DK153632B - Respirator - Google Patents

Description

i DK 153632B

Opfindelsen angår en respirator af den i krav l's indledning angivne art.

En respirator fører luft til lungerne hos en patient, der er ude af stand til selv at ånde normalt. I almindelighed svækkes et normalt åndedræt enten på grund af patologiske problemer i forbindelse med patientens lunger, såsom stor modstand i luftvejene eller lungestivhed eller på grund af andre fysiologiske problemer uden for lungerne, såsom lammelser på grund af polio, beskadigelser af kraniet og lignende, som forhindrer patienten i at opnå tilstrækkelig luftfornyelse.

Kendte respiratorer med volumenstyring indeholder sædvanligvis organer til regulering af både det antal gange pr. minut, der føres luft til patientens lunger, og den mængde luft, der tilføres i hver periode.

Imidlertid er disse kendte respiratorer ikke i stand til at styre den luftmængde, der tilføres som funktion af tiden under indåndingsperioden.tilstrækkeligt nøjagtigt til at tilvejebringe den volumenstrøm/tid-kurve, der passer bedst til hver enkelt patient under hensyntagen til hans særlige patologiske åndedrætsproblem. F.eks. er de kendte respiratorer utilstrækkeligt nøjagtige til styring og tilpasning med henblik på opnåelse af det gunstigst mulige åndedræt under indåndingen og optagelse af den størst mulige mængde luft i lungerne uden for tidlig trykopbygning i luftvejene. Der er således risiko for, at der kan opbygges et overtryk i lungerne hos en patient, der lider af for stor modstand i luftvejene eller har problemer med lungestivhed, hvilket kan beskadige patientens lunger eller forårsage stort ubehag, når han bruger respiratoren. Til løsning af dette problem er det kendt at anvende en sik- 2

DK 153632B

kerhedsventil til øjeblikkelig udledning af luften i respiratoren til den omgivende atmosfære, så snart der detekteres et opbygget overtryk.

Dette har den ulempe, at der går' luft til spilde, som skulle være tilført patienten for at opretholde en korrekt ventilation.

Opfindelsen har til formål at angive en respirator af den omhandlede art, som kan regulere strømmen af luft til en patients lunger således, at lufttilførslen under hele indåndingsperioden passer bedst muligt til patientens særlige patologiske åndedrætsproblem.

Dette formål opnås ved, at respiratoren er udformet som angivet i krav l's kendetegnende del, idet positionen af et langs en ret linje bevægeligt organ kan bestemmes med stor nøjagtighed ved enkle og billige midler.

Denne nøjagtighed reflekteres i en tilsvarende stor nøjagtighed i styringen af den som funktion af tiden varierende luftmængde, der skal tilføres patienten. Hensigtsmæssige enkeltheder ved respiratoren ifølge opfindelsen er angivet i krav 2-9.

Opfindelsen skal forklares nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 er et blokdiagram, der viser en respirator, hvori et drivstempel udgør en delaf et reguleringssystem med tilbagekobling, fig. 2 en grafisk fremstilling, der viser kurveformen for det ideelle lufttryk hos en patient under hele indåndingsperioden sammenlignet med kurveformer for lufttrykket hos patienter med unormal opbygning af tryk, fig. 3 en grafisk fremstilling, der viser kurveformen 3

DK 153632B

for det luftvolumen, der tilføres en normal patient under hele indåndingsperioden, sammenlignet med en kurveform for det luftvolumen, der kan tilføres en patient med unormalt åndedrætssystem, fig. 4 en grafisk fremstilling, der viser kurveformen for den ideelle hastighed, hvormed en luftstrøm tilføres en normal patient under hele indåndingsperioden, sammenlignet med en kurveform gældende for en patient med unormalt åndedrætssystem, fig. 5 et blokdiagram, der viser en foretrukken udførelsesform for et reguleringssystem med tilbagekobling til styring af et respiratordrivstempels position, fig. 6A et blokdiagram, der viser et system til styring af strømmen af luft til en patient fra en respirator, der har et tilpasningsreservoir, og et system til styring af mængden af luft i dette reservoir, fig. 6B et blokdiagram, der viser en til forlængelse af indåndingsperioden tjenende ændring ved det i fig. 6A viste system, fig. 6 C en grafisk fremstilling, der viser en bølgeform, som repræsenterer stemplets forskydning styret af det i fig. 6A viste system, fig. 7 en grafisk fremstilling, der viser trykopbygningen som funktion af tiden hos en unormal patient under anvendelse af det i fig. 6A viste respiratorsystem, hvori der foregår en tilpasning af trykopbygningen, som sammenlignes med en ideel trykopbygning hos en normal patient, fig. 8 en grafisk fremstilling, der viser trykopbygningen som funktion af tiden hos en unormal patient under anvendelse af det i fig. 6A viste respiratorsystem, hvori der

4 DK 153632 B

ikke foregår nogen tilpasning af trykopbygningen, som sammenlignes med en ideel trykopbygning hos en normal patient, fig. 9 en grafisk fremstilling, der viser volumenforskydningen af stemplet i det i fig.-6A viste tryktilpasningssystem, hvor både store og små volumenforskydninger, som sker på et tidligt tidspunkt under indånding, er reduceret til nulvolumen ved slutningen af indåndingsperioden, fig. 10 en grafisk fremstilling, der viser volumenforskydningen af stemplet i det i fig.< 6A viste tryktilpasnings system, hvor både små og store volumenforskydninger, der sker sent i indåndingsperioden, er reduceret til nulvolumen ved slutningen af indåndingsperioden, fig. 11 en grafisk fremstilling, der sammenligner sammensatte volumenforskydninger af det i fig. 6A viste tryktilpasningssystem hos to patienter, hvor den ene kurve beskriver en passende tryktilpasning med progressiv reduktion af tilpasningsreservoirets volumen til nul, og hvor den anden kurve beskriver en utilstrækkelig tryktilpasning, men med en lignende progressiv reduktion af reservoirvoluminet til 5

DK 153632B

nul ved slutningen af indåndingen, fig. 12 en grafisk fremstilling, der viser en sammensat volumenforskydning af det i fig. 6 viste tryktilpasningssystem, hvor der sker en passende tryktilpasning tidligt under indåndingen og en utilstrækkelig tryktilpasning senere under indåndingen, men hvor reservoirvoluminet progressivt reduceres til nul ved slutningen af indåndingsperioden, fig. 13 et skematisk lodret billede, der viser respirator-systemet under en sen del af indåndingsperioden, hvor tilpasningsreservoiret tilpasser sig en for tidlig tryk-opbygning, og hvor der er opstået modstand mod tømning af reservoiret, fig. 14 et skematisk lodret billede, der viser respirator-systemet under udåndingsperioden med tilbagevenden af tilpasningsreservoirets volumen til nulværdi, fig. 15 et blokdiagram, der viser en respirator med et ændret tilpasningssystem, hvori et drivstempel og et tilpasnings-reservoir danner en enhed, der er således styret, at den fører et optimalt volumen af luft til en patient under indånding, fig. 16A et blokdiagram, der viser en ændret udførelse af de elektriske styrekredse til styring af en stempel-reservoirenhed som den i fig. 15 viste, fig. 16B et blokdiagram, der viser en ændret udførelse af det i fig..l6A viste system, fig. 16 C et blokdiagram, der viser hvorledes det i fig. 16 A viste system kan suppleres med organer til forlængelse af indåndingsperioden, 6

DK 1S3632B

fig. 17 skematisk viser en anden udførelsesform for tilpasningsreservoiret under en tidlig del af indåndingsperioden, hvor der har fundet reservoirtilpasning sted, fig. 18 skematisk viser samme tilpasningsreservoir under en sen del af indåndingsperioden, hvor der har fundet tømning af reservoiret sted, fig. 19 er et blokdiagram, der viser organer til frembringelse af et periodisk kunstigt suk under indåndingen, fig. 20 en grafisk fremstilling, der viser volumen-tid-kurven for normale indåndinger, hvoraf den ene er tilsidesat til fordel for en suk-indånding, fig. 21 et blokdiagram af en anden udførelsesform for det i fig. 19 viste system til frembringelse af kunstige suk, og fig. 22 er en grafisk fremstilling, der viser volumen-tid-kurven for indåndinger frembragt af det i fig. 21 viste system.

Den i fig. 1 viste respirator 30 har et stempel 32, som er anbragt i en cylinder 34. Stemplet drives frem og tilbage i cylinderen ved hjælp af et passende drivorgan 36, fortrinsvis en translatorisk motor (såsom en lineær aktivator eller en lineær induktionsmotor), der er koblet til stemplet ved hjælp af passende ikke viste organer. Der kan dog også anvendes andre motorer eller stempeldriv-organer, såsom tandstangsdrev eller fluidforstærkere.

Ligeledes kunne en bælganordning erstatte stemplet til periodisk tilførsel af luft til en patients lunger.

7

DK 153632B

En ledning 38 tilfører gas, sædvanligvis luft eller en passende blanding af luft og oxygen, til cylinderens indre. Når stempeldrevet 36 skubber stemplet fremad i pilen 40's retning i fig. 1, lukkes der luft, som er kommet ind gennem ledningen 38, ud af cylinderen 34 ved hjælp af passende ikke viste ventiler gennem en ledning 42, som er forbundet med en patient, der er repræsenteret skematisk ved 44, på traditionel måde, så at der tilføres luft til patientens lunger. Stemplets frem- og tilbagegående bevægelse pumper periodisk luften ind i patientens lunger for at simulere indåndingsperioden ved normalt åndedræt med passende reguleret tid til udånding. Udåndings-perioden indtræffer hver gang, stemplet trækkes tilbage, hvorved patienten udånder passivt gennem en særskilt ikke vist ledning eller ved hjælp af ikke viste udåndings-fremmende eller -hæmmende anordninger, som er velkendte inden for respiratorterapien.

Ued opfindelsen tilvejebringes midler til bevægelse af stemplets styring til tilførsel af en reguleret luftmængde til patienten under hele indåndingsperioden. En datamat og signalgenerator 46 modtager inddata, som indvirker på den tidsafhængige gasmængde, der tilføres under indånding. Sådanne data indbefatter indstillelig åndedræts-hastighed, afledt fra en regulator 48, indstilleligt ind-indåndings-/udåndingsforhold afledt fra en regulator 50, og indstilleligt respirationsvolumen afledt fra en regulator 52.

Datamaten 46 er fortrinsvis en speciel analogdatamat og signalgenerator, selv om andre former for datamater kan anvendes. Datamaten er programmeret til at behandle data og til at frembringe et referencesignal 54, der er proportionalt med den ønskede luftmængde, der skal tilføres patienten som funktion af tiden. Signalet 54 er fortrinsvis et positionssignal, som instruerer stemplet

DK 153632B

8 om at bevæge sig på en sådan måde, at der trykkes en given luftmængde ind i patientens lunger som en funktion af indåndingstiden. I en foretrukken udførelsesform for opfindelsen, kan referencesignalet 54 reguleres manuelt via en regulator 56 til frembringelse af en ønsket bølgeform eller det kan reguleres automatisk af et indgangssignal fra en automatisk regulator 58 til ændring af bølgeformen. F.eks. kan operatøren vælge en speciel bølgeform, som repræsenterer den tidsafhængige luftmængde, der passer bedst til patientens særlige åndedrætsforhold. Der kan således vælges bølgeformer for normale patienter eller for patienter med lette luftvejs-besværligheder, alvorlige luftvejshindringer, nedsat lungefunktion eller lignende. Referencesignalet 54 bevirker, at den gunstigst mulige tidsafhængige luftmængde tilføres hele tiden under hver indåndingsperiode.

Der kan imidlertid frembringes en tidsafhængig trykfunktion eller en tidsafhængig strømningshastighedsfunktion for at opnå det samme formål, som er at tilføre luft til patienten under de mest ideelle forhold under hensyn til de særlige patologiske problemer, der er forbundet med patientens åndedrætssystem.

Den mest ideelle tid/volumen-funktion, der frembringes af datamaten, kan være bestemt for normale forhold, dvs. for en patient, hvis lunger ikke er sygelige, men som midlertidigt er ude af stand til selv at ånde normalt, eller for unormale patienter, som lider af stor modstand i luftvejene (såsom astma eller emfysem) eller ringe lungefunktion (lungestivhed, såsom lungefibrose).

Fig. 2 til 4 viser kurver, der beskriver lungedynamikken hos en normal patient og en unormal patient.

En kurve 60 i fig. 2 viser en typisk trykopbygning i lungerne hos en normal patient under indånding. Kurverne 62 og 64 i fig. 2 viser to almindelige typer af trykopbyg- 9

DK 153632B

ning i lungerne hos patienter, hvis modstands- eller ef-tergivelighedsproblemer bevirker, at trykket opbygges hurtigere i den første del af indåndingsperioden, end det er tilfældet for den normale patient. Når en respirator trykker luft ind i en patients lunger, må det forhindres, at der dannes et overtryk, fordi et sådant tryk kan medføre beskadigelse af patientens lunger, f.eks. sprængning. Det er ligeledes ønskeligt, at der tilføres en i forvejen fastsat luftmængde til hver given patient under hver indåndingsperiode. De kendte respiratorer har ofte den ulempe, at de tillader dannelsen af et overtryk hos unormale patienter, når der tilføres dem en forudbestemt nødvendig luftmængde, hvilket udløser en sikkehedsventil, der slipper luften ud i atmosfæren, hvorved der spildes luft, som er nødvendig for korrekt lufttilførsel.

Respiratoren ifølge opfindelsen er indrettet til at drive stemplet 32 på en sådan måde, at luften tilføres under de mest ideelle forhold, hvilket i væsentlig grad forhindrer dannelsen af et overtryk hos unormale patienter (vist ved kurverne 62 og 64) og giver størst chance for, at der tilføres patienten den forudbestemte nødvendige luftmængde under hver periode. Som det klart vil fremgå af den følgende udførlige beskrivelse, er respiratoren ifølge opfindelsen i stand til at frembringe den bedst mulige fordeling af luften i lungerne med den mindst mulige risiko for udluftning af nødvendig luft til atmosfæren.

Som ovenfor beskrevet tilvejebringes den mest ideelle trykopbygning under indåndingen fortrinsvis ved styring af den luftmængde, der tilføres patienten under hver indåndingsperiode. Kurven 66 i fig. 3 viser, hvorledes lungerne hos en normal patient fyldes, når en forudbestemt luftmængde trykkes ind. Kurven 68 i fig. 3 viser ίο

DK 153632B

den tidsafhængige forbindelse hos en unormal patient, hvor fyldningen af patientens lunger i begyndelsen er mindre end hos en normal patient. Imidlertid er fyldningshastigheden større hos den unormale patient i den sidste del af perioden, og begge patienter har modtaget den samme luftmængde ved afslutningen af indåndingsperioden , med mindre der udvikler sig et overtryk i lungerne hos den unormale patient, som forårsager udluftning til atmosfæren.

Den følgende detaljerede beskrivelse vil vise, at respiratoren er indrettet til at tilføre luft under de ideelle forhold, der er repræsenteret generelt ved kurven 66. Referencesignalet 54, der repræsenterer volumen som funktion af tiden, kan imidlertid ændres således for mere unormale patienter, enten manuelt eller automatisk ved hjælp af indgangssignalerne henholdsvis 56 og 58, at de stemmer bedre overens med bølgeformen 68 oq derved giver størst mulig tilførsel af luft til den patient, der har de mest ugunstige lungedynamiske forhold.

Respiratoren ifølge opfindelsen kan alternativt indrettes til tilvejebringelse af en idealiseret tryk-opbygning ved styring af strømningshastigheden af den luft, der tilføres patienten under hver indåndingsperiode. Kurven 70 i fig. 4 viser strømningshastigheden af luft, der tilføres lungerne hos en normal patient, og kurven 72 i fig. 4 viser strømningshastigheden som funktion af tiden hos en unormal patient, hvor fyld-% ningshastigheden i begyndelsen er lavere end hos den normale patient. Imidlertid er strømningens sluthastig-hed så meget større hos den unormale patient, at der ialt tilføres samme luftmængde til begge patienter under hele indåndingsperioden.

11

DK 153632B

Stemplet 32's position styres nøjagtigt ved hjælp af en tilbagekoblingssløjfe, som kontinuerligt indstiller stemplets position således, at den ønskede strøm af luft repræsenteret ved datamaten 46's udgangssignal 54 op- j retholdes. I tilbagekoblingssløjfen indgår en passende transor 74 til måling af systemets styrede variable, som fortrinsvis er den luftmængde, der faktisk tilføres patienten, som funktion af tiden. Transoren 74 måler alternativt den luftmængde, der forbliver i cylinderen 34. Transoren 74 er fortrinsvis en positionstransor, som bestemmer stemplet 32's øjeblikkelige position i cylinderen 34 og frembringer et positionstilbagekoblingssignal 76, der er proportionalt med den luftmængde, der er afgivet af stemplet 32. I tilbagekoblingssløjfen indgår også en komparator 78 til at sammenligne referencesignalet 54 med tilbagekoblingssignalet 76 til frembringelse af et positionsfejlsignal 80, der repræsenterer forskellen mellem den ønskede luftmængde og den, der faktisk er tilført stemplet og dermed patienten som funktion af tiden. Differens-forstærkeren frembringer fejlsignalet 80, som er en spænding med en størrelse og polaritet, der repræsenterer den algebraiske difference mellem størrelserne af positionssignalerne 54 og 76.

Stemplet påvirkes fortrinsvis af en translatorisk motor, der er vist skematisk ved 84. Motoren er indrettet til at skubbe stempelaktiveringsarmen enten til højre eller til venstre i fig. 5 afhængig af, hvilken fasevikling i motoren der tilføres energi. Fejlsignalet 80 ledes til en kraftforstærker 86, der afgiver en variabel mængde energi til motoren til drift af stemplet. Den afgivne energimængde afhænger af størrelsen af fejlsignalet 80. Jo større fejlspændingen bliver, desto mere e-nergi leveres der til motoren, og desto længere og hurtigere kører motoren.

12

DK 153632B

Positive fejlspændinger bevirker, at den translatoriske motor bevæger sig i den ene retning, og negative spændinger bevirker, at den bevæger sig i den anden retning. Motoren kan være en vekselstrøms-, eller en jævnstrøms-motor med stor eller lille effekt. Ved lav effekt er kraftforstærkeren 86 en lineær forstærker, som leverer energi direkte til motoren. I tilfælde af stor effekt, som kræves af visse translatoriske motorer, består kraft-forstærkeren 86 af slusekredsløb 88 og 90 for tyristor-drivkredse, der er vist skematisk ved 92. Ved vekselstrøms-motorer er de anvendte tyristorer triac'er. Hver triac er en slusestyret silicium-dobbelt-ensretter, der er indrettet til at skifte fra afbrudt til ledende tilstand ved både den ene og den anden polaritet af den tilførte spænding. Hver triac fungerer som en kontakt og varierer effektiv-værdien af motorspændingen ved at variere længden af den tid, hvori vekselstrømsledningen er forbundet med en given fasevikling i motoren. Fejlspændingen 80 omsættes således til et tidsafhængigt signal af triac-drivkredsene 92, som afgiver strøm til den ene eller den anden af slusekredsene 88 og 90 afhængigt af, hvilken polaritet fejlsignalet 80 har. Den slusekreds, der åbnes, leverer energi til motoren til drift i den retning og med den kraft, der dikteres af fejlspændingen 80's polaritet og størrelse.

For jævnstrømsmotorers vedkommende er de anvendte tyristorer styrede silicium-ensrettere (SCR), hvis sluse-kredse aktiveres på lignende måde som i vekselstrøms-tilfældet. Hver siliciumensretter virker som en kontakt, der varierer den tid, hvori motoren får tilført en ensrettet vekselspænding.

Positive eller negative spændinger omdannes til tidsafhængige signaler, som udløser enten slusekredsen 88 eller slusekredsen 90 og bevirker, at stemplet bevæger sig enten

DK 153632B

til venstre eller til højre i fig. 1.

Stemplets position, medens det bevæges af den trans-latoriske motor, detekteres af positionstransoren 74, som fortrinsvis er et præcisionspotentiometer eller en lineær, variabel differens-transformer. Tilbagekoblingssignalet 76 er proportionalt med stemplets forskydning.

Ved tilførsel af dette signal til den ene side af differensforstærkeren 82 efterreguleres stemplets position kontinuerligt i overensstemmelse med den ønskede bølgeform, der repræsenteres af signalet 54.

Fig. 6A viser et særskilt tilpasningssystem 94, som kan anvendes i forbindelse med den i fig. 1 viste respirator til tilførsel af luft til en patient under forhold, der er afpasset til at kompensere for patientens åndedrætssystems særlige patologiske tilstand, eller i nogle tilfælde til at kompensere for utilstrækkelighed i respiratorens regulering. Tilpasningssystemet indbefatter et tilpasningsreservoir 96, som har luftforbindelse med det primære stempel 32's cylinder 34. Tilpasningsbeholderen modtager al luft fra det primære stempel, som ikke kan modtages af patienten, enten på grund af for stor modstand i luftvejene eller problemer med lungernes efter-givelighed. Sådanne problemer bevirker for tidlig eller forkert trykopbygning i patientens lunger, og luft, som ikke kan optages af patienten på grund af trykopbygningen, opmagasineres i tilpasningsbeholderen under den tidlige del af indåndingsperioden. Under den senere del af indåndingsperioden tvinges den opmagasinerede luft tilbage i patientens lunger under kontrollerede og optimerede forhold ved hjælp'af et stempel 98 i reservoiret.

Tilpasningssystemet forbedrer derved chancerne for, at en unormal patient vil være i stand til at optage en vis luftmængde, som er nødvendig for korrekt luftfornyelse, i stedet for, at al luft, som ikke straks kan modtages, 14

DK 153632B

ledes ud i atmosfæren.

Fig. 6 A viser et foretrukket system til aktivering af primærstemplet og reservoirstemplet til tilførsel af luft til patienten under forhold, som styres i afhængighed af de særlige tekniske patologiske problemer, der er forbundet med patientens åndedrætssystem. En regneenhed 100, fortrinsvis en analog datamat, modtager sådanne inddata om det øjeblikkelige lufttryk i cylinderen 34 og reservoirstemplet 98's øjeblikkelige position. Lufttrykket i cylinderen 34 og i patientens lunger måles af en tryktransor 102, som frembringer et indgangssignal 104, som er proportionalt med det øjeblikkelige tryk. En positionstransor 106 frembringer et computer indgangssignal 108, som er proportionalt med stemplet 98's øjeblikkelige position.

Regneenheden 100 indeholder en instillelig generator 110 til frembringelse af en bølgeform, der repræsenterer trykket som funktion af tiden, hvilken generator er programmeret til at frembringe et udgangssignal 112 med en bølge form, der svarer til en idealiseret tidsafhængig trykopbygning i lungerne hos en normal patient for hver indåndingsperiode. Regneenheden er programmeret til ved modtagelse af signalet 104 og anden programmeret in formation, som vil blive beskrevet udførligere i det følgende, at frembringe et udgangssignal 114, som aktiverer et passende stempeldrev 116, fortrinsvis en translatorisk motor, til styring af reservoirstemplet 98's position.

Den forløbne tid for hver indåndingsperiode beregnes internt i regneenheden 100 ved hjælp af en programlogik-enhed 118 ved modtagelse af et datasignal 119 fra datamaten 46, hvilket signal repræsenterer patientens åndedrætshastighed og indåndings/udåndingsforhold. (For tyde-ligheds skyld viser fig. 6A, at signalet 119 er frembragt 15

DK 153632B

af en hastighedsforholdsdataenhed 120 ved modtagelse af et signal 121 fra datamaten 46. Signalet 119 er i virkeligheden frembragt af datamaten 46, når denne modtager hastigheds/forholdsdata). Programlogikenheden 118 frembringer et udgangssignal 122, der repræsenterer den til enhver tid forløbne tid, og dette signal afgives til en intern logikprogramenhed 124 i regneenheden sammen med tryksignalet 104 til frembringelse af et udgangssignal 126, som repræsenterer kurveformen af den faktiske trykopbygning som funktion af tiden. Tryksignalet 126 sammenlignes med den ideelle tryk/tid-kurveform 112 i en komparator 128 til frembringelse af et trykfejlsignal 130. Trykfejlsignalet føres til en intern programlogikenhed til omdannelse af tryksignalet til et tilsvarende stempelpositionsfejlsignal 132, der repræsenterer den krævede forskydning af stemplet 98 til optagelse af det tryk, der repræsenteres af trykfejlsignalet. Positionsfejlsignalet 132 styrer delvis reservoirstemplet 98’s bevægelse via udgangssignalet 114.

Hvis patientens åndedræt således er normalt, vil fejlsignalet 132 være 0, og trykket i patientens lunger vil få lov til at vokse under hele indåndingsperioden, uden at reservoiret fyldes. I dette tilfælde vil reservoir-stemplet 98 forblive i fast position, som er vist med punkterede linjer i fig. 6A, og blokere strømmen af luft ind i reservoiret, dvs. at udgangssignalet 114 fra regneenheden instruerer stempeldrevet 116 om at fastholde stemplet 98 i den position, hvori det blokerer reservoiret, så længe opbygningen er normal. Al den luft, der frem-trykkes af primærstemplet, tilføres således patienten, så længe trykopbygningen forbliver normal i systemet under hele indåndingsperioden.

Hvis imidlertid patienten har stor modstand i luftvejene eller problemer med lungernes eftergivelighed, eller hvis patienten hoster eller forsætligt gør modtand imod, at

16 DK 153632B

der tilføres luft til hans lunger, overskrider trykket i systemet det normale, og tryktilbagekoblingssignalet 104 vil så blive større på et givet tidspunkt repræsenteret ved signalet 119 end det ideelle tryk, der er repræsenteret ved signalet 112. I dette tilfælde bliver tryk-fejlsignalet 130 større end 0 og instruerer via uddatasignalet 114 stempeldrevet 116 om at trække stemplet 98 tilbage fra den position, der er vist med punkterede linjer i fig. 6A for at forøge rumindholdet i reservoiret 96, hvorved det samlede tryk i patientens lunger og i det primære stempelsystem nedsættes. Tilpasningens størrelse, dvs. stemplet 98's vandring bort fra reservoirvolumen nul, er proportionel med størrelsen af den forkerte trykopbygning og derfor med størrelsen af tryksignalet 130. Fig. 6A viser reservoirstemplet 98's bevægelse under opbygning af for stort tryk, hvor stemplet stræber mod at bevæge sig i retning af pilene 133 for at tillade luft, som patienten ikke kan modtage, at fylde reservoiret.

Regneenheden 100 er også programmeret til at påvirke reservoirstemplet 98 således, at det vil blive skubbet tilbage med tilstrækkelig kraft til, at hele den forudbestemte luftmængde, der er repræsenteret ved signalet 54, bliver tvunget ind i patienten ved slutningen af indåndingsperioden. Til opnåelse heraf måles reservoirstemplets position under hele indåndingen af positionstransoren 106, som kobler signalet 108, der er proportionalt med stemplets forskydning fra dets reservoirblokerende position tilbage til regneenheden 100. Regneenheden er programmeret til at instruere stempel-drevet 116 om at skubbe stemplet 98 tilbage med en kraft, der er proportional både med luftmængden i reservoiret og den tid, der er forløbet siden indåndingsperiodens begyndelse.

17

DK 153632B

Hvis overtrykket i systemet er relativt lille, er luftmængden i reservoiret således også relativt lille, og reservoirstempeldrevet 116 vil blive instrueret om at skubbe stemplet tilbage med en lille kraft, der er tilstrækkelig til at trykke luften i reservoiret ind i patientens lunger ved slutningen af indåndingsperioden. Denne bevægelse af stemplet 98 er angivet ved pile 134 i fig. 13.

Hvis der dannes et relativt stort overtryk i systemet, er luftmængden i reservoiret også stor, og uddatasignalet 114 instruerer så stempeldrevet 116 om at skubbe reservoirstemplet tilbage med stor kraft for at sikre, at luften i reservoiret tilføres patienten ved slutningen af perioden.

Den kraft, der påtrykkes af reservoirstemplet, afhænger også af den under indåndingsperioden forløbne tid. Under den første del af perioden instrueres reservoirstemplet om at skubbe tilbage med forholdsvis ringe kraft. Når indåndingsperiodens slutning nærmer sig, og der er mindre tid tilbage til at tømme reservoiret, instruerer uddatasignalet 114 stempeldrevet 116 om at skubbe stærkere og stærkere tilbage for at sikre, at den forudbestemte mængde luft er tilført patienten ved periodens slutning.

Tryktilpasningssystemet er således programmeret til at modtage enhver luftmængde, der til at begynde med ikke kan modtages af patienten på grund af unormaliteter ved hans lungesystem. Den i reservoiret opmagasinerede luft skubbes tilbage i patientens lunger under den resterende del af indåndingsperioden, under forhold der giver størst mulig chance for, at hele den forudbestemte luftmængde bliver modtaget inden periodens slutning.

Når der'opbygges et overtryk i systemet, slippes luften således ikke ud i atmosfæren, men opmagasineres og føres 18

DK 153632B

tilbage igen under kontrollerede forhold, der har til formål at sætte patienten i stand til at optage den ønskede luftmængde.

Fig. 14 viser reservoirstemplet 98 i dets ønskede position ved slutningen af indåndingsperioden. Under den påfølgende udåndingsperiode trækkes primærstemplet 32 tilbage i pilene 136’s retning klar til næste indåndings-periode.

De ovenfor beskrevne foreteelser kan bedst forstås ved betragtning af de grafiske fremstillinger og bølgeformer, der er vist i fig. 7 til 12. Fig. 7 viser en grafisk fremstilling af signalet 112 til dannelse af det ideelle tryk sammenlignet med det faktiske trykdannelsessignal 126. I begyndelsen af indåndingen opbygges fejlsignalet 130 til en relativt stor størrelse angivet ved 130a og instruerer reservoirstemplet 98 om at optage luft. Senere under indåndingen, efterhånden som det tilladelige tryk vokser, får fejlsignalet 130 en relativt lille størrelse angivet ved 130b. I denne situation har tilpasningssysternet tilvejebragt en sådan tryktilpasning, at det faktiske tryk i systemet ved slutningen af indåndingsperioden i det væsentlige er lig med det ønskede tryk repræsenteret ved signalet 112.

Den i fig. 8 viste graf repræsenterer trykopbygningssignalet 126 i et tilfælde, hvor den i forbindelse med fig. 7 beskrevne ideelle tryktilpasningssituation ikke indtræffer. Under de forhold, der er repræsenteret ved fig. 8, forbliver trykket i stempel/patient-systemet højt, og et relativt højt trykfejlsignal 130c under den første del af indåndingen opretholdes til slutningen af indåndings-perioden som angivet ved fejlen ved 130d.

Som ovenfor beskrevet er fejlsignalerne 130c og 130d af- 19

DK 153632B

passet til at instruere stempeldrevet 116 om at bevæge reservoirstemplet 98 fra venstre mod højre i fig. 6 A for at forøge reservoirets volumen. Hvis denne stempelbevægelse imidlertid tillades på et sent tidspunkt under indåndingsperioden, skabes den uønskede situation, hvor luften forbliver i reservoiret 96, og patienten unddrages en luftmængde, der er nødvendig for at sikre tilstrækkelig ventilation. For at undgå denne uønskede situation, er regneenheden 100 programmeret til at undertrykke tryktilpasningssystemet under den sidste del af indåndingsperioden for at sikre, at den forudbestemte luftmængde, som er repræsenteret ved signalet 54, tilføres patienten med hvert åndedrag. Reservoirstemplet er programmeret til at returnere på gunstigst mulige måde under hensyntagen til reservoirvolumen og forløben tid af indåndings-perioden til sikring af, at patienten modtager den forudbestemte mængde under sikre og behagelige forhold.

Undertrykkelsessystemet forstås bedst ved betragtning af fig. 6A sammen med de grafiske fremstillinger i fig. 9 til 12. Positionssignalet 108 og tidssignalet 122 afgives begge til en i regneenheden 100 indeholdt programlogik-enhed 138, der frembringer et udgangssignal 140, som repræsenterer reservoirstemplet 98's position til enhver given tid under indåndingsperioden. Positionssignalet 140 tilføres en intern programlogikenhed 142, der er indrettet til at frembringe et stempelpositionssignal 144, som altid instruerer reservoirstemplet om at vende tilbage til udgangsstillingen ved slutningen af indåndingsperioden. Enheden 142 instruerer fortrinsvis stemplet om at vende tilbage til udgangsstillingen på en i det væsentlige asymptotisk måde, som afhænger af størrelsen af positionstilbagekoblingssignalet 108 og den resterende tid (tidssignalet 122) til slutningen af indåndingen. Positionssignalet 144 og tryktilpasningssignalet 132 føres begge til signalvægtnings- og diskrimineringsorganer, fortrinsvis et exempleringsapparat 146, som skiftevis tillader 20

DK 153632B

signalet 144 og signalet 132 at passere videre til stempeldrevet 116 som signalet 114, der er en sammensætning af signalerne 132 og 144.

Funktionen af signaleksempleringsapparatet 146 forstås bedst ved betragtning af fig. 9 til 12. Fig. 9 viser to forhold under hvilke positionssignalet 108 frembringes under en tidlig del af indåndingsperioden. Hvis luftmængden i reservoiret er relativt lille, frembringes der et svagt positionssignal 108a tidligt under indåndingen. På et passende tidspunkt 90a fastlagt ved tidssignalet 122 instruerer en positionsreturordre 144a fra logikenheden 142 reservoirstemplet 98 om gradvis at vende tilbage til nulvolumenstilling ved slutningen af indåndingsperioden. Hvis på den anden side reservoirets volumen er relativt stort, frembringes et kraftigt positionssignal 108b under en tidlig del af indåndingsperioden. På et passende tidspunkt 90b fastlagt af tidssignalet 122 instruerer et positionssignal 144b stemplet 98 om at returnere til nulvolumenstilling med større hastighed, i end positionssignalet 144a gør.

Fig. 10 viser funktionen af programlogikenheden 142 i en situation, hvori en lignende forskydning af reservoir-stemplet sker på et sent tidspunkt af indåndingsperioden.

På passende tidspunkter fastlagt af henholdsvis 90c og 90d frembringer programenheden 142 positionsordrer henholdsvis 144c og 144d om at returnere tilpasningsstemplet til nulvolumenstilling med større hastighed, end positionsordrene 144a og 144b gjorde, fordi der er mindre tid til rådighed for det samme volumen til at returnere til nul.

Fig. 11 og 12 viser, hvorledes signaleksempleringsapparatet 146 afsvækker tryktilpasningssignalet 132 således med positionssignaler 144, at reservoirvoluminet vender tilbage til nul ved slutningen af indåndingsperioden. Fig. 11 viser,

. DK 153632B

21 hvorledes et lille tryktilpasningssignal dæmpes af periodiske positionsretursignaler 144e (vist med punkterede linjer) således, at reservoirstemplet 98 gradvis vender tilbage til nulvolumenstilling ved slutningen af indåndingen .

Denne luftmængde, der returneres til patient/stempel-systemet, modtages godt uden yderligere trykdannelse som vist ved signalet 132e. En typisk tryk-tidskurve af denne art er vist ved 126 i fig. 7.

Den sammensatte kurve 114f, 132f i fig. 11 viser en situation, hvor den af hoveddrivstemplet 32 tilførte luft ikke accepteres godt af patienten, hvorved der frembringes et kraftigt trykfejlsignal ved slutningen af indåndingen. I et sådant tilfælde instruerer tryktilpasningsordren 132f stemplet 98 om at modtage større og større reservoirmængder. Som følge heraf frembringer programenheden 142 positionsordrer 144f, som periodisk dæmper signalet 132f i progressivt voksende grad for at sikre, at reservoirstemplet 98 returnerer til nulvolumenstilling ved slutningen af indåndingen.

Selv om reservoirvoluminets tilbagevenden til nul optimeres, vil der forekomme kliniske situationer, hvori den af det sammensatte signal 114 frembragte trykopbygning vil være for stor for en given patient. Dette overtryk udluftes til atmosfæren af en indstillelig sikkerhedsventil 148, der er koblet til ledningen 42. Tryksikkerhedsventilen kan være en almindelig vægt- eller en fjederbelastet ventil, eller den kan være et elektronisk eller fluidstyret apparat, som får tilført tryk-tidind-gangssignalet 112 for at tillade trykudligning på det pågældende tidspunkt af indåndingen.

Fig. 12 viser, hvorledes intern programlogikenheden 142

22 DK 153632B

er i stand til at korrigere for pludselige forandringer i trykket under indåndingsperioden. En kurve for en sådan indåndingsperiode indbefatter en tidlig del 150, som ligner kurverne 132e, 144e i fig. 11, dvs. at stemplet 98's forskydning er forholdsvis lille i begyndelsen, og den i reservoiret opmagasinerede luftmængde returneres på gunstig måde til patient/stempel-systemet af stemplet 98. På et tidspunkt 90e opstår der imidlertid et højtryksproblem, f.eks. ved hoste.

Programlogikenheden 142's reaktion på det høje tryk er vist ved en del 151 af kurven i fig. 12, hvilken reaktion ligner den, der er repræsenteret ved kurven 132f, 144f i fig. 11. Tryktilpasningen repræsenteret ved kurven 132f er utilstrækkelig efter højtrykstilstanden, men korrektionen af stemplets forskydning er kraftigere som vist ved kurverne 144f til sikring af, at reservoirstemplet returnerer til nulvolumenstil-lingen ved slutningen af indåndingsperioden.

Der kan sommetider forekomme situationer med så store tilpasningskrav, at det i forbindelse med fig. 7 til 12 beskrevne tilpasningssystem ikke kan imødekomme dem inden for den disponible indåndingstid. Dette sker sædvanligvis under et hosteanfald eller en række hosteanfald, eller når patienten kæmper imod og ånder ud medens respiratoren forsøger at tvinge luft ind i hans lunger. I sådanne tilfælde kan det være farligt, at respiratoren tvinger store mængder luft ind i patientens lunger tæt ved slutningen af indåndingsperioden, da der kan være utilstrækkelig tid til fuldførelse af denne proces uden beskadigelse af patientens lunger.

Af denne grund forlænges indåndingstiden for den pågældende periode i situationer med for store tilpasnings-krav ved, at der til det i fig. 6A viste anlæg tilføjes et indåndingsforlængelseskredsløb 152, som er vist i 23

DK 153632B

fig. 6B. Dette kredsløb indbefatter en enhed 153a til start af forlængelsen, hvilken enhed modtager et positionssignal 108 fra positionstransoren 106, der instruerer kredsløbet om, at tilpasningsstemplet har bevæget sig bort fra sin ideelle nulvolumenstilling.

Forlængelsesstartkredsen 153a modtager også fra reference-signalgeneratoren 46 et udgangssignal 54, der angiver den ønskede position (eller volumen) for stemplet i det pågældende tidsinterval under indåndingsperioden. Kredsen 153a kvantiserer den modtagne indgangsinformation, og når en afvigelse i stemplets position overskrider en forudbestemt værdi i det pågældende interval af indåndingsperioden, aktiveres forlængelsestidskredsen 153b til forlængelse af indåndingstiden. Et styresignal 153c regulerer størrelsen af den positionsafvigelse, hvor forlængelsen udløses.

Startkredsen 153a frembringer et positionsafvigelsessignal 153e til aktivering af forlængelsestidskredsen 153b, og størrelsen af signalet 153e er proportional med stemplets afvigelse fra den forudbestemte tilladelige afvigelse. Kredsen 153b styrer forlængelsestiden i overensstemmelse med den af startkredsen 153a konstaterede størrelse af stempelafvigelsen. Når f.eks. afvigelsen i stempelpositionen fra den ideelle position repræsenteret ved signalet 153e vokser, forøger kredsen 153b forlængelsestiden. Tidsenheden 153b frembringer et udgangssignal 154, som tilsidesætter indåndingsbasis-tidssignal 54 fra referen-cesignalgeneratoren 46 og forlænger indåndingstiden for den pågældende periode.

Den i fig. 6C viste graf illustrerer tilsidesættelsesfunktionen af indåndingsperioden. Forskydningen af stemplet følger i begyndelsen en kurve 108a til tiden t hvor et første host udløser tilsidesættelsessystemet til for-

« DK 153632B

længelse af indåndingstiden fra den oprindelige indåndingstid tQ til tiden t^. Stemplets forskydning følger nu kurven 108b og fører igen luft til patientens lunger. Ved tiden t £ udløser et andet host tilsidesættelsessystemet og forlænger indåndingsperioden fra tiden t^ til tiden t^. Stemplets forskydning følger så kurven 108c, og stemplet fører luft til patientens lunger indtil tiden t^, på hvilket tidspunkt udåndingsperioden begynder.

Fig. 15 viser en anden udførelse af et elektrisk tilpasningssystem, som kan føjes til det i fig. 1 viste primær-stempeldrivsystem uden behov for et tilpasningsreservoir.

Som ovenfor beskrevet repræsenterer datamatudgangssignalet 54 en ønsket volumen-tid-bølgeform, som kan reguleres i overensstemmelse med de særlige fysiologiske forhold i hver patients åndedrætssystem. Signalet 54 føres sammen med positionssignalet 76 fra transoren 74 til en analogdatamat 155, hvor de sammenlignes af en komparator 156 til frembringelse af et positionsfejlsignal 158. Analogdatamaten 155 udfører i det væsentlige samme funktion som datamaten 100, dvs. at den fremkalder tilpasningslogiksignaler ved modtagelse af tryktilpasningsinstruktioner og positionstilpasningsinstruktioner. Den tryktilpasning, der foretages af datamaten 155, er i det væsentlige den samme som tidligere beskrevet for datamaten 100's vedkommende. En tryktransor 160 frembringer et udgangssignal 162, der repræsenterer det øjeblikkelige tryk inden for hoveddrivstemplet 32. Siqnalet 162 tilføres en komparator 164 i datamaten 155, hvor det sammenlignes med en ønsket tryk-tid -bølgef orm 166, der frembringes af bølgegeneratoren 168. (Tryksignalet 162 omdannes fortrinsvis til en tryk-tid-bølgeform på samme måde som tidligere beskrevet for signalet 126). Tryksignalerne 166 og 162 sammenlignes til frembringelse af et trykfejlsignal 170, som føres til en intern programlogikenhed 172 til konvertering af trykfejlsignalet til et tilsvarende stempelpositionssignal 174, som repræsenterer den forskydning af stemplet 32, der kræves til

25 DK 153632B

korrektion af trykfejlen.

Tryktilpasningssignalet 174 sammenlignes med volumenforskydningsfejlsignalet 158 af en komparator 176 til frembringelse af et sammensat stempelpositionsfejlsignal 178, som kan sammenlignes med det positionsfejlsignal 114, der er beskrevet ovenfor for det i fig. 6A viste system. Enten trykkomposanten eller volumenforskydningskomposanten af positionsfejlsignalet 178 vægtes på en lignende men ikke nødvendigvis samme måde som den, der foretages af det ovenfor beskrevne eksempleringsapparat 146. (Eksemplerings-apparatet for signalerne 158 og 174 er for kortheds skyld ikke vist i fig. 15). Det sammensatte stempelforskydningsfejlsignal 178 føres til en komparator 180, hvor det sammenlignes med det grundlæggende stempelpositionsfejlsignal 80 til frembringelse af et tilpasningsfejlsignal 182 til drivstemplet 32.

Hvis der således ikke opbygges noget overtryk inden for stemplet 32, vil bølgeformen repræsenteret ved siqnalet 182 i det væsentlige være den samme som bølgeformen af hovedpositionsfejlsignalet 80, og stemplet vil så arbejde, som beskrevet i forbindelse med det i fig. 1 viste system. Hvis der imidlertid detekteres opbygning af et overtryk i stem-pel/patient-systemet, vil positionssignalet 178 instruere stempeldrevet 36 om at retardere fremadbevægelsen af stemplet 32 og således give tid til tryktilpasning. Skulle trykopbygningen blive relativt stor, vil stemplet 32 blive standset, eller om nødvendigt, ført tilbage til tilvejebringelse af tryktilpasning. Den ønskede volumen-tid-bølgeform repræsenteret ved positionssignalet 54 sammenlignes kontinuerligt med det faktiske stempelpositionssignal 76 for at få stempeldrevet 36 til at tilføre i det væsentlige hele det krævede luftvolumen til patienten ved slutningen af indåndingsperioden. Tilpasning tilvejebringes således ved tryk- og volumenforskydning af det i fig. 15 μ DK 153632Β viste stempel-beholdersystem på en lignende måde som den, der tilvejebringes af det særskilte tilpasningsreservoir, der findes i det i fig. £/\ viste sytem.

Fig.l6A viser en ændret udførelse af det i fig. 15 viste tilpasningssystem. Trykket inden for stemplet 32 måles af tryktransoren 160, som frembringer trykudgangssignalet 162, der repræsenterer det øjeblikkelige tryk i reservoiret.

En bølgeformsgenerator 184, som svarer til bølgeformsgeneratoren 168, frembringer et udgangssignal 186, der repræsenterer en ønsket tidsafhængig trykopbygning i stem-pel/patient-systemet. En komparator 188 sammenligner signalerne 162 og 186. Hvis det faktiske tryk repræsenteret ved signalet 162 er lig med eller større end det ønskede tryk repræsenteret ved signalet 186, afgives et af kom-paratoren frembragt elektrisk tilpasningssignal 190 til stempeldrevforstærkeren 86 til tilsidesættelse af positionsinformationen fra differensforstærkeren 82. Derved begrænses den kraft, hvormed stempeldrevet 36 påvirker stemplet således, at stemplet midlertidigt sakker bagud i forhold til bølgeformen for det ønskede volumen repræsenteret ved signalet 54, og efterhånden som det ønskede maksimumstryk stiger senere i perioden, når størrelsen af det faktiske volumen op på størrelsen af det ønskede volumen.

Hvis det faktiske tryk er mindre end det ønskede tryk, tilsidesætter tilpasningssignalet 190 positionssignalet 82 og giver ordrer til midlertidig forøgelse af stempelkraften, for at det volumen, der tilføres patienten, skal kunne nå op på det ønskede volumen.

Tilpasningssignalet forhindrer, at der frembringes et overtryk, hvilket forøger chancen for, at patienten vil være i stand til at modtage hele det forudbestemte volumen luft.

En ændret udførelse af det i fig. 16A viste tilpasninqssystem

27 DK 153632 B

er vist i fig. 16B, hvor signalet 162 for det faktiske tryk afgives direkte til bølgeformsgeneratoren og datamaten 46.

Ved denne form for tilpasningssystem er generatoren for den ønskede tryk-tidbølgeform og komparatoren i fig. 16A internt programmeret i datamaten 46 til frembringelse af et signal svarende til signalet 190 i fig. 16A til dæmpning af den ønskede bølgeform og frembringelse af et dæmpet udgangssignal 54a, der tilføres differensforstærkeren 82.

Fig. 16C viser, hvorledes det i fig. 16A viste system kan ændres til tilvejebringelse af en forlængelse af indåndingstiden ved for store tilpasningsproblemer. Det i fig. 16C viste system er i det væsentlige indrettet og arbejder på samme måde som det i fig·. 68 viste tilsidesættelsessystem.

Fig. 17 og 18 viser et andet tilpasningssystem, som indbefatter en mekanisk, hydraulisk eller pneumatisk styret tilpasningsbeholder 192 af variabel størrelse. Tilpasningsbeholderen er fortrinsvis en bælg 194 eller et andet passende organ, som udvider sig og trækker sig sammen alt efter lufttrykket deri.

En fjeder eller en række fjedre påvirker den udvidelige tilpasningsbeholder med en passende variabel og indstillelig kraft, som søger at holde reservoiret lukket, når trykket i systemet er under den forudbestemte størrelse. Hvis trykket i begyndelsen af indåndingsperioden bliver for stort, tvinges luft, som patienten ikke kan modtage, tilbage i tilpasningsreservoiret og bevirker, at fjederen 196 trykkes sammen (som vist i fig. 17), hvilket tillader reservoiret at udvide sig og modtage den overskydende luftmængde. Som vist i fig. 18 søger den af fjederen 196 påtrykte kraft at skubbe den i reservoiret oplagrede luft tilbage til patienten under den sidste del af indåndings- 28

DK 153632B

perioden. For at sikre fuldstændig tømning af reservoiret ved slutningen af indåndingen, aktiveres et ikke vist mekanisk apparat, der udøver tilstrækkelig kraft til at overvinde enhver patientmodstand automatisk under den sidste del af indåndingsfasen.

Om nødvendigt suppleres fjederkraften 196 for at sikre tømning af reservoiret. Dette kan gøres ved hjælp af en tandstangsanordning (ikke vist), som er synkroniseret mekanisk med indåndingen, men der kan også anvendes andre anordninger.

Fig. 19 viser et apparat til frembringelse af "kunstige suk". Som det er almindelig kendt, kræver normal luftfornyelse indånding af en ekstra portion luft, dvs. et suk med regelmæssige mellemrum til supplement af den normale indåndingsluft og for at forhindre lungerne i at få en stigende tendens til at klappe sammen. Apparatet 198 simulerer et periodisk suk ved frembringelse af et signal, der sætter den normale styring af den luftmængde, der tilføres af det primære stempel 32 ud af spillet. Apparatet frembringer et spændingssignal 200, der repræsenterer en sukluftmængde, som skal tilføres patienten med bestemte mellemrum, styret af en timer 202. Med forudbestemte mellemrum frembringer timeren 202 et tidssignal 203, som åbner en slusekreds 204, der så lader spændingssignalet 200 passere til bølgeformsgeneratoren og datamaten 46.

Under normale forhold frembringer datamaten 46 det stem-peldrivsignal 54, der repræsenterer den normale luftbølge, der skal tilføres patienten. I de særlige tidsrum, hvor sukbølgesignalet 200 frembringes, frembringer datamaten 46 et signal 205, som får en slusekreds 206, der fortrinsvis er af EKSKLUSIV -ELLER typen, til at afskære signalet 54 og erstatte det med et sukvolumenforskydningssignal 208, som bevirker, at stemplet påtrykkes en ekstra kraft og derved fører et ekstra sukvolumen luft til patienten.

29

DK 153632B

Volumen-tidskurven for det kunstige suk kan varieres i forhold til den tilsvarende kurve for den normale indåndingsfase repræsenteret ved signalet 54.

For eksempel kan der til simulering af et suk anvendes et større luftvolumen og en længere åndedrætsperiode. Et sådant åndedræt er illustreret ved den i fig. 20 viste volumen-tidskurve, hvor en række normale volumentidssignaler 54 efterfølges af et sukvolumentidsignal 208, der har både større volumen og længere varighed, men i hovedsagen samme form som det normale volumen-tidsignal.

Fig. 21 viser en mere avanceret udførelsesform for et apparat til frembringelse af kunstige suk end det i fig. 19 viste. Denne udførelsesform har en særskilt sukkedatamat og bølgeformsgenerator.210. En timer 212, som bestemmer antallet af sukperioder, er indrettet til at aktivere enten datamaten 46 eller datamaten 210 og få den til at afgive henholdsvis et normalt bølgeformssignal 54 eller et sukbølgeformssignal 214 til en slusekreds 216. Denne er af EKSKLUSIV -ELLER typen og videregiver enten signalet 54 eller signalet 214 til stempeldrevet.

Timeren 212 er en del af et suksimulator-kontrolbord 218, som også indeholder følgende styreorganer: en sukbølge-styrekreds 220 til styring af både det normale åndedrætsvolumen og det ekstra volumen, der tilføjes ved sukåndedrag; et organ 222 til regulering af det antal suk, der vil finde sted under hver sukperiode bestemt af timeren 212; et kredsløb 224 til indstilling af længden af sukindåndingstiden, som f.eks. kan være to eller tre gange så lang som den normale indåndingstid; et manuelt indstilleligt styreorgan 226 til ændring af sukvolumen-tidsbølgeformen, hvilket er vigtigt, da denne bølgeform undertiden skal imødekomme andre tekniske krav end den normale volumentidsbølgeform ; et automatisk styreorgan 228, der tjener til regulering af 'sukvolumen-tidsbølgeformen, og som kan 30

DK 153632B

benyttes i stedet for det manuelt indstillelige styre-organ 226; og et styreorgan 230 til frembringelse af et signal 232, som regulerer sikkerhedsventilen 148's tryk-sikkerhedsgrænser. De af sikkerhedsventilen 148 fastlagte sikkerhedsgrænser er i almindelighed forskellige fra og højere end de grænser, der kræves ved åndedræt med normalt respirationsvolumen. Den øvre trykgrænse kan være en fast værdi, som sikkerhedsventilen 148 er indstillet til styret af mekaniske, pneumatiske, hydrauliske eller elektriske organer. Grænsetrykket kan også være variabelt og følge en bestemt kurve under indåndingen, f.eks. en sådan som vist ved 60 i fig. 2, men hvor sikkerhedsventilen er indstillet til at udlufte ved et variabelt højere trykniveau end det tryk, der frembringes ved åndedræt med normalt respirationsvolumen.

Fig. 22 viser en typisk volumen-tidsbølgeform repræsenteret ved det signal, der afgives til stempeldrevet af sluse-kredsen 216. Åndedræt 54 med normalt respirationsvolumen afbrydes af et sukvolumen-åndedræt 214a og et par anderledes forløbende sukvolumen-åndedræt 214b. Åndedrættene 214a og 214b adskiller sig fra hinanden ved deres volumen, bølgeform, indåndingslængde og antal åndedrag pr. periode i overensstemmelse med parameterindstillingen på kontrol-bordet 218.

Claims (9)

3i DK 153632 B

1. Respirator til afgivelse af et styret volumen gas til en patient og indeholdende et gasafgivelsesapparat (32, 34), der har et bevægeligt organ (32) til periodisk at presse et volumen gas under tryk ind i en patients lunger under indåndingsperioden af en åndedrætscyklus, samt et drivorgan (36), der er forbundet med det bevægelige organ og indrettet til at styre dette til forskydning af det gasvolumen, der skal afgives, kendeteg-n e t ved, at respiratoren yderligere indeholder en generator (46) til frembringelse af et referencesignal (54), der angiver den varierende position af gasafgivelsesapparatets (32, 34) bevægelige organ (32), som kræves under indåndingsperioden til frembringelse af en ønsket forskydning af et gasvolumen i overensstemmelse med en forudbestemt volumen-tid-kurve, en tilbagekoblingskreds til under indåndingsperioden at tvinge positionsforskydningen af gasafgivelsesapparatets bevægelige organ (32) til at følge den forudbestemte kurve, hvilken tilbagekoblingskreds indeholder et føleorgan (74) til afføling af det bevægelige organs faktiske position og frembringelse af et positionstilbagekoblingssignal, der repræsenterer det totale faktisk forskudte gasvolumen, og en komparator (78), der er indrettet til at sammenligne refe-rencesignalet og tilbagekoblingssignalet og frembringe et af forskellen afhængigt fejlsignal, som tilføres drivorganet (36) til styring af dette på en sådan måde, at gasafgivelsesapparatets bevægelige organ indstilles til at ophæve forskellen på ethvert tidspunkt under indåndingsperioden.

2. Respirator ifølge krav 1, kendetegnet ved, at føleorganet (74) er indrettet til at frembringe positionstilbagekoblingssignalet (76) i afhængighed af positionen af et i en cylinder (34) bevægeligt stempel (32), og at det af komparatoren (78) frembragte positionsfejlsignal (80) tilføres en lineær motor (84), der bevæger stemplet og cylinderen i forhold til hinanden.

32 DK 153632 B

3. Respirator ifølge krav 2, kendetegnet ved, at referencesignalets størrelse angiver den ønskede position af stemplet (32) i cylinderen (34) under indåndingsperioden og at føle-organet (74) er indrettet til kontinuerligt at afføle stemplets position i cylinderen, samt at komparatoren (78) er indrettet til kontinuerligt at sammenligne positionstilbagekoblingssignalet og referencesignalet og frembringe positionsfejlsignalet (80) på basis deraf.

4. Respirator ifølge krav 2 eller 3» kendetegnet ved, at komparatoren er indrettet til at frembringe et positionsfejlsignal, hvis størrelse og polaritet er henholdsvis proportional med størrelsen og afhængig af retningen af den kraft, hvormed stemplet skal påvirkes af den lineære motor for at følge den forudbestemte volumen-tid kurve.

5. Respirator ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den indeholder et organ (160) til afføling af gastrykket i patienten, et apparat (184) til frembringelse af et udgangssignal, der angiver en ønsket gastrykopbygning i patienten, en komparator (188) til frembringelse af et trykfejlsignal (190), der repræsenterer resultatet af en sammenligning af det affølte tryk og det ønskede tryk, og et styreorgan (86), som får tilført trykfejlsignalet og er indrettet til at regulere det som funktion af tiden varierende volumen gas, der afgives til patienten, i afhængighed deraf (fig. 16 A).

6. Respirator ifølge krav 5> kendetegnet ved, at generatoren (46) sammenligner det af følte tryk med den ønskede tryk-opbygning i patienten og er indrettet til at udføre den nævnte regulering af det som funktion af tiden varierende volumen gas ved ændring af volumen-t id-kurven i afhængighed af størrelsen af trykfejlsignalet (fig. 16b).

7. Respirator ifølge krav 5» kendetegnet ved, at styreorganet (86) er indrettet til at udføre den nævnte regulering af det tidsafhængige volumen gas ved ændring af positionsfejlsignalet (80) i forhold til størrelsen af trykfejlsignalet (190, fig. 16A).

33 DK 153632 B

8. Respirator ifølge krav 5, kendetegnet ved, at den indeholder en fuktionsgenerator (184), der er indrettet til at frembringe en kurve for tilladeligt maksimumstryk som funktion af tiden, hvilken kurve repræsenterer den ønskede trykopbygning, og at komparatoren er indrettet til at frembringe et trykfejlsignal (190), som repræsenterer den størrelse, hvormed det affølte tryk overskrider det maksimalt tilladelige tryk.

9. Respirator ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den indeholder en funktionsgenerator, som er indrettet til intermitterende at frembringe et udgangssignal (214), der repræsenterer den varierende indstilling af det bevægelige organ i gasafgivel-sesapparatet, som er nødvendig til frembringelse af et kunstigt suk ved forskydning af et ekstraordinært volumen gas, der afviger fra det normalt forskudte gasvolumen over en indåndingsperiode, i overensstemmelse med en ønsket volumen-tid-kUrve, samt et omskifterorgan (216) til intermitterende at sætte det nævnte udgangssignal (214) i stedet for referencesignalet (54).