) sowie mit einer Beatmungs-'einrichtung (3) zur maschinellen Beatmung des Patienten (2), die eine Regeleinrichtung (5) für die Applikation von Gasen aufweist und einen Beatmungskreislauf (7) aufweist, wobei der Beatmungskreislauf ein Beatmungs- Schlauchsystem (8), ein Patienteninterface (9) und eine Verbindungseinrichtung (10) zwischen Beatmungs-Schlauchsystem (8) und Patienteninterface (9) aufweist, sowie mit einer Totraum-'reduktions-'einrichtung (4) mit einer Pump- und Reservoireinheit (16) und einem Verbindungsschlauch (17) zu einer pneumatischen Einkoppelstelle (18) in den Beatmungskreislauf (7), insbesondere am Patienteninterface (9) oder an der Verbindungseinrichtung (10), dadurch gekennzeichnet, dass das Beatmungssystem (1) derart gestaltet ist, dass von der Beatmungs-'einrichtung (3) messbare Signaländerungen, insbesondere der von der Beatmungs-'einrichtung gemessenen Flow-, Druck-, CO2- oder sonstige Gaszusammensetzungssignale, die auf Aktivitäten der Totraum-,reduktions-,einrichtung (4) zurückgehen, von der Beatmungs-'einrichtung (3) als solche erkannt und/oder berechnet und von der Regeleinrichtung (5) berücksichtigt werden.
2. Beatmungssystem (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Totraum-reduktions-'einrichtung (4) genau eine Pump- und Reservoireinheit (16) und die Beatmungs-'einrichtung (3) genau einen Fluss- oder Druckgenerator (6) zur Dosierung der zu applizierenden Gase aufweist.
3. Beatmungssystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Totraum-'reduktions-’einrichtung (4) einen Sensor (27), insbesondere einen C02-Sensor oder einen Drucksensor, aufweist und dass Signale des Sensors (27) an die Regeleinrichtung (5) leitbar und von dieser verarbeitbar sind.
4. Beatmungssystem (1 ) nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Totraum-,reduktions-,einrichtung (4) eine Druckmesseinrichtung (28) aufweist, die derart mit der Beatmungs-'einrichtung (3) gekoppelt ist, dass Messdaten der Druckmesseinrichtung (28) von der Regeleinrichtung (5) der Beatmungs-'einrichtung (3) verarbeitbar sind, um Strömungsverluste in der Totraum-,reduktions-,einrichtung (4), im Beatmungs- Schlauchsystem (8) oder im Patienteninterface (9) zu detektieren und insbesondere zu kompensieren.
5. Beatmungssystem (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Beatmungs-'einrichtung (3) eine exspiratorische Flusslimitierung derart aufweist, dass ein exspiratorischer Fluss durch die Bedienerschnittstelle (15) einstellbar ist, und dass insbesondere der zeitliche Verlauf des Flusses über eine Rampenzeit und/oder eine Flusskurve, eingebbar ist, wobei als Fluss ein momentaner Volumenstrom oder ein kumulierter Volumenstrom oder ein momentaner Massenstrom oder ein kumulierter Massenstrom oder der Druck verstanden wird.
6. Beatmungssystem (1 ) nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wesentliche Einstell- und Bedienelemente und Meldungen sowie Alarme der Totraum-’reduktions-'einrichtung (4) Bestandteil der Bedienerschnittstelle (15) der Beatmungs-'einrichtung (3) sind.
7. Beatmungssystem (1) nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beatmungssystem (1 ) einen Geräteträger (26) aufweist, an dem die Totraum-'reduktions-'einrichtung (4) in einer Gebrauchsstellung unterhalb der Beatmungs-'einrichtung (3) angeordnet ist.
8. Beatmungssystem (1 ) nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsachse (A) der Pump- und Reservoireinheit (16) im Wesentlichen parallel zu der dem Anwender zugewandten Seite eines gedachten Quaders um die Beatmungs-'einrichtung (3) liegt und in einer Gebrauchsstellung insbesondere waagerecht angeordnet ist.
9. Beatmungssystem (1 ) nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pump- und Reservoireinheit (16) der Totraum-,reduktions-,einrichtung (4) und/oder das Beatmungs-Schlauchsystem (8) eine Temperiereinrichtung enthahten oder in Verbindung mit einer solchen betrieben werden.
10. Beatmungssystem (1 ) nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Gebrauch potenziell kontaminierte Elemente der Totraumreduktionseinheit (4) werkzeuglos austauschbar sind.
11. Beatmungssystem (1 ) nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beatmungssystem (1 ) eine Dosiereinrichtung (19) für flüchtige Narkose- oder andere therapeutische Gase aufweist, die über die Bedienerschnittstelle (15) einstellbar ist.
12. Beatmungssystem (1) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiereinrichtung (19) fluidisch mit der Totraum-,reduktions-,einrichtung (4) gekoppelt ist.
13. Beatmungssystem (1) nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Totraum-,reduktions-,einrichtung (4) oder die Beatmungs-,einrichtung (3) eine Gasanalyseeinheit (29) aufweist, mit der Gase, insbesondere CO2 und/oder volatile Narkose-'gase, messbar sind und dass die Gasanalyseeinheit (29) insbesondere derart gekoppelt ist, dass Messdaten der Gasanalyseeinheit (29) von der Totraumreduktionseinrichtung (4) und/oder der Regeleinrichtung (5) der Beatmungs-'einrichtung (3) und/oder einer Dosiereinrichtung (19) nach Anspruch 11 oder 12 verarbeitbar sind.
14. Beatmungssystem (1 ) nach Anspruch 1 sowie einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierung der flüchtigen Narkosegase bzw. therapeutischer Gase oder auch von Befeuchterwasser derart gestaltet ist, dass sie in Abhängigkeit der eingestellten und/oder gemessenen Atemminutenvolumina sowie der gemes-'senen Gas-'konzentrationen oder der gemessenen relativen Feuchte im Beatmungsgas erfolgt.
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