DE2840762A1

DE2840762A1 - Steuersystem fuer einen medikamentennebler fuer medizinische beatmungsventilatoren

Info

Publication number: DE2840762A1
Application number: DE19782840762
Authority: DE
Inventors: Kenneth T Heruth; James D Valenta
Original assignee: Airco Inc
Current assignee: Airco Inc
Priority date: 1977-11-10
Filing date: 1978-09-19
Publication date: 1979-05-17
Also published as: FR2409762B1; CA1100003A; FR2409762A1; AU518098B2; JPS5475894A; GB2007508A; US4186737A; GB2007508B; AU4146678A; DE2840762C3; JPS5735984B2; DE2840762B2

Description

Die Verwendung volumenbegrenzter medizinischer Ventilatoren zur Versorgung eines Patienten mit Atemgas, das einen festgesetzten Sauerstoffgehalt und ein feststehendes Atemvolumen besitzt, wird beispielsweise in der US-PS 3 831 595 beschrieben. Bei der Verwendung solcher Ventilatoren ist es manchmal nötig,vorgeschriebene Medikamente oder Heilungshilfsstoffe dem in dem Atemkreis befindlichen Gas zuzusetzen. Zu diesem Zweck ist es üblich, die Medizin oder den Heilungshilfsstoff mittels eines elektrisch betriebenen HilfsSteuersystems einschließlich eines Medikamentenverneblers beizugeben, wobei der Vernebler mit dem Ateinkreis verbunden ist und durch einen fortwährend laufenden motorgetriebenen Kompressor betrieben wird. Elektrische Systeme dieser Art haben jedoch bei der Verwendung mit medizinischen Ventilatoren in der beschriebenen '//eise bedeutende Nachteile; beispielsweise sollten wegen der Sicherheit alle elektrischen Bestandteile oder elektrischen Verbindungen, die bei Anwesenheit von Sauerstoff oder sauerstoffangereicherten Gasen eine Gefahr bilden,in einer solchen Ausrüstung nicht enthalten sein. Außerdem wird für die Hilfsausrüstung, die einen, elektrischen Motorkompressor umfaßt, eine Notstroraquelle vorhanden sein und dadurch wird die Ausrüstung vergleichsweise teuer.

Bei einer bekannten Ausführung eines medizinischen Ventilatorsystems zur Eingabe von Medikamenten durch Anwendung eines pneumatischen Verneblers wird eine kombinierte Befeuchter- und Medikamenten-Verneblereinheit direkt in Reihe in die Gasversorgungsleitung geschaltet, die zur Hauptverteiler- und Zumeßkammer für den Atemkreis führt. Diese Anordnung ist deswegen nicht zufriedenstellend, weil die Vergiftung oder Verunreinigung infolge der Kondensation der mit Medikamenten angereicherten Feuchtigkeit in

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der Meßkammer während des Durchtritts des befeuchteten Gases in den Beatmungskreis Probleme schafft. Es ist deshalb nach jeder Behandlung eines Patienten eine Sterilisation erforderlich, um die Kammer und andere Bestandteile zu reinigen.

Aus den aufgezeigten Gründen haben sich derartige Medikamentenverneblersysteme für medizinische Ventilatoren als bei der Anwendung unzufriedenstellend ergeben, besonders dann, wenn ein automatisches, verläßliches, sicheres und sauberes System für die Zugabe von Medikamenten an den Beatmungskreis für einen Patienten erforderlich ist.

Die vorliegende Erfindung ist deshalb dahin gerichtet, ein verbessertes System und eine Vorrichtung zu schaffen, um die beschriebenen Nachteile bei der Verwendung von Medikamentenverneblungseinrichtungen in volumenbegrenzten medizinischen Ventilatorsystemen zu beseitigen.

Die vorliegende Erfindung umfaßt im wesentlichen ein nurpneumatisches System zum wirksamen und sicheren Zugeben eines Medikamentes oder von Medikamenten in den Beatmungskreis eines volumenbegrenzten medizinischen Ventilators· In seiner einfachsten Form wird ein für die Zugabe der Medikamente oder des Medikamentes verwendeter Vernebler direkt mit dem Beatmungskreis unmittelbar in Atemgasrichtung vor dem Patientenadapter oder der Beatmungsröhre verbunden. Der Vernebler wird durch Druckgas angetrieben, dessen Zugabe in erster Linie durch ein Ubergabeventil oder ein gleichwertiges Element gesteuert wird, das wiederum durch ein "Ausatmungsventil"-Drucksignal angesteuert wird oder entsprechend diesem angesteuert wird, wobei das genannte Signal den Beginn der Einatmung anzeigt. Dieses

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Drucksignal wird durch den Ventilator entsprechend dem Zeitablauf des Beatmungszyklus des Patienten erzeugt. In dieser Betriebsart wird der Vernebler so lang betrieben, wie das Ausatmungsventilsignal an dem Ubergabeventil anliegt, d.h. während der gesamten Einatmungsperiode. Dementsprechend hängt das Gesamtvolumen des dem Patienten zugeführten Gases von der gesamten Einatmungszeit ab.

Bei einer vorteilhaften weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein kolbengesteuerter, ausdehnbarer und zusammendrückbarer Balg mittels Rückschlagventilen einerseits mit dem Vernebler und andererseits mit dem Beatmungskreis verbunden. Der Kolben wird durch Gasdruck entsprechend dem Ausatemventilsignal so betrieben, daß er den Balg zusammendrückt und das darin enthaltene Gas austreibt und wird mit einer Feder zurückgestellt, so daß sich der Balg wieder ausdehnt. Die Ausdehnung tritt während des Ausatemvorgangs entsprechend dem Ausatemventilsignal auf und während der Ausdehnung wird ein Einheitsgasvolumen vom Sauerstoff-Steuersystem des Ventilators abgezogen. Während der darauffolgenden Einatmung wird dieses Gasvolumen durch die Wirkung des Kolbens ausgetrieben und über den Medikamentenvernebler dem Beatmungskreis wieder zugeführt. In dieser Ausbildungsform der Erfindung wird das dem Patienten zugeführte Atemgasvolumen etwas erhöht, jedoch bleibt sein Sauerstoffgehalt unverändert.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung, in der ebenfalls die gerade beschriebene Kolben/Balganordnung mit Federrückstellung verwendet wird, wird das Einheitsgasvolumen jeweils direkt vom normalen Beatmungskreis während der Einatmung abgenommen. Während des gleichen Einatmungsabschnitts drückt der Kolben unter der Einwirkung von Gasdruck den Balg zusammen, um das Gas aus

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demselben auszudrücken und durch den Vernebler dem Beatmungskreis wieder zuzuführen. Die erforderliche Reihenfolge wird durch eine einmal ablaufende (one-shot-timing) Zeitschaltung gesteuert, die durch ein Ausatemventilsignal getriggert wird und die die Einwirkung der Federkraft und des Druckgases auf den Balgkolben kontrolliert. Bei dieser bevorzugten Form wird das gesamte dem Patienten zugeführte Gasvolumen nicht verändert, da die Betätigung des Balges in den Grenzen eines einzigen Beatmungszyklus abläuft und der Sauerstoffgehalt des wieder vereinigten Gasstroms bleibt gleichfalls ungeändert.

Ein grundlegendes Ziel der Erfindung ist deshalb die Schaffung eines verbesserten Systems und einer verbesserten Vorrichtung zur pneumatischen Zugabe von Medikamenten in den Beatmungskreis eines volumenbegrenzten medizinischen Ventilators, welches wirksam und verläßlich arbeitet.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines derartigen verbesserten Systems und einer Vorrichtung, die mit einem HiIfsvern^reblersystem zur Zugabe der Medikamente in den Beatmungskreis während des Einatmungsvorgangs arbeitet und pneumatisch so gesteuert wird, daß das Beatmungsvolumen und der Sauerstoffgehalt des Beatmungsgases für den Patienten im wesentlichen konstant gehalten werden.

Ein weiteres Ziel ist die Schaffung eines verbesserten Medikamentenverneblersysteras mit den beschriebenen Eigenschaften, bei dem der den Vernebler betätigende Gasdruck durch auf ein von dem Ventilator erzeugtes Atemzyklussignal ansprechende Ventile getrennt gesteuert wird.

Ein anderes und damit in Beziehung stehendes Ziel richtet sich auf ein verbessertes Verneblungssystem der be-

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schriebenen Art, bei dem ein Einheitsgasvolumen zeitweilig von dem Beatmungskreis während des Einatmungsvorganges abgezogen und daraufhin zwangsweise dem Kreis durch einen Vernebler wieder zugeführt wird, um in dem gleichen Beatmungszyklus die Medikamente bzw. das Medikament zuzuführen.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Medikamentenvernebler-Steuersystems nach der Erfindung in Benutzung mit einem medizinischen Ventilator des volumenbeschränkten Typs,

Figur 2 eine andere Ausbildungsform eines erfindungsgemäßen Steuersystems, bei dem ein Anteil des Atemgases zeitweilig von dem System abgezogen und daraufhin durch einen Medikamentenvernebler in den Patienten-Beatmungskreis zurückgeführt wird,

Figur 3 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ähnlich Fig. 2, mit zusätzlicher Steuereinrichtung zur überwachung des Zeitablanfes für den Abziehvorgang eines Anteils des Beatmungsgases und der Rückleitung des Gases mit Iledikamentenzugabe zu dem Beatmungskreis während der gleichen Einatmungszeit,

Figur if eine schematische Darstellung der in Fig. angedeuteten zusätzlichen Steuereinrichtung, und

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Figur 5 ein Diagramm des Druckablaufs über der Zeit in der Schaltung nach Fig. Zf.

In der in Fig. 1 dargestellten Ausführung der Erfindung wird das weiter unten beschriebene Verneblersystem zur Zugabe von Medikamenten in das Beatmungsgas für den Patienten in Verwendung mit einem medizinischen Ventilator 10 dargestellt, der von der in US-PS 3 831 595 beschriebenen Artj ein rein pneumatisch betriebener Ventilator, sein kann. Ein vorbestimmtes Gasvolumen wird durch diesen Ventilator über eine Beatmungsschaltung 12, eine Verbindung 16 dem Patientenadapter oder der Beatmungsröhre M\ zugeführt. Dieses Beatmungsgas hat, je nach den Anforderungen,einen vorbestimmten Sauerstoffgehalt. Das Ventilatorsystem besitzt in der angezeigten Weise eine SauerstoffVersorgung, durch die beispielsweise mit 3,^5bar unter Druck gesetzter Sauerstoff zugeführt wird und stellt den Sauerstoffgehalt der Beatmungsluft entsprechend einer vorgegebenen Einstellung ein.

Mit dem Beatmungskreis 12 ist unmittelbar vor dem Patientenadapter 1Zj. ein Medikamentenvernebler N verbunden, der direkt in den Beatmungskreis mündet, und nicht, wie in den gebräuchlichen Einrichtungen in Reihe mit der Beatmungsleitung geschaltet ist. Vor der Einmündung des Verneblers ist in dem Beatmungskreis ein konventioneller Filter F und ein Befeuchter H enthalten, so daß das mit Medikamenten versehene Beatmungsgas direkt dem Patienten zugeführt wird.

Der Patientenadapter M\. ist an einer Verbindungsstelle mit einer Ausatemleitung 18 verbunden. Diese Leitung steht während des Ausatemvorgangs zur Umgebung hin offen und wird während des Einatmens durch die Membran eines

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Ausatemventils 20 vom bekannten Pilztyp verschlossen. Der Ventilator 10 erzeugt ein Drucksignal während des Einatemvorgangs entsprechend dem eingestellten Einatem-Ausatem-Zyklus; dieses Signal wird über die Leitung 2/j. an das Ventil 20 weitergeleitet, so daß die Ventilmembran während dieser Zeit in die gestrichelt angedeutete Stellung 22 gedehnt wird und die Ausatemleitung 18 verschließt. Auf diese Weise wird die Ausatemleitung 18 während der Einatmung verschlossen, so daß sichergestellt ist, daß der Patient nur über den Beatmungskreis 12 Beatmungsgas erhält.

Wenn das vom Ventilator stammende Drucksignal am Ende des Einatrnungszeitraums unterbrochen wird fällt die Membran in die durchgezogen eingezeichnete Stellung zusammen, und der Patient kann durch die Ausatemleitung 18 frei ausatmen. Dieses Ventilatordrucksignal, hier "Ausatemventilsignal" genannt, steuert entweder direkt oder indirekt, je nach der Ausfuhrungsform der Erfindung, den Betrieb des Neblers in der nachfolgend beschriebenen Weise. Nach Fig. 1 wirkt das Ausatemventilsignal von Leitung 2Zj. direkt durch die Leitung 26 und ein Umschaltventil 28 zur Steuerung eines fluidisch-pneumatischen Ubergabeventils 30, welches wiederum Druckgas an den Nebler weitergibt oder absperrt, wenn das Steuersignal anliegt oder nicht anliegt. Das Ubergabeventil ist ein handelsübliches Gerät, das beispielsweise von der Firma Clippard Instrument Laboratories vertrieben wird.

Zur erleichterten Darstellung ist das Übergabeventil 30 in Fig. 1 schematisch als eine einfache Membrananordnung dargestellt, die eine eine Druckgasquelle mit dem Nebler voi-bindende Gasleitung durchschaltet bzw. sperrt. Das Ventilgehäuse 32 ist durch eine flexible Teilungsmembran

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in zwei Kammern 34 und 36 unterteilt. Die Kammer 34 ist mit der Leitung ZS für das ankommende Signal verbunden. Ein Ventilelement 40 in der Kammer 36 besitzt einen Gasdurchlaß 42, der an seinen entgegengesetzt liegenden Enden offen ist und ist so mit der Membran 38 verbunden, daß es sich mit dieser bewegt. In der abgesenkten Stellung der Membran verbindet das Ventil die Sauerstoffdruckleitung 48 und die Druckübertragungsleitung 50 zum Vernebler IT dadurch miteinander, daß die mit diesen Leitungen verbundenen Röhren 44 bzw. 46 in Ausrichtung mit dem inneren Durchgang 42 des Ventilelementes 40 kommen. Zur Begrenzung des Sauerstoffdruckes, der beispielsweise 3, 45 bar beträgt, sind Druck- und Durchfluß-Steuerdrosseln 32. und 54 in die Verneblerdruckleitung 50 bzw. von ihr ins Freie führend angebracht, um den Druck im Vernebler auf 140 his 200 Millibar C= 2 bis 3 psi) abzusenken.

Der Vernebler oder Nebler N selbst, der das Medikament oder die Medikamentmischung enthält, kann ein Nebler der Induktionsart sein; beispielsweise kann ein Strahl von Druckgas in eine Venturi-Düse odgl. gerichtet werden, so daß damit ein Mitreißen des Medikaments in den Luftstrahl induziert wird, in dem das Medikament vernebelt und mit dem Gas gemischt wird, wenn es den Nebler verläßt.

Wenn in der Leitung 26 kein Drucksignal anlegt, z.B. während des Ausatemvorgangs, befindet sich das Ubergabeventil 30 in seiner Sperrstellung wie dargestellt und es wird kein Druck zum Betrieb des Neblers übertragen. Während des Einatemvorgangs, wenn das Ausateraventilsignal in der Leitung 26 anliegt und auf das Ubergabeventil 30 übertragen wird, wird dagegen unter Druck stehendes Gas dem Nebler zugeführt. Auf diese Weise wird während des

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Einatmens ein Druckkreis zum Antrieb des Feblers und zur Einführung des Medikamentes in den Beatmungskreis 12 betrieben. In diesem Betriebszustand wird der Vernebler während der Gesamtlänge des Ausatemventilsignals, d.h. während des gesamten Einatemvorgangs betrieben, so daß das Gasvolumen und dessen Sauerstoffgehalt, das dem Patienten zugeführt wird, von der Länge dieses Signals abhängt. Obwohl das Atemvolumen und sein Sauerstoffgehalt durch die Vorrichtung nach Fig. 1 nicht ganz präzise reguliert werden, ergibt diese Betriebsart dennoch ein praktisches und sehr wenig aufwendiges System, das mit einem volumenbegrenzten medizinischen Ventilator der beschriebenen Art verwendet werden kann.

In Fig. 2 ist eine vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung schematisch dargestellt, bei der ein gegebener Anteil des Beatmungsgases zeitweilig von dem Ventilatorsystem durch ein kolbenbetätigtes Balggerät 60 abgezogen und daraufhin unter Einfluß des Kolbendrucks durch den Webler N dem Beatmungskreis 12 wieder zugeführt wird. In dieser Ausführungsform sind der Beatmungskreis 12 und die Ausatemventilsignal-Steuerung des Ubergabeventils gleichartig wie in Fig. 1 ausgeführt. Das Kolben-Balggerät 60 wird jedoch anstelle des Verneblers durch das Ubergabeventil 30 direkt gesteuert. Zu diesem Zweck umfaßt das Gerät 60 ein. Gehäuse oder einen Rahmen 62, in dem ein Zylinder/mit einem einfach betätigten, federrückgefuhrten Kolben 64 angebracht ist und in dem sich ein dehnbarer und zusammendrückbarer Balg 66 befindet. Das eine Ende des Balges ist an dem Gehäuse oder Rahmen des Gerätes angebracht,während das entgegengesetzt liegende Ende mit der Kolbenstange 68 des Kolbens Sk verbunden ist. Die Druckseite des Kolbens ist mit einer von dem Ubergabeventil 30 herkommenden Druckleitung 70 verbunden, so daß

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der unter Druck stehende Sauerstoff in der gezeigten Weise zum Antrieb des Kolbens und zum Zusammendrücken des Balges benutzt werden kann. Das Innere des Balges steht mit zwei Leitungen 72 und 7k in Verbindung, die das Zuführen des Gases zu dem Balg bzw. das Austreiben des Gases in der nachfolgend beschriebenen Weise gestatten.

Der Kolben, der wie bereits erläutert, einen äruckgesteuerten Arbeitshub aufweist, ist mit einem Federaufbau 76 in dem Zylinder 63 so verbunden, daß diese während des Druckarbeitshubs des Kolbens so gespannt wird, daß ihre gespeicherte Energie für den darauffolgenden Rückstellhub ausreicht, um sowohl den Kolben als auch den Balg nach Abschalten des Gasdrucks in Leitung 70 in die gezeichnete Ausgangsstellung zurückzuschieben. Um eine Einstellung des Gasvolumens im Balg 76 in der gezeigten, voll ausgedehnten Lage zu ermöglichen, kann die Verbindung zwischen Kolbenstange 68 und Balg 66 durch eine Kupplung 69 einstellbar gemacht werden.

Die zu dem Balg hin bzw. von ihm wegführenden Leitungen bzw. 7k weisen Rückschlagventile 78 bzw. 80 auf und sind mit der Beatmungsleitung zwischen Filter F und Befeuchter H bzw. mit dem Nebler verbunden. Auf diese Weise wird ein Nebenschluß der Beatmungsleitung zur Umgehung des Befeuchters H erzeugt, der so wirkt, daß während der Federrückstellung des Kolbens 64 und damit gleichzeitig erfolgender Ausdehnung des -"alges 66 Atemgas vom Ventilatorsystem abgenommen und durch das Ventil 78 in den Balg gebracht wird; während des druckgesteuerten Arbeitshubes des Kolbens wird der Balg zusammengedrückt und das darin enthaltene Gas durch das Ventil 80 und den Nebler W in den Beatmungskreis 12 zurückgeführt.

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Dementsprechend wird bei Beendigung des Ausatemventilsignals in Leitung 26 am Ende der Einatmungszeit der Gasdruck, der auf den Kolben 64 einwirkt, durch das Ubergabeventil 30 abgeschnitten und die gespannte Feder 76 kann den Kolben bei gleichzeitiger Ausdehnung des alges zurückführen. Diese Ausdehnung des Balges zieht restliches Atemgas aus dem Sauerstoff-Steuersystem des Ventilators 10 ab. Das abgezogene Atemgas verbleibt in dem Balg während der gesamten Abschaltzeit des Ubergabeventils, d.h. bis ein neuer Einatemablauf beginnt; zu dieser?) Zeit liegt wieder ein Ausatemventilsignal an Linie 26 an und schaltet den Gasdruck durch das Ubergabeventil auf den Kolben 64· Wenn der Kolben .gegen die Federkraft den Balg zusammendrückt,wird der in dem Balg enthaltene Gasanteil durch das Ventil 80 und den Nebler N ausgedrückt und führt das Medikament in den Beatmungskreis ein.

Bei dieser Anordnung wird das Beatmungsgas nur am Ende der Einatmungszeit abgezogen und wird durch den Nebler am Anfang der nächsten Einatemzeit zugeführt. Dementsprechend verbleibt bei dieser Betriebsart der Sauerstoffanteil des Atemgases bei dem an dem Ventilator eingestellten Wert, das gesamte Atemgasvolumen wird jedoch um den bekannten zusätzlichen Volumenanteil des Balges erhöht.

Bei der bevorzugten Ausführurgsform der Erfindung, die in Fig. 3 dargestellt ist, sind Beatmungskreis, Kolben/Balggerät und die Nebleranordnung im wesentlichen gleich wie in Fig. 2 und. sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Das Ausatemventilsignal in Leitung 26 wird jedoch durch einen sogenannten "Einmalablauf"-(one-shot^Schaltkreis 90 so abgewandelt oder programmiert, daß das Uber-

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gäbeventil 30 auf besondere Weise gesteuert wird. Die Einmalablaufs ehalt ung ist so ausgelegt, daß die Arbeitsweise des übergäbeventils 30 in der Weise abgeändert wird, daß das Kolben/Balggerät 60 einen Anteil des normalen BeatmungsVolumens von Beatmungsgas direkt aus dem Beatrrmngskreis abzieht und während des gleichen BeatmungsVorgangs durch den Febler N an den Beatmungskreis 12 zurückliefert.

Eine Ausführungsform der pneumatischen Zeitsteuerungsschaltung ist schematisch in Fig. Zf dargestellt. Dieses System benutzt ein bekanntes fluidisches monostabiles Vibratorelement (one-shot-Element) in einer bekannten Ausführung. Die Ausatemventilsignalleitung 26 ist mit einem Membranventil 92 verbunden, das beispielsweise ein Gehäuse 9Z(. umfaßt, welches durch eine flexible Membran 96 in zwei Kammern, nämlich eine Signaldruckkammer 97 und eine Ventilkammer 98 mit "Atemöffnungen" 100 zur Atmosphäre unterteilt ist. Zwei pneumatische Leitungen 102 und 10Zf erstrecken sich in die Ventilkammer 98 und sind an einer Verbindung 106 mit offenem Ende miteinander verbunden. Das offene Ende der Verbindung bildet den Ventilsitz für die Membran 96 und liegt dem Mittelteil der Membran gegenüber. Wenn die Membran durch den Signaldruck in der Kammer 97 in der dargestellten Weise nach rechts ausgebogen wird, verschließt sie die Verbindungsöffnung so, daß die Leitungen 102 und 10Zf einen Teil einer geschlossenen pneumatischen Schaltung bilden, wie im folgenden beschrieben wird;

Die Drucksauerstoffquelle für das gesamte System wird auch für den Betrieb der fneumatiks erhaltung 90 verwendet und der Druck von beispielsweise ~5,h5 bar wird durch eine Drosselstelle 108 auf etwa 20Ombar herabgesetzt, der in der Versorgungsleitung 110 herrscht.

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Dieser herabgesetzte Druck wird einem fluidischen monostabilen Multivibrator 112 augeführt, der mit zwei Ausgängen entweder zur Eingangsleitung 91 des Ubergabeventils 30 (Fig. 3) bzw. zu oinor Atmosphären-Entlüftung 114 versehen ist. Die Hauptdruckleitung 110, die zu dem monostabilen Multivibrator 112 führt, ist gleichfalls an einer Verbindungsstelle 111 mit der durch das Membranventil 92 gesteuerten Leitung 102 verbunden, welche wiederum über das Ventil mit der Leitung 10if verbunden ist, welche zu dem monostabilen Multivibrator 112 führt. Die Leitung 10/f ist über eine Leitung 116 mit einer Drossel 118 und von dort mit einer Zeitverzögerungskammer 120 verbunden, deren Ausgang wiederum mit der anderen Seite des monostabilen Multivibrators 112 über eine Leitung 122 in Verbindung steht. Der fluidische monostabile Vibrator 112 ist ein sogenanntes Wandstrahlelement, das auf dem "Koanda-Effekt" beruht.

Es folgt eine kurze Beschreibung der fluidischen Schaltung mit monostabilem Multivibrator nach Fig. Zf. Wenn der Ventilator den Ausatemvorgang steuert, liegt ein Signal an der Ausgangsleitung 91 vom Multivibrator 112 an, das das Ubergabeventil 30 betätigt und den Balg 66 im zusammengedrückten Zustand hält. Wenn ein Einatemvorgang beginnt, erscheint ein Ausatemventil-Drucksignal vom Ventilator in Leitung 26, die zum Membranventil 92 führt. Die Ventilmembran 96 wird durch den Druck nach Darstellung in Fig. Zf nach rechts ausgebogen und verschließt die Ventilöffnung der Leitungsverbindung 106 und ergibt so eine Febenschlußleitung von der Hauptdruckleitung 110 an der Verbindung 111 über die Leitungen 102 und 10Zf bis zum Strömungssteuerbereich 113 des monostabilen Multivibrators 112.Die Zeitverzögerungskammer 120, die gleichfalls mit diesem Kreis an der Verbindungsstelle 117 verbunden

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ist, empfängt Gas durch die Leitung 116 und die Drosselstelle 118 mit einer vorbestimmten Rate, die den Druckaufbau in der Verzögerungskammer 120 begrenzt. Damit wird ein Gasfluß aus dieser Kammer durch die Leitung 122 zum Strömungssteuerbereich 113 für eine kurze Zeitlänge verzögert. Während dieses Druckaufbaus in der Verzögerungskammer herrscht der Gasstrom von Leitung 10Zf in dem Steuerbereich vor, so daß der Hauptstrom aus Leitung 110 nach rechts, d.h. zu der Atmosphärenentlüftungsleitung 114 gelenkt wird. Dementsprechend liegt zeitweilig am Beginn des Einatemvorgangs kein Drucksignal an der Ausgangsleitung 91 an, die zum übergabeventil 30 führt. Dieses Ventil befindet sich damit in der nichtbetätigten Abschaltstellung nach Fig. 3, so daß der Arbeitsdruck für den Balgkolben 6k abgeschaltet ist und der Balg sich ausdehnen und Gas aus dem Beatmungskreis 12 abziehen kann, während die gespannte Feder 76 den Kolben und damit den Balg in die Anfangslagen zurückführt. So wird während des ersten Teils des Einatemvorgangs Gas aus dem Beatmungskreis in den Balg abgezogen.

Wenn der Druckunterschied der Leitungen 104 und 122, die sich im Steuerbereich des monostabilen Multivibrators 112 gegenüberliegen,zu Null wird, d.h. wenn die Leitungen im wesentlichen den gleichen Druck aufweisen, springt der monostabile Multivibrator wegen seiner einseitigen Bevorzugung in seinem Strömungsverhalten so um, daß der Hauptstran von Leitung 110 nach der linken Seite hin zum Ausgang 113a erfolgt, der zur Leitung 91 und damit zum tfbergabeventil 30 führt.

Nach einem kurzen Zeitabschnitt im ersten Teil der Einatmungszeit läßt der Druckaufbau in der Verzögerungskammer 120 den Druck in der Ausgangsleitung 122 der Kammer so

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weit ansteigen, daß er wesentlich gleich dem Druck in Leitung 104 ist. Damit ist der Druckunterschied Null und der Gasstrom von Leitung 110 springt nach links und bleibt auf die Auslaßleitung 91 gerichtet, die zum Übergabeventil führt. Der sich ergebende Druck in Leitung 91 schaltet das Übergabeventil 30 so, daß der Gasdruckkreis 48, 50 zum Kolben-Balggerät hergestellt wird. Der nun durch das unter Druck stehende Gas angetriebene Kolben drückt den Balg so zusammen, daß das vorher von dem Beatmungskreis abgezogene Gas durch das Rückschlagventil 80, die Leitung 81 und den Nebler N in den Beatmungskreis eingeführt wird. Dieser Ablauf, d.h. die Wiedereinführung des nun mit einem Medikament vermischten abgezogenen Gases in den Beatmungskreis findet während einer kurzen Zeit im ersten Teil des Einatmungsvorgangs statt, wenn der Balg-Kolben unter dem vollen Quellendruck das Gas durch den Nebler N in einem kurzen Hub ausdrückt. Der gesamte Ablauf des Gasabziehens und der Rückgabe des mit Medikamenten versehenen Gases an den Beatmungskreis ist deshalb innerhalb der Zeitgrenzen eines einzelnen Beatmungszyklus gelegen.

Während des Restes der Einatmungszeit und während der darauffolgenden Ausatemzeit wird der Balg durch den Kolbendruck so im zusammengedrückten Zustand gehalten, daß er am Anfang des nächsten Einatemabschnittes zum Abziehen von Gas aus dem Beatmungskreis bereit ist.

Der Druckablauf über der Zeit ist graphisch in Fig. 5 dargestellt, wobei "Eingangssignal"den Druck des Ausatem-Ventilsignals S an dem Membranventil 92 bedeutet und zwar liegt dieser Ventildruck, wie gezeigt, während der Einatemzeit an. Als "Ausgangssigaali'lst das an Leitung 91 anliegende Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 112 bezeichnet, und zwar ist der Zeitmaßstab

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der gleiche wie bei "Eingangssignal" . Das zweite Signal liegt nur während einer vergleichsweise kurzen Zeit Δ t von beispielsweise 0,3 see an dem Balg-Kolben an und diese Zeit reicht aus, um den Kolben in der bezeichneten Weise vollständig zurückzuziehen. Dann wird wieder Druck angelegt und der Balg zusammengedrückt. Am Ende dieses Hubs wird der Balg während des gesamten Einatemvorgangs zusammengedrückt gehalten. Wenn das Ausatem-Ventilsignal am Beginn des Ausatemvorgangs aufhört, bleibt das von dem monostabilen Multivibrator abgegebene Signal am Auslaß 113a und der Leitung 91 aufrechterhalten und der Balg bleibt unter ■; Kolbendruck zusammengedrückt und wird bis zum Beginn des nächsten Ausatem-Ventilsignals nicht gelöst.

Die Wirkungsweise des monostabilen Multivibrators kann wie folgt zusammengefaßt werden: während der Ausatmung, einer Zeit, in der kein Ausatem-Ventilsignal in Leitung 26 vorhanden ist, findet der Durchfluß durch den Multivibrator in normaler Weise längs des linken Durchtritts 113a in Leitung 91 statt, wodurch das Übergabeventil· 30 in der Einschaltstellung gehalten wird, in der es den Kolben unter Druck hält und damit den Balg zusammendrückt.

Wenn die Einatmung beginnt, wird zunächst eine erste Stufe eingeleitet, in der das Membranventil 92 auf das Ausatem-Ventilsignal hin den Fluß durch den Multivibrator nach dem rechten Durchlaß 113b und der Entlüftungsleitung 114 gehen läßt. Dadurch wird für eine kurze Zeit das Signal vom Übergabeventil 30 abgenommen, das dabei abschaltet und den Gasdruck vom Kolben 64 abnimmt. Der Kolben wird durch Federkraft zurückgeführt und der Balg ausgedehnt, so daß Gas aus dem Beatmungskreis abgezogen wird.· Am Ende der Gasabzugszeit At, wenn sich der Druck in der Zeitverzögerungskammer 120 aufgebaut hat, kehrt der Durchfluß im Multivibrator zum Ausgang 113a und zur Leitung 91 zum Übergabeventil 30 zurück. So wird das Ventil 30 wieder betätigt, der Kolben fährt seinen Arbeitshub ab und das

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abgezogene Gas wird aus dem Balg in die Beatmungsleitung eingedrückt.

Es ist damit ein pneumatisch betriebener Medikamentennebler zum Einführen von Medikamenten in den Beatmungskreis für den Patienten gezeigt, der mit einem vollpneumatisch betriebenen medizinischen Ventilator des volumenbegrenzten Typs verwendet werden kann, und der durch ein an dem Ventilator vorhandenes zyklisches Drucksignal gesteuert wird. Der Vernebler wird entweder direkt oder indirekt, je nach Betriebsart, durch die Sauerstoffdruckquelle des Ventilators betrieben. Bei einer bevorzugten Betriebsart wird ein gegebener Anteil des Beatmung svolumens des Gases kurzzeitig aus dem Beatmungskreis während der Einatmungszeit abgezogen und danach zwangsweise durch den Nebler hindurch dem Beatmungskreis wieder zugeführt. Dieser Vorgang findet während einer Einatmungszeit statt, so daß das vernebelte Medikament dem Beatmungskreis des Patienten ohne Änderung des vorbestimmten Sauerstoffgehalts oder des Beatmungsvolumens des Atemgases hinzugefügt, wird.

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Claims

Patentansprüche :

Steuersystem für Medikamentennebler zur Hinzufügung von Medikamenten zum Beatmungsgas für einen Patienten von einem pneumatisch betätigten medizinischen Ventilator des volumenbegrenzten Typs, wobei dieser ein Drucksignal abgibt, das den Anfang der Einatemzeit angibt, dadurch gekennzeichnet, daß

a) ein Medikamentennebler (N) mit einer Beatmungsgasleitung (12) verbunden ist, die vom Ventilator zum Patienten führt,

b) eine Druckgasquelle vorgesehen ist, die eine Einführung des vernebelten Medikamentes von dem Nebler in die Beatmungsleitung erzeugt und

c) eine pneumatische Steuereinrichtung vorgesehen ist, die wirksam auf das Drucksignal hin eine Steuerung der Zugabe von unter Druck stehendem Gas zum Nebler bewirkt.

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ORIGINAL INSPECTED
2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatische Steuereinrichtung ein Ventil (30) umfaßt, das durch das Drucksignal so gesteuert wird, daß es eine Druckgasquelle mit dem Nebier verbindet.
3. Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckgasquelle im wesentlichen konstanten Druck aufweist und daß das Steuerventil (30) auf das Drucksignal hin einen Betrieb des Neblers während der Einatmungszeit verursacht.
l\. Steuersystem nach Anspruch 1 ,dadurch gekennzeichnet, daß die Beatmungsleitung (12) eine Adapterröhre (1if) für den Patienten enthält und daß der Nebler (N) mit der Beatmungsleitung (12) in enger Nachbarschaft zur Adapterröhre (1Zf) verbunden ist.
5. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine dehnbare und zusammendrückbare Kammer (66) durch gesonderte Gasleitungen (72, 7^) mit dem Nebler (N) bzw. der Beatmungsleitung (12) vom Ventilator (10) verbunden ist, daß die Gasleitungen so gesteuert sind, daß bei einer Ausdehnung der Kammer Gas von der Beatmungsleitung in die Kammer gezogen wird und daß bei Zusammendrücken der Kammer das abgezogene Gas ausgedrückt und unter Druck durch den Nebler der Beatmungsleitung zugeführt wird, wodurch das zugeführte Gas mit einem Medikament versehen wird und daß die pneumatische Steuereinrichtung so ausgelegt ist, daß sie die Aufbringung von Gasdruck zum Zusammenpressen der Kammer steuert.
6. Steuersystem nach Anspruch 5> dadurch g e k e η η zeichne t, daß die dehnbare und zusammendrück-

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bare Kammer ein wirksam mit einem Kolben (6^0 verbundener Balg (66) ist, daß die Verbindungsleitungen vom Balg zum Vernebler und zur Beatmungsleitung Rückschlagventile (78, 80) enthalten und daß die pneumatische Steuerung so ausgelegt ist, daß sie die Beaufschlagung des Kolbens mit Gasdruck steuert.
7. Steuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Kolben (Gk) und Balg (66) eine Einheit (60) bilden, mit Einschluß eines Federaufbaus (76), der so vorgespannt ist, daß ein Rückhub des Kolbens und eine Ausdehnung des Balges bei vom Kolben abgetrenntem Gasdruck verursacht ist.
8. Steuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatische Steuereinrichtung . während des anliegenden Drucksignals (S) den Kolben mit einer Druckgasquelle verbindet, um den Balg zusammenzudrücken und daß die Kolben/Balg-Feder (76) eine Ausdehnung des Balges verursacht, wenn der Gasdruck auf die Beendigung des Drucksignals (S) hin vom Kolben abgetrennt ist.
9. Steuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatische Steuereinrichtung ein erstes Ventil (92) enthält, das durch das Drucksignal (S) gesteuert ist, daß sie ein zweites Ventil (30) zur Verbindung einer Druckgasquelle mit dem Balg-Kolben (6^f) zum Zusammendrücken des Balges und eine Einmal-Ablauf-Pneumatikschaltung (90) enthält, welche eine Verbindung zwischen erstem und zweitem Ventil herstellt, wobei die einmal ablaufende Schaltung eine Einrichtung (120) zur Ablaufverzögerung für das zweite Ventil enthält, um eine

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Ausdehnung des Balges und ein Abziehen von Atemgas zu gestatten, daß das zweite Ventil (30) nach dem Ablauf eine Druckübergabe auf den Kolben bewirkt und ein Zusammendrücken des Kolbens und ein Ausdrücken des abgezogenen Gases zu dem Nebler hin verursacht.
10. Verfahren zum Einführen von Medikamenten in das einem Patienten mittels eines medizinischen Ventilators des volumenbegrenzten Typs über einen Beatmungskreis zugeführte Beatmungsgas ohne wesentliche Beeinflussung des Atemvolumens und des Sauerstoffgehaltes des Gases, dadurch gekennzeichnet, daß

a) eine vorbestimmte Gasmenge aus dem Beatmungskreis abgezogen wird,

b) die abgezogene Gasmenge unter Druck gesetzt wird,

c) die Medikamente durch die unter Druck gesetzte Gasmenge zur Bildung einer Gas-Medikamentenmischung vernebelt werden und

d) das Gemisch wieder in den Atemkreislauf eingeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasmenge am Ende eines Einatera-Zeitabschnitts abgezogen wird und daß die Mischung während des darauffolgenden Einatem-Zeitabschnitts wieder dem Atemkreis zugeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasmenge innerhalb des gleichen Einatem-Zeitabschnitts abgezogen, mit Medikament versehen und dem Atemkreis wieder zugeführt wird.

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