DE69313984T2

DE69313984T2 - Vorrichtung zur anzeige der anwesenheit von kohlendioxid in der ausatemluft eines patienten

Info

Publication number: DE69313984T2
Application number: DE69313984T
Authority: DE
Inventors: Andras Gedeon
Original assignee: MINCO AB
Current assignee: MINCO AB
Priority date: 1992-06-29
Filing date: 1993-06-22
Publication date: 1998-04-09
Anticipated expiration: 2013-06-23
Also published as: SE505709C2; ATE158413T1; SE9201995L; EP0601171A1; DE69313984D1; SE9201995D0; EP0601171B1; ES2109505T3; US5468451A; JPH06510690A; WO1994000756A1; DK0601171T3

Description

Diese Erfindung betrifft ein Gerät zur Anzeige des Vorhandenseins von Kohlendioxid, CO&sub2;, in der von einem Patienten ausgeatmeten Luft. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Gerät jener Art, welches ein Anzeigeelement umfaßt, das eine umkehrbare Farbänderung durchläuft, wenn es Luft ausgesetzt wird, welche CO&sub2; in Konzentrationen jener Größenordnung enthält wie die CO&sub2;-Konzentration von Luft, die von einem Menschen ausgeatmet wird.
Anzeigeelemente dieser Art sind an sich bekannt; siehe zum Beispiel US-A-4728499, WO89/07957, US-A-5124129 und WO91/05252. Derartige Anzeigeelemente werden hauptsächlich dazu verwendet, die richtige Intubation der Trachea (Luftröhre) eines Patienten anzuzeigen. Diese Verwendung beruht auf der Tatsache, daß die von einem Menschen ausgeatmete Luft CO&sub2; in viel höheren Konzentrationen, 4 bis 6 Prozent, enthält als die Luft im Ösophagus (Speiseröhre), deren CO&sub2;- Konzentration etwa gleich ist wie jene der Umgebungsluft und somit nur wenige hundertstel Prozent beträgt.
Somit besitzt die durch das Intubationsrohr, wie zum Beispiel einen Trachealkatheter, hindurch ausgeatmete Luft bei richtiger Intubation eine relativ hohe Konzentration an CO&sub2; und verursacht aus diesem Grund eine Farbänderung an einem Anzeigeelement der oben erwähnten Art, welches sich im Ausatmungspfad befindet, wie zum Beispiel am distalen Ende des Intubationstubus. Aus offensichtlichen Gründen sollte das Anzeigeelement so angeordnet werden, daß es leicht von außen her erkennbar ist, und wenn es rasch genug anspricht, ändert es seine Farbe sofort bei der ersten Ausatmung und zeigt in der Folge sofort an, daß sich der Intubationstubus tatsächlich wie gewünscht in die Trachea und nicht in den Ösophagus erstreckt.
Wenn das Anzeigeelement rasch genug anspricht, wird der Farbwechsel bei jeder Einatmung umgekehrt und tritt bei jeder Ausatmung wieder auf. Im Stand der Technik sind Anzeigeelemente bekannt, die ausreichend rasch ansprechen, um den Änderungen der CO&sub2;-Konzentration beim Ausatmen und Einatmen mit normaler Atemfrequenz, welche bei etwa 10 Atemzügen pro Minute liegt, zu folgen.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Ansprechzeit mit der Anzahl der Ausatmungen nach und nach zunimmt, so daß das Anzeigeelement nach einer Anzahl von erfolgten Ausatmungsvorgängen nicht mehr in der Lage ist, den Änderungen zu folgen. Diese Zunahme in der Ansprechzeit verursacht keine Probleme bei der oben beschriebenen Anwendung, bei der es ausreicht, zu erkennen, daß die Intubation erfolgreich war, weil im Prinzip eine einzige Farbänderung für diesen Zweck ausreicht. In anderen Fällen jedoch, bei denen die Atmung hinsichtlich des Vorhandenseins von CO&sub2; über eine längere Zeitdauer hinweg überwacht werden soll, wie zum Beispiel eine Stunde oder einige Stunden lang, sind die bekannten Anzeigeelemente nicht zur Anwendung geeignet. In solchen Fällen ist es daher notwendig, auf e andere Arten von CO&sub2;-erkennenden Geräten zurückzugreifen, und zwar hauptsächlich auf elektrische Instrumente.
Der Grund, warum sich die Ansprechzeit der bekannten Anzeigeelemente nach und nach verlängert, mag darin liegen, daß das Gleichgewicht zwischen der Wassermenge, die an das Anzeigeelement gebunden ist, und der erwünschten Ansprechzeit unter dem Einfluß von Feuchtigkeit, die in der ausgeatmeten Luft vorhanden ist, gestört wird.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Anzeigegerät der oben erwähnten Art zu schaffen, das in der Lage ist, das Vorhandensein von CO&sub2; in der ausgeatmeten Luft eines Patienten über eine längere Zeitdauer hinweg anzuzeigen, und zwar so, daß eine Farbänderung des CO&sub2;-Anzeigeelementes mit jedem Atemzug des Patienten über die gesamte Überwachungsdauer hinweg verursacht und wieder umgekehrt wird.
Diese Aufgabe wird mit der Konstruktion des Anzeigegerätes gelöst, welches im unabhängigen Patentanspruch beschrieben wird.
Die Konstruktion des Anzeigegerätes gemäß der Erfindung basiert auf dem Konzept, daß es dem CO&sub2; ermöglicht wird, in einer Umgebung zu arbeiten, die dergestalt ist, daß die Menge des Wassers im Anzeigeelement, welche in Verbindung mit der Vorbereitung des Anzeigeelementes während seiner Herstellung ausgewählt oder festgelegt wurde, über eine bestimmte Zeitdauer hinweg, wie zum Beispiel 1 bis 5 Stunden, im wesentlichen unverändert bleibt.
GB-A-2218515 offenbart ein Gerät, welches auch einen Wärme-/Feuchtigkeitsaustauscher umfassen kann.
Gemäß der Erfindung ist das Anzeigeelement in einem regenerativen Wärme-/Feuchtigkeitsaustauscher enthalten, nämlich im Abschnitt der Luftdurchflußpassage desselben, welcher während der Verwendung abseits des Atmungstraktes des Patienten liegt und vom Atmungstrakt durch das feuchtigkeitsabsorbierende Element des Wärme-/Feuchtigkeitsaustauschers getrennt wird.
Bei dem Wärme-/Feuchtigkeitsaustauscher kann es sich um eine Art handeln, die an sich bekannt ist; mehrere der am Markt erhältlichen Wegwerf-Wärme-/Feuchtigkeitsaustauscher können auf einfache Weise verändert und mit einem CO&sub2;- Anzeigeelement der hierin behandelten Art ausgerüstet werden. Natürlich sollte sein Gehäuse oder zumindest der Teil des Gehäuses, an dem sich das Anzeigeelement befindet, durchsichtig sein, so daß das Anzeigeelement leicht von einer Person überwacht werden kann, welche die Atmung des Patienten überwacht.
Die Erfindung wird anhand der begleitenden Zeichnung veranschaulicht, welche eine beispielhafte Ausführungsform zeigt.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, welche die Verwendung des Gerätes gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Gerätes von Fig. 1, wobei bestimmte Abschnitte in einer Schnittansicht gezeigt werden;
Fig. 3 ist eine Draufsicht des in Fig. 2 gezeigten Gerätes, wobei bestimmte Abschnitte des Gehäuses des Gerätes und des Wärme-/Feuchtigkeitsaustauschers, der im Inneren des Gehäuses montiert ist, weggebrochen sind, so daß das Anzeigeelement gesehen werden kann.
Fig. 1 zeigt einen Patienten mit einem eingeführten Trachealkatheter 11, dessen distales Ende an einen regenerativen Wärme-/Feuchtigkeitsaustauscher 12 angeschlossen ist, in dessen Gehäuse 13 ein CO&sub2;-Anzeigeelement 14 der oben erwähnten Art befestigt ist. Der Patient kann an ein Beatmungsgerät oder ein Narkosegerät angeschlossen sein, welches jedoch in der Zeichnung nicht dargestellt ist.
Abgesehen vom Anzeigeelement 14 kann es sich bei dem Wärme-/Feuchtigkeitsaustauscher 12 um jede bekannte Bauart handeln. Eine Seite des Austauschergehäuses 13 ist mit einer Anschlußöffnung 15 versehen, die im folgenden als Feuchtigkeitsstecker bezeichnet wird, der an den Trachealkatheter 11 angeschlossen ist. An der gegenüberliegenden Seite besitzt das Gehäuse 13 eine ähnliche Anschlußöffnung 16, die im folgenden als Trockenstecker bezeichnet wird, über welchen das Gehäuse mit Hilfe eines herkömmlichen Y- Stückes 17 an das Beatmungsgerät oder das Narkosegerät angeschlossen ist. An jener Seite des Gehäuses 13, an der sich der Trockenstecker 16 befindet, besitzt das Gehäuse eine weitere Anschlußöffnung, welche für Meß oder Überwachungszwecke verwendet wird.
Der offene Raum im Gehäuse zwischen den Steckern 15 und 16 bildet eine Durchflußpassage P, durch welche die Luft zwischen den Steckern fließt, wenn der Patient atmet. Der Hauptabschnitt der Durchflußpassage wird von einem Wärme/Feuchtigkeitsaustauscherelement (ein feuchtigkeitsanziehender Kondensator/Befeuchter) 18 einer an sich bekannten Art eingenommen, das so angeordnet ist, daß die Luft durch dieses fließen muß, wenn der Patient atmet. Beim Ausatmen absorbiert das Wärme/Feuchtigkeitsaustauscherelement 18 die Feuchtigkeit aus der ausgeatmeten Luft und nimmt somit einen großen Teil des Wärmegehaltes der Luft auf. Beim Einatmen wird die eingeatmete Luft im Austauscherelement befeuchtet und angewärmt, weil sie Feuchtigkeit und Wärme absorbiert, welche während des Ausatmens an das Austauscherelement abgegeben wurden.
Im dargestellten Beispiel handelt es sich bei dem Anzeigeelement 14 um ein rechteckiges Blatt, welches im Gehäuse 13 befestigt ist, so daß, wenn der Patient atmet, das Anzeigeelement sowohl beim Einatmen als auch beim Ausatmen an beiden Seiten mit der Luft an jener Seite des Wärme/Feuchtigkeitsaustauscherelementes 18 in Berührung kommt, welche sich dem Trockenstecker 16 am nächsten befindet.
Weil die ausgeatmete Luft relativ trocken ist, wenn sie mit dem Anzeigeelement 14 in Berührung kommt, nachdem sie den größten Teil ihres Feuchtigkeitsgehaltes an das Wärme/Feuchtigkeitsaustauscherelement 18 abgegeben hat, und weil die eingeatmete Luft auch relativ trocken ist, bevor sie in das Wärme-/Feuchtigkeitsaustauscherelement eintritt, arbeitet das Anzeigeelement 14 konstant in einer Umgebung mit geringem und im wesentlichen gleichbleibendem Feuchtigkeitsgehalt. Aus diesem Grund kann das Anzeigeelement über eine vergleichsweise lange Zeit hinweg verwendet werden, ohne daß das Feuchtigkeitsgleichgewicht in ihm wesentlich gestört wird. Es ist daher in der Lage, rasch auf CO&sub2;-Konzentrationen zu reagieren, die über dem Wert liegen, für den es eingestellt wurde, und es ist somit in der Lage, bei jedem Atemzug über eine lange Zeitdauer hinweg eine Farbänderung zu erfahren.
Das Anzeigeelement 14 kann auf viele unterschiedliche Arten innerhalb des Umfanges der Erfindung gebaut und angeordnet werden. Natürlich sollte es so angeordnet werden, daß es sowohl beim Einatmen als auch beim Ausatmen auf wirksame Weise mit der vorbeifließenden Luft in Berührung kommt. Offensichtlich ist es wichtig, daß es von außerhalb des Gehäuses 13 her sichtbar ist, so daß die Farbänderungen mit dem Auge beobachtet werden können. Das Gehäuse sollte daher zumindest an jener Seite, an der sich das Anzeigeelement befindet, durchsichtig sein; geeigneterweise besteht das gesamte Gehäuse 13 oder der Gehäuseabschnitt 13a, der sich gegenüber dem Anzeigeelement 14 befindet, aus klarem, durchsichtigem Kunststoff.
Vorzugsweise ist das Anzeigeelement 14 an die Temperatur und die relative Feuchtigkeit der Umgebung angepaßt, in der es bei Verwendung des Anzeigegerätes und insbesondere während des Ausatmens innerhalb des Wärme-/Feuchtigkeitsaustauschers voraussichtlich verwendet wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Anzeigeelement daher während der Herstellung auf eine Weise vorbereitet, daß es auf optimale Weise unter jenen Bedingungen arbeitet, die am Trockenstecker 16 während des Ausatmens zu erwarten sind. Im Verlaufe einer derartigen Vorbereitung wird das Anzeigeelement im Wärme/Feuchtigkeitsaustauscher derart abgedichtet, z.B. durch Umschließen des gesamten Wärme-/Feuchtigkeitsaustauschers mit dem darin eingeführten Anzeigeelement mit einer feuchtigkeitsdichten Hülle, daß es von Feuchtigkeitsschwankungen der Umgebung nicht beeinflußt wird, solange die Versiegelung nicht aufgebrochen wird, was normalerweise erst unmittelbar vor der tatsächlichen Verwendung geschieht.
In einer Ausführungsform wird daher das Anzeigeelement für einen bestimmten Bereich an relativer Feuchtigkeit und einen bestimmten Temperaturbereich optimiert. Im allgemeinen ist die Optimierung für den Bereich von 20-45% relativer Feuchtigkeit und einen Temperaturbereich von 21- 24ºC geeignet und bevorzugt. Die Optimierung für die oberen Regionen dieser Bereiche kennzeichnet eine Ausführungsform, welche hauptsächlich für die Verwendung während der Anästhesie bestimmt ist, während eine Optimierung für die unteren Regionen der Bereiche eine Ausführungsform kennzeichnet, die hauptsächlich für die Verwendung bei der Intensivbehandlung bestimmt ist.

Claims

1. Gerät zur Anzeige des Vorhandenseins von CO&sub2; in der ausgeatmeten Luft eines Patienten, wobei dieses Gerät umfaßt:

ein CO&sub2;-Erkennungsgerät einschließlich eines Anzeigeelementes, welches eine umkehrbare Farbänderung als Reaktion auf den Kontakt desselben mit Luft erfährt, welche CO&sub2; in Konzentrationen derselben Größenordnung enthält wie die CO&sub2;-Konzentrationen der von einem Menschen ausgeatmeten Luft, wobei das Anzeigeelement (14) eine Ansprechzeit für Farbänderungen aufweist, die ausreichend kurz ist, damit das Anzeigeelement bei jedem Atemzug die Farbe wechseln kann, und einen Wärme- /Feuchtigkeitsaustauscher (12), und ein Gehäuse (13), welches eine erste Anschlußöffnung (15) umfaßt, die geeignet ist, mit der Trachea eines Patienten verbunden zu werden, und eine zweite Anschlußöffnung (16), die geeignet ist, zum Beispiel mit einem Beatmungsgerät oder einem Narkosegerät verbunden zu werden, wobei das Anzeigeelement durch einen durchsichtigen Abschnitt einer Wand des Gehäuses (13) hindurch betrachtet werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärme- /Feuchtigkeitsaustauscher das Gehäuse (13) umfaßt, in dessen Durchflußpassage (P), die sich zwischen den Anschlußöffnungen (15, 16) erstreckt, ein Austauscherelement (18) für den regenerativen Austausch von Wärme und Feuchtigkeit zwischen der Luft, welche von der Durchflußpassage (P) in eine Richtung fließt, auf der einen Seite und der Luft, welche durch die Durchflußpassage (P) in die entgegengesetzte Richtung fließt, auf der anderen Seite befestigt ist, und das Anzeigeelement (14) in der Durchflußpassage auf jener Seite des Wärme- /Feuchtigkeitsaustauscherelementes (18) angebracht ist, die sich abseits von der ersten Anschlußöffnung (15) befindet.