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DE102007019487B3 - Modulares Beatmungssystem für die maschinelle Beatmung eines Patienten - Google Patents

Modulares Beatmungssystem für die maschinelle Beatmung eines Patienten Download PDF

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DE102007019487B3
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Jürgen Dr. Manigel
Bernhard Dr. Ludwig
Götz KULLIK
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Draegerwerk AG and Co KGaA
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Draeger Medical GmbH
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Abstract

Modulares Beatmungssystem für die maschinelle Beatmung eines Patienten, aufweisend
- ein mobiles Beatmungsmodul (1) für die Verbindung mit dem Patienten (20), wobei das Beatmungsmodul (1) ein Atemsystem (30) mit einem Atemantrieb (3), eine elektrische Energieeinheit (5) und einen Datenspeicher mit Steuerungseinheit (ES II) enthält,
- ein oder mehrere Stationärteile (2) für die lösbare Aufnahme des komplementären Beatmungsmoduls (1),
- wobei zwischen dem Beatmungsmodul (1) und dem oder den das Beatmungsmodul (1) aufnehmenden Stationärteilen (2) zumindest eine lösbare Verbindungsschnittstelle (8) für Daten, elektrische Energie und Atemgase besteht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein modulares Beatmungssystem für die maschinelle Beatmung eines Patienten.
  • Es gibt derzeit verschiedene spezielle Geräte für die Beatmung von Patienten, die für die jeweilige Aufgabe optimiert sind. Die wichtigsten bekannten Ausführungen sind Transport-Beatmungsgeräte, Intensiv-Beatmungsgeräte und Anästhesiegeräte mit Rückatemsystem.
  • Während der maschinellen Beatmung eines Patienten ist es deshalb je nach aktueller Situation erforderlich, dass der Patient von einem Gerät getrennt bzw. diskonnektiert und mit einem anderen Gerät verbunden bzw. an dieses angeschlossen wird. Dieser Vorgang erfordert eine Trennung entweder zwischen Tubus oder Maske und Beatmungssschlauchsystem an dessen Patientenseite oder zwischen Gerät und Beatmungsschlauchsystem an dessen Geräteseite. In beiden Fällen kommt es zu einer Unterbrechung der maschinellen Beatmung und in jedem Fall zu einem Druckverlust in der Lunge. Der Vorgang ist kritisch und bei vielen maschinell beatmungspflichtigen Patienten führt der Druckverlust zu einem Lungenkollaps und damit zu einer Verschlechterung des Patientenzustandes.
  • Daneben fehlt in der Wechselzeit die elementare Überwachung der Beatmung mittels Drucksensoren. Falls der Wechselvorgang länger dauert, ist außerdem eine Handbeatmung mit Hilfe eines Handbeatmungsbeutels erforderlich. Während eines Krankenhausaufenthaltes sind zum Beispiel folgende Wechselszenarien mit Transporten eines Patienten und entsprechende Beatmungsgerätewechsel möglich bzw. notwendig:
    • – Notfallaufnahme/Intensivstation,
    • – Notfallaufnahme/Operationsbereich/Intensivstation,
    • - Wechsel zwischen Intensivstation und verschiedenen Diagnoseumgebungen wie Computertomographie (CT) oder Kernspintomographie (NMR),
    • – Wechsel zwischen Intensivstation und Operationsbereich,
    • – Wechsel im Operationsbereich von der Operationsvorbereitung über die Operation zum Aufwachbereich.
  • Besonders bei schwerkranken Patienten besteht aufgrund der durchzuführenden differentialdiagnostischen Untersuchungen in stationären Spezialeinrichtungen wie für CT, NMR oder im Herzkatheter-Labor die Notwendigkeit häufiger Transporte mit damit verbundenen mehr oder weniger leidvollen und unangenehmen Gerätewechseln und Umkonnektionsvorgängen.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Beatmungssystems, das es ermöglicht, den Patienten ohne Unterbrechung auch bei örtlichem Wechsel und bei stattfindender spezifischer Behandlung während der Beatmung in unterschiedliche medizinische Umgebungen maschinell weiter zu beatmen.
  • Die Lösung der Aufgabe erhält man mit den Merkmalen von Anspruch 1.
  • Die Unteransprüche geben bevorzugte Aus- und Weiterbildungen des Beatmungssystems von Anspruch 1 an.
  • Ein wesentlicher Vorteil des Beatmungssystems nach Anspruch 1 besteht darin, dass während der gesamten innerklinischen Transport- und Prozesskette für den Patienten eine unterbrechungsfreie maschinelle Beatmung erfolgen kann, speziell auch unter Narkose, und dass eine leichte Handhabung des einen mobilen Beatmungsmoduls durch den Anwender gegeben ist.
  • Die unterbrechungsfreie maschinelle Beatmung hat zur Folge, dass kein unbeabsichtigter Druckverlust der Lunge auftritt mit einem nachfolgenden nachteiligen Lungenkollaps.
  • Das mobile Beatmungsmodul kann durch den Anwender sehr leicht aus dem komplementären Stationärteil speziell nach Lösen entsprechender mechanischer Verbindungselemente herausgelöst werden.
  • Die Stationärteile des gesamten modularen Beatmungsssystems sind in verschiedenen Varianten verfügbar, die den jeweiligen Bedürfnissen für den innerklinischen Transport, stationäre Intensivbeatmung oder Anästhesie angepasst sind. Zusammen mit dem mobilen Beatmungsmodul ergeben sich vollwertige medizinische Arbeitsplätze für den Transport, die Intensivbeatmung oder die Anästhesie.
  • Jedes Stationärteil des Gesamtsystems besitzt eine Steuerungseinheit mit einen Datenspeicher, ein Anzeige- und Bedienteil sowie Versorgungseinrichtungen für elektrische Energie und Gas. Es kann unabhängig vom mobilen Beatmungsmodul ein- und ausgeschaltet und getestet werden.
  • Das mobile Beatmungsmodul besitzt ein Atemsystem mit einem Atemantrieb, optional einem Sensorteil, einer elektrischen Energieeinheit und einem Datenspeicher mit Steuerungseinheit.
  • Nach Verbindung mit einem bzw. Aufnahme in ein Stationärteil wird das mobile Beatmungsmodul vom Stationärteil des Beatmungssystems erkannt und sofort bzw. nach Hochfahren des Stationärteils mit dem Anzeige- und Bedienteil des Stationärteils verbunden. Die Daten- und Energieversorgung des mobilen Beatmungsmoduls erfolgt unmittelbar nach der Konnektion bzw. Aufnahme durch das Stationärteil.
  • Nach Dekonnektion des mobilen Beatmungsmoduls beatmet dieses autark den angeschlossenen Patienten genauso weiter, wie es vorher in Verbindung mit dem Stationärteil geschehen ist.
  • Die Verbindungsschnittstellen zwischen Beatmungsmodul und das Beatmungsmodul aufnehmendem Stationärteil verbinden Atemgasanschlüsse für Inspiration und Exspiration sowie die elektrischen Komponenten mit elektrischer Energie und Daten.
  • Die mechanische Ausgestaltung der Schnittstellen erfolgt so, dass Verbindung bzw. Aufnahme und Trennung mit einem Handgriff durchgeführt werden können. Eine unbeabsichtigte Trennung wird durch eine mechanische Verriegelung ausgeschlossen.
  • Einer erhöhten Sauerstoffversorgung wird durch eine spezielle Ausführung der Gasanschlüsse Rechnung getragen.
  • Besonders vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang die Ausführung der elektrischen Daten- und Energieübertragung mit Hilfe von induktiven Bauelementen mit Spulen und entsprechenden Induktivitäten mit Eisenrückschluss und vollständig ohne elektrisch leitfähige Bauelemente.
  • Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele des modularen Beatmungssystems mit Hilfe der Figuren erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 ein Blockschaltbild eines Beatmungsmoduls mit Einbindung in ein Stationärteil,
  • 2 schematisch ein modulares Beatmungssystem, ausgebildet als Rückatemsystem und
  • 3 schematisch ein modulares Beatmungssystem, ausgebildet als offenes Atemsystem.
  • Das in 1 rechts oben angeordnete und dunkel hinterlegte Beatmungsmodul 1 enthält vorzugsweise ein einfaches Anzeige- und Bedienteil 6, ein Sensorteil 4 zur Messung und Überwachung von Beatmungsparametern, wie speziell den Beatmungsdruck, und ein Atemsystem 30 sowie eine elektrische Energieeinheit 5 und vorzugsweise einen Datenspeicher sowie eine Steuerungseinheit ("ES II"). Das links und unten dargestellte, hell unterlegte Stationärteil 2 hat ein "Cockpit" als Arbeitsplatzanzeige- und Bedienteil, ein "embedded system ESI" als Datenspeicher- und Steuerungseinheit für die Aufgaben, die am Stationärteil 2 erfolgen sollen, wie beispielsweise die Einstellung von Alarmgrenzen, eine Sensorikeinheit "Sens II" für die Stationärteil-Sensoren, wie beispielsweise für Exspirationsflow und Anästhesiegas-Konzentration, ein Atemsystemteil, welches entweder für Anästhesie mit Rückatmungskreis ("(R)BS"), sonst als Mischkammer für Sauerstoff ("MixChamber"), ausgebildet ist.
  • Dazu kommen Komponenten für Gasmischung ("Mix") und Anästhesiemittel-Verdampfung ("+Vap") sowie Versorgungsenheiten für elektrische Energie ("Power") und Atemgas ("Gas"), die mit der Infrastruktur des Krankenhauses oder gegebenenfalls mit entsprechenden transportablen Speichern verbunden sind.
  • Mobiles Beatmungsmodul 1 und komplementäres Stationärteil 2 haben untereinander Verbindungen für Atemgas, elektrische Energie und Daten in Form einer einfach zu bedienenden Schnittstelle, der Patient 20 ist mit dem Atemsystem 30 verbunden.
  • Das immer gleiche mobile Beatmungsmodul 1 ist mit im Einzelnen unterschiedlich ausgebildeten bzw. konfigurierten Stationärteilen 2 verbindbar, wodurch jeweils vollwertige medizinische Arbeitsplätze entstehen. So kann das Beatmungsmodul 1 mit einem Stationärteil 2 in einer Notaufnahme (Emergency Department, ED), im Operationssaal (Perioperative Care, POC), in der Intensivstation (Critical Care, CC) oder beispielsweise am Kernspintomographen (Nuclear Magnetic Resonance, NMR) verbunden sein.
  • Für die reine Transportversorgung ist ein entsprechendes "Stationärteil" 2 für die Transportaufgabe vorgesehen.
  • 2 zeigt das neue Rückatemsystem speziell für die Verwendung in der Anästhesie bzw. im Operationsbereich im zusammengesetzten Zustand schematisch mit seinen beiden Hauptkomponenten, die sich im mobilen Beatmungsmodul 1 und im Stationärteil 2 befinden. Im mobilen Beatmungsmodul 1 befindet sich im Inspirationszweig der Atemantrieb 3, der insbesondere als ein dynamisch ansteuerbarer Rotationsverdichter ausgebildet ist. Dem Gasverlauf folgend gibt es einen ersten Drucksensor 60, ein erstes Rückschlagventil 50 und ein Überdruckventil 7 auf dem Weg zum Patienten 20. Das Ausatemgas gelangt über Atemschläuche 19 zum Patienten 20 und von diesem über einen zweiten Drucksensor 60 sowie ein zweites Rückschlagventil 50 zum PEEP (Positive End-Expiratory Pressure)-Ventil 40. Dieses Ventil 40 steuert Atemgasdruck und Atemgasvolumenstrom. Danach gelangt das Ausatemgas über die Verbindungsschnittstelle 8 in das Stationärteil 2. Im Stationärteil 2 strömt es durch einen ersten Flowsensor 9 in den Handbeatmungsbeutel 11. Überschüssiges Ausatemgas wird über das Atemgasdruck begrenzende APL(Airway Pressure Limit)-Ventil 12 in die Überschussgas-Fortleitung 13 geleitet. Aus dem Handbeatmungsbeutel 11 wird das Atemgas für die nächste Inspiration durch den CO2-Absorber 10, einen weiteren, zweiten Flowsensor 9 und die Verbindungs schnittstelle 8 wieder dem Atemantrieb 3 zugeführt. Um dem Beatmungssystem Frischgas, das heißt Sauerstoff, Luft, Lachgas und/oder Narkosemittel zuzuführen, dient die Frischgaszufuhr 14.
  • 3 zeigt ein Beatmungssystem ohne Rückatmung, also ein offenes Beatmungssystem, beispielsweise für den Einsatz im Bereich der Intensivmedizin. Der Gasfluss im mobilen Beatmungsmodul 1 ist identisch wie in 2, aber das Stationärteil 2 ist hier anders aufgebaut. Das Inspirationsgas ist ein Gemisch aus Umgebungsluft 17 und Frischgas 14, hier in der Regel Sauerstoff. Die Umgebungsluft 17 wird beispielsweise über ein nicht dargestelltes Filter vom Atemantrieb 3 angesaugt. Die Mischung mit dem Frischgas 14 erfolgt in der Mischkammer 15. Danach gelangt das Inspirationsgas durch den eingangsseitigen, inspiratorischen Flowsensor 9, den Atemgasanfeuchter 16, das Okklusionsventil 21 und die Schnittstelle 8 in das mobile Beatmungsmodul 1. Der Atemgasanfeuchter 16 ist eine Option für die Langzeitbeatmung, und das Okklusionsventil 21 ist eine Option für die Vermessung der Lungenfunktion durch kurzzeitigen Verschluss der Inspirationsleitung während der Einatemphase (sogenannte p0.1-Messung). Bei der Exspiration gelangt das Ausatemgas aus dem mobilen Beatmungsmodul 1 durch die Schnittstelle 8 und in den ausgangsseitigen, exspiratorischen Flowsensor 9 im Stationärteil 2 in die Umgebung oder in eine Exspirationsgasfortleitung 18.
  • Die Flowsensoren 9 gemäß den Ausführungsformen der 2 und 3 dienen der Messung des Atemgasdurchflusses. Im Inspirationszweig werden das Atemmuster und der Einatemvolumenstrom bzw. das Einatemvolumen gemessen. Im Exspirationszweig werden das Atemmuster und der Ausatemvolumenstrom bzw. das Ausatemvolumen gemessen.
  • Aus Differenzmessungen wird das Leckvolumen bestimmt. Außerdem liefern die Flowsensoren 9 Daten in Bezug auf den Funktionsstatus und die Funktionssicherheit des Beatmungssystems.

Claims (8)

  1. Modulares Beatmungssystem für die maschinelle Beatmung eines Patienten, aufweisend – ein mobiles Beatmungsmodul (1) für die Verbindung mit dem Patienten (20), wobei das Beatmungsmodul (1) ein Atemsystem (30) mit einem Atemantrieb (3), eine elektrische Energieeinheit (5) und einen Datenspeicher mit Steuerungseinheit (ES II) enthält, – ein oder mehrere Stationärteile (2) für die lösbare Aufnahme des komplementären Beatmungsmoduls (1), – wobei zwischen dem Beatmungsmodul (1) und dem oder den das Beatmungsmodul (1) aufnehmenden Stationärteilen (2) zumindest eine lösbare Verbindungsschnittstelle (8) für Daten, elektrische Energie und Atemgase besteht.
  2. Modulares Beatmungssystem nach Anspruch 1, wobei das Beatmungsmodul (1) ein Atemsystem (30) aufweist mit – einem Inspirationszweig mit in Strömungsrichtung dem Atemantrieb (3), einem Überdruckventil (7) und Atemschläuchen (19) zum und vom Patienten (20), – einem Exspirationszweig mit einem PEEP-Ventil (40), – mindestens einem vorzugsweise im Inspirationszweig angeordneten Rückschlagventil (50) und – der Inspirationszweig und der Exspirationszweig haben eine Verbindungsschnittstelle (8) zum Stationärteil (2).
  3. Modulares Beatmungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Anschlüsse der Verbindungsschnittstelle (8) bei erfolgter mechanischer Aufnahme des Beatmungsmoduls (1) in das Stationärteil (2) geschlossen sind.
  4. Modulares Beatmungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mobile Beatmungsmodul (1) mit einem Sensorteil (4) und/oder einem Anzeige- und Bedienteil (6) ausgestattet ist.
  5. Modulares Beatmungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Beatmungsmodul (1) im Inspirationszweig einen ersten Drucksensor (60) und ein erstes Rückschlagventil (50) und im Exspirationszweig einen zweiten Drucksensor (60) und ein zweites Rückschlagventil (50) aufweist.
  6. Modulares Beatmungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stationärteil (2) ein Rückatemsystem ist und exspiratorisch in Strömungsrichtung aufweist einen ersten Flowsensor (9) mit einem Handbeatmungsbeutel (11) und ein zwischen erstem Flowsensor (9) und Handbeatmungsbeutel (11) zwischengeschaltetes APL-Ventil (12) mit einer Überschussgas-Fortleitung (13) sowie einen an den Handbeatmungsbeutel (11) anschließenden CO2-Absorber (10) und einen zweiten Flowsensor (9).
  7. Modulares Beatmungsssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Stationärteil (2) ein offenes Beatmungsssystem ist und aufweist – inspiratorisch in Strömungsrichtung eine Mischkammer (15) für Umgebungsluft (17) und Frischgas (14), einen inspiratorischen Flowsensor (9) und vorzugsweise einen Atemgasanfeuchter (16) und/oder vorzugsweise ein Okklusionsventil (21) sowie – exspiratorisch einen ausgangsseitigen exspiratorischen Flowsensor (9) mit Ausgang zur Umgebungsluft (17) oder in eine Exspirationsgasfortleitung (18).
  8. Modulares Beatmungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Atemantrieb (3) als elektrisch ansteuerbarer Rotationsverdichter, insbesondere als Radialverdichter ausgebildet ist.
DE102007019487A 2007-04-25 2007-04-25 Modulares Beatmungssystem für die maschinelle Beatmung eines Patienten Expired - Fee Related DE102007019487B3 (de)

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