DE2537307A1

DE2537307A1 - Beatmungsgeraet und beatmungsverfahren

Info

Publication number: DE2537307A1
Application number: DE19752537307
Authority: DE
Inventors: Forrest Morton Bird
Original assignee: Bird F M
Current assignee: Bird F M
Priority date: 1974-08-22
Filing date: 1975-08-21
Publication date: 1976-03-18
Also published as: CA1026191A; US4039139A; DE2537307B2; JPS5146744A; DE2537307C3; US3915164A; JPS554419B2; GB1506606A

Description

Patentanwalt

-Ing. FSASZ fe'ESSEPJHAKM .,

2 HAM3URG 36 *■ ^iJ'

NeuerWalHOII

B. 75 095 Pl.

Forrest Morton Bird 212, N.W. Cerritos, Palm Springs, Kalif. (V.St. A.)

BEATMUNGSGERÄT UND BEATMUNGSVERFAHREN

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der entsprechenden U.S. Patentanmeldung Serial No. 499 554 vom 22. August 1974 in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft ein Beatmungsgerät, dessen Arbeitstakt eine Einatmungsphase und eine Ausatmungsphase umfaßt, mit einer eingangsseitig mit einer Druckgasquelle verbindbaren Servosteuervorrichtung mit zwei Auslassen und einem zwischen einer öffnungsstellung in der Einatmungsphase des Geräts und einer Schließstellung in der Ausatmungsphase des Geräts zwecks Steuerung des Gasdurchgangs vom Einlaß zu dem ersten Auslaß verstellbaren Steuerventil, einem Patientenadapter, einer Gasverbindung zwischen erstem Auslaß und Patientenadapter, und einem mit dem Patientenadapter gekoppelten und zwischen einer Öffnungsstellung, in welcher Gas aus dem Patientenadapter in die freie Atmosphäre entweichen kann, und einer Schließstellung, in welcher der Gasaustritt gesperrt ist, verstellbaren Ausatmungsventil.

Mehrere Ausführungsformen von Atmungs, Beatmungs- und Atmungsunterstützungsgeräten sind bereits bekannt. Sämtliche bekannten, hier pauschal als "Beatmungsgeräte" bezeichneten Geräte sind jedoch u.a. mit dem Nachteil behaftet, daß sie

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nicht die Möglichkeit der veränderlich einstellbaren Gasoder Luftzufuhr nach Beendigung des Einatmungsvorgangs bieten. Die zusätzliche Zufuhr von Atmungsgasgeraisch nach Beendigung des Einatmungsvorgangs erfolgt bei einigen bekannten Geräten dadurch, daß die oberen Atemwege unter einen statischen Druck gesetzt und unter diesem Druck gehalten werden. Das führt bei vielen Patienten zur Entwicklung unterschiedlicher Grade von Dyspnoe. Daher besteht ein Bedarf an einem neuartigen und verbesserten Beatmungsgerät und einem entsprechenden Beatmungsverfahren, mit welchen im Anschluß an die Einatmungsphase ein einstellbarer apneustischer Plateaudurchsatz über einen bestimmten Zeitraum möglich ist und die vorgenannten Nachteile nicht auftreten.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Beatmungsgeräts und eines Beatmungsverfahrens, bei denen dem Patienten nach Ablauf des Haupteils der Einatmungsphase ein veränderlich einstellbarer, zusätzlicher Gasstrom zuführbar ist, der das Gasvolumen und die Gasverteilung in den Lungen des Patienten verbessert. Entsprechend einem weiteren Ziel der Erfindung soll das Beatmungsgerät einen verhältnismäßig einfachen Aufbau aufweisen, leicht zu reinigen sein und auch zur Bedienung durch den Patienten selbst geeignet sein.

Das zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagene Beatmungsgerät des eingangs genannten Typs ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine Gasverbindung zwischen dem zweiten Auslaß der Servosteuervorrichtung und dem Ausatmungsventil, welche dazu dient, das Ausatmungsventil bei Gaszufuhr von dem Auslaß zu der Servosteuervorrichtung in der Schließstellung zu halten, eine zum Abtasten des Gasdrucks in der Gasverbindung zwischen dem ersten Auslaß der Servosteuervorrichtung und dem Patientenadapter und bei Erreichen eines vorbestimmten Druckwerts zum Umschalten der Servosteuervorrichtung aus einer öffnungs- in eine Schließstellung dienende Vorrichtung, ein Ventil für apneustisches Plateau, mit Einlaß und Auslaß und

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einem zur Steuerung des Gasdurchsatzes von Einlaß zu Auslaß zwischen einer öffnungs- und einer Schließstellung verstellbaren Ventilglied, eine Verbindung zwischen dem Einlaß des Ventils für apneustisches Platequ und der Druckgasquelle, eine Verbindung zwischen dem Auslaß des Ventils für apneustisches Plateau und dem zweiten Auslaß, eine zum Verstellen des Ventilglieds zwischen einer öffnungs- und einer Schließstellung dienende, raembranbetätigte Stellvorrichtung, eine Gasverbindung zwischen dem Auslaß des Servosteuergeräts und der membranbetätigten Stellvorrichtung und dem ersten Auslaß, in welcher ein zur Steuerung des Gasdurchsatzes von der membranbetätigten Stellvorrichtung zu dem ersten Auslaß dienendes Ventil angeordnet und die Einstellung des Geräts in der Weise ausgelegt ist, daß nach Umschaltung der Servosteuervorrichtung in die Schließstellung dem Patientenadapter ein apneustischer Topping-Gasstrom während eines Zeitraums zuführbar ist, der vorgegeben ist durch die zur Druckverringerung in der membranbetätigten Stellvorrichtung auf einen Wert, bei dem sich das Ventilglied des Ventils für apneustisches Plateau aus der öffnungs- in die Schließstellung zurückstellt, benötigte Zeitspanne.

Vermittels des vorgeschlagenen Beatmungsgeräts und entsprechend dem neuartigen Beatmungsverfahren läßt sich der Druck des dem Patienten zugeführten zusätzlichen Gasstroms in Abhängigkeit von der Aufnahmefähigkeit der Lungen des Patienten veränderlich einstellen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung des in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels ersichtlich. In den Zeichnungen ist

Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht eines erfindungsgemäßen Beatmungsgeräts,

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Fig. 2 ein Seitenaufriß eines Teils des Beatmungsgeräts von Fig. 1,

Fig. 3 ein Aufrißquerschnitt entlang der Linie 3-3 von Fig. 2,

Fig. 4 ein Aufrißquerschnitt entlang der Linie 4-4 von Fig. 3,

Fig. 5 ein Aufrißquerschnitt entlang der Linie 5-5 von Fig. 3,

Fig. 6 ein Teilaufrißquerschnitt durch das Beatmungsgerät, zur Darstellung des apneustischen Steuerventils und eines Einlaßfilters,

Fig. 7 ein Querschnitt durch die im Beatmungsgerät verwendete Servosteuervorrichtung, in einem größeren Maßstab,

Fig. 8 ein Querschnitt entlang der Linie 8-8 von Fig. 7,

Fig. 9 ein Querschnitt entlang der Linie 9-9 von Fig. 7,

Fig. 10 ein Querschnitt entlang der Linie 10-10 von Fig. 7,

Fig. 11 ein Querschnitt entlang der Linie 11-11 von Fig. 7,

Fig. 12 ein Querschnitt durch die normalerweise in der Schließstellung befindliche Patrone für apneustische Steuerung,

Fig. 13 ein Querschnitt entlang der Linie 13-13 von Fig. 5,

Fig. 14 ein Querschnitt entlang der Linie 14-14 von Fig. 13,

Fig. 15 ein Querschnitt entlang der Linie 15-15 von Fig. 1,

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Fig. 16 ein Querschnitt entlang der Linie 16-16 von Fig. 15, und

Fig. 17 ein schematisches Flußdiagramm des Beatmungsgeräts.

Das erfindungsgemäße Beatmungsgerät 20 ist in einem kastenförmigen Gehäuse 21 untergebracht, das beispielsweise durch ein Stativ 22 gehalten ist. Das Stativ 22 ist von bekannter Ausführung und besteht aus einer Standplatte mit zwei Rädern 24, vermittels welcher das Gerät mühelos verfahrbar ist. Ein auf der Standplatte 23 befindlicher Anschlußstutzen 26 ist über eine Schlauchleitung 27 mit einer Quelle von Gas wie z.B. Sauerstoff verbunden. Das Gas strömt vom Anschlußstutzen 26 durch ein am Stutzen montiertes senkrechtes Rohr 28, das an seinem oberen Ende U-förmig abgebogen ist. Das freie Ende des Rohrs 28 ist mit einem Flügelschraubenverbinder 25 versehen, welcher seinerseits mit einem hier nicht dargestellten Sauerstoff-Zumischgerät des in der U.S. PS 3 727 627 beschriebenen Typs verbindbar ist. Das freie Ende des Rohrs 27 kann auch wie in Fig. 1 dargestellt unmittelbar mit dem Beatmungsgerät 20 verbunden sein.

Das kastenförmige Gehäuse 21 besteht aus einem U-förmigen Gehäuseteil 31, das aus Metallblech hergestellt ist und eine Deckenwand 32 und die beiden Seitenwände 33 und 34 bildet. Weiterhin umfaßt das Gehäuse eine als Vorderwand dienende Frontplatte 36 und einen L-förmigen Gehäuseteil 37, welcher die Rückwand 38 und die Bodenwand 39 des Gehäuses bildet. Das Gehäuse weist entsprechend der Darstellung eine etwa rechteckige Formgebung auf und besteht aus sechs Seitenwänden. An der Gehäusedeckenwand 32 ist ein Nabenflansch 40 befestigt und mit dem Flügelschraubenverbinder 29 verbunden. Ein am unteren Ende des Nabenflanschs 40 befindlicher Anschlußstutzen 41 ist über einen

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Schlauch 42 mit der einen Seite eines Filters 43 verbunden. Das von der Gasquelle zugeführte Druckgas weist im allgemeinen einen zwischen 3,16 bis zu 5,27 atü betragenden Druck, und vorzugsweise einen Druck von etwa 3,5 atü auf. Die andere Seite des Filters 43 ist vermittels eines Schlauchs 44 mit einem T-Stück 46 verbunden. Das eine Ende des T-Stücks ist über einen Schlauch 47 mit dem Einlaß einer als Servosteuervorrichtung dienenden Servosteuerpatrone 48 verbunden, während das andere Ende des T-Stücks 46 durch einen Schlauch 49 mit dem Einlaß einer Patrone 51 für apneustisches Plateau verbunden ist. Die Servosteuervorrichtung 48 entspricht beispielsweise der in der U.S. PS 3 753 436 beschriebenen Ausführung. Das Filter 43 besteht aus einer an beiden Enden verschlossenen zylindrischen Patrone mit einem Filtereinsatz 53 aus Filtermaterial z.B. in Form eines Gewebes aus Hexamethylendiamin (Nylon) von allgemein napfförmiger Formgebung, das sich an seinem unteren Ende auf integral mit der Patrone ausgebildeten dreiecksförmigen Halterungen 54 abstützt.

Die in Form einer Servosteuerpatrone ausgebildete Servosteuervorrichtung 48 weist ein Gehäuse 56 aus z.B. Kunststoff auf, an dessen kreisrunder, ebener Bodenwand 57 ein in senkrechter Richtung von der Bodenwand vorstehender Randflansch 58 integral ausgebildet ist. Ein zylindrischer Abschnitt 59 des Gehäuses 56 steht auf der dem Randflansch 58 gegenüberliegenden Seite von der Bodenwand 57 vor. Der zylindrische Abschnitt 59 ist hohl ausgebildet und weist sich in Abständen gegenüberliegende Öffnungen 61 und 62 auf. Ein aus z.B. durchsichtigem Kunststoff hergestellter hohlzylindrischer Steuerteil 63 ist mit dem einen Ende in das äußere Ende des zylindrischen Abschnitts 59 eingesetzt und in diesem durch eine Metallschelle 64 gehalten, die nach Einsetzen des Steuerteils 63 über das äußere Ende des zylindrischen Abschnitts 59 aufgeschoben ist. Inner-

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halb des Steuerteils 63 ist diametral eine durchgehende Wand 66 ausgebildet. Im Steuerteil 63 ist ein Durchlaßkanal 67 ausgebildet, der als Druckeinlaßöffnung 68 dient, welche normalerweise mit einem Durchlaß 69 in Verbindung steht, der zu einer Auslaßöffnung 71 führt.

Innerhalb des Gehäuses 56 ist ein z.B. aus Stahl bestehender Hauptschaft 73 gleitend verschiebbar geführt. Auf den Hauptschaft 73 sind zwei z.B. aus Kunststoff bestehende Manschetten 74 und 76 aufgesetzt und stehen in gegenseitigem Eingriff. Auf ihrer Außenseite weisen die Manschetten 74 und 76 jeweils ein Gewinde auf. Auf das Gewinde der Manschette 74 ist ein magnetischer Anfangskraftanker 77 aufgeschraubt, während auf das Gewinde der Manschette ein magnetischer Druckanker 78 aufgeschraubt ist. Die beiden Manschetten 74, 76 weisen in gegenseitigen Eingriff miteinander stehende Verzahnungen oder dgl. auf, welche eine gegenseitige Verdrehung der beiden Manschetten zueinander verhindern. Die Anker 77 und 78 befinden sich im Anziehungsbereich eines in den zylindrischen Abschnitt des Gehäuses 56 zwischen den öffnungen 61 und 62 eingesetzten Ringzylindermagneten 79. Der Anfangskraftanker und der Druckanker 78 sind durch Verdrehen auf den Manschetten 74 und 76 in Längsrichtung des Hauptschafts 73 verstellbar, um die durch den Ringzylindermagneten 79 auf die beiden Anker ausgeübten Anziehungskräfte entsprechend zu vergrößeren bzw. zu verringern. Zwischen den Ankern 77 und 78 und den Manschetten 74 und 76 eingesetzte O-Ringe 80 geben einen Reibungswiderstand vor, der ein willkürliches Verdrehen der Anker verhindert.

Der Hauptschaft 73 ist durch eine Ausnehmung 81 in der Wand 66 des Steuerteils 63 durchgeführt. Auf das eine äußere Ende des Hauptschafts 73 ist eine kreisrunde Servoplatte 82 aufgesetzt und durch Sprengringe 83 gesichert.

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Eine am äußeren Rand der Servoplatte 82 befestigte Fitting 84 trägt einen Servoplunger 86, der in Eingriff bringbar ist mit einer als Ventilglied dienenden Kugel 87. Die Kugel 87 ist zu diesem Zweck gegen einen ringförmigen Ventilsitz 88 andrückbar. Entsprechend der Stellung der Kugel 87 wird somit eine Verbindung zur Druckeinlaßöffnung 68 hergestellt bzw. gesperrt.

Eine im Querschnitt rechteckförmige und fest mit dem Hauptschaft 73 verbundene Drehsicherungsnabe 91 durchgreift eine Durchbrechung 92 in der ebenen Bodenwand 57 und verhindert ein Verdrehen des Hauptschafts 73. Eine auf den Hauptschaft aufgesetzte Metallplatte 93 unterstützt den innenliegenden Bereich einer biegsamen Membran 94. Der äußere Randbereich der Membran 94 ist zwischen dem Randflansch 58 und einer Druckglocke 96 eingespannt. Die Drehsicherungsnabe 91 verhindert Verwindungen der Membran 94 und dient gleichzeitig als Führung für die Membranrückseite. Die Druckglocke 96 ist an dem Gehäuse 56 vermittels eines mit einer (nicht dargestellten) Auskehlung in Eingriff stehenden Randflanschs gehalten, und weist eine Druckabtastöffnung 97, sowie einen integral ausgebildeten zylindrischen Abschnitt 98 auf. Eine auf den Hauptschaft 73 aufgeschraubte Schaftnabe 101 steht in den zylindrischen Abschnitt 98 der Druckglocke 96 hinein vor. Die innerhalb der Druckglocke ausgebildete Druckkammer 102 steht in Verbindung mit der Druckabtastöffnung 97. Eine innerhalb der Druckkammer 102 befindliche Schraubenfeder 103 liegt mit einem Ende gegen die Membran 94, und mit ihrem anderen Ende gegen eine auf der Schaftnabe 101 gleitend verschiebbar geführte Flanschbuchse 104 an. Die Flanschbuchse 104 steht auf ihrer anderen Seite in Eingriff mit einer Wand 106 des zylindrischen Abschnitts 98. Ein weiterer Schaft 107 ist an einem Ende in die Schaftnabe 101 eingeschraubt und erstreckt sich in Axialrichtung durch

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den zylindrischen Abschnitt 98 hindurch.

Ein innenseitig in den zylindrischen Abschnitt 98 eingeschraubter, verstellbarer Empfindlichkeitsanschlag 111 ist durch Verdrehen in Axialrichtung in bezug auf den zusätzlichen Schaft 107 verstellbar. Eine in den Empfindlichkeitsanschlag 111 eingeschraubte Anschlagschraube 112 durchgreift einen Schlitz 113 im zylindrischen Abschnitt 98 und steht in einen Schlitz 114 eines Empfindlichkeitsstellers 116 hinein vor, welcher zum Verdrehen des verstellbaren Empfindlichkeitsanschlags 111 dient. Ein O-Ring 117 dient als Reibungsglied zwischen dem Empfindlichkeitsanschlag 111 und der Innenwand des zylindrischen Abschnitts 98, wobei der Empfindlichkeitssteller 116 durch die Anschlagschraube 112 gehalten ist.

Der Abschnitt 98 trägt eine Rastnabe 121, die ihrerseits einen verstellbaren Druckbegrenzungssteller 122 trägt. Der Druckbegrenzungssteller 122 ist auf die Außenseite des zylindrischen Abschnitts 98 aufgeschraubt und mit einem nach innen vorstehenden Stift 123 versehen, welcher in Eingriff bringbar ist mit einem zur Drehbegrenzung des Druckbegrenzungsstellers 122 dienenden Anschlag 124 an dem zylindrischen Abschnitt 98. Der Druckbegrenzungssteller 122 und der Empfindlichkeitssteiler 116 sind zu einem Zweifunktions-Stellknopf zusammengefaßt, an dem die Arbeitsweise der Servosteuerpatrone 48 einstellbar ist.

Eine auf den zusätzlichen Schaft 107 aufgeschobene Nockenwelle 126 ist vermittels eines Sprengrings 127 gesichert. Ein am Abschnitt 98 ausgebildeter Keil 128 greift in einen breiten Schlitz 129 der Rastnabe 121 ein.

Ein von Hand zu betätigender Zeitstellknopf 131 ist vermittels einer Feststellschraube 132 fest mit der Nocken-

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welle 126 verbunden, und diese weist einen zylindrischen Abschnitt 126a größeren Durchmessers auf, in den als Anschläge dienende O-Ringe 133 eingesetzt sind. Eine im zylindrischen Abschnitt 98 befindliche Schraubenzugfeder 136 steht an einem Ende in Eingriff mit dem verstellbaren Empfindlichkeitsanschlag 111, und an ihrem anderen Ende mit einer Innenfläche des Druckbegrenzungsstellers 122. Eine zwischen der Feder 136 und dem Druckbegrenzungssteller 122 angeordnete ebene Lochscheibe 137 verhindert aufgrund der zusätzlichen Reibung eine unbeabsichtigte Drehverstellung des Druckbegrenzungsstellers 122. Die Schraubenzugfeder 136 dient zwei Zwecken, nämlich zur Vorgabe eines indirekten Reibungswiderstands für den die Anfangskraft vorgebenden Empfindlichkeitssteller 116 und eines direkten Reibungswiderstands für den Druckbegrenzungssteller 122, sowie zur Aufnahme von Spiel in den Grobgewinden der Anschläge an den Stellern 116 und 122, indem sie diese unter Spannung hält.

Die in Fig. 12 in Einzelheiten dargestellte Patrone 51 für apneustisches Plateau weist ein Gehäuse 141 mit einem verbreiterten Abschnitt 141a auf, in welchem eine napfförmige Ausnehmung 142 ausgebildet ist, die mit einer in Gehäuselängsrichtung verlaufenden Bohrung 143 in Verbindung steht. Eine innerhalb der Ausnehmung 142 befindliche biegsame Membran 144 ist an ihrem Außenrand zwischen dem verbreiterten Abschnitt 141a und einer Endhaltekappe 146 eingespannt, die innerhalb des verbreiterten Abschnitts 141a durch einen Sprengring 147 gesichert ist. Ein starrer Nockenknopf 148 liegt gegen den mittleren Bereich der Membran 144 an und durchgreift einen Dichtungshaltering 149, welcher in den verbreiterten Abschnitt 141a eingeschraubt ist. Eine biegsame Dichtung 151 ist an ihrem Außenrand zwischen Dichtungshaltering 149 und der Innenwand des Gehäuses 141 eingespannt. Die eine Seite der

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Dichtung 151 liegt gegen den Nockenknopf 148 an, während die andere Dichtungsseite gegen eine starre Scheibe 152 anliegt. Die Scheibe 152 steht in Eingriff mit einem Ventilschaft 153 eines Tellerventilglieds 154, das einen O-Ring 156 trägt, der in Dichteingriff gegen einen Ventilsitz 157 im Inneren des Gehäuses 141 anlegbar ist. Das Tellerventilglied 154 ist mit einem Vorsprung 153 versehen, auf welchen das eine Ende einer sich in Axialrichtung der Bohrung 143 erstreckenden Schraubenfeder 159 aufgesetzt ist. Das andere Ende der Schraubenfeder 159 ist in eine Blindbohrung 161 eines in das Ende des Gehäuses 141 eingeschraubten Befestigungsstutzens 162 eingesetzt.

Ein Manometer 163 ist vermittels eines angesetzten Schraubennippels 164, der durch einen U-förmigen Haltebügel 166 durchgeführt und an diesem vermittels einer Mutter 167 gehalten ist, an der Frontplatte 36 gehalten. Der Befestigungsstutzen 162 ist auf den Schraubennippel 164 aufgeschraubt und hält damit die Patrone 51 auf dem äußeren Ende des Schraubennippels 164 fest.

Eine Einlaßfitting 171 und eine Auslaßfitting 172, die in das Gehäuse 141 eingeschraubt sind, stehen auf gegenüberliegenden Seiten des Ventilsitzes 157 in Verbindung mit der Bohrung 143. Eine im Gehäuse 141 ausgebildete Entlüftungsöffnung 176 dient dazu, das Entstehen eines zu einer Fehlanzeige führenden Drucks auf die Membran 144 zu verhindern. In der Endhaltekappe 146 befindet sich eine Servoöffnung 177, die mit einer Kammer 178 auf einer Seite der Membran 144 in Verbindung steht.

Der Schlauch 47 ist mit einem Anschlußnippel 181 verbunden, der mit dem einen Ende des Durchlaßkanals 67 verbindet. Das andere Ende ist durch einen Stopfen 182 verschlossen. Die Auslaßöffnung 71 ist über einen Anschlußnippel 183 mit einem Schlauch 184 verbunden, welcher zu einem T-Stück

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geführt ist. Das eine Ende des T-Stücks 186 steht über einen Schlauch 187 mit einem Anschlußnippel 188 in Verbindung, der an einem Durchsatzsteuerventil 189 bekannter Ausführung befestigt ist. Das Durchsatzsteuerventil 189 weist einen Stellknopf 191 auf, mit dem der Gasdurchsatz durch das Durchsatzsteuerventil 189 durch einen in den Ventilkörper 193 eingesetzten Anschluß 191 veränderlich einstellbar ist. Der Anschluß 192 ist über einen Schlauch 194 mit einem T-Stück 196 verbunden, welches an einem Ende über einen weiteren Schlauch 197 mit einem Einwegventil 198 verbunden ist.

Wie aus Fig. 13 ersichtlich, besteht das Einwegventil aus einem mittigen Ventilkörper 201, der ein Gehäuse 202 trägt. Ventilkörper und Gehäuse sind beispielsweise aus Kunststoff hergestellt, z.B. durch ültraschallschweißung luftdicht miteinander verbunden. Entsprechend Fig. 13 weist der mittige Ventilkörper 201 einen zylindrischen Abschnitt 201a kleineren Durchmessers auf. Durch den Ventilkörper 201 und einen an diesen anschließenden Schaftabschnitt 201b verläuft eine Bohrung 207, die mit einem diametral im Ventilkörper 201 verlaufenden Kanal 208 verbunden ist. Der Kanal 208 ist normalerweise durch eine elastische Manschette 209 aus elastischem Werkstoff wie z.B. Gummi verschlossen, welche über den Abschnitt 201a aufgeschoben und vermittels eines Flanschs 203 an diesem gehalten ist. Wenn unter Druck stehende Luft in Pfeilrichtung in die Bohrung 207 eintritt, wird die elastische Manschette 209 gedehnt, so daß das Gas in das Gehäuse entweichen und aus diesem durch einen Kanal 211 abgegeben werden kann. Sobald die Druckluftzufuhr durch die Bohrung 207 aufhört, verschließt die elastische Manschette 209 wiederum den Kanal 208 und verhindert somit einen Gasdurchtritt in entgegengesetzter Richtung.

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Der Kanal 211 ist über einen Schlauch 216 mit einem T-Stück 217 verbunden, das an einem Ende unmittelbar mit dem Einatmungsgasanschluß 219 an der Frontplatte 36 verbunden ist, der als zweiter Auslaß bezeichnet werden kann. Das andere Ende des T-Stücks 217 ist über eine Drosselöffnung 221, einen Schlauch 222 und ein Knie 223 mit der Auslaßfitting 172 verbunden (siehe Fig. 4).

Das Ende des T-Stücks 196 ist über einen Schlauch 226 mit einem Anschluß 227 verbunden, der in einem Block 228 an einem Venturirohr 229 befestigt ist. Der Block bildet einen Ventürihauptkanal 231 zentrisch zur Düse 232 für den" Venturihauptgasstrahl. In der Düse 232 sind um den mittigen Venturihauptkanal 231 herum mehrere zusätzliche, zur Ausbildung sekundärer Venturistrahlen dienende Durchlässe 233 ausgebildet. Diese Durchlässe 233 stehen in Verbindung mit einem Durchlaß 234 in einem weiteren Block 236. Ein Anschluß 237 an dem Block 236 ist mit einem Schlauch 238 verbunden. Die Düse 232 ist in ein T-förmiges Gehäuse 239 eingesetzt, das an einem Ende in ein Venturigehäuse 241 eingeschraubt ist, welches einen Venturikanal 242 aufweist, der in Verbindung steht mit den vom Venturihauptkanal 231 und den Durchlässen 233 in der Düse 232 abgegebenen Gasstrahlen.

Ein am anderen Ende des Gehäuses 239 befestigter Anschluß 243 ist über einen Schlauch 244 großen Durchmessers mit einem Filter 245 für Ansaugluft verbunden, das an der Seitenwand 34 angeordnet ist. Das Venturigehäuse 241 weist zwei in einem Abstand zueinander parallele, radial verlaufende Flansche 246 und 247 auf, die in ein Schiebergehäuse 248 eingesetzt sind. Ein in den Flansch 246 eingesetzter O-Ring 249 dient zur Abdichtung zwischen Venturigehäuse 241 und Schiebergehäuse 248.

Das Schiebergehäuse 248 weist eine Innenspinne 251 mit einer

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itiittigen Ausnehmung 252 auf, in welche ein napfförmiger Schieber 254 eingesetzt ist, der zur Anlage gegen das außenliegende Ende des Venturigehäuses 241 bringbar ist. Ein in die Außenseite des Venturigehäuses 241 eingesetzter O-Ring 256 bewirkt eine einwandfreie Abdichtung zwischen Schieber 254 und Venturigehäuse. Der Schieber 254 ist vermittels einer Schraubenfeder 257 zum Eingriff gegen den O-Ring 256 beaufschlagt. Die Schraubenfeder 257 ist auf den Schaft 253 aufgesetzt und liegt mit einem Ende gegen die Innenspinne 251, und mit ihrem anderen Ende gegen den Schieber 254 an. Das Schiebergehäuse 248 weist einen Vorsprung 258 auf, an dem ein T-Stück 259 befestigt ist. Das T-Stück 259 ist an einem Ende über einen Schlauch mit dem Manometer 163 verbunden. Das andere Ende des T-Stücks 259 ist über einen Schlauch 262 mit der Druckabtastöffnung 97 der Servosteuerpatrone 48 verbunden.

Der Auslaß 263 des Schiebergehäuses 248 ist mit einem T-Stück 264 verbunden. Ein Ende des T-Stücks 264 ist an einem Beatmungsschlauchanschluß 266 befestigt, der an der Frontplatte 36 angeordnet ist und sich als erster Auslaß bezeichnen läßt. Der BeatmungsSchlauchanschluß 266 ist an der Frontplatte 36 vermittels einer aufgeschraubten Mutter 267 befestigt. Das andere Ende des T-Stücks 264 trägt ein Überdruck-Sicherheitsventil 268.

Das Überdruck-Sicherheitsventil 268 weist ein allgemein zylindrisches Gehäuse 269 mit einem in diesem ausgebildeten Durchlaß 271 auf. Im Durchlaß befindet sich eine mit einer Ausnehmung versehene Wand 272, in welcher ein Ventilschaft 273 gleitend verschiebbar geführt ist. Ein auf den Ventilschaft 273 befestigtes Ventilglied 274 ist zur Anlage bringbar gegen einen im Gehäuse ausgebildeten Ventilsitz 276, welcher den Durchlaß 271 umgibt. Das Ventilglied ist durch eine Feder 277 gegen den Ventilsitz 276 beauf-

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schlagt. Die Feder 277 liegt mit dem einen Ende gegen die Wand 272, und mit ihrem anderen Ende gegen eine auf den Ventilschaft 273 aufgeschraubte Mutter 278 an.

Der Schlauch 238 ist mit einem Anschluß 281 an einem apneustischen Steuerventil 282 verbunden. Das Steuerventil 282 weist einen Ventilkörper 283 mit einem Stellknopf 284 auf, vermittels welcher der Durchsatz durch das Ventil veränderlich einstellbar ist. Ein an dem Steuerventil 282 befestigter Anschluß 286 ist über einen Schlauch 287 mit einem (nicht dargestellten) Anschluß an der Patrone 51 für apneustisches Plateau verbunden. Am Steuerventil 282 befindet sich ein weiterer Anschluß 288 (Fig. 6), der über einen Schlauch 289 mit einem Einwegventil 291 verbunden ist. Das Einwegventil 291 ist in gleicher Weise beschaffen wie das Einwegventil 198, und es wird daher auf die entsprechende Beschreibung im vorstehenden verwiesen. Das Einwegventil 291 ist andererseits über einen Schlauch 292 mit dem T-Stück 186 verbunden.

Eine Schlauchhaltestange 296 ist an der Frontplatte 36 gleitend verschiebbar in einer Halterung 297 gelagert.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist ein Beatmungsschlauch 301 großen Durchmessers mit dem Beatmungsschlauchanschluß 266 verbindbar. Ein Schlauch 302 kleinen Durchmessers ist mit dem Einatmungsgasanschluß 219 verbindbar. Das freie Ende des Beatmungsschlauchs 301 ist über ein Anschlußstück 303 mit einem Zerstäuber 304 der in der U.S. PS 3 172 406 beschriebenen Ausführung verbunden. Die Abgangsseite des Zerstäubers 304 ist über ein T-Stück 306 mit einem Patientenadapter oder Mundstück 307 verbunden. Der Schlauch 302 kleineren Durchmessers ist über ein T-Stück 309 mit dem Zerstäuber 304 verbunden. Das andere Ende des T-Stücks 309 ist über einen Schlauch 311 mit dem Ausatmungsventil

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308 verbunden. Das Ausatmungsvent.il 308 ist von bekannter Ausführung und ist mit einer Dampf- und Wasserfalle 312 versehen, welche zum Auffangen von Feuchtigkeit dient, die sich aus dem Luftstrom niederschlägt.

Die Dampf- und Wasserfalle 312 weist entsprechend Fig. 16 ein napfförmiges Außengehäuse 313 auf, in das herausnehmbar eine Ventil- und Diffusoranordnung 314 eingesetzt ist. Das Gehäuse 313 hat eine allgemein zylindrische Formgebung mit senkrechter Zylinderwand 316 und Bodenwand 317, die integral mit dem Gehäuse ausgebildet sind. Eine mittige Öffnung 318 in der Bodenwand ist von einem nach innen eingezogenen Ringflansch 319 begrenzt und bildet somit einen Ringraum 321 zwischen dem Ringflansch 319 und der senkrechten Zylinderwand 316. An einem Ende ist das Außengehäuse 313 offen zur Aufnahme der Ventil- und Diffusoranordnung 314.

Die Ventil- und Diffusoranordnung 314 besteht aus einem hohlzylindrischen Teil 322, das von mehreren, nach oben vorstehenden und auf dem Umfang in gegenseitigen Abständen angeordneten Rippen 323 gehalten ist. Die Rippen 323 sind integral mit einem Diffusorteil 324 ausgebildet, der eine zylindrische Wand 326 aufweist, die an ihrer Oberseite durch eine quer verlaufende Deckenwand 327 abgeschlossen ist. Die Deckenwand 327 weist mittig einen nach oben vorstehenden, sich konisch verjüngenden Abschnitt 327a auf, welcher sich genau unter dem hohlzylindrischen Teil 322 befindet. Die unteren Enden der Rippen 323 stehen über das untere Ende der zylindrischen Wand 326 hinaus vor und greifen in eine Ringausnehmung 321a des Gehäuses 313 ein. Ein integral mit dem hohlzylindrischen Teil 322 ausgebildeter Ringrand 331 trägt einen nach oben vorstehenden Flansch 332, der zur Befestigung der Ventil- und Diffusoranordnung 314 innerhalb des Außengehäuses 313 in

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Reibungseingriff mit der Innenseite der zylindrischen Wand 316 des Gehäuses 313 bringbar ist.

Eine innerhalb des hohlzylindrischen Teils 322 angeordnete kreisrunde Platte 333 liegt auf den oberen Enden der Rippen 323 auf und weist nach unten vorstehende Nasen 334 auf, die elastisch über das untere Ende des hohlzylindrischen Teils 322 aufsteckbar sind und die Platte 333 innerhalb des hohlzylindrischen Teils 322 sichern. Die Platte 333 weist mehrere kreisförmig angeordnete Durchbrechungen 336 auf. Ein schirmartiges Klappenventil 337 aus z.B. biegsamem Kunststoff bildet in Verbindung mit den Durchbrechungen 336 ein Ventil. Das Klappenventil 337 weist eine mittige Nase 338 auf, die in eine mittige Ausnehmung 339 der Platte 333 eingreift und das Klappenventil 337 in Anlage gegen die Unterseite der Platte 333 hält, so daß die Durchbrechungen 336 normalerweise verschlossen sind. Das Klappenventil 337 überlagert den sich konisch verjüngenden Abschnitt 337a, so daß bei Luftdurchtritt durch die Durchbrechungen 336 das Klappenventil nach unten gedrückt und dabei die Luft über den Diffusorteil 324 zwischen den Rippen hindurch nach außen, dann nach unten und anschliessend wiederum nach oben über den Flansch 319 abgelenkt wird und durch die Öffnung 318 hindurch zur freien Atmosphäre austreten kann.

Die Arbeitsweise des vorstehend beschriebenen Beatmungsgeräts ist kurz wie folgt: Zur Beschreibung sei angenommen, daß das Beatmungsgerät 20 von einem Patienten benutzt wird, der sich in einer entspannten Rückenlage befindet oder aufrecht auf einem Stuhl mit Armlehnen sitzt. Zunächst wird der Zerstäuber 304 mit einer für den Patienten bestimmten Lösung gefüllt, die diesem beispielsweise von einem Arzt verordnet worden ist. Das T-Stück 309 mit dem Ausatmungsventil 308 wird dann mit dem Zerstäuber 304 ver-

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bunden, und es wird ein Mundstück oder Patientenadapter 307 aufgesetzt. Die Dampf- und Wasserfalle 312 befindet sich am Ausatmungsventil 308. Der Beatmungsschlauch 301 wird dann gleichfalls mit dem Ausatmungsventil 308 und mit dem Beatmungsschlauchanschluß 266 verbunden, und der Schlauch 302 wird mit dem Einatmungsgasanschluß 219 verbunden .

Der Anfangskraftwert für den Patienten wird vermittels des Empfindlichkeitsstellers 116 eingestellt, der mit einer von 1 bis 5 durchnumerierten Skaleneinteilung versehen ist. Eine geeignete Einstellung ist beispielsweise auf den Skalenwert 2, welcher minus 2 cm Wassersäule entspricht. Als nächstes wird der Einatmungsüberdruck vermittels des Stellers 122 eingestellt. Dieser ist mit einer entsprechenden Skaleneinteilung versehen, die beispielsweise den Bereich von 15 bis 60 cm Wassersäule umfaßt und innerhalb dieses Bereichs kontinuierliche Einstellungen ermöglicht. Zu Anfang wird die Einstellung 15 gewählt. Ggf. können auch zwei unterschiedliche Bereiche vorgesehen sein, nämlich ein therapeutischer Bereich von 15 bis 60 cm Wassersäule, und ein Bereich für die Intensivbehandlung, der von 15 bis 100 cm Wassersäule reicht.

Vermittels des Stellknopfs 191 wird dann der Durchsatz eingestellt, indem ein an dem Stellknopf befindlicher (nicht dargestellter) Pfeil in die 12-Uhr-Stellung des Uhrzeigers gebracht wird.

Der von Hand betätigbare Zeitstellknopf 131 wird dann nieder- oder eingedrückt und die Sauerstoff- oder Luftzufuhr geöffnet, so daß entsprechend Sauerstoff, Luft oder auch ein Gemisch derselben durch die Schlauchleitung 27 dem Beatmungsgerät 20 zugeführt wird. Durch Herausziehen des Zeitstellknopfs 131 wird das Beatmungsgerät "einge-

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schaltet". Der Zerstäuber 304 sollte nunmehr einen dichten Aerosolnebel abgeben. Der Zeitstellknopf 131 wird nun wiederum in die "Ausschaltstellung" niedergedrückt. Nach Ausschaltung sollte der Zerstäuber 304 über einen (zwischen o,25 bis 3 Sekunden betragenden) bestimmten Zeitraum weiterhin einen Aerosolnebel abgeben. Dieser Zeitraum entspricht der apneustischen Durchflußzeit. Der Stellknopf 284 wird dann gegen den Uhrzeigersinn bis zum Anschlag verdreht und dadurch in die Minimalstellung (o,25 Sekunde) gebracht. Das Beatmungsgerät ist somithin bereit für den Einsatz durch den Patienten.

Im Betrieb des Geräts wird von der Druckgasquelle unter einem Druck von z.B. 3,52 atü gelieferte Druckluft durch das Filter 43 und die Schläuche 44 und 49 hindurch der Patrone 51 für apneustisches Plateau,und durch den Schlauch 47 der Servosteuerpatrone 48 zugeführt.

Wenn nun angenommen wird, daß der Zeitstellknopf 131 aus der in Fig. 7 dargestellten Lage nach links verstellt wird, wird der Hauptschaft 73 nach links verlagert, wodurch die Servoplatte 82 und die Fitting 84 gleichfalls nach links verlagert werden. Durch die Verlagerung der Fitting 84 nach links wird der Servoplunger 86 nach links verlagert und gelangt in Eingriff mit der Kugel 87, so daß diese von ihrem Sitz 88 abgehoben wird. In dieser Lage der Kugel 87 strömt das von der Druckgasquelle abgegebene Gas um die Kugel herum und gelangt durch den Ventilsitz hindurch an dem Servoplunger 86 vorbei zur Auslaßöffnung 71. Während dieser "Einschalt-"oder "Öffnungszeit" führt der allseitig an der Kugel 87 vorbeiströmende Druckgasstrom dazu, daß die Kugel an dem Ende des Servoplungers 86 in rasche Umdrehungen versetzt wird, welche zur Folge haben, daß die Kugel von kleinsten Verunreinigungen frei bleibt, die beispielsweise von Wasserdampf mitgeführt werden. Der durch

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die Auslaßöffnung 71 austretende Gasstrom soll als Einatmungsgas bezeichnet werden.

Das Einatmungsgas strömt durch die Schläuche 184 und 187 zum Durchsatzsteuerventil 189, und von diesem durch die Schläuche 194 und 226 zum Venturihauptkanal 231 des Venturirohrs 229. Der aus dem Venturihauptkanal 231 in der Düse 232 austretende Gasstrahl saugt bei seinem Durchgang durch den Venturikanal 242 weiteres Gas an, welches durch das in Fig. 6 dargestellte Filter 245 und den Schlauch 244 großen Durchmessers angesaugt wird. Das durch den Venturikanal 242 hindurchtretende Gas führt zum Entstehen eines der Beaufschlagung durch die Feder 277 entgegengesetzt gerichteten Überdrucks am Ventilglied 274, durch den das Ventil geöffnet wird, so daß das Gas durch den Beatmungsgas Schlauchanschluß 266 hindurch austreten und über den Beatmungsschlauch 301, den Zerstäuber 304, das T-Stück 306 und das Mundstück 307 zum Patienten gelangen kann. Gleichzeitig wird Einatmungsgas durch den Schlauch 197 und das Einwegventil 198 hindurch dem an der Frontplatte 36 befindlichen Exnatmungsgasanschluß 219 zugeführt. Der mit dem Einatmungsgasanschluß 219 verbundene Schlauch 302 kleinen Durchmessers führt das unter Druck stehende Einatmungsgas dem Zerstäuber 304 und dem Ausatmungsventil 308 zu und hält das letztere während der Einatmungsphase des Beatmungsgeräts geschlossen. Das Überdruck-Sicherheitsventil 268 schützt dabei den Patienten vor Überdruck und öffnet sich beispielsweise bei einem überdruck von 67 cm Wassersäule, um die Lungen des Patienten vor Schaden zu schützen.

Der Druck des dem Patienten zugeführten Gasstroms wird vermittels des mit dem Beatmungsschlauchanschluß 266 verbundenen Manometers 163 gemessen. Außerdem wird der Druck über den Schlauch 262 an die Druckabtastöffnung 97 der Servosteuerpatrone 48 angelegt.

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Das Einatmungsgas wird über den Schlauch 292, das Einwegventil 291, das apneustische Steuerventil 282, den Schlauch 238 und den Durchlaß 234 außerdem dem Venturirohr 229 zugeführt. Der Durchlaß 234 ist mit mehreren Durchlässen 233 in der Düse 232 verbunden, durch welche zusätzliche oder sekundäre Venturigasstrahlen in den Hals des Venturirohrs abgegeben werden, so daß der Gesamtgasdurchsatz durch das Venturirohr entsprechend gesteigert ist. Das Druckgas gelangt weiterhin von dem apneustischen Steuerventil 282 über den Schlauch 287 zu der normalerweise geschlossenen Patrone 51 für apneustisches Plateau und bringt diese in die Öffnungsstellung. Zusätzliches Einatmungsgas wird dem Einatmungsgasanschluß 219 über den verengten Durchlaß 271 in einem durch die Größe des Durchlasses 271 vorgegebenen Durchsatz zugeführt. Dem Durchlaß 271 wird das Einatmungsgas über den Schlauch 222 von der Patrone 51 für apneustisches Plateau zugeführt, die ihrerseits durch den Schlauch 49 gespeist wird. Dieses zusätzliche Einatmungsgas führt zu einer Steigerung des Gasdurchsatzes durch den Zerstäuber 304.

Während der Einatmungsphase des Beatmungsgeräts wird das Einatmungsgas zunächst in die weiter entfernten oder unteren Bereiche der Lungen des Patienten abgegeben. Da das Einatmungsgas den Zerstäuber 304 durchsetzt, erfolgt eine selbsttätige Zerstäubung während der Einatmungsphase. Der Einatmungsgasdurchsatz gibt dabei das Einatmungszerstäubungsvolumen vor. Bei Durchsatzsteigerung nimmt der Druck des von der Düse 232 abgegebenen primären Venturihauptgasstrahls zu, mit entsprechender Durchsatzsteigerung im Atmungskreis. Bei dem erfindungsgemäßen Beatmungsgerät wird der Einatmungsgasgrunddurchsatz aufgrund des parallelen Durchsatzes an Einatmungsgas durch die Patrone 71 für apneustisches Plateau einerseits und das apneustische Steuerventil 282 andererseits ergänzt oder gesteigert. Der

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Durchsatz durch die Patrone 51 ist durch den Querschnitt des Durchlasses 271 vorgegeben und konstant während der Einatmungsphase und einer Zeitspanne nach Ende der Einatmungsphase, die durch Einstellung des apneustischen Steuerventils 282 vorgegeben wird. Somit ergibt sich unabhängig vom Abfall des Einatmurigsgasdurchsatzes zu Ende der Einatmungsphase in jedem Falle ein Minimaldurchsatz durch den Zerstäuber 304. Auf diese Weise läßt sich das Volumen der bei langsamem Durchsatz vom Mikrozerstäuber 304 abgegebenen Teilchenstoffe effektiv verdoppeln.

Während der apneustischen Haltezeit, die auf die Beendigung der Einatmungsphase folgt, wird somit ein geringer "Topping-Gasstrom" in die Atemwege des Patienten eingeleitet. Bei Verringerung der apneustischen Durchflußzeit wird der Durchsatz an Entlüftungsgas durch die sekundären Venturidüsen während des apneustischen Plateaus gesteigert. Bei Verlängerung der apneustischen Durchflußzeit wird der Entlüftungsgasdurchsatz durch die sekundären Venturidüsen während des apneustischen Plateaus entsprechend verringert. Außerdem ergibt sich ein analoger Abfall des Durchsatzes an Entlüftungsgas zu Ende des apneustischen Plateaus, was zu einem allmählichen Druckabfall in den Atemwegen des Patienten führt, so daß ein abruptes und rasches Ausatmen vermieden wird. Diese letztgenannten Merkmale sind besonders vorteilhaft, da sie die Einweisung des Patienten in den Gebrauch des Beatmungsgeräts und die Erzielung eines ausreichenden apneustischen Plateaus wesentlich erleichtern.

Vermittels des Stellknopfs 284 am apneustischen Steuerventil 282 läßt sich bei dem erfindungsgemäßen Beatmungsgerät ein auf die Einatmungsphase folgendes apneustisches Plateau von 0,25 bis 3 Sekunden Dauer einstellen. Damit läßt sich die Gesamtverteilung an örtlich aktive Aerosole transpor-

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tierendem Einatmungsgas weiter steigern. So können beispielsweise während des apneustischen Durchflusses angenähert 200 cm³ Beatmungsgas pro Sekunde zugeführt werden, so daß dementsprechend während einer maximalen Zeitspanne von 3 Sekunden für das apneustische Plateau bis zu 600 cm³ dichtes Aerosol den Lungen des Patienten zugeführt werden können. Zu Beginn des Einatmungsdurchsatzes wird somit das Feuchtigkeitsdefizit beseitigt, und während des apneustischen Durchsatzes wird ein großes Volumen an Aerosolen großer Teilchengröße in die tracheobronchiale Verästelung abgegeben, so daß sich hartnäckige tracheobronchiale Sekretionen wirksam lösen lassen.

Sobald in den Lungen des Patienten ein bestimmter Druckwert erreicht worden ist, der sich vermittels des Manometer 163 ablesen läßt, bewirkt der Druck in der Druckkammer 102 der Servosteuerpatrone 48, welche über den Schlauch 262 mit dem Manometer 163 verbunden ist, daß die Membran 94 und der Hauptschaft 73 entsprechend der Darstellung von Fig. 7 nach rechts verlagert werden. Dadurch wird der Servoplunger 86 gleichfalls nach rechts in die Schließstellung gebracht, in welcher die Kugel 87 näher zum Ventilsitz 88 hin bewegt wird. Die Größe des zwischen der Kugel 87 und dem Ventilsitz 88 verbleibenden Durchlasses nimmt ab, wobei die Durchflußgeschwindigkeit des Gases gesteigert wird. Dadurch wird die Neigung der Kugel zum Abheben vom Ventilsitz bei niedrigem Durchsatz bei Zurückziehen des Servoplungers in die Sperrstellung verringert. Um jede Möglichkeit eines unbeabsichtigten Abhebens der Kugel 87 (unter niedrigen Durchsatzbedingungen), welches zu seinem unzulässigen Umschalten (von der Einatmungszur Ausatmungsphase) führen würde, auszuschließen, können auf dem Umfang der Zylinderwandung der Druckeinlaßöffnung 68 (nicht dargestellte) in Längsrichtung verlaufende Führungsfinger vorgesehen sein. Solche Führungsfinger bewirken, daß die Kugel bei niedrigem Durchsatz auf dem

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Durchlaß zur Ruhe kommt und sich wie vorgesehen in die Schließstellung verlagert. Da der Servoplunger 86 durch die Servoplatte 82 mechanisch mit dem Hauptschaft 73 verbunden ist, kann der Servoplunger 86 die Kugel 87 in die Schließ- bzw. in die Öffnungsstellung bringen.

Das öffnen und Schließen des die Kugel 87 aufweisenden "Schaltventils" erfolgt in angenähert einer Lage, welche der Mitte des Verstellweges des Hauptschafts 73 entspricht. Durch weitere Verstellung in "Einschalt-" und "Ausschaltstellung" wird der Hauptschaft 73 in der beschriebenen Weise zwischen den magnetischen Kupplungen für das "Ein-" und "Ausschalten" hin und her bewegt.

In der "Ausschaltstellung" der Servosteuerpatrone 48 wird die Kugel 87 des Ventils durch das Druckgas in der Schließstellung gehalten, welches durch den Kanal 67 und die Druckeinlaßöffnung 68 zugeführt wird und die Kugel 87 gegen den Sitz 88 beaufschlagt. Vermittels der magnetischen Anziehungskraft des Ringzylindermagneten 79 wird der Anker 77 festgehalten, so daß über den Hauptschaft 73 und die Servoplatte 82 der Servoplunger 68 außer Eingriff mit der Kugel 87 gehalten ist. In der "Einschaltstellung" der Servosteuerpatrone 48 zieht der Ringzylindermagnet 79 den Anker 78 an, so daß die Kugel 87 über den Hauptschaft 73, die Servoplatte 82 und den Servoplunger 86 vom Ventilsitz 88 abgehoben ist. Das von der Druckgasquelle zugeführte Gas kann dann durch die Druckeinlaßöffnung 68 hindurch zur Auslaßöffnung 71 gelangen. Die entsprechenden magnetischen Anziehungskräfte werden mit dem feststehenden Ringzylindermagneten 79 erzeugt. Das starke vordere Magnetfeld dient zum Anziehen des zur Druckbegrenzung dienenden großformatigen Druckankers 78, und das schwächere Magnetfeld zum Anziehen des kleineren Anfangskraftankers 77.

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Zu Ende der Einatmungsphase verringert sich der Druck in der Druckkammer 102 der Servosteuerpatrone 48, der Anfangskraftanker 77 entfernt sich vom Magnetfeld, und der Druckbegrenzungsanker 78 bewegt sich unter dem Einfluß des zunehmend stärker werdenden Magnetfeldes zum Magneten 79 hin. Die magnetische Öffnungskraft ist erforderlich, um beim öffnen des Kugelventils (und maximaler Anfangskraftempfindlichkeit) einen Stillstand aufgrund des Kolbeneffekts zu verhindern. Zu diesem Zweck wird in der erfindungsgemäßen Servosteuerpatrone der Abstand zwischen dem Druckbegrenzungsanker und dem Magnetfeld so bemessen, daß eine ausreichend hohe Anziehungskraft vorhanden ist, wenn der Servoplunger 86 bei Verstellung des Ventilschalters in die "Einschaltstellung" in Eingriff mit der Kugel 87 gelangt.

Wenn sich der Druckbegrenzungsanker 78 zum vorderen Magnetfeld des Ringzylindermagneten 79 hin verlagert, wird er durch die Anziehungskraft des Magneten rasch angezogen. Der entgegengesetzte Effekt ergibt sich, wenn der Anfangskraftanker 77 fortschreitend aus dem Anziehungsbereich des hinteren Magnetfeldes herausbewegt wird. Aufgrund der proportionalen Abstandszu- und abnähme bei Annäherung des einen Ankers und Entfernen des anderen Ankers von bzw. zu dem zugeordneten Magnetfeld kann der Magnet in jedem Zeitpunkt jeweils nur einen Anker einfangen. Damit wird ein einwandfreies Öffnen und Schließen des pneumatischen Kugelventils in Art einer Kippschaltung erhalten.

Die Funktion der magnetgesteuerten Stellvorrichtung ist angepaßt an die Servomembran 94, die entsprechende Servostellkräfte auf den die magnetischen Anker 77 und 78 tragenden Hauptschaft 73 ausübt. Die Membran 94 weist ausreichend große Querschnittsfläche auf, um auch den maximalen Bewegungswiderstand der magnetischen "Ein-" und "Ausschaltkupplungen" zu übersteuern.

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Zu Beginn der Einatmungsphase beginnt der Druck in den Lungenatemwegen des Patienten unter den Umgebungsluftdruck abzufallen. Dieser Unterdruck wird über die Druckabtastöffnung 97 zur Rückseite der Membran 94 übertragen, so daß diese durch Ausübung einer entsprechenden Kraft den Hauptschaft 73 entsprechend der Darstellung von Fig.7 nach links verschiebt. Diese Verlagerung erfolgt gegen die magnetische Anziehungskraft, welche auf den Anfangskraftanker 77 einwirkt. Da die physiologische Membran des Patienten zu Beginn der Einatmungsphase weiter absinkt, nimmt der auf die Servomembran 94 einwirkende Unterdruck so lange zu bis die von der Membran 94 ausgeübte "Einschalt"-Servokraft größer ist als die zum Abheben des Anfangskraftankers 77 ausgeübte, eingestellte Anziehungskraft. In diesem Zeitpunkt verlagert sich der Hauptschaft 73 nach links, wodurch das pneumatische Kugelventil 87 geöffnet wird.

Somit erfolgt wie vorstehend beschrieben ein gesteuerter Einatmungsgasstrom in den Atmungskreis. Während sich die Lungen des Patienten allmählich mit dem Beatmungsgas füllen, das durch den mit dem Patienten verbundenen Atmungskreis zugeführt wird, steigen die Drücke innerhalb des physiologischen und mechanischen Beatmungssystems an. Gegenüber dem vorstehend beschriebenen Druckabfall an der Servomembran, welcher die Umschaltung in die "Einschaltstellung" bewirkt, erfolgt jetzt der entgegengesetzte Vorgang, indem ein im "Ausschaltsinn" wirkender Druck erzeugt wird. Sobald in der Druckkammer 102 ein ausreichend hoher Druck herrscht, der zur Entstehung einer Kraft führt, welche größer ist als die Anziehungskraft auf den Druckbegrenzungsanker 78, wird der Hauptschaft 73 entsprechend der Darstellung von Fig. 7 nach rechts verlagert, so daß der Anfangskraftanker 77 in den Anziehungsbereich des Magnetfeldes des Ringzylindermagneten 79 gelangt. Die Servosteuerpatrone 48 wird durch die Verstellung des Servoplungers 86 nach rechts in die Öffnungsstellung gebracht.

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Die Kugel 87 legt sich gegen ihren Ventilsitz 88 an und verhindert einen weiteren Durchtritt von Gas zur Servosteuerpatrone 48.

Durch Einstellen des Anfangskraftankers 77 auf dem Hauptschaft 73 läßt sich ein vorbestimmter Wert für die vom Patienten aufzubringende Anstrengung vorgeben, bei welcher das Beatmungsgerät während mechanisch unterstützter spontaner Atmung eingeschaltet wird. Außerdem läßt sich durch Verstellen der Lage des Druckankers 78 ein bestimmter Einatmungsüberdruckgrenzwert vorgeben. Die Verstellung der Anker 77 und 78 erfolgt natürlich entsprechend den Eichwerten am Empfxndlichkeitsssteller 116 bzw. am Druckbegrenzungssteller 122. Die Eichung der Anfangskraf teiripf indlichkeit erfolgt in Negativwerten von cm Wassersäule und ist durch die gegen den Uhrzeigersinn größer werdenden Skalenwerte 1 bis 5 angegeben, welche den beim spontanen Einatmen zum Triggern der Servosteuerpatrone 48 in die "Einschaltstellung" zwecks mechanischer Atmungsunterstützung benötigten Druckabfall in cm Wassersäule darstellen.

Sobald Beatmungsgas durch das apneustische Steuerventil hindurch der Servoöffnung 177 der Patrone 51 für apneustisches Plateau zugeführt wird, steht die Kammer 178 unter Druck. Die Membran 144 wird nach links beaufschlagt und bringt das Tellerventilglied 154 aus der normalen Schließstellung in die öffnungsstellung. Die Patrone für apneustisches Plateau weist anstelle dynamischer O-Rxngdichtungen eine Membrandichtung auf, da sich bei abnehmenden Oberflächengleiteigenschaften im Laufe des Betriebs von O-Rxngdichtungen veränderliche Reibungswiderstände ergeben können.

Nach Verstellung des Tellerventilglieds 154 in die Öffnungsstellung tritt das von der Druckgasquelle kommende Gas durch die Einlaßfitting 171 ein und wieder durch die

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Auslaufitting 172 aus, und wird durch den Schlauch 222 und die Drosselöffnung 221 dem Einatmungsgasanschluß zugeführt.

Sobald vermittels der Servosteuerpatrone 48 ermittelt wird, daß in den Lungen des Patienten ein vorbestimmter Druckwert erreicht ist, schaltet die Servosteuerpatrone von "EIN" auf "AUS". Dieser Vorgang wird dadurch bewirkt, daß bei Druckanstieg in den Lungen des Patienten der Druck in der Druckkammer 102 gleichfalls ansteigt und die Membran 94 eine Druckkraft ausübt, durch welche der Hauptschaft 73 entsprechend der Darstellung von Fig. 7 in der vorstehend beschriebenen Weise nach rechts in die "Auschaltstellung" verlagert wird. Damit legt sich die Kugel 87 gegen ihren Ventilsitz 88 an und verhindert die weitere Zufuhr von Druckgas zum Einwegventil 291 und zum apneustischen Steuerventil 282. Beim Umschaltung der Servosteuerpatrone 48 in die "Ausschaltstellung" wird von der Druckgasquelle geliefertes, unter Druck stehendes Gas nicht langer zur Patrone 51 für apneustisches Plateau zugeführt.

Beim Umschalten der Servosteuerpatrone 48 befindet sich in der Kammer 178 der Patrone 51 für apneustisches Plateau noch ein bestimmtes Gasvolumen, das unter dem gleichen Druck wie die Druckgasquelle steht. Dieses Gas strömt durch den Schlauch 287, das apneustische Steuerventil und den Schlauch 238 zum Venturirohr 229. Die zur Entlüftung der Kammer 178 benötigte Zeitspanne wird durch die Stellung des Stellknopfs 284 des apneustischen Steuerventils 282 vorgegeben. Wenn durch den Schlauch 49 Druckgas unter z.B. 3,52 atü zur Einlaßfitting 171 zugeführt wird, durch die Auslaßfitting 172 austritt und durch den Schlauch und die Drosselöffnung 221 zum Einatmungsgasanschluß 219 gelangt, wird es auch nach Umschaltung der Servosteuerpatrone 48 in die "Ausschaltstellung" weiterhin dem Einatmungsgasanschluß 219 und somithin dem Patienten zugeführt.

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Das unter Druck stehende Gas gelangt gleichzeitig zum Einatmungsgasanschluß 219. Nach Umschaltung der Servosteuerpatrone 48 in die "Auschaltstellung" am Ende der Einatmungsphase ergibt sich somit noch ein abnehmender, zusätzlicher oder "Topping"-Gasstrom in der vorstehend beschriebenen Weise durch die sekundären Venturidurchlässe 233 zu den Lungen des Patienten.

Erst nachdem ausreichend viel Gas aus der Kammer 178 entlüftet worden ist, kann die Schraubenfeder 159 das Tellerventilglied 154 in die Schließstellung zurückstellen, so daß der Druckgasstrom zum Patienten aufhört. Damit wird das von der Druckgasquelle gelieferte, unter Druck stehende Gas nicht langer zum Einatmungsgasanschluß 219 und zum Ausatmungsventil zugeführt, so daß sich das letztere öffnen und der Patient durch dieses hindurch ausatmen kann.

Das aus dem Ausatmungsventil 308 austretende Ausatmungsgas durchsetzt die Dampf- und Wasserfalle 312, wozu es durch die Durchbrechungen 336 hindurchtreten und das Klappenventil 337 von den Durchbrechungen abheben muß, so daß es nach unten und außen über den Diffusorteil 324 und entlang der Rippen 323 nach unten strömt und dann über den Ringflansch 319 nach oben durch die mittige Öffnung 318 hindurch zur freien Atmosphäre entweichen kann. Das Klappenventil zwingt den Patienten, gegen einen abgestuften überdruck wie z.B. von 3 cm Wassersäule auszuatmen. Bekanntlich ist besonders wirksam, Patienten mit Lungenerkrankungen, die eine Verengung der Atemwege zur Folge haben, gegen einen überdruck ausatmen zu lassen. Vermittels des Klappenventils wird der Gasdurchsatz bei Maximaldurchsatz sehr wenig verzögert, jedoch kommt es zu einer Verzögerung bei niedrigen Durchsatzwerten. Die Dampf- und Wasserfalle dient somit sowohl zur Verzögerung als auch zum Auffangen von im Ausatmungsgas befindlichen Wasserdämpfen innerhalb des Gehäuses 313. Das Gehäuse 313 läßt sich nach Bedarf

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mühelos von der Ventil- und Diffusoranordnung 314 abnehmen und entleeren.

Nach Beendigung der Ausatmungsphase verursacht der Patient den Unterdruck in der Druckkammer 102 der Servosteuerpatrone 48, wodurch diese in der vorstehend beschriebenen Weise in die "Einschaltstellung" umgeschaltet und ein weiterer Atmungsvorgang eingeleitet wird.

Bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Beatmungs- oder Atmungsunterstützungsgerät wird während der apneustischen Haltezeit nach Ablauf der Einatmungsphase ein zusätzlicher oder Topping-Gasstrom in die Atemwege des Patienten eingeführt. Dieser Topping-Gasstrom an dem auf die Einatmungsphase folgenden apneustischen Plateau kann während einer Zeitspanne von 0,25 bis zu 3 Sekunden erfolgen und ist besonders gut dazu geeignet, lokal aktive Aerosolteilchen in die Atemwege des Patienten "abzuregnen", wobei gleichzeitig eine gesteigerte Diffusion und mechanisches Vermischen des Ausatmungsgases in den Lungen des Patienten erfolgen. Das vorgeschlagene Beatmungsgerät weist einen einfachen Aufbau auf und ist leicht herstellbar und verhältnismäßig einfach in seiner Bedienung. Reinigungs-, Wartungs- und Servicearbeiten sind leicht durchführbar.

- Patentansprüche: 609812/0665

Claims

Patentansprüche

1.!Beatmungsgerät, dessen Arbeitstakt eine Einatmungsphase ^ und eine Ausatmungsphase umfaßt, mit einer eingangsseitig mit einer Druckgasquelle verbindbaren Servosteuervorrichtung mit zwei Auslassen und einem zwischen einer öffnungsstellung in der Einatmungsphase des Geräts und einer Schließstellung in der Ausatmungsphase des Geräts zwecks Steuerung des Gasdurchgangs vom Einlaß zu dem ersten Auslaß verstellbaren Steuerventil, einem Patientenadapter, einer Gasverbindung zwischen erstem Auslaß und Patientenadapter, und einem mit dem Patientenadapter gekoppelten und zwischen einer Öffnungsstellung, in welcher Gas aus dem Patientenadapter in die freie Atmosphäre entweichen kann, und einer Schließstellung, in welcher der Gasaustritt gesperrt ist, verstellbaren Ausatmungsventil, gekennz eichnet durch eine Gasverbindung (302, 311) zwischen dem zweiten Auslaß (219) der Servosteuervorrxchtüng (48) und dem Ausatmungsventil (308) , welche dazu dient, das Ausatmungsventil bei Gaszufuhr von dem Auslaß der Servosteuervorrichtung in der Schließstellung zu halten, eine zum Abtasten des Gasdrucks in der Gasverbindung (301, 303, 306) zwischen dem ersten Auslaß (266) der Servosteuervorrichtung und dem Patientenadapter (307) und bei Erreichen eines vorbestimmten Druckwerts zum Umschalten der Servosteuervorrichtung aus einer öffnungsin eine Schließstellung dienende Vorrichtung (86 - 88) , ein Ventil (51) für apneustisches Plateau, mit Einlaß (171) und Auslaß (172) und einem zur Steuerung des Gasdurchsatzes von Einlaß zu Auslaß zwischen einer öffnungs- und einer Schließstellung verstellbaren Ventilglied (154), eine Verbindung (44, 46, 49) zwischen dem Einlaß des Ventils für apneustisches Plateau und der

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Druckgasquelle, eine Verbindung (222) zwischen dem Auslaß des Ventils für apneustisches Plateau und dem zweiten Auslaß (219), eine zum Verstellen des Ventilglieds zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung dienende, membranbetätigte Stellvorrichtung (144), eine Gasverbindung (47, 49, 238) zwischen dem Auslaß (71) der Servosteuervorrichtung (48) und der membranbetätigten Stellvorrichtung und dem ersten Auslaß (266) , in welcher ein zur Steuerung des Gasdurchsatzes von der membranbetätigten Stellvorrichtung zu dem ersten Auslaß dienendes Ventil (282) angeordnet ist, wobei das Gerät derart eingestellt ist, daß nach Umschaltung der Servosteuervorrichtung in die Schließstellung dem Patientenadapter (307) ein apneustischer Topping-Gasstrom währencl eines Zeitraums zuführbar ist, der vorgegeben ist durch die zur Druckverringerung in der membranbetätigten Stellvorrichtung auf einen Wert, bei dem sich das Ventilglied (154) des Ventils (51) für apneustisches Plateau aus der öffnungs- in die Schließstellung zurückstellt, benötigte Zeitspanne.

2. Beatmungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Gasverbindung zwischen dem Auslaß der Servosteuervorrichtung und der membranbetätigten Stellvorrichtung angeordnete Ventil zur Veränderung des von der membranbetätigten Stellvorrichtung abgegebenen Durchsatzes und damit der Zeitspanne, während der dem Patienten ein apneustischer Gasstrom zuführbar ist, veränderlich einstellbar ausgebildet ist.

3. Beatmungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zur Veränderung des Gasdurchsatzes von dem Auslaß (71) der Servosteuervorrichtung (48) zu dem Patientenadapter (307) dienendes Regelventil (282) vorgesehen ist.

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4. Beatmungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gasverbindung zwischen dem Auslaß (71) der Servosteuervorrichtung und dem Ausatmungsventil (308) ein Einwegventil (291) angeordnet ist.

5. Beatmungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gasverbindung zwischen dem Auslaß der Servosteuervorrichtung (48) und der membranbetätigten Stellvorrichtung und dem ersten Auslaß (266) ein Einwegventil (198) angeordnet ist.

6. Beatmungsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Einwegventil (198) einen Ventilkörper (201) mit einer axial verlaufenden Bohrung (207) und einem radial von dieser ausgehenden, in der Normalstellung durch eine auf den Ventilkörper aufgesetzte elastische Manschette (209) verschlossenen Kanal (208) aufweist.

7. Beatmungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zur Begrenzung des Gasdurchsatzes von dem Auslaß (71) des Ventils (51) für apneustisches Plateau zu dem zweiten Auslaß (219) dienende Drosselöffnung (221) vorgesehen ist.

8. Beatmungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gasverbindung (301, 303, 306) zwischen dem ersten Auslaß (266) und dem Patientenadapter (307) im Gasweg ein Zerstäuber (304) angeordnet, die Gasverbindung (302, 311) zwischen dem zweiten Auslaß (219) und dem Ausatmungsventil (308) für die Gaszufuhr von dem zweiten Auslaß zu dem Zerstäuber (304) ausgelegt und nach Verstellung der Servosteuervorrichtung (48) in die Schließstellung das Gas mit Zerstäubernebel anreicherbar ist.

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9. Beatmungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Venturirohr (229) mit dem ersten Auslaß (266) verbunden ist und im Venturikanal (231) ein Hauptgasstrahl und ein Nebengasstrahl ausbildbar sind, wobei die zur Ausbildung des Hauptgasstrahls dienenden Venturirohrteile mit dem zweiten Auslaß der Servosteuervorrichtung, und die zur Ausbildung des Nebengasstrahls dienenden Venturirohrteile mit der Gasverbindung zwischen dem Auslaß der Servosteuervorrichtung und der membranbetätigten Stellvorrichtung und dem ersten Auslaß verbunden sind.

10. Beatmungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ausatmungsventil· (308) eine Dampfund Wasserfalle (312) gekoppelt ist und Vorrichtungen (314, 337) aufweist, vermittels welcher der Patient zum Ausatmen gegen einen überdruck bringbar ist.

11. Beatmungsgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampf- und Wasserfalle (312) ein mit mehreren Durchbrechungen (336) versehenes Ventil (314) mit einem diese Durchbrechungen normalerweise verschließenden Ventilg^ed (337) aufweist.

12. Beatmungsgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dampf- und Wasserfa^e (312) ein Gehäuse

(313) mit einer öffnung (319), ein in das Gehäuse eingesetztes, wenigstens eine öffnung aufweisendes Ventilglied (337) mit einem fest verbundenen, die Ventilgliedöffnung normalerweise verschließenden Klappenventil und zum Diffundieren von durch das Klappenventil abgegebenen Gasen dienenden Diffusorteilen (324) aufweist.

13. Beatmungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Servosteuervorrichtung (48) mit einem

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Mehrfunktionsbedxenknopf (116, 122) versehen ist, wobei ein Steller (122) zur Druckeinstellung, und der andere (116) zur Empfindlichkeitseinstellung dient.

14. Verfahren zur Beatmung eines Patienten, insbesondere vermittels eines Beatmungsgeräts nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß dem Patienten während der Einatmungsphase bis zum Erreichen eines vorbestimmten Drucks in seiner Lunge Druckgas zugeführt, nach Beendigung der Einatmungsphase dem Patienten ein zusätzlicher apneustischer Gasstrom zugeführt und dann der Ausatmungsvorgang des Patienten zugelassen wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitspanne, während welcher dem Patienten nach Beendigung der Einatmungsphase ein zusätzlicher apneustischer Gasstrom zugeführt wird, veränderlich eingestellt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des zusätzlichen apneustischen Gasstroms zum Patienten im Anschluß an die Einatmungsphase während einer Zeitspanne zwischen 0,25 bis 3 Sekunden erfolgt .

17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Patienten im Anschluß an die Einatmungsphase zugeführte Menge an apneustischem Gas bei Steigerung der Zuführζextspanne verringert wird.

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