DE3636669C2 - Anordnung zur Zufuhr von Aerosol zu den Luftwegen und/oder Lungen eines Patienten - Google Patents
Anordnung zur Zufuhr von Aerosol zu den Luftwegen und/oder Lungen eines PatientenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Zufuhr von
Aerosol zu den Luftwegen und/oder Lungen eines Patienten
gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei unterschiedlichsten Erkrankungen der Luftwege besteht
eine übliche Therapieform darin, dass pharmakologisch
wirksame Substanzen oder Wasser in Aerosolform den
Luftwegen zugeführt werden. Das Aerosol wird in einem
Aerosolgenerator erzeugt, wie er beispielsweise aus der
DE 23 46 730 B2 bekannt ist.
Eine bekannte Arbeitsweise für Anordnungen zur Zufuhr von
Aerosol besteht darin, dass der Aerosolgenerator während
der Inspirationsphase des Patienten aktiviert wird.
Übliche sogenannte Asthmazerstäuber arbeiten auf diese
Art und Weise. Dabei kann die Aerosolerzeugung durch den
Patienten selbst oder einen Therapeuten per Hand
ausgelöst werden, wobei man versucht, den Zeitpunkt dafür
an die Inspiration des Patienten anzupassen. Hierbei ist
es schwer, den richtigen Zeitpunkt und die richtige
Dosierung einzustellen. Zusätzlich entsteht das Problem,
dass die Grosse der Aerosoltröpfchen stark schwankt, da
diese unmittelbar nach der Erzeugung oft einer schnellen
Veränderung unterliegen. Die gezielte Zuführung des
Aerosols zu einem bestimmten Platz in den Lungen oder
Luftwegen ist damit nicht sicher zu erreichen.
Andere Anordnungen arbeiten mit einer kontinuierlichen
Aerosolerzeugung während des gesamten Atemzyklus. Bei der
Respiratorbehandlung kann eine derartige Aerosolerzeugung
unter Umständen die Atmung stören. Weiterhin ist es dabei
nicht möglich, die oft gewünschte Aerosolzufuhr nur
während eines Teiles der Inspiration vorzunehmen oder
gezielt das Aerosol nur einem gewissen Abschnitt der
Luftwege oder Lungen zuzuführen. Es kommt hinzu, dass das
Aerosol auch an unerwünschten Bereichen der Luftwege
und/oder Lungen deponiert wird und nur ein kleiner Teil
der oft sehr teuren Substanzen die gewünschten Bereiche
im Beatmungstrakt erreicht.
Bei anderen bekannten Anordnungen arbeitet der
Aerosolgenerator unsynchronisiert zum Atemzyklus und
erzeugt das Aerosol in einem Behälter, der während dieser
Erzeugung nicht an die Luftwege angeschlossen ist. Das
darin gelagerte Aerosol wird vom Patienten inhaliert,
nachdem der Behälter an die Luftwege angeschlossen wurde.
Diese Arbeitsweise ist insbesondere bei der Respirator
therapie technisch kompliziert, wenn kontinuierlich oder
häufig wiederholt gleiche Mengen Aerosol inhaliert werden
sollen.
Zur besseren Dosierung der Aerosolzufuhr ist aus der
DE 28 09 255 A1 bereits ein Dosierungssystem bekannt, bei
dem die Verabreichung von Aerosol während einer
vorbestimmten Zeitdauer von 0,1 bis 1,0 Sekunden erfolgt.
Hierbei wird die Abkühlung eines Thermistors durch das
eingeatmete Gas als Steuersignal verwendet. Das
Thermistorsignal löst die Druckgaszufuhr zu einem
Aerosolgenerator für die vorbestimmte Zeit aus.
Anschliessend beendet der Patient den Atemvorgang mit
reiner Raumluft.
Bei einer weiteren bekannten Anordnung zur Zufuhr von
Aerosol zu den Beatmungstrakten ist ein Respirator mit
separaten Inspirations- und Exspirationsleitungen an
einem Patienten angeschlossen. Der Aerosolgenerator
mündet direkt in die Inspirationsleitung. Das Beatmungs
gas wird am Ende einer Inspirationsphase dem Atem
gasstrom entzogen und am Beginn der nächsten durch den
Vernebler der Inspirationsleitung wieder zugeführt.
Dadurch soll erreicht werden, dass während einer kurzen
Zeitspanne im ersten Teil der Inspirationsphase das
Aerosol zugeführt wird (DE 28 40 762 C3).
Um den passenden Zeitpunkt für die Aerosolzufuhr besser
einstellen zu können, ist in einer weiteren bekannten
Anordnung gemäss der DE 29 36 433 A1 vorgesehen, dass
mit der Steuerung des Beatmungsgerätes der Aerosol
generator signalverknüpft ist. Die Zuschaltung des Aero
solstromes zum Beatmungsgas wird druck- oder zeitab
hängig gesteuert. Entsprechend der gewünschten Ver
teilung des Aerosols im Atemtrakt wird der Aerosolstrom
in Abhängigkeit von einem erreichten Inspirationsdruck
oder verzögert gegenüber dem Beginn der Inspira
tionsphase dem Atemgasstrom zugeschaltet. Hierzu ist der
Aerosolgenerator an der Inspirationsleitung zwischen
Beatmungsgerät und Patienten angeschlossen. Für die
Exspiration ist eine separate Leitung vorgesehen.
Weiterhin kann auch die Dauer der Aerosolerzeugung und
damit die zugeführte Menge sowie die Tropfchengrösse für
die Verwendung in unterschiedlichen Bereichen des Beat
mungstraktes eingestellt werden. Unabhängig vom Atem
gasstrom kann die Produktivität des Aerosolgenerators
und dessen Spektrum verändert werden.
Aus der US 4,094,317 ist eine weiter Anordnung zu Zufuhr
von Aerosol zu den Luftwegen eines Patienten bekannt,
die eine Inspirations- und eine Exspirationsleitung
sowie einen an die Inspirationsleitung angeschlossenen
Aerosolgenerator aufweist. Dieser besteht aus einer
Wechselwirkungskammer mit einem Reservoir, in dem sich
die zu vernebelnde Flüssigkeit befindet und das mit
einem Ultraschallvernebler in Verbindung steht. Die
Wechselwirkungskammer weist Mittel, z. B. eine Kugel,
auf, die das erzeugte Aerosol grösstenteils vor der
Inspiration darunter hält. Das Aerosol wird während der
Exspirationsphase erzeugt und zu Beginn der Inspira
tionsphase, wenn die Luft durch die Wechselwirkungs
kammer strömt, als ein Aerosolbolus dem Patienten zuge
führt. Mit dieser bekannten Anordnung ist lediglich die
Aerosolzufuhr zu einem festen Zeitpunkt innerhalb der
Inspirationsphase, nämlich zu deren Beginn möglich, so
dass eine Aerosolversorgung anderer Luftwegs- oder
Lungenteile ausser den Alveolen nicht möglich ist.
Ausserdem ist mit dieser Anordnung nur eine ungenaue
Volumenbestimmung des erzeugten Aerosols möglich, da die
Kugel die Wechselwirkungskammer nur teilweise ver
schliesst.
Bei all diesen bekannten Anordnungen besteht nach wie
vor die Schwierigkeit, den passenden Zeitpunkt im Atem
zyklus genau einzustellen, um gezielt den gewünschten
Bereich im Beatmungstrakt mit Aerosol versorgen zu
können. So ist beispielsweise der Druck in den Atemwegen
nicht immer ein verlässlicher Parameter für die bereits
zugeführte Atemgasmenge. Widerstände in den Luftwegen
wie Schleim oder Husten des Patienten können zu erheb
lichen Drucksteigerungen führen. Auch die einfache Zeit
verzögerung zum Beginn der Inspirationsphase ist nicht
in allen Fällen ein Mass für die zugeführte Gasmenge.
Darüberhinaus wird - abgesehen von der unsynchroni
sierten Aerosolerzeugung in einem nicht an die Atemwege
angeschlossenen Behälter - bei den anderen Anordnungen
das Aerosol stets unmittelbar vor dem Inhalieren durch
den Patienten erzeugt. Wie bereits ausgeführt, besteht
dabei das Problem, dass die Tropfchengrösse des Aerosols
schnellen Veränderungen unterliegt und es damit
schwierig ist, eine gezielte Tropfchengrösse für die Be
handlung bestimmter Bereiche des Beatmungstraktes zu
erhalten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
eine Anordnung der eingangs genannten Art so zu ver
bessern, dass auf einfache Art und Weise die gezielte
Aerosolzufuhr zu ausgewählten Bereichen des Beat
mungstraktes unter Einhaltung eines wählbaren Tröpfchen
spektrum möglich ist. Die Anordnung soll dabei unab
hängig davon funktionieren, ob der Patient spontan atmet
oder ob er an einen Respirator für künstliche oder
unterstützende Ventilation der Luftwege und/oder der
Lungen angeschlossen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Kenn
zeichen des Patentanspruches 1 gelöst.
Im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen wird bei der
Anordnung gemäss der vorliegenden Erfindung das Aerosol
während der Exspirationsphase erzeugt und in der Inspi
rationsleitung in einem Abstand vom Patienten deponiert
der so wählbar ist, dass das Aerosol dem ausgewählten
Bereich des Beatmungstraktes zugeführt wird. Dadurch
besteht genügend Zeit bis zur nächsten Inspira
tionsphase, damit sich ein stabiles Tröpfchenspektrum
einstellen kann. Weiterhin wird das mit Aerosol ange
reicherte Atemgas in der Inspirationsleitung volumen
mässig exakt zum richtigen Zeitpunkt den Lungen und/oder
Atemwegen unabhängig davon
zugeführt, wie gross der Fluss ist und welchen
Schwankungen er möglicherweise unterworfen ist.
Durch die Grosse der Inspirationsleitung kann
beispielsweise das zugeführte Aerosolvolumen festgelegt
werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist
vorgesehen, dass das Aerosol in einem vorbestimmten
Bereich der Inspirationsleitung deponiert wird. Versuche
haben dabei gezeigt, dass bis zur Inspirationsphase keine
nennenswerte Vermischung mit den anderen Bereichen
erfolgt, so dass die mit Aerosol angereicherte Luftsäule
in der Inspirationsleitung bei der Inhalation als
definierte Luftsäule in den Beatmungstrakt gelangt.
Dadurch ist es vorteilhaft möglich, mit einem grösseren
Volumen der Inspirationsleitung unterschiedlich grosse
Aerosolvolumina einem Patienten zuzuführen. Eine
konstrunktiv einfache Lösung sieht dazu vor, dass der
Aerosolgenerator in unterschiedlichem Abstand vom
Patienten an die Inspirationsleitung anschliessbar ist.
Dazu können mehrere ventilgesteuerte Leitungen vorgesehen
sein, die an unterschiedlichen Orten entlang der
Inspirationsleitung in diese einmünden.
Unabhängig davon, welche Art von Aerosolgenerator
verwendet wird, ist dieser in einer vorteilhaften
Weiterbildung über ein Ventil an eine Gasquelle
angeschlossen, wobei der Fluss des durch den
Aerosolgenerator hindurchströmenden Gases einstellbar
ist. Hierdurch kann die Menge des erzeugten Aerosols und
auch die zunächst erzeugte Tropfchengrösse und damit auch
die sich nach einer Zeit stabil einstellende
Tropfchengrösse eingestellt werden.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der
Atemrhytmus des Patienten mit einem Flussmesser erfasst
wird, der in der Inspirations- und/oder Exspirations
leitung angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, den
Atemrhytmus unabhängig davon zu ermitteln, ob der Patient
spontan atmet oder an einen Respirator angeschlossen ist.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der
Erfindung ist weiterhin vorgesehen, dass der Atemgasfluss
während der Inspirationsphase einstellbar ist. Dadurch
kann die Anreicherung des Aerosols in einem bestimmten
Bereich des Beatmungstraktes weiter verbessert werden.
Insbesonder ist es damit möglich, eine interinspira
torische oder postinspiratorische Pause vorzusehen. Bei
Verwendung eines Respirators kann der Flussmesser in
diesem integriert sein.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, dass in der Inspirationsleitung zwischen dem
Patienten und dem Anschluss des Aerosolgenerators ein
Ventil angeordnet ist. Dadurch wird erreicht, dass der
Fluss vom Aerosolgenerator keine Zusatzluftströmungen in
der Exspirationsleitung hervorruft und dadurch beispiels
weise nicht die Messung dieses Flusses verfälschen kann.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen und im Zusammenhang mit den
nachfolgend beschriebenen Ausführunsbeispielen, in denen
die Erfindung näher erläutert und beschrieben ist. Dabei
zeigt in schematischer Darstellung
Fig. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemässen
Anordnung und
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der erfindungs
gemässen Anordnung und
Fig. 3 eine modifizierte dritte Ausführungsform, die an
einen Respirator angeschlossen ist.
In Fig. 1 sind die Luftwege (2) eines Patienten (1) über
eine Atemmaske (3) an ein Y-Stück (4) angeschlossen.
Anstelle der Atemmaske kann ebenfalls ein Mundstück, eine
Trachialröhre oder eine andere passende Anordnung
vorgesehen sein. Das Y-Stück (4) hat einen Schenkel (5)
für den Anschluss einer Inspirationsleitung (51) und
einen Schenkel (6) für eine Exspirationsleitung (61). Die
Exspirationsleitung ist mit einer Anordnung (62)
versehen, die verhindert, dass der Patient über diese
Leitung inhalieren kann. Die Anordnung (62) kann aus
einem Einwegeventil bestehen. Bei Spontanatmung z. B. kann
auf die Exspirationsleitung verzichtet und ein
Einwegeventil direkt an den Schenkel (6) des Y-Stückes
(4) angeschlossen werden. In der Leitung (61) ist
ausserdem ein Filter (63) angeordnet, das verhindert,
dass Aerosol über die Exspirationsleitung (61) in die
Umgebung gelangt.
Die Inspirationsleitung (51) kann aus einem Schlauch oder
einem anderen Hohlkörper bestehen. An die Leitung ist der
Ausgang eines Aerosolgenerators (7) angeschlossen. Die
Art des verwendeten Aerosolgenerators kann im Prinzip
frei gewählt werden. In Fig. 1 ist beispielhaft ein
Generator dargestellt, bei dem Gas aus einer Düse (71)
ausströmt und Flüssigkeitströpfchen mitreisst. Der
Aerosolgenerator (7) ist über eine Leitung (72) unter
Zwischenschaltung eines Ventils (73) an eine hier nicht
dargestellte Gasquelle angeschlossen. Das Ventil kann
elektrisch oder pneumatisch gesteuert sein. Wenn das
Ventil (73) geöffnet ist, wird Aerosol vom Generator (7)
zur Inspirationsleitung (51) geleitet. Bei geschlossenem
Ventil (73) wird die Zufuhr von Aerosol zur Inspirations
leitung (51) unterbrochen. Bei dem dargestellten Typ von
Aerosolgenerator hört die Erzeugung des Aerosols
ebenfalls auf. Das Ventil (73) ist über eine Steuerein
richtung (8) gesteuert, die beispielsweise elektronisch
arbeitet. Dieser Steuereinrichtung (8) werden über die
Leitung (81) Signale über die Phase im Atemzyklus
zugeführt, das heisst ob Inspiration oder Exspiration
vorliegt oder eine dazwischenliegende Pause. In dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel, bei dem angenommen ist,
dass der Patient spontan atmet, werden diese Signale
durch einen Flussmesser (9) erzeugt, der in der
Exspirationsleitung (61) angeordnet ist.
Die Steuereinrichtung (8) enthält Mittel, die in
bekannter Weise mit oder ohne Verzögerung ein Öffnungs
signal über die Leitung (82) an das Ventil (73) abgeben,
nachdem die Exspirationsphase begonnen hat. Die
Steuereinrichtung (8) enthält weiterhin Einstellmittel,
mit denen die Öffnungsdauer des Ventils (73) einstellbar
ist. Im Bedarfsfall kann die Steuereinrichtung (8)
weiterhin mit Mitteln versehen werden, über die
beispielsweise durch Beeinflussung des Öffnungs
querschnittes des Ventiles (73) der Fluss des durch
dieses Ventil hindurchströmenden Gases geregelt werden
kann. Die Öffnungsseite des Ventils (73) wird im
folgenden mit "Tö" bezeichnet.
Weiterhin ist in der Inspirationsleitung (51) eine
Anordnung (52) vorgesehen, die verhindert, dass Gas
und/oder Aerosol gegen die Inspirationsrichtung strömt
und auf diese Weise aus der Gesamtanordnung austritt.
Weiterhin ist die Inspirationsleitung mit einem
Stellglied (10) für den Gasfluss in dieser Leitung
versehen sowie mit einem Ventil (11), das von der
Steuereinrichtung (8) über eine Leitung (83) seine
Steuersignale erhält. Es sei an dieser Stelle bemerkt,
dass auf die Anordnung (52), das Stellglied (10) für den
Fluss und das Ventil (11) auch verzichtet werden kann.
Zwischen dem Schenkel (5) des Y-Stückes (4) und dem
Anschluss des Aerosolgeneratos (7) an die Inspirations
leitung (51) ist in dieser ein weiteres Ventil (12)
vorgesehen, das seine Steuersignale über eine Leitung
(84) ebenfalls von der Steuereinrichtung (8) erhält. Mit
Hilfe dieser Ausführungsform kann durch Variation und
Wahl einer Reihe von Parametern des Systems erreicht
werden, dass das eingeatmete Aerosol nach der Inhalierung
mit grösstmöglicher Genauigkeit innerhalb des für jeden
Anwendungszweck vorgesehenen Abschnittes oder Bereiches
der Luftwege von Munde oder Nase zu den Alveolen
deponiert wird.
Durch die Wahl des Aerosolgeneratos und die Beeinflussung
seiner Arbeitsweise, wie beispielsweise Menge und/oder
Geschwindigkeit des hindurchgeleiteten Gases, kann
innerhalb eines schmalen Spektrums die Grosse der
erzeugten Tröpfchen eingestellt werden. Es ist bekannt,
dass der Ort, an dem sich das Aerosol in den Luftwegen
sammelt, zumindest teilweise von der Tropfchengrösse
abhängt. Durch Kombination des Gasflusses durch die
Leitung (72), die Öffnungszeit "Tö" des Ventils (73) und
das zur Verfügung stehende Volumen "V51" der
Inspirationsleitung (51) kann bereits in gewissen Grenzen
erreicht werden, dass das Aerosol in einem bestimmten
Bereich der Luftwege und/oder Lungen deponiert wird. Bei
der Einstellung dieser Kombination sollte die bekannte
oder abgeschätzte Grosse des Volumens "Vt" eines
Atemzuges sowie die Grosse des Volumens "Vd" des
Luftweges von Mund oder Nase bis zu dem Niveau, bei dem
die Deponierung des Aerosols vorgesehen ist.
Wenn gewünscht wird, dass das Aerosol selektiv in den
Alveolen deponiert wird, so wird der Aerosolgenerator (7)
so betrieben, dass die Grosse der Tröpfchen hinreichend
klein ist, um bis in das Niveau der Alveolen
vorzudringen, aber wiederum nicht so klein, dass ein
wesentlicher Teil dieser Tröpfchen bei der nachfolgenden
Exspiration wieder ausgeatmet wird. Weiterhin werden die
Werte für den Gasfluss durch die Leitung (72) und die
Öffnungszeit "Tö" für das Ventil (73) so eingestellt,
dass das Produkt dieser beiden Werte etwa mit dem Volumen
"V51" übereinstimmt. Dadurch wird erreicht, dass das zur
Verfügung stehende Volumen der Inspirationsleitung
während der Exspirationsphase vollständig mit Aerosol
gefüllt wird. Das Volumen "V51" kann dabei
vorteilhafterweise so gewählt werden, dass der Wert
gleich oder kleiner "Vt" - "Vd" ist.
In dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 ist dafür
beispielsweise in der Inspirationsleitung das Ventil (12)
oder das nur gestrichelt angedeutete Ventil (13)
vorgesehen. Beide Ventile werden wiederum von der
Steuereinrichtung (8) betätigt. Durch öffnen oder
Schliessen dieser Ventile ist die Möglichkeit gegeben,
auf einfache Art und Weise das Volumen "V51" der
Inspirationsleitung zu verändern. Beispielhaft sei
zunächst angenommen, dass beide Ventile geöffnet sind und
das gesamte Volumen von der Anordnung (52) bis zur
Atemmaske (3) mit Aerosol gefüllt ist. Dadurch wird
erreicht, dass das inhalierte Gas von Anfang an Aerosol
enthält und dieses damit bis in die Alveolen vordringt.
Am Ende der Inspirationsphase wird Gas inhaliert, das
nicht bis zu den Alveolen reicht, sondern in dem Volumen
"Vd" verbleibt. Wenn die Werte für "Vt", "Vd", "Tö" und
den Gasfluss durch die Leitung (72) so gewählt sind wie
oben angegeben, enthält das Atemgas im letzten Teil der
Inspirationsphase kein Aerosol mehr. Dadurch wird sicher
verhindert, dass Aerosol, das die Alveolen sowieso nicht
mehr erreichen würde, vergeudet wird und was noch
wichtiger ist, dass eine unter Umständen mehr schädliche
als nützliche Ablagerung von Aerosol in den Luftwegen
oberhalb der Alveolen stattfindet.
Wenn das Aerosol in anderen Bereichen des Beatmungs
traktes abgelagert werden soll, werden entsprechend
andere Kombinationen der Tropfchengrösse, des Volumens
"V51", des Gasflusses durch den Aerosolgenerator und der
Zeit "Tö" gewählt. Als Beispiel sei dafür angenommen,
dass "Vd" 75 ml beträgt, das bedeutet, dass die
Deponierung des Aerosols innerhalb eines Luftwegbereiches
geschehen soll, der 75 ml unterhalb der Atemmaske (3)
beginnt und sich beispielsweise von dort ca. 100 ml in
die Luftwege hinein erstreckt. Weiterhin wird in diesem
Beispiel angenommen, dass das Gesamtvolumen eines
Atemzuges "Vt" 500 ml beträgt. Um sicher zu verhindern,
dass das Aerosol weiter in die Lungen hineingelangt -
beispielsweise bis zu den Alveolen - werden daher
folgende Parameter gewählt:
Fluss × Tö = 100 ml; V51 = (500 - 75) = 425 ml
Zunächst wird das Volumen "V51" der Inspirationsleitung
entsprechend dem geforderten Wert auf 425 ml eingestellt,
was beispielsweise durch die angedeuteten Ventile
geschehen kann. Weiterhin werden während der Inspira
tionsphase die 100 ml des Volumens "V51", die sich am
weitesten weg vom Patienten befinden, mit Aerosol
gefüllt. Die 325 ml, die sich näher am Patienten in der
Inspirationsleitung befinden, enthalten dabei aerosol
freies Gas. Bei der folgenden Inspirationsphase werden
zunächst 325 ml aerosolfreies Gas eingeatmet. Dieses
Volumen erreicht die peripheren Teile der Lunge und
Luftwege, in denen kein Aerosol deponiert werden soll.
Nach den ersten 325 ml folgen 100 ml mit Aerosol, die
daher den Bereich der Luftwege erreichen, in denen die
Deponierung vorgesehen war. Die letzten 75 ml des
Atemzuges werden über das Ventil (11) angesaugt und
enthalten wiederum aerosolfreies Atemgas, wodurch in
diesem oberen Teil der Luftwege die Ablagerung von
Aerosol vermieden wird.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist weiterhin in der
Inspirationsleitung (51) ein Stellglied (10) für den
Atemgasfluss angeordnet. Durch Steuerung des Flusses
während der Inspiration kann in bekannter Weise die
Ablagerung des Aerosols vorteilhaft beeinflusst werden.
Es ist dazu bekannt, dass ein hoher Fluss die Ablagerung
in den oberen Luftwegsbereichen und ein niedriger Fluss
die Ablagerung in den mehr peripheren Bereichen des
Beatmungstraktes unterstützt.
Durch das ebenfalls im Ausführungsbeispiel gemäss der
Fig. 1 vorgesehene Ventil (11) in der Inspirationsleitung
(51) ist es möglich, durch einen Steuerimpuls von der
Steuereinrichtung (8) dieses Ventil zu einem Zeitpunkt zu
schliessen, wenn das Aerosol den für die Deponierung
vorgesehenen Bereich erreicht hat. Das kann üblicherweise
am Schluss der Einatmungsphase geschehen und entspricht
dabei einer geregelten postinspiratorischen Pause. Es
ist jedoch ebenso möglich, eine interinspiratorische
Pause vorzusehen, die die Ablagerung des Aerosols in
einem bestimmten Abschnitt der Luftwege noch stärker
begünstigt.
Eine zweite Ausführungsform ist in Fig. 2 dargestellt.
Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen
wie in Fig. 1. Das Aerosol wird während der Exspirations
phase, während der ein Magnetventil (54) geschlossen ist,
gebildet. Das Aerosol wird damit gezwungen, gegen die
Strömungsrichtung des Inspirationsgases zu strömen und
füllt dadurch einen Hohlraum (53), dessen Volumen so
gewählt ist, dass es der Grosse des Luftwegsabschnittes
entspricht, in welchem das Aerosol deponiert werden soll.
Der Hohlraum (53) wird durch ein Filter (58) abgegrenzt,
das verhindert, dass Aerosol in die Umgebung gelangen
kann. Dieses Filter nimmt dabei den Überschuss des durch
Fluss × Tö bestimmten Aerosols auf, der das Volumen des
Hohlraumes (53) übersteigt. Am Ende der Exspiration, die
wiederum durch den Flussmesser (9) angezeigt werden kann,
öffnet das Ventil (54) durch ein von der Steuerein
richtung (8) über die Leitung (55) an dieses abgegebene
Signal. Ein Einwegeventil (59) verhindert, dass ein
Patient beispielsweise bei unregelmässiger Atmung durch
die Leitung (51) ausatmen kann. Während der Inspiration
wird den Luftwegen damit zunächst ein Volumen mit
aerosolfreiem Gas zugeführt, wobei das Volumen ausser dem
in dem Schenkel (5) und dem Ventil (59) vorhandenen durch
einen wählbaren Hohlraum (56) gebildet wird, das so
gewählt wird, dass das aerosolfreie Atemgasvolumen einem
Volumen entspricht, das während der Inspiration den
tieferen Abschnitten der Lunge bzw. Atemwegen als dem
Abschnitt in den Luftwegen zugeführt wird, in dem das
Aerosol deponiert werden soll. Dem aerosolfreien Gas
folgt dann mit Aerosol angereichertes Gas, dem wiederum
erneut aerosolfreies Gas folgt, dass über das Filter (58)
zugeführt wird.
Um bei dem gleichen Beispiel zu bleiben wie bei der
Beschreibung gem. der Fig. 1, wird das Volumen des
Hohlraumes (56) so gewählt, dass dieses zusammen mit dem
Volumen des Einwegeventils (59) und des Schenkels (5) 325 ml
beträgt. Das Volumen des Hohlraumes (53) beträgt in
diesem Beispiel 100 ml. Das Produkt aus Fluss × Tö wird
so gewählt, dass es gleich oder grösser als 100 ml ist.
Diese Ausführungsform erlaubt wiederum, dass die Atmung
des Patienten so gesteuert wird, dass eine postinspiratorische
Phase eintrifft, während der das Ventil (54) und
ein entsprechendes Ventil (64) in der Exspirationsleitung
(61) geschlossen ist.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungs
gemässen Anordnung zum Zuführen von Aerosol, die
beispielhaft an einen Respirator für künstliche oder
unterstützende Ventilation der Lungen angeschlossen ist.
In der Fig. 3 ist der Einfachheit halber auf die
Darstellung des Patienten verzichtet worden. Gleiche
Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In diesem Ausführungsbeispiel sind sowohl die
Inspirationsleitung (51) als auch die Exspirationsleitung
(61) an einen bekannten Respirator (14) - beispielsweise
einen Servoventilator 900 C der Siemens-Elema -
angeschlossen. Die Anordnung (62) sowie das Stellglied
für den Fluss (10) und das Ventil (11) können dann unter
Umständen entfallen, wenn sie Bestandteil des Respirators
(14) sind. Weiterhin ist in diesem Ausführungsbeispiel in
die Inspirationsleitung ein zusätzliches Filter (57)
eingefügt worden, um zu verhindern, dass Aerosol in nicht
gewünschte Räume des Beatmungssystemes gelangt. Im
Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 ist die
Anordnung (52) zum Verschliessen der Inspirationsleitung
(51) in den Schenkel (5) des Y-Stückes (4) verlegt.
Dadurch soll verhindert werden, dass während der Zufuhr
von Aerosol aus dem Aerosolgenerator (7) ein
unerwünschter zusätzlicher Gasstrom in der Exspirations
leitung entsteht und dabei möglicherweise die
Flussmessungen verfälscht.
Der wesentliche Unterschied in diesem Ausführungsbeispiel
besteht jedoch darin, dass der Aerosolgenerator (7) über
mehrere Leitungen, die jeweils mit einem Ventil (75 bis
77) versehen sind, an unterschiedlichen Orten längs der
Inspirationsleitung (51) an dieser angeschlossen ist.
Dadurch ist es möglich, bestimmte Mengen Aerosol während
der Exspirationsphase vorgesehenen Bereichen (Hohlräumen)
der Inspirationsleitung (51) zuzuführen. Die Ventile (75
bis 77) sind wiederum über die Steuereinrichtung (8) und
über Leitungen (85 bis 87) betätigbar. Das Gesamtvolumen
der Inspirationsleitung (51), die gemäss dem Ausführungs
beispiel der Fig. 2 mit Aerosol gefüllt werden kann,
entspricht dem Volumen zwischen der Anordnung (52), das
heisst in diesem Fall dem Einwegeventil und dem Filter
(57).
Ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen,
sind auch andere Lösungen denkbar, mit deren Hilfe das
Aerosol in unterschiedlichen Bereichen der Inspirations
leitung (51) gelagert werden kann.
1
Patient
2
Luftwege
3
Atemmaske
4
Y-Stück
5
,
6
Schenkel
7
Aerosolgenerator
8
Steuereinrichtung
9
Flussmesser
10
Stellglied
11
,
12
,
13
,
73
,
75
,
76
,
77
Ventil
14
Respirator
51
Inspirationsleitung
52
Anordnung
53
,
56
Hohlraum
54
,
64
Magnetventil, Ventil
55
,
72
,
81
,
82
,
83
,
84
,
85-87
Leitung
59
Einwegeventil
61
Exspirationsleitung
62
Anordnung, Einwegeventil
63
,
58
,
57
Filter
71
Düse
Tö Öffnungszeit des Ventils
Tö Öffnungszeit des Ventils
73
V51 Volumen der Inspirationsleitg.
51
Vt Volumen eines Atemzuges
Vd Volumen des Luftweges bis zu dem Niveau, bei dem das Aerosol de poniert wird
Vd Volumen des Luftweges bis zu dem Niveau, bei dem das Aerosol de poniert wird
Claims (10)
1. Anordnung zur Zufuhr von Aerosol zu den Luftwegen
und/oder Lungen eines Patienten mit je einer Inspira
tions- und einer davon getrennten Exspirationsleitung,
einem an die Inspirationsleitung angeschlossenen
Aerosolgenerator sowie einer Einrichtung zum Erfassen
des Atemrhytmus des Patienten, über die der Aerosol
generator derart gesteuert ist, dass das Aerosol während
der Exspirationsphase erzeugt und in der Inspira
tionsleitung deponiert wird, dadurch gekenn
zeichnet, dass der Aerosolgenerator in unterschied
lichen Abständen vom Patienten an die Inspirations
leitung anschliessbar ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, dass das Aerosol in einem abgegrenzten
Hohlraum (53), der einen Teil der Inspirationsleitung
(51) bildet und dessen Grosse wählbar ist, deponierbar
ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass der Teil der Inspirations
leitung (51), in dem das Aerosol deponiert ist, gegen
den Teil der Inspirationsleitung (51), der am nächsten
am Patienten (1) liegt und nicht mit Aerosol gefüllt
wird, durch ein steuerbares Ventil (54) gegen diesen
Leitungsteil abgegrenzt ist und dass das Ventil (54)
während der Exspirationsphase geschlossen ist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass der Aerosol
generator (7) über mindestens zwei ventilgesteuerte
Leitungen mit der Inspirationsleitung (51) verbunden
ist, wobei die ventilgesteuerten Leitungen an unter
schiedlichen Orten entlang der Inspirationsleitung (51)
in diese münden.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass der Aerosol
generator (7) über ein Ventil (73) an eine Gasquelle
angeschlossen ist und dass der Fluss des durch den
Generator (7) hindurchströmenden Gases einstellbar ist.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, dass die Zeitspanne "Tö", während der
das Gas durch den Generator (7) strömt, einstellbar ist.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass zum Erfassen
des Atemrhytmus ein Flussmesser (9) in der Inspirations-
und/oder Exspirationsleitung (51, 61) vorgesehen ist.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, dass der Atemgasfluss während der
Inspirationsphase einstellbar ist.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, dass der Atemgasfluss zu einem vor
bestimmten Zeitpunkt und für eine vorbestimmte Zeit
spanne unterbrochen wird.
10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung
an einen Respirator (14) für künstliche oder unter
stützende Ventilation der Luftwege (2) und/oder Lungen
angeschlossen ist.
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