DE2713649A1

DE2713649A1 - Beatmungssystem

Info

Publication number: DE2713649A1
Application number: DE19772713649
Authority: DE
Inventors: William Perry Myers
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Healthdyne Inc
Priority date: 1976-03-29
Filing date: 1977-03-28
Publication date: 1977-10-13
Also published as: GB1534247A; FR2346025A1; CA1079154A; JPS52118995A; US4054133A; FR2346025B1

Description

Beatmungssystem

Die Erfindung betrifft ein Beatmungssystem nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

' Sehr häufig erfolgt die Zufuhr von Sauerstoff zum Patienten I mittels einer Art Sauerstoffmaske. Die meisten Sauerstoffmasken sind jedoch lästig und benötigen eine Dichtung gegen das Gesicht des Patienten. Ohne eine solche Dichtung könnte der erwünschte Sauerstofffluß nicht erzielt werden.

, Die Notwendigkeit einer Gesichtsdichtung wurde durch die Nasal-

j kanüle ausgeräumt, die im US-Patent 3 915 173 beschrieben ist. _: Bei dieser Einrichtung wird eine Röhre in den Nasalhohlraum ein-

' geführt. Diese weist kugelige Abschnitte auf, welche die oro- ^:

I !

! pharyngealen und die endotrachealen Zonen von der Atmosphäre ι

I I

i abdichten. Die Lungen werden direkt mit einem atembaren, Sauer-

! ι

ι stoff angereicherten Strömungsmittel versorgt. Solange der Patient ¹ unter dem Einfluß der Anästhesie ist, reicht diese postoperative

I ι

I Kanüle aus. Wenn jedoch der Patient aufwacht, verursacht diese I

j j

ι Röhre Störungen. Das Sprechen wird behindert, da die Exhalations-j

i I

I gase über ein Konstantströmungsventil in der Versorgungsleitung ι J und nicht durch den Mund ausgestoßen werden. Wenn daher ein '

I I

I Patient wieder zu sich kommt, wird eine Standardkanüle, wie sie '

i beispielsweise im US-Patent 3 802 431 beschrieben ist, zur Zu- ι

fuhr des atembaren, Sauerstoff angereicherten Strömungsmittels ,

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-7-

verwendet. Mit dieser Kanüle kann der Patient essen und sprechen, ohne behindert oder gestört zu sein. Bei all diesen Kanülen ist jedoch eine konstante Sauerstoffströmung bei maximaler Rate ' dauernd notwendig, damit die richtige Beatmungsmedikation sicher-!

gestellt ist. I

Eine konstante Strömung des Atemgases führt jedoch zu einem be- '

trächtlichen Sauerstoffverlust, da der Patient normalerweise

nur ungefähr 40 % der Zeit inhaliert und die übrige Sauerstoff-

strömung an die Atmosphäre verlorengeht, ohne daß dem Patient
I
hierdurch geholfen würde. Um Sauerstoff zu sparen, wurde eine i

ι Kontrolleinrichtung konstruiert (US-Patent 3 400 713). Diese
Kontrolleinrichtung besitzt einen Gürtel, der die Taille des

Patienten umgibt. Bei jeder Inhalation und Exhalation läßt die >

Expansion und Kontraktion der Lungen eine elastische Einrichtung ' ein Ventil betätigen, welches die Verbindung der Zufuhröffnung
j mit dem Sauerstoffvorrat öffnet und schließt. Medizinische For- ^:

' schungen haben gefunden, daß der Hauptnutzen von Sauerstoff ι

während des Anfangsabschnittes der Inhalationsperiode auftritt. | ! Die Verzögerung zwischen der Brustbewegung des Patienten und
, der Betätigung des Ventils führt jedoch zu einer entsprechenden '

ι

Verzögerung in der Kommunikation von Sauerstoff angereichertem i

ι '

Atemgas zur Lunge. |

. ι

ι Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kontrolleinrich-

'

ι tung zu schaffen, welche die Inhalations- und Exhalationsdrucke I im Atemweg eines Empfängers abfühlt und zu keiner Verzögerung in ι der Kommunikation von atembaren Strömungsmittel zum Empfänger fiihjrt.

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Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch beschriebene Erfindung gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der

Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Figur 1 die schematische Darstellung eines Beatmungssystems ^! mit einem Schnitt durch eine Steuereinrichtung, wel-l ehe die Strömung eines Sauerstoff angereicherten, atembaren Strömungsmittels zu einem Empfänger regelt;

ι Figur 2 einen Schnitt durch eine Verteilungsleitung für das ; Beatmungssystem gemäß Linie 2-2 von Figur 1;

ι Figur 3 die Darstellung eines typischen Druckmusters, wie

ι es im Nasalkanal eines Empfängers während eines

Atemzyklus gemessen wird.

Das in Figur 1 gezeigte Beatmungssystem 10 besitzt eine Steuereinrichtung 12. Diese regelt die Weiterleitung von atembarem Strömungsmittel vom Speicherbehälter 14 oder 16 durch eine Kanüle 18 zu einem Empfänger.

Die Steuereinrichtung 12 besitzt ein Gehäuse 24 mit einem Versorgungskanal 26. Dieser verbindet einen Bedienungsschalter 20 mit _einem Regler 22. Ein Verteilungskanal 30 YexfcindetJlen Regler

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mit einem Raum 32. Ein Steuerkanal 34 verbindet den Regler 22 mit einer Wand 36. Ein Sensorkanal 38 verbindet einen Sensor 40 j

I mit der Kanüle 18. Ein Entlastungskanal 42 verbindet die Wand 36 |

mit dem Sensor 40. Ein Auslaßkanal 44 verbindet den Raum 32 mit

der Kanüle 18 und ein Aspirationskanal 46 verbindet den Sensor '

40 mit dem Auslaßkanal 44. Durch die gegenseitige Verbindung der ι

I obengenannten Kanäle wird die gesamte Menge an Atemgas, die aus den Speicherbehältern 14 und 16 freigesetzt wird, auch die als ₍ Kontrollparameter verwendete, über die Kanüle 18 dem Empfänger '

: ι

zugeführt. ;

ι Der Aufbau ist genauer wie folgt: Das Gehäuse 24 besitzt eine

erste Einlaßöffnung 17 und eine zweite Einlaßöffnung 19. Diese ^! sind mit Gewinde versehen, an denen zwei Speicherbehälter 14 und

^! 16 mit der Steuereinrichtung 12 verbunden werden. Beide Speicherbehälter 14 und 16 besitzen Hälse 21 und 121. An diesen sind O-Ringdichtungen 23 und 123 angebracht, welche das Gehäuse 24 berühren und eine Strömungsmitteldichtung bilden. Zwei Stifte 2 5 und 27 verlaufen vom Gehäuse 24 aus und berühren die Kugeln 29

ι und 31 in den Hälsen 21 und 121 der Speicherbehälter 14 und 16.

_t Dadurch ergibt sich eine Kommunikation des darin befindlichen Atemgases mit zwei Zweigen 33 und 35 des Versorgungskanals 26.

Der Betätxgungsschalter 20 weist einen zylindrischen Körper 37 auf. Der zylindrische Körper 37 besitzt einen axialen Kanal 39, , der mit der Versorgungsleitung 26 verbunden ist, und einen radia-j i len Kanal 41. Der radiale Kanal 41 kann mit den beiden Zweigen j ι 33 und 35 verbunden werden. Der zylindrische Körper 37 besitzt :

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Markierungen (Aus, 1,2), welche die Bedienung darüber informie- j ren, welcher Speicherbehälter an die Versorgungsleitung 2 6 ange- · schlossen ist. J

I
I
I Zusätzlich ist ein Meßinstrument an die Versorgungsleitung 26 ι angeschlossen, welches der Bedienung darüber Information liefert, j wieviel Sauerstoff angereichertes Atemgas sich ungefähr in dem i in Betrieb befindlichen Speicherbehälter befindet. Für bestimmte ! Anwendungsgebiete wird eine Alarmvorrichtung an die Versorgungs-

I leitung 26 angeschlossen, welche die Bedienung warnt, wenn der Vorrat einen unteren Wert erreicht und ein Umschalten von einem

Speicherbehälter auf den anderen angezeigt ist. Die Versorgungsleitung 26 endet in einer Hochdruckkammer 66 in der Nähe des

; Reglers 22. Die Kommunikation von der Hochdruckkammer 66 durch die Bohrung 64 wird vollständig vom Regler 22 gesteuert.

ι Der Regler 22 besitzt ein Diaphragma 48, welches einen Hohl-

I raum im Gehäuse 24 in eine Atmosphärenkammer 50 und eine

j Durchflußkammer 52 trennt. Ein Federhalter 54, der in der

I
Atmosphärenkammer 50 angeordnet ist, ist mit einer Platte 56

in der Durchflußkammer 52 über eine Niete 58 verbunden. Der Mittelabschnitt des Diaphragmas 48 ist zwischen dem Federhalter 54 und der Platte 56 mittels der Niete 58 eingeklemmt. Die Platte 56 besitzt einen Vorsprung 62, der sich in die Bohrung 64 erstreckt. Eine Kugel 68 ist in der Hochdruckkammer 66 angeordnet und wird auf einen Sitz 70, der der Bohrung 64 zugeordnet ist, durch eine Feder 72 gedrückt. Dadurch wird die Kommunikation I zwischen der Hochdruckkammer 66 und der Durchflußkammer 52 unter-|

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bunden. Eine Feder 60,die zwischen dem Halter 54 und dem Gehäuse

24 eingespannt ist, drückt den Vorsprung 62 auf die Kugel 68

I zu. Wenn die Druckdifferenz am Diaphragma 48, zwischen der Luft

j in der Atmosphärenkammer 50 und dem Atemgas in der Durchfluß-

I kammer 52, unterhalb eines bestimmten Wertes, typischerweise
' 10 psig, liegt, bewegt die Feder 60 das Diaphragma 48 auf die

' Durchflußkammer 52 zu. Dadurch hebt der Vorsprung 62 die Kugel

I 68 vom Sitz 70 ab und stellt eine Kommunikation des Atemgases

I
von der Hochdruckkammer 66 her. Wenn genügend Atemgas zwischen

der Hochdruckkammer 66 und der Durchflußkammer 52 geströmt ist

' und die Druckdifferenz verringert wurde, bewegt sich das

ι Diaphragma 48 auf die Atmosphärenkanuner zu und läßt die Feder j

I 72 die Kugel 68 auf den Sitz 70 drücken. Dadurch wird die ^!

i
Kommunikation des Atemgases durch die Bohrung 64 unterbrochen. i

Der Verteilerkanal 30 verbindet die Durchflußkammer 52 mit einem

: Wählventil 74, welches dem Raum 32 zugeordnet ist. Das Wählventil

ι 74 besitzt einen zylindrischen Körper 76. Der zylindrische ι

I ' ι

I Körper 76 hat eine Axialbohrung 78, die mit dem Verteilerkanal ι

ι ι

30 verbunden ist, sowie eine radiale Bohrung 80, welche das j

mit Sauerstoff angereicherte Atemgas in die Speicherkammer 82 '

ι I

l des Raums 33 verteilt. Das Gehäuse 24 besitzt eine Reihe von '

ι ι

I Einkerbungen 84, 86,88 und 90 in Nähe des zylindrischen Körpers !

I 76. Eine Kugel 92 im zylindrischen Körper 76 wird in eine

bestimmte Einkerbung 84,86,88 oder 90 gedrückt. Dadurch wird
die Drehung des zylindrischen Körpers 76 verhindert, wenn die
Bedienung eine bestimmte Strömungsrate von der Durchflußkammer
52 gewählt hat.

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- 12 -

Das Gehäuse 24 besitzt einen ersten Kanal 96 mit einer ersten öffnung 98, einen zweiten Kanal 100 mit einer zweiten öffnung, einen dritten Kanal 104 mit einer dritten öffnung 106, und einen vierten Kanal 108 mit einer vierten öffnung 110. Über diese Kanäle bzw. öffnungen läßt sich die Radialbohrung 80 des Wähl- j ventils 74 mit der Speicherkammer 82 verbinden. Die öffnungen 98, 102,106 und 110 sind kreisförmig. Die Größe der verschiedenen öffnungen variiert mit dem Quadrat des Radius gemäß der folgenden Formel:

Q = VA
wobei folgende Abkürzungen verwendet sind:

Q = Strömungsmittelmenge in Liter/Min. V = Geschwindigkeit des Strömungsmittels A = Fläche des Strömungsmittels.

Da die öffnungen 98, 102,106 und 110 alle kreisförmig sind, kann A geschrieben werden als TT Γ . Die Mengengleichung kann damit folgendermaßen geschrieben werden:

-2

Aus dieser Gleichung ist zu erkennen, daß die Strömungsrate in die Speicherkammer 82 des Raums 32 direkt mit dem Radius der öffnung verknüpft ist, mit welcher die Radialbohrung 80 verbunden ist. Da die Speicherkammer 82 eine feste Menge an Sauerstoff

7 0 θΊΰΤ/ΟΤβΐ

angereichertem Atemgas für jede gewählte Strömungsrate zurückhält, wird die Weiterleitung von Sauerstoff angereichertem Atem- |

I gas aus der Speicherkammer 82 durch eine erste Wand 36 der ι

I Steuereinrichtung 111 geregelt. j

Die Steuereinrichtung 111 besitzt die Wand 36 mit dem Diaphragma 116. Das Diaphragma 116 trennt einen Hohlraum im Gehäuse 24 in eine Steuerkammer 112 und eine Verteilerkammer 114. Der Steuerkanal 34 verbindet die Steuerkammer 112 mit der Durchflußkammer

52. Eine Öffnung 118 regelt die Strömungsrate des Sauerstoff angereicherten Atemgases, welches im Steuerkanal 34 vorliegt, in die Steuerkammer 112.

! Das Gehäuse 24 besitzt einen Kanal 122, welcher die Speicherkammer 82 mit der Verteilerkammer 114 verbindet. Ein ringförmiger Vorsprung 120 umgibt den Kanal 122 und bildet einen Sitz für das Diaphragma 116. Das Diaphragma 116 berührt den Vorsprung 120

und verhindert so die Strömung des Sauerstoff angereicherten I
Atemgases aus der Speicherkammer 82 in die Verteilerkammer 114

während der Exhalationsphase des Atemzyklus des Empfängers.

Die Verteilerkammer 114 ist direkt mit dem Auslaßkanal 44 ver-

bunden, welcher das Sauerstoff angereicherte Atemgas in der

Speicherkammer 82 bei Bewegung der Wand 36 vom Kanal 122 weg

weiterleitet. :

Die Wirkungsweise der Wandeinrichtung 36 wird vom Sensor 40 ge- , steuert. Der Sensor 40 spricht auf die Inhalations- und Exhalatiojis-

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phasen im Atemzyklus des Empfängers an. Der Sensor 40 besitzt
ein erstes Diaphragma 124, welches am Gehäuse 24 befestigt ist
und eine Abfühlkammer 126 bildet, sowie ein zweites Diaphragma
120, welches am Gehäuse 24 befestigt ist und eine Atmosphären-

kammer 130 bildet. Eine erste Rückplatte 132 ist am ersten I

! Diaphragma 124 befestigt; eine zweite Rückplatte 134 ist am j

zweiten Diaphragma 128 befestigt. Eine Reihe von Verstrebungs- ₍ I oder Verbindungsglieder 136 ist an der ersten Rückplatte 132

j

und der zweiten Rückplatte 134 befestigt, wodurch eine Kammer !

! 138 konstanten Volumens zwischen dem ersten Diaphragma und dem I

zweiten Diaphragma 128 innerhalb des Gehäuses 24 gebildet wird. ι

I Eine Leitung 140 ist am Gehäuse 24 befestigt, welche den Ent- ' lastungskanal 42 in die Mitte der Kammer 138 konstanten Volumens

! ι

verlängert. Die Leitung 140 besitzt einen Endabschnitt 142 mit ^! einer Fläche, die parallel zur Mittelfläche des ersten Diaphragmas 124 ist. Eine Feder 125 wirkt auf die erste Rückplatte 132
und bewegt die Fläche 127 gegen die Fläche 144 der Leitungsverlängerung 142. Dadurch wird die Kammer 138 mit konstantem Volumen'

ι !

, vom Entlastungskanal 42 getrennt. Die Kammer 138 konstanten VoIu-I

I mens ist mit dem Auslaßkanal 44 über den Entlastungskanal 4 6

' verbunden.

Der Entlastungskanal 46 besitzt eine Entlastungskammer 146 in
, Nähe eines Venturi-Abschnitts 148 im Auslaßkanal 44.

Ein Rückschlagventil 156 befindet sich in der Entlastungskammer
146. Das Rückschlagventil 156 besitzt eine Scheibe 150, welche
j auf einen Sitz 152 durch eine Feder 154 gedrückt wird. Die Feder

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154 besitzt soviel Elastizität, daß sie während der Exhalationsphase die Scheibe 150 auf den Sitz 152 bewegt, wogegen während der Inhalationsphase des Atemzyklus eine im wesentlichen freie Strömung ermöglicht wird.

Das Gehäuse besitzt einen ersten Nippel 155 mit einer Ringschulter 157, mit dem eine Abfühlleitung 158 am Abfühlkanal 38 befestigt wird. Ein zweiter Nippel 160 mit einer Ringschulter 162 dient der Befestigung der Verteilerleitung 164 am Auslaßkanal 44.

Eine erste Kupplung 166 verbindet die Abfühlleitung 158 und die ι Verteilerleitung 164 zu einer einzigen Leiterstruktur 170, wie in Figur 2 gezeigt. Die Länge der Leiterstruktur 170 kann je

nach den Bedürfnissen des Empfängers variiert werden. '

ι Eine zweite Kupplung 168 trennt die Abfühlleitung 158 in einen ι

ersten Zweig 180 und einen zweiten Zweig 182 sowie die Verteiler-

leitung 164 in einen ersten Zweig 184 und einen zweiten Zweig !

^!

186. >

Der erste Zweig 184 der Verteilerleitung 164 ist mit einem ersten rohrförmigen radialen Vorsprung 174 verbunden. Dieser

j verläuft vom Zylinderkörper 170 der Kanüle 18 aus. Der erste Zweig 180 der Abfühlleitung 158 besitzt einen Vorsprung 178, der in dem ersten rohrförmigen radialen Vorsprung 174 angeordnet ist.

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' In ähnlicher Weise ist der zweite Zweig 186 der Verteilerleitung

164 mit einem zweiten radialen Vorsprung 176 verbunden, der vom

. Zylinderkörper 170 der Kanüle 18 aus verläuft. Der zweite Zweig 182 der Abfühlleitung besitzt eine Verlängerung 188, die in

^! dem zweiten rohrförmigen radialen Vorsprung 176 untergebracht ist.

Die beiden rohrförmigen radialen Vorsprünge 174 und 176 können in den Nasalraum des Empfängers eingeführt werden.

Wenn ein Empfänger Sauerstoff angereicherte Atemluft benötigt, legt die Bedienungsperson den Schalter 20 in die Stellung "ein", wie in Figur 1 gezeigt, in eine Stellung, in der die Marke 1 mit dem Pfeil 4 5 fluchtet. Atembares Strömungsmittel im Speicherbehälter 14 kann nun in den ersten Zweig 33, durch den radialen Kanal 41 und in den axialen Kanal 41 strömen und in den Versorgungskanal 26 gelangen. Der Zeiger 47 am Meßinstrument zeigt die Menge des Atemgases im Speicherbehälter 14 an. Wenn die| Menge an Atemgas im Speicherbehälter 14 unter einem bestimmten Wert liegt, bewegt die Bedienungsperson den zylindrischen Körper

: in eine zweite Stellung, in der die Marke 2 mit dem Pfeil 4 5

ι ι

! fluchtet. Dann erfolgt die Versorgung mit Atemgas aus einem zweiten Behälter 16.

Das unter hohem Druck stehende, mit Sauerstoff angereicherte

atembare Strömungsmittel in der Versorgungsleitung 2 6 wird in

i

_ί die Hochdruckkammer 66 geleitet. Zunächst bewegt die Feder ! die Kugel 68 vom Sitz 70 weg und läßt unter hohem Druck stehendes

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ι Atemgas in die Durchflußkaminer 52 eintreten. Wenn sich jedoch

! der Druck in der Durchflußkammer auf ungefähr 10 psig erhöht, [ überwindet der Druck, der auf das Diaphragma wirkt, die Feder

60 und bewegt den Vorsprung 62 außer Berührung mit der Kugel 68. , Danach drückt die Feder 72 die Kugel 68 gegen den Sitz 70 und dichtet die Hochdruckkammer 66 ab.

Das mit Sauerstoff angereicherte Atemgas in der Durchflußkammer 52 wird gleichzeitig durch den Verteilerkanal 30, der zum Wählventil geht, und durch den Steuerkanal 34, der zur ersten Wandeinrichtung 36 der Steuereinrichtung 111 führt, geleitet. Danach stellt die Bedienungsperson, je nach dem Bedarf des Empfängers an mit Sauerstoff angereichertem Atemgas, den zylindrischen Körper 76 auf einen radialen Kanal 80 mit dem geeigneten Strömungskanal ein, beispielsweise, wie in Figur 1 gezeigt, auf den Kanal 100. Das Sauerstoff angereicherte Atemgas strömt aus dem Verteilerkanal 30 durch den axialen Kanal 78 aus dem radialen Kanal 80 heraus, an der öffnung 102 vorbei und in die Speicher— kammer 82. Gleichzeitig strömt mit Sauerstoff angereichertes Atemgas in den Steuerkanal 34, durch die öffnung 118 und in die Steuerkammer 112. Das Sauerstoff angereicherte Atemgas wirkt auf . das Diaphragma 116 und bewegt die Fläche 117 gegen die Fläche 120, wodurch der Kanal 122 verschlossen wird. Wenn der Kanal 122 verschlossen ist, befindet sich eine feste Menge Atemgas in der Speicherkammer 82.

Anfänglich ist der Druck in der Abfühlkammer 126 und der Atmosphärenkammer 130 der gleiche. Die Feder 125 wirkt auf die

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! erste Rückplatte 132 und verhindert die Kommunikation zwischen ι dem Entlastungskanal 42 und der Kammer 138 konstanten Volumens.

^! Wenn sich das Steuerventil 12 stabilisiert, was durch das Fehlen

einer Strömung von Sauerstoff angereichertem Atemgas aus den

!
beiden rohrförmigen VorSprüngen 174 und 176 angezeigt wird, kann

die Kanüle 18 mit dem Empfänger verbunden werden.

Die beiden rohrförmigen Vorsprünge 174 und 176 werden in den Nasalraum des Empfängers eingeführt. Wenn der Empfänger atmet, wird das in Figur 3 dargestellte Druckmuster 175 abgefühlt.

Während jeder Inhalationsphase des Atemzyklus, tritt ein negativer Druck, unterhalb der Grundlinie 177 gezeigt, im Nasalraum auf. Dieser negative Druck, der von den Verlängerungen 178 und 188 der Abfühlleitung 158 erfaßt wird, wird in die Abfühlkammer 126 geleitet. Bei einem negativen bzw. unter atmosphärischem Wert liegenden Druck in der Abfühlkammer und einem positiven Druck oder bei Atmosphärendruck in der Atmosphärenkammer 130 liegt eine Druckdifferenz an den beiden Diaphragmen 124 und 128, welche die Kraft der Feder 125 überwindet. Diese Druck- ^! differenz bewegt die Fläche 127 des ersten Diaphragmas 124 ! vom Ende 144 der Entlastungskanalverlängerung 140 weg. Dadurch kann der Druck des mit Sauerstoff angereicherten Atemgases in der Steuerkammer 112 in die Kammer 138 konstanten Volumens einfließen. Mit dem Entweichen des Sauerstoff angereicherten Atemgases aus der Steuerkammer 112 bewegt der Druck des Atemgases in der Speicherkammer 82 die Fläche 117 vom Sitz 122 weg. Das

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Sauerstoff angereicherte Atemgas fließt in den Auslaßkanal 44, J '

an der Venturi-Düse 148 vorbei, in die Verteilerleitung 164 und '

ι wird über die beiden Zweige 184 und 186 dem Empfänger zugeführt.

! i

l I

! Wenn mit Sauerstoff angereichertes Atemgas durch die Venturi-

! Düse 148 fließt, entwickelt sich an der Scheibe 150 des Rückschlagventils 156 eine Druckdifferenz. Diese Druckdifferenz bewegt die Scheibe 150 vom Sitz 152 weg, wodurch das Sauerstoff angereicherte Atemgas, welches in die Kammer 138 konstanten > Volumens geleitet wird, durch den Entlastungskanal 42 in die Verteilerleitung 164 gezogen wird. Während der Inhalationsphase des Atemzyklus und nach dem Ablassen des bestimmten Volumens an Atemgas aus der Speicherkammer 82 setzt sich die Strömung durch die Verteilerleitung 30 mit einer Rate fort, die durch die Öffnungsgröße bestimmt wird, welche von der Bedienungsperson am Wählventil 74 eingestellt wurde. Wenn der Druck in der Durchflußkammer 52 unter einen bestimmten Wert abfällt, der typischerweise bei ungefähr 10 psig liegt, bewegt die Feder 60 das Diaphragma 48 auf die Durchflußkammer 52 zu und bringt den Vorsprung 64 in Berührung mit der Kugel 68. Die weitere Bewegung des Diaphragmas 48 läßt den Vorsprung 64 den Ball 68 vom Sitz 60 wegbewegen. Hierdurch kann unter hohem Druck stehendes, Sauerstoff angereichertes Atemgas in die Durchflußkammer 52 eintreten und dort den Druck anheben. Wenn der Druck in der Durchflußkammer

52 den bestimmten Wert erreicht, wird die Kraft der Feder 60 überwunden. Der Vorsprung 62 bewegt sich von der Kugel 68 weg. Wenn der Vorsprung 62 nicht mehr in Berührung mit der Kugel 68 steht, setzt die Feder 72 den Ball 68 auf den Sitz 70 auf und

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unterbricht die Verbindung zwischen der Hochdruckkammer 6 6 und der Durchflußkammer 52. Diese Modulation tritt automatisch immer dann auf, wenn der Druck in der Durchflußkammer 52 unter den bestimmten Wert abfällt.

Am Ende der Inhalationsphase im Atemzyklus tritt, wie in Figur 3 oberhalb der Linie 177 dargestellt, ein positiver Druck in der Exhalationsphase des Atemzyklus auf. Dieser positive Druck wird auf die Abfühlkammer 126 geleitet und eliminiert die Druckdifferenz am ersten und zweiten Diaphragma 124 und 128. Durch den Wegfall dieser Druckdifferenz kann die Feder 125 die Fläche 127 gegen die Fläche 144 der Leitungsverlängerung 140 bewegen, wodurch die Kommunikation zwischen der Steuerkammer 112 und der Kammer 138 konstanten Volumens beendet wird. Wenn die Entlastungskanalverlängerung 140 verschlossen ist, wird das sauerstoffreiche Atemgas, welches sich im Steuerkanal 34 befindet, in die Steuerkammer 112 gelenkt. Wenn sich das Sauerstoff angereicherte Atemgas in der Steuerkammer 112 befindet, wirkt der Druck auf das Diaphragma 116 und bewegt die Fläche 117 gegen den Sitz 120. Wenn sich die Fläche 117 auf den Sitz 120 befindet, fließt das Sauerstoff angereicherte Atemgas in die Speicherkammer 82 weiter, bis ein festes Volumen Atemgas sich dort bei einem bestimmten Druck befindet.

Am Ende der Exhalationsphase tritt eine kleine Pause im Atemzyklus eines Menschen auf. Während dieser Pause nähert sich der Druck in der Abfühlkammer 126 dem Druck in der Kammer 130. Danach beginnt die Inhalationsphase des nächsten Atemzyklus und

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ein negativer Druck wird auf die Abfühlkammer 126 geleitet. Hierdurch wird wiederum die Betriebsdruckdifferenz erzeugt. Die Betriebsdruckdifferenz steuert die Position des Diaphragmas 116 der Wandeinrichtung 36. Wenn sich die Wandeinrichtung 36 bewegt, wird das bestimmte Volumen an Sauerstoff angereichertem Atemgas sofort zum Empfänger über den Auslaßkanal und die Versorgungsleitung 164 geführt. Dieser Zyklus wiederholt sich bei jedem Atemzyklus, solange Sauerstoff angereichertes Atemgas in den Speicherbehältern 14 und 16 verfügbar ist.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

/ 1.)Beatmungssystem zur Zufuhr von mit Sauerstoff angereichertem atembarem Strömungsmittel zu einem Empfänger, insbesondere zu einem Patienten, mit einem Behälter, in dem das atembare Strömungsmittel gespeichert wird, mit einer Einrichtung zur Verteilung des Strömungsmittels zum Patienten, mit einer Steuereinrichtung, welche die Weiterleitung des Strömungsmittels zum Empfänger regelt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Raum (32) enthält, in dem eine feste Menge atembaren Strömungsmittels gespeichert wird und der mit dem Behälter (14,16) über einen Versorgungskanal (26) und mit der Einrichtung (18) zur Verteilung des Strömungsmittels über einen Auslaßkanal (44) verbunden ist, daß eine Fühleinrichtung (40) mit einem Steuerkanal (34) verbunden ist, die ein Betriebssignal als Funktion der Inhalations- und Exhalationsdrucke des Empfängers erzeugt, daß eine bewegliche Wandeinrichtung (36) vorgesehen ist, die

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ORIGINAL INSPECTED

auf das Betriebssignal anspricht und die bestimmte Strömungsmenge
mittel durch den Auslaßkanal (44) wä]

periode zum Empfänger gelangen läßt.

menge
mittel durch den Auslaßkanal (44) während jeder Inhalations-
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer einrichtung außerdem eine Reguliereinrichtung (22) enthält, die im Versorgungskanal (26) angeordnet ist und den Druck des atembaren Strömungsmittels auf ungefähr konstantem Wert hält.
3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (22) ein Wählventil (74) enthält, mit dem eine bestimmte Strömungsöffnung zwischen dem Versorgungskanal (26) und dem Raum (32) ausgewählt wird, die den metabolischen Bedürfnissen des Empfängers entspricht.
4. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung ein Diaphragma (48) enthält, welches einen ersten ! Hohlraum im Versorgungskanal (26) in eine Durchflußkammer (52)! und eine Atmosphärenkairaner (50) trennt, daß die Durchflußkammer (52) eine Einlaßöffnung besitzt, die mit dem Versorgung kanal (26) verbunden ist, sowie eine Auslaßöffnung, die mit dem Raum (32) verbunden ist, daß das Diaphragma (48) das atembare Strömungsmittel zur Durchflußkammer (52) gelangen läßt, wenn die Druckdifferenz und eine Federkraft, die auf das Diaphragma (48) wirken, einen bestimmten Wert übersteigen.

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5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Wandeinrichtung (3 6) ein Diaphragma (116) enthält, welches einen Hohlsraum in eine Steuerkammer (112) und eine Verteilerkammer (114) trennt, daß die Steuerkammer (112) mit der Durchflußkammer (53) und die Verteilerkammer (114) über eine öffnung (122) mit dem Raum (32) verbunden und außerdem mit dem Auslaßkanal (44) verbunden ist, daß das atembare Strömungsmittel aus der Durchflußkammer (52) in die Steuerkammer (112) geleitet wird und auf das Diaphragma (116) wirkt und die Verbindung durch die öffnung (122) in die Verteilerkammer (114) unterbricht.
6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfühleinrichtung (40) ein erstes Diaphragma (124) enthält, welches eine Abfühlkammer (126) bildet, die mit dem Steuerkanal (34) verbunden ist, daß ein zweites Diaphragma (128)

eine Atmosphärenkanuner (130) bildet, daß Verbindungsglieder I

I (136) die beiden Diaphragmen (124,128) miteinander verbinden,) wodurch eine Kammer (138) konstanten Volumens gebildet wird, die mit der Steuerkammer (112) verbunden ist, daß eine Federvorrichtung (125) mit dem ersten Diaphragma (124) j verbunden ist, welche die Kommunikation zwischen der Steuer-I

kammer (112) und der Kammer (138) konstanten Volumens wäh- j rend der Exhalationsphasen des Atemzyklus des Rezipienten verhindert.

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7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung außerdem einen Aspirationskanal (46) in dem Gehäuse enthält, der die Kammer (138) konstanten Volumens mit dem Auslaßkanal (44) verbindet, daß die Federvor-

j richtung (125), die auf das erste Diaphragma (124) wirkt, I durch eine Druckdifferenz überwunden wird, die zwischen dem

Inhalationsdruck in der Abkühlkammer (126) und Luft in der ι Atmosphärenkammer (130) erzeugt wird und das erste Diaphragma (124) bewegt, wodurch das atembare Strömungsmittel

ι in der Steuerkammer (112) in die Kammer (138) konstanten

j Volumens und danach durch den Aspirationskanal (46) zum Empfänger gelangen kann.
8. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die

ι Steuereinrichtung außerdem ein Rückschlagventil (156) enthält, welches im Aspirationskanal (46) angeordnet ist und

die Kommunikation zwischen der Kammer (138) konstanten VoIu-

i '

mens und dem Auslaßkanal (44) während der Exhalationsphasen

I des Atemzyklus verhindert. I

I '

¹
9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die I Steuereinrichtung außerdem eine Venturidüse (148) enthält,

j über welche der Aspirationskanal (46) mit dem Auslaßkanal

I (44) verbunden ist, wodurch das atembare Strömungsmittel

ι ' I

aus der Kammer (138) konstanten Volumens angesaugt wird und I verhindert wird, daß sich ein Druck in der Steuerkammer (112) während der Inhalationsphasen des Atemzyklus aufbaut.

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10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verteilung des atembaren Strömungsmittels zum Empfänger eine Kanüle (18) enthält, die mit den Nasalgängen des Empfängers verbunden werden kann und sowohl die Inhalations- als auch die Exhalationsdrucke zur Abfühlkammer (126), aus denen das Betriebssignal erzeugt wird übermittelt.

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