DE60213428T2 - Vorrichtung für die quantitative analyse von atemgasen, umfassend einen passiven atemgasbefeuchter, in der lichtstrahlen durch einen entfeuchteten gasfluss geleitet werden - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die quantitative Analyse von Beatmungsgasen, welche zu und von einem Patienten fließen, der mit einem Beatmungsgerät zur Unterstützung der Beatmung verbunden ist.
• Im Zusammenhang mit einer Gasanalyse, welche in Verbindung mit der Beatmung durchgeführt wird, wird ein Unterschied zwischen zwei prinzipiellen Typen von Gasanalysatoren gemacht, d. h. zwischen Seitenstrommessungsanalysatoren und Hauptstrommessungsanalysatoren. Die Seitenstrommessungsanalysatoren entnehmen eine kleinere Strömungsprobe aus dem Beatmungskreislauf eines Patienten in ein in der Nähe befindliches Instrument, in welchem die aktuelle Gasanalyse stattfindet, wobei die Hauptströmungsmessungsanalysatoren die Gaskonzentrationen direkt im Beatmungskreislauf des Patienten berechnen. Der Hauptströmungsmessungsanalysator ist normalerweise aus Gründen der Genauigkeit so nahe wie möglich am Mund oder Rachen des Patienten angeordnet.
• Die Hauptströmungsmessungsanalysatoren können weniger teuer, kleiner, Energie sparender und reaktiver als die Seitenströmungsmessungsanalysatoren hergestellt werden, da dem Bedarf für Handhabung der Strömungsproben (Pumpen, Schläuche etc.) entgegengewirkt wird. In der Folge werden die Hauptströmungsmessungsanalysatoren gegenüber den Seitenströmungsmessungsanalysatoren bevorzugt. Die Verwendung von Hauptströmungsmessungsanalysatoren wurde jedoch aufgrund von technischen Problemen auf Notfälle eingeschränkt, hauptsächlich verursacht durch das Vorliegen von Feuchtigkeit und Bakterien in dem Beatmungskreislauf des Patienten.
• Eine Hauptströmungsmessungsgasanalyse kann gemäß verschiedenen Mess- oder Probenahmeprinzipien bewirkt werden. Eine Gasanalyse wird jedoch meistens durch nicht-dispersive Spektroskopie durchgeführt. Dieses Messprinzip basiert auf der Tatsache, dass viele Gase eine Infrarotenergie bei einer Wellenlänge, welche für die betroffene Substanz spezifisch ist, absorbieren. Hauptströmungsmessungsgasanalysatoren auf der Basis der Gasanalyse durch nicht-dispersive Spektroskopie messen demnach die Absorption von Licht mit spezifischen Wellenlängen direkt in dem Beatmungskreislauf des Patienten. Für diesen Zweck ist es erforderlich, dass die infrarote Strahlung durch ein Eingangsfenster und ein Ausgangsfenster hindurchgeht, wobei die Fenster geeignet sein müssen, Licht der gewünschten Wellenlänge frei durch den Beatmungskreislauf des Patienten durchgehen zu lassen.
• Um die Luftwege von Langzeitpatienten vor einem Austrocknen zu bewahren, werden Beatmungsgase solcher Patienten oft angewärmt und aktiv befeuchtet. Kurzzeitpatienten kommen jedoch oft ohne aktive Befeuchtung aus, obwohl solche Patienten auch vom Körper angewärmtes feuchtes Gas ausatmen. Wasserdampf von einer Gasprobe wird dann leicht auf dem Fenster des Hauptstrommessungsgasanalysators kondensieren. Eine solche Kondensation kann zu Signalverlusten und damit zu Folgefehlern in der bestimmten Zusammensetzung der Gasprobe führen.
• Feuchtigkeitsprobleme in Bezug auf Hauptströmungsmessungsgasanalysatoren werden üblicherweise durch Beheizen der Fenster auf eine Temperatur gelöst, welche eine Kondensation von Feuchtigkeit auf den Fenstern verhindert. Obwohl solche Lösungen wirksam sein können, haben sie auch einige Nachteile. Der größte Nachteil besteht vielleicht darin, dass Heizen Energie verbraucht, was es schwierig macht, solche Analysatoren in transportablen batteriebetriebenen Instrumenten zu integrieren. Darüber hinaus kostet es Zeit, die Wärme zu erzeugen, nachdem das Instrument eingeschaltet worden ist, d. h. dass das Instrument einige Zeit vor Inbetriebnahme aktiviert werden muss. Die Erhitzung kann auch ein Risiko darstellen, den Patienten zu verbrennen.
• Eine komfortablere Lösung des Feuchtigkeitsproblems basiert auf der chemischen Behandlung des Fensters, um das Risiko einer Kondensation zu vermeiden. Solche Chemikalien werden u. a. von ICI Speciality Chemicals unter dem Markennamen "Atmer 385" vermarktet. Obwohl diese Lösung all die Nachteile vermeidet, welche mit der Heizung der Fenster einhergehen, ist es oft leider unmöglich, die Feuchtigkeitsprobleme mit diesem Verfahren vollständig auszuräumen. Patienten, deren Atem aktiv befeuchtet werden muss, können dementsprechend oft schwer überwacht werden.
• Das Dokument US-A-6,095,986 offenbart einen Gasanalysator, welcher einen Adapter aufweist, welcher eine Verbindung mit einem Beatmungsgerät und auch einen Verbinder zur Verbindung mit einem Schlauch, welcher zu dem Patienten führt, aufweist, wobei eine Messkopfverbindung zwischen dem passiven Beatmungsgasbefeuchter und dem Verbinder für das Beatmungsgerät angeordnet ist, und wobei der Verbinder für den Messkopf zwei Fenster aufweist, durch welche Lichtstrahlen von dem Messkopf hindurchgehen können.
• Dementsprechend besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine neue Anordnung vorzuschlagen, mit welcher die zuvor genannten Probleme vermieden werden können.
• Die Aufgabe wird gelöst mit der Erfindung gemäß einer Anordnung nach Anspruch 1.
• Gemäß einem besonderen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gasanalysators kann der Analysator so konstruiert werden, dass er auch eingesetzt werden kann, um Sauerstoffgaskonzentrationen zu messen. Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Die Erfindung wird nun in weiteren Einzelheiten unter Bezugnahme eines nichteinschränkenden Ausführungsbeispiels hiervon und auch unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben.
• 1 zeigt eine perspektivische schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einem zugeordneten Messkopf.
• 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Verbindung eines Patienten mit einem Beatmungsgerät unter Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung.
• 3 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Adapters gemäß der Erfindung.
• 1 zeigt einen Gasanalysator, welcher gemäß der Erfindung konstruiert ist und einen Adapter 1 und einen zugeordneten Messkopf 2 aufweist. Der Adapter 1 hat im Wesentlichen die Form eines länglichen Rohres, welches beispielsweise aus Kunststoffmaterial hergestellt ist. Der Adapter 1 hat an einem Ende einen Verbinder 3 für einen Schlauch, welcher zu dem Patienten führt. Das andere Ende des Adapters trägt einen Adapter 4 für ein Beatmungsgerät oder dergleichen. Zwischen den beiden Verbindern 3 und 4 des Adapters 1 ist ein Zentralabschnitt 5 angeordnet, der dafür vorgesehen ist, den Messkopf zu tragen. Zu diesem Zweck trägt der Zentralabschnitt 5 zwei zueinander gegenüberliegend angeordnete ebene Oberflächen 6, von denen jede ein entsprechendes Fenster 7, welches aus einem transparenten Film besteht, aufweist.
• Der Messkopf 2 hat eine Zentralöffnung 8, welche sich von einer Seite des Messkopfs so erstreckt, um den Messkopf so konditionieren, dass er über den Zentralabschnitt 5 des Adapters geschoben werden kann. Zu diesem Zweck ist die Öffnung mit zwei gegenüber liegenden, im Wesentlichen ebenen und zueinander parallelen Oberflächen 9 versehen, welche nach innen zu der Öffnung zeigen. Entsprechende ebene Oberflächen 9 auf dem Messkopf 2 sind mit einem Lichttransmitter und einem Lichtempfänger 10 zum Übertragen und Empfangen von Infrarotlicht versehen. Der Lichttransmitter und der Lichtempfänger sind über ein Signalkabel 11 mit einem Messinstrument verbunden, welches die von dem Empfänger erhaltenen Signale analysiert. Die ebenen Oberflächen 9 auf dem Messkopf 2 und die ebenen Seiten 6 des Zentralabschnitts 5 des Adapters 1 sind entsprechend konstruiert und dimensioniert, sodass das Messinstrument 2 exakt positioniert ist, wenn es auf dem Adapter 1 montiert ist, sodass von dem Transmitter 10 emittiertes Licht durch den Zentralabschitt 5 des Adapters und durch dessen Fenster 7 hindurchgehen kann und den Lichtempfänger erreichen kann, ohne durch irgendetwas anderes beeinflusst zu werden, als das, was durch das Innere des Zentralabschnitts 5 des Adapters hindurchgeht.
• Wie in 1 zu erkennen ist, hat der Adapter 1 auch einen passiven Beatmungsbefeuchter oder Atembefeuchter 14, zwischen seinem Zentralabschnitt 5, welcher die ebenen Seiten 6 zur Aufnahme des Messkopfs und die Fenster 7 auf den ebenen Oberflächen, und die Verbindung 3 zur Verbindung des Adapters mit dem Schlauch zum Patienten aufweist. Dieser passive Befeuchter kann ein sogenannter HCH, Hygroscopic Condensation Humidifier (Hygroskopischer Kondensationsbefeuchter), oder ein HME, Heat Moisture Exchanger (Wärme-Feuchtigkeits-Austauscher), der Art sein, welche üblicherweise bei der Beatmung eingesetzt wird. Diese Vorrichtungen befeuchten die Beatmungsgase durch Aufnahme von Feuchtigkeit und bis zu einem bestimmten Grad auch von Wärme, wenn der Patient ausatmet und geben dann die Feuchtigkeit der Beatmungsluft zurück, wenn der Patient einatmet. Da der passive Beatmungsbefeuchter 14 zwischen dem Verbinder 3 des Patientenschlauchs und dem Zentral abschnitt 5 des Adapters angeordnet ist, werden die Beatmungsgase entfeuchtet, wenn sie in den Zentralabschnitt gelangen, in dem die Fenster 7 angeordnet sind, wodurch das Auftreten von Kondensation auf den Fenstern verhindert wird und ermöglicht wird, dass das Ausatmungsgas, welches durch den Zentralabschnitt 5 strömt, in bekannter Art und Weise mit Hilfe des Messkopfs 2 analysiert wird. Der passive Befeuchter 14 wird in dem Adapter in Form einer Einlage oder einer Rolle plaziert, welche mit einem hygroskopischen Salz imprägniert sind, und durch das offene Ende des Verbinders 3 eingesetzt.
• Zusätzlich zu dem Befeuchter 14 kann der Adapter 1 auch einen Bakterienfilter 15 aufweisen, welcher zwischen dem Befeuchter 14 und dem Zentralabschnitt 5 angeordnet ist. Der Filter 15 ermöglicht es, Bakterien aus dem Ausatmungsgas zu entfernen, sodass z. B. die Sauerstoffkonzentration mit Hilfe einer Brennstoffzelle ohne die Gefahr einer Kreuzkontamination zwischen verschiedenen Patienten gemessen werden kann.
• Wie oben erwähnt wurde, kann eine Brennstoffzelle in dem Zentralabschnitt 5 des Adapters zur Messung der Sauerstoffgaskonzentration des Ausatmungsgases verwendet werden. Zu diesem Zweck kann eine Verbindung 16, mit der eine Brennstoffzelle verbunden ist, in einer Seitenwand des Zentralabschnitts 5, welche kein Fenster 7 hat, vorgesehen werden.
• 2 zeigt einen Patienten, welcher mit einem Beatmungsgerät unter Zuhilfenahme einer Anordnung gemäß der Erfindung verbunden ist. Die Zeichnung zeigt, dass die Beatmungsschläuche 12 mit der Adapterverbindung 4 verbunden sind, und dass ein von der Adapterverbindung 3 ausgehender Patientenschlauch 13 mit dem Patienten verbunden ist.
• 3 zeigt, wie eine Brennstoffzelle, welche mit O-Ringen 19 versehen ist, an dem Zentralabschnitt 5 eines Adapters befestigt werden kann. In dieser Fig. ist ebenso der innere Kanal 20 in dem Zentralabschnitt 5 dargestellt, durch welchen die Beatmungsgase zu und von dem Patienten strömen. Der innere Kanal kann in geeigneter Weise in einer Strömungsausrichtungseinrichtung 21 zum Leiten eines Teils des Beatmungsgases zu der Brennstoffzelle 18 geleitet werden, um hierdurch die Übergangsfunktion des Sauerstoffgasmessvorgangs zu vermindern.
• Die Verbindung 16 kann mit einem Bakterienfilter 17 versehen sein, um einen weiteren Schutz gegen Kreuzkontamination zu schaffen.
• Der erfindungsgemäße Adapter kann in geeigneter Weise aus Kunststoffmaterial spritzgegossen werden und demnach für eine Einmalverwendung bei relativ niedrigen Kosten hergestellt werden. Das Messkopfgehäuse kann ebenfalls aus einem Kunststoffmaterial hergestellt werden, jedoch nicht für eine Einmalverwendung, da der Messkopf zusammen mit dem Messinstrument verwendet wird und von den Beatmungsgasen nicht beeinflusst oder kontaminiert wird.

Claims (7)

1. Vorrichtung für die quantitative Analyse von Atemgasen, welche zu und von einem Patienten fließen, der mit einem Beatmungsgerät zur Unterstützung der Beatmung verbunden ist, wobei die Vorrichtung einen Adapter (1) aufweist, der einen Verbinder (4) zur Verbindung mit einem Beatmungsgerät und einen Verbinder (3) zur Verbindung mit einem Schlauch (13), welcher zu dem Patienten führt aufweist, wobei der Adapter einen passiven Beatmungsgasbefeuchter (14) aufweist, der zwischen dem Verbinder (4) des Beatmungsgeräts und dem Verbinder (3) zur Verbindung der Schläuche mit dem Patienten angeordnet ist, und mit einer Verbindung für einen Gasanalysemesskopf (2), welcher zwischen dem passiven Befeuchter (14) und dem Verbinder (4) für das Beatmungsgerät angeordnet ist, wobei der Verbinder für den Messkopf zwei Fenster (7) aufweist, durch welche Lichtstrahlen von dem Messkopf (2) hindurchgehen können.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des Messkopfes (2) zwei einander gegenüberliegende ebene Seiten (6) aufweist, in welchen die genannten Fenster (7) angeordnet sind, und dass der Messkopf (2) eine Zentralöffnung (8) aufweist, welche zwei zueinander zeigende ebene Oberflächen (9) zur dichtenden Befestigung des Messkopfes über den ebenen Seiten (6) des Verbinders des Messkopfes aufweist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der passive Befeuchter (14) in dem Adapter in Form einer Wattierung oder einer Rolle, welche mit einem hygroskopischen Salz imprägniert ist, angeordnet ist.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung einen Bakterienfilter (15) aufweist, welcher zwischen dem Beatmungsgasbefeuchter (14) und dem Zentralabschnitt (5) angeordnet ist.
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung im Zentralabschnitt (5) des Adapters eine Verbindung (16) für eine Betriebsstoffzelle (18) zum Messen des Sauerstoffgasgehalts des Beatmungsgases aufweist.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung (16) für die Betriebsstoffzelle einen Bakterienfilter (17) aufweist.
7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (1) eine Strömungsausrichtungseinrichtung (21) zum Leiten eines Teils der Beatmungsgase zu der Betriebsstoffzelle (18) aufweist.