DE69606405T2

DE69606405T2 - Inhalationsgerät

Info

Publication number: DE69606405T2
Application number: DE69606405T
Authority: DE
Inventors: John Dingley
Original assignee: University of Wales College of Medicine UWCM
Current assignee: Art of Xen Ltd
Priority date: 1995-06-08
Filing date: 1996-06-10
Publication date: 2000-09-07
Anticipated expiration: 2016-06-11
Also published as: GB9511651D0; EP0830166A1; WO1996041651A1; DE69606405D1; US5979443A; AU6011196A; DK0830166T3; EP0830166B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Inhalationsgerät, das für Messungen des Volumens des Blutes eines Patienten verwendet werden kann oder welches als geschlossenes Narkosesystem eingesetzt werden kann.[0001]
Es ist häufig erforderlich, insbesondere im Falle von Patienten mit kritischem Zustand auf Intensivstationen, das Blutvolumen des Patienten zu messen, um die Notwendigkeit einer Bluttransfusion zu beurteilen. Eines von zwei allgemein üblichen Verfahren umfaßt die Messung des Volumens der roten Blutkörperchen und die anschließende Berechnung des Gesamt-Blutvolumens aus dem Hämatokrit; die andere umfaßt die Messung des Plasmavolumens und wiederum anschließende Berechnung des Gesamt- Blutvolumens aus dem Hämatokrit. Häufig werden beide Verfahren verwendet, und das Gesamt-Blutvolumen wird dann durch Addieren der gemessenen roten Blutkörperchen und Plasmavolumen errechnet.[0002]
Ein bewährtes Verfahren zur Messung des roten Blutkörperchen-Volumens umfaßt die Schritte des Entnehmens einer kleinen Blutprobe von dem Patienten, Markieren der roten Blutkörperchen in der Probe mit radioaktiven Markern und Reinjizieren der radioaktiv markierten Probe in den Patienten. Nach Ablauf einer vorherbestimmten Zeit hat sich die Probe gleichmäßig mit der gesamten Blutmenge im Körper des Patienten vermischt. Danach wird eine weitere Blutprobe entnommen und die "Verdünnung" der radiaktiven Marker festgestellt, was es erlaubt, das Volumen des Blutes, in welches die Probe reinjiziert wurde, zu berechnen und damit das Blutvolumen des Patienten festzustellen.[0003]
Das obige Verfahren hat sich als ausreichend genaue Methode zur Anzeige des Blutvolumens mit relativ einfacher Vorgehensweise und unter Verwendung von Standard-Gerätschaften bewährt. Dieses Verfahren ist jedoch zeitaufwendig und teuer und kann nicht häufig wiederholt werden: tritt also ein Fehler auf, so muß eventuell einige Zeit verstreichen, bevor der Test erneut durchgeführt werden kann. Dies bedeutet auch, daß es nicht möglich ist, das Blutvolumen eines Patienten in häufigen Intervallen zu überwachen, was unter bestimmten Umständen jedoch erforderlich sein kann. Ein weiterer Nachteil des Verfahrens liegt darin, daß es mit Radioaktivität arbeitet, die schädlich sein kann.[0004]
Ein weiteres bekanntes Verfahren der Messung des Volumens der roten Blutkörperchen beinhaltet wiederum die Schritte des Entnehmens einer kleinen Blutprobe vom Patienten, Markierens der roten Blutkörperchen in der Probe und Reinjizierens der markierten Probe in den Patienten. In diesem Fall werden die roten Blutkörperchen jedoch mit einer geringen Menge Kohlenmonoxids (CO) markiert, welches in die Blutprobe injiziert wird. Kohlenmonoxid bindet sich an das Hämoglobin in roten Blutkörperchen und bildet Karboxyhämoglobin. Nachdem also genügend Zeit verstrichen ist, damit sich die reinjizierte Probe gleichmäßig mit dem Blut im Körper des Patienten vermischen konnte, kann die "Verdünnung" des Karboxyhämoglobins im Blut des Patienten und anschließend das Blutvolumen festgestellt werden.[0005]
Obgleich das oben beschriebene Verfahren die Gefahren der Verwendung von Radioaktivität eliminiert, ist sie noch immer zeitaufwendig und kann nicht häufig wiederholt werden: es beinhaltet außerdem ein Infektionsrisiko für das medizinische Personal, das die Blutproben am Patientenbett handhabt. Es wurde ein praktischeres Verfahren zur Messung des Blutvolumens vorgeschlagen, wobei zunächst die Kohlenmonoxid-Sättigung des Hämoglobins oder Karboxyhämoglobins eines Patienten gemessen wird und der Patient dann eine geringe, bekannte Menge Kohlenmonoxids inhaliert, welches durch die Lungen an die roten Blutkörperchen gelangt. Dann wird das Karboxyhämoglobin erneut gemessen, und die Gesamtmenge an Hämoglobin kann dadurch errechnet werden, wodurch wiederum das Blutvolumen des Patienten errechnet werden kann. Patienten auf Intensivstationen sind häufig außerstande spontan zu atmen und werden daher künstlich mittels eines in die Trachea eingeführten Tubus (Endotracheal-Tubus) beatmet. Es ist daher erforderlich, ein Gerät zur künstlichen Beatmung des Patienten vorzuhalten, während die erforderliche Dosis von Kohlenmonoxid verabreicht wird. Ein derartiges Gerät ist in Fig. 1 der Zeichnungen gezeigt und umfaßt eine längliche Röhre 100, die an einem Ende über ein Verbindungsstück 102 mit dem Endotracheal-Tubus verbunden ist, durch welchen der Patient beatmet wird. In der Röhre 100, stromab von dem Mundstück 102, ist ein Kohlendioxid- (CO&sub2;)-Absorber 104 vorgesehen, außerdem ist ein Filter 106 vorgesehen, um zu verhindern, dass Staub aus dem CO&sub2;-Absorber 104 in die Atemwege des Patienten eindringt. Das Gerät umfaßt weiterhin einen Sauerstoffsensor 108, einen 2-1-Rückatmungsbeutel 110, ei nen ersten Einlaß 112 mit einem (nicht gezeigten) Einweg-Ventil zur Verabreichung von Sauerstoff sowie einen zweiten Einlaß 114 mit einem (nicht gezeigten) Einweg-Ventil zur Verabreichung des Kohlenmonoxids.[0006]
Der Rückatmungsbeutel 110 wird initial mit ungefähr 2 Litern Sauerstoff gefüllt, und das Verbindungsstück 102 wird am Endotracheal-Tubus angebracht. Der Rückatmungsbeutel wird manuell zusammengedrückt, und der Sauerstoff darin wird durch die Röhre 100 und durch das Verbindungsstück 102 hinaus in den Endotracheal-Tubus gedrückt, um die Lungen des Patienten aufzublähen. Durch passives Zusammensinken des Brustkorbs des Patienten wird Luft automatisch aus den Lungen ausgeatmet und gelangt von dem Endotracheal-Tubus über das Verbindungsstück 102 in die Röhre 100. Kohlendioxid in der Ausatemluft wird durch den CO&sub2;- Absorber 104 absorbiert, so daß in den Rückatmungsbeutel 110 im wesentlichen wieder reiner Sauerstoff eintritt, wodurch dieser wiederum aufgebläht wird. Die oben beschriebene Prozedur wird wiederholt, um den Patienten zu beatmen, und der Sauerstoffsensor 108 stellt sicher, daß der Patient ausreichend Sauerstoff erhält. Während der Beatmung des Patienten wird ein Teil des in die Lungen des Patienten gelangenden Sauerstoffs dort verbraucht: die Menge an Sauerstoff innerhalb des Rückatmungsbeutels 110 nimmt daher mit der Zeit ab. Menschliche Lungen verbrauchen ungefähr 250 ml Sauerstoff pro Minute. Zum Wiederauffüllen des Beutels 110 wird Sauerstoff manuell in diesen eingebracht, und zwar über das Einweg-Ventil in dem Einlaß 112 mit ungefähr 250 ml pro Minute. Zum Zwecke der Messung des Blutvolumens wird eine geringe bekannte Menge Kohlenmonoxids über das Einweg-Ventil in dem Einlaß 114 in die Röhre 100 eingebracht. Wird der Rückatmungsbeutel 110 zusammengedrückt, so gelangt das Kohlenmonoxid zusammen mit dem Sauerstoff in die Kohlenmonoxid zusammen mit dem Sauerstoff in die Lungen des Patienten. Wenn der Patient ausatmet, wird alles Kohlenmonoxid, das nicht über die Lungen aufgenommen wurde, zusammen mit dem Rest der Ausatemluft über das Verbindungsstück 102 in das Gerät zurückgedrückt. Kohlenmonoxid wird jedoch nicht durch den CO&sub2;- Absorber absorbiert: wenn also der Beutel 110 wieder zusammengedrückt wird, wird sämtliches Kohlenmonoxid, welches nicht von den Lungen des Patienten aufgenommen wurde, gemeinsam mit dem Sauerstoff "rückgeatmet". Diese Prozedur wird wiederholt, bis sämtliches Kohlenmonoxid durch die Lungen des Patienten absorbiert wurde: dies dauert üblicherweise etwa 15 Minuten.[0007]
Bei der Verwendung des Gerätes nach Fig. 1 treten eine Reihe von Problemen auf. Erstens ist es unpraktisch, daß man den Rückatmungsbeutel bis zu 15 Minuten lang wiederholt zusammendrücken muß, um den Patienten manuell zu beatmen. Zweitens ist es erforderlich, den Sauerstoff im Rückatmungsbeutel manuell aufzufüllen: hierbei können Fehler passieren, wodurch der Patient unzureichend Sauerstoff erhält, was natürlich eine Gefahr darstellt. Drittens kann ein übereifriges Aufblähen der Lungen des Patienten dazu führen, daß Luft und Kohlenmonoxid an der Manschette des Endotracheal-Tubus in die Trachea entweicht, wodurch die Ergebnisse des Tests ungenau würden. Hinzu kommt, daß eine einzelne Dosis Kohlenmonoxids mittels einer Spritze durch das Einweg-Ventil in Einlaß 114 zugeführt wird: das Ventil muß daher die Entfernung der Spritze zulassen, ohne daß Kohlenmonoxid austreten kann tritt in dem Einweg-Ventil ein Leck auf, so kann Kohlenmonoxid entweichen, was zu ungenauen Ergebnissen führt.[0008]
Hier vorgestellt wird nunmehr ein Inhalationsgerät, das für die Blutvolumen-Messung eingesetzt werden kann und die oben angesprochenen Probleme überwindet.[0009]
Bei Narkosesystemen ist es üblich, daß von einer Anästhesie-Vorratseinheit eine vorbestimmte Mischung von Narkosemitteldampf und Sauerstoff einem "Kreis" zugeführt werden, welcher einen Kohlendioxid-Absorber, Einweg-Ventile und ein Verbindungsstück zum Tracheal-Tubus enthält. Ein Beatmungsgerät wird in den Kreis eingeschaltet und liefert alternierend Sauerstoff an den Kreis, wodurch die Lungen aufgebläht werden und lässt in die Atmosphäre ab (damit ausgeatmetes Gas in die Atmosphäre treten kann). Eine derartige Anordnung ist offenbart in der US- 4,909,246 (Kiske) und umfaßt ein geschlossenes Atemsystem mit einem Anschluss zum Verbinden mit einem Patienten und einen Einlaß um Empfangen von Gas oder Dampf sowie ein Beatmungssystem zum Liefern von Sauerstoff an das Atemsystem, das eine innerhalb eines Behälters angeordnete verschlossene Einfassung mit veränderlichem Volumen umfaßt, wobei das Innere der Einfassung mit dem geschlossenen Atmungssystem in Verbindung steht. Der Patient absorbiert jedoch nicht bei jeder Inspiration sämtlichen Narkosemitteldampf, und daher wird bei der Ausatmung ein Teil des Narkosemitteldampfes in die Atmosphäre abgelassen. Die Folge ist, daß einiges von dem Narkosemittel (welches teuer ist) verschwendet wird und außerdem noch die Atmosphäre verschmutzt.[0010]
Hier vorgestellt wird nunmehr ein Inhalationsgerät, das als Anästhesiesystem eingesetzt werden kann, um die letzteren Probleme zu überwinden.[0011]
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Inhalationsgerät der in der US-4,909,246 offenbarten Gattung vorgesehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter einen Einlaß für die Aufnahme von Sauerstoff in einen Innenraum des Behälters außerhalb der Einfassung hat, und daß der Innenraum des Behälters mit dem geschlossenen Atmungssystem über ein Einwegventil in Verbindung steht, das so angeordnet ist, daß Sauerstoff von dem Innenraum zum geschlossenen Atmungssystem gelangen kann, wenn der Druck in dem Innenraum den im Atmungssystem übersteigt.[0012]
Im Betrieb wird Sauerstoff in den Behälter eingebracht. Dies erhöht den Druck außerhalb der Einfassung mit veränderlichem Volumen und bewirkt eine Kontraktion derselben, so daß der Sauerstoff in der Einfassung in das Atemsystem und damit in die Atemwege des Patienten austritt, wodurch seine Lungen aufgebläht werden. Sauerstoff und Kohlendioxid werden dann durch das passive Zurücksinken des Brustkorbs des Patienten aus den Lungen ausgeatmet und in das Atemsystem zurückgeführt. Ein Kohlendioxid absorbierendes Mittel ist vorzugsweise in dem Atemsystem vorgesehen, um das Kohlendioxid aus den ausgeatmeten Gasen zu entfernen; und der Sauerstoff wird dann in die Einfassung mit variablem Volumen zurückgeführt, wodurch sich dieses erneut ausdehnt. Die obige Prozedur wird intermittierend wiederholt, um den Patienten zu beatmen.[0013]
Die Einfassung mit variablem Volumen kann mit einer Öffnung ausgebildet sein, welche durch das Einweg-Ventil verschlossen ist. Das Einweg-Ventil der Einfassung mit variablem Volumen wird normalerweise geschlossen gehalten, da der Druck außerhalb der Einfassung nicht ausreichend größer als derjenige innerhalb der Einfassung ist. Allerdings vermindert sich der Sauerstoff innerhalb der Einfassung mit der Zeit, da er vom Patienten innerhalb seiner Lungen verbraucht wird. Wenn der Druck außerhalb der Einfassung um ein vorbestimmtes Maß größer ist als der Druck innerhalb derselben, wird das Einweg-Ventil aufgedrückt, und Sauerstoff aus dem Behälter kann in das Atemsystem hineintreten.[0014]
[0016] Zur Messung des Blutvolumens wird sodann, während das Gerät ansonsten wie oben beschrieben weiterarbeitet, eine kontrollierte Dosis Kohlenmonoxids (oder eines sonstigen Testgases) in das Atemsystem über dessen Einlaß eingebracht, so daß dieses Kohlenmonoxid zusammen mit dem Sauerstoff in die Lungen des Patienten gelangt. Etwas von dem Kohlenmonoxid wird in den Lungen aufgenommen und bindet sich an rote Blutkörperchen, und der Rest wird ausgeatmet und rezirkuliert innerhalb des Atemsystems. Es dauert üblicherweise 15 Minuten, bis sämtliches Kohlenmonoxid durch die Lungen des Patienten absorbiert ist. Sodann wird eine Probe des Blutes des Patienten getestet und die Konzentration von Karboxyhämoglobin darin gemessen, so daß das Blutvolumen auf bekannte Art ermittelt werden kann.
[0017] Das Inhalationsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung bietet damit eine einfache und effiziente Anordnung zur Verabreichung einer kontrollierten Dosis Kohlenmonoxid an einen Patienten zum Zwecke der Messung des Blutvolumens. Der Patient wird automatisch beatmet, und der Sauerstoff innerhalb des Beatmungssystems wird automatisch aufgefüllt, wodurch das Fehler-Risiko vermindert wird. Der Einlaß des Behälters des Beatmungssystems kann einfach für die erforderliche Zeit (z. B. 15 Minuten) an das konventionelle Beatmungssystem der Intensivstation angeschlossen werden, so daß die Verwendung des Inhalationsgerätes weiterhin vereinfacht wird.
[0018] Die Einfassung mit veränderlichem Volumen umfaßt vorzugsweise einen flexiblen Beutel, vorzugsweise nach Art eines Balges, vorzugsweise mit einer festen Oberwand, in welcher das Einweg-Ventil angebracht ist.
[0019] Zur Verwendung als Narkosesystem wird der Patient auf die oben beschriebene Art beatmet, wobei das Beatmungssystem periodisch das Atemsystem mit Sauerstoff auffüllt, um den durch den Patienten aufgebrauchten zu ersetzen. Außerdem wird Narkosemitteldampf mit einer geeigneten Flußrate in das Atemsystem eingebracht: da das Atemsystem geschlossen ist, entweicht nichts von dem Narkosemitteldampf in die Atmosphäre oder wird sonstwie verschwendet. Der Narkosemitteldampf wird vorzugsweise durch eine computergesteuerte Spritze eingespritzt.
[0020] Vorzugsweise, zur Verwendung als Narkosesystem, kann zur initialen Denitrogenisierung des Patienten das Beatmungssystem von dem Atemsystem abgekoppelt und an seiner Stelle ein konventionelles Beatmungsgerät angeschlossen werden: das Beatmungsgerät liefert also alternierend Sauerstoff zum Aufblähen der Lungen und läßt dann während der passiven Ausatmung in die Atmospäre ab, damit der Stickstoff ausgeatmet werden kann. Während dieser Initialzeit (von üblicherweise 15 Minuten) wird Narkosemittel über eine konventionelle Anästhesie-Einheit zugeführt.
[0021] Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend nur beispielhaft und unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben:
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines bekannten Inhalationsgerätes zum Verabreichen von Sauerstoff und einer geringen Menge Kohlenmonoxids an einen Patienten zum Zwecke der Messung des Blutvolumens;
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Inhalationsgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung zum Verabreichen von Sauerstoff und einer geringen Menge Kohlenmonoxids an einen Patienten;
Fig. 3 ist eine Seitenansicht des Beatmungssystems vom Typ "Beutel in Zylinder" des Gerätes nach Fig. 2 im Betrieb;
Fig. 4 ist eine Seitenansicht einer anderen Form des "Beutel in Zylinder"-Beatmungssystems zur Verwendung in dem Inhalationsgerät nach Fig. 2;
Fig. 5 ist eine Seitenansicht einer dritten Form des "Beutel in Zylinder"-Beatmungssystems zur Verwendung in dem Inhalationsgerät nach Fig. 2;
Fig. 6 ist eine Seitenansicht einer vierten Form des "Beutel in Zylinder"-Beatmungssystems;
Fig. 7 ist eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Inhalationsgerätes nach der vorliegenden Erfindung, verwendet zur Verabreichung von Sauerstoff und einer geringen Menge Kohlenmonoxids an einen Patienten;
Fig. 8 und 9 sind schematische Darstellungen einer dritten Ausführungsform des Inhalationsgerätes nach der vorliegenden Erfindung, verwendet zur Bildung eines Anästhesiesystems mit geschlossenem Kreislauf; Fig. 8 zeigt das Gerät konfiguriert für die initiale Denitrogenisierung des Patienten.
[0022] Bezug nehmend auf Fig. 2 der Zeichnungen sieht man ein erfindungsgemäßes Gerät, eingesetzt für die Messung des Blutvolumens eines Patienten. Das Gerät umfaßt ein Atemsystem 10 mit geschlossenem Kreislauf, in welchem eine Röhre 12 einen Kreislauf oder Kreis mit einem ersten Arm 13 und einem zweiten Arm 15 bildet, wobei an einem gemeinsamen Punkt zwischen den beiden Armen 13, 15 ein Verbindungsstück 17 vorgesehen ist. Einweg- Ventile 14, 16 sind in den ersten und zweiten Armen 13 bzw. 15 vorgesehen, wodurch Gas nur in einer Richtung in dem Kreislauf strömen kann, wie durch die Pfeile 18 angedeutet. Ein CO&sub2;- Absorber 20, z. B. mit einem Kalknatronkristall enthaltenden Kanister, ist in dem ersten Arm 13 des Kreislaufs unterhalb des Einweg-Ventils 14 vorgesehen. Der zweite Arm 15 ist mit einem Einlaß 22 ausgebildet, welcher ein (nicht gezeigtes) Einweg- Ventil besitzt.
[0023] Das Gerät nach Fig. 2 umfaßt weiterhin ein Beatmungssystem 24 vom Typ "Beutel in Zylinder", welches aus einem Balg 26 innerhalb eines transparenten Behälters 28 besteht, wobei der Balg 26 mit Sauerstoff gefüllt und der Behälter 28 mit einem Einlaß 30 ausgebildet ist. Eine feste Scheibe 32 schließt das obere Ende des Balges 26 ab und ist mit einer Öffnung 34 ausgebildet, welche sich in den Balg 26 hinein erstreckt. Die Öffnung 34 wird durch ein Einweg-Klappenventil 36 verschlossen, welches normalerweise geschlossen gehalten wird, da der Druck innerhalb des Balges 26 größer ist als der außerhalb des Balges 26, mittels des Gewichts der Scheibe 32, welche nach unten auf den Sauerstoff innerhalb des Balges 26 einwirkt. Am unteren Ende des Behälters 28 sind "Anschlagstopper" 38 vorgesehen.
[0024] Das geschlossene Atemsystem 10 und das Beatmungssystem 24 sind durch ein Rohr 40 verbunden, welches sich von dem Atemkreislauf in den Balg 26 über eine in der Grundplatte des Behälters 28 ausgebildete Öffnung 42 erstreckt.
[0025] Im Betrieb wird das System initial vorbereitet, indem es mit Sauerstoff gefüllt wird, so daß sich der Balg 26 ausdehnt. Das Verbindungsstück 17 wird mit dem Endotracheal-Tubus in der Trachea des Patienten verbunden, wie diagrammartig bei 44 angedeutet, und sodann fixiert. Der Einlaß 30 des Systems 24 wird an ein (nicht gezeigtes) Standard-Intensiv-Beatmungsgerät angeschlossen, und dieses Beatmungsgerät wird so eingestellt, daß es 100% Sauerstoff liefert. Das Beatmungsgerät pumpt alternierend Sauerstoff in den Behälter 28 und läßt dann an die Atmospäre ab: mit jedem Zyklus tritt daher Sauerstoff über Einlaß 30 in den Behälter 28 ein, wodurch der Druck innerhalb des Behälters 28 erzeugt und der Balg 26 nach unten gedrückt wird. Der Sauerstoff innerhalb des Balges 26 wird dementsprechend über Rohr 40 in das geschlossene Atemsystem 10 gedrückt, über das Einweg-Ventil 16 hin zum Mundstück 17 und in die Lungen des Patienten, wodurch sich diese ausdehnen. Sodann werden Sauerstoff und Kohlendioxid aufgrund des passiven Zurücksinkens der Brust des Patienten 44 aus den Lungen ausgeatmet und gelangen über das Verbindungsstück '17 in das geschlossene Atemsystem 10. Diese Gase treten über das Einweg-Ventil 14 durch den Kanister mit Kalknatron hindurch, und das Kohlendioxid in den Ausatemgasen wird hierdurch entfernt, so daß nur Sauerstoff aus dem Auslaß des CO&sub2;- Absorbers und durch Rohr 40 strömt, um den Balg 26 wieder aufzublähen: die zyklische Steuerung des Beatmungsgerätes ist zeitlich so gesteuert, daß nunmehr umgeschaltet wurde auf Ablassen in die Atmosphäre, so daß sich der Balg wieder aufblähen kann. Natürlich wurde ein Teil des zur Beatmung des Patienten 44 verwendeten Sauerstoffs über die Lungen des Patienten in dessen Blut aufgenommen. Wenn also von dem Beatmungsgerät erneut Sauerstoff in den Behälter 28 zugeführt und der Balg 26 nach unten gedrückt wird, so wird Sauerstoff von dem Balg 26 verwendet, um den in den Lungen des Patienten verbrauchten Sauerstoff zu ersetzen, und das oben beschriebene Verfahren wird wiederholt. Der Patient 44 nimmt Sauerstoff aus dem Atemsystem 10 mit einer durchschnittlichen Rate von etwa 250 ml pro Minute auf. Mit jedem Atemzug wird daher das Sauerstoffvolumen innerhalb des Balges 26 fortschreitend vermindert, und der Balg bewegt sich langsam in dem Behälter 28 nach unten, bis er schließlich während einer Abwärtsbewegung den Boden berührt. Wenn dies eintritt, gegen Ende der "Austreibungsphase" des Beatmungszyklus, wird der Druck außerhalb des Balges 26 größer als der in seinem Inneren, und zwar ausreichend dafür, daß das Einweg-Ventil 36 geöffnet wird, wodurch Sauerstoff von dem Beatmungsgerät in den Balg fließen kann, um den Sauerstoff darin entsprechend den Bedürfnissen des Patienten 44 zu ersetzen. Dies ist noch deutlicher erkennbar in Fig. 3 der Zeichnungen. Danach stößt der Balg mit jedem Zyklus des Beatmungsgerätes gegen Ende seiner Abwärtsbewegung an den Boden des Behälters, und eine geringe Menge Sauerstoff wird durch das Ventil 34 hindurchgedrückt.
[0026] Bezug nehmend wiederum auf Fig. 2, während das obige Verfahren durchgeführt wird, wird eine bekannte Menge Kohlenmonoxids (CO) üblicherweise 20-50 ml, über Einlaß 22 in das geschlossene Atemsystem 10 eingespritzt. Die verwendete Menge CO hängt vom Körpergewicht des Patienten 44 und seiner initialen Hämoglobin-Konzentration ab, welche gemessen wird, bevor der Vorgang gestartet wird. Das CO gelangt zusammen mit dem Sauerstoff in die Lungen des Patienten, und ein Teil des CO wird von den Lungen aufgenommen und markiert die roten Blutkörperchen. Alles CO, das nicht durch die Lungen absorbiert wird, wird ausgeatmet und in dem Atemsystem rezirkuliert. Wenn der Balg 26 wieder nach unten gedrückt wird, gelangt wieder alles noch in dem Atemsystem enthaltene CO in die Lungen des Patienten, wo wiederum ein Teil absorbiert wird. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis alles eingespritzte Kohlenmonoxid durch den Patienten 44 über seine Lungen absorbiert ist, was üblicherweise ungefähr 15 Minuten dauert.
[0027] Zur Bestimmung des Blutvolumens wird dem Patienten 44 eine Blutprobe entnommen und die Konzentration von Karboxyhämoglobin mittels irgendeines der bekannten Verfahren gemessen. Das Blutvolumen kann dann aus dieser Konzentration mittels eines auf geeignete Weise programmierten Computers errechnet werden.
[0028] Das Gerät nach Fig. 2 weist eine Reihe von Vorteilen auf. Erstens ist es unkompliziert und praktisch zu benutzen, da zur Verabreichung des Kohlenmonoxids einfach das Beatmungsgerät der Intensivstation an den Behälter 28 anstatt an den Patienten 44 angeschlossen werden kann: die einzige Einstellung, die verändert werden muß, ist die prozentuale Zuführung von Sauerstoff durch das Beatmungsgerät. Ein weiterer besonderer Vorteil dieses Systems liegt darin, daß es sich selbst automatisch entsprechend den spezifischen Bedürfnissen des Patienten mit Sauerstoff auffüllt. Kein Kohlenmonoxidgas kann aus dem geschlossenen Atemsystem 10 entweichen, so daß alles CO, das nicht durch den Patienten absorbiert wird, rezirkuliert wird. Dies ist zu fordern, da jegliches Lecken von CO ein unrichtiges Ergebnis zur Folge hätte. Blutvolumen kann mittels des Gerätes in häufigen Intervallen gemessen werden, und das Gerät ist einfach und wirtschaftlich herstellbar, so daß es erforderlichenfalls als Gerät zum einmaligen Gebrauch vorgesehen sein kann. Schließlich können Blutvolumen-Messungen mittels des Gerätes auch zu jeder Zeit während des Tages oder der Nacht durchgeführt werden, da die Verabreichung des CO-Gases durch jegliches zur Verfügung stehende Personal durchgeführt werden kann und die Berechnung des Blutvolumens automatisch durch einen Computer durchgeführt wird.
[0029] Bezug nehmend auf Fig. 4 der Zeichnungen sieht man eine alternative "Beutel in Zylinder"-Beatmungsanordnung, wiederum enthaltend einen Balg 15 innerhalb eines transparenten Behälters 52, wobei der Balg 50 mit Sauerstoff gefüllt und der Behälter 52 mit einem Einlaß 54 ausgebildet ist. Eine feste Scheibe 56 ist wiederum am oberen Ende des Balges vorgesehen, und am unteren Ende des Behälters 52 sind Anschlagstopper 58 vorgesehen. Die "Beutel in Zylinder"-Anordnung ist mittels eines Rohrs 60 mit dem geschlossenen Atemsystem verbunden, welches sich von dem Atemkreis über eine in der Grundplatte des Behälters 52 ausgebildete Öffnung 62 in den Balg 50 erstreckt. Bei dieser Anordnung ist jedoch in der Scheibe 56 keine Öffnung ausgebildet. Statt dessen ist ein zweiter Auslaß 64 von dem transparenten Behälter 52 zu dem Rohr 60 vorgesehen, und ein leicht federvorgespanntes Ventil 66 ist stromab des Behälters 52 vorgesehen und verschließt unter normalen Bedingungen den Auslaß 64. Wenn der Balg 50 bei jedem Zyklus bis zu ungefähr den Anschlagstoppern 58 herabsinkt, so wird der Druck innerhalb des transparenten Behälters 52 größer als der in dem Rohr 60, wodurch sich das Ventil 66 öffnet und den Fluß von Sauerstoff von dem Behälter 52 in das geschlossene Atemsystem freigibt, auf dieselbe Weise wie oben im Zusammenhang mit Fig. 2 und 3 beschrieben. Ein weiteres in Fig. 4 gezeigtes Merkmal ist eine Vorrichtung 61, die mit dem Rohr 64 und dem Ventil 66 verbunden ist: die Vorrichtung 61 beinhaltet ein Teil 63, welches jedesmal, wenn Sauerstoff durch das Rohr 64 und das Ventil 66 strömt, aus seinem Sitz emporgehoben wird, um eine visuelle Bestätigung dafür zu bieten, daß das System korrekt arbeitet.
[0030] Fig. 5 zeigt ein ähnliches Beatmungssystem, wobei der Auslaß 64 des Behälters 52 durch ein Wasserfänger-Ventil 68 verschlossen ist. Wie zuvor, wenn der Balg 50 an die Anschlagstopper 58 anstößt, übersteigt der Druck innerhalb des Behälters 52 denjenigen in dem Rohr 60 und Sauerstoff von dem Container 52 kann in das Rohr 60 über das Ventil 68 eintreten, wodurch der Patient weiterhin beatmet wird. Die Verwendung eines Wasserfänger-Ventils 68 besitzt den Vorteil, daß sich ein derartiges Ventil mittels eines niedrigen Druckgradientens öffnet und schließt und nicht leckt. Jedwedes Lecken von Gas zurück zu dem Behälter 52 wird demzufolge stets erkannt.
[0031] Fig. 6 zeigt eine weitere "Beutel in Zylinder"- Anordnung, welche wie zuvor einen transparenten Behälter 70 mit einem Einlaß 72 zum Anschluß an ein Beatmungsgerät umfaßt. Anstelle eines Balgs ist jedoch ein mit Sauerstoff gefüllter Gummibeutel 74 vorgesehen, über einem in dem Behälter 70 ausgebildeten Auslaß 76, an den ein Rohr 78 angeschlossen ist, das zu dem Atemsystem führt. Das System arbeitet wie oben beschrieben. In diesem Fall wird jedoch die Abwesenheit von Sauerstoff innerhalb des Beutels 74 durch das Kollabieren des Beutels 74 angezeigt. Der Druck innerhalb des Behälters 70 ist dann größer als derjenige in dem Rohr 78, das zu dem geschlossenen Atemsystem führt, und der Druckunterschied führt dazu, daß sich das Ventil 80 öffnet, wodurch Sauerstoff von dem Behälter 70 in das Rohr 78 und damit in das Atemsystem strömen kann. Die Beatmungsanordnung nach Fig. 6 kann relativ billig hergestellt und daher vollständig als Gerät zum einmaligen Gebrauch vorgesehen werden, was praktisch und hygienisch ist.
[0032] Fig. 7 zeigt ein Gerät in einer bevorzugten Form zur Verwendung in der Blutvolumen-Messung. Das Gerät umfaßt ein kurzes Rohr 82, das an einem Ende mit dem Endotracheal-Tubus verbindbar und an seinem anderen Ende mit einem Gefäß 83 verbunden ist, das einen Kohlendioxid-Absorber, z. B. Kalknatron, enthält. Das Gefäß 83 ist mit einer Beatmungsanordnung verbunden, die hier als eine solche entsprechend der Anordnung nach Fig. 4 gezeigt ist: statt dessen kann jedoch auch eine Beatmungsanordnung wie in Fig. 2 und 3 oder Fig. 5 oder Fig. 6 gezeigt verwendet werden. Das Atemsystem nach Fig. 7 ist dementsprechend vom Typ "hin und her", in welchem Sauerstoff in dem den Endotracheal- Tubus mit der Beatmungsanordnung verbindenden Rohr, durch in Kohlendioxid-Absorber, hin und her fließt. Das Rohr 82 ist mit einem Ventil 84 versehen, das das Einspritzen der erforderlichen Dosis von Kohlenmonoxid erlaubt: es ist vorteilhaft, daß das Kohlenmonoxid dementsprechend nahe am Patienten eingespritzt wird; das Kohlenmonoxid wird vorzugsweise während der Inspiration des Patienten eingespritzt.
[0033] Fig. 8 und 9 zeigen ein erfindungsgemäßes Gerät, das ein vollständig geschlossenes Anästhesie-System zur Verfügung stellt. Das Gerät umfaßt einen geschlossenen Kreislauf 90 mit einem Anschluß 91 zum Anschließen an den Endotracheal-Tubus und beinhaltet ein einen Kohlendioxid-Absorber, z. B. Kalknatron, enthaltendes Gefäß 92 und Einweg-Ventile 93. Stromauf eines der Ventile 93 ist eine bekannte Anästhesie-Einheit in den Kreis eingeschlossen, und ein Beatmungsrohr 95 ist stromab von dem anderen Ventil 93, an der gegenüberliegenden Seite des Kohlendioxid-Absorbers, in den Kreis eingeschlossen. Das Beatmungsrohr 95 ist mit einem Beatmungssystem verbunden, welches dem in einer beliebigen der Fig. 2 und 3, Fig. 4, Fig. 5 oder Fig. 6 entsprechen kann. Allerdings erlaubt ein Ventil 96, daß das Beatmungsgerät 97 entweder mit dem Balgbehälter 52 oder direkt mit dem Beatmungsrohr 95 verbunden werden kann.
[0034] Beim Betrieb des Gerätes, und wie in Fig. 8 gezeigt, wird zunächst das Ventil 96 betätigt, um das Beatmungsgerät 97 mit dem Rohr 95 zu verbinden. Das Beatmungsgerät 97 arbeitet nun in bekannter Weise und liefert Sauerstoff an den Kreislauf und läßt Ausatemgas an die Atmosphäre ab: gleichzeitig wird dem Patienten von der Einheit 94 eine vorbestimmte Mischung von Narko semitteldampf und Sauerstoff zugeführt. Während dieser initialen Phase diffundiert der im Blut des Patienten gelöste Stickstoff durch die Lungen aus und wird ausgeatmet. Nach etwa 15 Minuten ist der größte Teil dieses Stickstoffs aus dem Körper des Patienten entfernt.
[0035] Das Ventil 96 wird dann betätigt, und das Beatmungsgerät 97 mit dem Balgbehälter 52 und das Rohr 95 mit dem Balg- Auslaß 62 - wie in Fig. 9 gezeigt - zu verbinden. Vor Inbetriebnahme wird das System vorbereitet: der Behälter 52 wird vor dem Beginn des Anästhesie-Verfahrens mit Sauerstoff geflutet; ist das Gerät wie in Fig. 9 gezeigt konfiguriert, fließt sämtlicher Sauerstoff des ersten Bolus oder der ersten Menge, die nun dem Behälter zugeführt ist, durch Ventil 66 in den Kreislauf, wodurch die Lungen das Patienten aufgebläht werden - das Zurücksinken der Brust des Patienten und die daraus resultierende Ausatmung bläht den Balg auf. Das System arbeitet dann weiter, indem es dem Patienten Sauerstoff zuführt, wie oben im Zusammenhang mit Fig. 2-6 beschrieben. Die Einheit 94 wird jedoch abgeschaltet, und statt dessen wird ein flüchtiges Narkosemittel von einer Spritze 98 computergesteuert in den Kreislauf eingebracht, möglicherweise in das Kalknatron-Gefäß 92.
[0036] Die geschlossene Narkoseanordnung arbeitet während der gesamten Dauer der Operation am Patienten weiter. Es sei darauf hingewiesen, daß aufgrund der Tatsache, daß der Kreislauf völlig geschlossen ist, kein Risiko besteht, daß das flüchtige Narkosemittel in die Atmosphäre entweichen und damit verschwendet werden kann.
[0037] Vorteilhafterweise kann bei 99 ein Flowmeter in dem Rohr von dem Ventil 66 zu dem Beatmungsrohr 95 angeschlossen sein, um es zu ermöglichen, den Sauerstoff-Verbrauch des Patienten zu messen oder zu überwachen.
[0038] Vorzugsweise, wie in Fig. 8 und 9 gezeigt, verläuft das Sauerstoff zuführende Rohr von Ventil 66 innerhalb des Beatmungsrohrs 95, um den Sauerstoff so nahe wie möglich an den geschlossenen Kreislauf 90 und damit so dicht wie möglich am Patienten abzugeben.

Claims

1. Inhalationsgerät, das ein geschlossenes Atmungssystem (10) mit einem Anschluß (17) für einen Patienten (44) und einem Einlaß (22) für die Aufnahme von Gas oder Dampf und ein Beatmungssystem (24) für die Zufuhr von Sauerstoff zu dem Atmungssystem (10) umfaßt, das eine verschlossene Einfassung (26) mit veränderbarem Volumen in einem Behälter (28) umfaßt, wobei das Innere der Einfassung (26) mit dem geschlossenen Atmungssystem (10) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (28) einen Einlaß (30) für die Aufnahme von Sauerstoff in einen Innenraum des Behälters außerhalb der Einfassung (26) hat und daß der Innenraum des Behälters (28) mit dem geschlossenen Atmungssystem (10) über ein Einwegventil (36) in Verbindung steht, das so angeordnet ist, daß Sauerstoff von dem Innenraum zum geschlossenen Atmungssystem gelangen kann, wenn der Druck in dem Innenraum den im Atmungssystem übersteigt.

2. Inhalationsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das geschlossene Atmungssystem (10) eine Leitung (82) umfaßt, deren eines Ende den Anschluß (17) zum Patienten (44) bildet und die mit ihrem gegenüberliegenden Ende mit dem Beatmungssystem (24) verbunden ist.

3. Inhalationsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (82) ein Abteil (83) mit einer kohlendioxidabsorbierenden Substanz enthält.

4. Inhalationsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Atmungssystem (10) eine Leitung (12) umfaßt, die einen geschlossenen Kreislauf bildet, der den Anschluß (17) aufweist und mit dem Beatmungssystem (24) verbunden ist, und zur Sicherstellung eines Einwegumlaufs von Gasen in dem Kreislauf außerdem Einwegventile (14, 16) umfaßt.

5. Inhalationsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einen geschlossenen Kreislauf darstellende Leitung (12) ein Abteil (20) umfaßt, das eine kohlendioxidabsorbierende Substanz enthält.

6. Inhalationsgerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (94) zur Einspritzung eines Narkosemitteldampfes in die einen geschlossenen Kreislauf darstellende Leitung (12) über den Einlaß (22) vorgesehen sind.

7. Inhalationsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (22) in dem die kohlendioxidabsorbierende Substanz enthaltenen Abteil (92) gebildet ist.

8. Inhalationsgerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lieferung von Anästhesiegas in die einen geschlossenen Kreislauf darstellende Leitung (12) eine Anästhesieeinheit (94) vorgesehen ist.

9. Inhalationsgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventilmittel (96) vorgesehen ist, um das Innere der Einfassung (26) mit variablem Volumen von dem geschlossenen Atmungssystem (10) abzutrennen und statt dessen einen Ventilator (97) an das geschlossene Atmungssystem (10) anzuschließen.

10. Inhalationsgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Behälters (28) über ein Rohr (64) mit dem geschlossenen Atmungssystem (10) in Verbindung steht, wobei ein Ende des Rohrs mit dem Einwegventil (36) verbunden ist und sein anderes Ende in oder in der Nähe der einen geschlossenen Kreislauf darstellenden Leitung (12) mündet.

11. Inhalationsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Durchflußmesser (61) zur Messung oder Überwachung des Sauerstoffstroms vom Inneren des Behälters (28) zum geschlossenen Atmungssystem (10) vorgesehen ist.

12. Inhalationsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfassung (26) mit variablem Volumen einen Balg umfaßt.

13. Inhalationsgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Einwegventil (36), das den Innenraum des Behälters (28) mit dem geschlossenen Atmungssystem (10) verbindet, in einer Endwand (32) des Balgs (26) gebildet ist.

14. Inhalationsgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Einwegventil (36) in einem Durchgang (64) vorgesehen ist, der an einem Ende mit dem Behälter (28) verbunden ist und an seinem anderen Ende mit dem geschlossenen Atmungssystem (10) in Verbindung steht.

15. Inhalationsgerät nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Einwegventil (36) so angeordnet ist, daß es am Ende jedes Zusammenziehens des Balgs (26) vorübergehend öffnet.