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BeatmungsgerAt für die Narkosebeatmung mit automatischer
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und manueller Beatmung Anwendungsgebiet der Erfindung: Die Erfindung
betrifft ein Beatmungsgerät für die Narkosebeatmung mit automatischer und manueller
Beatmung, insbesondere nach WP A 61 M/244 800 . Sein elektronisch arbeitendes Steuerteil
ist mit Einrichtungen der Antriebsgasversorgung und Atemgasbereitstellung sowie
mit peripheren BuZrEHonsgruppen für Volumenkonstanz, Beatmungswahl, Distributionsfunktion
und PEEP-Punktion zu einer Steuereinheit zusammengefaßt, die eine Therapiebeatmung
realisiert.
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Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: Es wurde bereits
ein Beatmungsgerät für die Narkosebeatmung und Therapiebeatmung vorgeschlagen, dessen
Steuereinheit in Verbindung mit einem "bellow in bottle"-System eine Narkosebeatmung
und in Verbindung mit dem Patientensystem eine Therapiebeatmung ermöglichen soll
(DD-IEP A 61 M/240 o69).
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Die Steuereinheit, in der sich im wesentlichen der elektronisch
arbeitende
Steuerteil befindet, ist auf eine Grundplatte montiert, in der ein zwangsgesteuertes
Exspirationsventil, ein Injektor sowie zwei Sicherheitsventile für Unter- und ueberdruck
untergebracht sind und die zur Aufnahme bzw. zum Anschluß beider Systeme so beschaffen
ist, daß das bellow in bottl#System gegen das Patientensystem oder umgekehrt ausgetauscht
werden kann.
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Die erzielte Austauschbarkeit beider Systeme und ihre Nutzung mit
nur einer Steuereinheit gestattet eine kostengünstige Umgestaltung des Narkosebeatmungsgerätes
in ein Therapiebeatmungsgerät, erfordert aber entsprechende Anpassungs- und Befestigungsmittel,
die wiederum bestimmte AuSbau- und Demontagebedingungen zu erfüllen haben. Außerdem
wird eine Lösung des dabei auftretenden Dichtungsproblems vorausgesetzt, z.B. in
Verbindung mit der dort gelösten Verdrehsicherung.
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Das Beatmungsgerät nach dem Hauptpatent ist ebenfalls mit einem "bellow
in bottle"-System für den automatischen Betrieb einer Narkosebeatmung versehen,
das mit einer Umschalteinheit verbunden und einer Schaltungsanordnung zugeordnet
ist, die einen Anschluß an unterschiedliche Narkosekreissysteme ermöglicht. Diese
Schaltungsanordnung enthält eine Steuerung für Frequenz und Atemzeitverhältnis,
die über U/P-Wandler und einer Abschaltverzögerung mit dem "bellow in bottl#System
verbunden und mit einem für Mehrfachfunktion ausgelegten Schalter signalverknüpft
ist. Die Signalver knüpfungen der einzelnen Funktionsgruppen, insbesondere ihre
mit dem "bellow in bottle"-System und der Umschalteinheit hergestellten, sind lösbar
gestaltet.
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Ziel der Erfindung: Das Ziel der Erfindung besteht in der zusätzlichen
Steuerbarkeit einer Therapiebeatmung unter Ausschaltung bestimmter
Funktionsgruppen
der Schaltungsanordnung. Außerdem wird bezwecktj eine weitere räumliche Verkleinerung
des für die Therapiebeatmung bestimmten Patientensystems zu erreichen.
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Darlegung des Wesens der Erfindung: Die Erfindung stellt sich die
Aufgabe, die Durchführbarkeit der Narkosebeatmung und der Therapiebeatmung ohne
Austausch des bsllow in bottleft-Systems gegen das Patientensystem zu erzielen,
ohne dabei die mit dem Beatmungsgerä.t nach der Hauptanmeldung erreichbaren Leistungsparameter
zu verringern.
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Erfindungsgemaß wird die Aufgabe gelöst dadurch, daß neben der direkten
Verbindung des zweiten und dritten Kontaktes des zweiten Schalt teiles des Schalters
mit dem einen ODER-Gatter auch sein vierter Kontakt bei gleichzeitiger Trennung
des dritten und vierten Kontaktes von dem anderen ODER-Gatter über einen dritten
Eingang direkt an das erste ODER-Gatter angeschlossen ist, daß die Gasdruckleitung
erstens zwischen der Dosiereinrichtung und dem Injektor mit einem zu- und abschaltbaren
ÇIischglied versehen ist, welches über eine zweite Dosiereinrichtung mit einem 02-Gasansch.luß
in Verbindung steht und zweitens in Strömungsrichtung hinter dem Injektor mit einem
Schwellwertschalter und einem diesen nachgeordneten P/U-Wandler verbunden ist, der
seinerseits über eine Signalleitung einlaßseitig mit der Steuerung signalverknüpft
ist und daß mit der Zuschaltung des Nischgliedes in die Gasdruckleitung und der
Zuschaltung des vierten Kontaktes des Schalters an das erste ODER-Gatter der mit
dem Umschaltventil signalverknüpfte U/P-Wandler von diesem ODER-Gatter und der mit
dem Gasstromventil verbundene U/P-Wandler von diesem Gasstromventil getrennt ist,
das mit dem zweiten Kontakt des Schalters verbundene ODER-Gatter außer Punktion
gesetzt und der Eingang des Ausatemventiles gesperrt ist sowie das bellow in bottlew
ystem bei gleichzeitiger Sperre der Gasdruckleitung zum Gasstromventil und Öffnung
der Gasdruckleitung zum Schwellwertschalter abgeschaltet ist.
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In der weiteren Ausführung der Erfindung ist davon auszugehen, daß
der Antriebsgasanschluß ein Atemgasanschluß ist und außer dem an die Gasdruckleitung
zwischen dem Injektor und dem Schwellwertschalter ein Atemgasdruckmesser angeschlossen
ist.
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Außerdem kann eine bevorzugte Ausführungsform darin bestehen, daß
das zwischen der Dosiereinrichtung für Atemgas und dem Injektor angeordnete Mischglied
in eine parallel zur Gasdruckleitung verlaufende Atemgasleitung geschaltet ist,
die bei Durchlaß der Gasdruckleitung gesperrt und bei gesperrter Gasdruckleitung
offen ist.
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Gemäß der Erfindung ist es zweckmäßig, die lösbaren Verbindungen in
der Schaltungsanordnung des Beatmungsgerates mittels bekannter Schaltmittel so zu
gestalten, daß zur Durchführung der Narkosebeatmung oder der Therapiebeatmung der
eine oder der andere Verbindungs- und Signalverlauf hergestellt werden kann.
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Ausführungsbeispiel: Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend
mit Bezug auf die Figuren der anliegenden Zeichnung naher beschrieben. Es zeigen
darin Fig. l: ein Schema der Schaltungsanordnung zur Durchführung der Narkosebeatmung
und Fig. 2: ein Schema der Schaltungsanordnung zur Durch£Ehrung der Therapiebeatmung.
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Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Schaltungsanordnung ist mit
einem bellow in bottle"-System 1 für den automatischen Betrieb und mit einem Handbeatmungsbeutel
2 für den manuellen Betrieb versehen, deren Anordnung kongruent der nach WP A 61
M/244 800 ist. Danach ist eine Steuerung 3 für Frequenz und Atemzeitverhältnis und
eine Umschalteinheit 4 vorhanden, die über einen U/P-Wandler 5 und einen U/P-Wandler
6 sowie eine Abschaltverzögerung 7 mit einem für Mehrfachfunktionen ausgelegten
Schalter 8 signalverknüpft ist.
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Das bellow in bottle"-System 1 steht über einen weiteren U/P-Wandl#r
9 mit der Umschalteinheit 4 in Verbindung, welche aus einem Umschaltventil 11 mit
dem ihm zugeordneten Handbeatmungsbeutel 2 und einem Ausatemventil 12 mit einem
ihm zugeordneten PEEP-Ventil 13 besteht und die an den Atemgasanschluß lo eines
mit einem Überschußgasventil versehenen Narkosekreislaufteil (nicht gezeichnet)
angeschlossen ist Außerdem ist der U/P-Wandler 6 über ein ODER-Gatter 14 mit der
Abschaltverzögerung 7 signalverknüpft.
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Bei dieser Schaltungsanordnung,die in Verbindung ihrer Funktionsgruppen
eine volumenkonstante Beatmung, eine druckkonstante Beatnung, eine Handbeatmung
oder eine Spontanatmung ermöglicht, besteht ein erster Teil aus einer mit Elektroenergie
15 versorgten Reihenschaltung, in der enthalten sind ein erstes Schaltteil des Schalters
8, ein Spannungswandler 16, ein Frequenzteiler 17, ein UND-Gatter 18 und die Steuerung
3.
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Diese ist über Signalleitungen 19;2o und ein Speicherelement 24 mit
einem Geräteausgang 21 und außerdem über den U/P-Wandler 9 mit einem Gasstromventil
22 und ein Abströmventil 23 verbunden. Fernerhin besteht eine Verbindung zum UND-Gatter
25, das über eine Signalleitung 26 einen Anschluß zu einer weiteren aus einer Siebstufe
27, dem zweiten Schaltteil des Schalters 8 und einem ODER-Gatter 28 bestehenden
Funktionsgruppe herstellt. Parallel zum UND-Gatter 25 und der Abschaltverzögerung
7 ist noch ein NOR-Gatter 29 geschaltet, das mit dem Ausgang 30 signalverknüpft
ist.
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Ein zweiter Teil der Schaltungsanordnung besitzt ein UND-Gatter 31,
das einlaßseitig mit dem U/P-Wandler 9 und über eine Antriebsgasaufbereitung 32
mit einem zu Antriebsgasanschluß 33 verbunden sowie in Reihe mit einer Dosiereinrichtung
34 und einem Injektor 35 geschaltet ist. Dieser ist mit seinem Ausgang an das Gasstromventil
22 an ein Überdruckbcgrenzungsventil 36, an ein Unterdruckbegrenzungsventil 37 sowie
an das "bellow in bottle"-System angeschlossen.
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Schließlich ist noch das zweite Schaltteil des Schalters 8 mit einem
ODER-Gatter 38 verbunden, dessen einer Eingang
noch mit dem ODER-Gatter
28 und dessen Ausgang mit dem ODER-Gatter 14 signalverknüpft ist Die Schaltungsanordnung
ist zudem mit einer EnergieausSallwarnung versehen, die aus einem U/P-Wandler 39,
einem Inhibitor 40 und einer pneumatischen Alarmeinrichtung 41 sowie aus einem NAND-Gatter
42, einem P/U-Wandler 44 und einer elektrischen Alarmeinriciitung 43 besteht. Die
für eine Narkosebeatmung ausgelegte Schaltungsanordnung kennzeichnet die Gasdruckleitung
mit der Bezugszahl 45, die vom U/P-Wandler 5 zum Umschaltventil 11 geführte Signalleitung
mit der Bezugszahl 46 und die zwischen diesem Ventil ll und dem "bellow in bottle"-System
1 bestehende Atemgasleitung mit der Bezugszahl 47, über die in Abhängigkeit vom
Gasdruck in der Kammer 48 das Atemgas befördert wird.
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Gemäß Fig. 2 und zum Zwecke der Durchführung einer Therapiebeatmung
weist diese Schaltungsanordnung veränderte Verbindungen und Signalverknüpfungen
aus, die mit Schaitmitteln bekannter Ausführung schnell und einfach herstellbar
sind. So ist der vierte Kontakt des zweiten Schalterteiles des Schalters 8 wie schon
sein zweiter und dritter Kontakt direkt mit dem ODER-Gatter 28 verbunden und dafür
die bisherige Verbindung des dritten und vierten Kontaktes zum ODER-Gatter 38 aufgehoben.
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Die Gasdruckleitung 45 hingegen ist mit einem zu- und abschaltbaren,
zwischen der Dosiereinrichtung 34 und dem Injektor 35 angeordneten Mischglied 49
versehen, welches über eine Dosiereinrichtung 5Q mit einem O2-Gasanschluß 51 in
Verbindung steht.
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Außerdem ist die Gasdruckleitung 45 in Strömungsrichtung hinter dem
Injektor 35 mit einem Schwellwertschalter 52 und einem diesem nachgeordneten P/U-Wandler
53 verbunden, der seinerseits über eine Signalleitung 54 einlaßseitig mit der Steuerung
3 signalverknüpft ist.
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IJiit der Zuschaltung des Mischgliedes 49 in die Gasdruckleitung 45
und der Zuschaltung des vierten Kontaktes des zweiten Schaltteiles des Schalters
8 an das ODER-Gatter 28 ist der U/P-Wandler 5 einlaßseitig vom ODER-Gatter 28 und
der U/P-Wandler 9
auslaßseitig vom Gasstromventil 22 getrennt.
Gleichzeitig ist auch das ODER-Gatter 29 außer Funktion gesetzt und der 1Eingang
des Ausatemventiles 12 gesperrt. Das "bellow in botSle-System 1 wiederum ist abgeschaltet,
während die Gasdruckleitung 45 zum Gasstromventil 22 verschlossen und zum Schwellwertschalter
52 geöffnet ist.
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Bei dieser Schaltungsanordnung wird an Stelle des Antriebsgasanschlusses
33 ein Ätemgasanschluß verwendet, der mit der gleichen Bezugszahl gekennzeichnet
ist. Fernerhin ist ein Atemdruckmesser 55 vorhanden, der an die Gasdruckleitung
45 zwischen dem Injektor 35 und dem Schwellwertschalter 52 angeschlossen ist.
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Das zwischen der Dosiereinrichtung 34 und dem Injektor 35 angeordnete
Kischglied 49 kann dabei bevorzugt in eine parallel zur Gasdruckleitung 45 verlaufende
Atemgasleitung (nicht gezeichnet) geschaltet sein, die bei durchlässiger Gasdruckleitung
45 gesperrt und bei gesperrter Gasdruckleitung 45 offen ist bzw. ein vorwählbares
Verhältnis der Druckgasströme aus den Leitungen 45 und der vom O2-Gasanschluß 51
kommenden Leitung ermöglicht. Hierzu werden Schaltmittel bekannter Ausführung verwendet,
die zur Durchführung der Narkosebeatmung oder der Dherapiebeatrnung den einen oder
den anderen Verbindungs-und Signalverlauf der Schaltungsanordnung herstellen.
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Wird das Beatmungsgerät mit der Schaltungsanordnung für Therapiebeatmung
gemäß Figur 2 in Betrieb genommen, werden nach erfolgter Zuschaltung des ersten
Schaltteiles des Schalters 8 netzsynchrone Impulse über den Spannungswandler 16
und den Frequenzteiler 17 der Steuerung 3 zugeführt. Von der Steuerung 3 gelangt
entsprechend der Vorwahl ein Impulssignal zum Speicherelement 24, welches sofort
das von ihm ausgehende Ausgangssignal an den U/P-Wandler 9, das ODER-Gatter 14 und
den Geräteausgang 21 leitet. Das pneumatische Ausgangssignal des U/P-Wandlers 9
wird zum UND-Gatter 31 geführt, welches infolge des von der Antriebsgasaufbereitung
32 am zweiten Gattereingang anliegenden Drucksignales über die Dosiereinrichtung
34 und das kischglied 49 den Injektor 35 ansteuert.
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Außerdem wird vom ODER-Gatter 14 ausgehend über den U/P4Zandler 6
das nunmehr als Gasstromventil umfunktionierte Ausatemventil 12 angesteuert und
ein Absperren der Exspirationsleitung bzw. des Atemgasanschlusses lo bewirkt. Dieser
Funktionsverlauf hat zur Folge, daß durch das vom Injektor 35 in die Gasdruckleitung
45 einströmende Atemgas ein Druckaufbau über einen Atemgasanschluß 56 im angeschlossenen
Atenikreislauf und damit über den Patienten zur Exspirationsleitung möglich ist.
Der im Atemkreislauf herrschende Atemdruck wird am Atemdruckmesser 55 kontrolliert.
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Mit dem von der Steuerung 3 über die Signalleitung 20 an das Speicherelement
24 und die Abachaltvereögerung 7 abgegebenen Rücksetzeignal wird die Inspirationsphase
beendet, d.h. das UND-Gatter 31 sperrt den Atemgasstrom und die Abschaltverzögerung
7 verzögert das Öffnen des Ausatemventils 12 über das ODER-Gatter 14 und den U/P-Wandler
6. Nach Ablauf der vorwählbaren Verzögerungszeit wird das Ausatemventil 12 geöffnet
und der Atemkreislauf kann über das PEEP-Ventil 13 entlüften.
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Wird durch den Patienten in der Gasdruckleitung 45 ein Unterdruck
erzeugt, erfolgt über den Schwellwertschalter 52, den P/U-Wandler 53 und die Signalleitung
54 ein Signal an die Steuerung 3, welche die vorzeitige Beendigung der Exapiration
bewirkt und automatisch die nächste Inspirationsphase einsteuert.
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Dem 02-Gasanschluß 51 fällt die Aufgabe zu, über die Dosiereinrichtung
So und das Mischglied 49 eine O2-Anreicherung des Atemgases vornehmen zu können,
die am Mischglied 49 stufenlos einstellbar ist.
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Diese für Therapiebeatmung bestimmte Schaltungsanordnung ist durch
geringfügige Modifizierungen der für Narkosebeatmung bestimmten Schaltungsanordnung
entwickelt worden, die gegenüber nicht modifizierten Beatmungsgeräten eine problemlose
optimierte herapiebeatmung sicherstellt.
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Auch wird bei dieser Schaltungsanordnung nach Figur 2 wie schon bei
der Schaltungsanordnung nach Figur 1 die ökonomische Kombination
der
Vorteile elektrischer mit Vorteilen pneumatischer Funktionsgruppen und Steuerelemente
sichtbar so z.B. durch die elektrische Aufbereitung der für den Atenirhythmus notwendigen
Größen Atemfrequenz, Atemzeitverhältnis und Verzögerungszeit in kalibrierter Form
(ohne Eichaufwand) im Fertigungsprozeß, Wandlung der elektrischen digitalen Steuersignale
in pneumatische leistungsverstärkte Stellgrößen, die kleinere, leichtere, weniger
störanfällige und geräuschärmere pneumatische Baugruppen betätigen u . a.
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Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen: 1 "bellow in bottle11-System
2 Handbeatmungsbeutel 3 Steuerung 4 Umschalteinheit 5 U/P-Wandler (erster) 6 U/P-Wandler
(zweiter) 7 Abschaltverzögerung 8 Schalter 9 U/P-Wandler (dritter) lo Atemgasanschluß
11 Umschaltventil l2 Ausatemventil 13 PEEP-Ventil 14 ODER-Gatter 15 Elektroenergie
(-versorgung) 16 Spannungswandler 17 Frequenzteiler 18 UND-Gatter 19 Signalleitung
20 Signalleitung 21 Geräteausgang 22 Gasstromventil 23 Abströmventil 24 Speicherelement
25 UND-Gatter 26 Signalleitung 27 Siebstufe 28 OD!R-Gatter 29 NOR-Gatter 30 Ausgang
31 UND-Gatter 32 Antriebsgasaufbereitung 33 Antriebsgasanschluß 34. Dosiereinrichtung
35 Injektor
36 Überdruckbegrenzungsventil 37 Unterdruckbegrenzungsventil
38 ODER-Gatter 39 U/P-Wandler 40 Inhibitor 41 Alarmeinrichtung (pneum.) 42 NAND-Gatter
43 Alarmeinrichtung (elektr.) 44 P/U-WandleP 45 Gasdruckleitung 46 Signalleitung
47 Atemgasleitung 48 Kammer 49 Mischglied 50 Dosiereinrichtung 51 O2-Gasanschluß
52 Schwellwertschalter 53 P/U-Wandler 54 Signalleitung 55 Atemdruckmesser 56 Atemgasanschluß