Verfahren und eine Vorrichtung zur Abtrennung von Kohlendioxid aus einem Atemgasgemisch

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abtrennung von zumindest Kohlendioxid (CO2) aus einem Atemgasgemisch. Die Trennung wird beispielsweise mit Hilfe einer Membran, die als ein Molekülfilter wirkt, durchgeführt.

Die Abtrennung von CO2 aus kohlendioxidhaltigen Gasgemischen, wie sie in der Beatmung oder Anästhesie vorkommen, ist eine anspruchsvolle Aufgabe.

Es ist bekannt, dass die verabreichten Atemgase aus Gründen der Sparsamkeit und Sicherheit in einem geschlossenen Kreislauf zirkulieren, wobei Sauerstoff und/oder CO2 und/oder Anästhesiegase verbrauchsabhängig nachgeführt werden und Kohlendioxid dem Kreislauf entzogen wird. Generell ist zu vermeiden, dass in Beatmungssystemen eine Anreicherung von Kohlendioxid erfolgt. Ein Konzentrationswert von 0,5% stellt üblicherweise einen Grenzwert dar, der nicht überschritten werden sollte.

Die Menge an Kohlendioxid, die entfernt werden muss hängt von der individuellen Anwendung ab. Exspiratorische Atemluft enthält etwa 5% Kohlendioxid. Diese Konzentration sollte in dem Atemkreislauf auf einen Wert von 0,5 % oder weniger reduziert werden.

Üblicherweise wird CO2 an Atemkalk gebunden und so dem Kreislauf entzogen. Atemkalk ist jedoch nicht wieder verwendbar und muss entsorgt werden.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine kostengünstige und praktikable Möglichkeit zur Abtrennung bestimmter Atemgase anzubieten. Die Aufgabe der Erfindung ist es auch, eine Regelung der Anteile bestimmter Atemgasekonzentrationen in einem Atemgasgemisch anzubieten.

Die Erfindung umfasst ein Verfahren zum Auftrennen von einem Atemgasgemisch, welches zumindest O2 und CO2 und zumindest ein volatiles Anästhetikum enthält, und in einem Atemgasweg strömt bei dem das Atemgasgemisch unter einem ersten Fluss zu einem ersten Trennmaterial geführt wird, wobei das erste Trennmaterial zumindest Sauerstoff O2 und Kohlendioxid CO2, von dem zumindest einen volatilen Anästhetikum trennt und wobei das zumindest eine volatile Anästhetikum wieder dem Atemgasweg zugeführt wird oder in dem Atemgassystem verbleibt, wobei das abgetrennte restliche Atemgasgemisch mit zumindest Sauerstoff O2 und Kohlendioxid CO2 unter einem zweiten Fluss zu einem zweiten Trennmaterial geführt wird, wobei durch das zweite Trennmaterial zumindest Kohlendioxid CO2 von dem Atemgasgemisch getrennt wird und wobei das abgetrennte Kohlendioxid CO2 zumindest zeitweise abgeschieden oder in die Umgebung oder in ein Atemgasfortleitungs- system entlassen wird und wobei der restliche Teil des Atemgasgemisches nämlich im Wesentlichen Sauerstoff O2 wieder dem ersten Trennmaterial zugeführt wird. Das Verfahren ist ergänzend auch dadurch gekennzeichnet, dass das erste Trennmaterial selektiv die kleineren Moleküle Sauerstoff O2 und Kohlendioxid CO2 passieren lässt und zumindest ein volatiles Anästhetikum zurückhält.

Das Verfahren ist ergänzend auch dadurch gekennzeichnet, dass das erste Trennmaterial ein Diffusionsfilter ist.

Das Verfahren ist ergänzend auch dadurch gekennzeichnet, dass die Atemgase aufgrund eines Konzentrationsgefälles über den Diffusionsfilter aufgetrennt werden

Das Verfahren ist ergänzend auch dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Trennmaterial ein Diffusionsfilter ist.

Die Erfindung betrifft alternativ oder ergänzend ein Verfahren (oder eine Vorrichtung), bei dem das zweite Trennmaterial selektiv die kleineren Moleküle Sickstoff N2 und/oder Sauerstoff O2 passieren lässt und zumindest Kohlendioxid CO2 zumindest weitgehend zurückhält.

Das Verfahren ist ergänzend auch dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Trennmaterial ein Diffusionsfilter ist, der ein Verhältnis der Durchlässigkeit von N2 und/oder O2 zu CO2 von wenigstens 50 : 1 aufweist.

Das Verfahren ist ergänzend auch dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Trennmaterial ein Diffusionsfilter ist, der ein Verhältnis der Durchlässigkeit von N2 und/oder O2 zu CO2 von wenigstens 100 : 1 aufweist.

Das Verfahren ist zudem auch dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fluss 4 bis 25 l/min beträgt.

Das Verfahren ist auch dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fluss 3 bis 18 l/min beträgt.

Das Verfahren ist ergänzend auch dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fluss durch ein Gebläse oder eine Druckgasquelle oder eine Pumpe erzeugt wird.

Das Verfahren ist auch dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fluss zumindest phasenweise Atemgas mit 10 bis 30% Sauerstoff enthält.

Das Verfahren ist außerdem dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Fluss 4 bis 25 l/min beträgt.

Das Verfahren ist ergänzend auch dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Fluss 6 bis 18 l/min beträgt. Das Verfahren ist auch dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Trennmaterial ein Diffusionsfilter ist, der ein Verhältnis der Durchlässigkeit von O2 zu CO2 aufweist, welches bevorzugt so groß ist, so dass der in die Umgebung oder in ein Atemgasfortleitungssystem entlassene Fluss von CO2, kleiner ist, als der Spülfluss des ersten Trennmaterials.

Das Verfahren zeichnet sich auch dadurch aus, dass der zweite Fluss durch ein Gebläse oder eine Druckgasquelle oder eine Pumpe erzeugt wird.

Das Verfahren ist ergänzend auch dadurch gekennzeichnet, dass das Atemgasgemisch zumindest teilweise oder vollständig dem exspiratorischen Atemgasweg entnommen wird.

Das Verfahren ist auch dadurch gekennzeichnet, dass erste Trennmaterial mit einem ersten Ausgang atemgasleitend mit einem inspiratorischen Atemgasweg verbunden ist, wobei stromabwärts von dem ersten Trennmaterial und stromaufwärts vor dem inspiratorischen Patientenanschluss eine Atemgasquelle angeordnet ist.

Das Verfahren ist ergänzend auch dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts von dem ersten Trennmaterial und stromaufwärts vor der Atemgasquelle eine Frischgaszufuhr (von Sauerstoff) und eine Anästhesiegaszufuhr angeordnet ist.

Das Verfahren ist zudem auch dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts von der Atemgasquelle ein Sauerstoffsensor und/oder ein Flusssensor und/oder ein CO2-Sensor angeordnet ist.

Das Verfahren ist auch dadurch gekennzeichnet, dass das Atemgasgemisch zumindest Sickstoff N2, Sauerstoff O2, Kohlendioxid CO2 und zumindest ein volatiles Anästhetikum aufweist.

Das Verfahren ermöglicht auch eine Regelung der Anteile bestimmter Atemgase in einem Atemgasgemisch. Dazu wird erfindungsgemäß eine Einspeisung oder Zuleitung von Atemgasen - insbesondere von O2, CO2 und/oder Anästhesiegas - vorgesehen. Ebenso ist die Abtrennung oder Entfernung zumindest von Anteilen bestimmter Atemgase aus einem Atemgasgemisch vorgesehen. Die dafür notwendigen Regelungen, insbesondere die Steuerung der notwendigen Aktoren, werden von einer Steuereinheit, die auch in mehrere Teilsteuereinheiten unterteilt sein kann, vorgenommen.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Auftrennen von einem Atemgasgemisch, welches zumindest O2 und CO2 und zumindest ein volatiles Anästhetikum enthält, und in einem Atemgasweg strömt, bei dem das Atemgasgemisch unter einem ersten Fluss zu einem ersten Trennmaterial geführt wird, wobei das erste Trennmaterial zumindest Sauerstoff O2 und Kohlendioxid CO2 von dem zumindest einen volatilen Anästhetikum trennt und wobei das zumindest eine volatile Anästhetikum wieder dem Atemgasweg zugeführt wird oder in dem Atemgassystem verbleibt, wobei das abgetrennte restliche Atemgasgemisch mit zumindest Sauerstoff O2 und Kohlendioxid CO2 unter einem zweiten Fluss zu einem zweiten Trennmaterial geführt wird, wobei durch das zweite Trennmaterial zumindest Kohlendioxid CO2 von dem Atemgasgemisch getrennt wird und wobei das abgetrennte Kohlendioxid CO2 zumindest zeitweise abgeschieden oder in die Umgebung oder in ein Atemgasfortleitungs- system entlassen wird und wobei der restliche Teil des Atemgasgemisches nämlich im Wesentlichen Sauerstoff O2 wieder dem ersten Trennmaterial zugeführt wird.

Die Vorrichtung ist optional auch dadurch gekennzeichnet, dass das Atemgasgemisch dabei direkt oder forciert durch den Patienten oder mittels Pumpe oder Turbine zu dem Trennmaterial geleitet wird, wobei das erste Trennmaterial eingerichtet und ausgebildet ist, zumindest Sauerstoff O2 und/oder Kohlendioxid CO2 von zumindest einen volatilen Anästhetikum zu trennen, wobei das zumindest eine volatile Anästhetikum wieder dem Atemgasweg zugeführt wird oder im Atemgasweg verbleibt, wobei der Atemgasweg eine Atemgaspumpe (die ein Ventil oder eine Turbine oder eine Atemgasquelle sein kann) aufweist und wobei das Atemgas über eine Patientenschnittstelle zum Patienten geleitet wird.

Die Vorrichtung ist optional auch dadurch gekennzeichnet, dass das erste Trennmaterial als Diffusionsfilter in einem Zweig eines Atemgasschlauches ausgebildet sein kann oder als Filtergehäuse mit einem Zulauf für Atemgas, einer oberen Kammer, einem Ablauf für Atemgas zum Patienten, einem Diffusionsfilter, einer unteren Kammer und einem Ablauf für Atemgas aus der unteren Kammer, zum Atemgasweg in Richtung zu dem zweiten Trennmaterial, und einem Zulauf in die untere Kammer, aus der Leitung von dem zweiten Trennmaterial kommend, ausgeführt sein.

Die Vorrichtung ist auch dadurch gekennzeichnet, dass das abgetrennte restliche Atemgasgemisch (mit zumindest Stickstoff N2 und Sauerstoff O2 und Kohlendioxid CO2) unter einem zweiten Fluss über eine Leitung zu einem zweiten Trennmaterial geführt wird und durch das zweite Trennmaterial zumindest Kohlendioxid CO2 von dem Atemgasgemisch getrennt wird, wobei das abgetrennte Kohlendioxid CO2 zumindest zeitweise abgeschieden oder in die Umgebung oder in ein Atemgasfortleitungssystem entlassen wird, wobei Mittel vorhanden sind, die den Fluss des abgetrennten Kohlendioxids regulieren.

Die Vorrichtung ist zudem auch dadurch gekennzeichnet, dass der restliche Teil des Atemgasgemisches nämlich im Wesentlichen (Stickstoff N2 und) Sauerstoff O2 über die Leitung wieder dem ersten Trennmaterial zugeführt wird, wobei dazu in der Leitung oder gasleitend mit der Leitung verbunden eine Atemgaspumpe / Turbine angeordnet ist, die den notwendigen Spülfluss (der auch einfach eine Volumenverschiebung sein kann) des Atemgases generiert. Die Vorrichtung ist auch dadurch gekennzeichnet, dass in der Leitung zwischen dem ersten Trennmaterial und dem zweiten Trennmaterial ein Rückschlagventil angeordnet ist, welches einen Fluss von Atemgas selektiv in einer Richtung verhindert.

Erfindungsgemäß sind das Trennmaterial 1 und 2 identisch oder unterschiedlich ausgeführt. Das gilt insbesondere hinsichtlich der Wahl der Filter. Beispielsweise sind die Filter unterschiedlich selektiv für Sauerstoff und Kohlendioxid und/oder Anästhetika.

Die Vorrichtung ist ergänzend auch dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Trennmaterial als Filter mit einem oberen Teil und einem unteren Teil ausgeführt ist, wobei zwischen den Teilen ein Diffusionsfilter angeordnet ist, wobei der obere Teil einen Zufluss für das Atemgasgemisch (welches vom ersten Trennmaterial kommt) aufweist und einen Abfluss zur Umgebung, wobei der untere Teil einen Abfluss zum Atemgasweg in Richtung zu dem ersten Trennmaterial aufweist, wobei zwischen dem Abfluss und dem Zufluss im Atemgasweg eine Pumpe / Turbine angeordnet ist, die den Spülfluss für das Atemgas erzeugt.

Die Vorrichtung ist optional auch dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusionsfilter dampfsterilisierbar ist, d.h. thermisch stabil bis 134°C ist.

Die Vorrichtung ist optional auch dadurch gekennzeichnet, dass beide Diffusionsfilter und als Folienfilter / Flächenfilter oder als Rohre (Hohlfasern) ausgebildet sind, wobei die Größe der Flächen und der Durchgangs-Querschnitte dabei so ausgebildet sind, dass ein Fluss von 60 l/min in Flussrichtung möglich ist und in Fluss- und/oder Diffusionsrichtung ein maximaler Druckabfall von 2 cmH2O (==mbar, == hPa) nicht überschritten wird.

Die Vorrichtung ist optional auch dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Durchlässigkeit des Diffusionsfilters von N2 und/oder O2 zu CO2 so ausgebildet ist, dass CO2 im Wesentlichen zurückgehalten wird, wobei das Verhältnis der Durchlässigkeit bevorzugt so groß ist, dass der in die Umgebung oder in ein Atemgasfortleitungssystem entlassene Fluss von CO2 kleiner ist, als der Spülfluss in der ersten Stufe beim Trennmaterial.

Die Vorrichtung ist auch dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fluss in das Trennmaterial hinein 4 bis 30 l/min beträgt und der zweite Fluss in das Trennmaterial hinein 1 bis 35 l/min beträgt.

Die Vorrichtung ist optional auch dadurch gekennzeichnet, dass der Spülfluss zwischen erster Kammer und nachfolgender Kammer nach den Erfordernissen geregelt werden kann, sodass der CO2-Gehalt, der die erste Stufe verlässt, einstellbar ist.

Die Vorrichtung ist auch dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts von dem ersten Trennmaterial und stromaufwärts vor dem inspiratorischen Patientenanschluss eine Atemgaspumpe angeordnet ist. Die Vorrichtung ist optional auch dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts von dem ersten Trennmaterial und stromaufwärts vor der Atemgaspumpe eine Frischgaszufuhr (von Sauerstoff) und/oder eine Anästhesiegaszufuhr angeordnet ist.

Die Vorrichtung ist auch dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts von der Atemgaspumpe ein Sauerstoffsensor und/oder Flusssensor und/oder CO2-Sensor angeordnet ist.

Die Vorrichtung ist optional auch dadurch gekennzeichnet, dass eine kaskadierte Spülfluss- Aufbereitung durch das Trennmaterial vorgesehen ist, bei der das zweite Trennmaterial als ein zweifacher oder vielfacher Diffusionsfilter ausgeführt ist.

Die Vorrichtung ist auch dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Trennmaterial zumindest Kohlendioxid CO2 von dem Atemgasgemisch getrennt und aus der oberen Kammer über den Ausgang in das Atemgasfortleitungssystem abscheidet, wobei eine Pumpe, das abgeschiedene Kohlendioxid CO2 über eine Leitung wieder zum Eingang des zweiten Trennmaterials führt.

Die Vorrichtung ist auch dadurch gekennzeichnet, dass der durch den Diffusionsfilter diffundierte restliche Teil des Atemgasgemisches nämlich im wesentlichen Stickstoff N2 und Sauerstoff O2, welcher hier noch z.B. 6 % CO2 aufweist, aus der unteren Kammer durch die Öffnung zum zweiten Trennmaterial geleitet wird und hier durch den Einlauf eintritt.

Die Vorrichtung ist auch dadurch gekennzeichnet, dass der Einlauf des zweiten Filters mit dem Ablauf des ersten Filters gespeist wird, wobei in dem unteren Teil des zweiten Trennmaterials somit ein weiter reduzierter CO2-Anteil vorherrscht und wobei das so aufbereitete Atemgas wieder dem ersten Trennmaterial zugeführt wird.

Die Erfindung umfasst auch ein Schlauchsystem aufweisend eine erfindungsgemäße Vorrichtung.

Die Erfindung umfasst auch ein Beatmungsgerät aufweisend eine erfindungsgemäße Vorrichtung.

Die Erfindung umfasst auch ein Beatmungsgerät eingerichtet und ausgebildet zur Ausführung der Schritte des Verfahrens.

Die Erfindung umfasst auch ein Beatmungsgerät umfassend eine Vorrichtung zum Auftrennen von einem Atemgasgemisch, welches zumindest O2 und CO2 enthält, und in einem Atemgasweg strömt

-bei dem das Atemgasgemisch unter einem ersten Fluss zu einem ersten Trennmaterial geführt wird,

-wobei das erste Trennmaterial zumindest Sauerstoff O2 und Kohlendioxid CO2 trennt und -wobei Sauerstoff und zu einem reduzierten Anteil CO2 wieder dem Atemgasweg zugeführt wird oder in dem Atemgassystem verbleibt

-wobei das abgetrennte restliche Atemgasgemisch mit zumindest Sauerstoff und einem erhöhten Anteil Kohlendioxid CO2 unter einem zweiten Fluss zu einem zweiten Trennmaterial geführt wird,

-wobei durch das zweite Trennmaterial zumindest Kohlendioxid CO2 von dem Atemgasgemisch getrennt wird und

-wobei das abgetrennte Kohlendioxid CO2 zumindest zeitweise abgeschieden oder in die Umgebung oder in ein Atemgasfortleitungssystem entlassen wird und

-wobei der restliche Teil des Atemgasgemisches nämlich im Wesentlichen Sauerstoff O2 und ein reduzierter Anteil CO2 wieder dem ersten Trennmaterial zugeführt wird.

Die Erfindung besteht alternativ oder ergänzend aus einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Separation von CO2 aus einem Atemgasgemisch, bei dem das Atemgasgemisch an einer Seite einer speziellen semipermeablen Membran entlanggeführt wird, durch die ein Transport der Komponenten des Gasgemisches erfolgen kann, wobei die Membran so gewählt ist, dass derTransport von CO2 und/oder zumindest einen volatilen Anästhetikum durch die Membran wesentlich weniger effektiv erfolgt, als der Transport der anderen Gaskomponenten des Atemgasgemisches, wobei zwei Membranen verwendet werden.

Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.

Es sei ferner darauf hingewiesen, dass eine hierin verwendete, zwischen zwei Merkmalen stehende und diese miteinander verknüpfende Konjunktion „und/oder" stets so auszulegen ist, dass in einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gegenstands lediglich das erste Merkmal vorhanden sein kann, in einer zweiten Ausgestaltung lediglich das zweite Merkmal vorhanden sein kann und in einer dritten Ausgestaltung sowohl das erste als auch das zweite Merkmal vorhanden sein können.

Die Unteransprüche betreffen verschiedene voneinander unabhängige, vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung, deren Merkmale vom Fachmann im Rahmen des technisch Sinnvollen frei miteinander kombiniert werden können. Dies gilt insbesondere auch über die Grenzen der verschiedenen Anspruchskategorien hinaus.

Ein Atemgasgemisch ist im Sinne der Erfindung jedes atembare Gasgemisch, welches Sauerstoff O2 und Kohlendioxid (CO2) und/oder zumindest Sickstoff N2 und/oder zumindest ein Anästhesiegas (beispielsweise Servofluran, Desfluran, Lachgas, Xenon ...) enthält. Die erfindungsgemäß genutzten Filter sind chemisch beständig gegen die eingesetzten Gase und Dämpfe. Das Filtermodul insgesamt ist so eingerichtet und ausgebildet, dass es gereinigt und/oder sterilisiert werden kann. Die Filter oder das Filtermodul weisen daher die notwendige Temperaturbeständigkeit von zumindest 134°C auf.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn mehrere Methoden zur Reduzierung des CO2- Partialdruckes oder des CO2-Anteils miteinander kombiniert werden, also die Einstellung des CO2-Partialdruckes durch eine Gasspülung auf der dem Atemgasgemisch abgewandten Seite der Membran und durch eine Absenkung des Gesamtdruckes auf der dem Atemgasgemisch abgewandten Seite der Membran vorgenommen wird.

Ein wesentlicher Vorteil der verwendeten Membranen besteht insbesondere darin, dass sie gegenüber halogenierten Kohlenwasserstoffen eine hohe Beständigkeit aufweisen. Aus diesem Grund sind sie besonders für Langzeitanwendungen in Anästhesie- oder Beatmungssystemen geeignet, in denen mit einer nennenswerten Beaufschlagung mit diesen Substanzen zu rechnen ist.

Erfindungsgemäß können Sensoren genutzt werden, um die Informationen über die Atemgaswerte oder -Parameter zu liefern beispielsweise über Kohlendioxid.

Erfindungsgemäß sind Beatmungsgeräte nicht-invasive Geräte für Heimanwendungen oder invasive klinische Beatmungsgeräte oder Anästhesie-Beatmungsgeräte und somit jeweils Geräte oder Anwendungen, bei denen Kohlendioxid für den Erfolg der Beatmung oder den Zustand des Patienten ein wichtiger Leitparameter sein kann.

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren zum Auftrennen von einem Atemgasgemisch 3. Das Atemgasgemisch 3 enthält zumindest Sauerstoff O2 und Kohlendioxid CO2 und optional Sickstoff N2 und/oder zumindest ein volatiles Anästhetikum.

Das Atemgasgemisch 3 durchströmt einen Atemgasweg 4 und wird unter einem ersten Fluss zu einem ersten Trennmaterial 1 geführt. Das Atemgasgemisch 3 durchströmt den Atemgasweg 4 zumindest abschnittsweise durch mindestens eine Leitung 8. Die Leitung 8 kann zumindest unterteilt sein in eine Leitung 8a und eine Leitung 8b. Das Atemgasgemisch 3 wird dabei direkt oder forciert (durch den Patienten oder mittels Pumpe oderTurbine) zu dem Trennmaterial 1 gebracht.

Das erste Trennmaterial 1 ist eingerichtet und ausgebildet, zumindest Sauerstoff O2 und/oder Kohlendioxid CO2 von zumindest einem volatilen Anästhetikum (A) zu trennen.

Das zumindest eine volatile Anästhetikum wird wieder dem Atemgasweg 4 zugeführt oder verbleibt im Atemgasweg 4. Der Atemgasweg 4 weist eine Atemgaspumpe 5 (die ein Ventil oder eine Turbine oder eine Atemgasquelle sein kann) auf, die als Turbine ausgeführt sein kann. Über eine Patientenschnittstelle 6 wird das Atemgas zum Patienten 7 geleitet.

Das erste Trennmaterial 1 kann lediglich einen Diffusionsfilter in einem (beispielsweise dem exspiratorischen) Zweig eines Atemgasschlauches darstellen oder das Trennmaterial 1 kann als Filtergehäuse mit einem Zulauf 111 für Atemgas, einer oberen Kammer 11, einem Ablauf 112 für Atemgas zum Patienten, einem Diffusionsfilter 12, einer unteren Kammer 13 und einem Ablauf 132 für Atemgas aus der unteren Kammer 13 und einem Zulauf in die untere Kammer 131 ausgeführt sein.

Das abgetrennte restliche Atemgasgemisch (mit zumindest Sickstoff N2 und Sauerstoff O2 und Kohlendioxid CO2) wird unter einem zweiten Fluss über die Leitung 8a zu einem zweiten Trennmaterial 2 geführt. Durch das zweite Trennmaterial 2 wird zumindest Kohlendioxid CO2 von dem Atemgasgemisch getrennt. Das abgetrennte Kohlendioxid CO2 wird zumindest zeitweise abgeschieden oder in die Umgebung 25 oder in ein Atemgasfortleitungssystem 25 entlassen.

Dabei sind Mittel 24 vorhanden, die den Fluss des abgetrennten Kohlendioxids regulieren.

Der restliche Teil des Atemgasgemisches, nämlich im Wesentlichen (Stickstoff N2 und) Sauerstoff O2, wird über die Leitung 8b wieder dem ersten Trennmaterial 1 zugeführt. Dazu ist in der Leitung 8b oder gasleitend mit der Leitung 8a und/oder 8b verbunden eine Atemgaspumpe / Turbine 10 angeordnet, die den notwendigen Spülfluss (der auch einfach eine Volumenverschiebung sein kann) des Atemgases generiert. In der Leitung 8a kann zwischen dem ersten Trennmaterial 1 und dem zweiten Trennmaterial 2 ein Rückschlagventil 9 angeordnet sein, welches einen Fluss von Atemgas selektiv in einer Richtung verhindert, nämlich insbesondere eine Strömung vom zweiten Trennmaterial 2 zum ersten Trennmaterial 1.

Das erste Trennmaterial 1 ist eingerichtet und ausgebildet, selektiv die kleineren Moleküle Sickstoff N2, Sauerstoff O2, Kohlendioxid CO2 passieren zu lassen und größere Moleküle wie beispielsweise ein volatiles Anästhetikum, zurückzuhalten. Das erste Trennmaterial 1 ist hier als Filter mit einem oberen Teil 11 und einem unteren Teil 13 ausgeführt, wobei zwischen den Teilen ein Diffusionsfilter 12 angeordnet ist. Der obere Teil 11 weist einen Zufluss 111 für das Atemgasgemisch 3 auf und einen Abfluss 112 zum Atemgasweg 4 in Richtung zu einem Patienten 7.

Der untere Teil 13 weist einen Zufluss 131 und einen Abfluss 132 zum Atemgasweg 8a in Richtung zu dem zweiten Trennmaterial 2 auf. Das zweite Trennmaterial ist eingerichtet, selektiv die kleineren Moleküle Sickstoff N2, Sauerstoff O2 passieren zu lassen und zumindest Kohlendioxid CO2 zumindest weitgehend zurückzuhalten. Das zweite Trennmaterial 2 kann einen Diffusionsfilter 22 umfassen.

Das zweite Trennmaterial 2 ist hier als Filter mit einem oberen Teil 21 und einem unteren Teil 23 ausgeführt, wobei zwischen den Teilen ein Diffusionsfilter 22 angeordnet ist. Der obere Teil 21 weist einen Zufluss 211 für das Atemgasgemisch 3 (welches vom ersten Trennmaterial kommt) auf und einen Abfluss 212 zur Umgebung 25.

Der untere Teil 23 weist einen Abfluss 231 zum Atemgasweg 8b in Richtung zu dem ersten Trennmaterial 1 auf. Zwischen dem Abfluss 231 und dem Zufluss 131 ist im Atemgasweg eine Pumpe / Turbine 10 angeordnet, die den Spülfluss für das Atemgas erzeugt. Zwischen dem Abfluss 212 und der Umgebung ist eine Stenose 24 angeordnet, die den Strom von CO2- haltigem Atemgas reguliert. Die Atemgase werden aufgrund eines Konzentrationsgefälles über den Diffusionsfilter 12, 22 aufgetrennt.

Das erste Trennmaterial 1 umfasst beispielsweise einen Diffusionsfilter 12. Der Diffusionsfilter 12 wird mit Patientengasen kontaminiert (mindestens die obere Kammer 11) und sollte daher aufbereitbar (sterilisierbar, waschbar) sein. Der Diffusionsfilter 12 sollte dampfsterilisierbar, d.h. thermisch stabil bis 134°C sein. Heutige chemische Absorber sind nach relativ kurzer Zeit (z.B. eine Arbeitsschicht von 4 - 10 Stunden) verbraucht und danach Sondermüll, weil sie danach Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe (volatilen Anästhetika) enthalten. Ein Diffusionsfilter müsste also bei einer Nutzungszeit von einem Jahr und bei wöchentlicher Aufbereitung etwa 50 Autoklavierzyklen überstehen.

Beide Diffusionsfilter 12 und 22 sind als Folienfilter / Flächenfilter oder als Rohre (Hohlfasern) ausgebildet. Die Größe der Flächen und der Durchgangs-Querschnitte sind dabei so ausgebildet, dass ein Fluss von 60 l/min in Flussrichtung möglich ist und in Fluss- und/oder Diffusionsrichtung ein maximaler Druckabfall von 2 cmH20 (= mbar, = hPa) nicht überschritten wird. Gegebenenfalls können viele Folien oder viele Hohlfasern parallelisiert werden.

Diffusionsfilter 12, 22 können aus diversen Kunststoffen, Keramiken, gepressten Glasperlen oder gesinterten oder gewalzten Metallen (oder Kombinationen daraus) hergestellt werden. Häufig verwendet werden Polysulfone, Polyethersulfon (PES) Cellulose, Celluloseester (Celluloseacetat, Cellulosenitrat), Regenerierte Cellulose (RC), Silikone, Polyamide ("Nylon", genauer: PA 6, PA 6.6, PA 6.10, PA 6.12, PA 11, PA 12), Polyamidimid, Polyamid Harnstoff, Polycarbonate, Keramik, Edelstahl, Silber, Silizium, Zeolithe (Alumosilicate), Polyacrylnitril (PAN), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyvinylchlorid (PVC), Polypiperazinamid.

Kombinationen aus diesen Werkstoffen werden verwendet, um Dünnschichtmembranen ("TF", englisch "thin film"), häufig aus einer Stützschicht (z. B. Celluloseacetat) und einem Überzug (z. B. Polyamid) herzustellen.

Das zweite Trennmaterial 22 ist eingerichtet, selektiv die kleineren Moleküle Sickstoff N2 und Sauerstoff O2 passieren zu lassen und zumindest Kohlendioxid CO2 zumindest weitgehend zurückzuhalten. Das zweite Trennmaterial 2 umfasst einen Diffusionsfilter 22. Das Verhältnis der Durchlässigkeit des Diffusionsfilters 22 von N2 und O2 zu CO2 ist wenigstens 50 : 1. Das Verhältnis der Durchlässigkeit von N2 und O2 zu CO2 kann auch wenigstens 100 : 1 sein. Das Verhältnis der Durchlässigkeit soll bevorzugt so groß sein, dass nach der 2. Stufe der in die Umgebung oder in ein Atemgasfortleitungssystem 25 entlassene Fluss von CO2 kleiner ist, als der Spülfluss in der ersten Stufe (Trennmaterial 1).

Der erste Fluss in das Trennmaterial 1 hinein beträgt beispielsweise 4 bis 25 l/min oder 6 bis 18 l/min. Der entlassene Fluss soll möglichst klein sein. Der entlassene Fluss soll möglichst kleiner sein, als der typische mittlere exspiratorische Patientenfluss.

Ein erwachsener Patient atmet im Mittel in der Minute weniger als 8 I Atemgas aus, welches im Durchschnitt <= 5% CO2 enthält. Wenn das Gas im Diffusionsfilter 2 um den Faktor 10 bis 12 angereichert werden kann, ergibt sich eine Flussrate von 0,6 bis 0,8 l/min für den entlassenen Fluss (durch 212), was akzeptabel ist.

Der erste Fluss wird durch ein Gebläse oder eine Druckgasquelle oder eine Pumpe 5 erzeugt, oder der der Patient atmet direkt in das Trennmaterial 1 hinein, z.B. wenn das Trennmaterial 1 im Exspirationsschlauch ist. In diesem Beispiel ist der Atemgasweg 4 der exspiratorische Atemgasweg 4e.

Der zweite Fluss in das Trennmaterial 2 hinein beträgt 1 bis 25 l/min oder 6 bis 18 l/min. Der Spülfluss zwischen Kammer 13 und der oberen Kammer 21 und der unteren Kammer 23 kann nach den Erfordernissen geregelt werden. Dadurch könnte man den CO2-Gehalt, der die erste Stufe bei 132 verlässt, einstellen. Ein höherer CO2 Gehalt am Ausgang der ersten Stufe (bei 132) ist zwar für den Patienten nicht ideal, könnte jedoch bei Akkubetrieb Energie sparen und die Betriebszeit verlängern.

Der zweite Fluss wird durch ein Gebläse oder eine Druckgasquelle oder eine Pumpe 10 erzeugt. Das Atemgasgemisch 3 wird zumindest teilweise oder vollständig dem exspiratorischen Atemgasweg 4e entnommen. Das erste Trennmaterial 1 ist mit einem ersten Ausgang 112 atemgasleitend mit einem inspiratorischen Atemgasweg 4i verbunden, wobei stromabwärts von dem ersten Trennmaterial 1 und stromaufwärts vor dem inspiratorischen Patientenanschluss 6 eine Atemgaspumpe 5 angeordnet ist. Stromabwärts von dem ersten Trennmaterial 1 und stromaufwärts vor der Atemgaspumpe 5 ist optional eine Frischgaszufuhr (von Sauerstoff) und eine Anästhesiegaszufuhr angeordnet. Stromabwärts von der Atemgaspumpe 5 ist optional ein Sensor, insbesondere ein Sauerstoffsensor und/oder Anästhesiegassensor angeordnet. Stromabwärts von der Atemgaspumpe 5 ist optional ein Flusssensor angeordnet. Stromabwärts von der Atemgaspumpe 5 ist optional ein CO2-Sensor (Kapnometrie) angeordnet. Sensoren können zudem in dem Atemgasweg vor dem ersten Trennmaterial 1 und/oder nach dem ersten Trennmaterial 1 angeordnet sein. Sensoren können auch in dem Atemgasweg vor dem zweiten Trennmaterial 2 und/oder nach dem zweiten Trennmaterial 2 angeordnet sein.

Das Verfahren und die Vorrichtung ermöglichen auch eine Regelung/Steuerung der Anteile bestimmter Atemgase in einem Atemgasgemisch. Dazu wird erfindungsgemäß eine Einspeisung oder Zuleitung von Atemgasen - insbesondere von O2, CO2 und/oder Anästhesiegas - vorgesehen. Ebenso ist die Abtrennung oder Entfernung zumindest von Anteilen bestimmter Atemgase aus einem Atemgasgemisch vorgesehen. Die dafür notwendigen Regelungen, insbesondere die Steuerung der notwendigen Aktoren, werden von einer Steuereinheit, die auch in mehrere Teilsteuereinheiten unterteilt sein kann, vorgenommen.

Insbesondere werden die Aktoren, nämlich insbesondere die Pumpe / Turbine 5, 10, 26 zur Steuerung der Flüsse, die Mittel 24 zur Entfernung von Atemgas(-Anteilen), Rückschlagventile 9, die Frischgaszufuhr (von Sauerstoff) und die Anästhesiegaszufuhr gesteuert/geregelt. Für die Regelung/Steuerung der Anteile bestimmter Atemgase in einem Atemgasgemisch berücksichtigt die Steuereinheit Anwendervorgaben und/oder hinterlegte Anweisungen und/oder die Sensorsignale. Insbesondere von zumindest einem Flusssensor und/oder CO2- Sensor und/oder O2-Sensor und/oder Anästhesiegassensor.

Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren zum Auftrennen von einem Atemgasgemisch 3. Das Atemgasgemisch enthält zumindest Sauerstoff O2 und Kohlendioxid CO2 und optional Sickstoff N2 und/oder zumindest ein volatiles Anästhetikum (A). Figur 2 zeigt die Vorrichtung gemäß Fig. 1, allerdings mit einer kaskadierten Spülfluss- Aufbereitung durch das Trennmaterial 2. Diese könnte zum Einsatz kommen, wenn der Diffusionskoeffizient deutlich kleiner als 100 wäre oder der Gasverlust noch weiter reduziert werden soll. Theoretisch können beliebig viele Stufen kaskadieren. Für jede Stufe wird eine Pumpe benötigt. Da die Flüsse jedoch sehr klein sind, können auch die Pumpen klein und kostengünstig eingerichtet und ausgebildet werden. Im Ergebnis ist es über eine kaskadierte Spülfluss-Aufbereitung möglich, eine geringe Menge Gas zu entlassen, das mit hohen Konzentrationen von CO2 angereichert ist.

Das nach Passage des ersten Diffusionsfilters 12 abgetrennte restliche Atemgasgemisch mit zumindest Sauerstoff O2 und Kohlendioxid CO2, welches hier beispielsweise 60% CO2 aufweist, wird unter einem zweiten Fluss über eine Leitung 8a zu einem zweiten Trennmaterial 2 geführt. Das zweite Trennmaterial ist eingerichtet, selektiv die kleineren Moleküle Sickstoff N2, Sauerstoff O2 passieren zu lassen und zumindest Kohlendioxid CO2 zumindest weitgehend zurückzuhalten. Das zweite Trennmaterial 2 ist als ein zweifacher oder vielfacher Diffusionsfilter 2 ausgeführt.

Durch das zweite Trennmaterial 2 wird zumindest Kohlendioxid CO2 von dem Atemgasgemisch getrennt und aus der oberen Kammer 21 über den Ausgang 212 abgeschieden. Das abgetrennte Kohlendioxid CO2 wird zumindest zeitweise abgeschieden oder in die Umgebung 25 oder in ein Atemgasfortleitungssystem 25entlassen. Das Atemgasfortleitungssystem 25 weist optional eine Pumpe 26 auf, die das abgetrennte Kohlendioxid CO2 über eine Leitung 27 wieder zum Eingang 211 des zweiten Trennmaterials 2 führt.

Der durch den Diffusionsfilter 22 diffundierte restliche Teil des Atemgasgemisches, nämlich im wesentlichen Stickstoff N2 und Sauerstoff O2, welcher hier noch z.B. 6 % CO2 aufweist, wird aus der unteren Kammer 23 durch die Öffnung 231 zum zweiten Trennmaterial 2'geleitet und tritt hier durch den Einlauf 211' ein.

Der erste Filter ist mit einem oberen Teil 21 und einem unteren Teil 23 ausgeführt, wobei zwischen den Teilen ein Diffusionsfilter 22 angeordnet ist. Der obere Teil 21 weist einen Zufluss 211 für das Atemgasgemisch 3 und einen Abfluss 212 zur Umgebung 25 auf. Zwischen dem Abfluss 212 und der Umgebung ist eine Stenose 24 angeordnet, die den Strom von CO2- haltigem Atemgas reguliert.

Der untere Teil 23 weist einen Abfluss 231 in Richtung zu dem zweiten Filter 2' auf. Der Zulauf 211' des zweiten Filters 2' wird mit dem Ablauf des ersten Filters 231 gespeist. Der obere Teil 21' weist einen Abfluss 212' zu einer Pumpe 26 auf, die CO2-haltiges Atemgas (mit 6% CO2) über eine Leitung 27 zu dem Zulauf 211 des ersten Filters 2 leitet. In dem unteren Teil 23' des zweiten Trennmaterials 2' ist somit in diesem Beispiel der CO2-Anteil auf 0,6 % reduziert. Das so aufbereitete Atemgas wird wieder dem ersten Trennmatrial 1 zugeführt. Zwischen dem Abfluss 231' des zweiten Filters und dem Zufluss 131 des ersten Filters ist im Atemgasweg eine Atemgaspumpe 10 angeordnet, die den Spülfluss für das Atemgas erzeugt.

Entsprechend der Ausführung von Fig. 1 kann auch bei der Ausführung entsprechend Fig. 2 stromabwärts von dem ersten Trennmaterial 1 und stromaufwärts vor dem inspiratorischenPatientenanschluss 6 eine Atemgaspumpe 5 angeordnet sein. Stromabwärts von dem ersten Trennmaterial 1 und stromaufwärts vor der Atemgaspumpe 5 ist optional eine Frischgaszufuhr (von Sauerstoff) und eine Anästhesiegaszufuhr angeordnet. Stromabwärts von der Atemgaspumpe 5 ist optional ein Sensor, insbesondere ein Sauerstoffsensor und/oder Anästhesiegassensor angeordnet. Stromabwärts von der Atemgaspumpe 5 ist optional ein Flusssensor angeordnet. Stromabwärts von der Atemgaspumpe 5 ist optional ein CO2-Sensor (Kapnometrie) angeordnet. Sensoren können zudem in dem Atemgasweg vor dem ersten Trennmaterial 1 und/oder nach dem ersten Trennmaterial 1 angeordnet sein. Sensoren können auch in dem Atemgasweg vor dem zweiten Trennmaterial 2 und/oder nach dem zweiten Trennmaterial 2 angeordnet sein oder auch in der Leitung 27.

Das Verfahren und die Vorrichtung ermöglichen auch eine Regelung/Steuerung der Anteile bestimmter Atemgase in einem Atemgasgemisch. Dazu wird erfindungsgemäß eine Einspeisung oder Zuleitung von Atemgasen - insbesondere von O2, CO2 und/oder Anästhesiegas - vorgesehen. Ebenso ist die Abtrennung oder Entfernung zumindest von Anteilen bestimmter Atemgase aus einem Atemgasgemisch vorgesehen. Die dafür notwendigen Regelungen, insbesondere die Steuerung der notwendigen Aktoren, werden von einer Steuereinheit, die auch in mehrere Teilsteuereinheiten unterteilt sein kann, vorgenommen.

Insbesondere werden die Aktoren, nämlich insbesondere die Pumpe / Turbine 5, 10, 26 zur Steuerung der Flüsse, die Mittel 24 zur Entfernung von Atemgas(-Anteilen), Rückschlagventile 9, die Frischgaszufuhr (von Sauerstoff) und die Anästhesiegaszufuhr gesteuert/geregelt.

Für die Regelung/Steuerung der Anteile bestimmter Atemgase in einem Atemgasgemisch berücksichtigt die Steuereinheit Anwendervorgaben und/oder hinterlegte Anweisungen und/oder die Sensorsignale. Insbesondere von zumindest einem Flusssensor und/oder CO2- Sensor und/oder O2-Sensor und/oder Anästhesiegassensor.

Figur 3 zeigt die Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre (Vorrichtung und Verfahren) in einem erfindungsgemäßen Beatmungsgerät und die Implikationen aus der Lehre. Figur 3 zeigt an einem hämodynamisch stabilen, anästhetisierten Patienten die Bedeutung der alveolären Ventilation VA bei der Eliminierung von CO2. Figur 3 zeigt den Verlauf unterschiedlicher patientenspezifischer physiologischer Parameter beim Monitoring der alveolären Ventilation anhand der volumetrischen Kapnographie. Dargestellt ist in (B) die Veränderung der alveolären Ventilation (VA) bei einem hämodynamisch stabilen Patienten durch (A) Verringerung der Atemfrequenz (RR) von 15 auf 10 Atemzüge pro Minute (i), durch Erhöhung (ii) sowie Reduktion (iii) des Tidalvolumens (VT) unter kontrollierter Beatmung.

Die Elimination von Kohlendioxid (VCO2) (in D dargestellt) und die alveolären CO2- Partialdrücke (PACO2) (in C dargestellt) verhalten sich gegenläufig. Der arterielle CO2- Partialdruck (PaCO2) ist in (C) über dem alveolären PACO2 (obere Linie in C) dargestellt.

Nicht alle Teile des Atemweges - von Mund- und Nasenöffnung bis Alveolen - nehmen tatsächlich am Gasaustausch teil. Um die „Effektivität" der Beatmung zu beurteilen und ggf. optimieren zu können, sind Informationen über den Anteil der „effektiven" alveolären Ventilation sehr hilfreich. CO2 ist aufgrund seiner hohen Löslichkeit und der daraus resultierenden sehr schnellen Kinetik ein idealer Indikator für die alveoläre Ventilation (VA), Daher bietet sich die Messung und grafische Darstellung des im Ausatmungsgasgemisch gemessenen CO2 Partialdrucks (PETCO2) in Form der Kapnographiekurve zur kontinuierlichen Überwachung der Ventilation an. Beispiele für die qualitative Beurteilung der Ventilation mittels Kapnographie sind: Diskonnektion, Apnoe, Ausschluss der Fehlintubation, Obstruktion, Ausschluss einer Patient-Ventilator Asynchronie und vieles mehr. Weiter wird PETCO2 als quantitatives Maß zur Adjustierung der Ventilation verwendet - bei stabiler Hämodynamik und konstantem Stoffwechsel ist ein hoher PETCO2 Indikator einer Hypo-, bzw. ein niedriger PETCO2 Indiz für eine Hyperventilation. Beides zieht in der Praxis eine Anpassung des Atemminutenvolumens (VE) am Beatmungsgerät nach sich. Nachdem VE das Produkt aus Tidalvolumen und Atemfrequenz ist, bietet sich die Modulation dieser beiden Komponenten hierfür an. Prinzipiell werden heute niedrige Tidalvolumina (VT) angestrebt, um mittels lungenprotektiver Beatmung Volu-, Bio- und Barotraumata zu vermeiden. Was dabei jedoch besonders zu berücksichtigen ist, ist die Tatsache, dass bei jedem Atemzug neben den am Gasaustausch teilnehmenden Alveolen auch Toträume belüftet werden. Der Anteil dieser Totraumbelüftung beeinflusst die Effizienz der Beatmung maßgeblich. Für Atemminutenvolumen, alveoläre Ventilation (VA) und Totraumventilation (VD) gilt folgende einfache Formel:

VE = VA + VD

VE setzt sich also zusammen aus einem effektiven Teil, bei dem das Gas im Kontakt mit den Lungenkapillaren steht und damit am Gasaustausch teilnimmt (alveoläre Ventilation = VA) und einem ineffektiven Teil, der nicht am Gasaustausch teilnimmt (Totraum = VD). Somit ist VA und sein Anteil an VE ein Maß für die Effizienz der Atmung und insbesondere beim respiratorisch Eingeschränkten sind VA und VD wichtige Kenngrößen zur Optimierung der Beatmungseinstellung. Demnach wird VA berechnet als:

VA = VE - VD

Figur 3 zeigt an einem hämodynamisch stabilen, anästhetisierten Patienten die Bedeutung von VA bei der Eliminierung von CO2. Änderungen von Atemfrequenz und VT induzierten Veränderungen von VA, die die CO2-Partialdrücke und CO2-Elimination (VCO2) in entgegengesetztem Sinn beeinflussen. Die größere VCO2 bei erhöhter VA reduziert die Partialdrücke auf beiden Seiten der alveolokapillären Membran, was zu einer Hypokapnie führt. Umgekehrt bringt die niedrigere VA eine geringere CO2-Elimination und damit eine Hyperkapnie mit sich.

Die Kapnographie ist ein geeignetes Mittel, um die Menge bzw. den Anteil des exspiratorischen Kohlenstoffdioxids, kurz exspiratorischer CO2 genannt, zu bestimmen und auch graphisch darzustellen. Dabei wird die CO2-Kinetik maschinell beatmeter Patienten auf nichtinvasive Art und in Echtzeit dargestellt. Insbesondere die volumetrische Kapnographie stellt ein geeignetes Mittel für das klinische Monitoring maschinell beatmeter Patienten dar.

Mittels Kapnographie kann dabei die CO2-Konzentration in Atemgasen während des Atemzyklus gemessen werden. Die CO2-Konzentration wird dabei regelmäßig durch die Absorption von Infrarotlicht gemäß dem Lambert-Beer'schen Gesetz berechnet und üblicherweise als Partialdruck in der Einheit mmHg ausgedrückt. Die graphische Darstellung der CO2-Elimination während der Atmung wird als Kapnogramm bezeichnet und das entsprechende Messgerät als Kapnograph.

Der patientenspezifische physiologische Parameter der Menge des CO2, bzw. konkret des Volumens an CO2, das bei einem einzelnen Atemzug des Patienten eliminiert wird, kann nichtinvasiv durch die volumetrische Kapnographie mittels Integration des exspiratorischen CO2 über das exspiratorische Tidalvolumen bestimmt werden.

Im Zuge des vorschlagsgemäßen Verfahrens kann also die Diffusion des CO2 als den Erfolg der künstlichen Beatmung repräsentierender, patientenspezifischer physiologische Parameter herangezogen werden, um sodann automatisiert Rückschlüsse für die Anpassung des wenigstens eines technischen Beatmungsparameters zu ziehen. Eine physiologisch erfolgreiche aber auch den Patienten schonende künstliche Beatmung kann somit sichergestellt werden.

Nach einem weiteren Aspekt der Lehre wird ein Beatmungsgerät zur künstlichen Beatmung eines Patienten vorgeschlagen. Das vorschlagsgemäße Beatmungsgerät umfasst: eine Messeinrichtung (Sensor), die zum Erfassen wenigstens eines patientenspezifischen physiologischen Parameters (wie beispielsweise O2 oder CO2) eingerichtet ist; eine Steuereinrichtung, die zum Festlegen wenigstens eines technischen Beatmungsparameters eingerichtet ist, wobei auf Grundlage des technischen Beatmungsparameters das Beatmen des Patienten erfolgt, wobei der wenigstens eine technische Beatmungsparameter wenigstens einem der Beatmungparameter Atemgasdruck, Atemminutenvolumen, Tidalvolumen, Atemfrequenz, positiver end-exspiratorischer Druck, und/oder durch das Beatmungsgerät bereitgestellte, inspiratorische Sauerstoffkonzentration und/oder dem durch das Beatmungsgerät bereitgestellten CO2-Anteil oder -Partialdruck entspricht; sowie eine Regelungseinheit, die in Kommunikation mit der Messeinrichtung und mit der Steuereinrichtung ist. Die Messeinrichtung ist dabei derart eingerichtet, dass sie eine sich wiederholende Messung des wenigstens eines patientenspezifischen physiologischen Parameters in Zeitabständen durchführt. Die Regelungseinheit ist derart eingerichtet, dass sie eine Anpassung des wenigstens eines technischen Beatmungsparameters auf Grundlage der sich wiederholenden Messung des patientenspezifischen physiologischen Parameters durchführt.

Das vorschlagsgemäße Beatmungsgerät zur künstlichen Beatmung eines Patienten ist vorzugsweise dazu eingerichtet, mittels eines vorbeschriebenen Verfahrens und/oder unter Nutzung der Vorrichtung betrieben zu werden.

Insbesondere ist im Hinblick auf das Beatmungsgerät die Erkenntnis wesentlich, dass der von einem Atemzug zum nächsten Atemzug des künstlich beatmeten Patienten veränderliche Funktionszustand der beatmeten Lungen in die Regelung der Beatmungseinstellungen mit einbezogen wird. Durch die gleichzeitige Einbeziehung sowohl technischer als auch physiologischer Kenngrößen einerseits in Form der technischen Beatmungsparameter andererseits in Form der patientenspezifischen physiologischen Parameter in die Regelung des Beatmungsgerätes wird eine neue Dimension der Beatmungstherapie erreicht. Dieses Vorgehen ermöglicht eine sichere Steuerung der Beatmungstherapie, selbst unter den verschärften Bedingungen, denen die moderne Intensivmedizin heute ausgesetzt ist, nämlich abnehmender Liegezeiten der Patienten trotz zunehmend schwerer erkrankter Patienten.

Das vorschlagsgemäße Beatmungsgerät kann automatisiert den Zustand des Patienten über die patientenspezifischen physiologischen Parameter beobachten und in regelmäßig Zeitabständen über die vorgeschlagene Regelung/Steuerung automatisch die technischen Beatmungsparameter derart anpassen, dass eine erfolgreiche und auch schonende künstliche Beatmung des Patienten erfolgt.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Beatmungsgeräts ist vorgesehen, dass die Messeinrichtung als Kapnopgraph ausgebildet ist und derart eingerichtet ist, dass sie die sich wiederholende Messung des wenigstens eines patientenspezifischen physiologischen Parameters mittels, vorzugsweise volumetrischer, Kapnographie durchführt, und dass der wenigstens eine patientenspezifische physiologische Parameter wenigstens einem unmittelbar den CO2-Gasaustausch in der Lunge des Patienten repräsentierenden Parameter, vorzugsweise wenigstens einem der Parameter end-exspiratorischer CO2-Partialdruck im ausgeatmeten Gasgemisch, alveolärer CO2-Partialdruck, oder bei einem einzelnen Atemzug des Patienten eliminiertes Volumen an CO2 entspricht.