Die Erfindung betrifft eine Beatmungsvorrichtung zum Beatmen eines Patienten, eine Ventileinrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Beatmungsvorrichtung.

Die künstliche Beatmung eines Patienten mittels einer Beatmungsvorrichtung setzt voraus, dass dieser entweder durch ausreichend tiefe Sedierung oder Narkose („künstliches Koma“) oder aufgrund muskulärer Schwäche bei langem Krankheitsverlauf die Beatmung toleriert. Bei nicht (mehr) ausreichender Sedie- rungstiefe oder abklingender Narkose und wiedereinsetzendem Atemantrieb des Patienten unterstützen die meisten Beatmungsvorrichtungen Spontanatmungsversuche. Die damit einhergehenden, kurzzeitigen Druckerniedrigungen innerhalb des Beatmungszyklus bzw. -Vorgangs, zu denen es bei Spontanatmungsversuchen des Patienten kommt, können die Beatmungsvorrichtung „triggern“ (also auslösen). Dabei baut die Beatmungsvorrichtung durch Insufflation von Atemgas einen voreingestellten Druck auf. Arbeitet das Beatmungsgerät synchron mit den Spontanatmungsversuchen des Patienten, führt dies zu einer schonenden Unterstützung der anfänglich nicht ausreichenden Atmung des Patienten. Über die Zeit ist dann zumeist eine Entwöhnung des Patienten vom Beatmungsgerät durch sukzessive Reduktion der Druckunterstützung möglich.

Während der Beatmung eines Patienten kann es aber dazu kommen, dass der Patient tatsächlich gegen die Beatmungsvorrichtung arbeitet (z. B. durch zu starke Einatmungsversuche und/oder Husten bzw. Pressen). Dabei kann eine unzureichende oder asynchrone Unterstützung von Spontanatmungsversuchen des Patienten durch die Beatmungsvorrichtung zu stark negativen Drücken, fehlender Druckentlastung und eine gegen den Widerstand des Patienten weiterlaufende Beatmung zu sehr hohen Drücken in der Lunge bzw. in dem Atemweg des Patienten führen. Insbesondere stark negative Drücke können Schäden am Lungengewebe und konsekutiv eine Verschlechterung der Lungenfunktion (sowohl der Lungenmechanik als auch des Gasaustausches) verursachen. Hierfür ist der Begriff „P-SILI“ („patient self-inflicted lung injury“) geprägt worden. Sehr hohe Drücke können hingegen insbesondere bei kritisch kranken Patienten, die z. B. eine medikamentöse Kreislaufunterstützung benötigen, zu Kreislaufinstabilität oder sogar zum Kreislaufzusammenbruch mit Reanimationspflichtigkeit führen.

Abhängig von den technischen Gegebenheiten der Beatmungsvorrichtung und/oder den gewählten Einstellungen ist eine Beatmungsvorrichtung nicht zwangsläufig in der Lage, den durch Einatmungsversuche entstehenden Unterdrück durch Erhöhung des Gasflusses bzw. Fluidstroms, mit dem das Atemgas insuffliert wird, adäquat zu kompensieren bzw. einen durch Husten bzw. Pressen erzeugten zu hohen Druck in dem Atemweg bzw. der Lunge zu reduzieren bzw. schnell und weitgehend oder sogar vollständig abzubauen. Letzteres ist aber sinnvoll, um den Beatmungsreiz zunächst zu eliminieren, den Patienten so zur Ruhe kommen zu lassen und um danach die Beatmung erneut wieder vorsichtig zu starten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik angeführten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll eine Beatmungsvorrichtung vorgeschlagen werden, die eine künstliche Beatmung eines Patienten weiter verbessert. Weiter soll eine Ventileinrichtung vorgeschlagen werden, die z. B. mit einer herkömmlichen Beatmungsvorrichtung verbunden werden kann, so dass eine künstliche Beatmung eines Patienten verbessert werden kann. Weiter soll ein Verfahren zur Beatmung eines Patienten vorgeschlagen werden, durch das eine künstliche Beatmung eines Patienten verbessert werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgaben trägt eine Beatmungsvorrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 , eine Ventileinrichtung gemäß Patentanspruch 17 sowie ein Verfahren gemäß Patentanspruch 19 bei. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und/oder Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden. Es wird eine Beatmungsvorrichtung vorgeschlagen, zumindest umfassend eine Gaszuführeinrichtung zum Zuführen eines ersten Fluidstroms hin zu einem Atemweg (einer Lunge) eines Patienten, eine Gasabführeinrichtung zum Abführen eines zweiten Fluidstroms aus dem Atemweg zurück in die Beatmungsvorrichtung (also z. B. in ein zur Umgebung des Patienten abgetrenntes Auffangvolumen für die verbrauchte und ggf. kontaminierte Atemluft) oder an eine Umgebung (des Patienten), eine Steuereinrichtung zum Betreiben der Beatmungsvorrichtung sowie mindestens ein erstes Ventil.

Das erste Ventil ist an einer ersten Leitung angeordnet, die mit dem Atemweg fluidtechnisch verbunden ist. Über das erste Ventil ist der Atemweg in Abhängigkeit von einem in dem Atemweg vorliegenden ersten Druck schaltbar mit der Umgebung des Patienten fluidtechnisch verbindbar.

Die Umgebung weist insbesondere einen atmosphärischen Druck, also z. B. zwischen 980 und 1020 mbar [Millibar], und ein unbegrenztes Volumen auf. Unbegrenztes Volumen heißt insbesondere, dass sich durch die Zuleitung des über das erste Ventil in die Umgebung strömenden (dritten) Fluidstroms weder die Temperatur noch der Druck in der Umgebung ändert, eben weil das Volumen der Umgebung so groß ist.

Insbesondere entlässt das erste Ventil den über das erste Ventil strömenden (dritten) Fluidstrom unmittelbar an die Umgebung, d. h. stromabwärts des ersten Ventils ist kein (relevanter) Strömungswiderstand (z. B. keine zweite oder dritte Leitung, ggf. aber eine vierte Leitung) vorgesehen.

Über eine vierte Leitung kann der dritte Fluidstrom ggf. abgeführt und, falls erforderlich, gereinigt werden.

Eine Gaszuführeinrichtung umfasst insbesondere eine Gasquelle für Atemgas, z. B. für Sauerstoff oder ein Sauerstoff-Stickstoff-Gemisch bzw. Luft sowie eine (zweite) Leitung zur Zuleitung des ersten Fluidstroms hin zum Atemweg. Die Atemgasquelle ist z. B. ein Druckbehälter, aus dem der erste Fluidstrom über die Beatmungsvorrichtung hin zum Atemweg transportierbar ist. Über die Gaszuführeinrichtung kann das für einen Inspirationsvorgang (entsprechend einer Einatmung) benötigte Atemgas bereitgestellt werden.

Der erste Fluidstrom kann neben dem Atemgas auch Additive, z. B. Medikamente, Feuchtigkeit etc. enthalten.

Eine Gasabführeinrichtung umfasst zumindest eine (bzw. die zweite oder eine separate dritte) Leitung zur Ableitung des zweiten Fluidstroms aus dem Atemweg zurück zur Beatmungsvorrichtung oder zur Umgebung. Die Gasabführeinrichtung kann weiter ein (zweites) Ventil zur Drosselung oder gesteuerten (teilweisen) Freigabe dieser Leitung aufweisen. Damit kann z. B. ein durch die elastischen Rückstellkräfte des Atemapparates (also Brustkorb, Atemmuskeln, Lunge, Atemweg) des Patienten nur ungleichmäßiger Druckabbau in der Lunge und im Atemweg vergleichmäßigt werden.

Insbesondere umfasst die Gasabführeinrichtung eine Saugeinrichtung, durch die der zweite Fluidstrom aus dem Atemweg zumindest zeitweise angesaugt werden kann. Insbesondere ist durch den Einsatz einer Saugeinrichtung der gesamte Exspirationsvorgang (entsprechend einer Ausatmung) hinsichtlich des Volumenstroms des zweiten Fluidstroms und des Druckverlaufs im Atemweg steuerbar.

Die Steuereinrichtung ist insbesondere zum Betreiben der Beatmungsvorrichtung geeignet ausgestattet, konfiguriert oder programmiert. Insbesondere kann durch die Steuereinrichtung zumindest einer oder können mehrere oder alle der folgenden Parameter gesteuert werden: der erste Fluidstrom, der zweite Fluidstrom, ein über das erste Ventil strömender dritter Fluidstrom, ein Druckverlauf des ersten Druckes im Atemweg, eine Zusammensetzung des ersten Fluidstroms etc..

Die erste Leitung verbindet insbesondere fluidtechnisch das erste Ventil mit dem Atemweg. Über eine zweite Leitung kann insbesondere der erste Fluidstrom dem Atemweg zugeführt werden. Über die zweite Leitung kann insbesondere der zweite Fluidstrom aus dem Atemweg abgeführt werden. Ggf. kann eine separate dritte Leitung vorgesehen sein, über die der zweite Fluidstrom aus dem Atemweg abgeführt wird. Die erste Leitung kann separat von den anderen Leitungen ausgeführt sein und mit den anderen Leitungen (ausschließlich) über den Atemweg fluidtechnisch verbunden sein. Ggf. kann die erste Leitung aber auch mit der zweiten Leitung und/oder mit der dritten Leitung bzw. über diese mit dem Atemweg verbunden sein.

Die zweite Leitung kann z. B. zumindest teilweise durch einen (Beatmungs-) Tubus, der über den Rachen bis in die Luftröhre des Patienten reicht, gebildet werden. Die zweite Leitung kann aber auch durch ein anderes, endotracheal (d.h. in die Luftröhre) eingeführtes Lumen gebildet werden. Insbesondere ist es auch möglich, dass die zweite Leitung eine Kehlkopf- oder Gesichtsmaske oder eine (geschlossene) Haube umfasst, über die der Patient beatmet wird.

Der erste Druck ist insbesondere der in dem Atemweg vorliegende aktuelle Druck bzw. der Druck, anhand dessen die Beatmung des Patienten durch die Beatmungsvorrichtung ausgerichtet wird. Der erste Druck wird insbesondere durch einen Drucksensor überwacht. Dieser kann den ersten Druck unmittelbar in dem Atemweg (messtechnisch) erfassen oder auch, wenn der Drucksensor beabstan- det von dem Atemweg angeordnet ist, berechnen. Zur Berechnung des ersten Druckes werden insbesondere die in den Atemweg zugeführten bzw. aus dem Atemweg abgeführten Fluidströme erfasst bzw. gemessen.

Insbesondere wird ein tubusnah bzw. nah am Atemweg angeordnetes erstes Ventil (mit der Funktion eines Druckentlastungsventils) vorgeschlagen, das z. B. bei einem zu starkem Einatmungsversuch des Patienten und dadurch (zu) niedrigem Druck im Beatmungssystem und der Lunge (bzw. im Atemweg) und/oder bei Husten oder Pressen des Patienten und dadurch (zu) hohem Druck im Beatmungssystem und der Lunge (bzw. im Atemweg) den Atemweg hin zur Umgebung mit kurzer Latenz öffnet, also insbesondere für einen (z. B. programmierbaren) Zeitraum offenhält, dann wieder schließt und somit wieder eine kontrollierte oder assistierte Beatmung über die Gaszuführeinrichtung und Gasabführeinrichtung ermöglicht.

Insbesondere verbindet das erste Ventil bei einem zu niedrigen Druck im Beatmungssystem und der Lunge (bzw. im Atemweg) und/oder bei einem zu hohen Druck im Beatmungssystem und der Lunge (bzw. im Atemweg) den Atemweg mit der Umgebung, also insbesondere für einen (z. B. programmierbaren) Zeitraum. Das Ventil schließt dann wieder (in der Regel, wenn der Druck wieder innerhalb der vorgesehenen Grenzen ist), so dass dann wieder eine kontrollierte oder assistierte Beatmung über die Gaszuführeinrichtung und Gasabführeinrichtung möglich ist.

Insbesondere ist das erste Ventil über die fluidtechnische Verbindung der ersten Leitung in einem Abstand von höchstens 60 cm [Zentimeter], insbesondere von höchstens 45 cm, bevorzugt von höchstens 30 cm, von dem Atemweg angeordnet. Insbesondere ist der das erste Ventil öffnende und schließende Körper in dem genannten Abstand zum Atemweg angeordnet. Bevorzugt ist der Auslass am Ventil hin zur Umgebung in dem genannten Abstand zum Atemweg angeordnet.

Der Abstand erstreckt sich insbesondere von einem distalen Ende der ersten Leitung (wenn diese direkt in den Atemweg mündet) oder von einem distalen Ende der zweiten bzw. dritten Leitung (wenn die erste Leitung über die zweite bzw. dritte Leitung mit dem Atemweg fluidtechnisch verbunden ist) bis zu dem ersten Ventil, also bis zu dem Körper des ersten Ventils bzw. dem Auslass.

Insbesondere beträgt das zwischen dem ersten Ventil und dem Atemweg vorliegende Totvolumen zumindest der ersten Leitung höchstens 200 ml [Milliliter], bevorzugt höchstens 100 ml. Das Totvolumen ist das Volumen, das sich zwischen der Einmündung in den Atemweg und dem ersten Ventil (bzw. dem Körper des ersten Ventils bzw. dem Auslass) befindet. Das Totvolumen wird also zumindest durch die erste Leitung, ggf. zusätzlich über die zweite bzw. dritte Leitung gebildet.

Insbesondere ist auch ein Strömungswiderstand der ersten Leitung, d. h. von dem Atemweg hin zum ersten Ventil bzw. hin zur Umgebung, möglichst gering, so dass über das erste Ventil möglichst effektiv ein (dritter) Fluidstrom aus dem Atemweg ab- oder dem Atemweg zugeführt werden kann. Insbesondere verlegt die Beatmungsvorrichtung den Atemweg des Patienten vollständig, so dass ein Zuführen und Abführen eines Fluidstroms ausschließlich über die Beatmungsvorrichtung, d. h. über die Gaszuführeinrichtung, die Gasabführeinrichtung und ggf. das erste Ventil, erfolgt. Z. B. kann die Beatmungsvorrichtung einen Cuff (ein Dilatationselement) aufweisen, durch das der Atemweg von der den Patienten umgebenden Umgebung fluidtechnisch getrennt ist.

Insbesondere erfolgt das Zuführen des ersten Fluidstroms an dem ersten Ventil vorbei und bis hin zum Erreichen eines an der Gaszuführeinrichtung bzw. an der Steuereinrichtung eingestellten endinspiratorischen (Spitzen-)Druckes. Das erste Ventil verbindet (erst) bei bzw. nach Überschreiten eines ersten Druckes, der größer ist als der endinspiratorische Druck und diesen um höchstens 10 mbar, bevorzugt höchstens 5 mbar, besonders bevorzugt höchstens 2 mbar, überschreitet, den Atemweg mit der Umgebung. Das erste Ventil schaltet insbesondere also auch bei höheren Drucküberschreitungen, aber zumindest auch schon bei einer Drucküberschreitung, die zwischen größer null und 10 mbar beträgt.

Insbesondere erfolgt das Abführen des zweiten Fluidstroms an dem ersten Ventil vorbei bis hin zum Erreichen eines an der Gasabführeinrichtung bzw. an der Steuereinrichtung eingestellten endexspiratorischen Druckes. Das erste Ventil verbindet (erst) bei bzw. nach Unterschreiten eines ersten Druckes, der kleiner ist als der endexspiratorische Druck und diesen um höchstens 10 mbar, bevorzugt höchstens 5 mbar, besonders bevorzugt höchstens 2 mbar, unterschreitet, den Atemweg mit der Umgebung. Das erste Ventil schaltet insbesondere also auch bei höheren Druckunterschreitungen, aber zumindest auch schon bei einer Druckunterschreitung, die zwischen größer null und 10 mbar beträgt.

Insbesondere kann das erste Ventil durch zwei getrennte erste Ventile realisiert werden, wobei durch das eine erste Ventil das Verbinden des Atemweges mit der Umgebung bei bzw. nach Überschreiten des ersten Druckes und durch das andere erste Ventil das Verbinden des Atemweges mit der Umgebung bei bzw. nach Unterschreiten des ersten Druckes erfolgt. Insbesondere umfasst die Beatmungsvorrichtung zusätzlich eine Saugeinrichtung, wobei die Steuereinrichtung eingerichtet ist, während eines Exspirationsvorgangs durch die Saugeinrichtung den zweiten Fluidstrom (ausgehend von dem endinspiratorischen (Spitzen-)Druck) bis zum Erreichen des endexspiratorischen Druckes selbstständig zu steuern.

Insbesondere schaltet das erste Ventil mit einer Empfindlichkeit von höchstens 2 mbar, bevorzugt von höchstens 1 mbar. Empfindlichkeit heißt hier, dass der Schaltpunkt des ersten Ventils, d. h. die Schaltung von dem geschlossenen Zustand hin zum offenen Zustand, eine maximale Abweichung (von höchstens 2 mbar bzw. höchstens 1 mbar) von einem voreingestellten Schaltpunkt aufweist.

Insbesondere schaltet das mindestens eine erste Ventil selbsttätig. Insbesondere ist das erste Ventil z. B. als Ein-Wege-Ventil ausgeführt, das z. B. gegen eine Rückstellfeder hin zu einem offenen Zustand schaltbar ist. Insbesondere umfasst das mindestens eine erste Ventil (dann) zwei erste Ventile, wobei das eine erste Ventil z. B. bei Überschreitung des endinspiratorischen Druckes und das andere erste Ventil z. B. bei Unterschreitung des endexspiratorischen Druckes selbstständig schaltet.

Insbesondere ist das mindestens eine erste Ventil durch die Steuereinrichtung schaltbar. Insbesondere umfasst die Beatmungsvorrichtung einen Drucksensor, der den aktuellen ersten Druck (messtechnisch) ermittelt bzw. erfasst, wobei die Steuereinrichtung zur Betätigung des mindestens einen ersten Ventils in Abhängigkeit von einem Signal des Drucksensors eingerichtet ist. Das erste Ventil ist z. B. ein elektromagnetisch betätigtes Ventil.

Insbesondere ist die Steuereinrichtung eingerichtet, das mindestens eine erste Ventil in Abhängigkeit von dem ersten Druck zu öffnen und damit den Atemweg mit der Umgebung zu verbinden und auch unabhängig von dem ersten Druck wieder zu schließen und so den Atemweg von der Umgebung zu trennen. Insbesondere kann also durch die Steuereinrichtung eine Zeit programmiert sein, für die das erste Ventil dann in dem geöffneten Zustand verbleibt, wenn es geöffnet wurde. Der offene Zustand des ersten Ventils kann dann unabhängig von dem weiteren Verlauf des ersten Druckes erhalten bleiben.

Insbesondere ist die Steuereinrichtung zum Betreiben der Beatmungsvorrichtung und damit zur Einstellung eines Verlaufs des ersten Druckes während zumindest eines Beatmungsvorgangs, also zumindest während eines Inspirationsvorgangs und/oder eines Exspirationsvorgangs eingerichtet, wobei das mindestens eine erste Ventil durch die Steuereinrichtung schaltbar und damit der Atemweg mit der Umgebung verbindbar ist. Insbesondere ist die Steuereinrichtung eingerichtet, das erste Ventil zu schalten, wenn der erste Druck um mindestens 2 mbar von einem vorbestimmten Verlauf des ersten Druckes abweicht.

Das erste Ventil verbindet den Atemweg mit der Umgebung (erst) bei bzw. nach einer Abweichung des ersten Druckes von dem vorbestimmten Verlauf um mindestens 2 mbar. Das erste Ventil schaltet insbesondere bei einer Abweichung von höchstens 10 mbar, bevorzugt höchstens 5 mbar, und verbindet dann den Atemweg mit der Umgebung. Das erste Ventil schaltet insbesondere also auch bei größeren Abweichungen des ersten Druckes von dem vorbestimmten Verlauf, aber zumindest auch schon bei einer Abweichung, die zwischen 2 mbar und 10 mbar beträgt.

Insbesondere kann so auch während einer Beatmung, wenn also der Patient z. B. durch die Beatmungsvorrichtung mit Fluidströmen beatmet wird, ein Druckabbau bzw. Druckaufbau in dem Atemweg über den dritten Fluidstrom erfolgen, der über das erste Ventil aus dem Atemweg ab- oder dem Atemweg zugeführt wird.

Insbesondere umfasst die Beatmungsvorrichtung zusätzlich eine zweite Leitung, über die der Atemweg mit der Beatmungsvorrichtung fluidtechnisch verbunden ist, wobei das mindestens eine erste Ventil an der zweiten Leitung angeordnet ist.

Insbesondere ist entlang der ersten Leitung und damit zwischen dem Atemweg und dem mindestens einen ersten Ventil ein Filter angeordnet, so dass ausschließlich ein über das erste Ventil strömender (dritter) Fluidstrom den Filter beaufschlägt. Der Filter schützt insbesondere das erste Ventil vor Kontamination und Feuchtigkeit und den Atemweg des Patienten vor Eindringen von Partikeln sowie die bronchialen Schleimhäute vor Wärmeverlust und Austrocknung.

Insbesondere ist die Steuereinrichtung eingerichtet, dass, wenn das mindestens eine erste Ventil geschaltet und der Atemweg mit der Umgebung verbunden ist, die Beatmungsvorrichtung so betreibbar ist, dass über die Gaszuführeinrichtung ein erster Fluidstrom dem Atemweg zuführbar ist. Insbesondere kann so dem Atemweg während des Inspirationsvorgangs weiter der erste Fluidstrom zugeführt werden. Insbesondere kann so auch während des Exspirationsvorgangs ein durch das geöffnete erste Ventil verursachter Druckabfall des ersten Druckes zumindest teilweise oder vollständig gesteuert werden, indem dem Atemweg über die zweite Leitung weiter der erste Fluidstrom zugeführt wird.

Insbesondere ist die Steuereinrichtung eingerichtet, dass, wenn das erste Ventil während des Zuführens des ersten Fluidstroms geschaltet und der Atemweg mit der Umgebung verbunden ist und zumindest solange das erste Ventil geschaltet ist, ein Volumenstrom und/oder ein Sauerstoffgehalt des ersten Fluidstroms erhöhbar ist. Insbesondere kann so der Sauerstoffgehalt in dem Atemweg auf einem hohen bzw. gewünschten (und gegenüber der Umgebung erhöhten) Niveau gehalten werden. Insbesondere wird beim Öffnen des ersten Ventils ein dritter Fluidstrom aus der Umgebung und über das erste Ventil dem Atemweg zugeführt. Der dritte Fluidstrom weist das atmosphärische Verhältnis von Sauerstoff und Stickstoff auf, das aber für eine Beatmung eines Patienten nicht ausreichend sein kann. Aus diesem Grund wird dann, wenn der Atemweg also auch den dritten Fluidstrom aufnimmt, der Volumenstrom und/oder der Sauerstoffgehalt des ersten Fluidstroms erhöht, so dass der Sauerstoffgehalt in dem Atemweg möglichst wenig abfällt.

Es wird weiter eine Ventileinrichtung vorgeschlagen, zumindest umfassend mindestens ein erstes Ventil, einen Drucksensor zur Ermittlung eines in einem Atemweg eines Patienten vorliegenden aktuellen ersten Druckes sowie eine Ventilsteuereinrichtung, die zur Betätigung des mindestens einen ersten Ventils in Abhängigkeit von einem Signal des Drucksensors eingerichtet ist. Die Ventileinrichtung ist mit einer (konventionellen) Beatmungsvorrichtung, zumindest umfassend eine Gaszuführeinrichtung zum Zuführen eines ersten Fluidstroms hin zu dem Atemweg des Patienten, eine Gasabführeinrichtung zum Abführen eines zweiten Fluidstroms aus dem Atemweg sowie eine Steuereinrichtung zum Betreiben der (konventionellen) Beatmungsvorrichtung, zur Ausbildung der beschriebenen Beatmungsvorrichtung verbindbar bzw. verbunden. Das erste Ventil ist dann an einer ersten Leitung angeordnet, die mit dem Atemweg fluidtechnisch verbunden ist. Über das erste Ventil ist der Atemweg in Abhängigkeit von einem in dem Atemweg vorliegenden ersten Druck schaltbar mit einer Umgebung des Patienten fluidtechnisch verbindbar, wobei die Umgebung einen atmosphärischen Druck und ein unbegrenztes Volumen aufweist.

Insbesondere wird über das erste Ventil der Atemweg in Abhängigkeit von einem in dem Atemweg vorliegenden ersten Druck schaltbar mit der Umgebung des Patienten fluidtechnisch verbunden oder davon getrennt, wobei die Umgebung einen atmosphärischen Druck und ein unbegrenztes Volumen aufweist.

Es wird also eine Ventileinrichtung vorgeschlagen, die mit konventionellen Beatmungsvorrichtung kombinierbar ist. Diese Kombination ergibt hinsichtlich der Funktion die vorstehend beschriebene Beatmungsvorrichtung. Dabei kann die Steuereinrichtung der konventionellen Beatmungsvorrichtung weiterhin die Beatmung regulieren, wobei insbesondere (ausschließlich) die Funktion des ersten Ventils, also das Öffnen und wieder Schließen des ersten Ventils, durch die Ventilsteuereinrichtung steuerbar ist.

Insbesondere erfolgt eine Betätigung des ersten Ventils durch die Ventilsteuereinrichtung unabhängig von einer Steuerung der Beatmung durch die Steuereinrichtung.

Es wird weiter ein Verfahren zum Betreiben einer Beatmungsvorrichtung vorgeschlagen, insbesondere zum Betreiben der beschriebenen Beatmungsvorrichtung. Die Beatmungsvorrichtung umfasst zumindest eine Gaszuführeinrichtung zum Zuführen eines ersten Fluidstroms hin zu einem Atemweg eines Patienten, eine Gasabführeinrichtung zum Abführen eines zweiten Fluidstroms aus dem Atemweg zurück in die Beatmungsvorrichtung oder an eine Umgebung, eine Steuereinrichtung zum Betreiben der Beatmungsvorrichtung sowie mindestens ein erstes Ventil. Das erste Ventil ist an einer ersten Leitung angeordnet, die mit dem Atemweg fluidtechnisch verbunden ist, wobei über das erste Ventil der Atemweg in Abhängigkeit von einem in dem Atemweg vorliegenden ersten Druck schaltbar mit einer Umgebung des Patienten fluidtechnisch verbindbar ist, wobei die Umgebung einen atmosphärischen Druck und ein unbegrenztes Volumen aufweist.

Insbesondere wird über das erste Ventil der Atemweg in Abhängigkeit von einem in dem Atemweg vorliegenden ersten Druck schaltbar mit der Umgebung des Patienten fluidtechnisch verbunden oder davon getrennt, wobei die Umgebung einen atmosphärischen Druck und ein unbegrenztes Volumen aufweist.

Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte: a) Betreiben der Beatmungsvorrichtung und zumindest Zuführen des ersten Fluidstroms über die Gaszuführeinrichtung bis zum Erreichen eines endinspiratorischen Druckes und/oder Abführen des zweiten Fluidstroms über die Gasabführeinrichtung bis zum Erreichen eines endexspiratorischen Druckes; und,

• wenn der erste Druck größer ist als der endinspiratorische Druck und diesen um höchstens 10 mbar überschreitet oder

• wenn der erste Druck kleiner ist als der endexspiratorische Druck und diesen um höchstens 10 mbar unterschreitet, oder

• wenn die Steuereinrichtung zum Betreiben der Beatmungsvorrichtung und damit zur Einstellung eines Verlaufs des ersten Druckes während zumindest eines Beatmungsvorgangs, also zumindest während eines Inspirationsvorgangs und/oder eines Exspirationsvorgangs eingerichtet und das mindestens eine erste Ventil durch die Steuereinrichtung schaltbar und damit der Atemweg mit der Umgebung verbindbar ist und der erste Druck um mindestens 2 mbar von einem vorbestimmten Verlauf des ersten Druckes abweicht, b) Schalten des mindestens einen ersten Ventils und Verbinden des Atemweges mit der Umgebung. Die obige (nicht abschließende) Einteilung der Verfahrensschritte in a) und b) soll vorrangig nur zur Unterscheidung dienen und keine Reihenfolge und/oder Abhängigkeit erzwingen. Auch die Häufigkeit der Verfahrensschritte z. B. während der Einrichtung und/oder des Betriebes des Systems kann variieren. Ebenso ist möglich, dass Verfahrensschritte einander zumindest teilweise zeitlich überlagern. Insbesondere ist Schritt b) bedingt und wird ggf. nur dann ausgeführt werden, wenn die genannten Bedingungen gegeben sind. Insbesondere wird sonst weiter Schritt a) ausgeführt. Insbesondere werden die Schritte a) und b) in der angeführten Reihenfolge durchgeführt.

Insbesondere umfasst das Verfahren, dass beim Schalten des ersten Ventils ein Alarmsignal durch die Beatmungsvorrichtung erzeugt wird. Das Alarmsignal ist insbesondere ein optisches und/oder akustisches und/oder elektrisches Alarmsignal.

Die Ausführungen zu der Beatmungsvorrichtung sind insbesondere auf die Ventileinrichtung und das Verfahren übertragbar und jeweils umgekehrt.

Es wird weiter eine Steuereinrichtung vorgeschlagen, die zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens ausgestattet, konfiguriert oder programmiert ist.

Weiter kann das Verfahren auch von einem Computer bzw. mit einem Prozessor einer Steuereinrichtung ausgeführt werden.

Es wird demnach auch ein System zur Datenverarbeitung vorgeschlagen, das einen Prozessor umfasst, der so angepasst/konfiguriert ist, dass er das Verfahren bzw. einen Teil der Schritte des vorgeschlagenen Verfahrens durchführt.

Es kann ein computerlesbares Speichermedium vorgesehen sein, das Befehle umfasst, die bei der Ausführung durch einen Computer/Prozessor diesen veranlassen, das Verfahren bzw. mindestens einen Teil der Schritte des vorgeschlagenen Verfahrens auszuführen. Die Ausführungen zu dem Verfahren sind insbesondere auf die Beatmungsvorrichtung, die Ventileinrichtung und/oder das computerimplementierte Verfahren (also den Computer bzw. den Prozessor, das System zur Datenverarbeitung, das computerlesbare Speichermedium) übertragbar und umgekehrt.

Bei dem ersten Ventil handelt es sich insbesondere um ein elektromagnetisches Ventil. Mittels eines geeigneten Adapters (z. B. eines Standard-T-Stückes), an den auch die zweite bzw. dritte Leitung der Beatmungsvorrichtung angeschlossen sein kann, wird das erste Ventil direkt auf bzw. an einen Tubus (oder eine Kehlkopf- oder Gesichtsmaske) gesteckt. Verglichen mit Ventilen, die sich in einem Anästhesiegerät bzw. in einem Intensivventilator befinden, lassen sich so Totvolumen und Strömungswiderstände minimieren, da das erste Ventil bei Aktivierung tubusnah bzw. in geringem Abstand zum Atemweg öffnet.

Bei einer Ausführungsvariante eines ersten Ventils kann sich in einer (schraubbaren und dadurch demontierbaren) Gewindekappe eine Lochblende mit einem typischerweise aber nicht zwangsläufig fixen Durchmesser (von z. B. 9 mm) befinden, die durch einen Gummikonus druckdicht verschlossen wird. Der Gummikonus sitzt auf einem elektromagnetisch bewegbaren Kolben, der bei Aktivierung bzw. beim Schalten und somit Öffnung des ersten Ventils gegen Federdruck (mit einem Hub von z. B. ca. 2,5 mm) in eine elektromagnetische Spule hineingezogen wird. Dadurch wird die Lochblende freigegeben und ein dritter Fluidstrom passiert Öffnungen in einem Gewindering, auf den die Gewindekappe mit der Lochblende geschraubt wird.

Neben der typischerweise hinsichtlich des Durchmessers fix ausgeführten Lochblende sind die Öffnungen im Gewindering vom Durchmesser grundsätzlich variierbar: Dies kann z. B. mittels eines weiteren Ringes mit Öffnungen geschehen, der über dem Gewindering liegt und gegen diesen verdreht werden kann, so dass die freie Fläche der Öffnungen in den beiden übereinanderliegenden Ringen variiert werden kann. Technisch ist so auch der Schließ-Öffnungsmechanis- mus des ersten Ventils realisierbar. Kürzere Latenzzeiten und bessere Dichtigkeit lassen aber einen Schließ-Öffnungsmechanismus mittels einer Lochblende und eines Gummikonus auf einem elektromagnetisch bewegbaren Kolben vorteilhaft erscheinen.

Das erste Ventil ist insbesondere für eine Desinfektion komplett zerlegbar und ist somit wiederverwendbar.

Das erste Ventil wird insbesondere mittels eines Standard-Stutzen in einen Filter gesteckt, vorzugsweise einen sogenannten „heat and moisture exchange'-Filter (HME-Filter), der das erste Ventil vor Kontamination und Feuchtigkeit und den Atemweg des Patienten vor Eindringen von Partikeln sowie die bronchialen Schleimhäute vor Wärmeverlust und Austrocknung schützt.

Im Wesentlichen gibt es für den Anschluss des ersten Ventils an einen Tubus (oder eine Kehlkopf- oder Gesichtsmaske) insbesondere zwei Ausgestaltungen:

Gemäß einer ersten Ausgestaltung wird das erste Ventil hinter einem Filter (der das erste Ventil vor Kontamination und Feuchtigkeit und den Atemweg des Patienten vor Eindringen von Partikeln sowie die bronchialen Schleimhäute vor Wärmeverlust und Austrocknung schützt) am Seitenschenkel eines Standard-T-Stü- ckes angeschlossen. Die Druckmessung erfolgt wahlweise über das Beatmungsgerät, mit dem das erste Ventil insbesondere über eine Datenschnittstelle kommuniziert und/oder von diesem gesteuert wird, oder über eine separate Druckmessleitung, die vorzugsweise an einem tief im Tubus oder tracheal (also in der Luftröhre) liegenden Druckmesskatheter bzw. Drucksensor oder alternativ am Port des Filters angeschlossen wird, der normalerweise zur Entnahme einer Atemgasprobe zu Analysezwecken (z. B. Kohlendioxidgehalt) dient, aber auch eine Druckmessung vor dem Tubus und somit indirekt auch im Atemweg ermöglicht.

Gemäß einer zweiten Ausgestaltung ist das erste Ventil hinter einem Filter (der das erste Ventil vor Kontamination und Feuchtigkeit und den Atemweg des Patienten vor Eindringen von Partikeln sowie die bronchialen Schleimhäute vor Wärmeverlust und Austrocknung schützt) an einem speziellen Adapter angeschlossen, der insbesondere neben einem Zugang für einen Druckmesskatheter bzw. Drucksensor zumindest einen Standardanschluss für z. B. den Filter mit aufgestecktem erstem Ventil sowie einen weiteren Standardanschluss für z. B. ein (geschlossenes) Absaugsystem oder einen Bronchoskopie-Port aufweist und zusätzlich auch noch einen Ventilationsanschluss (vorzugsweise mit einem Luer- Lock-Anschluss) für eine Beatmungsvorrichtung bzw. eine zweite und/oder dritte Leitung oder eine (zusätzliche) regelbare Atemgasquelle (z. B. eine Druckgasquelle oder ein turbinengetriebener „Blower“) hat, mit dem (zusätzliches) Atemgas dem Atemweg zu- und/oder von diesem abgeführt werden kann.

Das erste Ventil bzw. die Ventileinrichtung umfasst insbesondere eine manuell bedienbare Programmier- und Steuerungseinheit (die Ventilsteuereinrichtung), die entweder mit dem ersten Ventil eine (Bau-)Einheit bildet, sich bevorzugt aber in einem vom ersten Ventil getrennten Gehäuse befindet oder in die Beatmungsvorrichtung integriert ist.

Der erste Druck wird insbesondere mittels einer Druckmessleitung (ggf. in Kombination mit einem Druckmesskatheter) bzw. eines Drucksensors entweder vor dem Tubus (z. B. am Filter des ersten Ventils), im Tubus oder vorzugsweise tracheal (also in der Luftröhre) gemessen. Letzteres ermöglicht die genauesten Messungen des ersten Druckes.

Der erste Druck wird mit einem in der Programmier- und Steuerungseinheit verbauten Drucksensor als absoluter Druck gemessen, aber typischerweise als Relativdruck, also als Druck über bzw. unter dem (aktuellen) Umgebungsluftdruck (dem atmosphärischen Druck bzw. Druck der Umgebung) ausgegeben.

Der Umgebungsluftdruck, der über einen zweiten, vorzugsweise in der Programmier- und Steuerungseinheit verbauten Drucksensor ebenfalls als absoluter Druck gemessen werden kann, dient als Referenzdruck, der von dem vor dem Tubus, im Tubus oder vorzugsweise tracheal gemessen ersten Druck abgezogen wird. Auch die (einzustellenden) Druckgrenzen, bei denen das erste Ventil öffnet, sind insbesondere Relativdrücke.

Hinsichtlich der Kommunikation mit der Beatmungsvorrichtung und ggf. einer (zusätzlichen) regelbaren Atemgasquelle sind verschiedene Lösungen möglich: Bei einer sogenannten „stand alone' -Lösung kann das erste Ventil durch seine Programmier- und Steuerungseinheit bzw. seine Ventilsteuereinrichtung völlig unabhängig von der Beatmungsvorrichtung betrieben werden. Die Messung des ersten Druckes erfolgt insbesondere über eine separate Druckmessleitung (ggf. in Kombination mit einem Druckmesskatheter) bzw. einen separaten Drucksensor.

Die Ventilsteuereinrichtung ist insbesondere in der Lage, selbst zu alarmieren, also ein Alarmsignal zu erzeugen (lokal und vorzugsweise auch in Richtung einer Zentrale) und eine Alarmhistorie auszugeben (anhand derer man bei wiederholten Alarmen ggf. die Sedierungstiefe des Patienten anpassen kann). Ggf. erfolgt auch die differenzierte Steuerung des Volumenstroms bzw. des (vierten) Fluidstroms einer (zusätzlichen) regulierbaren Atemgasquelle durch die Ventilsteuereinrichtung. Der Alarm kann z. B. immer dann ausgelöst werden, wenn das erste Ventil in den geöffneten Zustand wechselt. Der Alarm umfasst insbesondere ein optisches und/oder akustisches und/oder elektrisches Alarmsignal.

Die „stand alone“-Lösung ist insbesondere interessant in Kombination mit herkömmlichen Beatmungsvorrichtungen (und herkömmlichen Beatmungsmodi wie z. B. VCV - „volume-controlled ventilation", PCV - „pressure-controlled ventilation", BiPAP - „biphasic positive airway pressure", APRV - „airway pressure release ventilation"), die nicht selbst mit einer Ventilsteuereinrichtung für das erste Ventil nachgerüstet werden können.

Bei einer sogenannten kombinierten Lösung kommuniziert das erste Ventil mit seiner Ventilsteuereinrichtung insbesondere zumindest zeitweise mit der Beatmungsvorrichtung bzw. mit der Steuereinrichtung der Beatmungsvorrichtung (z. B. hinsichtlich der Übernahme von Druckmessdaten der Beatmungsvorrichtung). Die Druckgrenzen bzw. Schaltpunkte des ersten Ventils werden insbesondere an der Ventilsteuereinrichtung eingegeben, die auch den ersten Druck und/oder dessen Verlauf überwacht, typischerweise Alarme ausgibt (lokal und vorzugsweise auch in Richtung einer Zentrale) und das erste Ventil steuert. Ggf. erfolgt auch die differenzierte Steuerung eines (vierten) Fluidstroms einer (zusätzlichen) regulierbaren Atemgasquelle durch die Ventilsteuereinrichtung.

Bei einer sogenannten integrierten Lösung kommuniziert das erste Ventil vollständig (oder weitgehend vollständig) mit der Beatmungsvorrichtung bzw. der Steuereinrichtung und/oder einer (zusätzlichen) regulierbaren Atemgasquelle (z. B. hinsichtlich der Übernahme von Druckmessdaten von der Beatmungsvorrichtung, der Programmierung der Druckgrenzen an der Beatmungsvorrichtung, der Überwachung des ersten Druckes und der Steuerung des ersten Ventils durch die Beatmungsvorrichtung bzw. die Steuereinrichtung, ggf. auch differenzierte Steuerung eines (vierten) Fluidstroms einer (zusätzlichen) regulierbaren Atemgasquelle durch die Beatmungsvorrichtung).

Die Bedienelemente für die Ventilsteuereinrichtung befinden sich bei der „stand alone“-Lösung und der kombinierten Lösung entweder unmittelbar am ersten Ventil oder vorzugsweise an der Ventilsteuereinrichtung (ggf. an einem von dem ersten Ventil getrennt angeordneten Gehäuse), hingegen bei der integrierten Lösung vorzugsweise an der Beatmungsvorrichtung.

Im Folgenden wird die Funktionsweise des ersten Ventils nochmals beschrieben: Wird eine eingestellte untere bzw. obere Druckgrenze (z. B. unterhalb des endex- spiratorischen Druckes oder oberhalb des endinspiratorischen Druckes) unter- bzw. überschritten, öffnet das erste Ventil, bleibt dann insbesondere für eine programmierte Zeit offen und schließt danach wieder (wodurch die Beatmung des Patienten durch die Beatmungsvorrichtung wieder beginnt bzw. fortgesetzt wird).

Dabei ist die untere Druckgrenze insbesondere etwas niedriger eingestellt als der an der Beatmungsvorrichtung gewählte oder alternativ der tatsächlich gemessene niedrigste erste Druck innerhalb des Beatmungsvorgangs (z. B. der endex- spiratorische Druck). Die obere Druckgrenze ist hingegen insbesondere etwas höher eingestellt als der an der Beatmungsvorrichtung gewählte oder alternativ der tatsächlich gemessene höchste erste Druck innerhalb des Beatmungsvorgangs (z. B. der endinspiratorische (Spitzen-)Druck). Das erste Ventil ist insbesondere also druckgesteuert.

Insbesondere kommuniziert die Ventilsteuereinrichtung des ersten Ventils mit der Beatmungsvorrichtung während des Beatmungsvorgangs, so dass auch eine differenzierte Steuerung des ersten Ventils möglich ist, z. B. kann das erste Ventil bei einer Abweichung von einem programmierten Druckverlauf geschaltet werden. Dabei kann das erste Ventil z. B. bei einem während des Inspirationsvorgangs oder des Exspirationsvorgangs plötzlich (relativ gesehen) abfallenden oder steigenden ersten Druck geschaltet werden, so dass der Atemweg mit der Umgebung fluidtechnisch verbunden ist.

Bei Auslösen bzw. Öffnen des ersten Ventils wird der erste Fluidstrom der Beatmungsvorrichtung in Richtung hin zum Patienten vorzugsweise erhöht. Dabei ist es sinnvoll, wenn eine fluidtechnische Verbindung zwischen dem Atemweg und der Umgebung über das erste Ventil geöffnet wird und der Patient durch das offene erste Ventil Luft einatmen kann, den ersten Fluidstrom (zum Patienten) und ggf. auch die Sauerstoffkonzentration im (zugeführten) Atemgas zu erhöhen, um so einen relevanten Abfall der Sauerstoffkonzentration in dem vom Patienten eingeatmeten Gas zu verhindern (infolge des über das erste Ventil aus der Umgebung dem Atemweg zugeführten dritten Fluidstroms).

Es kann zwar nur zu einer relevanten Abnahme der Sauerstoffkonzentration durch Vermischung des Atemgases (erster Fluidstrom, den der Patient einatmet) mit Umgebungsluft (dritter Fluidstrom) kommen, wenn der maximale Gasfluss der Einatmung seitens des Patienten den (ggf. erhöhten) Atemgasfluss seitens der Beatmungsvorrichtung (ggf. in Kombination mit einer (zusätzlichen) regelbaren Atemgasquelle) überschreitet. Dennoch ist aber aus Sicherheitsgründen insbesondere bei kritisch kranken Patienten ein erhöhter erster Fluidstrom mit 100 % Sauerstoff zu erwägen, der entweder durch die Beatmungsvorrichtung oder eine (zusätzliche) regelbare Atemgasquelle zur Verfügung gestellt wird.

Bei einem bestimmten Fluidstrom entscheiden grundsätzlich der Widerstand des offenen ersten Ventils, ggf. zusammen mit dem Widerstand des (dem ersten Ventil vorgeschalteten) Filters, auf der einen Seite und der Widerstand z. B. des Tubus (oder der Kehlkopf- oder Gesichtsmaske) sowie die Widerstände in dem Atemweg bzw. im Lungengewebe des Patienten auf der anderen Seite darüber, wieviel Fluid/Gas bei offenem ersten Ventil zum Patienten bzw. in den Atemweg des Patienten strömt. Ein- bzw. Ausatmung(sversuche) des Patienten beeinflussen dabei den (tatsächlichen) Fluidstrom in den bzw. aus dem Atemweg des Patienten.

Das erste Ventil und ggf. der (dem ersten Ventil vorgeschaltete) Filter haben typischerweise zwar geringe, aber dennoch relevante Widerstände. Bei geöffnetem erstem Ventil wird daher durch einen ggf. (automatisch) angepassten, höheren ersten Fluidstrom abhängig vom Widerstand des offenen ersten Ventils und ggf. des (diesem vorgeschalteten) Filters ein leicht positiver Druck in dem Atemweg des Patienten (im Sinne eines sogenannten PEEP = „positive end-expiratory pressure“) aufgebaut und gehalten, sofern der Patient nicht atmet. Die daraus resultierende Vordehnung der Lunge ist atemmechanisch (zumeist) sehr sinnvoll.

Der Widerstand des offenen ersten Ventils, ggf. zusammen mit dem Widerstand des (dem ersten Ventil vorgeschalteten) Filters, definiert dabei in Abhängigkeit vom ersten Fluidstrom die Höhe des Druckes, der sich aufbauen kann. Eine Erhöhung des ersten Fluidstroms führt immer zu einer Druckerhöhung, eine Erniedrigung hingegen zu einer Druckabnahme.

Der (ggf. erhöhte) erste Fluidstrom kann von der eigentlichen Beatmungsvorrichtung oder aber auch von einer weiteren, dann vorzugsweise durch die Ventilsteuereinheit des ersten Ventils direkt geregelten Atemgasquelle bereitgestellt werden. Die weitere Atemgasquelle kann z. B. über einen Adapter angeschlossen werden, auf dem auch das erste Ventil, ggf. mit vorgeschaltetem Filter, steckt. Mit einem adaptierten ersten Fluidstrom (von einer konventionellen Beatmungsvorrichtung und/oder ggf. einer (zusätzlichen) regulierbaren Atemgasquelle) ist so nicht nur bei geschlossenem, sondern sogar bei offenem ersten Ventil eine Druckunterstützung während des Inspirationsvorgangs (im Sinne assistierter bis hin zu kontrollierter Beatmung) möglich.

Insbesondere sind konventionelle Beatmungsvorrichtungen nur in der Lage, die Volumenzunahme und den Druckanstieg in dem Atemweg bzw. der Lunge während des Inspirationsvorgangs zu kontrollieren. Die Volumenabnahme und der Druckabfall in dem Atemweg bzw. der Lunge während des Exspirationsvorgangs werden hingegen durch konventionelle Beatmungsvorrichtungen nicht (aktiv) gesteuert. Am Ende des Inspirationsvorgangs wird lediglich der Beatmungsdruck von dem Atemweg bzw. der Lunge genommen, wodurch es zum (passiven) Gasabfluss aus dem Atemweg bzw. der Lunge kommt, dessen Betrag durch die Rückstellkräfte von Lunge und Brustkorb sowie die Abflusswiderstände in dem Atemweg bzw. der Lunge des Patienten und der Beatmungsvorrichtung bestimmt wird.

Hingegen ist mit einem ersten Ventil in Kombination mit einer Beatmungsvorrichtung und/oder einer (zusätzlichen) regelbaren Atemgasquelle auch eine Gasabflusskontrolle während des Exspirationsvorgangs wie folgt realisierbar: In dem Moment, wenn das erste Ventil öffnet, wird der erste Fluidstrom von der Beatmungsvorrichtung und/oder einer (zusätzlichen) regelbaren Atemgasquelle in Richtung des Patienten so erhöht, dass der Druck in dem Atemweg bzw. der Lunge ggf. zunächst gehalten wird (im Sinne einer Plateaudruckphase) und danach durch Reduktion des ersten Fluidstroms von der Beatmungsvorrichtung und/oder einer (zusätzlichen) regelbaren Atemgasquelle langsam und kontrolliert fällt.

Der Betrag des dafür nötigen Volumenstroms ist insbesondere von der Dimensionierung der (freien) Öffnungsfläche des ersten Ventils abhängig: Bei kleinerer Öffnungsfläche und somit höherem Widerstand des ersten Ventils ist er kleiner, bei größerer Öffnungsfläche und somit niedrigerem Widerstand hingegen größer. Aufgrund des so aufgebauten, dann langsam abnehmenden Gegendruckes entweicht das Atemgas langsam und kontrolliert aus dem Atemweg bzw. der Lunge. So wird eine physiologische Ausatmung imitiert, durch die die Lunge homogener belüftet bleibt. Die dadurch wiederum bessere Volumendehnbarkeit (auch als „compliance“ bezeichnet) der Lunge reduziert die durch den Patienten zu leistende Atemarbeit („work of breathing“).

Aber auch bei einer Beatmungsvorrichtung, die sowohl den Inspirations- als auch den Exspirationsvorgang vollumfänglich kontrollieren kann (z. B. durch Ansaugen und damit Steuern des zweiten Fluidstroms), macht ein erstes Ventil Sinn, insbesondere wenn die Beatmungsvorrichtung einen Widerstand aufweist, der eine selbstständige Atmung des Patienten an diesem Gerät (also mit gegenüber der Umgebung geschlossener Beatmungsvorrichtung) unmöglich macht. Das erste Ventil fungiert dann als „Druckwächter'' und stellt sicher, dass sich keine zu niedrigen oder zu hohen, potenziell schädlichen Drücke in dem Atemweg bzw. der Lunge des Patienten aufbauen können.

Mittels des beschriebenen ersten Ventils und geeigneter Steuerung (insbesondere mit kurzen Latenzzeiten) der Fluidströme und des ersten Ventils kann auch eine einfache, druckkontrollierte Beatmungsvorrichtung (ohne Rückatmung bzw. Rückführung von Atemgas über einen Kohlendioxidabsorber) zur assistierten und/oder kontrollierten Beatmung konstruiert werden, die lediglich aus einem Fluidzuführungsschenkel und einem (typischerweise sehr kurzen) Fluidabführungsschenkel mit aufgestecktem ersten Ventil besteht. Dabei sind der Fluidzuführungsschenkel und der Fluidabführungsschenkel immer miteinander verbunden und nicht wie bei konventionellen Beatmungsvorrichtungen durch Ventile zur Steuerung der Fluidflussrichtung getrennt. Weiter wird der während des Exspirationsvorgangs zum Patienten hin aufgebaute Druck bei offenem ersten Ventil durch einen adaptierten ersten Fluidstrom gesteuert.

Das aus der zwangsläufigen Mischung von Fluid/Gas vor dem Tubus resultierende Problem eines ungenaueren Atemgasmonitorings (z. B. Messung der Koh- lendioxidkonzentration im ausgeatmeten Atemgas) kann durch eine tiefe, vorzugsweise tracheale Probenentnahme von Atemgas (z. B. über einen Katheter) sehr einfach gelöst werden.

Typischerweise ist bei dieser Beatmungsvorrichtung das erste Ventil während des Inspirationsvorgangs geschlossen, was eine genaue Volumetrie des insuff- lierten, typischerweise sauerstoffreichen Atemgases erlaubt. Bei Erreichen des programmierten Beatmungsdruckes öffnet das erste Ventil, während gleichzeitig der Volumenstrom des ersten Fluidstroms erhöht wird. In diesem Moment kommt das zugeführte Fluid vorzugsweise von einer Druckluftquelle oder einem turbinengetriebenen Luft-„Blower“, da so Sauerstoff eingespart werden kann. Durch ggf. intermittierendes, nur kurzzeitiges Öffnen des ersten Ventils kann der aufgebaute Druck zunächst gehalten werden (im Sinne einer Plateaudruckphase), bevor durch sukzessive Erniedrigung des Volumenstroms des ersten Fluidstroms während des Exspirationsvorgangs der Druck vorzugsweise langsam und stetig auf einen programmierten, endexspiratorischen Wert fällt. Ist dieser Druck erreicht, schließt das erste Ventil wieder (ggf. nach einer erneuten Plateaudruckphase) für den nachfolgenden Inspirationsvorgang.

Sofern der vollständige Stopp des ersten Fluidstroms von der Atemgasquelle insbesondere gegen Ende des Exspirationsvorgangs bei dann niedrigeren Rückstellkräften von Lunge und Brustkorb nicht zu einem ausreichend schnellen Abfluss von Atemgas (zweiter Fluidstrom) aus der Lunge des Patienten führt, kann zur Unterstützung der Ausatmung und somit Verkürzung des Exspirationsvorgangs ggf. über die Öffnungen des ersten Ventils mittels Unterdrück auch Atemgas angesaugt werden (wenn über die Beatmungsvorrichtung ein solches Ansaugen nicht möglich ist). Grundsätzlich ist so ein während des Inspirationsvorgangs und des Exspirationsvorgangs gleicher Atemgasfluss (und dadurch ein zeitliches Verhältnis von Inspirationsvorgang und Exspirationsvorgang von 1 zu 1 ) möglich, was energetische Vorteile hat.

Das erste Ventil bzw. die Ventileinrichtung hat noch weitere, insbesondere intensivmedizinische Anwendungsmöglichkeiten, die nachstehend erläutert werden sollen:

Für das Entfernen von Sekret aus den Atemwegen insbesondere langzeitbeat- meter Patienten werden heute aus hygienischen Gründen zumeist geschlossene Absaugsysteme verwendet. Bei zu langem Saugen kann sich daher ein erheblicher Unterdrück in der Lunge des Patienten aufbauen. Die damit einhergehende Reduktion des peripheren Gasvolumens in der Lunge (die sogenannte funktionelle Residualkapazität), aus dem der Patient Sauerstoff bekommt, kann die Sauerstoffversorgung des Patienten gefährden. Dies kann ein erstes Ventil zuverlässig verhindern. Das erste Ventil öffnet und somit kann Luft einströmen, die dann (zusammen mit dem zu entfernenden Sekret) quantitativ abgesaugt wird, so dass mehr sauerstoffreiches Gas in der Lungenperipherie verbleibt.

Klinisch interessant ist auch die Möglichkeit, die bei langzeitbeatmeten Patienten oft gestörte Funktion des Zwerchfelles (als wichtigstem Atemmuskel) zu testen und zu monitoren: So kann der maximale Unterdrück, der bei (für die Messung) gestopptem Atemgasfluss während eines Inspirationsvorgangs bzw. eines Einatmungsversuches des Patienten mit einem zunächst geöffneten, dann für das Messmanöver kurzzeitig verschlossenen und danach wieder geöffneten ersten Ventil gemessen wird, als Relativmaß für die Kraft des Zwerchfelles herangezogen werden.

Ein weiteres Messmanöver mit zwischenzeitlichem Verschluss des ersten Ventils (während eines Spontanatmungsversuches bei ansonsten offener Beatmungsvorrichtung) und konstantem ersten Fluidstrom (von der Beatmungsvorrichtung oder einer (zusätzlichen) regelbaren Atemgasquelle) ist unter einem funktionellen Aspekt interessant: Solange ein Patient während eines Inspirationsvorgangs bzw. eines Einatmungsversuches bei dann geschlossenem ersten Ventil keinen Druckabfall in den oberen Atemwegen erzeugen kann, ist der erste Fluidstrom von der Beatmungsvorrichtung oder einer (zusätzlichen) regelbaren Atemgasquelle immer höher als der Atemgasfluss, den der Patient aus eigener Kraft generieren kann. In diesem Fall bekommt der Patient also durchgehend eine Druckunterstützung. Kommt es hingegen während des Inspirationsvorgangs bzw. des Einatmungsversuches zu einem (kurzzeitigen) Druckabfall in den oberen Atemwegen, so kann der Patient einen höheren (Spitzen-)Fluss generieren. Das erste Ventil kann also helfen, während eines Inspirationsvorgangs bzw. eines Einatmungsversuches bei ansonsten offener Beatmungsvorrichtung den (Spitzen- )Fluss ausschließlich gegen die Widerstände des Tubus und im Atemweg bzw. Lungengewebe des Patienten (also ohne zusätzliche Widerstände in der Beatmungsvorrichtung) abzuschätzen. Wie das vorstehend geschilderte Messmanöver ist auch dieses ein interessanter Verlaufsparameter insbesondere bei der Entwöhnung von der Beatmung (dem sogenannten „Weaning“).

Bei langzeitbeatmeten Patienten ist auch ein überwachtes Training des Zwerchfelles durch intermittierenden, programmierbaren Verschluss des ersten Ventils während sukzessiv länger werdender Spontanatmungsphasen mit offenem ersten Ventil und adaptiertem Atemgasfluss möglich. Das Training besteht dann z.

B. darin, dass der Patient für eine Einatmung das erste Ventil auslösen und hierfür den programmierten Unterdrück für die Öffnung des ersten Ventils erzeugen muss. Gelingt dies dem Patientin zunehmend häufig, spricht dies für zunehmende Kraft des Zwerchfelles.

Im Rahmen der Entwöhnung von der maschinellen Beatmung kann der Patient das erste Ventil sowohl durch einen Einatmungsversuch (und dadurch Unterschreiten der eingestellten unteren Druckgrenze) als auch leichtes Pressen (und dadurch Überschreiten der eingestellten oberen Druckgrenze) intermittierend und für eine programmierte Zeit öffnen und kann dann bei niedrigen Atemwegswiderständen (die den physiologischen nahekommen) selbstständig atmen. Dabei übernimmt das offene erste Ventil mit seinem typischerweise fixen (alternativ aber variablen) Öffnungsquerschnitt die wichtige Funktion der Stimmritze als „Ausatmungsbremse“. Die Häufigkeit, mit der der Patient das erste Ventil auslöst, ist dabei ebenfalls ein mögliches Kriterium, um den Fortschritt des „Weaning“ zu beurteilen. Dementsprechend kann man die zunächst eher kurzen Öffnungspha- sen des ersten Ventils sukzessiv verlängern. Sollte man längere Spontanatmungsphasen bei geöffnetem ersten Ventil ermöglichen, empfiehlt sich allerdings ein Monitoring der Atemfrequenz als (ein) Parameter für eine (beginnende) Erschöpfung des Patienten, da aufgrund des (bei offenem ersten Ventil) offener Beatmungsvorrichtung eine direkte Messung des Atemzugvolumens nicht möglich ist.

Auch bei der Narkoseeinleitung und/oder manuellen Beatmung eines Patienten bietet das erste Ventil bzw. die Ventileinrichtung Vorteile: Wird das erste Ventil (mit vorgeschaltetem Filter) mittels eines geeigneten Adapters auf eine Gesichtsmaske gesteckt, so ist auch eine sogenannte Präoxygenierung (vor einer Narkoseeinleitung) mit hohem Sauerstofffluss ohne das Risiko möglich, dass der spontan atmende Patient bei (idealerweise) dicht sitzender Gesichtsmaske mit (zu) hohem Druck gebläht wird: Presst der Patient, öffnet das erste Ventil. Bei offenem ersten Ventil verbleibt dann - wiederum abhängig vom Widerstand des offenen ersten Ventils (mit vorgeschaltetem Filter) und vom Gasfluss (erster Fluidstrom) - nur ein leicht positiver Druck im Sinne eines PEEP (wie vorstehend geschildert). Dabei kann der Gasfluss (erster Fluidstrom) auch von einer einfachen, regelbaren Atemgasquelle kommen (z. B. Sauerstoffflasche bzw. - wandanschluss mit Flussregler), d. h. eine aufwändige Beatmungsvorrichtung ist nicht nötig.

Schließlich kann das erste Ventil auch bei (nachfolgender) manueller Beatmung mittels eines Handbeatmungsbeutels zuverlässig (zu) hohe Beatmungsdrücke verhindern.

Die Verwendung unbestimmter Artikel („ein“, „eine“, „einer“ und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und der diese wiedergebenden Beschreibung, ist als solche und nicht als Zahlwort zu verstehen. Entsprechend damit eingeführte Begriffe bzw. Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und insbesondere aber auch mehrfach vorhanden sein können.

Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann („mindestens ein“), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder einen Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen: Fig. 1 : eine Beatmungsvorrichtung mit einer Ventileinrichtung;

Fig. 2: ein erstes Diagramm;

Fig. 3: ein zweites Diagramm;

Fig. 4: ein drittes Diagramm;

Fig. 5: eine erste Ausführungsvariante einer Beatmungsvorrichtung; und

Fig. 6: eine zweite Ausführungsvariante einer Beatmungsvorrichtung.

Die Fig. 1 zeigt eine Beatmungsvorrichtung 1 mit einer Ventileinrichtung 25. Die Ventileinrichtung 25 umfasst ein erstes Ventil 9, einen Drucksensor 17 zur Ermittlung eines in dem Atemweg 4 eines Patienten vorliegenden aktuellen ersten Druckes 11 sowie eine Ventilsteuereinrichtung 26, die zur Betätigung des ersten Ventils 9 in Abhängigkeit von einem Signal 18 des Drucksensors 17 eingerichtet ist. Die Ventileinrichtung 25 ist mit einer (konventionellen) Beatmungsvorrichtung 1 , zumindest umfassend eine Gaszuführeinrichtung 2 zum Zuführen eines ersten Fluidstroms 3 hin zu dem Atemweg 4 des Patienten, eine Gasabführeinrichtung 5 zum Abführen eines zweiten Fluidstroms 6 aus dem Atemweg 4 sowie eine Steuereinrichtung 8 zum Betreiben der (konventionellen) Beatmungsvorrichtung 1 , zur Ausbildung der beschriebenen Beatmungsvorrichtung 1 verbunden. Das erste Ventil 9 ist an einer ersten Leitung 10 angeordnet, die mit dem Atemweg 4 fluidtechnisch verbunden ist. Die erste Leitung 10 erstreckt sich von dem ersten Ventil 9 bis hin zu einem distalen Ende 30, das in dem Atemweg 4 angeordnet ist.

Über das erste Ventil 9 ist der Atemweg 4 in Abhängigkeit von einem in dem Atemweg 4 vorliegenden ersten Druck 11 schaltbar mit der Umgebung 7 des Patienten fluidtechnisch verbindbar, wobei die Umgebung 7 einen atmosphärischen Druck und ein unbegrenztes Volumen aufweist. Die Beatmungsvorrichtung 1 umfasst weiter eine Steuereinrichtung 8 zum Betreiben der Beatmungsvorrichtung 1 (ggf. auch zusammen bzw. in Kommunikation mit der Ventilsteuereinrichtung 26).

Über das erste Ventil 9 strömt ein dritter Fluidstrom 24 unmittelbar an die Umgebung 7, d. h. stromabwärts des ersten Ventils 9 ist kein Strömungswiderstand vorgesehen.

Eine Gaszuführeinrichtung 2 umfasst eine Gasquelle für Atemgas, z. B. für Sauerstoff oder ein Sauerstoff-Stickstoff-Gemisch bzw. Luft, sowie eine zumindest teilweise separate zweite Leitung 22 zur Zuleitung des ersten Fluidstroms 3 hin zum Atemweg 4. Die Atemgasquelle ist z. B. ein Druckbehälter, aus dem der erste Fluidstrom 3 über die Beatmungsvorrichtung 1 hin zum Atemweg 4 transportierbar ist. Über die Gaszuführeinrichtung 2 kann das für einen Inspirationsvorgang 20 benötigte Atemgas bereitgestellt werden. Die zweite Leitung 22 erstreckt sich ausgehend von der Gaszuführeinrichtung 2 bis hin zur ersten Leitung 10 bzw. über die erste Leitung 10 bis hin zum Atemweg 4.

Eine Gasabführeinrichtung 5 umfasst eine zumindest teilweise separate dritte Leitung 27 zur Ableitung des zweiten Fluidstroms 6 aus dem Atemweg 4 zurück zur Beatmungsvorrichtung 1 oder zur Umgebung 7. Die Gasabführeinrichtung 5 kann ein (zweites) Ventil (nicht dargestellt) zur Drosselung oder gesteuerten (teilweisen) Freigabe der dritten Leitung 27 aufweisen. Damit kann z. B. ein durch die elastischen Rückstellkräfte des Atemapparates des Patienten nur ungleichmäßiger Druckabbau im Atemweg 4 vergleichmäßigt werden. Die dritte Leitung 27 erstreckt sich ausgehend von der Gasabführeinrichtung 5 bis hin zur zweiten Leitung 22.

Die erste Leitung 10 verbindet fluidtechnisch das erste Ventil 9 mit dem Atemweg 4. Über die zweite Leitung 22 kann der erste Fluidstrom 3 dem Atemweg 4 zugeführt werden. Über die zweite Leitung 22 (und die dritte Leitung 27) kann der zweite Fluidstrom 6 aus dem Atemweg 4 abgeführt werden. Die erste Leitung 10 ist nur teilweise separat von der zweiten Leitung 22 ausgeführt. Die erste Leitung 10 ist mit der zweiten Leitung 22 verbunden bzw. über diese mit dem Atemweg 4 verbunden.

Das erste Ventil 9 ist über die fluidtechnische Verbindung der ersten Leitung 10 in einem Abstand 12 von höchstens 60 cm von dem Atemweg 4 angeordnet. Der Abstand 12 erstreckt sich von dem distalen Ende 30 der ersten Leitung 10 bzw. der zweiten Leitung 22 bis zu dem ersten Ventil 9.

Das zwischen dem ersten Ventil 9 und dem Atemweg 4 vorliegende und sich über den Abstand 12 erstreckende Totvolumen 13 der ersten Leitung 10 beträgt höchstens 200 ml. Das Totvolumen 13 ist das Volumen, das sich zwischen der Einmündung (dem distalen Ende 30) der ersten Leitung 10 in den Atemweg 4 und dem ersten Ventil 9 befindet.

Die zweite Leitung 22 kann z. B. zumindest teilweise durch einen Tubus, der über den Rachen bis zu dem Atemweg 4 des Patienten reicht, gebildet werden. Die zweite Leitung 22 ist in Fig. 1 als endotracheal eingeführtes Lumen dargestellt.

Der erste Druck 11 ist der in dem Atemweg 4 vorliegende aktuelle Druck bzw. der Druck, anhand dessen die Beatmung des Patienten durch die Beatmungsvorrichtung 1 ausgerichtet wird. Der erste Druck 11 wird durch einen Drucksensor 17 überwacht. Dieser kann den ersten Druck 11, z. B. über einen in den Atemweg 4 hineinreichenden Druckmesskatheter, unmittelbar in dem Atemweg 4 (messtechnisch) erfassen. Alternativ kann der erste Druck 11 auch über eine Druckmessung am ersten Ventil 9, am Filter 23 oder in der ersten Leitung 10 ermittelt werden, wobei dann eine Umrechnung auf den in dem Atemweg 4 vorliegenden ersten Druck 11 erfolgt.

Mit dem nah am Atemweg 4 angeordneten ersten Ventil 9 (mit der Funktion eines Druckentlastungsventils) kann z. B. bei einem zu starken Einatmungsversuch des Patienten und dadurch (zu) niedrigem Druck im Beatmungssystem und der Lunge (im Atemweg 4) und/oder bei Husten oder Pressen des Patienten und dadurch (zu) hohem Druck im Beatmungssystem und der Lunge (im Atemweg 4) der Atemweg 4 hin zur Umgebung 7 mit kurzer Latenz geöffnet werden. Das erste Ventil 9 kann dafür für eine (z. B. programmierbare) Zeit 28 offen bleiben, dann wieder schließen und somit wieder eine kontrollierte oder assistierte Beatmung über die Gaszuführeinrichtung 2 und Gasabführeinrichtung 5 ermöglichen (siehe auch Fig. 2 bis 4).

Die Beatmungsvorrichtung 1 verlegt den Atemweg 4 des Patienten vollständig, so dass ein Zuführen und Abführen eines Fluidstroms 3, 6, 24 ausschließlich über die Beatmungsvorrichtung 1, d. h. über die Gaszuführeinrichtung 2, die Gasabführeinrichtung 5 und ggf. über das erste Ventil 9, erfolgt. Z. B. kann die Beatmungsvorrichtung 1 einen Cuff (ein Dilatationselement) aufweisen, durch das der Atemweg 4 von der den Patienten umgebenden Umgebung 7 fluidtechnisch getrennt ist.

Das Zuführen des ersten Fluidstroms 3 erfolgt an dem ersten Ventil 9 vorbei und bis hin zum Erreichen eines an der Gaszuführeinrichtung 2 bzw. an der Steuereinrichtung 8 eingestellten endinspiratorischen (Spitzen-)Druckes 14. Das erste Ventil 9 verbindet (erst) bei bzw. nach Überschreiten eines ersten Druckes 11 , der größer ist als der endinspiratorische Druck 14 (und diesen um höchstens 10 mbar oder mehr) überschreitet, den Atemweg 4 mit der Umgebung 7.

Das Abführen des zweiten Fluidstroms 6 erfolgt an dem ersten Ventil 9 vorbei und bis hin zum Erreichen eines an der Gasabführeinrichtung 5 bzw. an der Steuereinrichtung 8 eingestellten endexspiratorischen Druckes 15. Das erste Ventil 9 verbindet (erst) bei bzw. nach Unterschreiten eines ersten Druckes 11 , der kleiner ist als der endexspiratorische Druck 15 und diesen um höchstens 10 mbar unterschreitet, den Atemweg 4 mit der Umgebung 7.

Die Beatmungsvorrichtung 1 umfasst zusätzlich eine Saugeinrichtung 16, wobei die Steuereinrichtung 8 eingerichtet ist, während eines Exspirationsvorgangs 21 durch die Saugeinrichtung 16 den zweiten Fluidstrom 6 (ausgehend von dem endinspiratorischen (Spitzen-)Druck 14) bis zum Erreichen des endexspiratorischen Druckes 15 selbstständig zu steuern. Das erste Ventil 9 ist durch die Steuereinrichtung 8 bzw. die Ventilsteuereinrichtung 26 schaltbar. Die Beatmungsvorrichtung 1 umfasst einen Drucksensor 17, der den aktuellen ersten Druck 11 (messtechnisch) ermittelt bzw. erfasst, wobei die Steuereinrichtung 8 zur Betätigung des ersten Ventils 9 in Abhängigkeit von einem Signal 18 des Drucksensors 17 eingerichtet ist. Das erste Ventil 9 ist ein elektromagnetisch betätigtes Ventil.

Die Steuereinrichtung 8 bzw. die Ventilsteuereinrichtung 26 ist eingerichtet, das erste Ventil 9 in Abhängigkeit von dem ersten Druck 11 zu öffnen und damit den Atemweg 4 mit der Umgebung 7 zu verbinden und auch unabhängig von dem ersten Druck 11 wieder zu schließen und so den Atemweg 4 von der Umgebung 7 zu trennen. Durch die Steuereinrichtung 8 bzw. die Ventilsteuereinrichtung 26 kann eine Zeit 28 programmiert sein, für die das erste Ventil 9 dann in dem geöffneten Zustand verbleibt, wenn es geöffnet wurde. Der offene Zustand des ersten Ventils 9 kann dann unabhängig von dem weiteren Verlauf 19 des ersten Druckes 11 erhalten bleiben.

Damit kann so auch während einer Beatmung, wenn also der Patient z. B. durch die Beatmungsvorrichtung 1 mit Fluidströmen 3, 6 beatmet wird, ein Druckabbau bzw. Druckaufbau in dem Atemweg 4 über den dritten Fluidstrom 24 erfolgen, der über das erste Ventil 9 aus dem Atemweg 4 ab- oder dem Atemweg 4 zugeführt wird.

Die Steuereinrichtung 8 ist zum Betreiben der Beatmungsvorrichtung 1 und damit zur Einstellung eines Verlaufs 19 des ersten Druckes 11 während zumindest eines Beatmungsvorgangs 20, 21 , also zumindest während eines Inspirationsvorgangs 20 und/oder eines Exspirationsvorgangs 21 eingerichtet, wobei das erste Ventil 9 durch die Steuereinrichtung 8 schaltbar und damit der Atemweg 4 mit der Umgebung 7 verbindbar ist. Die Steuereinrichtung 8 kann dabei auch eingerichtet sein, das erste Ventil 9 zu schalten, wenn der erste Druck 11 um mindestens 2 mbar von einem vorbestimmten Verlauf 19 des ersten Druckes 11 abweicht.

Entlang der ersten Leitung 10 und damit zwischen dem Atemweg 4 und dem ersten Ventil 9 ist ein Filter 23 angeordnet, so dass ausschließlich ein über das erste Ventil 9 strömender dritter Fluidstrom 24 den Filter 23 beaufschlagt. Der Filter 23 schützt das erste Ventil 9 vor Kontamination und Feuchtigkeit und den Atemweg 4 des Patienten vor Eindringen von Partikeln sowie die bronchialen Schleimhäute vor Wärmeverlust und Austrocknung.

Die Steuereinrichtung 8 ist eingerichtet, dass, wenn das erste Ventil 9 geschaltet und der Atemweg 4 mit der Umgebung 7 verbunden ist, die Beatmungsvorrichtung 1 so betreibbar ist, dass über die Gaszuführeinrichtung 2 ein erster Fluidstrom 3 dem Atemweg 4 zuführbar ist. Damit kann dem Atemweg 4 während des Inspirationsvorgangs 20 weiter der erste Fluidstrom 3 zugeführt werden. Weiter kann so während des Exspirationsvorgangs 21 ein durch das geöffnete erste Ventil 9 verursachter Druckabfall des ersten Druckes 11 zumindest teilweise oder vollständig gesteuert werden, indem dem Atemweg 4 über die zweite Leitung 22 weiter der erste Fluidstrom 3 zugeführt wird.

Die Steuereinrichtung 8 ist eingerichtet, dass, wenn das erste Ventil 9 während des Zuführens des ersten Fluidstroms 3 geschaltet und der Atemweg 4 mit der Umgebung 7 verbunden ist und zumindest solange das erste Ventil 9 geöffnet ist, der Volumenstrom und/oder der Sauerstoffgehalt des ersten Fluidstroms 3 erhöhbar ist. Damit kann der Sauerstoffgehalt in dem Atemweg 4 auf einem hohen bzw. gewünschten (und gegenüber der Umgebung 7 erhöhten) Niveau gehalten werden. Beim Öffnen des ersten Ventils 9 kann ein dritter Fluidstrom 24 aus der Umgebung 7 und über das erste Ventil 9 dem Atemweg 4 zugeführt werden. Der dritte Fluidstrom 24 weist das atmosphärische Verhältnis von Sauerstoff und Stickstoff auf, das aber für die Beatmung eines Patienten nicht ausreichend sein kann. Aus diesem Grund wird dann, wenn der Atemweg 4 also auch den dritten Fluidstrom 24 aufnimmt, der Volumenstrom und/oder Sauerstoffgehalt des ersten Fluidstroms 3 erhöht, so dass der Sauerstoffgehalt in dem Atemweg 4 möglichst wenig abfällt.

Fig. 2 zeigt ein erstes Diagramm. Fig. 3 zeigt ein zweites Diagramm. Fig. 4 zeigt ein drittes Diagramm. Die Diagramme werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Auf die Ausführungen zu Fig. 1 wird verwiesen. Die Diagramme zeigen jeweils den Verlauf 19 des ersten Druckes 11 und des ersten Fluidstroms 3 sowie des zweiten Fluidstroms 6 bei einer durch eine Beatmungsvorrichtung 1 vollständig gesteuerten Beatmung.

Im oberen Teil jedes Diagramms sind auf der vertikalen Achse der erste Druck 11 und auf der horizontalen Achse die Zeit 28 aufgetragen.

In den Diagrammen sind über den Verlauf der Zeit 28 die sich abwechselnden Inspirationsvorgänge 20 und Exspirationsvorgänge 21 aufgetragen.

Im unteren Teil jedes Diagramms sind auf der vertikalen Achse die Fluidströme 3, 6 als Volumenstrom und auf der horizontalen Achse die Zeit 28 aufgetragen.

Es ist ersichtlich, dass in den Diagrammen im Regelfall der erste Fluidstrom 3 und der zweite Fluidstrom 6 jeweils als konstanter Volumenstrom zu- bzw. abgeführt werden. Es ergibt sich ein Sägezahnprofil des Verlaufs 19 des ersten Druckes 11 , siehe jeweils den ersten und dritten Beatmungsvorgang mit Inspirationsvorgang 20 und Exspirationsvorgang 21.

Bei dieser Beatmungsart (mit konstantem Volumenstrom) sind die Effekte der hier beschriebenen Beatmungsvorrichtung besonders deutlich erkennbar. Keineswegs ist die Beatmungsvorrichtung aber auf diese Art der Beatmung beschränkt.

Weiter ist im ersten Diagramm in Fig. 2 erkennbar, dass gegen Ende des zweiten Inspirationsvorgangs 20 der endinspiratorische Druck 14 überschritten wird. In diesem Beispiel wird der erste Fluidstrom 3 bei Überschreiten des endinspiratorischen Druckes 14 gestoppt, wodurch der Inspirationsvorgang 20 verkürzt wird.

Das erste Ventil 9 schaltet und ein dritter Fluidstrom 24 wird über das erste Ventil 9 an die Umgebung 7 abgegeben.

In diesem Beispiel sind die durch die Beatmungsvorrichtung erzeugten Fluidströme 3, 6 für die Zeit 28, in der das erste Ventil 9 geöffnet ist, gleich null. In Fig. 2 ist dargestellt, dass, sobald der dritte Fluidstrom 24 und der erste Druck 11 null erreichen und damit der Exspirationsvorgang 21 als beendet angesehen werden kann, das erste Ventil 9 für die verbleibende Zeit 28 eines regulären Beatmungsvorgangs geöffnet bleibt, bis der nächste Inspirationsvorgang 20 startet und die Steuereinrichtung 8 einen ersten Fluidstrom 3 dem Atemweg 4 zuführt. Der Inspirationsvorgang 20 dauert dabei länger, da der Druckaufbau bei null beginnt.

Der geöffnete Zustand des ersten Ventils 9 kann an den Verlauf 19 des ersten Druckes 11 und/oder an die jeweiligen Fluidströme 3, 6, 24, die durch die Steuereinrichtung 8 einzeln oder gesammelt erfasst werden können, gekoppelt sein.

Im zweiten Diagramm in Fig. 3 ist erkennbar, dass bei Unterschreiten des endex- spiratorischen Druckes 15 das erste Ventil 9 schaltet und ein dritter Fluidstrom 24 über das erste Ventil 9 aus der Umgebung 7 vom Patienten angesaugt wird. Der Inspirationsvorgang 20 endet, wenn über das erste Ventil 9 aus der Umgebung 7 kein dritter Fluidstrom 24 mehr angesaugt wird. Das erste Ventil 9 bleibt für eine programmierte Zeit 28 geöffnet, die in diesem Beispiel länger ist als ein regulärer Exspirationsvorgangs 21 dauert. Während des Exspirationsvorgangs 21 wird der dritte Fluidstrom 24 über das erste Ventil 9 an die Umgebung 7 abgegeben. Solange das erste Ventil 9 geöffnet ist, bleibt der Fluidstrom 3 immer konstant (während des Inspirationsvorgangs 20 unter dem dritten Fluidstrom 24 gepunktet dargestellt), wodurch sich aufgrund des Abflusswiderstandes des Filters 23 und des ersten Ventils 9 ein leicht positiver Druck unterhalb des endexspiratorischen Druckes 15 aufbaut. Nach dem Schließen des ersten Ventils 9 erzeugt die Beatmungsvorrichtung 1 wieder den sägezahnartigen Verlauf 19 des ersten Druckes 11 über die konstanten Fluidströme 3, 6. Der nächste Inspirationsvorgang 20 dauert etwas länger, da der Druckaufbau unterhalb des endexspiratorischen Druckes 15 beginnt.

Es ist erkennbar, dass der Verlauf 19 des Druckes 11 zu Beginn des zweiten Exspirationsvorgangs 21 eine leichte Erhöhung aufweist. Diese resultiert aus dem erhöhten Fluidstrom 24 zu Beginn dieses Exspirationsvorgangs 21 und der Tatsache, dass der Patient nicht nur das Fluid ausatmet, das er durch das geöffnete erste Ventil 9 aus der Umgebung 7 angesaugt hat (den dritten Fluidstrom 24), sondern auch den ersten Fluidstrom 3, der während des kurzen, durch die Gaszuführeinrichtung 2 bewirkten Inspirationsvorgangs 20 (bei noch geschlossenem ersten Ventil 9) insuffliert wurde.

Im dritten Diagramm in Fig. 4 ist erkennbar, dass ein erster Druck 11 während des Inspirationsvorgangs 20 vom vorgesehenen Verlauf 19 des ersten Druckes 11 abweicht bzw. diesen unterschreitet. In diesem Beispiel wird das erste Ventil 9 nur kurzzeitig geöffnet und ein dritter Fluidstrom 24 kann über das erste Ventil 9 durch den Patienten angesaugt werden. Gleichzeitig wird aber auch der Volumenstrom des ersten Fluidstroms 3 (gepunktet dargestellt) und insbesondere der Sauerstoffanteil im ersten Fluidstrom 3 erhöht, um den Anteil von Sauerstoff in dem Atemgas, das dem Patienten zugeführt wird, ausreichend hoch zu halten.

Fig. 5 zeigt eine erste Ausführungsvariante einer Beatmungsvorrichtung 1. Auf die Ausführungen zu Fig. 1 wird verwiesen.

Die Ventileinrichtung 25 umfasst ein erstes Ventil 9, einen Drucksensor 17 zur Ermittlung eines in dem Atemweg 4 eines Patienten vorliegenden aktuellen ersten Druckes 11 sowie eine Ventilsteuereinrichtung 26, die zur Betätigung des ersten Ventils 9 in Abhängigkeit von einem Signal 18 des Drucksensors 17 eingerichtet ist. Die Ventileinrichtung 25 ist mit einer (konventionellen) Beatmungsvorrichtung 1 , zumindest umfassend eine Gaszuführeinrichtung 2 zum Zuführen eines ersten Fluidstroms 3 hin zu dem Atemweg 4 des Patienten, eine Gasabführeinrichtung 5 zum Abführen eines zweiten Fluidstroms 6 aus dem Atemweg 4 sowie eine Steuereinrichtung 8 zum Betreiben der (konventionellen) Beatmungsvorrichtung 1 , zur Ausbildung der beschriebenen Beatmungsvorrichtung 1 verbunden. Das erste Ventil 9 ist an einer ersten Leitung 10 angeordnet, die mit dem Atemweg 4 fluidtechnisch verbunden ist. Die erste Leitung 10 erstreckt sich von dem ersten Ventil 9 bis hin zu einem distalen Ende 30, das in dem Atemweg 4 angeordnet ist.

Über das erste Ventil 9 ist der Atemweg 4 in Abhängigkeit von einem in dem

Atemweg 4 vorliegenden ersten Druck 11 schaltbar mit der Umgebung 7 des Patienten fluidtechnisch verbindbar, wobei die Umgebung 7 einen atmosphärischen Druck und ein unbegrenztes Volumen aufweist.

Über das erste Ventil 9 strömt ein dritter Fluidstrom 24 unmittelbar an die Umgebung 7 bzw. kann aus der Umgebung 7 über das erste Ventil 9 angesaugt werden, d. h. zur Umgebung 7 des ersten Ventils 9 hin ist kein Strömungswiderstand vorgesehen.

Eine Gaszuführeinrichtung 2 hat eine zweite Leitung 22 zur Zuleitung des ersten Fluidstroms 3 hin zu dem Atemweg 4. Über die Gaszuführeinrichtung 2 kann das für einen Inspirationsvorgang 20 benötigte Atemgas bereitgestellt werden. Die zweite Leitung 22 erstreckt sich ausgehend von der Gaszuführeinrichtung 2 bis hin zur ersten Leitung 10 bzw. über die erste Leitung 10 bis hin zu dem Atemweg 4.

Eine Gasabführeinrichtung 5 umfasst eine dritte Leitung 27 zur Ableitung des zweiten Fluidstroms 6 aus dem Atemweg 4 zurück zur Beatmungsvorrichtung 1 oder zur Umgebung 7. Die Gasabführeinrichtung 5 kann ein (zweites) Ventil (nicht dargestellt) zur Drosselung oder gesteuerten (teilweisen) Freigabe der dritten Leitung 27 aufweisen. Die dritte Leitung 27 erstreckt sich ausgehend von der Gasabführeinrichtung 5 bis hin zur zweiten Leitung 22. Die zweite Leitung 22 und die dritte Leitung 27 werden über ein Y-Stück zu einem gemeinsamen Lumen zusammengeführt. Das Y-Stück ist an einem Adapter 31 angebunden, der zusätzlich mit der ersten Leitung 10 verbunden ist bzw. diese ausbildet. An dem Adapter 31 ist der Filter 23 sowie das erste Ventil 9 angeordnet.

Die erste Leitung 10 verbindet fluidtechnisch das erste Ventil 9 mit dem Atemweg 4. Über die zweite Leitung 22 kann der erste Fluidstrom 3 dem Atemweg 4 zugeführt werden. Über die zweite Leitung 22 (noch im Y-Stück) und danach über die dritte Leitung 27 kann der zweite Fluidstrom 6 aus dem Atemweg 4 abgeführt werden. Die erste Leitung 10 ist mit der zweiten Leitung 22 bzw. über diese mit dem Atemweg 4 verbunden. Das erste Ventil 9 ist über die fluidtechnische Verbindung der ersten Leitung 10 in einem Abstand 12 von höchstens 60 cm von dem Atemweg 4 angeordnet. Der Abstand 12 erstreckt sich von dem distalen Ende 30 der ersten Leitung 10 bzw. der zweiten Leitung 22 bis zu dem ersten Ventil 9.

Der vorgenannte Adapter kann mit einem Tubus verbunden sein, der dann die erste Leitung 10 hin zum Atemweg 4 bildet. Der Tubus reicht über den Rachen bis zu dem Atemweg 4 des Patienten.

Der erste Druck 11 ist der in dem Atemweg 4 vorliegende aktuelle Druck bzw. der Druck, anhand dessen die Beatmung des Patienten durch die Beatmungsvorrichtung 1 ausgerichtet wird. Der erste Druck 11 wird durch einen Drucksensor 17 unmittelbar in dem Atemweg 4 ermittelt und überwacht oder alternativ am ersten Ventil 9, am Filter 23 oder in der ersten Leitung 10 gemessen und überwacht, wobei durch die Ventilsteuereinrichtung 26 ggf. eine Umrechnung auf den in dem Atemweg 4 vorliegenden ersten Druck 11 erfolgt.

Fig. 6 zeigt eine zweite Ausführungsvariante einer Beatmungsvorrichtung 1. Auf die Ausführungen zu Fig. 1 und 5 wird verwiesen. Im Unterschied zur ersten Ausführungsvariante wird hier die zweite Leitung 22 und die dritte Leitung 27 durch ein gemeinsames Lumen gebildet. Die Beatmungsvorrichtung 1 ist als Gaszuführeinrichtung 2 und Gasabführeinrichtung 5 ausgebildet, z. B. durch eine sogenannte Gasstromumkehreinrichtung gemäß der WO 2015/004229 A1 .

Auch hier ist die zweite Leitung 22 an einem Adapter 31 angebunden, der zusätzlich mit der ersten Leitung 10 verbunden ist bzw. diese ausbildet. An dem Adapter 31 ist der Filter 23 sowie das erste Ventil 9 angeordnet. Darüber hinaus ist an dem Adapter 31 eine weitere Einrichtung 29 anbindbar, z. B. ein Broncho- skopie-Port, eine (geschlossene) Sekretabsaugvorrichtung oder eine zusätzliche Atemgasquelle. Bezugszeichenliste

Beatm u ng svorrichtu ng Gaszuführeinrichtung erster Fluidstrom Atemweg Gasabführeinrichtung zweiter Fluidstrom Umgebung Steuereinrichtung erstes Ventil erste Leitung erster Druck Abstand Totvolumen endinspiratorischer Druck endexspiratorischer Druck Saugeinrichtung Drucksensor Signal Verlauf

Inspirationsvorgang Exspirationsvorgang zweite Leitung Filter dritter Fluidstrom Ventileinrichtung Ventilsteuereinrichtung dritte Leitung Zeit

Einrichtung distales Ende Adapter