DE3783465T2

DE3783465T2 - Vorrichtung zur abgabe eines definierten atemgas-volumens.

Info

Publication number: DE3783465T2
Application number: DE8888900617T
Authority: DE
Inventors: Warren E Perkins
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-10-02
Filing date: 1987-10-26
Publication date: 1993-05-13
Anticipated expiration: 2007-10-27
Also published as: ATE84230T1; WO1989003700A1; US4705034A; DE3783465D1; EP0345259B1; EP0345259A1

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung zum Verabreichen von Sauerstoff und anderen Arten von Gasen an einen Patienten.
Insbesondere betrifft diese Erfindung eine Einrichtung um Sauerstoff oder andere Gasen einem Patienten auf einer intermitierenden, atemgesteuerten Grundlage zu verabreichen. Es ist allgemeine medizinische Praxis geworden, Patienten, die an fortgeschrittenen Zuständen chronisch verstopfter Lungenkrankheiten leiden, durch Verabreichung von Sauerstoff zu behandeln. Solche Lungenerkrankungen, die chronische Bronchitis, Emphyseme und schweres Astma einschließen, sind eine der am schnellsten zunehmenden Todesursachen in den Vereinigten Staaten, die wahrscheinlich mehr als 10 Millionen Menschen beeinträchtigen. Man geht davon aus, daß mehr als 500.000 Menschen in den Vereinigten Staaten entweder routinemäßig eine Sauerstofftherapie erhalten oder von ihr Nutzen ziehen könnten. Ein großer Teil dieser kostspieligen Behandlung wird von Medicare geleistet.
Die Vorrichtungen, die herkömmlicherweise verwendet wurden, einem Patienten Sauerstoff zu liefern, messen die Sauerstoffströmung bei einer festen Rate und liefern einen konstanten Sauerstoffstrom zu dem Patienten. Sauerstoff wird von dem Patienten entweder mit einer Maske, die über der Nase und dem Mund angeordnet wird, oder durch eine in den Nasenlöchern endende Sonde empfangen, die durch die Nasenlöcher des Patienten eingeführt wird.
In extremen Fällen, in denen der Patient nicht von sich aus atmen oder nur mit Schwierigkeit atmen kann, wird häufig ein Ventilator verwendet. Ein Ventilator liefert den gesamten Atembedarf des Patienten, statt relativ kleine Mengen an zusätzlichem Sauerstoff vorzusehen, wie es viele Atemsysteme tun. Ein Ventilator liefert typischerweise das gesamte Atmungsvolumen zu dem Patienten durch eine engsitzende Maske oder einen endotrachealen Tubus. Ein Beispiel eines solchen Ventilators ist in dem US-Patent 4,459,982 von Fry beschrieben, das eine Mischung aus Sauerstoff und Luft einem Patienten zuführt. Die Fry-Vorrichtung verbindet einen einzel wirkenden Kompressor, der einen Zylinder mit einem mechanisch angetriebenen Kolben aufweist, der darin zur Hin- und Herbewegung angeordnet ist, um Gas mit einer Strömungsgeschwindigkeit zu liefern, die erforderlich ist, um die Einatmungsrate des Patienten zufriedenzustellen.
Ein anderes System zum Liefern des gesamten Atmungsvolumen von Atemgas mit einer gesteuerten Rate an eine Person mit Atembeschwerden ist in dem US-Patent 3,807,446 von Driskell u. a. beschrieben. Die darin beschriebene Einrichtung umfaßt zwei Kammern, wobei jede Kammer in zwei Abschnitte unterteilt ist. Ein Abschnitt in jeder Kammer wird mit einer Flüssigkeit gefüllt und die mit Flüssigkeit gefüllten Abschnitte der zwei Kammern stehen in Fluidverbindung, wodurch Flüssigkeit aus einem Kammerabschnitt in den anderen bewegt werden kann. Das Flüssigkeitsvolumen wird so eingestellt, daß das bewegte Flüssigkeitsvolumen gleich dem erwünschten Atmungsvolumen des Atemgases ist, das zu dem Patienten geliefert wird. Ein Strömungsregler ist in der Leitung vorgesehen, die die zwei mit Flüssigkeit gefüllten Abschnitte verbindet, und dieser Flüssigkeitsströmungsregler bestimmt die Strömungsgeschwindigkeit des dem Patienten zugeführten Gases.
Eine noch andere besondere Einrichtung, die zur Verwendung in Verbindung mit einem Atmungssystem entwickelt ist, ist in dem US-Patent Nr. 3,659,601 von Bushman geoffenbart. Die Bushman-Einrichtung umfaßt einen Verdampfer zur Verwendung in einem medizinischen Atmungsgerät, um eine gesteuerte Mischung an Atemgas und verdampfter Flüssigkeit einem Patienten während der Einatemdauer des Atmungsgerätes zuzuführen. Die Einrichtung besteht aus zwei Kammern, die ein gemeinsames Volumen gleich dem Atmungsvolumen des Patienten aufweisen; das Volumen einer Kammer kann relativ zu dem der anderen Kammer eingestellt werden. Eine der Kammern ist teilweise mit einer Flüssigkeit gefüllt, beispielsweise Wasser, so daß das Gas in dieser Kammer die Flüssigkeit berührt und gesättigt wird. Eine Kombination der Gasvolumina der beiden Kammern, eines mit Flüssigkeit gesättigt und das andere nicht, liefert eine Steuerung des Grades der Flüssigkeitssättigung des Gases, das dann zu dem Patienten durchgelassen wird.
Es ist bereits lange erkannt worden, daß das Zuführen eines konstanten Sauerstofflusses zu einem Patienten eine Vergeudung eines beträchtlichen Anteils der Sauerstoffzufuhr zum Ergebnis hat. Der normale Atemzyklus besteht aus einer Einatmung, einer Ausatmung mit längerer Dauer als die Einatmung und dann einer Pause vor dem nächsten Zyklus. Sauerstoff, der einem Patienten während der Ausatmungs- und Pausenphase des Atmungszyklus zugeführt wird, ist vollständig vergeudet. Einrichtungen sind entwickelt worden, Sauerstoff zu bewahren, indem der Sauerstoffluß in Antwort auf den Atmungszyklus geregelt wird, wobei er ein- und ausgeschaltet wird. Typische solche Einrichtungen sind die von Myers US-Patent- Nr. 4,054,133 und von Mon US-Patent-Nr. 4,381,002. Jedes dieser Patente offenbart Einrichtungen, die den Einatmungs- und Ausatmungsdruck in der Nasenöffnung des Patienten erfassen und diese erfaßten Druckunterschiede in Signale umwandeln, die den Sauerstoffluß zu einem Patienten steuern. Typischerweise wird der Sauerstoffluß beim Erfassen eines negativen Drucks relativ zu der Atmosphäre gestartet, was dem Beginn einer Einatmungsperiode anzeigt. Der Sauerstoffluß wird dann bei einem zweiten Signal angehalten, das durch Erfassen eines positiven Drucks relativ zu der Atmosphäre erzeugt wird, was den Beginn der Ausatmungsperiode anzeigt.
Kürzlich beobachtete Dr. Gerald Durkan klinisch, daß nur der Sauerstoff, der während des Anfangsabschnittes einer Einatmungsperiode zugeführt wird, wirkungsvoll von einem Patienten absorbiert wird. Es ist der zuerst eingeatmete Sauerstoffanteil, der die Alveolen erreicht, während Sauerstoff, der während des späteren Teils einer Einatmungsperiode zugeführt wird, in nichtabsorbierenden Bereichen verbleibt, wie der Pharynx, der Trachea und den Bronchialtuben. Durkan schloß daraus, daß die Sauerstoffzufuhr mit einer hohen Geschwindigkeit, die beim Einatmungsbeginn anfängt, aber nur über einen kurzen Bereich der Einatmungsperiode andauert, wirtschaftliche und physiologische Vorteile gegenüber früheren Techniken lieferte, die Sauerstoff während der gesamten Einatmungsperiode zuführten.
Als ein Ergebnis dieser Beobachtungen entwickelte Durkan ein Atmungssystem, das als die Sauerstoffanforderungssteuerung bekannt ist, die in US-Patent-Nr. 4,457,303 geoffenbart ist. Dieses Atmungssystem verwendet einen Proportionalverstärker für ein laminares Fluid, um den Beginn einer Einatmungsperiode zu erfassen. Die Sauerstoffströmung zu einem Patienten wird unmittelbar in Antwort auf die erfaßte Einatmung gestartet. Eine Zeitgebereinrichtung, die auch in Antwort auf die erfaßte Einatmung gestartet wurde, stoppt den Sauerstoffluß nach einer vorbestimmten Zeitdauer, die kürzer als die Einatmungsperionde ist. Als Ergebnis wird Sauerstoff einem Patienten nur während der wirkungsvollen, frühen Abschnitte einer Einatmung zugeführt, was eine Sauerstoffeinsparung von bis zu 70 % verglichen mit einer kontinuierlichen Flußzuführen ergab.
Alle diese Techniken aus dem Stand der Technik besitzen eine gemeinsame Eigenschaft. Alle bestimmen oder steuern das Volumen von Sauerstoff (oder von einem anderen Atemgas), das zu dem Patienten während eines Atmungszyklus geliefert wird, indem die Geschwindigkeit, mit der der Sauerstoff fließen darf, und die Zeit oder Dauer des Sauerstoffflusses für jeden Atmungszyklus gesteuert wird. Myers und Mon lehren das Starten des Sauerstofflusses beim Erfassen des Einatmungsbeginns und das Anhalten des Sauerstofflusses beim Erfassen einer Ausatmung. Durkan lehrt das Starten des Sauerstofflusses beim Erfassen eines Einatmungsbeginns und stoppt den Sauerstoffluß am Ende einer Zeitdauer, die unabhängig von der und kürzer als die Einatmungsperiode ist.
Die Einrichtungen nach dem Stand der Technik, die eine Sauerstoffzufuhr mit gemessener Strömungsgeschwindigkeit mit einer Sonde während einer vorbestimmten Zeit verbinden, um die erwünschte Zufuhrdosis zu bewirken, weisen alle den Nachteil auf, daß die Strömungsgeschwindigkeit und Dauer genau gesteuert werden müssen, wenn die Dosis genau gemessen und abgegeben werden soll. Wegen der geringen Sauerstoffmengen, die pro Dosis (typischerweise ungefähr 33 cm³, bei Normaltemperatur und Normaldruck gemessen) verlangt werden, ist es schwierig und kostspielig auf einer Produktionsbasis den Genauigkeitsgrad der Strömungsgeschwindigkeit und der Zeitgabe zu schaffen, die benötigt werden, eine sichere Dosis zu garantieren, die wirkungsvoll bei jeder Atmung geliefert wird. Eine verbesserte und vereinfachte Art, eine Sauerstoffdosis synchron mit dem Atmungszyklus eines Patienten abzugeben, schafft klare Vorteile auf diesem Gebiet der Technik.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Vorrichtung zum Verabreichen volumetrisch gemessener Dosen von Sauerstoff oder anderen Atemgasen an einem Patienten synchron mit dem Atmungszyklus eines Patienten arbeitet, indem der Beginn des Einatmens erfaßt, ein Signal in Antwort auf die erfaßte Einatmung erzeugt und das Signal verwendet wird, zu bewirken, daß ein vorab gemessenes Volumen an Atemgas von einer Verschiebeeinrichtung abgegeben wird. Die verwendete Verschiebeeinrichtung umfaßt einen doppeltwirkenden Kolben mit einem Zylinder, wobei das durch die Kolbenbewegung von einem Ende des Zylinders zu dem anderen verschobene Volumen dasjenige einer vorgeschriebenen Einzeldosismenge an Atemgas ist. Der Zylinder ist mit einer Ventileinrichtung ausgestaltet, die in Antwort auf ein Signal, das für den Beginn einer Einatmung repräsentativ ist, arbeitet, um die Zylinderenden abwechselnd mit einer Atemgasquelle und einer Leitung zu verbinden, die die Gasdosen zu dem Patienten führt. Gas mit einem Quellendruck, typischerweise von 1,4 kg/cm² oder größer, das an einem Ende des Zylinders eintritt, treibt den Kolben zu dem anderen Zylinderende, wobei eine Einzeldosismenge an Gas aus dem Zylinder heraus zur Zuführung zu dem Patienten herausgedrückt wird, während gleichzeitig eine andere Einzeldosismenge an Gas an dem von der Quelle angetriebenen Ende des Zylinders gespeichert wird. Ein nachfolgendes Signal, das den Beginn einer anderen Einatmung anzeigt, dreht die Ventilstellung um, wodurch bewirkt wird, daß das Gas bei Quellendruck in den Zylinder an seinem anderen Ende eintritt, wobei die gespeicherte Gasdosis aus dem Zylinder zur Zuführung zu dem Patienten gedrückt wird, während wiederum eine andere Gasdosis gespeichert wird. Die Zuführung der Gasdosen zu dem Patienten wird während der frühen Stufe einer Einatmung abgeschlossen, wobei somit ein maximaler, physiologischer Vorteil für den Patienten erhalten wird.

Beschreibung der Zeichnungen

Besondere Ausführungsformen der Erfindung werden in den Zeichnungen dargestellt, in denen
Fig. 1 im Teilschnitt eine Ausführungsform der Erfindung darstellt, die einen doppeltwirkenden Kolben als die Gasabgabeeinrichtung verwendet;
Fig. 1A eine Einrichtung zum Ändern der Einheitsdosis an Gas darstellt, die durch die Abgabeeinrichtung der Fig. 1 zugeführt wird;
Fig. 2 schematisch einen Steuerungskreis darstellt, der bei der Ausführungsform der Fig. 1 zweckmäßig ist.

Beschreibung und Erörterung der Erfindung

Verschiedene Ausführungsformen dieser Erfindung werden beschrieben und im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren erörtert, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf denselben Bauteil und denselben Teil beziehen, die in unterschiedlichen Figuren dargestellt sind.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Gaszuführvorrichtung dieser Erfindung, die einen doppelt wirkenden Kolben als die Gasabgabeeinrichtung verwendet. Bei dieser Ausführungsform umfaßt die Verdrängungseinrichtung 21 einen geschlossenen Zylinder 90, der im Schnitt dargestellt ist und wenigstens eine entfernbare Endabdeckung 91 aufweist. Innerhalb des Zylinders 90 ist der Kolben 92 angeordnet, der frei ist, sich hin- und her von einem Ende des Zylinders 90 zu dem anderen zu bewegen, wie es durch die Pfeile gezeigt ist. Der Kolben 92 besitzt vorzugsweise Dichtungsringe 93 oder andere Mittel, um ein Gasleck oder ein Vorbeiströmen zwischen dem Kolben und den Zylinderenden zu minimieren. Er weist eine kurze Länge verglichen mit der Länge des Zylinders 90 auf und ist vorzugsweise eine leichtgewichtige Konstruktion. Der Kolben und der Zylinder sind relativ zueinander so bemessen, daß der freie Raum oder Volumeninhalt des Zylinders mit vorhandenem Kolben gleich der Einheitsdosis an Sauerstoff oder einem anderen Atemgas ist, das erwünscht ist, einem Patienten bei jedem Atemzug zu verabreichen. Die Größe einer Einheitsdosis kann geändert werden, indem die Endabdeckung 91 von dem Zylinder 90 entfernt und der Kolben 92 durch einen ähnlichen Kolben aber mit entweder kürzerer oder längerer Länge ersetzt wird. Dies hat den Vorteil, daß der Patient daran gehindert wird, die Vorgabe ohne Kenntnis des Arztes zu ändern.
Wie es in der Zeichnung dargestellt ist, sind zwei Dreiweg- Zweistellungs-Ventile 95 und 96 vorgesehen, die durch eine Verbindungseinrichtung 97 miteinander gekoppelt sind. Das Ventil 95 schließt eine gemeinsame Öffnung 95a und zwei Wahlöffnungen 95b und 95c ein. Ebenso schließt das Ventil 96 eine gemeinsame Öffnung 96a und Wahlöffnungen 96b und 96c ein. Die gemeinsame Öffnung 95a des Ventils 95 steht über die Leitung 22 mit dem Inneren des Zylinders 90 an dessen einem Ende in Verbindung, während die gemeinsame Öffnung 96a des Ventils 96 über die Leitung 22a mit dem Inneren des Zylinders 90 an dessen anderem Ende in Verbindung steht. Die Atemgaszuführleitung 23 verzweigt sich stromaufwärts des Ventils mit einem Zweig 23, der mit der Wahlöffnung 95b des Ventils 95 in Verbindung steht, und mit dem anderen Zweig 23a, der mit der Wahlöffnung 96c des Ventils 96 in Verbindung steht. Die Kanüle 26 verzweigt sich auch stromabwärts des Ventils, wobei ein Zweig 26 mit der Wahlöffnung 95c des Ventils 95 und der andere Zweig 26a mit der Wahlöffnung 96b des Ventils 96 verbunden ist. Ein Steuerungskreis 31 ist ausgestaltet, ein Signal von der Erfassungseinrichtung 28 über eine Übertragungseinrichtung 30 beim Erfassen des Beginns einer Einatmung durch die Erfassungseinrichtung 28 zu erhalten. Beim Auslösen durch ein von der Erfassungseinrichtung 28 erhaltenes Signal bewirkt der durch den Leistungskreis 32 wirkende Steuerungskreis 31, daß sich die Ventile 95 und 96 aus einer Stellung in die andere Stellung bewegen.
Jede Sauerstoffdosis muß synchron mit dem Einatmungszyklus des Patienten geliefert werden. Um diese synchrone Zuführung durchzuführen, ist notwendigerweise eine äußerst empfindliche und schnell ansprechende Erfassungseinrichtung 28 erforderlich, die betriebsmäßig mit der Kanüle 26 durch die Leitung 29 verbunden ist, so daß sie beispielsweise überwachen und auf geringe Druckänderungen ansprechen kann, die in der Nasenöffnung des Patienten auftreten. Beispielhafte Erfassungseinrichtungen, die diese Anforderungen erfüllen und aus dem Stand der Technik bekannt sind, schließen eine federvorbelastete Membranerfassungseinrichtung, wie sie durch Myers in dem US-Patent-Nr. 4,054,133 gezeigt ist, und Fluideinrichtungen ein, die Lamellen-Proportionalverstärker verwenden, wie es durch Mon in US-Patent-Nr. 4,381,002 und Durkin in US-Patent-Nr. 4,457,303 gezeigt sind. Ein auf die Gasströmungsrichtung ansprechender Fühler vom Thermistor Typ kann auch bei den Einrichtungen dieser Erfindung Verwendung finden. Auch kann ein druckempfindlicher, elektrischer Schalter, wie der Mikroschalter, Baureihe 160, verwendet werden.
Der Arbeitsweise der Einrichtung über einen vollständigen Atmungszyklus folgend zeigt Fig. 1 die Quelle des Atemgases, typischerweise Sauerstoff, die durch das Ventil 95 mit dem Inneren des Zylinders 90 an dessen linkem Ende verbunden ist. Das andere Ende des Zylinders 90 steht in offener Verbindung mit der Kanüle 26 über die Leitung 22a, die Ventilöffnungen 96a bis 96b und eine Leitung 26a zum Zuführen einer Sauerstoffdosis zu einem Patienten durch die Nasenöffnungen 27. Da sich das durch die Leitung 23 zugeführte Gas bei einem erhöhten Druck befindet, typischerweise ungefähr 1,4 kg/cm² (20 psig), drückt es den Kolben 92 zum rechten Ende des Zylinders 90, wobei der Sauerstoff an diesem Ende des Zylinders durch die Leitung 22a hindurch hinausgedrückt wird. Wenn der Kolben das rechte Ende des Zylinders 90 erhält, hält er an und der freie Raum oder das Zylindervolumen links von dem Kolben ist mit Sauerstoff bei einem Druck gefüllt, der gleich dem Zuführdruck ist. Beim Erfassen des Beginns der nächsten Einatmung durch die Erfassungseinrichtung 28 bewirkt der Steuerungskreis 31, daß sich jedes der Ventile 95, 96 in seine andere Stellung bewegt, in der die Öffnung 95a nun mit der Öffnung 95c verbunden ist und ebenso bei dem Ventil 96 dessen Öffnung 96a nun mit der Öffnung 96c verbunden ist. In dieser zweiten Stellung wird Sauerstoff bei Quellendruck zu dem rechten Ende des Zylinders 90 mittels der Leitung 23a zu der Ventilöffnung 96c, aus dem Ventil bei der Öffnung 96a heraus und durch die Leitung 22a ins Innere des Zylinders 90 geleitet. Das linke Ende des Zylinders ist nun auch mit der Kanüle 26 über die Leitung 22, die Ventilöffnungen 95a und 95c und die Leitung 26 zur Lieferung einer Sauerstoffdosis an den Patienten verbunden. Der Kolben 92 wird zum linken Ende des Zylinders 90 durch den Sauerstoffdruck aus der Zuführleitung gedrückt und der Sauerstoffdruck innerhalb des Zylinders 90 an dem freien Raum rechts des Kolbens erreicht danach das Gleichgewicht mit der Sauerstoffzuführung. Beim Erfassen des Beginns der nächsten Einatmung durch die Erfassungseinrichtung 28 wird durch den Steuerungskreis 31 die Rückkehr der Ventile 95 und 96 in ihre ursprüngliche Stellung hervorgerufen und der Zyklus beginnt erneut.
Es ist vorher darauf hingewiesen worden, daß das Volumen einer Einheitsdosis, die von der Einrichtung der Fig. 1 abgegeben wird, geändert werden kann, indem der Kolben 92 durch einen ähnlichen Kolben entweder größerer oder kürzerer Länge ersetzt wird. Fig. 1-A zeigt eine andere Vorgehensweise, um die Einheitsdosis zu ändern, bei der ein Kolben 101 mit einstellbarer Länge vorgesehen ist. Der Kolben 101 umfaßt zwei Endelemente 102 und 103 mit einem Dichtungsring 104 bzw. 105. Eine mit einem Gewinde versehene Verbindungsstange 106 ist zwischen den zwei Endelementen angeordnet und so ausgestaltet, daß der Abstand zwischen den Endelementen 102 und 103 eingestellt werden kann, wodurch somit die Gesamtlänge des Kolbens 101 geändert wird.
Es wird sich nun der Fig. 2 zugewandt, in der ein Steuerungskreis dargestellt ist, der von besonderem Nutzen bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform dieser Erfindung ist. In dem gezeigten Schaltkreis ist die Erfassngseinrichtung 28 so angeordnet, daß sie ein Signal nur beim Erfassen des Beginns einer Einatmung erzeugt. Dieses Signal 30 wird zu einem Flip-Flop-Relais 120 übertragen und auch zu einem Zeitverzögerungsrelais 121 übertragen. Das Signal 30 löst das Flip-Flop-Relais 120 aus, indem die Solenoidspule 123 des Mengenventils 124 durch den Schaltkreis erregt wird, der die Leitungen 125 und 126, die Stromversorgung 127 und die Leitung 128 umfaßt. Das Magnetventil 124 kann ein Paar mechanisch gekoppelter Dreiwegventile sein, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Das Auslösesignal 30 aktiviert auch den Zeitdauerzeitgeber 121, der beim Erhalten des Auslösesignals einen Zeitgabezyklus des Stroms von der Stromversorgung 127 mittels der Leitungen 129, 130 und 131 beginnt, der bewirkt, daß die Solenoidspule 132 die Stellung des Ventils 133 ändert. Das Ventil 131 ist ein einfaches Zweiweg-Trennventil, das in die Leitung 29 eingefügt ist, die die Erfassungseinrichtung 28 mit der Kanüle 26 verbindet. Das Ventil 133 ist so ausgestaltet, daß es in der geschlossenen Stellung ist, während die Solenoidspule 132 durch den Intervallzeitgeber 121 erregt ist. Der durch den Intervallzeitgeber 121 erzeugte Stromimpuls ist ausreichend lang, typischerweise 1/2 Sekunde, um die Erfassungseinrichtung 28 gegenüber dem Atemgasstoß abzuschirmen, der bei Beginn einer Einatmung durch die Bewegung des Mengenventils 124 freigesetzt wird. Am Ende des Zeitgabeintervalls wird das Solenoid 132 enterregt und das Ventil 133 kehrt in die Offenstellung zurück, wobei die Erfassungseinrichtung 28 mit der Kanüle 26 verbunden wird.
In jeder und allen Ausführungsformen dieser Erfindung steht die Kanüle oder eine andere Gasabgabeeinrichtung zu dem Patienten niemals in unmittelbarer Verbindung mit der Atemgasquelle. Einrichtungen nach dem Stand der Technik können allgemein dadurch gekennzeichnet werden, daß sie eine unmittelbare Verbindung oder einen offenen Strömungsweg zwischen der Atemgasquelle und den Patienten vorsehen, während die Gaszufuhr fortschreitet. Die Vorabmessung und vorübergehende Speicherung einer jeden Einheitsdosis an Atemgas, wie es die Einrichtungen dieser Erfindung machen, schafft von vornherein Sicherheitseigenschaften, die bei herkömmlichen Gasabgabesystem nicht vorhanden sind.
Wie es in Beziehung auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben worden ist, schafft diese Erfindung eine verbesserte und vereinfachte Weise, an einen Patienten Gase abzugeben, indem eine bekannte Verdrängung vorgenommen wird. Die Zuführdauer kann weiter relativ kurz sein, um die Verwendung der Dosis des Patienten zu verbessern, aber die Zuführdauer muß nicht genau gesteuert werden. Tatsächlich neigt die Zuführzeit, indem das Verfahren und die Vorrichtung dieser Erfindung verwendet werden, dazu, mit Änderungen bei den vorgeschriebenen Dosierungen nicht linear zu sein.

Claims

1. Vorrichtung zur Abgabe von Dosen von Atemgas an einen Patienten synchron zum Atmungszyklus des Patienten, wobei die Vorrichtung eine Atemgasquelle (24, 25) mit einem Druck hat, der über dem atmosphärischen liegt; ein Gaszufuhrsystem (21) zur Abgabe von Atemgas an einen Patienten; eine Einrichtung zur Verbindung des Gaszufuhrsystems mit der Atemgasguelle; eine Gasstromleiteinrichtung zur Beförderung von Dosen des Atemgases vom Gaszufuhrsystem zum Patienten; und eine Meßfühleinrichtung (28) zur Erfassung des Einsetzens der Inhalation des Patienten und zur Erzeugung von Signalen in Reaktion auf die Erfassung; dadurch gekennzeichnet, daß das Gaszufuhrsystem ein Zufuhrsystem mit volumetrisch bemessenen Gasdosen ist, das einen Zylinder (90) hat, der an beiden Enden geschlossen ist und ein darin angebrachtes Kolbenelement (92), wobei das Kolbenelement kürzer ist als der Zylinder und unter Druck von an den Enden des Zylinders eingeleitetem Gas von einem ersten Ende des Zylinders zum zweiten Ende des Zylinders bewegt werden kann, wobei das verdrängte Volumen der Kolbenbewegung das einer einzelnen Dosiermenge von Atemgas bei Quellendruck ist, die dem Patienten zugeführt werden soll; eine erste Gaszuführungsleitung (22, 23), die Quelle des Atemgases und das erste und das zweite Ende des Zylinders verbindet; eine zweite Gaszuführungsleitung (22, 26) Dosen des Atemgases sowohl vom ersten als auch vom zweiten Ende des Zylinders zum Patienten befördert; und eine Mehrfachöffnungsventileinrichtung (95, 96) sowohl in die erste als auch in die zweite Leitungseinrichtung eingesetzt ist und sich in Reaktion auf für die Inhalation des Patienten stehende Signale, die von der Meßfühleinrichtung erzeugt werden, von einer ersten Stellung in eine zweite Stellung und von der zweiten Stellung zurück in die erste Stellung bewegt, wobei die Ventileinrichtung in ihrer ersten Stellung die Quelle des Atemgases mit dem ersten Ende des Zylinders verbindet und das zweite Ende des Zylinders mit der zweiten Leitungseinrichtung verbindet, wobei die Ventileinrichtung in ihrer zweiten Stellung die Quelle des Atemgases mit dem zweiten Ende des Zylinders verbindet und das erste Ende des Zylinders mit der zweiten Leitungseinrichtung verbindet, wodurch das Atemgas bei Quellendruck den Kolben vom ersten Ende zum zweiten Ende des Zylinders drückt, wenn die Ventileinrichtung in der ersten Stellung ist, und dadurch eine einzelne Dosiermenge des Atemgases vom zweiten Ende des Zylinders zur Zufuhr zum Patienten drückt, während eine weitere einzelne Dosiermenge von Atemgas am ersten Zylinderende bemessen und gespeichert wird, bis ein nachfolgendes Signal, das für eine weitere Inhalation des Patienten steht, die Ventileinrichtung aus der ersten Stellung in die zweite Stellung bewegt, wodurch Atemgas bei Quellendruck den Kolben vom zweiten Ende zum ersten Ende des Zylinders drückt und dadurch die gespeicherte einzelne Dosiermenge von Atemgas vom ersten Zylinderende zur Zufuhr zum Patienten drückt, während am zweiten Zylinderende eine weitere einzel-ne Dosiermenge von Atemgas bemessen und zeitweise gespeichert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Meßfühleinrichtung auf leichte Unterdruckänderungen anspricht, die das Einsetzen von Inhalationen anzeigen und in Reaktion auf die Unterdruckänderung Signale erzeugt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Signale zu einem Flip- Flop-Relais (120) übertragen werden, das mit einer Stromversorgung (127) verbunden ist; wobei die Ventileinrichtung von einem Schaltmagneten (123) betätigt wird; und wobei das Relais und der Schaltmagnet durch nacheinander übertragene Signale die Ventileinrichtung zwischen ihrer ersten Stellung und ihrer zweiten Stellung bewegen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei eine dritte Gaszuführungsleitung (29) die Meßfühleinrichtung mit der zweiten Leitungseinrichtung verbindet, wobei die dritte Leitungseinrichtung eine Verschlußeinrichtung (133) einschließt, die die Meßfühleinrichtung während eines kurzen Intervalls nach der Übertragung des Signals von dar zweiten Leitungseinrichtung absperrt, wodurch die Meßfühleinrichtung von dem Luftstoß des bei der Bewegung der Ventileinrichtung zwischen ihrer ersten Stellung und ihrer zweiten Stellung aus dem Zylinders verdrängten Atemgases abschirmt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Verschlußeinrichtung ein Schaltventil umfaßt, das von einem Schaltmagneten (132) betätigt wird, und wobei jedes an das Relais übertragene Signal auch an einen Intervallzeitgeber (121) übertragen wird, der das Schaltventil betätigt.

6. Vorrichtung nach einem vorangehenden Anspruch, wobei der Zylinder wenigstens einen abnehmbaren Abschlußdeckel (91) hat, und wobei Kolben verschiedener Länge hineinpassen, wobei das durch einen Hub des Kolbens verdrängte Volumen so ist, daß eine vorgegebene einzelne Dosiermenge Atemgas auf Quellendruck gehalten wird.