DE2552148A1

DE2552148A1 - Kleinkind- und jugend-volumen-atemgeraet

Info

Publication number: DE2552148A1
Application number: DE19752552148
Authority: DE
Inventors: Keith Evan Buck; Sotiris Kitrilakis; Thomas Charles Robinson
Original assignee: Searle Cardio Pulmonary Systems Inc
Current assignee: Searle Cardio Pulmonary Systems Inc
Priority date: 1974-11-20
Filing date: 1975-11-20
Publication date: 1976-05-26
Also published as: JPS5173792A; US3985131A; SE7512996L; FR2291739A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Kleinkind- und Jugend-Volumen-Atemgerät.

In Zusammenhang mit der wachsenden Bedeutung der Gesundheitsfürsorge sind eine Anzahl von mechanisch betriebenen Beatmungsgeräten entwickelt worden, die dafür verwendet werden, die Atmung von Patienten zu unterstützen. Größe und Konstruktion der meisten dieser Vorrichtungen sind den Atmungsanforderungen von erwachsenen Personen angepaßt. Solche Vorrichtungen sind weder für ganz kleine Kinder, insbesondere Neugeborene oder vorzeitig geborene Kinder noch für die gesundheitliche Betreuung von jungen Menschen geeignet.

609822/0757

2552U8

Ziel der Erfindung ist es daher, ein Beatmungsgerät vorzusehen, das besonders für die Verwendung für Kleinkinder gebaut und insbesondere dazu geeignet ist, für die gesundheitliche Betreuung von Jugendlichen eingesetzt zu werden, undeäcann tatsächlich für beide Fälle mit Vorteil eingesetzt " werden.

Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch einen Patienten-Luftweg, ein erstes, zyklisch betriebenes Verdrängungsvolumen-Regulierelement mit vorbestimmtem Volumen, eine Einrichtung mit einem ersten Ventil zum Verbinden des ersten Regulierelements mit dem Luftweg, ein zweites, zyklisch betriebenes Verdrängungsv'olumen-Regulierelement, dessen Volumen größer ist als das vorbestimmte Volumen, eine Einrichtung mit einem zweiten Ventil zum Verbinden des zweiten Regulierelements mit dem Luftweg, ein Element zwischen den Ventilen und dem Luftweg, das die Verbindungseinrichtungen miteinander verbindet, und eine Einrichtung, um wahlweise das erste oder zweite Ventil zu schließen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist es, ein Beatmungsgerät von allgemein verbesserter Bauweise vorzusehen, bei dem eine große Anzahl von Betriebsarten einstellbar ist, und zwar sowohl für die Anwendung bei Kleinkindern und Jugendlichen als auch bei Erwachsenen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein allgemein verbessertes Beatmungsgerät vorgesehen ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen anhand eines Ausführungsbeispieles näher erlätert und beschrieben werden, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen ist.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der pneumatischen Schaltungsanordnung der vorliegenden Vorrichtung, wobei

609822/0757

viele Teile der besseren Verständlichkeit wegen, weggelassen sind,

Fig. 2A ist eine schematische Darstellung eines Teils der elektrischen und pneumatischen Leitungen der Vorrichtung,

Fig. 2B ist eine schematische Darstellung des anderen Teils des pneumatischen und elektrischen Mechanismus der Vorrichtung, die Fig. 2A vervollständigt und ergänzt, wenn rechts neben sie gelegt,

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines zwischen dem Atemgerät bzw. Ventilator und dem Patienten verwendeten differenziert gestalteten Verbindungsmechanismus,

Fig. 4 ist ein Querschnitt durch ein im Verbindungsmechanismus gemäß Fig. 3 verwendeten Verbindungselements, geschnitten nach Linie 4-4 in Fig. 5,

Fig. 5 ist ein Querschnitt durch das Element gemäß Fig. 4 nach Linie 5-5 in Fig. 4, und

Fig. 6 ist ein Querschnitt durch das Element gemäß Fig. 4 nach Linie 6-6 in Fig. 4.

Das vorliegende Atemgerät für Volumenbeatmung von Kleinkindern und Jugendlichen Patienten "WIP" (= volume ventilation of infants and pediatric patients) bezeichnetest in vieler Hinsicht mit dem Beatmungsgerät gemäß US-Patentschrift 3 840 006 vergleichbar, auf welche in Anbetracht von in beiden Atemgeräten verwendeten, nachstehend aber nicht noch einmal beschriebenen Teilen Bezug genommen wird.

Zum allgemeinen Verständnis der vorliegenden Anordnung wird in erster Linie auf die schematische Darstellung gemäß Fig. 1

609822/0757

Bezug genommen, welche nachfolgend durch eine genauere Beschreibung insbesondere in Verbindung mit Fig. 2A und 2B ergänzt wird. Gemäß Fig. 1 wird Umgebungsluft durch ein Rohr 2 eingezogen und gelangt durch einen Filter 3 in eine kraftgetriebene Pumpe 4, welche üblicherweise mit Netzstrom betrieben wird und durch ein Rohr 6 bei einem durch ein Entlüftungsventil 7 regulierten Druck Luft zuführt. Das Rohr 6 erstreckt sich durch einen Geräuschdämpfer zu einem Wechselventil 9 .

Der vorliegende Mechanismus wird oft durch zwei Luftquellen bespeist, von denen die eine mit Netzspannung und die andere mit einer Batterie als Hilfsaggregat angetrieben wird. Die zweite Lufteinspeisung ist im wesentlichen identisch mit der oben beschriebenen, wobei Luft durch ein Rohr 11 einem Ende des Wechselventils 9 eingespeist wird, zwischen dessen Enden ein Ausgangsrohr 12 angeordnet ist. Durch eine Kugel 13 im Wechselrohr werden die Enden vertauscht, um die im Moment nicht in Anspruch genommene Quelle abzusperren. Das Rohr 12 erstreckt sich zu einem elektrisch gesteuerten Luftventil 14 und öffnet oder schließt die Verbindung zwischen Rohr 12'und Zweigrohr

Von einer geeigneten Sauerstoffquelle führt ebenfalls.zum Rohr eine Leitung 17 durch einen Filter 18 und ein Regulierventil zu einem elektrisch betriebenen Sauerstoffsteuerventil 21, das mit dem Zweigrohr 16 in Verbindung steht. Wenn die Ventile und 21 entsprechend eingestellt sind, kann eine Einspeisung von reiner Luft oder reinem Sauerstoff oder einem Gemisch aus beidem einem Rohr 22 eingespeist werden, welches als Einspeisungsrohr für ein Zweigrohr 23 dient, das durch ein elektrisch gesteuertes Trenn- oder Schnellablaßventil 24 mit einem Jugend-Volumen-ReguUare lernen t 26 verbunden ist, welches ein dem Bedarf von Jugendlichen angepaßtes inneres Verdrängungsvolumen, z.B. von ungefähr 400 ml besitzt.Das Regulier element 26 ist mit einer herkömmlichen flexiblen Membran 27 mit Rückstellfeder 28 versehen und betätigt

609822/0757

einen auf lineare Verdrängung ansprechenden elektrischen Wandler bzw. Umwandler 29, so daß das momentane Volumen im Regulierelement 26 durch den Ausgang des Umwandlers 29 elektrisch genau dargestellt wird.

Ähnlich führt das Rohr 22 außerdem zu einer Zweigleitung 31, in der ein Sperrventil 32 vorgesehen ist. Die Zweigleitung 31 ist durch ein elektrisch gesteuertes Trenn- und Lüftungsventil 33 mit einem Kleinkindvolumen-Regulierelement 34' verbunden. Letzteres entspricht im wesentlichen dem Regulierelement 26, außer daß sein Verdrängungsvolumen in einer Größenordnung von 40 ml dem Bedarf von Kleinkindern besonders angepaßt ist. Das Element ist im wesentlichen wie das erstgenannte Element gebaut und dient zum Betätigen eines auf lineale Verdrängung ansprechenden elektrischen Umwandlers zum Erzielen eines elektrischen Ausgangs, vergleichbar mit der momentanen Volumenverdrängung des Regulierelements 34. Zwischen den Zweigleitungen 23 und 31 erstreckt sich ein Parallelrohr 36 durch einen Drosselkörper mit einer Platte 38 mit den Druchfluß verengender öffnung. Ebenfalls mit dem Rohr 22 ist ein einem Ersticken vorbeugendes Ventil 41 verbunden. Letzteres ist unter dem Innendruck in Rohr 22 normalerweise geschlossen, öffnet sich aber in Freie, wenn der Druck im Rohr auf einen Wert unter dem Umgebungsdruck absinkt.

Das Rohr 22 setzt sich durch ein elektrisch gesteuertes Einatmungsventil 42 fort, das den Zustrom zu einem sich in einen Mechanismus 44 zum Regulieren des Einatmungsluftstroms erstreckende; Rohr 43 steuert. Der Zustrom in eine Kammer 45 des Mechanismus 44 wird durch ein Regulierventil 46 gesteuert, das durch eine an einer Seite durch ein Rohr 48 mit dem Inneren der Kammer 45 verbundene, federbeaufschlagte Membran 47 betätigt wird. Die Kammer 45 erstreckt sich durch ein von Hand zu betätigendes Drosselventil 49 in ein Rohr 50, das ein sich zur anderen Seite der Membran 47 erstreckendes Zweigrohr 5I aufweist. Das Rohr

609822/0757

2552U8

mündet in Ende eines Luftrohres 5:5* das so angeordnet ist, daß es vom Patienten benutzt werden kann, mit einem Anschlußstück 53, das vom Patienten in Form einer Maske oder eine s endotrachealen Rohres oder dgl. benutzt wird. Der Patäent kann aus dem Luftrohr 52 einatmen und in dasselbe ausatmen. Ein Ausgang von Luftrohr 52 ist durch eine Ausatmungsöffnung 5*l· vorgesehen, mit einer Ausströmungssteuerung durch ein ballonförmiges ausdehnbares Ventilschließelement 55 eines Ausatmungsventils.

Einige Regulierelemente werden pneumatisch betrieben. Aus diesem Grund erstreckt sich vom Ausgangsrohr 12 durch einen Filter 56 und ein Druckminderungsventil 57 ein Rohr 58, das an seinem Ende überfein elektrisch gesteuertes Ausatmungs-Steuerventil 61 in Betriebsverbindung mit dem Ventilschließelement 55 steht. Bei offenem Ventil 6l bewirkt der Druck in Rohr 58 eine Vergrößerung und Schließimg des Ventilschließelements 55* während bei geschlossenem Ventil 61 der Druck in Element 55 nachläßt, so daß das Ventil zusammenfällt und das Luftrohr 52 durch die Öffnung 54 mit der Umgebungsluft in Verbindung bringt.

Für einige Patienten sind Zusatzeinrichtungen erforderlich. Aus diesem Grunde wird durch das Ventil 6l anstelle eines Ausgangs unmittelbar in die Umgebungsluft bei geschlossener (oder Lüftungs-) Stellung eine Verbindung von Ventil 61 durch ein Rohr 62 zu einem Ventil 63 für positiven Ausatmungs-Enddruck vorgesehen. Dieses Ventil ist über Rohr 6¹J- mit der druckluftzuführenden Leitung 58 verbunden, und zwar gesteuert durch ein verstellbares Nadelventil 66 mit Ausgang in eine über eine verengte öffnung 68 zur Umgebungsluft offene Kammer 67. Der Druck in Kammer 67 kann auf diese Weise in einem gewünschten Wert hergestellt werden, so daß bei geschlossenem (oder lüftenden) Ventil 61 Druck über Rohr 62 in das ballonförmige Ventilschließelement 55 gelangt. Dadurch wird die öffnung des Elements entsprechend verengt, wodurch ein positiver Ausatmungsenddruck in Luftrohr 52 aufrechterhalten wird.

6098 2 2/0757 .. ₇ _

2552H8

Der Druck in Rohr 62 gelangt über ein Rohr 70 mit verengter öffnung 71 und ein elektrisch gesteuertes Umwandlerventil 72 zu einem Druckumwandler 73 mit einem Mechanismus zum Übersetzen des empfangenden pneumatischen Druckes in ein elektrisches Signal eines Vergleichswertes. Auf diese Weise werden verschiedenen Stexe?instrumenten Signale zugeführt, um die verschiedenen elektrisch ansprechenden Ventile zu betätigen. Das Umwandlerventil 72 ist in einer Stellung über ein Rohr "Jk mit dem Luftrohr 52 verbunden, so daß der Druck in dem Luftrohr zum Erzeugen eines Signals mit dem Druckumwandler 73 in Verbindung steht. In der anderen Stellung des Umwandlerventils 72 empfängt der Umwandler seinen Druck durch die verengte öffnung 71 aus dem Rohr 62 . Ein Meßinstrument 75 ist am Rohr 7^ angebracht zum Anzeigen des momentan darin herrschenden Druckes.

Es gibt eine Möglichkeit zum Übertragen des Druckmediums zum Druckumwandler 73 bei durch Ventil 72 blockierter Verbindung von der öffnung 7I her, durch eine Verbindung über Rohr 7^. Diese Verbindung wird bewerkstelligt durch ein Parallelrohr 76, das an einem Ende mit dem Rohr unmittelbar unter der öffnung und am anderen Ende mit dem Umwandler 73 verbunden ist. Weiterhin ist es für die Ausführung bestimmter Atmungszyklen, insbesondere kräftiger Einatmung ratsam, einen entsprechenden Behälter oder Ballon vorzusehen. Ein solcher Ballon 77 ist als Kompensationsbeutel vorgesehen und über ein Rohr 78 an Rohr angeschlossen.

Mit Hilfe dieser allgemein beschriebenen Anordnung kann entweder das Jugend-Volumen-Regulierelement 26 oder Kleinkind-Volumen-Regulierelement J>k durch öffnen oder Schließen der entsprechenden Ventile 24 oder 33 gewählt werden. Es kann entweder Umgebungsluft unter Druck verwendet werden, gepumpt mit Netzstrom, oder es kann Druckluft aus einer Hilfsquelle bezogen werden. Außerdem kann Sauerstoff in erforderlichen Anteilen in die Anlage eingeführt va*den. Sollten während des Betriebes der Vorrichtung

6OP822/0757

Schwierigkeiten mit dem Luft- oder Sauerstoffeingang entstehen, öffnet Ventil 41 zum unmittelbaren Einspeisen von ümgebungsluft bei Umgebungsdruck . Außerdem ist die Rohranlage so angeordnet, daß die Verbindung mit den ansprechenden Steuerungen nicht unterbrochen ist, gleich ob die Kammer 2β oder 34 benutzt wird. Das Volumen der Kleinkindkammer 34 ist so klein, daß eine ungehinderte Füllung derselben sehr rasch vorsichgeht und nicht ordnungsgemäß verfolgt werden kann. Folglich wird die Füllung auf eine zweckentsprechende Geschwindigkeit verlangsamt. Die Einengung bzw. Drosselöffnung 38 erfüllt diesen Zweck,da das Sperrventil 32 beim Füllen schließt und einen Einfluß durch Zweigrohr 31 verhindert.

Die Anordnung gemäß der schematischen Darstellung nach Fig. 1 enthält in Wirklichkeit eine ganze Anzahl weiterer, sowohl pneumatischer als auch elektrischer Schaltungen und eine Anzahl weiterer Steuerungen, Hilfseinrichtungen und Instrumente, v/elche prinzipiell Erweiterungen des Grundplanes gemäß Fig. 1 sind.

Nachstehend wirdBezug genommen auf die in Fig. 2A und 2B gezeigte Anordnung, und zwar zuerst auf den in Fig. 2A gezeigten Teil. Eine Pumpe 106 ist durch einen Eingangsfilter 107 zur Umgebungsluft offen und.entleert sich durch einen Geräuschdämpfer 108 in eine Haupteingangsle,itung 109. Die Pumpe 106 wird durch einen' Elektromotor 111 mit einer Energiequelle 112 angetrieben, mit Netzanschluß und Steuerung durch ein Schaltrelais 113, welches ansprechend auf Leitungen 114 betrieben wird, die sich zu einer · nicht gezeigten manuellen Steuerung erstrecken. Der Druck in der Leitung 109 wird durch ein Lüftungsrohr 116 gesteuert, mit einem Druckminderungsventil 117* das sich zur Umgebungsluft öffnet und wodueh ein eingestellter Druck in der Leitung 109 aufrecht erhalten werden kann.

- 9 609822/0757

Die Leitung 109 erstreckt sich zu einem Verbindungsstück bzw. -punkt 12.8, mit dem eine von einer äußeren, üblicherweise batteriebetriebenen zweiten Quelle 121 für Atemluft kommende Hilfseingangsleitung 119 verbunden ist. Wenn die Netzenergie unterbrochen ist, wird durch die hilfsweise Einspeisung in die Leitung 119 der Verbindungspunkt IIS mit Luft unter geeignetem Druck versorgt.

Aus der Eingangsleitung 109 erstreckt sich eine Leitung 122 zu einem Luftventil 123, welches durch einen ein Steuersignal von einem Schaltkasten 126 empfangenden Verstärker 124 elektrisch gesteuert wird. Der Schaltkasten 126 erhält Impulse von verschiedenen Stellen der Anlage und speist Signale zu anderen Teilen der Anlage zum Ausführen des gewählten Programms. In dem vorliegenden Fall bewirkt ein durch den Verstärker 124 vom Kasten 126 kommendes Signal, daß das Ventil 123 entsprechend öffnet und schließt. Bei geschlosanem Ventil gibt es keinen Zustrom durch das Rohr 122, Jedoch strömt bei offenem Ventil Luft zu einem Verbindungsstück bzw. -punkt 127 in einer Atemluftleitung 128.

Manchmal besteht die Atemluft nicht einfach aus unter Druck gesetzte Umgebungsluft, sondern teilx^eise oder ganz aus Sauerstoff. Aus diesem Grund öffnet sich eine Sauerstoffquelle I31 in eine Leitung I32, mit einem Druck entsprechend einem Druckschalter, dessen Steuerung nachstehend beschrieben wird.

Ih Leitung 132 ist ein Druckregulator 134 vorgesehen, so daß der stromabwärts gerichtete Sauerstoff einen geeigneten Druck aufweist. Die Leitung 132 streckt sich zu einem Sauerstoffsteuerventil 136, welches durch ein Signal vom Schaltkasten 126 durch einen Verstärker I37 betätigt wird. Bei geschlossenem Ventil strömt stromabwärts davon kein Sauerstoff, während bei offenem Ventil Sauerstoff zum Verbindungsstück bzw. -punkt 127 strömt. Durch entsprechendes öffnen und Schließen der Ventile und 123 und 136 kann in die Leitung 128 Luft, Sauerstoff oder ein Gemisch aus beldem eingespeist werden.

In der Leitung 128 ist ein erster Verbindung spunk t 141 zu einer Zweigleitung 142, welche sich durch ein Trenn- und Lüftungsventil l4j in ein Regulierelement 144 für ein großes Volumen erstreckt, das handelsüblich ungefähr 400 Milliliter "beträgt. Das Volumen-Reguliaelement enthält einen Kolben 146 mit flexibler Membran, dessen Bewegung in einer Richtung durch eine Feder 147 induziert wird, entgegengesetzt zu dem Druck der Atmungsluft auf der anderen Seite. Die Bewegung wirkt auf einen Volumenumwandler 148, der herkömmlicherweise aus einem linearen elektrischen Potentiometer besteht. In einer Stellung des Ventils 143 ist das Volumen-Regulierelement 144 mit dem Verbindungspunkt 141 in der Leitung 128 verbunden, und in der anderen Stellung des Ventils l4j ist die Leitung 142 blockiert und das Innere des Volumen-Regulierelements 144 zur Umgebungsluft offen. Ein Signal zum Steuern dieser Stellungen des Ventils 143 wird durch eine Leitung 149 über einen Verstärker I5I aus dem Schallkasten 126 bezogen, so daß das Ventil l4j5 öffnet und schließt gemäß dem Betrieb der Anlage, wie beschrieben wird.

In der Leitung 128 ist auch ein zweiter Verbindungspunkt 155 'vorgesehen, der durch ein Sperrventil 154 in einer Leitung zu einem Trenn- und Lüftungsventil I56 führt, welches wiederum mit einem Regulierelement 157 für ein kleines Volumen verbunden ist. In handelsüblicher Herstellung besitzt dieses Regulierelement ein Verdrängungsvolumen von ungefähr 40 Milliliter, und besitzt ebenfalls einen Kolben I58 mit flexibler Membran, welcher mit einer Feder 159 gegen den Druck einströmendes Gases gedrückt wird. Das Regulierelement betätigt einen Umwandler Ι6χ, herkömmlicherweise einen linearen elektrischen Potentiometer, so daß das am Potentiometer vorhandene elektrische Signal das Volumen im Inneren des Volumen-Regulierelements 157 unmittelbar anzeigt. Das Ventil 156 gleicht dem Ventil 143, wird aber über eine durch einen Verstärker 163 bespeiste Leitung l62 durch eine Leitung 164 gesteuert, die-sich vom Schaltkasten 126 aus erstreckt und auf die geeigneten Signale anspricht, um die Anlage

609822/07 5 7

2S52U8

wie geplant zu betätigen. Außerdem besitzen die Leitungen 142,

155 eine Querverbindung durch eine Nebenleitung 3.66 mit einer Kammer I67 mit einer Platte 168 mit verengter öffnung, wodurch die Verbindung zwischen den Leitungen 142 und 155 im wesentlichen verengt ist.

Bei der Betätigung der Vorrichtung nehmen die Ventile 143 oder

156 (welche wahlweise arbeiten , um entweder das Regulierelement 144 für ein großes Volumen für Jugendliche oder das Regulierelement 157 für kleines Volumen für Kleinkinder einzusetzen) Atemluft ein, und zwar durch die Leitung 128, durch einender

Verbindungspunkte l4l oder I53, je nachdem welcher aufgrund der Einstellung der entsprechenden Ventile 143 und I56 betätigt wird. Nach Ladung der entsprechenden Kammer, wenn das Ventil 123 oder 1J6, oder wenn beide Ventile offen sind, gibt die Kammer 144 oder 157 ihren abgemessenen Inhalt ab, nachdem beide Ventile und 136 geschlossen haben und das entsprechende Ventil 143 oder I56 geöffnet haben. Dadurch fließt ein Strom zum Verbindungspunkt 153 und über diesen Punkt hinaus in die Leitung 169, in der ein nach innen öffnendes Sperrventil 171 als einem Ersticken vorbeugendes Ventil angeordnet ist, d.h., wenn der oben beschriebene Mechanismus ausfällt und keine Atemluft zuführt und auf diese Weise der Druck in der Leitung I69 einen niedrigen Wert beibehält, kann das Ventil I7I unter Umgebungsdruck automatisch öffnen. Dadurch ist eine Möglichkeit vorhanden, Umgebungsluft zum Atmen zur Verfügung zustellen.

Die Leitung I69 ist in ein Einatrnungs-Durchsatzventil 172 eingeführt, in welchem ein Ventil 173 vorgesehen ist, welches durch eine federbeaufschlagte Membran 174 betätigt wird. Die inneren Verbindungen des Einatmungs-Durchsatzventils sind so vorgesehen, daß ein regulierter Strom von Atemluft in vorbestimmter Geschwindigkeit durch ein von Hand verstellbares Ventil 175 in eine Ausgangsleitung 176 gelangt. Das oben Beschriebene stimmt im wesentlichen überein mit der Offenbarung der oben genannten

6 0 9 8 2 2 / 0 7 B 7 ■ - 12 -

US-Patentschrift 3 84O 006.

In das Ventil 172 kann Druckluft von dem Verbindungspunkt 118 eingeführt werden, von dem sich auch eine Leitung 177 zu einem anderen Verbindungspunkt I78 erstreckt, von dem eine Leitung zu einem Einatmungs-Steuerventil I8I geht. Letzteres ist elektrisch gesteuert und empfängt ein Signal durch eine sich von einem Verstärker I83 erstreckende Leitung l82, wie nachstehend beschrJäDen. Das Ventil I8I ist durch eine Leitung 184 mit der oberen Seite der Membran 174 verbunden, während eine Leitung I85 sich vom Ventil I8I zu der das Ventil 1735 umgebenden inneren Kammer erstreckt. Die Kammer um das Ventil 175 und diejenige unter der Membran 174 sind durch eine Leitung I86 verbunden. Die den Strom aus dem Einatmungs-Durchsatzventil 172 aufnehmende Leitung I76 erstreckt sich zu einem Patienten-Luftrohr 187. Dieses ist ein größeres Teil der Anlage und besitzt an einem Ende gemäß Fig. 2A ein zum Patienten führendes Anschlußstück I88, bei kleinen Kindern gewöhnlich in Form einer eingeführten Röhre und bei Jugendlichen oder Erwachsenen in Form einer Atemmaske. Der augenblickliche Druck im Luftrohr I87 wird in einem Druckmesser I89 wiedergegeben.

Von der Leitung 176 wird die Atemluft in das Patienten-Luftrohr 187 unter positivem Druck, einem Druck über dem Umgebungsdruck, eingeführt; und es ist eine Einrichtung vorgesehen um das Patienten-Luftrohr I87 zu entleeren oder den Druck darin zu reduzieren oder zu ändern, je nach einem von mehreren Programmen. Als Teil- des Entleer-ungsmechanismus ist mit dem Luftrohr über eine Leitung 191 ein Ausatmungsventil 192 vorgesehen. Dieses Ventil enthält ein aufblasbares ballonähnliches Ventilschließelement 193* welches den Strom zwischen der Leitung 191 und einem Lüftung«lernent 194 zur Umgebungsluft reguliert. Ist das Ventilschließelement 193 aufgeblasen, blockiert es den Fluß zwischen den Teilen I9I und 194, ist das Ventilschließelement 193 jedoch völlig oder weise zusammengefallen, besteht eine entsprechende Strömung zwischen den Teilen I91 und 194.

609822/0757

Zum Betätigen des ballonförmigen Ventilschließelements 193 wird Druckluft vom Verbindungspunkt 178 durch, eine Leitung I96 zu einem Ausa timings-Steuerventil 197 geleitet, welches selbst von einer durch einen Verstärker 199 zu einer nachstehend beschriebenen Signalquelle gehenden Leitung 1S8 elektrisch gesteuert wird. Die durch Leitung I96 eintretende Luft kann zwei Wege in das Ventil 197 nehmen. Eine Leitung 201 führt ohne Unter br echnung zum Ventil 197* und eine Neben- oder Parallelleitung 202 führt durch ein Ventil 203 mit verstellbarer Verengung zu einer Leitung 204, welche nicht nur zum Ventil 197 führt, sondern auch eine verengte Lüftungsöffnung 206 zur Umgebungsluft besitzt. Bei stets offener verengter Lüftungsöffnung 206 und durch Einstellen des Ventils 203 kann in der Leitung 204 ein vorbestimmter positiver Ausatmungs-Enddruck aufrechterhalten werden, der sich von dem Druck in der Leitung 201 unterscheidet. Der Druck in der Leitung 204 wird über eine Leitung 207 auf einen Wandler oder Umwandler

208 des Druckes im Luftrohr übertragen, der auch selbst eine Leitung 209 zum Luftrohr I87 besitzt. Aus verschiedenen Gründen erstreckt sich die Wirkung der Drücke in den Leitungen 207 und

209 auf den Umwandler auch auf eine sich durch einen Verstärker 212 erstreckende Leitung 211, zum Steuern von Instrumenten, . wie nachstehend beschrieben.

Es besteht eine weitere Verbindung zum Luftrohr I87. Bei einigen Betätigungsarten ist es wünschenswert ein weitere^ mit dem Luftrohr I87 verbundenes, variables oder nachgiebiges Volumen vorzusehen. Aus diesem Grunde ist ein durch eine Membran 216 betätigtes Regulierventil 214 vorgesehen, welches Steuerluft durch eine sich vom Ventil 197 aus erstreckende Leitung 217 empfängt. Die Ventile I93 und 194 öffnen und schließen gemeinsam, Das Ventil 214 ist eingesetzt zwischen dem Luftrohr I87 und einer flexiblen Kammer 218 bzw. einem Speicher mit einer Aufnahmefähigkeit, die derjenigen einer Patientenlunge entspricht.

60 38 22/0757 - 14 -

In diese auch mit Ballon bezeichnete Kammer führt außerdem eine zweite Luftleitung 219 durch ein vo.n Hand zu betätigendes Ventil 221, so daß nach Wunsch außer der normalen Atemluftzuführung bei offenem Ventil 214 dem Patienten ein gleichbleibender Zustrom von Außenluft zugeleitet werden kann. Diese äußere Quelle kann durch Schließen des Ventils 221 von Hand verschlossen werden.

Die Steuerung der beschriebenen verschiedenen Instrumente ist für die verschiedenen, eingangs von Hand wählbaren Programme allgemein automatisch, und das Ansprechen der entsprechenden Mechanismen wird zum Durchführen des vorbestimmten gewählten Programmes verwendet. Gemäß Fig. 2A ist ein Schalter 226 zum Wählen eines Kammervolumens vorgesehen, und zwar auf Wunsch durch Fernsteuerung vom Schaltkasten 126 über Leitungen 227 und 228. Dadurch kann ein Schalter 229 in eine von zwei Stellungen gebracht werden. In der einen gezeigten Stellung ist der Schalter mit dem kleinen Wandler oder Umwandler l6l verbunden, der Energie von einem Bezugsspannungs-Punkt 2Jl über einen verstellbaren Abgleichwider stand 2J52 erhält und ein Analogsignal vom Volumen-Regulierelement 157 über eine Leitung 233 zum Schalter 229 sendet. In der anderen Stellung dieses Schalters sendet der ebenfalls Betriebsenergie vom Punkt 231 empfangende Umwandler 148 des Regulierelements für großes Volumen ein mit der Stellung der Membran 146 vergleichbares Analogsignal durch eine Leitung 234 zur anderen Seite des Schalters 229. Bei Einstellen des Atemvolumens wird der Schalter 229 dadurch automatisch entweder für ein Kleinkind oder einen Jugendlichen eingestellt.

Vom Schalter 229 wird das Signal vom aktiven Umwandler 148 oder 1β1 über Leitung 236 zu verschiedenen Instrumenten geführt. Eines dieser Instrumente ist ein Detektor zum Feststellen, ob die Kammer leer ist, mit einem mit der Leitung 236 verbundenen Verstärker 237* und ebenfalls gespeist mit einer einstellbarer Energiemenge durch einen verstellbaren Widerstand 238. Wenn der angeschlossene Umwandler eine Stellung

6 0 9822/075 7

■ . - 15 -

einnimmt, welche die Tatsache anzeigt, daß die entsprechende Kammer leer ist, wird ein Signal einer Leitung 239 eingespeist, welche zu einem Verbindungspunkt' Jl4 läuft, Pig. 2A und Fig. 2B, obere Hälfte rechts. Auf diese Weise sprechen nachstehend beschriebene Steuerelemente auf das Signal "Kammer leer" an.

Am nächsten angeschlossen an die Leitung 236 ist ein Sauerstoffvolumen-Detektor mit einem Verstärker 240, verbunden durch eine Leitung 241 mit dem Schaltkasten 126, und über eine Verbindung mit Leitung 236 auch über eine Leitung 242 mit der Zunge eines Schalter 243 verbunden. Letzterer ist gleichlaufend verbunden mit.der Zunge eines Schalters 244 in einer Leitung 246, die sich durch einen Steuerschalter 247 zu einer Sauerstoffalarm-Verbindung J3>2 erstreckt, die auch in Fig. 2B rechts gezeigt ist. Die Schalterzungen 243 und244 werden ansprechend auf den Sauerstoffdruck an der Empfangsvorrichtung 133 bewegt, und zwar über eine Leitung 248 und ein Betätigungselement 249.

Die Zungen 243 und 244 befinden sich in ihrer Stellung rechts, wenn die Sauerstoffzuführung einen angemessenen Druck aufweist, wenn dieser jedoch,in der Regel durch Erschöpfung des Vorrats, abfällt_s bewegt der Druckschalter 133 die Zungen 243 und 244 in die gezeigte Stellung nach links. Daraufhin verbindet die Zunge 244 die Spannungsquelle mit der Leitung J32 und einem Alarmelement 453 für niedrigen Sauerstoffwert, wie nachstehend beschrieben, und zwar durch eine Leitung 451 und ein Alarmsteuerelement 452.

Die Wirkung des Schalters 243 besteht darin, einen von zwei Wegen mit dem Sauerstoffvolumen-Detektor 240 zu verbinden. In der gezeigten linken Stellung der Zunge ist ein VJe3 zu dem geerdeten Ende eines Stellwiderstandes 25I geschaffen, während in der entgegengesetzten Zungenstellung eine Verbindung zu einer geraden Leitung 252 hergestellt ist, mit einem Schalter £53

6 Π 9822/0757

- 16 -

- 25S2H8

für 100 %-igen Sauerstoff. Der Widerstand 251 und die Leitung 252 sind beide mit einer Leitung 25¹J- verbunden* welche Energie aus einer Stromquelle 256 über einen Stellwiderstand 257 empfängt. Hierbei handelt es sich um eine Atemvolumen-Steuerung. Ein Stellwiderstand 258 ist ebenfalls mit der Spannungsquelle 256 verbunden als Tiefatmungsvolumen-Steuerung. Der letzt-genannte V/iderstand 258 ist über eine Leitung 259 mit einer Seite eines Schalters 261 verbunden, während der Widerstand 257 über eine Leitung 262 mit der anderen Seite des Schalters 261 verbunden ist. Dieser Schalter verbindet eine der beiden Leitungen 259 und 2β2 mit der Leitung 254, je nach Betätigung durch ein Tiefatmungsvolumen-Betätigur^element 26^, welches ein Signal von einer Leitung J8 empfängt, die ebenfalls in Fig. 2B, und zwar in der Mitte davon gezeigt ist. Das Betätigungselement gehört zu einer Tiefatmungssteuerung 264 mit einem ODER-Gatter-Netzwerk, so daß die verstellbaren Widerstände 257 und 258 wechselweise angeschlossen werden können, oder so daß der auf einen größeren Wert eingestellte Widerstand angeschlossen wird.

Die Leitung 254 erstreckt sich über einen Verbindungspunkt 2S5 zu einem Verstärker 266 eines Luftvolumen-Detektors, ebenfalls durch Leitung 2^6 gespeist. Der Ausgang des Verstärkers 266 läuft durch eine Leitung 267 in den Schaltkasten 126. Dieser verwendet das Signal, welches die Größe des Luftvolumens anzeigt, welches bei der nachfolgenden Programmierung des Mechanismus zyklisch zur Verfügung gestellt wird.

Ebenfalls von dem Verbindungspunkt 265 erstreckt sich eine Leitung 268 durch einen Energie durch eine Leitung 276 empfangenden Verstärker 269, welcher ein entsprechendes Ausgangssignal über eine Leitung 272 dem Steuerkasten 126 zuführt.

Das Signal in der Leitung 272 gibt an, welcher der beiden Umwandler 148 oder I6I aktiv ist, gemäß dem das Kammervolumen

■609822/0757

wählenden Schalter 226, und bewirkt auf diese Weise, daß der Schaltkasten 126 über die Leitung 149 und 162 zu verschiedenen Zeiten eines der beiden Trenn- und Lüftungsventile I4j5 und 156 betätigt. Der Mechanismus spricht auf diese V/eise automatisch auf die beiden Bedingungen an, entweder ein Kleinkind oder einen Jugendlichen mit Atmung zu versorgen. Außerdem bewirken der Ausgang eines Luftvolumen-Detektors 266 durch die Leitung 267 und der Ausgang des Sauerstoffvolumen-Detektorverstärkers 240 durch die Leitung 24l zum Schaltkasten 126 eine Betätigung der Verstärker 124 und Γ37 zum Steuern des Luftventils 123 und des Sauer stoff vent ils lj?6 des Programmes, gemäß der vorgenommenen Einstellung zur alleinigen Anwendung von Sauerstoff oder Umgebungsluft oder eines gewählten Gemisches derselben, wie durch die verstellbare Steuerung 25I angeordnet.

Wenn das Atemgerät in Betrieb ist und ein Patfe nt beatmet wird, fluktuiert der Druck im Luftrohr I87. Diese Fluktuation wirkt auf den Druckumwandler 208 ein. Das Ansprechen des Umwandlers wird wie beschrieben über die Leitung 211 und den Verstärker zu einer Leitung 276 mit verschiedenen Verbindungen übertragen. Von der Leitung 267 erstreckt sich eine 277 zu einem Verstärker 278, welcher ebenfalls Energie über eine Leitung 279 von einem verstellbaren Potentiometer 280 erhält, der an eine geeigrebe Spannungsquelle von vorzugsweise -15 Volt angeschlossen ist. Der Ausgang des Verstärkers 278 gelangt über eine Leitung 281 zu einem Verbindungspurkt J9, der ebenfalls in der linken unteren Ecke von Fig. 2B erscheint, nachstehend als ein Signal für einen Detektor der Patientenanstrengungen beschrieben.

Die Leitung 276 besitzt auch eine Verbindung 282 zu einem Verstärker 28j, der von einem Spannungsteiler._284 eine Energiezuspeisung erhält und ein Signal über eine Leitung 284 an einen Verbindungspunkt JlO gibt, der ebenfalls in der rechten oberen Hälfte von Fig. 2B erscheint, wobei das Signal als Detektor eines niedrigen Einatmungsdruckes dient, wie nachstehend beschrieben.

609822/0757

- 18 -

Ebenfalls mit der Leitung 276 verbunden ist eine Leitung 287, die sich zu einem Verstärker 288 erstreckt. Dieser wird mit Energie über eine Leitung 289 von.einem verstellbaren Potentiometer 291 gespeist, der mit einer Spannungsquelle von z.B. + Volt verbunden ist. Der Ausgang des Verstärkers 288 gelangt über eine Leitung 292 zu einem Verbindungspunkt J13, der ebenfalls in der rechten oberen Hälfte der Fig. 2B als Teil eines Alarmmechanismus für maximalen Einatmungsdruck erscheint.

Schließlich erstreckt sich die Leitung 276 zu einem Verstärker 293, der mit Energie über eine Verbindung 294 von einem verstellbarem Potentiometer 296 versorgt wird, der mit der + 15-Voltquelle verbunden ist und über eine Leitung 297 ein Signal an eine Verbindungsstelle Jl2 gibt, die auch in der oberen rechten Hälfte von Fig. 2B dargestellt ist, um anzuzeigen, ob ein auf Einatmungsdruck ansprechendes Überströmventil geöffnet und ein A]armeleraent betätigt hat, wie nachstehend beschrieben.

Erfindungsgemäß und wie in der rechten unteren Ecke von Fig. 2A dargestellt, ist ein von Hand steuerbarer Schalter 301 zum Wählen der Beatmungsart vorgesehen, der normalerweise zu Beginn des Betriebes des Atemelements eingestellt wird. Der Arzt hat so die Möglichkeit, die Art des Beatmungszyklus zu wählen, der von der Maschine automatisch durchgeführt wird. Über eine an eine entsprechende Quelle angeschlossene Leitung 3>0> und den'bewegbaren Schalter 301 fließt Energie in eine sich zu einem Verbindungspunkt JI6, dargestellt in der linken untern Hälfte von Fig. 2B, erstreckende Leitung j5O4. Dies für den Fall eines "normalen Betriebes" als Sperrsignal zum Ausschließen gewisser sonst zur Verfugung stehender zusätzlicher Funktionen, die nachstehend beschrieben werden und in einer am Ende dieser Beschreibung eingefügten Tabelle angegeben sind.

609822/0757 ~ ¹⁹~"

Es kann angenommen werden, daß bei inganggesetztem Atemgerät bzw. Respirator bei Beginn des Betriebes komprimierte Luft zu dem gewählten Volumenregulierelement oder der Kammer 14²I- oder I57 geführt wird, wie besehrieben, und daß sieh das innere Volumen der gewählten Kammer ausdehnt bis zu der Zeit, wo der dazugehörige Umwandler 148 bzw. Ιβΐ den Luftvoluraen-Detektor 266 betätigt, um an dem Verbindungspunkt J6 des Schaltkastens 126 ein Signal "Kammer voll" vorzusehen. Der Verbindungspunkt J6 ist auch links oben in der Ecke von Fig. 2B eingezeichnet und liefert durch eine Leitung 306 ein Signal zu einem UND-Gatter 307. Ein Signal von einer Klemme J2 (links oben und rechts unten in Fig. 2B) wirkt durch eine Leitung 308 auf das Gatter 307, wie nachstehend beschrieben. Sind beide Signale beim UND-Gatter 307, entsteht ein Signal zum Einschalten eines Einatmungsgatters 309.

Zeitgesteuerte Signale gehen aus von einem normalerweise arbeitenden Zeitgeber 3II für Beatmungsgeschwindigkeit mit einem einstellbaren veränderlichen Regulierelement 312. Die periodischen Signale stehen in einer Leitung 313 zur Verfügung, welche zu dem Einatmungsgatter 309 führt. Jedes Signal triggert das Gatter 3OS zum Vorsehen eines Signals in einer Leitung 314, die sich mit einer Leitung 316 vereinigt, welche sich zu einem Einatmungsregulierelement 317 erstreckt, an dem eine (z.B. auf 5 Sek.) eingestellte Zeitbegrenzungsvorrichtung 318 vorgesehen ist. Folglich ist ein Signal von dem Einatmungsregulierelement 317 an einer Leitung 319 vorgesehen, welche Verzweigungen aufweist und sich zu einen Verbindungspunkt J4 erstreckt, der auch in Fig. 2A in der Mitte oben und in Fig. 2B in der Mitte links erscheint, wie nachstehend beschrieben. Vom Verbindungspunkt J4 gelangt das Signal über Leitung 319 durch den Verstärkerl83 und die Leitung 182 zum Einatmungs-Steuerventil I8I. Auf diese Weise werden, wie bereits beschrieben, die Ausgangsleitung I76

- 20 -

609822/0757

und das Patientenluftrohr I87 mit komprimierter Atemluft zum Einatmen versorgt.

Sollte der Einatmungsdruck so hoch werden, daß eine Entlüftung notwendig ist, wird diese Tatsache durch einen Umwandler 208 des Luftrohrdruckes festgestellt, und ein entsprechendes Signal erscheint an der Leitung 297 des Detektors für Ablaß von Einatmungsdruck, am Verbindungspunkt J12 (Fig. 2A) und an dem Verbindungspunkt J12 (Fig. 2B oben rechts). Das Signal befindet sich auch an einer Leitung 321, die sich an einem Ende zu einem Regulierelement 322 für ein'Schnellablaßventil erstreckt, von welchem ein Signal über eine Leitung 323 zu einem ■Verbindungspunkt JI5 gelängt (ebenfalls Fig. 2A Mitte oben), welcher zum Schaltkasten 126 führt. Von dort werden Signale ausgesendet zum Bewegen der Ventile 143 und 156 in eine zur Umgebungsluft offene Lüftungs- oder "Schnellablaß"-Stellung. Das Signal an der Leitung 321 geht auch über eine Leitung 324 zu einem ODER-Gatter 325 zum Beendigen der Einatmung durch das Regulierelement 317. Die Leitung 321 befördert an ihrem anderen Ende das Signal zu einer Alarmsteuerung 327 für Einatmungsdruckablaß, wodurch ein Signal zu einer Leitung 328 gelangt und eine Alarmleuchte 329 betätigt.

Sollte der Luftrohr-Einatmungsdruck ein vorbestimmtes Maximum überschreiten, wie durch den Umwandler 208 festgestellt, erscheint an der Leitung 292 zum Verbindungspunkt JI3 (oben rechts in Fig.2A und 2B) ein Signal, wodurch wiederum ein Signal über eineLeitung 33I (Fig. 2B) zu einer Alramleuchte 332 gelangt. Sollte weiterhin der Einatmungsdruck im Luftrohr unangemessen niedrig sein, wie durch den Druckumwandler 208 des Luftrohrs festgestellt, erscheint ein Signal an der Leitung 287(Fig. 2A) und an einem Verbindungs-

- 21 -

609822/0757

punkt JlO, ebenfalls in Fig. 2B rechts oben. Das Signal läuft, durch eine Leitung 333 in ein UND-Gatter 334, wodurch wiederum ein Signal durch eine Leitung 336 zu einem Alarmsteuerelement 337 für niedrigen Einatmungsdruck; gelangt, um eine Alarmleuchte 338 aufleuchten zu lassen. So wird der Druck im Luftrohr während der Einatmung überwacht und bei unerwarteten oder abnormalen Bedinungen Alarm gegeben, so daß auf diese Art und Weise die Aufsichtsperson gewarnt werden kann.

Die Leitung 319 hat eine Zweigleitung 341, welche durch eine integrierte Schaltung 342 wirksam ist, wie in der genannten US-Patentschrift 3 840 006 genauer beschrieben, um ein polarisiertes Signal einem ODER-Gatter 343 einzugeben. Der Ausgang des Gatters 343 gelangt zu einem Verbindungspunkt J2, ebenfalls in der linken oberen Ecke von Fig. 2B, zum Speisen der Leitung 308,TzUm Einschalten des Einatmungsgatters 309, wie bereits beschrieben. Weiterhin zweigt von der Leitung 319 eine Leitung 344 ab zum Einspeisen eines Signals in eine Synchronisierungslogik 346, ebenfalls in der genannten US-Patentschrift beschrieben. Ein Ausgangssignal vom Element 346 wird einer Leitung 347 eingespeist und gelangt durch den Integrator 3^2 zum ODER-Gatter 343 zum Vorsehen eines polarisierten Signals, und so zum Einatmungsgatter 309, wie be schrieben. f(und auch durch das UND-Gatter 307)

Am Ende des Einatmungszyklus gelangt ein Signal über eine Leitung 351 zum "Start"-Teil des Ausatmungsregulierelementes 352, welches mit einer Steuerung 353 für eine Zeitbegrenzung (für z.B. I5 Sek.) versehen ist. Das resultierende Ausatmungssignal gelangt zu einer Leitung 354, von der sich eine Zweigleitung 356 zu einem Verbindungspunkt J7 erstreckt, der auch im mittleren Teil oben in Fig. 2A zu finden ist. Ebenfalls von der Leitung 354 (Fig. 2B) erstreckt sich eine Leitung 358 zu einem Verbindungspunkt J3, ebenfalls in der Mitte oben in Fig. 2A, von welchem dieLeitung

- 22 609822/0757

358 das Signal über den Verstärker 199 zum Ausatmungssteuerelement 197 sendet. Auf diese Weise wird das Ausatmungsventil geöffnet und das Luftrohr I87 mit der Umgebungsluft verbunden.

sie h/ Die Leitung 35^ (Pig. 2A) erstreckt auch zu einem Verzögerungselement 359 mit einem unverstellbaren Zeitgeber 36O daran, welches ein Signal über eine Leitung 36I bei einem Gatter33²J-vorsieht, zum Betätigen der Alärmsteuerung 337 für niedrigen Einatmungsdruck.

Es ist eine Einrichtung vorgesehen, um eine Einatmung einzuleiten aufgrund einer Einatmungsbemühung des Patienten. Eine solche Bemühung durch den Patienten drückt sich aus durch einen Druckabfall im Luftweg während der Ausatmung. Der Druckabfall wird durch den Umwandler 208 (Fig. 2A) in ein Signal in der Leitung 276 übersetzt, das sich an dem Verbindungspunkt J9 in der Leitung 281 zeigt. Wie in der linken unteren Ecke von Fig. 2B dargestellt, setzt sich der Verbindungspunkt J9 in der Leitung 28l über einen Schalter 355 fort, der in geschlossener Stellung das Signal weiter durch die Leitung 281 und in ein ODER-Gatter 362 gelangen läßt, welches sich zu einem Verbindungspunkt 363 erstreckt. Wie auch im Falle des die Patientenanstrengung anzeigenden Signals kann das ODER-Gatter 362 von Hand durch Schließen eines Schalter 365 ein Signal erhalten, wenn die Aufsichtsperson dieses wünscht. Weiterhin befördert 316 das Signal von dem Einatmungsgatter zum ODER-Gatter 362. Vom Punkt 363 befördert eine Leitung jedes dem ODER-Gatter 362 eingegebene Signal zum Endbereich des Ausatmungselements 352, welches daraufhin die Ausatmung beendet.

609822/07S7

Eine vom Verbindungspunkt 363 abzweigende Leitung 366 erstreckt sich zum Rückstellteil des Zeitgebers 31I für Atmungsgeschwindigkeit, so daß der Einatmungsbeginn synchronisiert wird. Eine weitere Abzweigung vom Verbindungspunkt 363 ist eine Leitung 367 in eine Alarmtafel 368 mit unverstellbarem Zeitgeber 369, welcher bei nicht ansprechendem Mechanismus in der eingestellten Zeitspanne dann durch eine Leitung 37I zu einer Tafel 372 für "Versagen des Zyklus" ein Signal sendet, welche bei Anschalten eine Signalleuchte 373 aufleuchten läßt. Auf diese Weise wird durch die Einatmungsbemühung des Patienten die Einetmungssteuerung 317 zurückgestellt und beginnt einen neuen Einatmungszyklus, gefolgt von einem Ausatmungsvorgang, wie bereits beschrieben.

Die durch das Signal in der Leitung 28l am Schalter 355 dargestellte Einatmungsanstrengung des Patienten wird auch zum Geben eines Atemnotalarms verwendet, für den Fall, daß auf mehrere Einatmungssignale nicht angesprochen wird. Von der Leitung 28l zweigt eine Leitung 376 ab, welche sich zu einem UND-Gatter mit einem Eingang von einer Leitung 378 erstreckt, die mit der Leitung 319 des Antriebselemente für das Einatmungsventil vereinigt ist. Bei Eintreffen eines normalen Einatmungssignals über die Leitung 378 und Fehlen eines Sperrsignals in der Leitung 376 wird vom Gatter 377 über eine Leitung 379 einem Zähler 38I ein Ausgang zugeleitet. Nachdem sieh eine bestimmte Anzahl von Atmungsimpulsen im Zähler angesammelt haben, gibt der Zähler ein Ausgangesignal über eine Leitung 382 und durch ein Dekodiergatter 383 in eine Leitung 384, die zu einer Atemnotalarmtafel 386 führt, welche bei Anschalten eine Alarmleuchte 387 aufleuchten läßt. Von der Leitung 384 gelangt das Signal des Dekodiergatters 383 ebenfalls durch eine Leitung 388/zum Sperren weiterer Eingänge, in das Gatter 377 und den Zähler'381. Wenn in

609822/0757

2S52U8

der Leitung 281 ein Signal einer Patientenanstrengung auftaucht ehe der Zähler 381 eine eingestellte Zählung vorgenommen hat, gelangt das Signal auch durch ein Gatter 389 und löscht den Zähler 38I. Gemäß den Anordnungen des Arztes ist es gewöhnlich der Fall, daß der Mechanismus dem Patienten von Zeit zu Zeit oder nach einem gewählten Vorgang in geeigneter Weise einen tiefen Atemzug zuführt. Ist eine programmierte Tiefatmungs-Betriebsart bzw. ein programmierter Tiefatmungszyklus gewünscht (normal/DB), wird der Schalterarm JOl (Fig. 2A) aus seiner Einstellung für Normalatmung in Verbindung mit Leitung 304 in die nächste mit einer Leitung 391 verbundene Stellung bewegt, welche als Normalatmung mit Tiefatmungsmöglichkeit lszeichnet -Ist. Die Leitung 391 führt zu einem Verbindungspunkt JI7, der ebenfalls oben links in Fig. 2A gezeigt ist, und bewirkt, daß der Schalter 263 flir Tiefatmungsvolumen in der Steuerung 264 anschaltet. Angeschaltet, bewegt dieser Schalter den Schalter 261 weg von dem voreingestellten Widerstand 257 für normales Atemvolumen zu dem Widerstand 258 für vorbestimmtes Tiefatmungsvolumen. Obwohl das gleiche Volumen-Regulierelement (144 öder 157) weiterhin in Benutzung ist, besteht eine andere volumetrische Wirkung entsprechend der Einstellung des Widerstands 258 für Tiefatmung. " "

Ein Signal für den Schalter 263 für Tiefatmungsvolumen läuft durch den Verbindungspunkt J8, Fig. 2B Mitte, und erhält das Signal der Leitung 347 von der Synchronisierlogik 346. Auf diese Weise läuft der tiefe Atemzug synchron mit der Zeitgabe einer normalen Atmungs- bzw. Einamtungsfunktion, ist aber größer. Das Signal an der Leitung 347 läuft auch in eine Leitung 348 mit einer die integrierte Schaltung 342 umgehende Zweigleitung 401 zum ODER-Gatter 343 und Verbindungspunkt J2, und über Leitung 308" in das UND-Gatter 307, um das Einatmungsgatter 309 entsprechend anzuschalten.

Die tiefen Atemzüge können bei jeder Einatmung angegeben werden, was aber normalerweise nicht der Fall ist. Sie können entweder

6098 22/0757

- 25 -

~²⁵~ 2552H8

in vorbestimmten Zeitintervallen oder als die Schlußatmung einer Gruppe von Atemzügen einer gewählten Anzahl gegeben werden, z.B. nach Jedem zehnten Atemzug. Aus diesem Grund ist ein Netzwerk zum Steuern des"tiefen Atemzuges vorgesehen, das als ganzes in Fig. 2B Mitte, links gezeigt ist. Ein Zeigeber 426 ist immer in Betrieb, wenn das Atemgerät in .Betrieb ist und gibt durch eine Leitung 427 Impulse (z.B. einen Impuls pro Sekunde) an eine Steuerlogiktafel 429. Jedes am Verbindungspunkt J4 (Fig. 2B , Mitte links und unten Mitte) erscheinende Einatmungssignal in der Leitung 319 wird auch zu Siaierlogiktafel 429 übertragen; in der das Signal des Verbindungspunktes J4 bzw. der Leitung 319 gegenüber dem Zeitgebersignal prädominiert. Die Einatmungssignale laufen von der Logiktafel 429 über eine Leitung zu einem Zähler 432. Dieser Zähler kann durch einen Wählerarm 435 eingestellt werden, um eine gewünschte Anzahl von Signalen, z.B. 20 zu speichern. Das zwanzigste Signal geht dann zu einem Gatter 434, von dem das Äusgangssignal über eine Leitung 4j56 und ebenfalls über die Synchronisierlogik 346 zum Verbindungspunkt J8 (Fig. 2B Mitte und Fig.- 2A linke obere Ecke)gelangt, um auf diese Weise den Schalter 263 für Tiefatmung zu betätigen. Auf diesem Wege erhält der Patient eine bestimmte Anzahl von normal großen Atemzügen, die gefolgt sind von einem größeren tiefen Atemzug. Bei Bedarf kann ein tiefer Atemzug von Hand ausgelöst werden. Ein Schalter' 441 in einer Leitung 442 sendet, wenn von Hand geschlossen, ein Signal durch eine Abzweigung 443 zum Löschen des Zeitgebers 426 und auch zum Gatter 439 zum Rückstellen des Zählers, über eine Leitung 444. Durch die Leitung 442 läuft das Signal zum Gatter 434 und weiter wie gehabt.

Als weitere Möglichkeit einer Atmungsart kann der Arzt einen Zyklus anwenden, der mit intermittierender, unterstützter Atmung (IAV) bezeichnet wird. Dabei ist es dem Patienten überlassen, einen großen Anteil seiner Atmung selbst durchzuführen, er erhält jedoch trotzdem eine gewisse Atmungs-

609822/0757

- 26 -

hilfe und gelegentlich hilfsweise einen tiefen Atemzug. Bei Wahl dieser Atmungsart wird der Schalterarm 30I so bewegt, daß er sich zu einer sich zu einem Verbindungspunkt Jl8 erstreckenden Leitung 4o6 bewegt. Jl8 erscheint in Pig. 2A auch in der linken oberen Ecke.

Es kann auch dahingehend entschieden werden, daß eine weitere Atmungsart angewendet wird, die als intermittierende Hilfsatmung (IMV) bezeichnet wird. In diesem Falle bewegt sich der Schalterarm 501 zu einer Leitung 445, die zu einem Verbindungspunkt J19 läuft, der auch in Fig. 2A oben links in der Ecke erscMnt, und von dem sich eine Leitung zu dem Schalter 263 'für Tiefatmungsvolumen mit der bereits beschriebenen Tiefatmungswirkung erstreckt. Dieser Verbindungspunkt J19 erscheint auch an drei weiteren Stellen in Fig. 2B, erstens in der Mitte unten, zweitens in der Mitte links und drittens in der oberen linken Ecke. Das Signal in der oberen linken Ecke sperrt den Zeitgeber JIl für Atmungsgeschwindigkeit, so daß dieser keine zeitgesteuerten Atmungssignale aussendet. Der Verbindungspunkt J19, Mitte unten, sendet ein Signal über eine Leitung 446 zum Sperren des Dekodiergatters 383 und Verhindern einer Übertragung eines Atemnot-Alarmsignals über die Leitung 384, während der Verbindungspunkt J19, Mitte links, ein Sperrsignal über eine Leitung 447 zur Steuerlogikplatte sendet, um eine Übertragung von Einatmungssignalen zum Zähler 432 zu verhindern, welcher dann Signale vom Zeitgeber 426 erhält und auf diese Weise einen tiefen Atemzug oder hilfsweise ein Atemsignal nach einer Anzahl von ZeitgeberSignalen (Anzahl von Sekunden), aber nicht einen Anzahl von Einatmungen präsentiert. Aufgrund dieser Sperrungen wird bei der IMV-Atmungsart Atemluft aus einer besonderen Quelle zugeführt, z.B. durch die Luftleitung 219, wobei das sonst geschlossene Ventil 221 von Hand geöffnet wird und die Ventile 214 und I92 offen sind., außer während der tiefen bzw. hilfsweise vorgesehenen Atemzüge, wenn Luft durch die regulären Quellen I07 und 131 zugeführt wird.

609822/075?

~²⁷~ 2552U8

Als weitere, sich unterscheidende Atraungsart kann die Bedienungsperson eine Anordnung wählen, bei der der Patient durch das Luftrohr kontinuierlich positiven Luftdruck (CPAP = continuous positive air pressure) zugeführt'bekommt und dabei selbstständig atmen kann, ohne hilfsweise auf den Zyklus des Atemgeräts anzusprechen. Wenn diese Betriebsart gewählt wurde, schwenkt der Schalterarm 30I in Kontakt mit einer Leitung 451 mit einem Verbindungspunkt J20, der ebenfalls links unten in Pig. 2B ersjheint, unter Fortsetzung durch Leitung 450 zum Sperren des Gatters 434, so daß Tiefatmungssignale nicht weiter gelangen können. Der Verbindungspunkt J20 erscheint weiterhin in Fig. 2A, oben Mitte, an der das Ausatmungsventil 192 steuernden Leitung 358. Das Signal von der CPAP-Leitung 451 ist ein Sperrsignal und signalisiert über die Leitung 358 dem Ausatmungsventil 192, während dieser Betriebsart kontinuierlich offenzubleiben.

Die Betriebsweise der verschiedenen Ventile bei den unterschiedlichen Beatmungsarten entspricht der nachstehend aufgeführten Übersichtstabelle, bei der "Ja"· bedeutet, daß das Ventil, bzw. die Steuerung offen bzw. in Betrieb ist, während "Nein" bedeutet, daß das Ventil bzw. die Steuerung geschlossen ist bzw. blockierende Wirkung hat. Das Zeichen "-" bedeutet, daß das Ventil bei dem betreffenden Vorgang nicht einbezogen ist. Das Wort "Text" bedeutet, daß es weder kontinuierlich geöffnet noch geschlossen ist, sondern wie in der Figuren- . beschreibung angegeben,arbeitet.

- 28 -

609822/0 7 57

-.26 -TABELLE DER STEUERFeFNXTIGKEM LES ATEMGERÄTS WP

	Norir	Norm. & Tiefatm.	Tief atm.	. IkV	ELlisw.	IMV	Hüifew	CPAP
			Text		Text		: -
	Ja	Norm	Text	llornr	Nein	Norm	¥ein	Norm.
Geschwindigkeit - Atraungszeitgeber ein gestellt - 312	Ja	^ Ja	Ja	j Ja	Ja	lein	Ja	Ja
Atemvolumen - ge steuert - 262	Nein	Ja	Ja	Ja	Ja	Nein	Ja	Ja
Tiefatmungsvolumen - 258	Ja	Nein	Ja	Nein	Ja	Nein	Ja	Nein
Einatmungsstrom - 172	Ja	Ja	Ja	Ja	Ja	!Nein	Ja	i Ja
Spalt geöffnet - 2OJ	Ja	Ja	Ja	Ja	Ja	Ja	Nein	; Ja
Op-Konzentration. - I36	Ja	Ja	Nein Ja	Ja	Nein Ja	Nein	Nein Ja	Ja
Patientenbemühung - 278	Ja Ja	Ja	Ja	Ja	Ja	Nein	Ja	Ja
Einatmungsdruck hoch - 288 niedrig - 283	Ja	Ja Ja	Ja	Ja Nein	Ja	Ja Nein	Ja	Ja Nein
Einatmungsdruckablaß - 293	Nein	Ja	Ja	Ja	Ja	Ja	Ja	Ja
Intervalle der hilfs weise verabreichten und tiefen Atemzüge - 433	Nein	- .	Ja	-	Ja	-	Ja	-
von Hand gesteuerte tiefe Atemzüge - 441	Ja	Ja	Ja	Ja	Nein
von Hand gesteuerte Einatmung - 365	Ja	Ja	-	Ja

609822/0757

- 29 -

Das bereits erwähnte Anschlußstück für den Patienten, bzw. Zusatzelement für das Luftrohr kann z.B. in Verbindung mit dem Ansehlußstück 55 von Fig. 1 oder dem Anschlußstück 188 von Pig. 2A insbesondere für Patienten im Kleinkinder- oder Jugendlichen Alter die in Fig. 5, 4, 5 und 6 dargestellte Form annehmen. Hierbei ist das Atemgerät WIP in Fig. 3 allgemein in einem Gehäuse 501 dargestellt, von welchem sich * eine z.B. dem Luftrohr 58 von Fig. 1 vergleichbare Betriebsluftleitung 502 zu einem luftbetriebenen Ventil 505 erstreckt, welches eine Verbindung zwischen einem Luftrohr 504 und einem nachgiebigen Behälter 505 bzw. Beutel herstellt. Bei Betätigung des Ventils 505 kann die Verbindung zwischen dem Luftrohr 504 und. dem Beutel 505 abgeschnitten oder hergestellt werden. Auf Wunsch kann eine normalerweise unbenutzte, hilfsweise vorgesehene Lufteingangsleitung 506 für einige der gewählten Atmungszyklen zur Verfügung stehen.

Das Luftrohr 504 ist in der Nähe des Ventils 505 vorzugsweise unterbrochen zum Einbeziehen einer Luftbefeuchtungsanlage 507* wie z.B. in der US-Patentanmeldung 403 507 unter der Bezeichnung "Humiifier" gezeigt ist. Durch die Wirkung dieser Luftbefeuchtungsanlage, soll der Feuchtigkeitsgehalt der durch das Luftrohr 504 strömenden Luft erhöht werden.

An dem dem Atemgerät WIP 501 entgegengesetzten Ende läuft das Luftrohr 504 durch ein Sperrventil 508 und erstreckt sich zu einem Rohr 509 oder ähnlichem Element, als Einführungsröhre für ein Kleinkind oder als Verbindung zu einer (nicht gezeigten) Maske, für den Fall daß das Instrument für jugendliche Patienten Verwendung findet.Eine Abzweigung 510 des Luftrohres 504 erstreckt sich durch ein Ventil 5II, welches durch ein Signal in einer mit der Betriebsluftleitung 502 in Verbindung stehenden Zweigleitung 512 in Tätigkeit gesetzt wird. In geschlossenem Zustand blockiert das Ventil 511 die Abzweigung 510, ermöglicht aber in offenem Zustand eine Verbindung von der Abzweigung

609822/0757 - 30 -

durch das Ventil 511 zu einem Rohr 513· Dieses erstreckt sich in einen Wassersack 514 mit einem abwärts geneigten, sich durch Schwerkraft entleerenden Rohr 515, das zu einer Sammelflasche 516 führt.

Das Luftrohr 509 besitzt ein Verbindungsstück 517* in welches stoh ein Kanal 518 öffnet. Eine Thermistor-Tempera tür sonde 519 erstreckt sich in den Kanal 518 und ist in eine (nicht gezeigte) elektrische Schaltung geschaltet. Ein Druckrohr 520 verbindet den Kanal 518 mit dem Gehäuse 501 des Atemgeräts um den Druck des Luftrohrs zuzuführen.

Ebenfalls von dem Verbindungsstück 517 erstreckt sich ein Kanal 521,gesteuert von einem Ausatmungsventil 522 mit einer mit Leitung 502 in Verbindung stehenden Betriebsleitung 52J5. Das Ventil 522 steuert die Verbindung zwischen dem Kanal 521 und einer Ausatmungsleitung 524. Diese kann sich unmittelbar zur Umgebungsluft erstrecken, ist jedoch vorzugsweise mit einem Atmungsmesser 526 verbunden, wie er in der US-Patentanmeldung 40J 467 gezeigt und "Spirometer" bezeichnet ist. Tm Mechanismus des Atmungsmessers 526 ist eine Lüftungsöffnung zur Umgebungsluft vorgesehen. "

Bei Betrieb der Vorrichtung ist das Luftrohr 509 in geeigneter Weise am Patienten angeordnet. Bei Betrieb des Atemgeräts WIP mit Gehäuse 501 gemäß dem gewählten Zyklus strömt die Einatmungsluft durch das Luftrohr 504 über die Luftbefeuchtungsanlage 507, wo sie zusätzliche Feuchtigkeit aufnimmt. Wenn der Atmungszyklus den Behälter oder Beutel 505 für zusätzliche Luft in Anspruch nimmt, öffnet das Ventil 505 durch ein entsprechendes Signal in der Betriebsluftleitung 502 vom Atemgerät mit Gehäuse 5OI. Wenn weiterhin ein zusätzlicher Lufteingang für den betreffenden •Atmungszyklus erforderlich ist, wird die Lufteingangsleitung angewendet, Die Atemluft bewegt sich weiter durch das Luftrohr

609 8 22/0757

und Sperrventil 508 zum Verbindungsstück 517 und Luftrohr 509 zum Benutzer. Die Temperatur der durch das Verbindungsstück gelangenden Luft wird mit der Temperatursonde 519 überwacht.

Wenn die feuchtigkeitsbeladene Atemluft sieh dem Sperrventil 508 nähert, schlägt sich etwaige überschüssige Feuchtigkeit durch die Schwerkraft nieder und gelangt durch das offene Ventil 511 in den Wassersack 51²J- und fließt dann aufgrund der Schwerkraft das geneigte Abflußrohr 515 hinab und sammelt sich in der Flasche 5I6. Während des Ausatmens ist das Ventil 5II und das Ausatmungsventil 522 offen, und zwar durch ein Signal in den Leitungen 502, 512 und 523. Die Ausatmungsluft bewegt sich durch die Leitung 524 in die Umgebungsluft und durch den Atmungsmesser 526, falls dieser benutzt wird. Der Atmungsmesser zeigt der Bedienungsperson den Verlauf der Ausatmung des Patienten an.

609822/0757

Claims

2552H8

Patentansprüche

IJ Kleinkind- und Jugend-Volumen-Atemgerät, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: ein Patienten-Luftweg bzw. ein Patientenluftrohr, ein erstes, zyklisch betriebenes Verdrängungsvolumen-Regulierelement mit vorbestimmtem Volumen, eine Einrichtung mit einem ersten Ventil zum Verbinden des ersten Regulierelements mit dem Luftweg, ein zweites, zyklisch betriebenes. Verdrängungsvolumen-Regulierelement, dessen Volumen größer ist als das vorbestimmte Volumen, eine Einrichtung mit einem zweiten Ventil zum Verbinden des zweiten Regulierelements mit dem Luftweg, ein Element zwischen den Ventilen und dem Luftweg, das die Verbindungseinrichtungen miteinander verbindet, und eine Einrichtung/Einrichtungen, um wahlweise das erste oder zweite Ventil zu schließen.
2. Atemgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Drosselkörper in dem Verbindungselement bzw. Nebenrohr.
J. Atemgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein stromabwärts vom Nebenrohr angeordnetes Sperrventil in der das zweite Regulierelement mit dem Luftrohr verbindenden Einrichtung.
4. Atemgerät nach Anspruch ~$> gekennzeichnet durch ein Einatmungsventil in der die Regulierelemente mit dem Luftrohr verbindenden Einrichtung.
5. Atemgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Einatmungsventil in der Verbindungseinrichtung stromabwärts des Sperrventils angeordnet ist.

- 33 -

609 8 22/0 757

2552U8
6. Kleinkind- und Jugend-Volumen-Atemgerät, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Elemente: ein Patientenluftweg, zwei Atemluftquellen, ein erstes zyklisch betriebenes Verdrängungsvolumen-Regulierelement mit vorbestimmtem Volumen, ein zweites zyklisch betriebenes Verdrängungsvolumen-Regulierelement mit einem größeren Volumen als das vorbestimmte Volumen, eine Einrichtung mit einem ersten Sperrventil zum Verbinden der beiden Volumen-Regulierelemente nur mit der einen Quelle, eine Einrichtung mit einem zweiten Sperrventil zum Verbinden beider Volumen-Regulierelemente nur mit der anderen Quelle, eine Einrichtung um das erste oder zweite Sperrventil wahlweise zu betätigen, und eine Einrichtimg um wahlweise eines der beiden Volumen-Regulierelemente mit dem Luftweg zu verbinden.

7. Kleinkind- und Jugend-Volumen-Atemgerät, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Elemente: eine Atemluftquelle, ein Patienten-Luftweg, ein erstes zyklisch betriebenes Verdrängungsvolumen- Regulierelement mit vorbestimmtem Volumen, ein zweites zyklisch betriebenes Verdrängungsvolumen-Regulierelement mit einem größeren Volumen als das vorbestimmte Volumen,' eine Einrichtung zum Verbinden der Regulierelemente mit der Quelle, eine Einrichtung zum Verbinden der Regulierelemente mit dem Luftweg, elektrisch ansprechende Ventile in der Verbindungseinrichtung zum Luftweg zum Steuern des Stromes durch letzteren, ein erstes elektrisches Potentiometer am ersten Regulierelement, das auf das Volumen des letzteren anspricht, ein zweites elektrisches Potentiometer am zweiten Regulierelement, das auf das Volumen des letzteren anspricht, und eine Einrichtung um wahlweise das erste und zweite Potentiometer zum Steuern der elektrisch ansprechenden Ventile zu verbinden.

8. Atemgerät nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen elektrischen Schaltkreis, in dem die Potentiometer parallel geschaltet sind, und ein variables Potentiometer in dem

609822/0757

Schaltkreis, das mit einem der Potentiometer in Reihe geschaltet ist.

9. Kleinkind- und Jugend-Volumen-Atemgerät, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Elemente: eine Atemluftquelle, ein Patientenluftweg, wenigstens ein Volumen-Regulierelement, eine Einrichtung zum Verbinden des Volumen-Regulierelements mit dem Luftweg und der Quelle, eine Einrichtung zum Wiederholen des Zyklus des Volumen-Regulierelements mit vorbestimmten Volumen, ein Zähler, eine auf den Zähler ansprechende Einrichtung zum Ingangsetzen des Zyklus des Volumen-Regulierelements mit einem anderen sich von dem vorbestimmten- Volumen unterscheidenden Volumen, eine Einrichtung zum Einspeisen eines Zählersignals in den Zähler bei dem Zyklus des Volumen-Regulierelements, und eine Einrichtung zum Einspeisen eines zeitgestaierten Zählersignals in den Zähler.

10. Atemgerät nach Anspruch 9* gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Einteilen des Zählers, so daß er auf eine vorbestimmte Anzahl von Zählersignalen bei Jedem Zyklus des Volumen-Regulierelements anspricht.

11. Atemgerät nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Wählen zwischen dem Zykluszählsignal und dem Zeitsignal in der Einrichtung zum Einstellen des Zählers.

12. Atemgerät nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Verstellen des vorbestimmten Volumens, eine Einrichtung zum Verstellen des anderen Volumens, und eine Einrichtung, die auf das größere der beiden Volumen, nämlich des vorbestimmten und des anderen Volumens, anspricht.

6 0 9 8 2 2/0757