[0001][0001]Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beatmungsvorrichtung zur künstlichen Beatmung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Diese Beatmungsvorrichtung umfasst einer Beatmungsgasquelle, einer Beatmungsleitungsanordnung, um inspiratorisches Beatmungsgas von der Beatmungsgasquelle zu einer patientenseitigen, proximalen Beatmungsgas-Auslassöffnung zu leiten und um exspiratorisches Beatmungsgas von einer proximalen Beatmungsgas-Einlassöffnung weg zu leiten, einer Druckveränderungsanordnung zur Veränderung des Drucks des in der Beatmungsleitungsanordnung strömenden Beatmungsgases, einer Steuervorrichtung, welche dazu ausgebildet ist, den Betrieb der Beatmungsgasquelle oder/und der Druckveränderungsanordnung zu steuern, einer Auswertevorrichtung zur Verarbeitung von Sensorsignalen, und einer O 2 -Sensoranordnung zur Ermittlung eines einen Sauerstoffgehalt des in der Beatmungsleitungsanordnung strömenden Beatmungsgases repräsentierenden O 2 -Gehaltswerts, wobei die O 2 -Sensoranordnung O 2 -Sensorsignale, welche Information über den O 2 -Gehaltswert enthalten, an die Auswertevorrichtung ausgibt.
[0002][0002]Eine derartige Beatmungsvorrichtung zur künstlichen Beatmung mit einer Beatmungsgasquelle, einer Beatmungsleitungsanordnung, einer Druckveränderungsanordnung und einer Steuervorrichtung ist aus der DE 10 2017 204 082 A1 bekannt. Aus dieser Druckschrift ist außerdem eine O 2 -Sensoranordnung bekannt, welche nach dem Prinzip der Lumineszenzlöschung arbeitet. Dabei wird ein luminophorhaltiges Material durch eine Strahlungsquelle zum Leuchten angeregt. Das durch eine Erfassungsvorrichtung erfasste angeregte Leuchtverhalten ist dabei abhängig von der Menge an Sauerstoff, die als Bestandteil des Beatmungsgases in Kontakt mit dem angeregten Luminophor gelangt. In Kontakt mit dem angeregten Luminophor gelangende Sauerstoffmoleküle entregen den Luminophor und vermindern so dessen Leuchtintensität oder/und -dauer. Je größer der Sauerstoffanteil am Beatmungsgas ist, desto stärker fällt die Entregung des Luminophors aus.
[0003][0003]Aus der DE 10 2018 207 666 A1 ist ein weiterer nach dem Prinzip der Lumineszenzlöschung arbeitender O 2 -Sensor bekannt, welcher zum Einsatz an einer Beatmungsleitungsanordnung ausgebildet ist, um einen Sauerstoffgehalt des in der Beatmungsleitungsanordnung strömenden Beatmungsgases zu ermitteln.
[0004][0004]Außerdem weisen Beatmungsvorrichtungen häufig eine CO 2 -Sensoranordnung auf, um im Beatmungsgas enthaltenes CO 2 zu erfassen. Zur Ermittlung eines CO 2 -Anteils eines Beatmungsgases sind infrarotspektroskopische Sensoranordnungen bekannt, welche einen Beatmungsgasstrom mit Infrarotlicht durchleuchten und aufgrund der Absorption von Infrarotlicht durch Kohlenstoffdioxid in an sich bekannter Weise die Ermittlung des Kohlenstoffdioxidgehalts im Beatmungsgas gestatten. Solche kapnometrischen Infrarot-Sensoranordnungen sind beispielsweise bekannt aus der US 6,095,986 A , der GB 2 533 806 B und der DE 10 2006 052 999 A1 .
[0005][0005]Das Beatmungsgas weist eine gewisse Feuchte auf, die sich bei unvorteilhaften thermischen Verhältnissen an Festkörperoberflächen in der Beatmungsleitungsanordnung und ebenso in den von Beatmungsgas durchströmten Sensoranordnungen als Flüssigkeit niederschlagen kann. Dies gilt sowohl für inspiratorisches Beatmungsgas, das hinsichtlich seines Feuchtegrades konditioniert wird, damit es für den Patienten möglichst verträglich ist, als auch für exspiratorisches Beatmungsgas, das zusätzlich um Körperflüssigkeiten angereichert sein kann, die vom Patienten über den Atemweg abgegeben werden, wie etwa Speichel und Schleim.
[0006][0006]Während sich niederschlagende Feuchtigkeit die Messgenauigkeit infrarotspektroskopischer CO 2 -Sensoranordnungen häufig nicht besonders beeinträchtigt bzw. eine etwaige Beeinträchtigung ohne weiteres kompensiert werden kann, stellt Feuchtigkeitsniederschlag für O 2 -Sensoranordnungen ein erhebliches Problem dar. Da die Ermittlungen des Kohlenstoffdioxidgehalts und des Sauerstoffgehalts im Beatmungsgas zur Beurteilung der Verstoffwechselung des Beatmungsgases durch den Patienten herangezogen werden und folglich Einfluss auf die Beatmungsparameter der künstlichen Beatmung haben können, ist die Ermittlung des Kohlenstoffdioxidgehalts und des Sauerstoffgehalts im Beatmungsgas mit möglichst hoher Ermittlungsgenauigkeit von besonderem Interesse.
[0007][0007]Aus der US 7,833,480 B2 ist eine weitere nach dem Prinzip der Lumineszenzlöschung arbeitende O 2 -Sensoranordnung bekannt. In dieser Druckschrift ist die Empfindlichkeit der bekannten O 2 -Sensoranordnung gegenüber Feuchtigkeit erwähnt. Um dem Einfluss von Feuchtigkeit auf die Funktion der bekannten O 2 -Sensoranordnung entgegenzutreten, erwähnt die US 7,833,480 B2 lediglich allgemein die Verwendung von Kompensationsalgorithmen, um durch Feuchtigkeit bewirkte Messfehler zu kompensieren. Die Kompensationsalgorithmen selbst sind in der Druckschrift weder durch unmittelbare Erläuterung noch durch Verweis auf entsprechende Quellen näher ausgeführt. Denkbar ist, dass die aus der US 7,833,480 B2 bekannte Vorrichtung einen Feuchtigkeitssensor verwendet, um abhängig von dessen Signal die O 2 -Sensorsignale der bekannten O 2 -Sensoranordnung zu kompensieren.
[0008][0008]Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Beatmungsvorrichtung anzugeben, welche nicht nur in der Lage ist, einen Sauerstoffgehalt im Beatmungsgas zu ermitteln, sondern welche auch dazu in der Lage ist, die zur Ermittlung des Sauerstoffgehalts vorgesehene O 2 -Sensoranordnung auf Beeinträchtigungen durch sich niederschlagende Feuchtigkeit zu überprüfen und erforderlichenfalls einen Benutzer der Beatmungsvorrichtung entsprechend zu informieren.
[0009][0009]Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst durch eine Beatmungsvorrichtung, wie sie eingangs angegeben ist, bei welcher die Auswertevorrichtung dazu ausgebildet ist, auf Grundlage der O 2 -Sensorsignale einen eine Änderung des O 2 -Gehaltswerts repräsentierenden O 2 -Änderungswert zu bestimmen und dann, wenn der O 2 -Änderungswert eine vorbestimmte Bedingung erfüllt, auf eine Degradation der O 2 -Sensoranordnung zu schließen und ein Signal auszugeben.
[0010][0010]Bevorzugt ist die O 2 -Sensoranordnung eine nach dem Prinzip der Lumineszenzlöschung arbeitende Sensoranordnung. Derartige Sensoranordnungen und ihre Arbeitsweise sind im oben genannten Stand der Technik ausführlich beschrieben und werden als bekannt vorausgesetzt. Die O 2 -Sensoranordnung kann jedoch eine beliebige andere auf Kontakt von Sauerstoffmolekülen mit einer Reaktionssubstanz oder/und einer Katalysatorsubstanz beruhende O 2 -Sensoranordnung sein. Lediglich zur Veranschaulichung wird nachfolgend zur Beschreibung der Erfindung das Beispiel einer nach dem Prinzip der Lumineszenzlöschung arbeitenden Sensoranordnung herangezogen.
[0011][0011]Der zur Ermittlung des Sauerstoffgehalts beobachtbare, mit einem anregbaren Luminophor ausgerüstete Observationsbereich einer solchen O 2 -Sensoranordnung in einer Beatmungsleitungsanordnung ist in groben Zügen wie folgt aufgebaut: zum Strömungsraum des Beatmungsgases hin ist eine nachfolgend als "Membran" bezeichnete sauerstoffdurchlässige Trägersubstratschicht angeordnet, welche einen zur Lumineszenz anregbaren Luminophor trägt. Der Luminophor kann in ein als Matrix wirkendes Material des Trägersubstrats eingebettet sein oder kann auf der vom Strömungsraum des Beatmungsgases abgewandten Seite als Luminophorschicht aufgetragen sein. Da das Beatmungsgas die ihm zugewandte Seite der sauerstoffdurchlässigen Membran benetzen kann, kann im Beatmungsgas enthaltener Sauerstoff den Luminophor der O 2 -Sensoranordnung erreichen und dessen angeregte Lumineszenz ablöschen.
[0012][0012]Auf der vom Strömungsraum des Beatmungsgases abgewandten Seite ist der Luminophor durch eine sauerstoffdichte Deckschicht abgedeckt, um zu verhindern, dass Sauerstoff der Umgebungsluft zur Ablöschung der angeregten Lumineszenz beiträgt und so das Ergebnis verfälscht, das eine Aussage nur über den Sauerstoffgehalt des Beatmungsgases geben soll.
[0013][0013]Vom Beatmungsgas mitgeführte Feuchtigkeit oder/und Flüssigkeit, die sich auf der dem Strömungsraum zugewandten Seite des Observationsbereichs niederschlägt, verhindert oder behindert, dass der im Beatmungsgas enthaltene Sauerstoff den Luminophor in einem dem Sauerstoffanteil am Beatmungsgas entsprechendem Ausmaß erreicht und folglich eine seinem Anteil am Beatmungsgas entsprechende Löschung der angeregten Lumineszenz des Luminophors bewirkt.
[0014][0014]Dabei kann ein Flüssigkeitsfilm die Membran zum Strömungsraum hin teilweise oder sogar vollständig bedecken oder/und kann auf der Membran niedergeschlagene Flüssigkeit aufgrund von Kapillarwirkung in die sauerstoffdurchlässige Membran migrieren und dadurch deren Porosität teilweise oder vollständig ausfüllen. Im Ergebnis wird von einer derart flüssigkeitsbelasteten O 2 -Sensoranordnung ein niedrigerer Sauerstoffgehalt des Beatmungsgases als der tatsächliche Sauerstoffgehalt ermittelt, und zwar umso niedriger je stärker die Belastung durch Flüssigkeit ist. Genauer wird aufgrund der unerwünschten Flüssigkeitsbelastung eine Änderung des Sauerstoffgehalts als langsamer erfasst als sie sich tatsächlich vollzieht. Über eine begrenzte Erfassungsdauer, wie etwa einer Inspirationsphase oder einer Exspirationsphase, hinweg resultiert die langsamer als tatsächlich erfasste Änderung des Sauerstoffgehalts in einem O 2 -Gehaltswert, der einen betragsmäßig niedrigeren Sauerstoffgehalt als den tatsächlichen repräsentiert.
[0015][0015]Da der Sauerstoff in der Patientenlunge zu Kohlenstoffdioxid verstoffwechselt wird, ist der Kohlenstoffdioxidgehalt im exspiratorischen Beatmungsgas größer als im inspiratorischen Beatmungsgas und ist der Sauerstoffgehalt im inspiratorischen Beatmungsgas größer als im exspiratorischen Beatmungsgas. Somit ändert sich zum einen sowohl der Kohlenstoffdioxidgehalt als auch der Sauerstoffgehalt des Beatmungsgases zwischen den Atemhub-Teilphasen: Inspirationsphase und Exspirationsphase. Zum anderen ändert sich auch innerhalb einer Atemhub-Teilphase ein O 2 -Gehaltswert und ändert sich auch innerhalb einer Atemhub-Teilphase, insbesondere innerhalb einer Exspirationsphase, ein CO 2 -Gehaltswert.
[0016][0016]In Sinne der vorliegenden Anmeldung umfasst ein Atemhub eine Exspirationsphase und eine Inspirationsphase, wobei die eine Phase unmittelbar auf die andere folgt. Dabei kommt es auf die Reihenfolge der Phasen nicht an.
[0017][0017]Problematisch an der vorliegenden Erfassungssituation ist, dass die O 2 -Sensoranordnung stets O 2 -Sensorsignale liefert, von denen aber zunächst nicht klar ist, ob sie Ergebnis einer korrekten Erfassung sind. Die vorliegende Erfindung stellt zur Beurteilung einer Beeinträchtigung der O 2 -Sensoranordnung nicht auf die O 2 -Sensorsignale selbst oder auf den durch sie jeweils repräsentierten O 2 -Gehaltswert ab, sondem zieht hierzu das Änderungsverhalten der O 2 -Sensorsignale und des durch sie repräsentierten O 2 -Gehaltswerts heran. Aus dem Änderungsverhalten lassen sich auf unterschiedliche Weisen Informationen über eine Flüssigkeitsbelastung der O 2 -Sensoranordnung erhalten.
[0018][0018]Um eine fehlerhafte Ausgabe eines eine Degradation der O 2 -Sensoranordnung anzeigenden Signals durch die Auswertevorrichtung möglichst zu verhindern, ist die Auswertevorrichtung bevorzugt dazu ausgebildet ist, das Signal nur dann auszugeben, wenn die vorbestimmte Bedingung eine vorbestimmte Mehrzahl von Malen innerhalb einer vorbestimmten Mehrzahl von Atemhüben erfüllt ist. Dies ermöglicht eine sichere Beurteilung einer Beeinträchtigung der O 2 -Sensoranordnung in einer immer noch sehr kurzen Zeit. Beispielsweise kann das Signal erst dann ausgegeben werden, wenn die Bedingung drei Mal über wenigstens drei Atemhübe hinweg erfüllt ist.
[0019][0019]Bevorzugt wird für einen Atemhub genau ein Prüfvorgang zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit der O 2 -Sensoranordnung ausgeführt. Deshalb ist bevorzugt die Anzahl von erforderlichen Erfüllungsereignissen der Bedingung gleich der vorbestimmten Mehrzahl an Atemhüben.
[0020][0020]Für eine möglichst schnelle Erfassung einer Beeinträchtigung der O 2 -Sensoranordnung ist bevorzugt eine jeweilige Erfüllung der Bedingung über nicht mehr als zehn Atemhübe vorteilhaft. In Versuchen hat sich eine Anzahl von fünfmaliger Erfüllung der vorbestimmten Bedingung über fünf Atemhübe hinweg als sehr guter Kompromiss zwischen genauer und schneller Erfassung der Beeinträchtigung der O 2 -Sensoranordnung besonders bewährt. Um die Zeitdauer bis zu einem Erkennen der Beeinträchtigung möglichst kurz zu halten, folgen die Atemhübe der Mehrzahl von Atemhüben unmittelbar aufeinander, wenngleich dies nicht zwingend notwendig ist.
[0021][0021]Wie unten näher erläutert wird, kann in einem Prüfvorgang zur Ermittlung einer Beeinträchtigung der O 2 -Sensoranordnung durch die Auswertevorrichtung genau eine vorbestimmte Bedingung oder auch eine Mehrzahl von unterschiedlichen vorbestimmten Bedingungen abgeprüft werden, etwa zwei vorbestimmte Bedingungen, nämlich das Unterschiedskriterium der ersten Ausführungsform und das Gradientenkriterium der zweiten Ausführungsform. Dabei reicht es jedoch bevorzugt aus, wenn nur genau eine der abgeprüften Bedingungen erfüllt ist.
[0022][0022]In gleicher Weise kann die Auswertevorrichtung dazu ausgebildet sein, nach Ausgabe eines die Beeinträchtigung der O 2 -Sensoranordnung anzeigenden Signals ein die Aufhebung der Beeinträchtigung anzeigendes weiteres Signal dann auszugeben, wenn die vorbestimmte Bedingung oder, im Falle einer Mehrzahl von abgeprüften Bedingungen, wenn jede Bedingung aus einer Mehrzahl von Bedingungen eine vorbestimmte Mehrzahl von Malen innerhalb einer vorbestimmten Mehrzahl von Atemhüben nicht erfüllt ist.
[0023][0023]Die Auswertevorrichtung kann durch die Steuervorrichtung oder einen Teil der Steuervorrichtung gebildet sein. Bevorzugt umfasst die Auswertevorrichtung oder/und die Steuervorrichtung einen integrierten Schaltkreis zur Ausführung von datenverarbeitenden Operationen und einen Datenspeicher zur abrufbaren Speicherung von zu verarbeitenden Daten. Die Auswertevorrichtung kann vollständig oder wenigstens zum Teil an wenigstens einer der Sensoranordnungen lokalisiert sein, denn auch im Gehäuse einer Sensoranordnung können elektronische Schaltkreise zur Signalspeicherung und Signalverarbeitung des jeweiligen wenigstens einen erfassenden Sensorelements der Sensoranordnung angeordnet sein. Zur Sicherstellung einer Bereitstellung oder/und Ausgabe möglichst definierter Sensorinformation, ist bevorzugt wenigstens jeweils ein Teil der Auswertevorrichtung bei der O 2 -Sensoranordnung, ebenso wie bei der weiter unten genannten CO 2 -Sensoranordnung, angeordnet. Diese Auswertevorrichtung oder Teil- Auswertevorrichtung verarbeitet Sensorsignale der jeweils zugeordneten Sensoranordnung und gibt verarbeitete oder vorverarbeitete Sensorsignale an einen weiteren Teil der Auswertevorrichtung, sofern vorhanden, oder an die Steuervorrichtung aus.
[0024][0024]Gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Auswertevorrichtung dazu ausgebildet sein, auf Grundlage der O 2 -Sensorsignale einen O 2 -Unterschiedswert als den O 2 -Änderungswert zu ermitteln. Dieser O 2 -Unterschiedswert repräsentiert einen betragsmäßigen Unterschied zwischen einem charakteristischen exspiratorischen O 2 -Gehaltswert des exspiratorischen Beatmungsgases und einem charakteristischen inspiratorischen O 2 -Gehaltswert des inspiratorischen Beatmungsgases. Die vorbestimmte Bedingung ist, dass der O 2 -Unterschiedswert in einer vorbestimmten relativen Beziehung zu einem O 2 -Unterschiedsgrenzwert steht. Diese Bedingung und ihre Weiterbildungen sind in der vorliegenden Anmeldung als "Unterschiedskriterium" bezeichnet.
[0025][0025]Mit "vorbestimmter relativer Beziehung" ist eine Vergleichsbeziehung wie "größer als", "kleiner als", "größer gleich" und "kleiner gleich" bezeichnet. Die konkret angemessene relative Vergleichsbeziehung hängt von der konkret verwendeten Definition des O 2 -Unterschiedswerts ab.
[0026][0026]Mit dem Attribut "charakteristisch" ist lediglich ausgesagt, dass der so bezeichnete charakteristische O 2 -Gehaltswert nach vorbestimmten Regeln aus einer Mehrzahl von vorhandenen O 2 -Gehaltswerten eines Atemhubs oder einer Atemhub-Teilphase ausgewählt oder bestimmt oder berechnet wird.
[0027][0027]Ein eine Beeinträchtigung der O 2 -Sensoranordnung anzeigendes Ansprechverhalten kommt gemäß dem Unterschiedskriterium der ersten Ausführungsform bevorzugt darin zum Ausdruck, dass der Betrag des O 2 -Unterschiedswerts einen vorbestimmten O 2 -Unterschiedsgrenzwert nicht übersteigt. Dieses Unterschiedskriterium basiert auf der Erkenntnis, dass eine flüssigkeitsbelastete O 2 -Sensoranordnung zwar nach wie vor einen Sauerstoffgehalt im Beatmungsgas erfasst, dieser jedoch voraussichtlich betragsmäßig zu niedrig ist. Das Verhältnis der ermittelten Sauerstoffgehalte von exspiratorischem und inspiratorischem Beatmungsgas zueinander kann dabei von der Beeinträchtigung nahezu unbeeinflusst sein. Jedoch nimmt bei ausreichender Beeinträchtigung der O 2 -Sensoranordnung der betragsmäßige Abstand zwischen dem Sauerstoffgehalt des inspiratorischen Beatmungsgases und dem Sauerstoffgehalt des exspiratorischen Beatmungsgases ab. Das Unterschiedskriterium auf Grundlage des O 2 -Unterschiedswert reflektiert diesen Umstand, so dass die O 2 -Sensoranordnung als degradiert bzw. beeinträchtigt gilt, wenn der betragsmäßige Abstand zwischen dem Sauerstoffgehalt des inspiratorischen Beatmungsgases und dem Sauerstoffgehalt des exspiratorischen Beatmungsgases betragsmäßig zu gering ist.
[0028][0028]Je nachdem, ob die vorzeichenlosen Beträge von Unterschiedswerten oder die vorzeichenbehafteten Unterschiedswerte betrachtet werden, ändert sich bei negativen Unterschiedswerten im Vergleich zur Verwendung nur ihrer Beträge die vorbestimmte relative Beziehung eines Unterschiedswerts zu dem ihm zugeordneten Unterschiedsgrenzwert.
[0029][0029]Bei Anwendung des Unterschiedskriteriums kann die Genauigkeit der Beurteilung der Funktionstüchtigkeit der O 2 -Sensoranordnung durch Berücksichtigung der Umgebungsatmosphäre erhöht werden. In der Regel gibt die O 2 -Sensoranordnung O 2 -Sensorsignale aus, welche ausgehend vom angewandten Messprinzip den Partialdruck von O 2 im Beatmungsgas als den jeweiligen O 2 -Gehaltswert repräsentieren. In Kenntnis des Atmosphärendrucks als einem bevorzugten Beispiel eines Atmosphärenzustandswerts können die als Partialdrücke erhaltenen Gehaltswerte in ihrer Bedeutung zutreffender bewertet werden. Die Auswertevorrichtung ist daher bevorzugt dazu ausgebildet, bei einer Durchführung des Vergleichs eines O 2 -Unterschiedswerts mit einem O 2 -Unterschiedsgrenzwert wenigstens einen Atmosphärenzustandswert zu berücksichtigen, welcher einen Zustand der Umgebungsatmosphäre der Beatmungsvorrichtung repräsentiert.
[0030][0030]Diese Berücksichtigung des Atmosphärenzustandswerts, bevorzugt des Atmosphärendrucks, kann durch die Auswertevorrichtung gemäß einer ersten Alternative dadurch erfolgen, dass die Auswertevorrichtung den O 2 -Unterschiedsgrenzwert in Abhängigkeit von dem wenigstens einen Atmosphärenzustandswert ermittelt. Beispielsweise kann die Auswertevorrichtung als einen den Atmosphärenzustand berücksichtigenden O 2 -Unterschiedsgrenzwert das Produkt aus O 2 -Unterschiedsgrenzwert und Atmosphärenzustandswert bilden.
[0031][0031]Gemäß einer Alternative kann die Auswertevorrichtung den Atmosphärenzustandswert dadurch berücksichtigen, dass die Auswertevorrichtung aus dem O 2 -Unterschiedswert und dem wenigstens einen Atmosphärenzustandswert einen atmosphärenbezogenen O 2 -Unterschiedswert ermittelt. Beispielsweise kann die Auswertevorrichtung als atmosphärenbezogenen O 2 -Unterschiedswert das Verhältnis des O 2 -Unterschiedswerts zu dem wenigstens einen Atmosphärenzustandswert bilden.
[0032][0032]In der Beatmungstechnik haben sich Drücke als Zustandswerte von Gasen bewährt, weshalb bevorzugt der wenigstens eine Atmosphärenzustandswert den Atmosphärendruck repräsentiert, der O 2 -Unterschiedswert einen O 2 -Partialdruck-Unterschiedswert zwischen einem O 2 -Partialdruck in dem exspiratorischen Beatmungsgas und einem O 2 -Partialdruck in dem inspiratorischen Beatmungsgas repräsentiert. Wie oben bereits dargelegt, können mit den physikalischen Wirkprinzipien, auf welchen die verfügbaren O 2 -Sensoranordnungen in ihrer Wirkungsweise beruhen, partialdruck-proportionale O 2 -Sensorsignale unmittelbar erhalten werden.
[0033][0033]Ein atmosphärenbezogener Unterschiedswert muss jedoch nicht aus gleichen physikalischen Größen gebildet sein, sondern kann ein bloßer Zahlenwert sein, der durch mathematische Verknüpfung unterschiedlicher physikalischer Größen gebildet wird.
[0034][0034]Um bei Anwendung des Unterschiedskriteriums möglichst aussagekräftige O 2 -Gehaltswerte zu verwenden, sollten diese nicht zu nah am Beginn oder am Ende ihrer Atemhub-Teilphase bestimmt werden. Daher entstammt der charakteristische inspiratorische O 2 -Gehaltswert bevorzugt einem Inspirationsphasenabschnitt, welcher einen ersten zeitlichen Abstand vom Beginn einer Inspirationsphase und einen zweiten zeitlichen Abstand vom Ende der Inspirationsphase entfernt gelegen ist. Zusätzlich oder alternativ entstammt der charakteristische exspiratorische O 2 -Gehaltswert bevorzugt einem Exspirationsphasenabschnitt, welcher einen dritten zeitlichen Abstand vom Beginn einer Exspirationsphase und einen vierten zeitlichen Abstand vom Ende der Exspirationsphase entfernt gelegen ist.
[0035][0035]Bevorzugt sind die ersten bis vierten zeitlichen Abstände so groß gewählt, dass die O 2 -Gehaltswerte nicht in den transienten Abschnitten der jeweiligen Atemhub-Teilphase bestimmt werden, in welchen sich die O 2 -Gehaltswerte in kurzen Zeitinkrementen betragsmäßig stark ändern, also beispielsweise nicht in den steigenden und fallenden Flanken einer den O 2 -Gehalt über die Zeit angebenden O 2 -Gehaltskurve.
[0036][0036]Da die vorliegend beschriebene Bestimmung einer Beeinträchtigung der O 2 -Sensoranordnung während des laufenden Beatmungsbetriebs durchgeführt wird, ist es vorteilhaft, wenn die Bestimmung der Funktionstüchtigkeit so wenig Systemressourcen der Beatmungsvorrichtung wie möglich in Anspruch nimmt. Eine Bestimmung in möglichst kurzer Zeit und mit möglichst geringem Aufwand an Rechenleistung kann beispielsweise dadurch unterstützt werden, dass die Auswertevorrichtung dazu ausgebildet ist, den zuvor genannten Inspirationsphasenabschnitt oder/und den zuvor genannten Exspirationsphasenabschnitt zu identifizieren und nur darin einen charakteristischen O 2 -Gehaltswert zu ermitteln. Somit muss der charakteristische O 2 -Gehaltswert nicht über die gesamte Inspirationsphase bzw. über die gesamte Exspirationsphase ermittelt und somit eine verhältnismäßig große Datenmenge verarbeitet werden. Beispielsweise kann als Exspirationsphasenabschnitt ein vorbestimmter Zeitabschnitt identifiziert werden, welcher eine vorbestimmte Zeitspanne nach Beginn der Exspirationsphase anfängt und eine vorbestimmte Zeitspanne lang andauert. In einem solchen Exspirationsphasenabschnitt als einem in der Regel plateauartigen Atemhub-Teilphasenabschnitt mit, verglichen mit den transienten Abschnitten zu Beginn und am Ende einer Atemhub-Teilphase, verhältnismäßig geringen betragsmäßigen Änderungen des O 2 -Sensorsignals - aber nicht nur in einem solchen Atemhub-Teilphasenabschnitt - kann ein charakteristischer exspiratorischer O 2 -Gehaltswert als Mittelwert einer Mehrzahl von O 2 -Gehaltswerten bestimmt werden. Für den Inspirationsphasenabschnitt als dem jeweils anderen Atemhub-Teilphasenabschnitt gilt das Entsprechende.
[0037][0037]Jede Atemhub-Teilphase zeigt hinsichtlich der hier diskutierten Gasanteile: Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid üblicherweise einen anfänglichen transienten Abschnitt mit raschem Anstieg des Gas-Gehaltswerts am Beatmungsgas. Dem transienten Abschnitt folgt ein Plateauabschnitt mit betragsmäßig geringen Änderungen des Gas-Gehaltswerts, der im Plateauabschnitt um ein gewisses Niveau herum schwankt. Auf den Plateauabschnitt folgt ein endseitiger transienter Abschnitt, in welchem der Gas-Gehaltswert rasch abnimmt.
[0038][0038]Der Beginn oder/und das Ende einer Atemhub-Teilphase kann aus den erfassten Beatmungsgasströmen in der Beatmungsleitungsanordnung ermittelt werden. Zur Erfassung von Beatmungsgasströmen weist die Beatmungsvorrichtung in der Beatmungsleitungsanordnung bevorzugt einen Flusssensor auf, etwa einen nach dem Differenzdruckprinzip arbeitenden Flusssensor oder einen Heißdrahtsensor. Alternativ oder zusätzlich kann der Beginn oder das Ende einer Atemhub-Teilphase aus einer Erfassung eines Betriebs der Druckveränderungsanordnung, beispielsweise aus einer Betriebsstellung eines Inspirationsventils und eines Exspirationsventils oder aus einem Betrieb eines Gebläses der Druckveränderungsanordnung, bestimmt werden.
[0039][0039]Alternativ kann ein Atemhub-Teilphasenabschnitt zur Bestimmung eines charakteristischen O 2 -Gehaltswerts unabhängig von einer vorbestimmten Zeitspanne auf Grundlage eines vorbestimmten Schwellenwerts ermittelt werden, etwa auf Grundlage eines vorbestimmten zeitlichen Abstands zu dem Ereignis eines Erreichens eines Schwellenwertes. Der vorbestimmte zeitliche Abstand kann auch Null sein. So kann ein Beginn oder ein Ende eines Atemhub-Teilphasenabschnitts erkannt werden basierend auf dem Ereignis, dass ein O 2 -Sensorsignal einen O 2 -Inspirations-Schwellenwert während einer Inspirationsphase überschreitet, was indiziert, dass ein transienter Abschnitt zu Beginn der Inspirationsphase zu Ende geht oder/und ein O 2 -Sensorsignal einen O 2 -Exspirations-Schwellenwert während einer Exspirationsphase unterschreitet, was indiziert, dass ein Plateauabschnitt der Exspirationsphase mit lediglich geringer betragsmäßiger Änderung der O 2 -Sensorsignale zu Ende geht und in einen transienten Abschnitt am Ende der Exspirationsphase übergeht.
[0040][0040]Um mittels der Beatmungsvorrichtung die Verstoffwechselung von Sauerstoff in der Patientenlunge erfassen zu können, weist die Beatmungsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Weiterbildung zusätzlich eine CO 2 -Sensoranordnung auf, welche zur Ermittlung eines einen Kohlenstoffdioxidgehalt des in der Beatmungsleitungsanordnung strömenden Beatmungsgases repräsentierenden CO 2 -Gehaltswerts ausgebildet ist, wobei die CO 2 -Sensoranordnung CO 2 -Sensorsignale, welche Information über den CO 2 -Gehaltswert enthalten, an die Auswertevorrichtung ausgibt.
[0041][0041]Gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die alternativ oder bevorzugt zusätzlich zur obigen ersten Ausführungsform realisiert sein kann, kann die Auswertevorrichtung dazu ausgebildet sein, aus den CO 2 -Sensorsignalen einen eine zeitliche Änderung des Kohlenstoffdioxidgehalts im exspiratorischen Beatmungsgas repräsentierenden CO 2 -Gradientenwert zu ermitteln. Der Änderung des Kohlenstoffdioxidgehalts im exspiratorischen Beatmungsgas steht die Änderung des CO 2 -Gehaltswerts in einer Exspirationsphase gleich. Gemäß dieser zweiten Ausführungsform ist die Auswertevorrichtung weiter dazu ausgebildet, als den O 2 -Änderungswert einen eine zeitliche Änderung des Sauerstoffgehalts im inspiratorischen Beatmungsgas repräsentierenden O 2 -Gradientenwert zu ermitteln. Der Änderung des Sauerstoffgehalts im inspiratorischen Beatmungsgas steht die Änderung des O 2 -Gehaltswerts in einer Inspirationsphase gleich. Die oben genannte vorbestimmte Bedingung ist dann, dass ein Verhältnis des CO 2 -Gradientenwerts zu dem O 2 -Gradientenwert in einer vorbestimmten relativen Beziehung zu einem Änderungsverhältnisgrenzwert steht. Diese Bedingung und ihre Weiterbildungen sind in der vorliegenden Anmeldung als "Gradientenkriterium" bezeichnet. Die Auswertevorrichtung ist daher gemäß der zweiten Ausführungsform dazu ausgebildet, dann auf eine Degradation der O 2 -Sensoranordnung zu schließen und ein entsprechendes Signal auszugeben, wenn ein Verhältnis des CO 2 -Gradientenwerts zu dem O 2 -Gradientenwert in einer vorbestimmten relativen Beziehung zu einem Änderungsverhältnisgrenzwert steht.
[0042][0042]Bezüglich des Begriffs der "vorbestimmten relativen Beziehung" gilt das oben bereits Gesagte.
[0043][0043]Die in der vorliegenden Anmeldung genannten Grenzwerte, wie insbesondere Unterschiedsgrenzwert und Änderungsgrenzwert können vorab im Labor bestimmt sein.
[0044][0044]Das Gradientenkriterium ist in zu Erläuterungszwecken stark vereinfachter Darstellung ein Mittel zur Beurteilung, ob Änderungen des Kohlenstoffdioxidgehalts im exspiratorischen Beatmungsgas und Änderungen des Sauerstoffgehalts im inspiratorischen Beatmungsgas betragsmäßig ausreichend plausibel zusammenpassen: ändert sich der O 2 -Gradientenwert, etwa weil die flüssigkeitsbelastete O 2 -Sensoranordnung Sauerstoff in geringerem Umfang und daher mit geringerer zeitlicher Änderung als ohne Flüssigkeitsbelastung erfasst, ohne dass sich der CO 2 -Gradientenwert ändert, kann die Auswertevorrichtung dann auf eine Degradation der O 2 -Sensoranordnung schließen, wenn das Verhältnis des Betrags des CO 2 -Gradientenwerts zu dem Betrag des O 2 -Gradientenwerts größer ist als der Änderungsverhältnisgrenzwert. Dem steht gleich, wenn das Verhältnis des Betrags des O 2 -Gradientenwerts zu dem Betrag des CO 2 -Gradientenwerts kleiner ist als ein weiterer Änderungsverhältnisgrenzwert, wobei der weitere Änderungsverhältnisgrenzwert der Kehrwert des zuvor genannten Änderungsverhältnisgrenzwerts ist. Wegen dieses eindeutigen Zusammenhangs wird nachfolgend nur der zuvor genannte Änderungsverhältnisgrenzwert diskutiert.
[0045][0045]Wenngleich es in einer weniger bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ausreichen kann, nur eines der beiden oben genannten Kriterien aus Unterschiedskriterium und Gradientenkriterium für die Bestimmung einer Beeinträchtigung der O 2 -Sensoranordnung anzuwenden, nutzt die erfindungsgemäße Beatmungsvorrichtung mit dem Ziel einer möglichst sicheren Erfassung einer Degradation der O 2 -Sensoranordnung bevorzugt beide Kriterien zur Bestimmung einer Beeinträchtigung der O 2 -Sensoranordnung, wobei die Erfüllung bereits eines der Beurteilungskriterien aus Unterschiedskriterium und Gradientenkriterium eine Beeinträchtigung der O 2 -Sensoranordnung indiziert und zur Ausgabe eines entsprechenden Signals ausreichen kann.
[0046][0046]Um eine Degradation der O 2 -Sensoranordnung so frühzeitig wie möglich erfassen zu können, führt die Auswertevorrichtung während eines Beatmungsbetriebs einen Prüfvorgang zur Bestimmung einer Beeinträchtigung der O 2 -Sensoranordnung bevorzugt iterativ durch, vorzugsweise in einem mit dem Beatmungsrhythmus in funktionalem Zusammenhang stehenden Rhythmus, etwa für jeden n-ten Atemhub, wobei n eine natürliche Zahl ist. Besonders bevorzugt ist n = 1, so dass für jeden Atemhub ein Prüfvorgang durchgeführt wird.
[0047][0047]Das von der Auswertevorrichtung auf ein Erfassen einer Degradation der O 2 -Sensoranordnung hin ausgegebene Signal kann ein für einen Benutzer in der Außenumgebung der Beatmungsvorrichtung wahrnehmbares Signal sein, wie etwa ein akustisches oder/und optisches oder/und haptisches Signal, sodass der Benutzer möglichst schnell Kenntnis von der erfassten Degradation erhält. Das Signal kann alternativ oder zusätzlich ein Datensignal sein, welches die Auswertevorrichtung an eine andere Vorrichtung hin zur weiteren Signalverarbeitung durch diese ausgibt, etwa an die Steuervorrichtung oder an einen Abschnitt der Steuervorrichtung.
[0048][0048]Grundsätzlich kann der CO 2 -Gradientenwert in einem beliebigen transienten Abschnitt einer Exspirationsphase bestimmt werden, also zu Beginn einer Exspirationsphase oder gegen Ende der Exspirationsphase. In den transienten Abschnitten ändert sich der CO 2 -Gehaltswert mit der Zeit betragsmäßig besonders stark, so dass in einem transienten Abschnitt ein besonders ausgeprägter CO 2 -Gradientenwert ermittelbar ist.
[0049][0049]Bisherige Versuche haben gezeigt, dass der Kohlenstoffdioxidgehalt im exspiratorischen Beatmungsgas als Funktion der Zeit, bei ansonsten gleich bleibenden Beatmungsparametern, in den jeweiligen Endabschnitten von Exspirationsphasen besser untereinander übereinstimmende Werteverläufe liefert als in den jeweiligen Anfangsabschnitten der Exspirationsphasen. Mit anderen Worten: die fallenden Flanken einer Kohlenstoffdioxidgehaltkurve als Funktion der Zeit in einem vorgegebenen Beatmungsbetrieb stimmen unter konstanten Beatmungsparametern besser überein als die steigenden Flanken derselben Kurve. Aus diesem Grunde ist die Auswertevorrichtung bevorzugt dazu ausgebildet, den CO 2 -Gradientenwert im Endabschnitt einer Exspirationsphase bzw. im Wechselabschnitt von einer Exspirationsphase zu einer Inspirationsphase zu bestimmen, also in der fallenden Flanke bzw. den fallenden Flanken einer den Kohlenstoffdioxidgehalt des Beatmungsgases über die Beatmungsdauer hinweg anzeigenden Kohlenstoffdioxidgehaltkurve. Der CO 2 -Gradientenwert ist daher bevorzugt ein Wert einer Änderung des Kohlenstoffdioxidgehalts bzw. des ihn repräsentierenden CO 2 -Gehaltswerts zu kleineren Werten hin.
[0050][0050]Da die Beatmungsvorrichtung eine Exspirationsphase durch Zuführung von inspiratorischem Beatmungsgas zum Patienten beenden kann, kann der Endabschnitt einer Exspirationsphase mit dem Anfangsabschnitt einer Inspirationsphase zeitlich überlappen. Da ein Exspirationsvorgang beginnt, indem in der Patientenlunge unter Druck stehendes Beatmungsgas beginnt, aus der Patientenlunge gegen den betragsmäßig abnehmenden Strom von inspiratorischem Beatmungsgas vom Patienten weg zu strömen, kann auch der Endabschnitt einer Inspirationsphase mit dem Anfangsabschnitt einer Exspirationsphase überlappen.
[0051][0051]Der CO 2 -Gradientenwert kann von der Auswertevorrichtung auf unterschiedliche Art und Weise ermittelt werden, etwa in der Art eines Steigungsdreiecks durch Subtraktion eines zeitlich früheren CO 2 -Gehaltswerts von einem zeitlich späteren CO 2 -Gehaltswert und durch Division des so erhaltenen Subtraktionswerts durch den zeitlichen Abstand zwischen den beiden CO 2 -Gehaltswerten. Alternativ oder zusätzlich kann der zeitliche Verlauf einer Kohlenstoffdioxidgehaltkurve bzw. einer CO 2 -Gehaltswertekurve, gestützt auf zu unterschiedlichen Zeiten erhaltene CO 2 -Sensorsignale, wenigstens abschnittsweise durch eine analytische mathematische Funktion angenähert und die Funktion zur Ermittlung des CO 2 -Gradientenwerts nach der Zeit differenziert werden. Entsprechendes gilt für die Bestimmung des O 2 -Gradientenwerts.
[0052][0052]Grundsätzlich kann auch ein über eine Mehrzahl von in einem vorbestimmten Zeitintervall gelegenen CO 2 -Gradientenwerten ermittelter Durchschnittswert als der CO 2 -Gradientenwert ermittelt werden. Es hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, bei Anwendung des Gradientenkriteriums den CO 2 -Gradientenwert als Bezugswert zur Bestimmung des O 2 -Gradientenwerts heranzuziehen. Folglich ist ein CO 2 -Gradientenwert bevorzugt, dem mit ausreichender Genauigkeit ein Zeitpunkt seines Auftretens zugeordnet werden kann.
[0053][0053]Bevorzugt ist daher die Auswertevorrichtung dazu ausgebildet, einen charakteristischen CO 2 -Gradientenwert als einen Bezugswert zu bestimmen. Dies kann ein in einem vorbestimmten Abschnitt der Exspirationsphase auftretender Extremwert eines CO 2 -Gradientenwerts sein. Dieser Extremwert kann ein lokaler oder ein absoluter Extremwert in einem transienten Abschnitt einer Exspirationsphase sein. Treten beispielsweise in einem bestimmten Beatmungsbetrieb eine Mehrzahl von lokalen Extremwerten des CO 2 -Gradientenwerts in dem transienten Abschnitt auf, kann der k-te auftretende lokale Extremwert als der charakteristische CO 2 -Gradientenwert herangezogen werden, wobei k eine vorbestimmte natürliche Zahl ist.
[0054][0054]Innerhalb eines vorbestimmten Abschnitts einer Exspirationsphase ist die Ermittlung eines absoluten Extremwerts als der charakteristische CO 2 -Gradientenwert wegen der Eindeutigkeit des so ermittelten Bezugswerts bevorzugt. Daher ist gemäß den obigen Ausführungen die Auswertevorrichtung bevorzugt dazu ausgebildet ist, auf Grundlage einer Mehrzahl von CO 2 -Sensorsignalen eines Atemhubs, insbesondere auf Grundlage einer Mehrzahl von CO 2 -Sensorsignalen einer Exspirationsphase, die betragsmäßig größte zeitliche Änderung des Kohlenstoffdioxidgehalts hin zu kleiner werdenden Werten als den CO 2 -Gradientenwert zu ermitteln.
[0055][0055]Zur Bestimmung des O 2 -Gradientenwerts kann die Auswertevorrichtung dazu ausgebildet sein, den Zeitpunkt des Auftretens des CO 2 -Gradientenwerts als Bezugszeitpunkt zu verwenden und auf Grundlage einer Mehrzahl von O 2 -Sensorsignalen eines Atemhubs einen Änderungswert des Sauerstoffgehalts als den O 2 -Gradientenwert zu verwenden, welcher in einem vorbestimmten zeitlichen Abstand vom CO 2 -Gradientenwert auftritt. Der zeitliche Abstand kann ein vorbestimmter zeitlicher Abstand sein oder kann anhand von Beatmungsparametern, insbesondere von der Beatmungsfrequenz, für den jeweiligen Beatmungsbetrieb bestimmt werden.
[0056][0056]Grundsätzlich kann auch der O 2 -Gradientenwert in einem beliebigen transienten Abschnitt eines Atemhubs, insbesondere in einer Inspirationsphase, ermittelt werden. Hier hat sich herausgestellt, dass eine Degradation der O 2 -Sensoranordnung gerade zu Beginn einer Inspirationsphase besonders deutlich zutage tritt, wenn der Sauerstoffgehalt im Beatmungsgas von dem niedrigen Wert einer Exspirationsphase ausgehend ansteigt. Bevorzugt ist daher zur Erzielung besonders sicherer Beurteilungsergebnisse hinsichtlich einer Degradation der O 2 -Sensoranordnung vorgesehen, dass der vorbestimmte zeitliche Abstand derart gewählt ist, dass der O 2 -Gradientenwert in einem Anfangsabschnitt einer Inspirationsphase oder, wegen der oben genannten Möglichkeit der zeitlichen Überlappung von Inspirationsphase und Exspirationsphase, in einem Abschnitt eines Wechsels von einer Exspirationsphase zu einer Inspirationsphase gelegen ist. In derartigen Abschnitten steigt der Sauerstoffgehalt mit zeitlichem Fortschritt an.
[0057][0057]Bevorzugt tritt der CO 2 -Gradientenwert zeitlich also vor dem O 2 -Gradientenwert auf.
[0058][0058]Wie oben bereits dargelegt wurde, ist der CO 2 -Gradientenwert bevorzugt in einem Endabschnitt einer Exspirationsphase oder in einem Abschnitt eines Wechsels von einer Exspirationsphase zu einer Inspirationsphase gelegen. Um möglichst aussagekräftige CO 2 - und O 2 -Änderungswerte zur Beurteilung der Beeinträchtigung der O 2 -Sensoranordnung heranzuziehen, ist es vorteilhaft wenn die ermittelten Gradientenwerte von CO 2 - und O 2 zeitlich nicht zu weit auseinanderliegen. Für eine herkömmliche Beatmung eines erwachsenen Patienten liegt der vorbestimmte zeitliche Abstand zwischen dem CO 2 -Gradientenwert und dem mit diesem in das Verhältnis gesetzte O 2 -Gradientenwert in einem Bereich von 25 bis 80 ms, vorzugsweise in einem Bereich von 35 bis 65 ms, besonders bevorzugt in einem Bereich von 45 bis 55 ms. Dann ist der O 2 -Gradientenwert in einem Inspirationsvorgang gelegen, welcher unmittelbar auf den Exspirationsvorgang folgt, in dem der CO 2 -Gradientenwert liegt.
[0059][0059]Da der charakteristische CO 2 -Gradientenwert bevorzugt als Bezugswert für die Prüfvorgänge der vorliegenden Erfindung herangezogen wird, kann die Auswertevorrichtung weiter alternativ zu den oben bereits vorgestellten Ausführungsformen dazu ausgebildet sein, die Atemhub-Teilphasenabschnitte: Inspirationsphasenabschnitt oder/und Exspirationsphasenabschnitt, zur Bestimmung des charakteristischen inspiratorischen O 2 -Gehaltswerts oder/und des charakteristischen exspiratorischen O 2 -Gehaltswerts ausgehend von dem oben genannten charakteristischen CO 2 -Gradientenwert zu identifizieren. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Auswertevorrichtung dazu ausgebildet sein, den Inspirationsphasenabschnitt oder/und den Exspirationsphasenabschnitt in Abhängigkeit von der zeitlichen Bestimmung des Auftretens der betragsmäßig größten zeitlichen Änderung des Kohlenstoffdioxidgehalts bzw. des CO 2 -Gehaltswerts hin zu kleiner werdenden Werten zu ermitteln. Dies ist vor allem dann von Vorteil, wenn die Auswertevorrichtung, wie es bevorzugt ist, das Unterschiedskriterium und das Gradientenkriterium zur Ermittlung einer Beeinträchtigung der O 2 -Sensoranordnung anwendet, so dass ein betragsmäßiges Maximum der zeitlichen Änderung des Kohlenstoffdioxidgehalts bzw. des CO 2 -Gehaltswerts hin zu kleiner werdenden Werten als der charakteristische Gradientenwert ohnehin ermittelt wird und dann vorliegt.
[0060][0060]Zur Verringerung der zur Bestimmung einer Beeinträchtigung der O 2 -Sensoranordnung beanspruchten Systemressourcen kann bei Anwendung des Gradientenkriteriums, ebenso wie zuvor bei Anwendung des Unterschiedskriteriums, die Auswertevorrichtung dazu ausgebildet sein, in einem Endabschnitt eines Exspirationsvorgangs bzw. in einem Wechselabschnitt von einer Exspirationsphase zu einer Inspirationsphase ein Untersuchungszeitintervall zu identifizieren und nur innerhalb des Untersuchungszeitintervalls nach einem Auftreten der betragsmäßig größten zeitlichen Änderung des Kohlenstoffdioxidgehalts bzw. des CO 2 -Gehaltswerts hin zu kleiner werdenden Werten zu suchen. Dies verringert den zur Bestimmung der betragsmäßig größten zeitlichen Änderung des Kohlenstoffdioxidgehalts notwendigen Rechenaufwand erheblich.
[0061][0061]Da ein valides, also taugliches Untersuchungszeitintervall in der Regel an den oben genannten Plateauabschnitt anschließt, können die oben genannten Kriterien zur Identifikation der Atemhub-Teilphasenabschnitte in der Anwendung des Unterschiedskriteriums auch zur Identifikation des Untersuchungszeitintervalls bei Anwendung des Gradientenkriteriums herangezogen werden. Folglich kann die Auswertevorrichtung dazu ausgebildet sein, zur Identifikation des Untersuchungszeitintervalls aus einer Mehrzahl an CO 2 -Sensorsignalen als ein Auslöseereignis zu bestimmen, wann der CO 2 -Gehaltswert einen vorbestimmten CO 2 -Auslösegrenzwert unterschreitet, und ausgehend von dem ermittelten Auslösezeitereignis ein Zeitintervall als ein Kandidatenintervall zu definieren. Der CO 2 -Auslösegrenzwert kann ein CO 2 -Partialdruck oder/und ein CO 2 -Partialvolumen sein, welcher bzw. welches so niedrig gewählt ist, dass er bzw. es durch die üblicherweise zu erwartenden Schwankungen der CO 2 -Gehaltswerte im Plateauabschnitt einer Exspirationsphase nicht erreicht wird. Beispielsweise kann ein tauglicher CO 2 -Auslösegrenzwert, welcher zu keinen oder nahezu keinen fehlerhaften Auslösungen führt, im Bereich von 5 bis 20 mbar CO 2 -Partialdruck, bevorzugt im Bereich von 7,5 bis 15 mbar CO 2 -Partialdruck, besonders bevorzugt bei 10 mbar CO 2 -Partialdruck liegen.
[0062][0062]Das so definierte Kandidatenintervall kann mit wenig Rechenleistung und geringer Speicherplatzanforderung sehr schnell anhand wenigstens eines Validierungskriteriums entweder als Untersuchungszeitintervall validiert oder als Kandidatenintervall verworfen werden.
[0063][0063]In Bezug auf die Validierung kann die Auswertevorrichtung konkret dazu ausgebildet sein, das Kandidatenintervall dann als das Untersuchungszeitintervall zu validieren und zu verwenden, wenn die Auswertevorrichtung in einem Validierungsvorgang ermittelt, dass in dem Kandidatenintervall ein CO 2 -Gehaltswerteniveau, welches während einer Exspirationsphase, die wenigstens den Beginn des Kandidatenintervalls enthält, oder welches zu Beginn des Kandidatenintervalls vorherrscht, um wenigstens einen vorbestimmten Validierungsbetrag oder/und um wenigstens einen vorbestimmten Validierungsanteil abnimmt.
[0064][0064]Durch Anwendung wenigstens eines der, vorzugsweise aller der oben genannten, Validierungskriterien kann sichergestellt werden, dass das aus dem Kandidatenintervall durch Validierung hervorgehende Untersuchungszeitintervall tatsächlich einen ausreichend starken betragsmäßigen Abfall der CO 2 -Gehaltswerte aufweist, um einen tauglichen, aussagekräftigen charakteristischen CO 2 -Gradientenwert in dem Untersuchungszeitintervall bestimmen zu können.
[0065][0065]Beispielsweise kann ein vorbestimmter Validierungsbetrag 2,25 Vol.-% Volumenanteil repräsentieren, was bei Standardatmosphäre etwa 23 mbar Partialdruck entspricht. Nimmt beispielsweise innerhalb eines Kandidatenintervalls der CO 2 -Gehaltswert wenigstens um einen Betrag ab, welcher 2,25 Vol.-% Volumenanteil oder 23 mbar Partialdruck von Kohlenstoffdioxid im Beatmungsgas repräsentiert, dann kann das Kandidatenintervall als Untersuchungszeitintervall verwendet werden. Anstelle der genannten betragsmäßig vorbestimmten Validierungsbeträge kann ein Validierungsanteil, etwa 30 %, herangezogen werden. Der Validierungsanteil sollte deutlich größer sein als die gewöhnliche Schwankungsbreite des CO 2 -Gehaltswerts im Plateauabschnitt einer Exspirationsphase, um eine fehlerhafte Validierung möglichst sicher auszuschließen.
[0066][0066]Da nicht damit zu rechnen ist, dass bereits jedes erste Kandidatenintervall während einer Beatmung zu einem validen Untersuchungszeitintervall wird, ist die Auswertevorrichtung bevorzugt dazu ausgebildet ist, den Validierungsvorgang ab dem Auslöseereignis iterativ mit einem jeweils modifizierten Kandidatenintervall auszuführen. Die Modifikation kann beispielsweise darin bestehen, dass das modifizierte Kandidatenintervall bezüglich des unmittelbar vorhergehenden verworfenen Kandidatenintervalls ein vorbestimmtes Zeitinkrement später beginnt. Beispielsweise kann eine Folge von modifizierten Kandidatenintervallen mit einem zeitlichen Abstand eines ganzzahligen Vielfachen von 10 ms vom Auslösezeitpunkt beginnen, wobei das Vielfache beispielsweise der aktuellen Anzahl an Modifikationen des Kandidatenintervalls oder der Anzahl an bereits verworfenen Kandidatenintervallen entspricht. Der Wert von 10 ms ist hierbei nur beispielhaft genannt. Es kann stattdessen auch ein Wert von 5 ms oder 15 ms oder 20 ms verwendet werden.
[0067][0067]Der Validierungsbetrag bzw. der Validierungsanteil kann für unterschiedliche Beatmungssituationen unterschiedlich sein, etwa weil sich die Schwankungsbreite des CO 2 -Gehaltswerts in den Plateauabschnitten der Exspirationsphasen von Patient zu Patient oder selbst während der Beatmung ein und desselben Patienten abhängig von dessen Zustand ändern kann. Um eine solche Änderung bei der Validierung von Kandidatenintervallen berücksichtigen zu können, ist die Auswertevorrichtung bevorzugt dazu ausgebildet ist, den vorbestimmten Validierungsbetrag oder/und den vorbestimmten Validierungsanteil auf Grundlage zurückliegender CO 2 -Sensorsignale zu ermitteln, etwa auf Grundlage eines mittleren CO 2 -Gehaltswerteniveaus während einer vorbestimmten Anzahl zurückliegender exspiratorischer Plateauabschnitte.
[0068][0068]Die Beatmungsgasquelle der Beatmungsvorrichtung kann ein Beatmungsgasvorrat oder ein Anschluss zur Verbindung mit einem solchen Vorrat sein, etwa ein Anschluss zur Verbindung mit einem in einem Gebäude, wie etwa einer Klinik, installierten Beatmungsgasvorrat. Die Beatmungsgasquelle kann beispielsweise dann, wenn als Beatmungsgas Umgebungsluft angesaugt wird, ein Gebläse sein, mittels welchem Umgebungsluft ansaugbar und in der Beatmungsleitungsanordnung förderbar ist.
[0069][0069]Die Druckveränderungsanordnung kann ein Ventil umfassen oder sein, insbesondere ein hinsichtlich seines Durchlassquerschnitts einstellbares Ventil. Zusätzlich oder alternativ kann die Druckveränderungsanordnung ein Gebläse umfassen oder sein, durch welches Beatmungsgas in der Beatmungsleitungsanordnung gefördert werden kann. Allgemein kann die Druckveränderungsanordnung eine Fördervorrichtung mit einer Saugseite und einer Druckseite sein. Ein Gebläse kann sowohl Beatmungsgasquelle als auch Druckveränderungsanordnung sein.
[0070][0070]Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es stellt dar: Fig. 1 eine grobschematische Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Beatmungsvorrichtung, Fig. 2 eine grobschematische Schnittansicht durch die Messküvette 52 von Figur 1 entlang der zur Strömungsbahn SB der Messküvette 52 orthogonalen Schnittebene II-II von Fig. 1 , Fig. 3A eine grobschematische grafische Darstellung eines zeitlichen Verlaufs eines CO 2 -Partialdrucks von in der Messküvette 52 von Figur 1 strömendem Beatmungsgas, wie er während eines Beatmungsbetriebs von der CO 2 -Sensoranordnung 54 in Figur 1 erfasst wird, bei normaler, von Feuchtigkeit unbelasteter Messküvette, Fig. 3B eine grobschematische grafische Darstellung eines zeitlichen Verlaufs eines O 2 -Partialdrucks von in der Messküvette 52 von Figur 1 strömendem Beatmungsgas, wie er während eines Beatmungsbetriebs von der O 2 -Sensoranordnung 55 in Figur 1 erfasst wird, bei normaler, von Feuchtigkeit unbelasteter Messküvette, Fig. 4A eine grobschematische grafische Darstellung eines zeitlichen Verlaufs eines CO 2 -Partialdrucks von in der Messküvette 52 von Figur 1 strömendem Beatmungsgas, wie er während eines Beatmungsbetriebs von der CO 2 -Sensoranordnung 54 in Figur 1 erfasst wird, bei mit etwas Feuchtigkeit belasteter Messküvette, Fig. 4B eine grobschematische grafische Darstellung eines zeitlichen Verlaufs eines O 2 -Partialdrucks von in der Messküvette 52 von Figur 1 strömendem Beatmungsgas, wie er während eines Beatmungsbetriebs von der O 2 -Sensoranordnung 55 in Figur 1 erfasst wird, bei mit etwas Feuchtigkeit belasteter Messküvette, Fig. 5A eine grobschematische grafische Darstellung eines zeitlichen Verlaufs eines CO 2 -Partialdrucks von in der Messküvette 52 von Figur 1 strömendem Beatmungsgas, wie er während eines Beatmungsbetriebs von der CO 2 -Sensoranordnung 54 in Figur 1 erfasst wird, bei stark mit Feuchtigkeit belasteter Messküvette, und Fig. 5B eine grobschematische grafische Darstellung eines zeitlichen Verlaufs eines O 2 -Partialdrucks von in der Messküvette 52 von Figur 1 strömendem Beatmungsgas, wie er während eines Beatmungsbetriebs von der O 2 -Sensoranordnung 55 in Figur 1 erfasst wird, bei stark mit Feuchtigkeit belasteter Messküvette.
[0071][0071]In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Beatmungsvorrichtung allgemein mit 10 bezeichnet. Die Beatmungsvorrichtung 10 umfasst eine Beatmungsgasquelle 12 in Gestalt eines Gebläses sowie eine Steuervorrichtung 14 zur Einstellung von Betriebsparametern der Beatmungsgasquelle 12. Die Beatmungsgasquelle 12 und die Steuervorrichtung 14 sind im selben Gehäuse 16 aufgenommen. In diesem Gehäuse befinden sich auch an sich bekannte Ventile, wie ein Inspirationsventil und ein Exspirationsventil. Diese sind in Figur 1 jedoch nicht eigens dargestellt.
[0072][0072]Die Steuervorrichtung 14 umfasst eine Auswertevorrichtung 15 zur Verarbeitung von Daten übertragenden Signalen von weiter unten näher erläuterten Sensoranordnungen 54, 55 und auch 48. Zur Speicherung eines Betriebsprogramms und zur Speicherung von zu verarbeitenden Daten sowie von Zwischen- und Endergebnissen der Datenverarbeitung weist die Auswertevorrichtung 15 einen Datenspeicher 15a auf, welcher von der Auswertevorrichtung 15 gelesen und zumindest abschnittsweise beschrieben werden kann. Die Auswertevorrichtung 15 oder Teile davon kann bzw. können in unmittelbarer Nähe zu wenigstens einer der Sensoranordnungen 54, 55 und auch 48 angeordnet sein. Auch in den Gehäusen von Sensoranordnungen können als intelligente Sensoranordnungen eigene Bausteine, wie Mikroprozessoren und Speichereinheiten, zur Signalverarbeitung der Sensorsignale der jeweiligen Sensoranordnung aufgenommen sein.
[0073][0073]Die Steuervorrichtung 14 der Beatmungsvorrichtung 10 weist eine Eingabe/Ausgabevorrichtung 18 auf, welche zahlreiche Schalter, wie Tastschalter und Drehschalter umfasst, um erforderlichenfalls Daten in die Steuervorrichtung 14 eingeben zu können. Das Gebläse der Beatmungsgasquelle 12 kann in seiner Förderleistung durch die Steuervorrichtung 14 verändert werden, um die Menge an Beatmungsgas, das von der Beatmungsgasquelle pro Zeiteinheit gefördert wird, zu verändern. Die Beatmungsgasquelle 12 ist daher im vorliegenden Ausführungsbeispiel auch eine Druckveränderungsvorrichtung 13 der Beatmungsvorrichtung 10.
[0074][0074]An die Beatmungsgasquelle 12 ist eine Beatmungsleitungsanordnung 20 angeschlossen, welche im vorliegenden Beispiel fünf flexible Schläuche umfasst. Ein erster inspiratorischer Beatmungsschlauch 22 verläuft von einem zwischen der Beatmungsgasquelle 12 und ihm selbst angeordneten Filter 24 zu einer Konditionierungsvorrichtung 26, wo das von der Beatmungsgasquelle 12 gelieferte Beatmungsgas auf einen vorgegebenen Feuchtegrad befeuchtet und gegebenenfalls mit Aerosol-Medikamenten versehen wird. Der Filter 24 filtert und reinigt die vom Gebläse als der Beatmungsgasquelle 12 gelieferte Umgebungsluft.
[0075][0075]Ein zweiter inspiratorischer Beatmungsschlauch 28 führt von der Konditionierungsvorrichtung 26 zu einer inspiratorischen Wasserfalle 30. Ein dritter inspiratorischer Beatmungsschlauch 32 führt von der Wasserfalle 30 zu einem Y-Verbinder 34, welcher die distale Inspirationsleitung 36 und die distale Exspirationsleitung 38 zu einer kombinierten proximalen inspiratorisch-exspiratorischen Beatmungsleitung 40 verbindet.
[0076][0076]Vom Y-Verbinder 34 zurück zum Gehäuse 16 verläuft ein erster exspiratorischer Beatmungsschlauch 42 zu einer exspiratorischen Wasserfalle 44 und von dort ein zweiter exspiratorischer Beatmungsschlauch 46 zum Gehäuse 16, wo das exspiratorische Beatmungsgas über ein nicht dargestelltes Exspirationsventil in die Umgebung abgelassen wird.
[0077][0077]Auf der proximalen, also patientennahen, kombinierten inspiratorisch-exspiratorischen Seite des Y-Verbinders 34 folgt unmittelbar auf den Y-Verbinder 34 ein Durchflusssensor 48, hier: ein Differenzdruck-Durchflusssensor 48, welcher den inspiratorischen und exspiratorischen Fluss an Beatmungsgas zum Patienten hin und vom Patienten weg erfasst. Eine Leitungsanordnung 50 überträgt den beiderseits eines Strömungshindernisses im Durchflusssensor 48 herrschenden Gasdruck an die Steuervorrichtung 14, die aus den übertragenen Gasdrücken und insbesondere aus der Differenz der Gasdrücke die Menge an pro Zeiteinheit strömendem inspiratorischem und exspiratorischem Beatmungsgas errechnet.
[0078][0078]In Richtung vom Y-Verbinder 34 weg folgt zum Patienten hin auf den Durchflusssensor 48 eine Messküvette 52 sowohl zur nicht-dispersiven Infrarot-Erfassung eines CO 2 -Anteils im Beatmungsgas als auch zur Erfassung eines O 2 -Anteils im Beatmungsgas durch Lumineszenzlöschung. Dabei sind die CO 2 - und die O 2 -Anteile sowohl im inspiratorischen Beatmungsgas wie auch im exspiratorischen Beatmungsgas von Interesse, da die Änderung des CO 2 -Anteils zwischen Inspiration und Exspiration ein Maß für die Stoffwechselfähigkeit der Patientenlunge ist. Zu erkennen ist in Figur 1 eines der seitlichen Fenster 53, durch welche Infrarotlicht in die Messküvette 52 eingestrahlt werden kann bzw. aus dieser ausstrahlen kann, je nach Orientierung eines mit der Messküvette lösbar gekoppelten Mehrkanal-Infrarot-Gassensors 54a als einer CO 2 -Sensoranordnung 54.
[0079][0079]Auf der Oberseite der CO 2 -Sensoranordnung 54, vorzugsweise in einem gemeinsamen Sensorgehäuse, befindet sich ein erster, aktiver Teil 55a einer O 2 -Sensoranordnung 55, welche in an sich bekannter Weise dazu ausgebildet ist, einen luminophorhaltigen Observationsbereich 66 (s. Fig. 2 ) als einen zweiten, passiven Teil 55b der O 2 -Sensoranordung 55 an der Oberseite der Messküvette 52 durch eine Strahlenquelle zur Lumineszenz anzuregen und das Lumineszenzverhalten durch einen Lumineszenzsensor hinsichtlich Dauer oder/und Intensität zu beobachten.
[0080][0080]Die CO 2 -Sensoranordnung 54 und der aktive Teil 55a der O 2 -Sensoranordnung 55 sind an die Messküvette 52 derart ankoppelbar, dass der Infrarot-Gassensor 54b die Messküvette 52 mit Infrarotlicht durchleuchten kann und dass der aktive Teil 55a der O 2 -Sensoranordnung 55 den Observationsbereich 66 der Messküvette 52 anregen und beobachten kann. Aus der Intensität des Infrarotlichts, genauer aus dessen spektraler Intensität, kann in an sich bekannter Weise auf die Menge bzw. den Anteil von CO 2 in dem die Messküvette 52 durchströmenden Beatmungsgas, also auf dessen CO 2 -Gehalt geschlossen werden. CO 2 absorbiert Infrarotlicht einer definierten Wellenlängenbande. Die Intensität des Infrarotlichts in dieser Wellenlänge hängt nach Durchgang durch die Messküvette 52 im Wesentlichen von der Absorption des Infrarotlichts dieser Wellenlänge durch CO 2 ab. Ein Vergleich der Intensität des Infrarotlichts der definierten Wellenlänge mit einer Wellenlänge des Infrarotlichts, die zu keinem Absorptionsspektrum eines zu erwartenden Gasanteils im Beatmungsgas gehört, liefert eine Information über den Anteil von CO 2 am Beatmungsgas. Die CO 2 -Sensoranordnung 54 ist daher über eine Datenleitung 56a mit der Steuervorrichtung 14 der Beatmungsvorrichtung 10 verbunden und überträgt über die Datenleitung 56a die beschriebenen Intensitätsinformationen an die Steuervorrichtung 14 oder/und an die Auswertevorrichtung 15. Als "Intensitätsinformation" gilt jede mit der Intensität der Infrarotstrahlung in eindeutigem Zusammenhang stehende Information, wie etwa ein aus einer Infrarot-Strahlungsintensität ermittelter CO 2 -Gehaltswert. Im Falle der zuvor genannten "intelligenten" Sensoranordnungen kann eine erste Auswertung des Infrarotsignals bereits, wie beschrieben, in der Auswertevorrichtung oder Teil-Auswertevorrichtung in unmittelbarer Nähe zur Sensoranordnung erfolgen.
[0081][0081]Der aktive Teil 55a der O 2 -Sensoranordnung 55 regt den luminophorhaltigen Observationsbereich 66 der Messküvette 52 zur Lumineszenz an, wobei die Lumineszenz in Abhängigkeit von der Menge an Sauerstoff abgelöscht wird, die den angeregten Luminophor erreicht. Aus der Beobachtung der Dauer und der Intensität der Lumineszenz kann daher auf die Menge oder den Anteil an O 2 am Beatmungsgas, also auf dessen O 2 -Gehalt geschlossen werden. Der aktive Teil 55a der O 2 -Sensoranordnung 55 ist daher über eine Datenleitung 56b mit der Steuervorrichtung 14 und der Auswertevorrichtung 15 verbunden und überträgt über die Datenleitung 56b aus der Beobachtung des Lumineszenzverhaltens des Observationsbereichs 66 gewonnene Informationen an die Steuervorrichtung 14 und die Auswertevorrichtung 15.
[0082][0082]Auf die Messküvette 52 folgt in Richtung zum Patienten hin ein weiteres Schlauchstück 58, an welchen ein Endotrachealtubus 60 als Beatmungsschnittstelle zum Patienten angeordnet ist. Eine proximale Öffnung 62 des Endotrachealtubus 60 ist sowohl Beatmungsgas-Auslassöffnung, durch welche inspiratorisches Beatmungsgas durch den Endotrachealtubus 60 in den Patienten eingeleitet wird, als auch Beatmungsgas-Einlassöffnung, durch welche exspiratorisches Beatmungsgas aus dem Patienten zurück in den Endotrachealtubus 60 geleitet wird.
[0083][0083]Am Beispiel von Figur 2 wird nachfolgend die der vorliegenden Anmeldung zugrunde liegende Problematik geschildert. Figur 2 zeigt einen Schnitt entlang der in Figur 1 gezeigten Schnittebene II-II durch die Messküvette 52 von Figur 1 , wobei die Schnittebene II-II orthogonal zur Zeichenebene von Figur 1 und damit auch orthogonal zur Strömungsbahn SB orientiert ist, längs welcher ein Messraum 64 im Beatmungsbetrieb bidirektional von Beatmungsgas durchströmt wird.
[0084][0084]Der Messraum 64 ist um die Strömungsbahn SB umlaufend von der Messküvette 52 umgeben, welche hierzu ein bevorzugt einstückig spritzgegossenes Küvettengerüst 52a mit einem Bodenabschnitt 52a1 und zwei zueinander und zur Strömungsbahn SB parallelen Rahmenstreben 52a2 und 52a3 aufweist. Seitlich sind zwischen dem Bodenabschnitt 52a1 und jeder Rahmenstrebe 52a2 und 52a3 je eine Seitenwand 52b bzw. 52c eingesetzt. An der dem Bodenabschnitt 52a1 gegenüberliegenden Seite ist zwischen den Rahmenstreben 52a2 und 52a3 eine Deckenwand 52c eingesetzt.
[0085][0085]Die Schnittebene II-II verläuft durch die Fenster 53, welche zum Messraum 64 hin jeweils durch eine für Infrarotlicht transparente Scheibe 53a und 53b bedeckt sind. Die Scheiben 53a und 53b können aus einer Folie oder aus einem formstabilen steifen Material gebildet sein. Die optische Achse der O 2 -Sensoranordnung 54 liegt in der Schnittebene II-II und ist durch das Bezugszeichen OA-CO 2 bezeichnet.
[0086][0086]Die Oberseite der Messküvette 52 weist den zuvor bereits erwähnten Observationsbereich 66 auf, an dem von außen betrachtet zunächst die Ausnehmung 66a auffällt, die die Deckenwand 52c durchsetzt. Durch die Ausnehmung 66a wird der Luminophor einer Luminophorschicht 68 von der nicht dargestellten Strahlenquelle zur Lumineszenz angeregt. Durch die Ausnehmung 66a wird außerdem das Lumineszenzverhalten der Luminophorschicht 68 nach deren Anregung von einem entsprechend ausgestalteten Lumineszenzsensor erfasst.
[0087][0087]Die Luminophorschicht 68 ist von einer sauerstoffdurchlässigen Membran 70 getragen, und zwar nur auf der vom Messraum 64 weg weisenden Seite der Membran 70. Eine solche sauerstoffdurchlässige Membran 70 kann beispielsweise aus Polyvinylidenfluorid, kurz PVDF, gebildet sein. Zur Ausnehmung 66a hin ist die Luminophorschicht 68 durch eine sauerstoffundurchlässige Deckschicht 72, beispielsweise aus biaxial orientiertem Polypropylen, gebildet.
[0088][0088]Grundsätzlich funktioniert diese kombinierte Anordnung einer CO 2 -Sensoranordnung 54 und einer O 2 -Sensoranordnung 55 einschließlich des dem passiven Teil 55b der O 2 -Sensoranordnung 55 zugehörigen Schichtkörpers 74 aus der Membran 70, der Luminophorschicht 68 und der Deckschicht 72 gut. Es kann jedoch sein, dass sich von dem im Messraum 64 strömenden Beatmungsgas mitgeführte Feuchtigkeit oder/und mitgeführte Körperflüssigkeiten, wie Speichel oder Schleim, an der zum Messraum 64 hinweisenden Seite 70a der Membran 70 niederschlagen und dort einen die Membran 70 teilweise oder vollständig abdeckenden Flüssigkeitsfilm bilden. Aufgrund der Porosität der Membran 70 kann sich auf der Seite 70a niederschlagende Flüssigkeit auch in die Membran 70 hinein migrieren und so die Sauerstoffdurchlässigkeit der Membran 70 verändern.
[0089][0089]Wenn ein solcher Niederschlag erfolgt, erreicht Beatmungsgas und vom Beatmungsgas mitgeführter Sauerstoff die Luminophorschicht 68 nur noch in vermindertem Umfang, sodass die durch den Sauerstoff verursachte Lumineszenzlöschung den tatsächlichen Sauerstoffgehalt des Beatmungsgases nicht mehr korrekt wiedergibt.
[0090][0090]Da die Erfassung des Kohlenstoffdioxids im Beatmungsgas auf Strahlungsabsorption und nicht auf Molekülkontakt beruht, ist das Ergebnis der Kohlendioxiderfassung durch die CO 2 -Sensoranordnung 54 von sich an den Scheiben 53a und 53b niederschlagender Flüssigkeit weitestgehend unbeeinflusst bzw. kann in gewissen Grenzen durch Verwendung einer Referenzstrahlung mit einer weder vom Beatmungsgas noch von der niedergeschlagenen Feuchtigkeit absorbierten Wellenlänge kompensiert werden.
[0091][0091]Anhand der Figuren 3A bis 4B wird nachfolgend die Arbeitsweise der Beatmungsvorrichtung 10 zur Ermittlung einer Beeinträchtigung der O 2 -Sensoranordnung 55, insbesondere der Luminophorschicht 68, erläutert.
[0092][0092]Die Datenverarbeitungsoperationen zur Bestimmung einer Beeinträchtigung der O 2 -Sensoranordnung 55 finden während der laufenden Beatmung eines Patienten statt, werden jedoch bevorzugt an im Datenspeicher 15a hinterlegten CO 2 -Sensorsignalen und O 2 -Sensorsignalen bzw. aus diesen Sensorsignalen ermittelten Gehaltswerten durchgeführt, sodass innerhalb einer Mehrzahl von in einem Zeitintervall zur Verfügung stehenden Datenwerten zeitlich nach vorne und zurück gesprungen werden kann. Da der endliche Datenspeicher 15a während der Bestimmung einer Beeinträchtigung der O 2 -Sensoranordnung 55 mit aktuellen Sensorsignalen oder daraus gebildeten Gehaltswerten beschrieben wird, ist eine ressourcenschonende Bestimmung einer Beeinträchtigung mit möglichst geringer Inanspruchnahme von Rechenleistung und Speicherplatz gewünscht, um die Bestimmung anhand von verfügbaren Daten durchführen zu können, bevor diese von aktuelleren Daten überschrieben werden. Beim Überschreiben von Daten werden jeweils die ältesten gespeicherten Daten durch die zu speichernden aktuellen Daten überschrieben.
[0093][0093]Figur 3A zeigt grobschematisch in Schritten mit einer Schrittweite von 0,05 Minuten einen unter normalen, insbesondere von Flüssigkeit unbelasteten Betriebsbedingungen, durch die CO 2 -Sensoranordnung 54 ermittelten zeitlichen Verlauf 76 des CO 2 -Partialdrucks als einen CO 2 -Gehaltswert. Da als Beatmungsgas zugeführte Umgebungsluft nahezu kein CO 2 enthält, sind die Exspirationsvorgänge von den einen CO 2 -Partialdruck von unter 5 mbar aufweisenden Inspirationsvorgängen gut zu unterscheiden.
[0094][0094]Figur 3B zeigt grobschematisch in derselben Zeitskala wie Figur 3A einen während der Erfassung des CO 2 -Partialdrucks durch die O 2 -Sensoranordnung 55 erfassten zeitlichen Verlauf 78 eines O 2 -Partialdrucks im Beatmungsgas, also in Umgebungsluft, als einen O 2 -Gehaltswert. Da während eines Atemhubs nur ein Teil des in der Umgebungsluft vorhandenen Sauerstoffs durch den Stoffwechsel des Patienten in CO 2 umgesetzt wird, enthält auch das exspiratorische Beatmungsgas nach wie vor Sauerstoff, jedoch mit niedrigerem Gehalt. Der zeitliche Verlauf 78 des O 2 -Partialdrucks verhält sich daher qualitativ invers zum zeitlichen Verlauf 76 des CO 2 -Partialdrucks, insofern als der O 2 -Partialdruck während eines Inspirationsvorgangs betragsmäßig höhere Werte annimmt als während eines Exspirationsvorgangs.
[0095][0095]Da ein Inspirationsvorgang beginnt, indem die Beatmungsgasquelle 12 beginnt, dem Patienten inspiratorisches Beatmungsgas gegen den betragsmäßig abnehmenden Strom von exspiratorischem Beatmungsgas zuzuführen und da ein Exspirationsvorgang beginnt, indem unter Druck stehendes Beatmungsgas anfängt, aus der Patientenlunge gegen den betragsmäßig abnehmenden Strom von inspiratorischem Beatmungsgas vom Patienten weg zu strömen, können sich Inspirations- und Exspirationsphasen zeitlich überlappen.
[0096][0096]Anhand des in Figur 3A zweiten Peaks des zeitlichen Verlaufs des CO 2 -Partialdrucks werden nachfolgend die Abschnitte erläutert, die ein solcher zeitlicher Verlauf während einer Exspiration aufweist.
[0097][0097]Im Wechsel von einer Inspiration zu einer Exspiration ändert sich zwangsweise die Strömungsrichtung des Beatmungsgases in der Beatmungsleitungsanordnung 20 und damit in der Messküvette 52, sodass zu Beginn einer Exspiration ausgehend von einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 0 m/s die Strömungsgeschwindigkeit des exspiratorischen Beatmungsgases und damit der Volumen- und Massenstrom an exspiratorischem Beatmungsgas ansteigt, wodurch auch die vom exspiratorischen Beatmungsgas pro Zeiteinheit im Messraum 64 der Messküvette 52 mitgeführte Menge an Kohlenstoffdioxid ansteigt. Dieser Anstieg an Kohlenstoffdioxidgehalt bildet einen ersten transienten exspiratorischen Abschnitt ET1.
[0098][0098]An diesen ersten transienten exspiratorischen Abschnitt ET1 schließt sich ein exspiratorischer Plateauabschnitt EP an, in welchem die Änderung des CO 2 -Partialdrucks als dem beispielhaft gewählten CO 2 -Gehaltswert erheblich geringer ist als im ersten transienten exspiratorischen Abschnitt ET1. An den exspiratorischen Plateauabschnitt EP schließt sich gegen Ende des Exspirationsvorgangs ein zweiter transienter exspiratorischer Abschnitt ET2 an, in welchem die Strömungsgeschwindigkeit und damit der Massen- und Volumenstrom an exspiratorischem Beatmungsgas abnimmt, insbesondere bis auf 0 m/s abnimmt. Mit dem abnehmenden Strom an exspiratorischem Beatmungsgas nimmt unvermeidlich auch die pro Zeiteinheit an der CO 2 -Sensoranordnung 54 vorbeiströmende Menge an Kohlenstoffdioxid ab.
[0099][0099]Ebenso weisen die Inspirationsvorgänge zu Beginn und am Ende transiente inspiratorische Abschnitte IT1 und IT2 sowie zwischen den transienten Abschnitten einen inspiratorischen Plateauabschnitt IP auf. Diese Abschnitte sind am dritten Peak in Figur 3B dargestellt. Die Zeitanteile einer Inspirationsphase, die auf die einzelnen Abschnitte IT1, IP und IT2 entfallen, können von den Zeitanteilen der jeweiligen Abschnitte ET1, EP und ET2 einer Exspirationsphase verschieden sein und sind in der Regel wegen der unterschiedlichen strömungsmechanischen Vorgänge und ihrer Ursachen verschieden.
[0100][0100]Da die Beatmungsvorrichtung 10 bevorzugt sowohl das Gradientenkriterium als auch das Unterschiedskriterium anwendet, beginnt die Beatmungsvorrichtung 10 mit der Bestimmung eines charakteristischen CO 2 -Gradientenwerts, da dieser bevorzugt als Bezugspunkt für weitere Bestimmungen von Werten dient. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass, wie in der Beschreibungseinleitung erläutert, die nachfolgend beschriebenen weiteren Werte auch ohne vorherige Bestimmung eines charakteristischen CO 2 -Gradientenwerts bestimmbar sind.
[0101][0101]Als aussagekräftigster charakteristischer CO 2 -Gradientenwert hat sich in bisherigen Versuchen der Wert betragsmäßig größtmöglicher Steigung des zeitlichen Verlaufs des CO 2 -Partialdrucks (oder allgemein eines CO 2 -Gehaltswerts) in der fallenden Flanke einer Exspirationsphase erwiesen. Zunächst bestimmt die Auswertevorrichtung 15 möglichst effektiv und mit wenig Rechenaufwand ein Kandidatenintervall Kl, in welchem die fallende Flanke des CO 2 -Partialdrucks in einer Exspirationsphase liegen könnte. Dies kann beispielsweise für den zweiten Peak in Figur 3A der dort angezeigte zweite transiente Abschnitt ET2 sein.
[0102][0102]Eine von mehreren möglichen Formen der Bestimmung eines Kandidatenintervalls Kl, die sich in bisherigen Versuchen bewährt hat, umfasst zunächst die Bestimmung desjenigen Zeitpunkts, zu welchem der CO 2 -Gehaltswert auf ein vorbestimmtes, sicher nicht mehr zum exspiratorischen Plateauabschnitt EP gehörendes Niveau abgefallen ist, beispielsweise an welchem der CO 2 -Partialdruck einen CO 2 -Auslöse-grenzwert 79 von 20 mbar oder auch von 10 mbar unterschritten hat. In Figur 3A ist der CO 2 -Auslösegrenzwert 79 von 10 mbar verwendet, welcher im ersten Exspirationsvorgang am Punkt 80 unterschritten wird. Dieser liegt bei etwa 0,204 Minuten.
[0103][0103]Ausgehend von dem so ermittelten Auslöseereignis eines Unterschreitens des vorgegebenen CO 2 -Auslösegrenzwerts 79 wird von dem Startzeitpunkt t80, also im Beispiel 0,204 Minuten, das Kandidatenintervall KI definiert, welches eine vorbestimmte erste Zeitspanne vor dem Auslösezeitpunkt t80 beginnt und eine vorbestimmte zweite Zeitspanne nach dem Auslösezeitpunkt t80 endet. Die vorbestimmten ersten und zweiten Zeitspannen sind dabei ausgehend von bisherigen Erfahrungen im Beatmungsbetrieb derart gewählt, dass die fallende Flanke in wenigstens 85 %, vorzugsweise in wenigstens 95 % der Exspirationsphasen im Kandidatenintervall KI liegt.
[0104][0104]Anschließend überprüft die Auswertevorrichtung 15, ob das Kandidatenintervall KI ein valides Untersuchungszeitintervall ZI ist, in dem es prüft, ob der CO 2 -Gehaltswert ausgehend von dem zu Beginn des Kandidatenintervalls KI herrschenden CO 2 -Gehaltswert innerhalb des Kandidatenintervalls KI um wenigstens einen vorbestimmten Validierungsbetrag VB von 23 mbar abfällt. Da dies im dargestellten Kandidatenintervall KI der Fall ist, ist das Kandidatenintervall KI als Untersuchungszeitintervall ZI validiert. Es wird fortan als Untersuchungszeitintervall ZI verwendet. Wie in der Beschreibungseinleitung erläutert, können zusätzlich oder alternativ andere Validierungskriterien zur Validierung des Kandidatenintervalls KI herangezogen werden.
[0105][0105]Innerhalb des so definierten Untersuchungszeitintervalls ZI bestimmt die Auswertevorrichtung 15, beispielsweise durch iterative Differenzenbildung zwischen zwei in einem Abstand von Δt gelegenen CO 2 -Partialdruckwerten und durch Division der so gebildeten Differenz durch den zeitlichen Abstand Δt eine Folge von CO 2 -Partialdruck-Gradientenwerten und wählt daraus den betragsmäßig größten aus. Dieser liegt im dargestellten Beispiel bei Punkt 82.
[0106][0106]Anschließend wird der Zeitpunkt t82, zu welchem der betragsmäßig größte CO 2 -Partialdruck-Gradientenwert auftritt, als Bezugszeitpunkt verwendet. Durch Addition einer vorbestimmten positiven Zeitspanne zu dem Bezugszeitpunkt t82 wird der später gelegene Zeitpunkt t84 erhalten, der in der steigenden Flanke des zweiten Peaks des Graphen 78 liegt.
[0107][0107]An dem so erhaltenen Zeitpunkt t84 wird der Betrag der Steigung des Graphen 78 als der O 2 -Gradientenwert ermittelt. Es handelt sich dabei um die Steigung des Graphen 78 im Punkt 84. Es muss sich zur Anwendung des Gradientenkriteriums bei dem Punkt 84 um keinen ausgezeichneten Punkt auf dem Graphen 78 handeln. Es genügt, dass dieser Punkt 84 die vorbestimmte Zeitspanne vom Bezugszeitpunkt t82 entfernt in der steigenden Flanke des zeitlichen Verlaufs der O 2 -Gehaltswerte gelegen ist. Die vorbestimmte Zeitspanne ist derart gewählt, dass sie in wenigstens 85 %, vorzugsweise wenigstens 95 %, besonders bevorzugt in 100 % der Inspirationsvorgänge in der steigenden Flanke des zeitlichen Verlaufs des O 2 -Gehaltswerts gelegen ist, was bereits dadurch möglich ist, dass aufgrund der mechanisierten Beatmung des Patienten Inspirationsvorgänge vorhersagbar unmittelbar auf Exspirationsvorgänge folgen.
[0108][0108]Die Auswertevorrichtung 15 bildet dann einen Quotienten aus den Beträgen der beiden erhaltenen Gradientenwerte: CO 2 -Gradientenwert und O 2 -Gradientenwert, als ein Änderungsverhältnis der Beträge der Gradientenwerte und vergleicht den Wert des so bestimmten Änderungsverhältnisses mit einem im Datenspeicher 15a hinterlegten vorbestimmten Änderungsverhältnisgrenzwert. Dann, wenn der Quotient der Beträge aus CO 2 -Gradientenwert im Zähler und O 2 -Gradientenwert im Nenner größer als der vorab im Labor bestimmte Änderungsverhältnisgrenzwert ist, welcher beispielsweise 16,6 betragen kann, gibt die Auswertevorrichtung 15 ein Signal aus, welches anzeigt, dass die O 2 -Sensoranordnung 55 und mit ihr die erhaltenen O 2 -Sensorsignale degradiert sind. Dies ist vorliegend in Figur 3A und 3B nicht der Fall.
[0109][0109]Zusätzlich zum zuvor beschriebenen Gradientenkriterium wendet die Auswertevorrichtung 15 das oben in der Beschreibungseinleitung beschriebene Unterschiedskriterium an. Hierzu wird in Fig. 3B die Differenz zwischen einem charakteristischen inspiratorischen O 2 -Gehaltswert, also hier einem O 2 -Partialdruck, und einem charakteristischen exspiratorischen O 2 -Gehaltswert (Partialdruck) gebildet. Dazu können beispielsweise ausgehend vom bereits bestimmten Bezugszeitpunkt t82 ein bezüglich seines Anfangs und seines Endes relativ zum Bezugszeitpunkt t82 in vorbestimmtem zeitlichen Abstand gelegenes inspiratorisches Zeitintervall II-O 2 und ein ebenso bezüglich seines Anfangs und seines Endes relativ zum Bezugszeitpunkt t82 in vorbestimmtem zeitlichen Abstand gelegenes exspiratorisches Zeitintervall EI-O 2 bestimmt werden. Aus den innerhalb der Intervalle II-O 2 und EI-O 2 gelegenen O 2 -Gehaltswerten kann jeweils ein mittlerer O 2 -Gehaltswert als der charakteristische inspiratorische O 2 -Gehaltswert und der charakteristische exspiratorische O 2 -Gehaltswert ermittelt werden. Bevorzugt wird der charakteristische inspiratorische O 2 -Gehaltswert in dem Inspirationsvorgang ermittelt, welcher jenem Exspirationsvorgang unmittelbar vorausgeht, in dem der charakteristische CO 2 -Gradientenwert ermittelt wird.
[0110][0110]In dem in Fig. 3B dargestellten Beispiel ergibt sich für den charakteristischen inspiratorischen O 2 -Gehaltswert in dem vorbestimmten inspiratorischen Zeitintervall II-O 2 ein durch Bezugszeichen 90 gekennzeichneter gemittelter inspiratorischer O 2 -Gehaltswert von etwa 182 mbar. Für den charakteristischen exspiratorischen O 2 -Gehaltswert in dem vorbestimmten exspiratorischen Zeitintervall EI-O 2 ergibt sich ein durch Bezugszeichen 92 gekennzeichneter gemittelter exspiratorischer O 2 -Gehaltswert von etwa 166,3 mbar. Der O 2 -Unterschiedswert beträgt somit etwa 15,7 mbar. Der atmosphärenbezogene O 2 -Unterschiedswert beträgt bei der im Beispiel vorhandenen Atmosphäre mit einem Umgebungsdruck von 1013 mbar etwa 0,015. Diesen atmosphärenbezogenen O 2 -Unterschiedswert vergleicht die Auswertevorrichtung 15 mit einem O 2 -Unterschiedsgrenzwert, welcher vorab im Labor bestimmt wurde. Dieser kann beispielsweise 0,01 betragen. Unterschreitet der atmosphärenbezogene O 2 -Unterschiedswert den O 2 -Unterschiedsgrenzwert, ist für den atmosphärenbezogenen O 2 -Unterschiedswert das Unterschiedskriterium für eine Signalausgabe erfüllt. Dies ist vorliegend nicht der Fall.
[0111][0111]Die Auswertevorrichtung 15 beurteilt die O 2 -Sensoranordnung 55 folglich als nicht beeinträchtigt und gibt daher kein Signal aus, welches eine Beeinträchtigung der O 2 -Sensoranordnung 55 anzeigt.
[0112][0112]In den Figuren 4A und 4B ist ein zeitlicher Verlauf des CO 2 -Partialdrucks und des O 2 -Partialdrucks während einer Beatmung desselben Patienten mit denselben Beatmungsparametern gezeigt. Allerdings hat sich zwischenzeitlich ein wenig Flüssigkeit an den den Messraum 64 begrenzenden Wänden niedergeschlagen, somit auch an den Fenstern 53 sowie an der Membran 70 der O 2 -Sensoranordnung 55.
[0113][0113]Die Auswertevorrichtung 15 führt an den Sensorsignalen und den daraus ermittelten Gehaltswerten die gleichen Operationen durch, wie sie zuvor im Zusammenhang mit den Figuren 3A und 3B erläutert wurden. Gleiche und bedeutungsgleiche Werte und Bereiche wie in den Figuren 3A und 3B sind in den Figuren 4A und 4B mit gleichen Bezugszeichen versehen, denen lediglich zur Unterscheidung des feuchten Zustands der O 2 -Sensoranordnung 55 vom zuvor diskutierten trockenen Zustand ein Apostroph beigegeben ist. Die zuvor anhand der Figuren 3A und 3B beschriebene Vorgehensweise zur Bestimmung einer Beeinträchtigung der O 2 -Sensoranordnung 55 gilt somit auch für die Daten und Datenverläufe der Figuren 4A und 4B .
[0114][0114]Wichtig ist hier, dass die fallende Flanke des zeitlichen Verlaufs 76' der CO 2 -Partialdrücke in der flüssigkeitsbelasteten Messküvette 52 eine etwa identische Steigung aufweist wie zuvor in der trockenen Messküvette 52. Der am Punkt 82' ermittelte charakteristische CO 2 -Gradientenwert zum Zeitpunkt t82' als der betragsmäßig größte "feuchte" CO 2 -Gradientenwert im Untersuchungszeitintervall ZI' ist betragsmäßig etwa gleich groß wie der zuvor am Punkt 82 ermittelte "trockene" CO 2 -Gradientenwert.
[0115][0115]Dagegen verläuft die steigende Flanke der O 2 -Gradientenwerte flacher, so dass der im wie zuvor abhängig vom Bezugszeitpunkt t82' bestimmten Zeitpunkt t84' ermittelte "feuchte" O 2 -Gradientenwert einen betragsmäßig geringeren Wert aufweist.
[0116][0116]Das mit den in den Figuren 4A und 4B gezeigten Daten ermittelte Änderungsverhältnis als Quotient der Beträge aus CO 2 -Gradientenwert im Zähler und O 2 -Gradientenwert im Nenner wird betragsmäßig größer und übersteigt nun den vorbestimmten Änderungsverhältnisgrenzwert von 16,6. Die Auswertevorrichtung 15 schließt daher auf eine Degradation der O 2 -Sensoranordnung 55 und gibt ein entsprechendes Signal aus.
[0117][0117]Alternativ zu einer sofortigen Ausgabe des Signals, kann die Auswertevorrichtung das Signal beispielsweise auch erst dann ausgeben, wenn innerhalb von fünf aufeinander folgenden Atemhüben für jeden Atemhub wenigstens ein Kriterium aus Gradientenkriterium und Unterschiedskriterium erfüllt ist.
[0118][0118]In dem in Fig. 4B dargestellten Beispiel ergibt sich für den charakteristischen inspiratorischen O 2 -Gehaltswert bei dem vorbestimmten inspiratorischen Zeitintervall II-O 2 ein wie oben beschrieben bestimmter, durch Bezugszeichen 90' gekennzeichneter gemittelter inspiratorischer O 2 -Gehaltswert von etwa 181,5 mbar. Als der wie oben beschrieben bestimmte charakteristische exspiratorische O 2 -Gehaltswert 92' ergibt sich ein gemittelter exspiratorischer O 2 -Gehaltswert von etwa 166,7 mbar. Der O 2 -Unterschiedswert beträgt somit etwa 14,8 mbar. Der atmosphärenbezogene O 2 -Unterschiedswert beträgt bei der im Beispiel vorhandenen Atmosphäre mit einem Umgebungsdruck von 1013 mbar etwa 0,014. Diesen atmosphärenbezogenen O 2 -Unterschiedswert vergleicht die Auswertevorrichtung mit dem oben genannten O 2 -Unterschiedsgrenzwert von 0,01.
[0119][0119]Das Gradientenkriterium ist erfüllt, das Unterschiedskriterium jedoch nicht. Dies kann an der im Beispiel der Figuren 4A und 4B verhältnismäßig geringen niedergeschlagenen Feuchtigkeitsmenge liegen. Zur Bestimmung einer Beeinträchtigung der O 2 -Sensoranordnung 55 reicht jedoch bereits die Erfüllung eines der aufgezeigten Kriterien aus.
[0120][0120]Die Figuren 5A und 5B zeigen analog zu den Figuren 4A und 4B CO 2 - bzw. O 2 -Gehaltswerte als Funktion der Zeit bei stärker mit Flüssigkeit verschmutzter O 2 -Sensoranordnung 55 als dies im Beispiel der Figuren 4A und 4B der Fall ist. Die Diagramme der Figuren 5A und 5B beruhen auf einer Erfassung von Beatmungsgas in einer Messküvette 52, deren innere Oberfläche mit einer Schleimschicht bedeckt ist. Dies gilt auch für die zum Messraum 64 hinweisende Oberfläche 70a der Membran 70. Gleiche und bedeutungsgleiche Werte und Bereiche wie in den Figuren 3A bis 4B sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, jedoch gekennzeichnet durch einen doppelten Apostroph. Mit zunehmender Apostrophenanzahl steigt somit die Flüssigkeitsbelastung der O 2 -Sensoranordnung 55.
[0121][0121]Wieder werden an den CO 2 - und O 2 -Gehaltswerten die anhand der Figuren 3A und 3B erläuterten Datenoperationen ausgeführt, um zu beurteilen, ob die O 2 -Sensoranordnung 55 beeinträchtigt ist oder nicht.
[0122][0122]Anhand des Beispiels der Figuren 5A und 5B soll vor allem das Unterschiedskriterium an einem Beispiel erläutert werden. Wie Figur 5B zeigt, ist durch die stärkere Flüssigkeitsbelastung als im Fall von Figur 4B das Niveau des O 2 -Partialdrucks im inspiratorischen Plateauabschnitt von etwa zwischen 181,5 und 182 mbar auf etwa 167 mbar gefallen. Ebenso ist das Niveau des O 2 -Partialdrucks im exspiratorischen Plateauabschnitt von etwa 167 mbar auf etwa 151 mbar gefallen.
[0123][0123]Das Verhältnis von inspiratorischem zu exspiratorischen mittleren O 2 -Partialdruck in den Plateauabschnitten der O 2 -Partialdruckkurven 78' und 78" der flüssigkeitsbelasteten O 2 -Sensoranordnung 55 liegt in beiden Fällen etwa bei 1,1. Dies gilt ebenso für die 02 Partialdruckkurve 78 der von Flüssigkeit unbelasteten O 2 -Sensoranordnung 55 von Figur 3B .
[0124][0124]Aus einem Vergleich der Figuren 4B und 5B wird deutlich, dass mit zunehmender Flüssigkeitsbelastung der O 2 -Sensoranordnung 55 ein Zustand erreicht werden könnte, bei welchem die steigende Flanke einer O 2 -Partialdruckkurve im Wechselabschnitt beim Übergang von einer Exspirationsphase in eine Inspirationsphase so kurz ausfallen kann, dass ein aussagekräftiger O 2 -Gradientenwert an dieser Flanke nicht mehr sicher bestimmt werden kann. Dann könnte das O 2 -Gradientenkriterium drohen, zu versagen.
[0125][0125]Im vorliegenden Fall ist auch in der flüssigkeitsbelasteten O 2 -Sensoranordnung 55, die zu den Gehaltswerten der Figuren 5A und 5B führt, das Gradientenkriterium erfüllt.
[0126][0126]Zusätzlich werden auch an der O 2 -Partialdruckkurve 78" von Figur 5B , wie schon zuvor anhand der Figuren 3B und 4B erläutert, ein Inspirationsphasenabschnitt II-O2" zu Ermittlung des charakteristischen inspiratorischen O 2 -Gehaltswerts 90" definiert und ein Exspirationsphasenabschnitt EI-02" zur Ermittlung des charakteristischen exspiratorischen O 2 -Gehaltswerts 92" definiert.
[0127][0127]Die Beatmungsfrequenz in den Figuren 5A und 5B ist etwas niedriger als in den vorhergehenden Figuren 3A bis 4B , weshalb die Auswertevorrichtung 15 die zeitlichen Abstände des Beginns und des Endes der Atemhub-Teilphasenabschnitte II-O2" und EI-02" von dem Bezugszeitpunkt t82" durch geringfügige Erhöhung angepasst hat. Es ist jedoch ebenso möglich, den Beginn und das Ende der Atemhub-Teilphasenabschnitte II-O2" und EI-02" so zu definieren, dass die Atemhub-Teilphasenabschnitte II-O2" und EI-02" bei allen vernünftigerweise zu erwartenden Atemfrequenzen im Betrieb der Beatmungsvorrichtung 10 in den Plateauabschnitten liegen. Die Atemhub-Teilphasenabschnitte II-O2" und EI-02" können zu diesem Zweck zeitlich kürzer als dargestellt ausfallen.
[0128][0128]In der in Figur 5B ersten Inspirationsphase, in welcher der Inspirationsphasenabschnitt II-O2" eingezeichnet ist, ergibt sich ein über den Inspirationsphasenabschnitt II-O2" arithmetisch gemittelter O 2 -Gehaltswert als der charakteristische inspiratorische Gehaltswert 90" von 156,8 mbar. Im nachfolgenden Exspirationsphasenabschnitt EI-O2" ergibt sich ein über den Exspirationsphasenabschnitt EI-O2" arithmetisch gemittelter O 2 -Gehaltswert als der charakteristische exspiratorische Gehaltswert 92" von etwa 150,4 mbar. Hieraus ergibt sich ein O 2 -Unterschiedswert von 6,4 mbar bzw. ein atmosphärenbezogenen O 2 -Unterschiedswert von 0,006. Der Atmosphärendruck von 1013 mbar ist unverändert.
[0129][0129]Die Auswertevorrichtung 15 vergleicht den ermittelten atmosphärenbezogenen O 2 -Unterschiedswert von 0,006 mit dem oben bereits genannten O 2 -Unterschiedsgrenzwert von 0,01 und stellt fest, dass der ermittelte atmosphärenbezogenen O 2 -Unterschiedswert kleiner als der vorbestimmte O 2 -Unterschiedsgrenzwert ist. Das Unterschiedskriterium ist somit zusätzlich zum Gradientenkriterium erfüllt. Die Auswertevorrichtung 15 gibt auch im Falle der Beatmungssituation der Figuren 5A und 5B ein eine Degradation der O 2 -Sensoranordnung 55 anzeigen-des Signal aus.
[0130][0130]Nachzutragen ist, dass die oben bezeichneten Inspirationsphasenabschnitte und Exspirationsphasenabschnitte auch zur Ermittlung charakteristischer inspiratorischer CO 2 -Gehaltswerte und charakteristischer exspiratorischer CO 2 -Gehaltswerte herangezogen werden können. Auch diese charakteristischen CO 2 -Gehaltswerte können über ihren zugehörigen Atemhub-Teilphasenabschnitt hinweg arithmetisch gemittelte Werte sein. Auf Grundlage wenigstens eines charakteristischen exspiratorischen CO 2 -Gehaltswerts und wenigstens eines charakteristischen inspiratorischen CO 2 -Gehaltswerts kann ein CO 2 -Unterschiedswert berechnet werden, etwa als Betrag der Differenz der charakteristischen Gehaltswerte. Auf Grundlage des so erhaltenen CO 2 -Unterschiedswerts kann der oben genannte Validierungsbetrag oder/und der Validierungsanteil ermittelt werden. Beispielsweise kann der Validierungsbetrag ein vorbestimmter Anteil des CO 2 -Unterschiedswerts sein. Der Validierungsanteil in Prozent kann abhängig vom CO 2 -Unterschiedswert bestimmbar sein, etwa durch Hinterlegung einer Tabelle oder eines Kennfelds von Validierungsanteilen in Abhängigkeit vom CO 2 -Unterschiedswert.
[0131][0131]Auch wenn die Atemhub-Teilphasenabschnitte zur Bestimmung charakteristischer Gehaltswerte von O 2 und CO 2 die gleichen sein können, soll nicht ausgeschlossen sein, dass für jeden Beatmungsgasbestandteil: O 2 und CO 2 , verschiedene Atemhub-Teilphasenabschnitte bestimmt werden, etwa aufgrund von unterschiedlichen vorbestimmten Zeitabständen des Beginns und des Endes eines Atemhub-Teilphasenabschnitts von einem Bezugszeitpunkt, wie dem Zeitpunkt des Auftretens der betragsmäßig größten zeitlichen Änderung des CO 2 -Gehaltswerts. Der Bezugszeitpunkt ist bevorzugt in einem Wechselabschnitt im Übergang von einer Exspirationsphase zu einer Inspirationsphase gelegen.
[0132][0132]Das in der vorliegenden Anmeldung zu der Bestimmung von charakteristischen inspiratorischen und exspiratorischen O 2 -Gehaltswerten Gesagte gilt mutatis mutandis auch für charakteristische inspiratorische und exspiratorische CO 2 -Gehaltswerte mit der Maßgabe, dass O 2 durch CO 2 zu ersetzen ist.
[0133][0133]Es ist klar, dass die Prüfvorgänge, die die Auswertevorrichtung an den von den Sensorsignalen übertragenen Informationen ausführt, oben lediglich beispielhaft anhand von grafischen Darstellungen dieser Informationen erläutert wurde. Die Prüfvorgänge werden jedoch an Zahlenwerten bzw. Zahlenwertepaaren oder allgemein an verknüpften Zahlenwerten ausgeführt.
[0134][0134]Einem in der vorliegenden Anmeldung angesprochenen Gehaltswert steht jeder mit dem Gehaltswert in eindeutigem funktionellem Zusammenhang stehende Wert gleich.
[0135][0135]Die vorliegende Erfindung gestattet, eine Degradation der O 2 -Sensoranordnung 55 ohne zusätzliche Sensoren rechtzeitig zu erkennen.
