DE3831387A1 - Gasversorgungs- und ueberwachungssystem fuer beatmungs- und inhalationszwecke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gasversorgungs- und Überwachungs­ system für Beatmungs- und Inhalationszwecke mit einem Druck­ luftanschluß an beispielsweise eine Kompressoranlage, einem Sauerstoffanschluß an beispielsweise eine Druckwechselad­ sorptionsanlage und einem Sauerstoffanschluß an beispielsweise einen oder mehrere Druckgasbehälter. Verwendet wird es aus­ schließlich in der Humanmedizin.

Die Beatmungs- und Inhalationstechnik hat nicht nur einen festen Platz in der Intensivbehandlung vital gefährdeter Patienten ge­ funden, sondern ist anwendungsseitig ständig bemüht, sich zu erweitern. Eine besondere Rolle nimmt dabei die Sauerstoffver­ sorgung ein. Die immer noch schwierige Bereitstellung großer Mengen bei diskontinuierlicher Entnahme stellt die Forderung nach ökonomischem Verbrauch.

Bisher wurde der Betrieb der Beatmungs- und Inhalationstechnik sehr oft aus Sauerstoffflaschenbatterien realisiert, wobei der Sauerstoff gleichzeitig als Nährgas für den Patienten und als Steuergas für die Technik sowie den Antrieb von Absauggeräten genutzt wurde. Durch den steigenden Bedarf infolge des stark angewachsenen Anwendungsumfanges war diese Verfahrensweise nicht mehr aufrecht zu erhalten.

In einem Vorschlag zur Notfallbeatmung mehrerer unfallgeschädig­ ter Personen wurde ein komplexes System vorgestellt, das eine prinzipielle Versorgung mit Druckluft, mit einem Luft-Sauer­ stoffgemisch aus einer Druckwechseladsorptionsanlage und mit nahezu reinem Sauerstoff aus Druckgasflaschen vorsieht (DE-An­ meldung P 38 02 874.3). Die Hauptantriebsart des Anlagenkom­ plexes ist die mit Druckluft, welche über einen Anschluß der Steuerung zugeführt wird. Mittels Wegeventilverschaltungen werden sofortige, direkte Umschaltungen der Betriebszustände bzw. Betriebsarten ermöglicht. Zur Senkung des Antriebsgasver­ brauches ist ein pneumatischer Verstärker installiert, der zwi­ schen den Wegeventilen und dem Ausgang angeordnet ist. Mit die­ sem System zur Notfallbeatmung wurde es möglich gemacht, ent­ sprechende Mengen an medizinischen und Antriebsmedien am Be­ handlungsort bereitzustellen und eine indikationsoptimierte automatische Beatmung über längere Zeiten mit Handbeatmungs- und Inhalations­ alternative, Notbetrieb und Absaugung durchzuführen.

In dieser Lösung sind keine Vorschläge zur Gestaltung der wech­ selweisen Überwachung der genannten Medienströme und der Hava­ riebetriebsformen enthalten. Auch ist nur ein Vorschlag für die Gewährleistung der maximalen Sauerstoffkonzentration mit Hilfe eines Bypasses zu einem Verstärker unterbreitet.

Ziel der Erfindung ist es, eine komplexe gegenseitige Überwa­ chung der Medienströme verfügbar zu haben und mit geringem Kostenaufwand die Atemgasbereitstellung so zu sichern, daß der wertvolle Sauerstoff weitestgehend nur als Nährgas genutzt wird.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Gasversorgungs- und Überwachungssystem zu entwickeln, das eine komplexe gegen­ seitige Überwachung der Medienströme gewährleistet und im Falle der Havarie in einem oder zwei der Medienströme mit Hilfe der oder des noch arbeitsfähigen Mediums eine den qualitativen und quantitativen Anforderungen gerecht werdende Havariebetriebs­ form aufrecht hält. Gleichzeitig soll unter teilweiser Nutzung dafür notwendiger Baugruppen eine Alternative für die Betriebs­ form "maximaler Sauerstoffgehalt" durch Einleitung eines Kon­ stantsauerstoffstromes in Verbindung mit einem Puffervolumen und Druckbegrenzungsventil in einem Verstärker geschaffen wer­ den.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Gasversorgungs- und Überwachungssystem der einleitend genannten Art ausgeführt wird mit einem Druckluftanschluß und zwei Sauerstoffanschlüssen, die zum einen über Schwellwertschalter und über versorgungsseitig mit diesen verknüpfte ODER-Elemente mit einer Steuerung verbun­ den und zum anderen über Wegeventile wahlweise allein oder in Kombination miteinander an eine Koppelstelle geführt sind, die ihrerseits mit den Eingängen zweier Wegeventile in Verbindung steht, deren Ausgänge über Volumenstromventile eine Verbindung zu dem Primäreingang und zu dem Sekundäreingang eines Verstär­ kers, einem Puffervolumen mit Druckbegrenzungsventil sowie zwei Richtungsventilen haben und die wie übrigens alle Wegeventile jeweils direkt mit der Steuerung verbunden sind. Damit ist un­ ter Verwendung eines Minimums an einfachen, mit Ausnahme der Volumenstromventile digital arbeitender Bauelemente eine fast ausschließliche Atemgasbereitstellung mit 21%, ca. 40%, ca. 90% und im Extremfall mit mehr als 95% Sauerstoffanteilen im Normal- und Haveriebetrieb gesichert.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist beim Gasversorgungs- und Überwachungssystem der erste Schwellwertschalter eingangs­ seitig mit dem Druckluftanschluß, ausgangsseitig mit der Steue­ rung und versorgungsseitig über eines der ODER-Elemente mit dem ersten und dem zweiten Sauerstoffanschluß, der zweite Schwell­ wertschalter eingangsseitig mit dem ersten Sauerstoffanschluß, ausgangsseitig mit der Steuerung und versorgungsseitig über das andere der ODER-Elemente mit dem Druckluftanschluß und dem zwei­ ten Sauerstoffanschluß sowie der dritte Schwellwertschalter ein­ gangsseitig mit dem zweiten Sauerstoffanschluß, ausgangsseitig mit der Steuerung und versorgungsseitig über ein weiteres der ODER-Elemente mit dem Druckluftanschluß und dem ersten Sauer­ stoffanschluß verbunden.

Ein weiteres Merkmal des Gasversorgungs- und Überwachungssystems besteht darin, daß die Steuerung mit mindestens einem externen Informationseingang versehen und mit einer Algorithmusvorwahl für Betriebs- und Havariezustände einschließlich optischer An­ zeigen und und eines akustischen Signalgebers ausgestattet ist.

Weiterhin zeichnet sich das Gasversorgungs- und -überwachungs­ system dadurch aus, daß eine erste Verbindung des Druckluftan­ schlusses mit einem Druckluftausgang über ein Rückschlagventil, eine zweite Verbindung des einen Sauerstoffanschlusses mit einem Atemgasausgang über das eine Wegeventil, ein zweites Rückschlag­ ventil, das andere Wegeventil, das Volumenstromventil und den Verstärker und eine dritte direkte Verbindung des anderen Sauerstoffanschlusses mit einem Sauerstoffausgang hergestellt ist.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß das erstgenannte Rückschlagventil ausgangsseitig noch mit der Steuerung und einem der vorher erwähnten Wegeventile sowie das zweite Rück­ schlagventil ausgangsseitig noch mit drei dieser Wegeventile verbunden sind.

Weiterhin ist vorgesehen, in einer parallelen Schaltung zu dem einen Wegeventil und dem einen Volumenstromventil eine Verbin­ dung vom zuletzt genannten Rückschlagventil über das mit dem anderen Volumenstromventil verknüpfte Wegeventil und das eine Richtungsventil mit dem Verstärker bzw. über diesen mit dem Atem­ gasausgang herzustellen, an welche zwischen dem vorherigen Volumenstromventil sowie das in paralleler Anordnung zu diesen geschaltete zweite Richtungsventil angeschlossen sind.

Außerdem sieht die Ausgestaltungdes erfindungsgemäßen Gasver­ sorgungs- und Überwachungssystems noch vor, daß neben den Ver­ knüpfungen mit den ODER-Elementen und neben der direkten Ver­ bindung mit dem Sauerstoffausgang der Sauerstoffanschluß noch mit dem Wegeventil verbunden ist, das seinerseits über die Koppelstelle mit den drei am zweiten Rückschlagventil ange­ schlossenen Wegeventilen in Verbindung steht.

Schließlich besteht ein weiteres Merkmal darin, daß das ausgangs­ seitig an das erste Rückschlagventil angeschlossene Wegeventil einen direkten Zugang zur Steuerung und zum Druckluftausgang aufweist.

Ausgehend von der Medienzuführung werden über den Druckluftan­ schluß bzw. die beiden Sauerstoffanschlüsse und die nachgeord­ neten drei Wegeventile wahlweise allein oder in Kombination miteinander eine Öl- und fettfreie Druckluft, ein Sauerstoff/ Luftgemisch und ein nahezu reiner Sauerstoff der Koppelstelle zugeführt. Die Medien haben alle das gleiche Druckniveau im Mitteldruckbereich, d. h. zwischen 0,14 und maximal 1 MPa und werden von den Schwellwertschaltern überwacht, die ausgangs­ seitig mit der Steuerung verbunden sind. Durch die über ODER- Elemente mit dem Druckluftanschluß und die Sauerstoffanschlüs­ se versorgungsseitig hergestellten Verknüpfungen der Schwell­ wertschalter wird gewährleistet, daß selbst bei Ausfall von zwei Medien ein Betrieb des Gasversorgungs- und Überwachungs­ systems aufrechterhalten ist.

Unter Bezugnahme auf die vorausgegangene Beschreibung der er­ findungsgemäßen Lösung und deren Ausgestaltungsmerkmale sind folgende Betriebsformen realisierbar:

Normalbetrieb mit 21% O₂

Es gelangt Druckluft vom Druckluftanschluß direkt über das Rückschlagventil und ein erstes Wegeventil zur Koppelstelle und zu einem zweiten Wegeventil, welches im Rhythmus der Atem­ phasen öffnet und schließt. Von diesem wird die Druckluft über das ihm nachgeordnete Volumenstromventil zum Verstärker und danach zum Atemgasausgang geleitet. Die übrigen drei Wegeven­ tile befinden sich in der Schaltposition "geschlossen".

Normalbetrieb mit 40% O₂

Bei geschlossenem ersten Wegeventil gelangt Sauerstoff/Luftge­ misch mit ca. 90% O₂ vom Sauerstoffanschluß direkt über das dritte Wegeventil und das ihm nachgeordnete zweite Rückschlag­ ventil zur Koppelstelle. Von dieser wird das Sauerstoff-Luft­ gemisch wie vorher beschrieben über das zweite Wegeventil und das Volumenstromventil zum Verstärker geleitet, in dem eine so große Menge Luft zugemischt wird, daß ein Sauerstoff-Luftge­ misch von ca. 40% O₂ austritt und zum Atemgasausgang strömt. Die beiden hier nicht genannten Wegeventile befinden sich in der Schaltposition "geschlossen". Die Steuerung arbeitet mit Druckluft.

Normalbetrieb mit 90% O₂

Bei geschlossenem ersten Wegeventil strömt das Sauerstoff-Luft­ gemisch einmal wie vorher beschrieben zum Verstärker und zum anderen über die von der Koppelstelle zu ihm geführte, aus dem vierten Wegeventil, dem zweiten Volumenstromventil und dem einen Richtungsventil bestehende Parallelschaltung. Folglich wird aus dem Verstärker ein dem Angebot der Druckwechseladsorptionsan­ lage entsprechendes Sauerstoff-Luftgemisch mit ca. 90% O₂ im Atemrhythmus zum Atemgasausgang gelangen. Das Puffervolumen hat Ausgleichsfunktion und ist durch das Druckbegrenzungsventil gegen Überdrücke gesichert. Über das Richtungsventil kann im Be­ darfsfall Luft angesaugt werden.

Im Havariebetrieb bei Ausfall der Druckluftversorgung oder bei Ausfall des Sauerstoff-Luftgemisches aus der Druckwechselad­ sorptionsanlage oder bei verbrauchtem Sauerstoffvorrat werden die Zustände über den bzw. die entsprechenden Schwellwertschal­ ter erfaßt und wird auf die vom Ausfall nicht betroffenen Be­ triebsformen umgeschaltet. Das geschieht automatisch durch die Steuerung, welche die Verstellungen der Wegeventile veranlaßt und deren erforderlichen Schaltzustände herstellt. Die dann tatsächlich anstehenden Betriebszustände des erfindungsgemäßen Gasversorgungs- und Überwachungssystems werden als Normal- oder Havariebetrieb optisch angezeigt und akustisch signalisiert. Die Betriebszustände, insbesondere die auf diese Zustände zu beziehenden Offen- und Verschlußstellungen der Wegeventile werden im nachfolgenden Ausführungsbeispiel ausführlich be­ schrieben.

Mit der Erfindung erfolgt eine ökonomische Anwendung der Gase nach dem Prinzip Druckluft vor Sauerstoff. Das heißt, kosten­ aufwendiger Sauerstoff wird grundsätzlich nur für Nährgas­ zwecke bereitgestellt. Neben diesen bereits weiter vorn erwähn­ ten Vorteilen wird eine hohe Funktionssicherheit für das kom­ plexe System der Notfallbeatmung durch die geschaffene Havarie­ steuerung erreicht und nicht zuletzt durch Reduzierung des O₂- Gehaltes der gestörten Betriebsform auf den nächst niedrigen O₂-Gehalt die Einsatzzeit bei Havariebetrieb erheblich verlän­ gert. Hinzu kommt, daß für alle Betriebsformen die gleichen Ventile benutzt werden.

Zur ökonomischen Anwendung der Gase gemäß vorliegender Indi­ kation wäre noch festzustellen, daß zum einen eine ausgegli­ chene Belastung der Druckwechseladsorptionsanlage durch gerin­ ge diskontinuierliche Entnahme von ca. ¹/₃ bei 40% O₂ zu kon­ tinuierlicher Entnahme von ²/₃ bei 90% O₂ besteht und zum anderen auch die Betriebsart 90% O₂ ohne Reduzierung des Vo­ lumenstromes der Druckwechseladsorptionsanlage zur Erhöhung der O₂-Konzentration im Verhältnis zum erhöhten Volumenstrom dieser Anlage bei niedriger O₂-Konzentration erfolgt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dar­ gestellt und wird im folgenden beschrieben. Das Gasversorgungs- und Überwachungssystem für Beatmungs- und Inhalationszwecke ist mit einem Druckluftanschluß 1 einer Kompressoranlage, einem Sauerstoffanschluß 2, einer Druckwechseladsorptionsanlage und einem Sauerstoffanschluß 3 eines oder mehrerer Druckgasbehälter versehen. Der Druckluftanschluß 1 und die beiden Sauerstoffan­ schlüsse 2, 3 sind über Schwellwertschalter 4 bis 6 und über versorgungsseitig mit diesen verknüpfte ODER-Elemente 7 bis 9 mit einer Steuerung 17 verbunden. Außerdem sind sie über Wege­ ventile 10, 13, 14 wahlweise allein oder in Kombination mitein­ ander an eine Koppelstelle 30 geführt, die ihrerseits mit den Eingängen zweier Wegeventile 15, 16 in Verbindung steht. Diese sind auslaßseitig über Volumenstromventile 24, 25 an einen Verstärker 26 angeschlossen, dessen Sekundäreingang noch mit einem Puffervolumen 28 und Druckbegrenzungsventil 29 sowie zwei Richtungsventilen 27, 31 verbunden ist.

Wie aus der Zeichnung zu entnehmen ist, steht der Schwellwert­ schalter 4 eingangsseitig mit dem Druckluftanschluß 1, ausgangs­ seitig mit der Steuerung 17 und versorgungsseitig über das ODER-Element 7 mit den Sauerstoffanschlüssen 2, 3 in Verbindung.

Der Schwellwertschalter 5 hingegen ist eingangsseitig mit dem Sauerstoffanschluß 2, ausgangsseitig ebenfalls mit der Steue­ rung 17 und versorgungsseitig über das ODER-Element 8 mit dem Druckluftanschluß 1 und dem Sauerstoffanschluß 3 verbunden. Die Anordnung des Schwellwertschalters 6 hingegen zeigt, daß dieser eingangsseitig mit dem Sauerstoffanschluß 3, ausgangs­ seitig mit der Steuerung 17 und versorgungsseitig über das ODER-Element 9 mit dem Druckluftanschluß 1 und dem Sauerstoffan­ schluß 2 verbunden ist.

Weiterhin ist eine Verbindung des Druckluftanschlusses 1 über ein Rückschlagventil 11 mit einem Druckluftausgang 21, eine Verbin­ dung des Sauerstoffanschlusses 2 mit einem Atemgasausgang 22, und zwar über das Wegeventil 10, ein Rückschlagventil 12, das Wege­ ventil 16, das Volumenstromventil 24 und dem Verstärker 26 und schließlich eine weitere Verbindung des Sauerstoffanschlusses 3 mit einem Sauerstoffausgang 23 hergestellt.

Festzustellen ist noch, daß die Steuerung 17 mit mindestens einem externen Informationseingang 20 ausgestattet und mit einer Algo­ rithmusvorwahl für Betriebs- und Havariezustände einschließlich optischer Anzeigen 18 und eines akustischen Signalgebers 19 ver­ sehen sein kann.

Die Anordnung im erfindungsgemäßen Gasversorgungs- und Überwa­ chungssystem läßt fernerhin erkennen, daß das Rückschlagventil 11 ausgangsseitig noch mit der Steuerung 17 und dem Wegeventil 13 sowie das Rückschlagventil 12 ausgangsseitig noch mit den Wege­ ventilen 13 bis 15 verbunden sind. Auch ist neben den Verknüp­ fungen mit den ODER-Elementen 7 bis 9 und neben der direkten Ver­ bindung mit dem Sauerstoffausgang 23 der Sauerstoffanschluß 3 noch mit dem Wegeventil 14 verbunden, das seinerseits über die Koppelstelle 30 mit den Wegeventilen 15, 16 und mit dem Wege­ ventil 13 in Verbindung steht. Dieses ausgangsseitig an das Rückschlagventil 11 angeschlossene Wegeventil 13 weist ebenfalls noch einen direkten Zugang zur Steuerung 17 und zum Druckluft­ ausgang 21 auf.

Das Druckluftangebot wird mit dem Schwellwertschalter 4, das Sauerstoffangebot aus der Druckwechseladsorptionsanlage wird mit dem Schwellwertschalter 5 und das Sauerstoffangebot aus der Druck­ gasflasche wird mit dem Schwellwertschalter 6 überwacht. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß selbst bei Ausfall von zwei Medien ein Betrieb des Gasversorgungs- und Überwachungs­ systems aufrechterhalten wird. Für alle Fälle der Praxis ist der Algorithmus der Steuerung 17 so projektiert, daß ein optimaler Kompromiß zwischen angestrebter, d. h. Ausgangssauerstoffkonzen­ tration und auf Grund der Havarie möglicher Sauerstoffkonzen­ tration in der Betriebszeit gefunden wird.

Da der Sauerstoffvorrat der Flasche begrenzt ist, wird bei Aus­ fall des Sauerstoff-Luftgemisches mit 90% O₂ aus der Druck­ wechseladsorptionsanlage und erhöhtem Sauerstoff am Atemgasaus­ gang 22 stets die nächst niedrige Konzentration gewählt, d. h. bei Normalbetrieb mit ca. 40% O₂ im Havariebetrieb erfolgt eine Umschaltung auf 21% O₂ und bei Normalbetrieb mit <90% O₂ im Havariebetrieb erfolgt eine Umschaltung auf ca. 40% O₂. Im Hin­ blick auf die möglichen Ausfälle sind mit dem Gasversorgungs- und Überwachungssystem folgende Betriebsformen möglich:
Im Normalbetrieb 21% O₂ gelangt Druckluft vom Druckluftanschluß 1 über das Rückschlagventil 11 zum Wegeventil 13 und von dort durch das Wegeventil 16, das im Rhythmus der Atemphasen öffnet und schließt, das Volumenstromventil 24, den Verstärker 26 bis zum Atemluftausgang 22. Die Wegeventile 10, 14, 15 befinden sich bei diesem Betrieb in der Schaltposition "geschlossen".

Im Normalbetrieb 40% O₂ ist das Wegeventil 13 geschlossen. Das Sauerstoff-Luftgemisch mit ca. 90% O₂ gelangt vom Sauerstoffan­ schluß 2 durch das Wegeventil 10, das Rückschlagventil 12, das Wegeventil 16 und das Volumenstromventil 24 zum Verstärker 26, in dem eine so große Menge Luft zugemischt wird, daß ein Sauer­ stoff-Luftgemisch von ca. 40% O₂ austritt bzw. dem Atemgasaus­ gang 22 zuströmt. Die Wegeventile 14, 15 befinden sich in der Schaltposition "geschlossen" und die Steuerung 17 arbeitet mit Druckluft.

Auch im Normalbetrieb 90% O₂ ist das Wegeventil 13 geschlossen. Das Sauerstoff-Luftgemisch mit dem O₂ von ca. 90% gelangt vom Sauerstoffanschluß 2 durch das Wegeventil 10, das Rückschlag­ ventil 12, das Wegeventil 16 und das Volumenstromventil 24 zum Verstärker 26, in den gleichzeitig über das Wegeventil 15 und das Volumenstromventil 25, welches unabhängig oder mit dem Volumenstromventil 24 gekoppelt einstellbar ist, ein abgezweig­ ter Anteil dieses Sauerstoff-Luftgemisches eingeleitet wird. Die Folge davon ist, daß vom Verstärker 26 zum Atemgasausgang 22 ein Sauerstoff-Luftgemisch mit einem O₂-Anteil von ca. 90% ge­ langt, welches dem Angebot der Druckwechseladsorptionsanlage entspricht. Die Zuführung des Sauerstoff-Luftgemisches, das ökonomisch vorteilhaft und von der Druckwechseladsorptionsan­ lage mit höchster O₂-Konzentration erzeugt worden ist, kann diskontinuierlich im Atemrhythmus über das Wegeventil 15, das Volumenstromventil 25 sowie das Richtungsventil 27 zum Verstär­ ker 26 erfolgen. Dann allerdings befindet sich das Wegeventil 15 im Parallelbetrieb zum Wegeventil 16. Die Zuführung des Sauerstoff-Luftgemisches zum Verstärker 26 kann aber auch kon­ tinuierlich sein, allerdings ist dann zum Ausgleich das Puffer­ volumen 28 und der Schwellwertschalter 29 notwendig.

Ist im Havariebetrieb ein Ausfall des Sauerstoff-Luftgemisches 90% O₂ zu verzeichnen, erfaßt diesen Zustand der Schwellwert­ schalter 5. Die gleichzeitig vorliegende Betriebsform Normal­ betrieb 21% O₂ bleibt jedoch erhalten, da sie vom Ausfall nicht betroffen ist. Liegt jedoch die Betriebsform Normalbetrieb 40% O₂ vor, wird vorteilhafterweise auf die vorherige Betriebs­ form Normalbetrieb 21% O₂ umgeschaltet. Mit der Umschaltung wird das Wegeventil 13 geöffnet und werden die Wegeventile 10, 15 geschlossen, während das Wegeventil 14 noch in einer Ver­ schlußstellung verbleibt. Muß aus medizinischer Sicht die Sauer­ stoffkonzentration zu Lasten der Betriebszeit aufrechterhalten werden, wird jetzt das Wegeventil 14 geöffnet und dafür die Wegeventile 13, 15 geschlossen.

Lag die Betriebsform Normalbetrieb 90% O₂ vor, kann vorzugs­ weise auf die Betriebsform Normalbetrieb 40% O₂ umgeschaltet werden. Bei dieser Betriebsform sind die Wegeventile 10, 13 und 15 geschlossen und ist das Wegeventil 14 geöffnet. Liegen allerdings zwingende Gründe für die Aufrechterhaltung der Be­ triebsform Normalbetrieb 90% O₂ vor, dann wird nur das Wege­ ventil 10 geschlossen und das Wegeventil 14 geöffnet. Ist der Sauerstoffvorrat verbraucht, was über den Schwellwertschalter 6 erfaßt wird, dann wird automatisch auf die Betriebsform Normal­ betrieb 21% O₂ mit den dazu schon oben beschriebenen Schaltzu­ ständen der Wegeventile 10 sowie 13 bis 15 umgeschaltet.

Die tatsächlich anstehenden Betriebszustände 1 . . . n werden als Normal- oder Havariebetrieb optisch an den Anzeigen 18 sichtbar gemacht und ihre Übergänge akustisch signalisiert.

Ist im Havariebetrieb die Druckluftversorgung ausgefallen, wird dieser Zustand von dem Schwellwertschalter 4 erfaßt. Da bei Aus­ fall der Druckluftversorgung die Betriebsform Normalbetrieb 21% O₂ nicht realisierbar ist, wird als Alternative auf die Be­ triebsform Normalbetrieb 40% O₂ umgeschaltet. Mit der Umschal­ tung werden durch die Steuerung 17 die Wegeventile 10, 13 und 14 geöffnet, das Wegeventil 15 geschlossen und das Wegeventil 16 im Atemrhythmus geöffnet. Beide Sauerstoffanschlüsse 2, 3 sind somit zur Steuerung 17 und zum Verstärker 26 verbunden, weil der Medien­ strom vom Sauerstoffanschluß 2 im allgemeinen nur ca. ein Drittel des Medienstromes vom Druckluftanschluß 1 beträgt und demzufolge nicht ausreicht, um den Steuer- und Nährgasbedarf zu decken. Die offene Ventilstellung für das Wegeventil 13 ist notwendig, da­ mit auch die Steuerung 17 mit Sauerstoff-Luftgemisch 90% O₂ aus der Druckwechseladsorptionsanlage und mit Sauerstoff <90% aus der Sauerstoffflasche versorgt werden kann.

Lag die Betriebsform Normalbetrieb 40% O₂ vor, werden auf diesen Zustand bezogen die Wegeventile 13, 14 geöffnet, um das Sauer­ stoff-Luftgemisch 90% O₂ der Druckwechseladsorptionsanlage und Sauerstoff <90% aus der Sauerstoffflasche auch der Steuerung 17 zuleiten zu können. Die Betriebsform Normalbetrieb 90% O₂ ist prinzipiell auch möglich, sie wird jedoch durch den Druckluftaus­ fall nur dahingehend berührt, daß der Steuergasbedarf das Nährgas­ angebot entsprechend verringert, was für diesen Fall besonders bedeutsam ist. Deshalb und aus der medizinischen Notwendigkeit wird die Havarie-Betriebsform mit 40% O₂ gewählt.

Das gilt auch, wenn die Druckluftversorgung und das Sauerstoff- Luftgemisch 90% O₂ gleichzeitig ausfallen. Dann wird der Betrieb ausschließlich durch die Sauerstoffversorgung <90% aus der Fla­ sche aufrechterhalten, und zwar bei geschlossenen Wegeventilen 10, 15 und geöffneten Wegeventilen 13, 14 sowie sich im Atem­ rhythmus geöffnetem Wegeventil 16. Damit sind unter Verwendung eines Minimums an einfachen, mit Ausnahme der Volumenstromventile 24, 25 digital arbeitender Bauelemente die Betriebszustände Atem­ gasbereitstellung mit 21%, ca. 40%, ca. 90% und im Extremfall <90% O₂ im Normal- und Havariebetrieb so sichergestellt, daß der wertvolle Sauerstoff weitestgehend nur als Nährgas genutzt wird.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1 Druckluftanschluß
2 Sauerstoffanschluß
3 Sauerstoffanschluß
4 Schwellwertschalter
5 Schwellwertschalter
6 Schwellwertschalter
7 ODER-Element
9 ODER-Element
10 Wegeventil
11 Rückschlagventil
12 Rückschlagventil
13 Wegeventil
14 Wegeventil
15 Wegeventil
16 Wegeventil
17 Steuerung
18 Anzeige
19 Signalgeber
20 Informationseingänge, externe
21 Druckluftausgang
22 Atemgasausgang
23 Sauerstoffausgang
24 Volumenstromventil
25 Volumenstromventil
26 Verstärker
27 Richtungsventil
28 Puffervolumen
29 Druckbegrenzungsventil
30 Koppelstelle
31 Richtungsventil

Claims (9)

1. Gasversorgungs- und Überwachungssystem für Beatmungs- und Inhalationszwecke mit einem Druckluftanschluß an beispiels­ weise eine Kompressoranlage, einem Sauerstoffanschluß an beispielsweise eine Druckwechseladsorptionsanlage und einem Sauerstoffanschluß an beispielsweise einen oder mehrere Druckgasbehälter, gekennzeichnet dadurch, daß der Druckluftanschluß (1) und die beiden Sauerstoffanschlüsse (2, 3) zum einen über Schwellwertschalter (4 bis 6) und über versorgungsseitig mit diesen verknüpfte ODER-Elemente (7 bis 9) mit einer Steuerung (17) verbunden sind, zum anderen über Wegeventile (10, 13, 14) wahlweise allein oder in Kombination miteinander an eine Koppelstelle (30) geführt sind, die ihrerseits mit den Eingängen zweier Wegeventile (15, 16) in Verbindung steht, deren Ausgänge über Volumenstromventile (24, 25) eine Verbindung zu dem Primäreingang und zu dem Sekundäreingang eines Verstärkers (26), einem Puffervolumen (28) mit Druckbegrenzungsventil (29) sowie zwei Richtungsventile (27, 31) haben und die wie übrigens alle Wegeventile (10, 13 bis 16) jeweils direkt mit der Steuerung (17) verbunden sind.

2. Gasversorgungs- und Überwachungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Schwellwertschalter (4) eingangsseitig mit dem Druckluftanschluß (1), ausgangssei­ tig mit der Steuerung (17) und versorgungsseitig über das ODER-Element (7) mit den Sauerstoffanschlüssen (2, 3), der Schwellwertschalter (5) eingangsseitig mit dem Sauerstoff­ anschluß (2), ausgangsseitig mit der Steuerung (17) und versorgungsseitig über das ODER-Element (8) mit dem Druck­ luftanschluß (1) und dem Sauerstoffanschluß (3) sowie der Schwellwertschalter (6) eingangsseitig mit dem Sauerstoff­ anschluß (3), ausgangsseitig mit der Steuerung (17) und vorsorgungsseitig über das ODER-Element (9) mit dem Druck­ luftanschluß (1) und dem Sauerstoffanschluß (2) verbunden ist.

3. Gasversorgungs- und Überwachungssystem nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß dem Druckluftanschluß (1) eine öl- und fettfreie Druckluft mit einem Sauerstoffgehalt von ca. 21%, dem Sauerstoffanschluß (2) ein Sauerstoff/Luft­ gemisch mit einem Sauerstoffgehalt um die 90% und dem Sauer­ stoffanschluß (3) ein Nährgas mit einem Sauerstoffgehalt von <95% zugeführt ist.

4. Gasversorgungs- und Überwachungssystem nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Steuerung (17) mit mindestens einem externen Informationseingang (20) versehen und mit einer Algorithmusvorwahl für Betriebs- und Havariezustände einschließlich optischer Anzeigen (18) und eines akustischen Signalgebers (19) ausgestattet ist.

5. Gasversorgungs- und Überwachungssystem nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß eine erste Verbindung des Druck­ luftanschlusses (1) mit einem Druckluftausgang (21) über ein Rückschlagventil (11), eine zweite Verbindung des Sauerstoff­ anschlusses (2) mit einem Atemgasausgang (22) über das Wege­ ventil (10), ein Rückschlagventil (12), das Wegeventil (16), das Volumenstromventil (24) und den Verstärker (26) und eine dritte direkte Verbindung des Sauerstoffanschlusses (3) mit einem Sauerstoffausgang (23) hergestellt ist.

6. Gasversorgungs- und Überwachungssystem nach Anspruch 5, ge­ kennzeichnet dadurch, daß das Rückschlagventil (11) ausgangs­ seitig noch mit der Steuerung (17) und dem Wegeventil (13) sowie das Rückschlagventil (12) ausgangsseitig noch mit den Wegeventilen (13 bis 15) verbunden sind.

7. Gasversorgungs- und Überwachungssystem nach Anspruch 1 und 5, gekennzeichnet dadurch, daß in einer parallelen Schaltung zum Wegeventil (16) und Volumenstromventil (24) eine Verbin­ dung vom Rückschlagventil (12) über das Wegeventil (15), das Volumenstromventil (25) und das Richtungsventil (27) mit dem Verstärker (26) bzw. über diesen mit dem Atemgasausgang (22) hergestellt ist, an welche zwischen dem Volumenstromventil (25) und dem Richtungsventil (27) das Puffervolumen (28) mit Druckbegrenzungsventil (29) sowie das in paralleler An­ ordnung zu diesen geschalteten Richtungsventil (31) ange­ schlossen sind.

8. Gasversorgungs- und Überwachungssystem nach Anspruch 1 und 5 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß neben den Verknüpfungen mit den ODER-Elementen (7 bis 9) und neben der direkten Ver­ bindung mit dem Sauerstoffausgang (23) der Sauerstoffan­ schluß (3) noch mit dem Wegeventil (14) verbunden ist, das seinerseits über die Koppelstelle (30) mit den beiden Weg­ ventilen (15, 16) und mit dem Wegeventil (13) in Verbindung steht.

9. Gasversorgungs- und Überwachungssystem nach Anspruch 1, 5, 6 und 8, gekennzeichnet dadurch, daß das ausgangsseitig an das Rückschlagventil (11) angeschlossene Wegeventil (13) einen direkten Zugang zur Steuerung (17) und zum Druckluft­ ausgang (21) aufweist.