NO137984B - Volumcyklisk respiratoranordning. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår respiratorer, og nærmere bestemt

en volumcyklisk respiratoranordning for avgivelse av gass til pasienter under regulerte forhold, idet det tas i betraktning de særlige patologiske problem som foreligger i forbindelse med hver pasients åndedrettssystem.

En respirator er- et apparat innrettet for å tvinge gass inn i lungene på en pasient som er ute av stand til å puste normalt ved egen hjelp. Vanligvis forhindres normale åndedrett enten på grunn av patologiske forhold i forbindelse med pasientens lunger,

som f.eks. høy strømningsmotstand i luftveiene eller lungestivhet, eller på grunn av ekstra-pulmonariske fysiologiske problemer,

som f.eks. lammelse forårsaket av poliomylitt, hodeskader eller liknende, hvilket hindrer pasienten fra å oppnå tilstrekkelig lungeventilasjon.

Tidligere kjente volumcykliske respiratoranordninger omfatter innstilling både av antall ganger pr. minutt gass tvinges inn i pasientens lunger og volumet av den gass som avgis under hver åndedrettcyklus. Kjente respiratorer av denne art gir imidlertid ikke tilstrekkelig regulering av det avgitte gassvolum som funksjon av tiden under innåndingsperioden, for derved å frembringe den tidsavhengige volumstrømnings-profil som egner seg best for hver pasient med hensyn til vedkommendes spesielle pateologiske åndedrettsproblem. Tidligere kjente respiratorer har f.eks. liten eller ingen styringsnøyaktighet og tilpasning til optimalisert innånding for å oppnå størst mulig gass-

spredning i lungene uten uønsket, for tidlig trykkøkning i luft-

veiene. Det foreligger faktisk en mulighet for at meget høyt trykk kan bygges opp i-lungene til en pasient som lider av høy luftvei-motstand eller lungestivhet, hvilket kan medføre skade på pasientens lunger eller bevirke sterkt ubehag under anvendelse av respiratoren. For å løse dette problem anvendes det i henhold til tidligere kjent teknikk vanligvis ganske enkelt en utløsningsventil for umiddelbar utslipp av gass i respiratoren til den omgivende atmosfære, når usedvanlig høyt trykk avføles. Dette har imidlertid den ulempe at. gass beregnet for å avgis til pasienten bortkastes for å oppnå korrekt ventilasjon.

På denne bakgrunn av kjent teknikk er det et formål for foreliggende oppfinnelse å fremskaffe volumcyklisk respiratoranordning som regulerer gass-strømningen til en pasients lunger, på en slik måte at den gass som avgis i løpet av innåndingsperioden reguleres på optimal måte i overensstemmelse med pasientens spesielle pateologiske åndedretsproblem.

Oppfinnelsen gjelder således en volumcyklisk respiratoranordning for avgivelse av regulert gassvolum til en pasient, idet anordningen omfatter en gassvolumgenerator innrettet for periodisk å tvinge et gassvolum under trykk inn i pasientens lunger under en innåndingsperiode av en respiratorsyklus, samt en drivinnretning forbundet med nevnte generator og innrettet for innstilling av gassvolumgeneratoren til regulert forskyvning av det gassvolum som skal avgis.

Anordningens særtrekk i henhold til oppfinnelsen består her-under i at anordningen videre omfatter en generator for et referansesignal som angir den varierende innstilling av gassvolumgeneratorens stilling under innåndingsperioden som er nødvendig for å forskyve et ønsket gassvolum i samsvar med en forut bestemt funksjon for det tilførte gassvolum i avhengighet av tiden, samt en tilbakekoblingsanordning i lukket sløyfe for å tvinge gassvolumgeneratorens stillingsforskyvning under innåndingsperioden til å følge nevnte forut bestemte funksjon uavhengig av fysiologisk betingede, uforutsebart varierende trykkforhold i lungene, idet nevnte tilbakekoblingsanordning omfatter et avfølingsorgan for avføling av virklig foreliggende stilling av gassvolumgeneratoren, under innflydelse av nevnte varierende trykkforhold, og på dette grunnlag å frembringe et tilbakekoblingssignal som representerer det samlede gassvolum som til enhver tid faktisk er forskjøvet av gassvolumgeneratoren, samt en komparatorinnretning anordnet for å påvirkes av referansesignalet og tilbakekoblingssignalet samt innrettet for å registrere forskjellen mellom disse signaler som uttrykk for foreliggende avvik mellom den forut bestemte funksjon og det faktisk forskjøvede gassvolum, og på dette grunnlag å frembringe et stillingsavviksignal, som tilføres drivinnretningen for sådan styring av denne at gassvolumgeneratoren innstilles til opphevelse av nevnte avvik til enhver tid under innåndingsperioden, og -eventuelt en reguleringskrets anordnet for på grunnlag av avfølt trykkoppbygging i pasienten sammenlignet .

med en ønsket trykkoppbygging å korrigere stiilinasavvik-signalet tilsvarende forskjellen mellom nevnte avfølte og ønskede trykkoppbygging.

Foreliggende respiratoranordning omfatter kort sagt midler for periodisk å tvinge gass under trykk inni pasientens lunger.

Et stempel som er bevegelig anordnet i en sylinder, avgir fortrinnsvis den nødvendige gass til pasienten, skjønt belger som kan utvides og sammentrykkes, eller andre liknende innretninger for frembringelse av gass-strømning med fordel kan anvendes. Respiratorens arbeidsfunksjon reguleres av en drivinnretning

som påvirkes av en kurveform som representerer det gassvolum som ønskes avgitt til pasienten som funksjon av tiden. Den ønskede volum-kurveform er en idealisert tidsavhengig gass-tilførsel for avgivelse under hver innåndingsperiode i avhengighet av de spesielle fysiologiske egenskaper for pasientens åndedrettssystem. Den ønskede volum-kurveform kan være en fast kurveform, men fortrinnsvis frembringes denne kurveform av en innstillbar kurveformgenerator og et tilpasningsorgan for frembringelse av en utvalgt volum-kurveform under gitte pateologiske forhold.

Den "eventuelt foreliggende reguleringskrets omfatter fortrinns-

vis et organ forI.avfølirig ~ av det gasstrykk som bygges opp i pasienten under tilførselen av gass fra gassvolumgeneratoren og avgivelse av et tilsvarende utgangssignal, en referanseinnretning for frembringelse av et utgangssignal som angir en ønsket gasstrykk-oppbygning i pasienten, et sammenliknings-

organ for frembringelse av et trykkavviksignal som representerer resultatet av en sammenlikning mellom det avfølte trykk og den ønskede trykkoppbygning, samt et reguleringsorgan som tilføres trykkawiksignalet og er'innrettet for tilsvarende korreksjon av det stillingsavviksignal som tilføres drivinnretningen for regulering av det tidsavhengige gassvolum som avgis til pasienten fra gassvolumgeneratoren i samsvar med trykkawiksignalet.

Respiratoren i henhold til foreliggende oppfinnelse er således gjenstand for en kontinuerlig reguleringsprosess under inn-

åndingen for å sikre tilførsel av et forut bestemt gassvolum til pasienten under hver innnåndingsperiode. Hvis det foreligger pateologiske forhold i forbindelse med pasientens lunger, eller hosteanfall eller viljemessig motstand fra pasientens side mot respiratorens virksomhet, vil nevnte reguleringskrets forhindre unormal trykkoppbygning i pasientens lunger under det innledende avsnitt av innåndningsperioden. Ingen del av det foreskrevne gass " volum som skal avgis, går tapt gjennom den foreliggende sikker-

hets og utløsningsventil, men samles opp og avgis til pasienten under ideelle forhold under et senere avsnitt av innåndingsperioden. Systemet gir således optimale muligheter for at hele det forut bestemte gass-volum vil bli avgitt til pasienten før slutten av vedkommende innåndingsperiode. Detté løser det problem som oppstår ved tidligere kjente respiratorer, hvorved gass ofte må slippes ut i det omgivende rom, således at pasienten mister en del av det nødvendige luftvolum.

De ovenfor angitte og ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil

bli bedre forstått ved følgende beskrivelse av utførelses-

eksempler under henvisning til de vedføyde tegninger, hvorpå:

Fig. 1 er et blokkskjerna som viser en respirator hvori et drivstempel utgjør en del av et tilbakekoblet reguleringssystem. Fig. 2 er en grafisk fremstilling som viser en kurve for det ideelle gasstrykk i normale lunger under en innåndingsperiode, sammenlignet med to kurver som angir lungegasstrykket for unormale lunger med ofte forekommende typer av unormal trykkoppbygning;

Fig. 3 er en grafisk fremstilling som viser en kurve for

ideell gassavgivelse til en normal pasient under en innåndingsperiode, sammenlignet med en kurve som angir gass-avgivelsen til en pasient med unormale lunger;

Fig. 4 er en grafisk fremstilling som angir en kurve for den ideelle gass-strømningstakt til en normal pasient under en innåndingsperiode, sammenlignet med en kurve som angir gass-strømningen til en pasient med unormale lunger; Fig. 5 er et blokkskjerna som viser en foretrukket utførelse av et tilbakekoblet reguleringssystem for styring av stillingen for respiratorens drivstempel; Fig. 6 er et blokkskjema som angir et styresystem for gass-strømningen til en pasient fra en respirator med tilpasningsreservoar, samt et styresystem for regulering av gassvolumet i tilpasningsreservoaret, Fig. 6A er et blokkskjema som viser reguleringssystemet i fig. 6 med tillegg av overløpsanordninger for forlengelse av innåndingsperioden; Fig. 6B er en grafisk fremstilling som viser stempelforskyvningen under styring fra de overløpsinnretninger som er vist i fig. 6A, Fig. 7 er en grafisk fremstilling som viser trykkoppbygningen som funksjon av tiden for en pasient med unormale lunger ved bruk av respiratoranordningen i fig. 6, og hvorunder trykkoppbygningen tilpasses de foreliggende forhold ved hjelp av trykktilpasningsanordningen, idet den tilpassede trykkoppbygning sammenlignes med en ideell trykkoppbygning for en normal pasient; Fig. 8 er_en grafisk fremstilling somrangir en trykkoppbygning som funksjon av tiden for en pasient med normale lunger ved anvendelse av respiratoranordningen i fig. 6, og hvorved trykkoppbygningen ikke er tilpasset de foreliggende forhold ved hjelp av en trykktilpasningsanordning, idet trykkoppbygningen sammenlignes med ideell trykkoppbygning for en normal pasient; Fig. 9 er en grafisk fremstilling som angir volumforskyvningen for tilpasningsstemplet i tilpasningsanordningen i fig. 6, og hvorved både store og små volumforskyvninger som opptrer tidlig i åndedrettet føres tilbake til et programmert null-volum ved slutten av innåndingsperioden; Fig. 10 er en grafisk fremstilling som angir volumforskyvningen for tilpasningsstemplet i trykktilpasningsanordningen i fig. 6, og hvorved både store og små volumforskyvninger som opptrer sent i innåndingsperioden føres tilbake til et programmert null-volum ved slutten av nevnte periode. Fig. 11 er en grafisk fremstilling som sammenligner sammenstilte volumforskyvninger i trykktilpasningsanordningen i fig. 6 for to pasienter, idet den ene kurve angir tilstrekkelig trykktilpasning med gradvis tilbakevending av tilpasningsreservoarets gassvolum til null, mens den annen kurve angir utilstrekkelig trykktilpasning, men med en liknende gradvis tilbakevending av reservoarets gassvolum til null ved slutten av innåndingen; Fig. 12 ér en grafisk fremstilling som viser et volumforskyv-ningsforløp for trykktilpasningsanordningen i fig. 6, og hvorved tilstrekkelig trykkpasning foreligger tidlig under innåndingen, mens utilstrekkelig trykktilpasning opptrer senere i innåndingsperioden, men reservoarets gassvolum gradvis føres tilbake til null-verdien ved slutten av innåndingen; Fig. 13 viser skjematisk forholdene i respiratoranordningen i fig. 6 under et sent avsnitt av innåndingsperioden, hvorunder tilpasningsreservoaret utligner en for tidlig trykkoppbygning; Fig. 14 viser skjematisk respiratoranorndingen i fig. 6 under.utåndingsperioden med tilbakevending av tilpasningsreservoarets gassvolum til null-verdien; Fig. 15 er et blokkskjerna som viser en respirator med et alternativt tilpasningssystem, hvori et sammenstilt drivst§mpel og tilpasningsreservoar er programmert for å avgi et optimalt gassvolum til en pasient under innåndingsperioden; Fig. 16 er et blokkskjema som viser en alternativ elektrisk reguleringsmetode for å oppnå den ønskede tilpasning ved stempel/reservoar-systernet i fig. 15; Fig. 16A er et blokkskjema som viser en alternativ utførelse av den viste anordning i fig. 16; Fig. 16B er et blokkskjema som viser en fremgangsmåte for modifisering av anordningen i fig. 16 til å omfatte en overløps-innretning for forlengelse av innåndingen; Fig. 17 er en skjematisk skisse som viser en alternativ utførelse av tilpasningsreservoaret under et innledende avsnitt av innåndingsperioden. Fig. 18 er et skjema som viser tilpasningsreservoaret i fig. 17 under et sent avsnitt av innåndingsperioden, idet tømning av reservoaret har funnet sted; Fig. 19 er et blokkskjema som viser midler for å frembringe periodiske kunstige sukk under innåndingen; Fig. 20 er en grafisk fremstilling som angir gassvolumet som funksjon av tiden for normalt frembragte innåndingsperioder, og overlagret kunstige sukk frembragt i anordningen i fig. 19; Fig. 21 er et blokkskjema for en alternativ utførelse av anordningen i fig. 19 for frembringelse av kunstige sukk, og Fig. 22 er en grafisk fremstilling som viser gassvolumet som funksjon av tiden for innåndinger frembragt av anordningen i fig. 21 for kunstige sukk.

I fig. 1 er det vist en respirator 30 med et stempel 32 anordnet

i en sylinder 34. Stemplet drives frem og tilbake i sylinderen ved hjelp av passende drivinnretninger 36, fortrinnsvis en translasjonsmotor, som f.eks. en lineær hydraulisk motor eller induksjonsmotor, som er tilkoblet stemplet gjennom passende koblingsmidler (ikke vist).. Andre motortyper eller drivinnretninger for stemplet, som f.eks. mekanisk tannstang og tannhjul eller fluidforsterkere, kan imidlertid også anvendes.

Likeledes kan en belganordning anvendes i stedet for stemplet

for periodisk tilførsel av gass til pasientens lunger.

En gassledning avgir en gassmengde, vanligvis luft éller en passende blanding av luft og oksygen, til det innvendige av stempelsylinderen. Når stemplets drivinnretning 36 skyver stemplet forover i retning av pilen 40 i fig. 1, tvinges gass som er sluppet inn gjennom ledningen 38, ut av stempelsylinderen 34 ved hjelp av passende ventiler (ikke vist), for overføring

gjennom en ledning 42 til en pasient (skjematisk angitt ved

44) for på vanlig måte å tilføre gass til pasientens lunger.

Den resiproserende bevegelse av stemplet pumper periodisk gass

inn i pasientens lunger for å simulere innåndingsperioden ved normale åndedrett og tillate passende innstilt tid for ut-

ånding. Utåndingsperioden opptrer hver gang stemplet trekkes tilbake, mens pasienten ånder ut passivt gjennom en separat krets (ikke vist),eller ved hjelp av hjelpeorganer for ut-

åndingen eller tilbakeholdningsorganer (ikke vist) slik det er velkjent innenfor respiratorterapien.

Foreliggende oppfinnelse angir midler for styrt bevegelse av stemplet for å avgi et regulert gassvolum til pasienten i løpet av hver innåndingsperiode. En regneenhet og kurve-generator 46 mottar inngangsdata som bestemmer det tidsavhenige gassvolum som skal avgis under innåndingen. Sådanne data omfatter signaler' fra en innstillbar taktgiver 48 for åndedrettet, en styreinnretning 50 for innstilling av innåndings/utåndings-forholdet samt en styreinnretning 52 for innstilling av åndedrettsvolumet.

Regneenheten 46 utgjøres fortrinnsvis av en analog regnemaskin spesielt innrettet for formålet, samt en signalgenerator.

Andre spesialkonstruerte hybrid-enheter eller signalgenerator-anordninger kan imidlertid også anvendes. Regneenheten programmeres for en bestemt databehandling og frembringelse av

et spenningssignal eller referansesignal 54 proporsjonalt med ,,det.gassvolum som ønskes avgitt til pasienten som en funksjon av tiden. Fortrinnsvis utgjør signalet 54 et stillingssignal som styrer stemplet til en sådan bevegelse at et gitt gassvoulum tvinges inn i pasientens lunger som en funksjon av tiden. I en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen kan utgangssignalet 54 innstilles manuelt av en operatør ved hjelp av et inngangssignal 56 i overensstemmelse med en ønsket kurveform, eller

utgangssignalet kan være gjenstand for automatisk innstilling ved hjelp av et inngangssignal 58, som representerer en ønsket kurveform som genereres i selve regneenheten. Operatøren kan f.eks. velge en spesiell kurveform som representerer det tidsavhengige gassvolum som best passer for den foreliggende pasients spesielle åndedrettsforhold. Det kan således velges forskjellige kurveformer, som henholdsvis representerer pasienter med normale lunger eller med mildere luftveihemninger, pasienter med alvorlige luftveishindringer eller nedsatt lungeelastisitet, eller liknende. Referansesignalet 54 angir fortrinnsvis det optimale gassvolum som funksjon av tiden,

for avgivelse i løpet av hver innåndingsperiode, idet pasientens spesielle pateologiske problemer med hensyn til sine åndedrettsorganer tas i betraktning.

Den tids/volum-funksjon som genereres av regneenheten kan være beregnet for normale forhold, hvilket vil si for en pasient hvis lunger ikke er syke, men som likevel midlertidig er ute av stand til å puste normalt selv, eller for pasienter med unormale lungeforhold, som f.eks. høy luftveimotstand (astma eller emfysema) eller lav lungeelastisitet (lungestivhet som f.eks. pulmonær fibrose).

Fig.2 til 4 viser kurver som angir den pulmonære dynamikk for normale pasienter sammenliknet med pasienter med unormale lunger. En kurve 60 i fig. 2 viser en typisk trykkoppbygningsprosess i lungene for en normal pasient under innånding. Et kurvepar 6 2 og 64 i fig. 2 representerer to vanlige typer av trykkoppbygning i lunger med motstands- eller elastisitets-problemer hvorved trykket bygges opp i raskere takt under innledende avsnitt av innåndingsperioden, sammenliknet med forholdene ved normale lunger. Når en respirator tvinger gass inn i lungene på en pasient, måvdet omsorgsfullt inngås oppbygning av for høyt trykk, fordi sådant trykk kan skade pasientens lunger f.eks ved bristning. Det er også ønskelig å avgi et forut bestemt fast gassvolum til hver gitt pasient under hver innåndingsperiode. Tidligere kjente respiratorer har ofte den ulempe at de tillater for kraftig trykkoppbygning for normale pasienter, når et forut bestemt gassvolum avgis til disse, hvilket utløser en sikkerhetsventil for utslipp av gassen i den omgivende atmosfære. Dette betyr imidlertid tap av gass som faktisk er nødvendig for lungenes gassutveksling.

Respiratoren i henhold til foreliggende oppfinnelse er innrettet for å drive stemplet 32 på en sådan måte at gass avgis under ideelle forhold, hvilket hindrer for kraftig trykkoppbygning for pasienter med unormale lunger, (slik det angitt ved kurvene 62 eller 64), samt gir størst mulig sjanse for at et forut bestemt, nødvendig gassvolum vil bli avgitt til pasienten under hver innåndingsperiode. Som det vil fremtre klart ved den følgende detaljerte beskrivelse, er respiratoren i henhold til foreliggende oppfinnelse konstruert for å frembringe optimal gasspredning i lungene, hvilket gir små muligheter for at gassutslipp til atmosfæren blir nødvendig. Som beskrevet ovenfor, frembringes de ideelle trykkoppbygnings-forhold under innåndingen fortrinnsvis ved styring av det gassvolum som avgis til pasienten under hver innåndingsperiode. En kurve 66 i fig. 3 viser hvorledes normale lunger fylles

når et forut bestemt gassvolum tvinges inn i dem. En kurve 68 i fig. 3 representerer et volum/tidsforhold for en pasient med sådanne unormale lunger at den innledende fylling av pasientens lunger ligger lavere enn for normale lunger.

Fylningen skjer imidlertid raskere for pasienten med unormale lunger under de senere avsnitt av perioden, og i begge tilfeller vil det bli mottatt samme samlede gassvolum ved slutten av innåndingsperioden, så sant ikke det oppstår overtrykk i de unormale lunger, hvilket medfører utslipp av gass til atmosfæren.

Følgende detaljerte beskrivelse vil nå vise at respiratoren er innrettet for å avgi gass under normale lungeforhold slik det - .er vist ved volumkurven 66. For pasienter med mer eller mindre unormale lunger kan imidlertid volum/tids-signalet 54 forandres, enten manuelt eller automatisk, henhv. over inn-gangene 56 eller 58, for derved å oppnå nærmere tilpasning til kurven 68, som innebærer optimal avgivelse av gass til pasienter med unormale dynamiske åndedrettsforhold.

Kurven 70 i fig. 4 viser strømningstakten for gassinntaket i lungene for en normal pasient. En kurve 72 i fig. 4 angir tilsvarende strømningstakt som funksjon av tiden for en pasient med unormale lunger, og hvorved den innledende fylningstakt ligger lavere enn for den normale pasient. Ved slutten av innåndingsperioden er imidlertid strømningstakten større for pasienten med unormale lunger, således at det samme gassvolum vil bli avgitt til begge pasienter under innåndingsperioden.

Stillingen av stemplet 32 styres nøyaktig ved hjelp av

et sluttet tilbakekoblingssystem, som kontinuerlig innstiller stempelstillingen for bibehold av den ønskede gass-strømning, slik den er representeret ved utgangssignalet 54 fra regneenheten. Det tilbakekoblede reguleringssystem omfatter en passende omformer eller et avfølingsorgan 74 for måling av systemets styrte variable, som er det gassvolum som faktisk er avgitt-til pasienten, som en funksjon av tiden. Alternativt kan omformeren 74 måle det gassvolum som er tilbake i sylinderen 34. Omformeren 74 er fortrinnsvis en stillings-omformer som

bestemmer den for øyeblikket foreliggende stilling, av stemplet 3 2 inne i sylinderen 34, samt frembringer et styresignal eller

tilbakekoblet stillingssignal 76 proporsjonalt med det virkelige gassvolum som er avgitt av stemplet 32. Det tilbakekoblede

reguleringssystem omfatter også et organ, representert ved et summeringspunkt 78, ..for sammenlikning av det ønskede stillingssignal 54 med tilbakekoblingssignalet 76 for frembringelse av et avviksignal 80, som gir uttrykk for avviket mellom det ønskede volum og det virkelige gassvolum som er avgitt av stemplet, som en funksjon av tiden. Stillingsavviket tilføres så stemplets drivinnretning 36 for styring av stempel-bevegelsene ved kontinuerlig innstilling av stemplets stilling for å bibeholde den ønskede volum/tids-strømninq av gass fra sylinderen 34 til pasienten.

Det tilbakekoblede reguleringssystem styrer således stemplet på nøyaktig måte for å frembringe det ønskede tidsavhengige gassvolum, slik det angis av regneenheten. Passende styre-signaler for både normale og unormale lunger kan videre beregnes og anvendes for riktig stempelstyring, enten i manuell eller automatisk arbeidsmodus.

Fig. 5 viser en anordning for elektrisk påvirkning av stemplet 32. Denne anordning er bare angitt som et utførelseseksempel,

da det også er mulig å styre stempelbevegels^ne ved hjelp av mekaniske eller fluidistiske styreinnretninger. En ønsket kurveform, slik den er representert ved signalet 54, frembringes av regneenheten 46 og tilføres en differensialforsterker 82. Denne differensialforsterker mottar også tilbakekoblingssignalet 76 som representerer den foreliggende stilling av stemplet 14 som en funksjon av tiden. Differanseforsterkeren frembringer avviksignalet 80, som er en spenning med en størrelse og polaritet som tilsvarer den algebraiske forskjell mellom størrelsene av stillingssignalene 54 og 76.

Stemplet drives fortrinnsvis av en translasjonsmotor, som skjematisk er representeret ved 84. Motoren er konstruert for å skyve stempelarmen enten mot høyre eller mot venstre i fig. 5, i avhengighet av hvilken styrefase i motoren som energiseres. Awik^-siganlet 80 tilføres en kraftforsterker 86 som avgir varierende energimengder til translasjonsmotoren for drift av stemplet. Den tilførte energimengde er avhengig av størrelsen av awik-signalet 80. Desto større dette avvik er, desto mer energi vil bli tilført translasjonsmotoren, og desto lengere og hurtigere beveges motoren. Positive avviksspenninger bevirker bevegelse av traslasjonsmotoren i en bestemt retning, mens negative spenninger bevirker bevegelse i motsatt retning. Translasjonsmotoren kan drives ved hjelp av likestrøm eller vekselstrøm, og med effekt tilpasset formålet. Når det gjelder drift ved lav vekselstrøms- eller likestrøms-effekt, kan kraftforsterkeren 86 utgjøres av en lineær forsterker som

direkte avgir energi til translasjonsmotoren. Når det dreier '•"<■ seg om høyeffektdrift> hvilket bestemmes av kraftbehovet for vedkommende translasjonsmotor, utgjøres kraftforsterkeren 86 av portkretser 88 og 90 for tyristor-drivkretser, som generelt er vist ved 92. For vekselstrømsmotorer utgjøres vedkommende tyristorer -av "Triac"-elementer. Som det vil være vel kjent for fagforlk på området, utgjøres hvert Triac-element av en portstyrt, helperiodisk silisium-bryter, som er beregnet for omkobling fra en blokkert tilstand til en ledende tilstand for begge polariteter av påtrykt spenning, idet uttrykket "Triac" er handelsnavnet for sådanne omkoblere. Hvert Triac-element gjør således tjeneste som en bryter og varierer effektiv-verdien for motorspenningen, for derved å innstille det tidsavsnitt vekselsstrømsnettet er tilsluttet en gitt styrefase i motoren. Avvikspenningen 80 omformes således til et tidsavhengig signal av Triac-drivkretsene 92, som avgir strøm enten til porten 88 eller 90 i avhengighet av polariteten for avvik-signalet 80. Den port som åpnes, avgir energi til motoren for drift i den retning og med den kraft som bestemmes av polaritet og størrelse av avvik-signalet 80.

For likestrømsmotorer utgjøres de anvendte tyistorer av styrte silisiumlikerettere (SCR). Som det vil være vel kjent av fagfolk på området, er sådanne SCR-likerettere portstyrte halv-periodcbrytere. Virkemåte for portkretsen i likestrømstilfellet er analog med virkemåte for vekselstrømstilfellet. Portkretsene er generelt betegnet med 88 og 90, og hver SCR virker som en bryter for innstilling av det tidsavsnitt hvorunder en like-rettet vekselspenning påtrykkes motoren. Positive eller negative awik-spenninger omformes til tidsavhengige signaler som åpner enten porten 88 eller 90, for å bevirke bevegelsen av- stemplet enten mot høyre-eller mot venstre i fig. 1..

Stillingen av stemplet når det beveges i avhengighet av translasjonsmotoren, avføles av stillinasomformeren 74 som fortrinnsvis utgjøres av et presisjonspotensiometer eller en lineært variabel differensialtransformator. Tilbakekoblings-spenningen 76 er proporsjonal med stemplets stilling. Ved tilførsel av denne spenning til den ene inngang for differanseforsterkeren 82, vil stempelstillingen kontinuerlig bli etter-innstilt i.overensstemmelse .med den pønskede kurveform, representeret ved signalet 54. Fig. 6 viser et separat tilpasningssystem 94 som kan anvendes sammen med den grunnleggende respiratorkonstruksjon i fig. 1 for å avgi gass til en pasient under forhold som er optimalt tilpasset de foreliggende spesielle pateologiske forhold for foreliggende pasients åndedrettssystem, eller i visse tilfeller å kompensere for uriktig innstilling av selve respiratoren. Tilpasningssystemet omfatter et tilpasningsreservoar 9 6 i gassforbindelse med sylinderen 34 for primærstemplet 32. Tilpasningsreservoaret mottar fra primærstemplet enhver gassmengde som ikke kan utnyttes enten på grunn av høy luftvei-motstand eller unormal lungeelastisitet. Sådanne problemer bevirker for tidlig eller uriktig trykkoppbygning i pasientens lunger, og gass som ikke kan utnyttes av pasienten på grunn av denne trykkoppbygning, lagres i tilpasningsreservoaret under de innledende avsnitt av innåndingsperioden. Under de senere avsnitt av denne periode tvinges den oppsamlede gass tilbake inn i pasientens lunger under regulerte og optimale forhold, ved hjelp av et stempel 98 i reservoaret. Tilpasningssystemet øker derved sjansen for at en pasient med unormale lunger vil være i stand til å trykk-tilpasse seg til et visst gassvolum som er nødvendig for skikkelig gass-utveksling i lungene, i stedet for utslipp av den gass som ikke kan utnyttes, til den omgivende atmosfære. Fig. 6 viser en foretrukket anordning for drift av primærstemplet og reservoarstemplet for avgivelse av gass til pasienten under forhold som er regulert i overensstemmelse med de særskilte pateologiske forhold som foreligger i forbindelse med pasientens åndedrettsorganer. En databehandler 100, fortrinnsvis en spesialkonstruert analog regneenhet, mottar inn-gangs informasjon tilsvarende det foreliggende gasstrykk i sylinderen 34 og den foreliggende stilling av reservoarstempelet 98. Gasstrykket i sylinderen 34 og i pasientens lunger måles

ved hjelp av en trykkomformer 102 som frembringer et inngangssignal 104 proporsjonalt med det målte trykk, for tilførsel til regneenheten. En stillingsomformer 106 frembringer et inngangssignal 108 proporsjonalt med. den avfølte stilling av stemplet 98, for tilførsel til regneenheten.

Regneenheten 100 omfatter en kurvegenerator 100 for innstilling

av trykk/tids-forløpet, og som er programmert for å frembringe et utgangssignal 112 med en kurveform som angir et optimalisert tidsavhenig trykkoppbygningsforløp i lungene for en normal pasient under hver -innåndingsperiode. Regneenheten er programmert for i avhengighet av signalet 104 og annen programin-formasjon som vil bli nærmere beskrevet nedenfor, å frembringe et utgangssignal 114 som påvirker passende drivmidler 116

for stemplet, fortrinnsvis en translasjonsmotor for å styre stillingen av reservoarstemplet 98.

Den forløpende tid under hver innåndingsperiode beregnes innvendig i regneenheten 100 ved hjelp av logiske programkretser 118 i avhengighet av et datasignal 119 fra regneenheten 46,

og som representerer pasientens åndedrettstakt og forholdet mellom innåndings- og utåndings-tid. Fig. 6 viser at

signalet 119 frembringes av takt/forholds-data 120 i avhengighet av et signal 121 fra regneenheten 46. Signalet 119 frembringes i virkeligheten av regneenheten 46 i avhengighet av takt/forholds-data tilført denne enhet. Programkretsene 118 frembringer et utgangssignal 122 som representerer den forløpende tid, og dette signal føres videre til innvendige logiske programkretser 124 i regneenheten sammen med trykksignalet 104 for å frembringe et utgangssignal 126, som representerer kurveformen for det virkelige trykkforløp som en funksjon av tiden. Trykksignalet 126 for det virkelige forløp, sammenlignes med den tilsiktede optimale trykk/tid-kurveform

112 i et summeringspunkt 128 for å frembringe et trykkavviksignal 130. Trykkavvik-signalet tilføres til innvendige logiske programkretser 131 for overføring av trykksignalet til et tilsvarende stillingsavvik-signal 132 for stemplet, og som representerer den påkrevde forskyvning av stemplet 98 for å oppnå tilpasning til det trykk som representeres av trykkavvil-signalet. Stillingsawik-signalet 132 styrer delvis bevegelser, av reservoarstemplet 98 ved hjelp av utgangssignalet 114.

Hvis pasientens åndedrett '-er normalt, vil avvikssignalet 132 være null, og trykket i pasientens lunger vil tillates å øke under innåndingsperioden uten fylning av tilpasningsreservoaret. I dette tilfelle vil tilpasningsstemplet 98 forbli i fast stilling, slik det er vist stiplet i fig. 6, og blokkerer derved enhver strømning av gass inn i tilpasningsreservoaret. Dette vil si at utgangssignalet 114 fra regneenheten instruerer tilpasningsstemplets drivmidler 116 til å holde reservoarstemplet 98 i en stilling som blokkerer tilpasningsreservoaret så lenge trykkoppbygningen forløper normalt. All gass som avgis fra primærstemplet tilføres således pasienten så lenge trykkoppbygningen innenfor systemet forblir normalt under innåndingsperioden.

Hvis imidlertid pasienten har høy luftveimotstand eller liten lungeelastisitet, eller hvis vedkommende pasient hoster eller viljemessig motsetter seg innføring av gass i lungene, vil trykket i systemet overskride det normale og det tilbakekoblede trykksignal 104 vil være større ved et gitt tidspunkt, representert ved signalet 119, enn det ideelle trykk representert ved signalet 112. I dette tilfelle blir trykkavvikssignalet 130 større enn null og instruerer stemplets drivinnretning 116, ved hjelp av utgangssignalet 114, til å trekke tilbake reservoarstemplet 98 fra den stilling som er vist stiplet i fig 6, for derved å øke volumet av reservoaret 96 og således senke det herskende trykk i pasientens lunger og i det primære stempel-system. Tilpasningsgraden, hvilket vil si forskyvningen av stemplet 98 bort fra reservoarets null-volum, er proporsjonalt med størrelsen av den uønskede trykkoppbygning, og således også med størrelsen av trykkavvik -signalet 83. Fig. 6 viser forskyvningen av tilpasningsstemplet under oppbygning av et overtrykk, hvorved stemplet vil forskyves i retning av pilene 130 for å tillate gass som ikke kan opptas av pasientens lunger å fylle tilpasningsreservoaret.

Regneenheten 100 er også programmert til å påvirke reservoarstemplet 98, således at dette blir forskjøvet tilbake med tilstrekkelig kraft til at hele det forut bestemte gassvolum, representert ved signalet 54, vil bli tvunget tilbake i pasientens lunger ved slutten av innåndingsperioden. For å oppnå.dette resultat måles reservoarstemplets stilling under innåndingen ved hjelp av stillingsomformeren 106, som overfører tilbake til, omformeren 100 signalet 108 som er proporsjonalt med forskyvningen av stemplet bort fra dets reservoar-blokkerende stilling. Regneenheten programmeres til å instruere trans-las jonsmotoren 116 til å meddele en forskyvningskraft bakover proporsjonalt med både gassvolumet i tilpasningsreservoaret og forløpen tid fra begynnelsen av innåndingsperioden. Hvis således overs.kuddstrykket i systemet er relativt lite, vil også gassvolumet i tilpasningsreservoaret være relativt lite, og tilpasningsstemplet vil bli instruert til å skyve tilbake med en liten kraft tilstekkelig til å bringe gassen i reservoaret tilbake i pasientens lunger ved utløpet av innåndingsperioden. Denne bevegelse av stemplet 98 er representert ved piler 134, slik som vist i fig. 13.

Hvis overtrykket i systemet er relativt høyt vil gassvolumet

i tilpasningsreservoaret være stort, og utgangssignalet

104 vil instruere drivinnretningen 116 til å skyve tilbake reservoarstemplet med stor kraft for å sikre at gassen i reservoaret vil bli avgitt til pasienten ved utløpet av innåndingsperioden .

Den kraft som påføres reservoarstemplet er også avhengig av forløpen tid under innåndingsperioden. Dette vil si at tilpasningsstemplet under de innledende avsnitt av perioden instrueres til forskyvning bakover med relativt liten kraft. Etter som innåndingsperioden nærmer seg sin slutt og det er tilbake kortere tid for tømning av reservoaret, instruerer utgangssignalet 114 stempeldriveren 116 til stadig kraftigere forskyvning bakover for å,sikre at det forut innstilte,gass-volum vil bli avgitt til pasienten ved utløpet av perioden. Trykktilpasningsanordningen er således programmert til å motta enhver gass som innledningsvis ikke kan utnyttes av pasienten på grunn av et abnormalt åndedrettssystem. Den gass som lagres i tilpasningsreservoaret skyves tilbake i pasientens lunger under den gjenværende del av innåndingsperioden, under sådanne^ betingelser at det oppnås størst mulig sansynlighet for at hele det forut bestemte gassvolum kan mottas før utløpet av perioden. Når det oppstår overtrykk i systemet, vil således ikke gassen bli sluppet ut til atmosfæren, men lagret og tilført senere under forhold regulert på en slik måte at det blir mulig for pasienten å motta hele det ønskede gassvolum.

Fig. 14 viser tilpasningsstemplet 98 i ønsket stilling ved slutten av innåndingsperioden. Under den utåndingsperiode som følger, vil primærstemplet 32 bli' trukket tilbake i retning av pilene 136 til beredskap for neste innåndingsperiode .

De ovenfor angitte forhold vil kunne forstås best ved henvisning til den grafiske opptegning og kurveformene i fig. 7-12. Fig. 7 viser en grafisk angivelse av det ideelle trykk-oppbygningssignal 112 sammenliknet med det virkelige trykkopp-bygningssignal 126. Under innåndingen øker avvik-signalet 130 innledningsvis til en relativt høy verdi som er angitt ved 130a, for å instruere reservoarstemplet 98 under til-pasningen. Senere under innåndingsforløpet, når det tillatelige trykk økes, vil avvik-signalet 130 anta en relativ liten verdi, slik som angitt ved 130b. I denne situasjon har tilpasningssystemet frembragt trykktilpasning, således at det virkelige trykk i systemet ved slutten av innåndingsperioden hovedsakelig er like stort som det ønskede trykk representert ved signalet 112.

Fig. 8 viser en grafisk fremstilling av det virkelige trykksignal 126 i det tilfelle den ønskede trykktilpasning, slik den er angitt i fig. 7, ikke finner sted. I den tilstand som er representert ved fig.8, vil trykket i det system som utgjøres av stemplet og pasientens lunger forbli høyt, og et relativt høyt trykkavviksignal 130c tidlig i innåndingsperioden forblir

forholdsvis uforandret inntil slutten av innåndingen, slik det er angitt ved-avviket 130d.

Som beskrevet ovenfor har awiksignalene • 130c og 130d til formål å instruere translasjonsmotoren 116 til å bevege tilpasningsstemplet 98 fra venstre mot høyre i fig. 6, i den hensikt å øke reservoarvolumet. Hvis imidlertid denne stempel-bevegelse tillates ..sent i innåndingsperioden, vil det oppstå

en uønsket situasjon hvori gass vil forbli i reservoaret 96, således -at pasienten fratas det nødvendige gassvolum for sikring av tilstrekkelig gassutveksling i lungene. For å overvinne denne uønskede situasjon er regneenheten 100 programmert til å bevirke overløp av trykktilpasningssystemet under de avsluttende avsnitt av innåndingsperioden, for å sikre at det foreliggende gassvolum, slik det er representert ved signalet 54, avgis til pasienten for hvert åndedrett. Reservoarstemplet programmeres til å vende tilbake på optimal måte under den foreliggende tilstand for reservoarvolumet og den forløpende tid av innåndingsperioden, for derved å sikre at pasienten mottar det forut bestemte gassvolum under betingelser som er sikre og gir muligheter for tilpasning.

Overløpssystemet forstås best under henvisning til fig. 6, sammen med de grafiske opp/tegninger i fig. 9 til 12. Stillingssignalet 108 og tidssignalet 122 tilføres begge til de logiske programkretser 138 i regneenheten 100 som frembringer et utgangssignal 140, som representerer den virkelige stilling av stemplet 98 ved ethvert gitt tidspunkt i løpet av innåndingsperioden. Stillingssignalet 140 tilføres de indre, logiske programkretser 142, som er innrettet for å frembringe et stempelstillingssignal

: 144 som alltid instruerer reservoarstemplet til å vende tilbake til nullstillingen ved slutten av innåndingsperioden. Programmet 142 instruerer stemplet til å vende tilbake til nullstillingen ved hovedsakelig asymtotisk bevegelse i avhengighet av verdien av det tilbakekoblede stillingssignal 108 og den gjenværende tid (tidssignalet 122) til slutten av innåndingsperioden. Stillingssignalet 144 og trykktilpasningssignalet 132 tilføres begge til

signalvurderings- og diskfimineringsorganer, som fortrinnsvis "utgjøres av en velgeinnrentirig 146, som alternativt tillater signalet 144 eller signalet 132 å overføres til motoren 116 som signalet 114, som således vil utgjøres av en kombinasjon av signalene 132 og 144. ~

Virkemåten for velgeinnretningen 146 vil best forstås ved henvisning til fig. 9-12. Fig. 9 viser to utviklingsforløp for stillingssignalet 108 under innledende avsnitt av innåndingen. Hvis reservoarvolumet er relativt lite, oppstår et lavt stillingssignal 108a på et tidlig tidspunkt under innåndingen. Ved et passende tidspunkt 90a fastlagt av tidssignalet 122, vil et tilbakestillingssignal 144a utsendt fra logiske kretser 142 instruere reservoarstemplet 98 til gradvis å vende tilbake til nullvolum-stillingen ved slutten av innåndingsperioden. Hvis på den annen side reservoarvolumet er relativt stort, vil et kraftig stillingssignal 108b opptre under de innledende avsnitt av innåndingsperioden. Ved et passende tidspunkt 90b fastlagt av tidssignalet 122, vil et stillingssignal 144b gi stemplet 98 ordre til å vende tilbake til null-volumet i raskere takt enn ved stillingssignalet 144a.

Fig. 10 viser arbeidsfunksjonen for de logiske programkretser 142 i en situasjon hvori en liknende forskyvning av reservoarstempelet opptrer under et sent avsnitt av innådningsperioden. Ved passende tidspunkter angitt ved 90c, 90d, frembringer programkretsene 142 stillingsordre, henhv. 144c og 144d, for tilbakeføring av tilpasningsstemplet til null.-stilling i raskere takt enn instruert av stillingsordrene 144a og 144b,

med den begrunnelse at det i foreliggende tilfelle er mindre tid til disposisjon for innskrenkning av samme volum til null-verdien.

Fig. 11 og 12 viser* hvorledes velgerinnretningen 146 nedsetter trykktilpasningssignalet 132 ved hjelp av stillingssignaler 144, for derved å tilbakestille reservoarvolumet til null-verdien ved slutten av innåndingsperioden. Fig. 11 viser hvorledes et svakt tilpasningssignal nedsettes av periodiske tilbakevendings-signaler 144e (vist ved stiplede linjer) således at reservoarstemplet 98 gradvis vender tilbake til null-volumet før slutten av innåndingsperioden. Dette gassvolum som tilbakeføres til pasient/stempel-systemet oppnås uten vanskeligheter og ytterligere trykkøkninger, slik som angitt ved signalet 132e vist ved hel-

trukne linjer. Et typis"k trykk/tids-forløp av denne type er angitt ved kurve 126 i fig. 7.

På den annen side angir den sammensatte kurve 144f, 132f i fig.

11 en situasjon hvori gass avgitt fra hovedstemplet 32 ikke mottas på gunstig måte av pasienten, således at det oppstår et høyt trykkawiksignal ved slutten av innåndingen. I dette tilfelle instruerer trykktilpasningsordren 132f stemplet 98

til å medgi større og større reservoarvolum. Som et resultat av dette, frembringer programkretsene 142 stillingsordre 144f,

som periodisk nedsetter signalet 132f i stadig høyere takt, for å sikre at reservoarstemplet 98 tilbakestilles til null ved slutten av innåndingen.

Skjønt reservoarvolumets tilbakestilling er optimalisert, vil

det likevel foreligge kliniske situasjoner hvori trykk-

oppbygningen frembragt ved det sammenstilte signal 114 vil bli for høyt for en gitt pasient. Dette overtrykk utløses til atmosfæren ved hjelp av en innstillbar sikkerhetsventil 148 tilbakekoblet ledningen 42. Trykkutløsningsventilen kan være en enkel vektbelastet eller fjørbelastet innretning, eller kan i en annen utførelse utgjøres av et elektronisk eller fluidistisk organ som tilføres trykkinngangssignalet 112 for å tillate trykkutløsning ved ønsket tidspunkt under innåndingen.

Fig. 12 viser hvorledes regneenhetens logiske programkrets 142 er i stand til å korrigere prosessen ved plutselige trykk-forandringer under innåndingsperioden. En kurve for en sådan innåndingsperiode omfatter et avsnitt 150 tidlig i perioden,

og som er av liknende art som kurven 132e, 144e i fig. 11. Dette vil si at den innledende forskyvning av stemplet 98 er forholds-

vis liten og at gass lagret i reservoaret på gunstig måte tilbakeføres til pasient/stempel-systemet ved hjelp av stemplet 98. Ved et tidspunkt 90e kan imidlertid et høytrykksproblem oppstå

f.eks. ved en hostning. Reaksjonen av programkretsen 142 på høy-trykkstilstanden er vist av et avsnitt 151 av kurven i fig. 12, - som angir en -liknende reaksjon som kurvene 132f, 144f i fig.' 11. Den trykktilpasning som er angitt ved kurven 132f er mindre enn tilstrekkelig etter den oppståtte høytrykkstilstand, men stempelforskyvning-korreksjonen er kraftigere, slik det er angitt ved kurvene 144f for å sikre at reservoarstemplet vender tilbake til null-stilling ved enden av innåndingsperioden.

Det vil i blant foreligge ekstreme tilpasningssituasjoner som de beskrevne tilpasningssystemer i fig. 7-12 vil være ute av stand til å behandle innenfor den tilgjengelige innåndingstid. Dette opptrer vanligvis under en enkelt eller en rekke hostninger, eller når pasienten stritter i mot og puster ut samtidig som respiratoren forsøker å tvinge luft inn i lungene. Under disse forhold vil det være farlig om respiratoren tvinger store mengder luft inn i pasientens lunger ved slutten av innåndingsperioden, da det kan foreligge utilstrekkelig tid til utførelse av en sådan prosess uten skade på pasientens lunger.

For ekstreme tilpasningssituasjoner vil følgelig innåndingstiden under det foreliggende åndedrett kunne forlenges ved modifisering av anordningen i fig. 6 til å omfatte en regneenhet 152, vist i fig. 6a og innrettet for å styre en forlengelse av innåndingsperioden. Denne regneenhet omfatter logiske programkretser 153a for bestemmelse av forlengelsen, og som mottar et stillingssignal 108 fra stillingsomformeren 106 for å meddele 'programkretsene at tilpasningsstemplet har forskjøvet seg fra sin ideelle stilling ved null-volumet. Programkretsene, 153 mottar også utgangssignalet 54 fra kurvegeneratoren 46, som angir den ønskede stempelstilling eller volumverdi for vedkommende tidsintervall under innåndingsperioden. Programkretsene 153a kvantifiserer den mottatte inngangsinformasjon og når et stempel-stillingsavvik større enn en forut bestemt verdi overskrides under vedkommende avsnitt av innåndingsperioden, aktiveres et logisk forlengelsesprogram 153b for forlengelse av innåndingstiden. Et styresignal 153c innstiller størrelsen av det stillingsavvik hvorved tidsforlengelsen utløses.

Et stillingsavviksignal 153e frembringes av programkretsen 153a for aktivering av forlengelsesprogrammet 153b, idet styrken av signalet 153e er proporsjonalt med stemplets avvik fra den forut bestemte, tillatelige avvikelse. Den logiske programkrets 153b styrer tidsforlengelsen i. avhengighet av størrelsen av stemplets stillingsavvik, slik det detekteres av programkretsen 153a. Når f.eks. stemplets stillingsavvik fra den ideelle stilling, representeret ved signalet 153e, øker, vil programkretsen 153b sørge for øket tidsforlengelse. Programkretsen ..153b.frembringer, et utgangssignal 154 som overlagrer det grunnleggende signal for innåndingstiden fra kurvegeneratoren 46, for derved å øke innåndingstiden for vedkommende åndedrett.

Den kurve som er angitt i 6b viser arbeidsfunksjonen for den overlagrede innåndingsforlengelse. Stempelforskyvningen følger til å begynne med en kurve 108a frem til et tidspunkt tc^, hvorved en kraftig første hoste utløser overlagringssystemet for forlengelse av innåndingstiden fra den opprinnelig fastlagte tid t til tiden t^. Stempelforskyvningen følger så kurve-avsnittet 108b etter som stemplet gjenvinner prosess-styringen og atter presser luft inn i pasientens lunger. Ved tidspunktet t 2 utløser en annen kraftig hoste overlagringssystemet for forlengelse av innådingsperiodens lengde fra t^ til t^. Stempelforskyvningen følger då kurven 108c etter som stemplet gjenvinner sin normale funksjon og presser luft inn i pasientens lunger inntil tidspunktet t2» hvorved utåndingsperioden begynner.

Fig. 15 viser en alternativ elektrisk tilpasningsanordning,

som kan anvendes i tillegg til det primære stemplets drivinnretning i fig. 1, uten at det behøves et tilpasningsreservoar.

Som beskrevet ovenfor representerer utgangssignalet 54 en ønsket volum/tid-kurveform som kan innstilles i overensstemmelse med den spesielle fysiologiske tilstand av hver pasients åndedrettssystem. Signalet 54 sammen med stillingssignalet 76 fra omformeren 74 tilføres en spesialkonstruert analog regneenhet 155, hvori signalene sammenlignes i et summeringspunkt 156 for frembringelse av et stillingsavviksignal 158. Den analoge regneenhet 155 utfører hovedsakelig samme funksjon som regneenheten 100, hvilket vi- si-at den frembringer logiske tilpasningssignaler i'avhéngighet av trykktilpashingsinstruksjoner og stillingstil-pasningsinstruksjoner. Trykktilpasningen utført av regneenheten 155 er i det vesentlige den samme som beskrevet tidligere i forbindelse med regneenheten 100. En trykkomformer 160 frembringer et utgangssignal 162 som representerer det foreliggende trykk på hovedstemplet 32. Signalet 162 tilføres et summeringspunkt 164 i regneenheten 155, hvori det sammenliknes med en ønsket trykk/tid-kurve 166 som frembringes av kurvegeneratoren 168.

Trykksignalet 162 omformes fortrinnsvis til en trykk/tid-

kurve på samme måte som tidligere beskrevet for signalet 126. Denne angitte prosess er imidlertid forkortet i den anordning

som er vist i fig. 15.

Trykksignalet 166 og signalet 162 sammenliknes for å frembringe et" trykkavviksignal 170 som avgis til den indre logiske program krets 172 for omforming av trykk-avviksignalet til et tilsvarende stempelstillingssignal 174, som angir den forskyvning av stemplet 32 som er påkrevet for å korrigere for trykkavviket.

Trykktilpasningssignalet 174 sammenliknes med volumforskyvnings-avviket 158 i et summeringspunkt 176 for frembringelse av et sammensatt avviksignal 178 for stempelstillingen og som er av samme art som stillingsavviksignalet 114, som tidligere er beskrevet i forbindelse med anordningen i fig. 6. Stillingsavviksignalet 178 avveies enten ved sin trykkomponent eller volumforskyvningskomponent, på liknende måte, men ikke nødvendig-vis identisk med den tidsvurdering som frembringes av den ovenfor beskrevne velgerinnretning 146. Velgerinnretningen for signalene 158 og 174 er imidlertid, for oversiktens skyld, ikke vist i fig. 15. Det sammensatte stempelavviksignal 178 tilføres et summeringspunkt 180, hvori det sammenliknes med det grunnleggende stillingsavviksignal 80 for stemplet, for frembringelse av et tilpasningsavviksignal 182 for forskyvning av stemplet 32.

Hvis intet overtrykk bygges opp i forbindelse med stemplet 32,

vil således den kurveform som representeres av signalet 182

være hovedsakelig identisk med kurveformen for hovedavviksignalet 80 for stempelstillingen, og stemplet vil fungere som beskrevet i

forbindelse med anordningen i fig. 1. Hvis imidlertid et overtrykk påvises i stempel/pasient-systemet, instruerer stillingssignalet 178 stemplets drivinnretning 36 til å dempe sin relative forskyvnxrig fremover av stemplet 32, hvorved det gis tid for trykktilpasning. Hvis det frembragte overtrykk er forholdsvis høyt, vil det samme signal enten stoppe/retardere den fremad-skridende bevegelse av stemplet 32 for derved å oppnå trykktilpasning. Den ønskede volum/tid-kurve som er angitt ved stillingssignalet 54, sammenliknes kontinuerlig med stillingssignalet 76

for deri virkelige.stempelstilling,. i.den hensikt å styre stemplets

- drivinnretning 36 til å presse hovedsakelig hele det påkrevde

gassvolum inn i pasientens lunger før utløpet av innåndingsperioden. Tilpasning frembringes således ved trykk og volum-forskyvning i det sammenstilte stempel/reservoar-system i fig. 15 på liknende måte som oppnådd ved det separate tilpasningsreservoar beskrevet i forbindelse med fig. 6.

Fig. 16 viser en alternativ utførelse av den tilpasningsanordning som er angitt i fig. 15. Trykket i sylinderen for stemplet 32 måles av trykkomformeren 160 som i sin tur frembringer et trykksignal 162 for angivelse av det foreliggende trykk i- stempelsylinderen. En kurvegenerator 184, som er av samme art som kurvegeneratoren 168 frembringer et utgangssignal 186 som representerer en ønsket tidsavhengig trykkoppbygning i pasientens lunger. En komparator 188 sammenlikner signalene 162 og 186. Hvis det virkelig foreliggende trykk, representert ved signalet 16 2, er lik eller større enn det ønskede trykk, representert ved

signalet 186, vil et elektrisk tilpasningssignal 190 som frembringes av komparatoren bli tilført til drivforsterkeren 86 for overlagring av den stillingsinformasjon som avgis fra differanseforsterkeren 82. Overlagringen begrenser den kraft som påtrykkes stemplet fra drivinnretningen 36, således at stemplet midlertidig ligger etter eller sakner av i forhold til den ønskede volumkurve som representeres av signalet 54, og ettersom det ønskede maksimaltrykk øker senere i perioden, vil det virkelige volum "nå igjen" det ønskede volum.

Hvis alternativt det virkelige trykk er mindre enn det ønskede trykk, vil tilpasningssignalet 190 overlagre stillingssignalet 82 og gi ordre om at stempelkråfteri midlertidig-økes for å gjøre det mulig-for det volum som avgis til pasienten å nå igjen det ønskede volum.

Etter som det maksimale trykk bygges opp i løpet av innåndingsperioden, vil således det totale gassvolum som er forut innstilt av signalet 54, bli presset inn i pasientens lunger før utløpet av perioden. Tilpasningssignalet forhindrer at det oppstår overtrykk, hvilket øker mulighetene for at pasienten vil være i stand til å motta hele' det"forut bestemte gassvolum.

Fig. 16A viser et alternativt arrangement av anordningen i fig.

16, idet signalet 162 for det virkelige "trykk her tilføres direkte til kurvegeneratoren og regneenheten. I denne utførelses-form av tilpasningssystemet er generatoren for den ønskede trykk/tid -kurve og komparatoren i fig. 16 anbragt innvendig i regneenheten 46 for å frembringe et signal ekvivalent med signalet 190 i fig. 16, for dempning av den ønskede kurveform og frembringelse av et nedsatt utgangssignal 54a for tilførsel til differanseforsterkeren 82. Fig. 16B viser en fremgangsmåte for modifisering av den anordning som er vist i fig. 16, til å frembringe forlengelse av innåndingstiden ved vanskelige tilpasningsproblemer. Den anordning som er vist i fig. 16B og dens arbeidsmodus er hovedsakelig identisk med det overlagringssystem som er vist i fig. 6A. Fig. 17 og 18 viser et alternativt tilpasningssystem som omfatter et mekanisk eller fluidistisk styrt tilpasningsreservoar 192 med variablet omfang. Tilpasningsreservoaret utgjøres fortrinnsvis,

av en belg 194 eller en annen passende innretning som kan utvides og sammentrekkes i avhengighet av det indre gasstrykk.

En fjær eller en rekke fjærer 196 påtrykker en passende variabel

og innstillbar forspenningskraft utenpå det utvidbare tilpasningsreservoar, hvorved forspenningen vil søke å holde reservoaret sammenpresset når trykkoppbygningen i systemet ligger under forut bestemte verdier. Hvis trykkøkningen under den innledende del av innåndingsperioden blir for stor, vil gass som ikke

kan mottas av pasienten bli presset inn i tilpasningsreservoaret og bringe fjærene 196 til sammenpresning (som vist i fig. 17), hvilket gjør det mulig for reservoaret å utvides og motta overskuddsgassen. Som vist i fig. 18, vil forspenningskraften fra fjærene 196 søke å skyve den gass som oppsamles i reservoaret tilbake til pasienten under det siste avsnitt av innåndingsperioden. For å sikre fullstendig tømning av reservoaret ved slutten av innåndingen, aktiveres en mekanisk innretning (ikke vist) med tilstrekkelig kraft til å overvinne enhver motstand fra pasientens side automatisk under de senere avsnitt av innåndingsfasen. Hvis nødvendig kan fjærkraften 96 gis et ekstra tilskudd for å sikre tømning av reservoaret. Dette kan oppnås ved hjelp av tannstang og tannhjul (ikke vist) i mekaniske synkronisering med innåndingen, men også andre innretninger kan anvendes for samme formål.

Fig. 19 viser en foretrukket utførelse av en innretning 198 for frembringelse av "kunstige sukk". Som det vil være vel kjent for fagfolk på området, vil normal gassutveksling kreve innføring av.et ekstra gassvolum, hvilket tilsvarer et sukk,

med jevne tidsmellomrom i tillegg til det normale innåndings-volum, for å forhindre tiltagende sammenpresning av lungene. Innretningen 198 for kunstige sukk stimulerer periodiske sukk

ved frembringelse av en overlagring på det normale gassvolum som avgis av primærstemplet 32. Nevnte innretning frembringer et spenningssignal 200 som representerer et sukk-volum av gass for avgivelse til pasienten med spesielle mellomrom, styrt av en tidsinnretning 202. Ved visse forut innstilte tidspunkter, vil tids.innretningen 202 frembringe et tidssignal 203 som åpner en port 204 for overføring av spenningen 200 til kurvegeneratoren og regneenheten 46. Under normale forhold vil regneenheten 46 frembringe stempeldrivsignalet 54 som representerer det normale tidsavhengige gassvolum som skal avgis til pasienten. Ved de spesielle tidspunkter sukk-volumsignalet 200 skal frembringes, avgir imidlertid regneenheten 46 et signal 205 som aktiverer signalstyreorganet 208, fortrinnsvis en port av eksklusiv ELLER-type, for avbrytelse av signalet 54 og erstatning av dette med et ekstra sukk-forskyvningssignal 206 som sørger for overføring av ekstra kraft til stemplet og derved avgivelse av et ekstra sukk-volum av gass til pasienten.

Volum-og tidsreférånse~for overlagring av det kunstige sukk kan varieres i forhold til tidsforløp og volum for den normale

kurve representert ved signalet 54. Et åndedrett med større volum og langsommere forløp kan genereres -for simulere et periodisk sukk. Et sådant åndedrett er vist ved volum/tids-

kurven i fig. 20, hvori en rekke normale volum/tids-signaler 54 er fulgt av et sukk-signal 208 med både større gassvolum og lengre varighet, men med den samme hovedsakelig form som det normale volum/tidsignal. Fig. 21 viser videre utviklet ut føreIse av innretningenvfor kunstige sukk i fig. 19. Den anordning som er vist i fig. 21 omfatter en separat sukk-regneenhet og kurvegenerator 210. En tidsenhet 212 som bestemmer antallet sukk-perioder er innrettet for alternativ aktivering av enten regneenheten 46 eller regneenheten 210 for enten å overføre et vanlig kurveform-signal 54 eller et sukk-signal 214, til signalstyringsorganet 216. Som tidligere beskrevet for anordningen i fig. 19, er signalstyringsorganet en port av eksklusiv ELLER-type som enten slipper igjennom signalet 54 eller signalet 214

frem til stemplets drivinnretning.

Tidsenheten 212 er en del av styreutrustningen 218 for kunstige sukk, og som også omfatter de følgende styreorganer: et styre-

organ 220 for innstilling av gassvolumet for sukk-åndedrettet,

et styreorgan 222 for innstilling av antallet sukk som skal avgis under hver sukk-cyklus bestemt av tidsorganet 212, et styreorgan 224 som muliggjør innstilling av varigheten av innåndingstiden for sukkåndedrettet, og som f.eks. kan være to til tre ganger varigheten av den vanlige innåndingsperiode,

et manuelt innstillbart styreorgan 226 for forandring av kurveformen for sukk-åndedrettet, hvilket er en viktig parameter, idet volum/tids-kurven for sukk-volumet kan stille tekniske krav som avviker fra kravene til volum/tids-kurven for normale åndedrett, et automatisk styreorgan 228 for innstilling av volum/tids-kurven for sukket, og som anvendes alternativt til det manuelle innstil-lingsorgan 226, samt et styreorgan 230 for frembringelse av signalet 232, som innstiller trykkgrensene for utlipsventilen 148. De sikkerhetsgrenser som festlegges av utslipp-ventilen 148, adskiller seg fra og er høyere enn de påkrevde utslipsgrenser ved normale åndedretts volum. Trykkgrensen kan være et fastlagt

utslipstrykk som er bestemt av utslipsventilen 148 samt styres ved hjelp av mekanisk fluidistiske eller elektriske midler. Alternativt kan trykkutslippet være variabelt og følge en tidsavhengig trykkøkning under innåndingen, slik som f.eks.

angitt ved kurve 60 i fig. 2, idet utslipsventilen imidlertid er innstilt for gassutslipp ved et høyere variabelt trykknivå

enn den normale trykkgrense som anvendes ved vanlige åndedretts-volum.

Fig. 22 viser en typisk volum/tids-kurve som representerer det signal som tilføres stemplets drivinnretning av signalstyringsorganet 216. Normale åndedrettsvolumer 54 avbrytes av et sukkvolum 214a samt et forskjellig par av sukkvolumer 214b. Sukk-åndedrettene 214a og 214b avviker innbyrdes med hensyn til volum, kurveform, innåndingens varighet, samt antallet ånde-

drett pr. cyklus i overensstemmelse med parameterinnstillingene

på styrepanelet 218.

Claims (10)

1. Volumcyklisk respiratoranordning for avgivelse av regulert gassvolum til en pasient, idet anordningen omfatter en gassvolumgenerator (32, 34) innrettet for periodisk å tvinge et gassvolum under trykk inn i pasientens lunger under en innåndingsperiode av en repiratorcyklus, samt en drivinnretning (36) forbundet med nevnte generator og innrettet for innstilling av gassvolumgeneratoren til regulert forskyvning av det gassvolum som skal avgis, karakterisert ved at anordningen videre omfatter en generator (46) for et referansesignal (54) som angir den varierende innstilling av gassvolumgeneratorens stilling under innåndingsperioden som er nødvendig for å forskyve et ønsket gassvolum i samsvar med en forut bestemt funksjon for det tilførte gassvolum i avhenighet av tiden, samt en tilbakekoblingsanordning i lukket sløyfe for å tvinge gassvolumgeneratorens stillingsforskyvning under innåndingsperioden til å følge nevnte forut bestemte-funksjon uavhengig av fysiologisk betingede, uforutsebart varierende trykkforhold i lungene, idet nevnte tilbakekoblingsanordning omfatter et av- følingsorgan (74) for avføling_av_virkelig foreliggende _ stilling av gassvolumgeneratoren, under innflydelse av nevnte varierende trykkforhold, og på dette grunnlag å frembringe et tilbakekoblingssignal (76) som representerer det samlede gass-volum som til enhver tid faktisk er forskjøvet av gassvolumgeneratoren, samt en komparatorinnretning (78) anordnet for å påvirkes av referansesignalet og tilbakekoblingssignalet samt innrettet for å registrere forskjellen mellom disse signaler som uttrykk for foreliggende avvik mellom den forut bestemte funksjon og det faktisk forskjøvede^. gassvolum, og på dette grunnlag å frembringe et stillingsavviksignal (80), som tilføres drivinnretningen for sådan styring av denne at gassvolumgeneratoren innstilles til opphevelse av nevnte avvik til enhver tid under innåndingsperioden, og eventuelt en reguleringskrets (160, 162, 184, 186, 188, 190 , 86) anordnet for på grunnlag av avfølt trykkoppbygging i pasienten sammenliknet med en ønsket trykkoppbygging å korrigere stillingsawiksiganlet (80) tilsvarende forskjellen mellom nevnte avfølte og ønskede trykkoppbygging.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at volumgeneratoren (3 2, 34) utgjøres av en stempel/sylinder-enhet med et stempel (32) anordnet for glidbar forskyvning innvendig i en hul sylinder (34) mens avfølingsorganet (74) er anordnet og innrettet for til enhver tid å avføle stemplets stilling i sylinderen for frembringelse av nevnte tilbakekoblingssignal (76), og nevnte referansesignal (54) er utformet for å angi den ønskede stilling av stemplet (32) i sylinderen (34) under innåndingsperioden.

3. Anordning som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at nevnte tilbakekoblingsanordning i lukket sløyfe omfatter en styreinnretning (86) for overføring av nevnte stillingsavviksignal (80) til drivinnretningen (36, 84) med det formål å innstille gassvolumgeneratorens stilling i samsvar med nevnte avvikssignal til enhver tid under innåndingsperioden, for avgivelse av gass til pasienten i overensstemmelse med nevnte forut bestemte funksjon for det tilførte gassvolum i avhengighet av tiden (fig. 5).

4. Anordning som angitt i krav 3, karakterisert ved at komparatorinnretningen (78) er innrettet for kontinuerlig sammenlikning av tilbakekoblingssignalet (76) og referansesignalet (54) samt frembringelse av nevnte stillingsavviksignal (80) på grunnlag av nevnte sammenlikning, mens drivinnretningen utgjøres av en translasjonsmotor (84) anordnet for å frembringe nevnte forskyvning av stemplet (32) i sylinderen (34) under styring fra nevnte syreinnretning (86) montert for å motta nevnte stillingsavviksignal (fig. 5).

5. Anordning som angitt i krav 4, karakterisert ved at komparatorinnretningen (78) er innrettet for å frembringe et stillingsavviksignal (80) hvis styrke og polaritet er proporsjonal med henhv. størrelse og retning av den kraft som må påtrykkes stemplet (32) av trans-las jonsmotoren (84) for å kunne følge den forut bestemte volum/tid-funks j on.

6. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at den eventuelt foreliggende reguleringskrets omfatter et organ (160) for avføling av det gasstrykk som bygges opp i pasienten under tilførselen av gass fra gassvolumgeneratoren og avgivelse ay et tilsvarende utgangssignal (162), en referanseinnretning (184) for frembringelse av et utgangssignal (186) som angir en ønsket gasstrykk-oppbygning i pasienten, et sammenlikningsorgan (188) for frembringelse av et trykkavviksignal (190) som representerer resultatet av en sammenlikning mellom det avfølte trykk og den ønskede trykkoppbygning, samt et reguleringsorgan (86) som til-føres trykkavviksignalet og er innrettet for tilsvarende korreksjon av det stillingsavviksignal (80) som tilføres drivinnretningen (36) for regulering av det tidsavhengige gassvolum som avgis til pasienten fra gassvolumgeneratoren i samsvar med trykkavvik-signalet (fig. 16).

7. Anordning som angitt i krav 6, karakterisert ved at reguleringsorganet inngår i referansesignalgeneratoren (46) for påvirkning av det -avgitte-referansesignal-(54a) fra generatoren i- samsvar-med det til enhver tid foreliggende trykkavviksignal, for å bevirke nevnte regulering av det tidsavhengige gassvolum ved forandring av nevnte volum/tid-funksjon i avhengighet av størrelsen av trykkavviksignalet (190) (fig. 16A).

8. Anordning som angitt i krav 6, karakterisert ved at reguleringsorganet (86) er anordnet for å bevirke nevnte regulering av det tidsavhengige gassvolum ved forandring av stillingsavviksignalet (80) i avhengighet av trykkavviksignaler (190).

9. Anordning som angitt i krav 6, karakterisert ved at referanseinnretningen (184) er utført for å frembringe en maksimalt tillatelig trykk/ tidsfunksjon som representerer nevnte ønskede trykkoppbygning mens sammenlikningsorganet (188) er innrettet for å frembringe et trykkavviksignal (190) som representerer den verdi hvormed den avfølte trykkoppbygning (162) eventuelt overskrider nevnte maksimale tillatelige trykkoppbygning.

10. Anordning som angitt i krav 1 - 9, karakterisert ved at den omfatter en ytterligere referansesignalgenerator (210) innrettet for å frembringe et referansesignal (214) som representerer den tidsvarierende innstilling av gassvolumgeneratorens stilling som er nødvendig for å forskyve et ekstraordinært sukk-volum, som avviker fra det normalt forskjøvede gassvolum, under en innåndingsperiode, samt en venderinnretning (216) innrettet for med forut bestemt mellomrom å koble referansesignalgeneratoren (46) for gassvolumgeneratorens stilling fra og den ytterligere referansesignalgenerator (210) til komparatorinnretningen (78) (fig. 21).