DE2643139A1 - Respirator - Google Patents

Description

DIPL.-PHYS. F. ENDLICH d-8O34 unterpfaffenhofen 2 2. SEP. 1976

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DIPL.-PHYS. F. ENDLICH. D - UNTERPFAFFENHOFEN. POSTFACH

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Meine Akte: B-3985

Bio-Med Devices, Inc. Stamford, Conn. 06902, USA

Respirator

Die Erfindung betrifft einen Respirator, bestehend aus mehreren logischen, pneumatischen Elementen zur Bildung eines Respirator-Zyklus in einem Speisekreis zur Lieferung eines einzuatmenden Gases von einer Speisequelle über ein Einatmungsventil zu einer Maske, mit einem mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Ausatmungsventile

Respiratoren sind an sich bekannt und werden seit vielen Jahren zur Unterstützung der Atmungszyklen von Patienten in verschiedenen Situationen herangezogen. Ein Respirator verwendet typischerweise Steuerungen, die eine Regulierung der Zufuhr des Beatmungsgases zu einer Maske für den Patienten ermöglichen, und zwar während der Einatmungsund Ausatmungsphasen. In der US-PS 3 669 108 ist ein Respirator beschrieben, der eine volumenmäßige wie auch druckmäßige Steuerung des Atmungszyklus ermöglicht. Bei der volumenmäßigen Zyklussteuerung wird ein vorbestimmtes Gasvolumen zum Patienten während einer speziellen Zeitperiode geführt, während in dem druckgesteuerten Zyklus die Einatmungsgasströmung beendet wird, sobald ein vorbestimmter alveolarer Druck oder Luftdruck auftritt. Dieser bekannte

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Respirator ermöglicht verschiedene unterschiedliche Betriebsbedingungen. Beispielsweise kann mit einer Steuerungsart automatisch ein voreingestelltes Verhältnis der Einatmungszeit gegenüber der Ausatmungszeit beibehalten werden. Andere Steuerungen ermöglichen eine unabhängige Einstellung der Einatmungszeit oder des zeitlichen Volumens, eine manuelle Übersteuerung und eine Einstellung des Strömungsmusters auf festgelegte Grenzen für die Anfangs- und Endgasströmungen. Die automatische Steuerung des Verhältnisses der Einatmungs-/Ausatmungszeit wird dadurch erreicht, daß der Druck in einer Gaskammer während des Einatmungszyklus sich aufbauen kann. Der erhaltene, endgültige Gasdruck ist dann eine Funktion der Einatmungszeit und des Gasvolumens, welches während des Einatmungszyklus aufgenommen wird. Der erreichte, endgültige Gasdruck ist demzufolge eine Funktion der Einatmungszeit und das während dieser Periode aufgenommene bzw. gespeicherte Gas wird steuerbar abgegeben, um eine Ausatmungszeitperiode festzusetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen tragbaren, pneumatisch gesteuerten und zuverlässigen Respirator zu schaffen, der zur Beatmung von Patienten unter Berücksichtigung einer Vielzahl von Bedingungen durch geeignete Bedienung herangezogen werden kann und der einen günstigen pneumatischen Schaltungsaufbau aufweist.« ,

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst.

Der erfindungsgemäße Respirator verwendet eine Vielzahl von pneumatischen, bistabilen Elementen, so daß ein kompakter Respirator mit einem vorbestimmten Verhältnis der Einatmungs-/Ausatmungszeit oder umgekehrt erhalten wird. Die bistabilen Elemente tragen dazu bei, daß ein kompakter Respirator mit einer manuellen Steuerung und einer Anforderungsschaltung geschaffen wird. Der Respirator hat eine kleine Zahl von Steuerungen und geringen Schaltungsaufbau, so daß ein niedriger Gasverbrauch über eine vergleichbar

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lange Betriebszeit sichergestellt ist, wenn eine begrenzte Gasmenge zur Verfügung steht. Die Zuverlässigkeit ist gegenüber bekannten Respiratoren wesentlich verbessert, indem ein Minimum an beweglichen Teilen benützt wird und außerdem ein gemeinsames, pneumatisches, bistabiles Element verwendet wird, um eine Vielzahl von logischen Funktionen zu liefern. Mit dem erfindungsgemäßen Respirator wird eine Messung des alveolaren Druckes oder Luftdruckes am Ende jeder Einatmungsphase ausgeführt, wobei die Messung auf übliche Weise durchgeführt und angezeigt wird.

Wesentliche Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, daß der Respirator tragbar ist und kompakten Aufbau besitzt. Die Verwendung von pneumatischen, bistabilen Elementen ermöglicht eine automatisch angesteuerte, pneumatische Schaltung bzw. einen pneumatischen Kreis. Außerdem ist ein konstantes Einatmungs-/Ausatmungs-Verhältnis durch eine pneumatische Schaltung möglich, wodurch die Steuerung des Respirators vereinfacht wird. Eine Sensorschaltung, die Anforderungen erfaßt, unterbricht einen Oszillator, um eine Einatmungsphase auf Grund von Druckänderungen einzuleiten, die in dem Versorgungskreis für den Patienten auftreten. Außerdem wird eine manuelle Steuerung ermöglicht, wobei eine Respirationshilfe nicht notwendig ist. Schließlich ist eine Schaltung vorgesehen, um eine flache bzw. plateauförmige Periode am Ende des Einatmens zu schaffen. Während dieser Periode wird ein Gas-Gleichgewicht in den verschiedenen Lungenkammern ermöglicht; darüber hinaus wird eine Messung des intraalveolaren Spitzendruckes durchgeführt.

Zur weiteren Offenbarung wird sich auf die US-Patentanmeldungen 445 758 (1974) und 477 194 (1974) bezogen.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zur Erläuterung weiterer Merkmale anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

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Fig. 1 eine schematische Darstellung einer pneumatischen Schaltung eines erfindungsgemäßen Respirators,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der pneumatischen Schaltung zur Messung des alveolaren Drucks am Ende des Einatmungs- "bzw. Atmungszyklus,

Fig. 3 ein Zeitdiagramm der pneumatischen Druckimpulse, die in der Schaltung nach Fig. ■ 2 erzeugt werden, und

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer abgewandelten pneumatischen Schaltung eines Oszillators für den in Fig. 1 gezeigten Respirator.

Gemäß Fig. 1 liefert ein pneumatischer Kreis 10 Gas, welches eingeatmet werden kann, von einer Zufuhr 12 zu einer Maske 14 für den Patienten. Die Gaszuführung 12 kann jede geeignete Gasquelle sein, in der beispielsweise in einem Zylinder oder ähnlichem Gas unter hohem Druck gespeichert ist.

Über eine Leitung 16 wird das Gas einem Filter 18 und anschließend über ein Sicherheitsventil 20 einer Reguliereinrichtung 22 zugeleitet. Die Reguliereinrichtung 22 liefert das einzuatmende Gas mit einem geeigneten Atmungsdruck an die Leitung 24, die durch ein Einatmungssteuerventil 26 mit einer Speiseleitung 28 verbunden ist, welche ihrerseits an die Maske 14 angeschlossen ist. Ein Ausgangsoder Ausatmungssteuerventil 30 verbindet die Leitung 28 an einer Ausgangsöffnung 32 mit der Atmosphäre. In Serie zur Leitung 28 liegt ein Strömungsregulator 33·

Gemäß Fig. 1 sind die Einatmungs- und Ausatmungssteuerventile 26, 30 jeweils normalerweise geschlossen bzw. geöffnet. Dies bedeutet, daß bei Abwesenheit eines Betätigungsdrucks in der Leitung 34, die an die Steueröffnungen

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der Ventile angeschlossen ist, keine Inhalationsgasströmung durch das Ventil 26 gelangt, wogegen ein Patient über das Ventil 30 ausatmen kann. Wenn an die Leitung 34 ein Betätigungsdruck oder Steuerdruck angelegt wird, werden die Arbeitszustände der Ventile 26, 30 umgekehrt.

Ein Überdruckventil 36 ist an die Leitung 28 angeschlossen, so daß ein zu hoher Gasdruck an der Maske 14 am Entstehen gehindert wird; eine Druckanzeige 38 ist verwendet, um die Druckwerte in der Leitung 28 zu registrieren.

Im Pneümatikkreis 10 werden eine Vielzahl von pneumatisch bistabilen logischen Elementen verwendet. Unter Bezugnahme auf ein bevorzugt verwendetes Element 40, welches ein Paar von Eingangsöffnungen 42, 44 aufweist, können derartige Elemente zur abwechselnden Verbindung mit einer Ausgangs_böffnung 46 abhängig von dem an eine Steueröffnung 48 angelegten Gasdruck vorgesehen sein. Das Element 40 wird normalerweise durch eine Feder 50 in= eine Position verbracht, in welcher ein Ventilglied 52 die Eingangsöffnung 42 schließt. Wenn an die Steueröffnung 48 ein Gasdruck angelegt wird, wird eine mit der Feder 50 gekuppelte Membran derart bewegt, daß die Feder 50 zusammengedrückt wird, so daß der Betriebszustand des Elements 40 derart geändert wird, wie dies aus Fig. 1 hervorgeht, wo die Eingangsöffnung 42 in Verbindung mit der Ausgangsöffnung 46 steht. Eine zweite Steueröffnung 51 ist derart angeordnet, daß eine Unterdrucksetzung möglich ist, deren Wirkung entgegengesetzt zur Wirkung des an die Hauptsteueröffnung 48 angelegten Druckes ist. Für Teile oder andere Elemente, die in dem pneumatischen Kreis 1.0 verwendet sind, werden ähnliche Bezugsziffern benützt.

Der Gasdruck zur Ansteuerung des pneumatischen Kreises 10 wird von der Reguliereinrichtung 22 für die Gaszufuhr erhalten, die Gas mit einem geeigneten Arbeitsdruck, beispiels-

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weise in der Größenordnung von 2,04 kg/cm (30 psi) an die Speiseleitung 56 liefert. Über einen manuell vorwählbaren Ventilschalter 60 zur Strömungssteuerung wird auf automatische Weise Gas am Anschluß 58 geliefert. Wenn letzterer Schalter 60 in die EIN-Stellung verbracht ist, wird der Automatikbetrieb unterbrochen und wirksam gesperrt, während Gas weiterhin an einem manuell betätigbaren Anschluß 42 für Gas verfügbar ist. Das Anlegen bzw. Vorhandensein von Gas an verschiedenen Punkten des Kreises 10 wird durch ähnliche Symbole veranschaulicht, die für die Anschlüsse 58 und 62 verwendet sind.

Der pneumatische Kreis 10 enthält weiterhin einen Oszillator 64, wie er beispielsweise in der US-Patentanmeldung 477 194 beschrieben ist. Der pneumatische Oszillator 64 besteht aus einem Paar von bezüglich ihres Volumens gekoppelten bistabilen Elementen 66, 68, die in einer Rückkopplungsbeziehung zu einer Leitung 70 angeschlossen sind, um ein automatisches Schalten der Elemente zu ermöglichen. Ein erstes Einatmungssteuervolumen 72 verbindet die Ausgangsöffnung 46 des Elements 66 mit der Steueröffnung 48 des Elements 68 über eine Leitung 74. Die Ventilglieder 52 aller bistabilen Elemente sind in einer Position dargestellt, die der Einatmungsphase des Respirators entspricht.

Während des Betriebs des Oszillators 64 werden pneumatische Respirationsphasenimpulse erzeugt, die den Einatmungs- und Ausatmungsbedingungen des Respirators entsprechen und an der Ausgangsöffnung 46 des Elementes 68 auftreten. Die Dauer des Impulses für die Einatmungsphase wird durch die Zeit bestimmt, die erforderlich ist, um das Volumen 72 über eine phasenvariable Drossel 76 auf einen Druck aufzufüllen, der ausreicht, um das Element 68 zu schalten. Die Dauer des Impulses der Ausatmungsphase wird durch ein pneumatisches Netzwerk 78 gesteuert, welches aus einem Paar bistabiler Elemente 80, 82 besteht und mit einem zweiten Ausatmungssteuervolumen 84 verbunden ist.

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Das Netzwerk 78 weist eine Eingangsöffnung 42 und die Steueröffnung 98 eines zweiten Elements 80 zur Aufnahme eines Gasvolumens auf, wobei das Element 80 an die Leitung 70 angeschlossen ist, damit das zweite Volumen 84 während der Einatmungsphase über eine Drossel 86 gefüllt werden kann.

Die Steuer- und Eingangsöffnungen 48, 44 des bistabilen Elementes 80 sind jeweils an ein zweites Volumen 84 und an die Eingangsöffnung 44 des Elementes 66 angeschlossen, um das erste Einatmungssteuervolumen 72 vor dem Beginn der Einatmungsphase abzugeben bzw. zu entladen.

Während des normalen, automatischen Betriebs des pneumatischen Kreises 10 kurz nach Beginn der Einatmungsphase haben die bistabilen Elemente 40, 66, 68, 80 und 82 den in Fig. 1 jeweils gezeigten Zustand. Zu dem ersten Volumen 72 wird über ein Drosselelement 88 zur variablen Einatmungszeitfestlegung, welches zwischen dem Gas-Speiseanschluß 58 und der Eingangsöffnung 42 des Elements 66 eingesetzt ist, Gas zugeführt. Der Gasdruck im ersten Volumen 72 ist jedoch noch nicht ausreichend, um das Element 68 umzuschalten.

Somit wird während der Einatmung Gas von der Ausgangsöffnung 46 des Elements 68 mit ausreichendem Druck zugeführt, um das Ausgangselement 40 in dem gezeigten Zustand zu halten, der eine Unterdrucksetzung der Steuerleitung 34 durch die Gaszufuhr an der Eingangsöffnung 42 des Elementes 40 bewirkt. Wenn die Leitung 34 unter Druck gesetzt ist, wird das Ausatmungssteuerventil 30 geschlossen und das Einatmungssteuerventil 26 geöffnet, so daß Gas zur Maske 14 zum Zwecke der Einatmung strömen kann.

Während der Einatmungsphase ist das zweite Volumen 84 durch die Leitung 70 über das Drosselelement 86 aufgefüllt bzw. geladen. Die Zeitkonstanten des Drosselelements 86, des zweiten Volumens 84, des variablen Drosselelements 88 und

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des ersten Volumens 72 sind derart gewählt, daß das zweite Volumen 84 einen ausreichenden Druck erreicht, um das Element 86 zu schalten, bevor das Element 68 am Ende der Inspirationsphase geschaltet wird. Somit schließt zu einem Zeitpunkt während der Einatmungsphase das Ventilglied 52 des Elements 66 wirksam die Öffnung 44 des Elements 66 über die Verbindungsleitung 90, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist.

Am Ende der Einatmungsphase verschließt das Ventilglied die Eingangsöffnung 44, wenn das erste Volumen 72 einen Druckwert erreicht, der zum Sehalten des Elements 68 ausreicht, so daß eine Verbindung zwischen der Ausgangsöffnung 46 und der Atmosphäre über die Eingangsöffnung 42 hergestellt wird. Auf diese Weise wird der Gasdruck in der Leitung 70 schnell freigegeben.

Der Druckabfall in der Leitung 70 resultiert in einem Schalten der Elemente 40, 66 und 80 in den Zustand der Ausatmungsphase. Somit wird die Steuerleitung 34 über einen Weg geleert, der die Öffnungen 46, 44 des Ausgangselements 40, die Leitung 92 und die Öffnungen 46, 44 eines Handsteuerelementes 94 umfaßt. Das Leeren der Leitung 34 läßt das Ventil 26 zur Steuerung der Einatmungsphase in die normalerweise geschlossene Position zurückgelangen und das Ventil zur Steuerung der Ausatmungsphase öffnen, so daß ein Patient ausatmen kann.

Das Schalten des Elementes 80 am Ende der Einatmungsphase läßt das zweite Volumen 84 mit der Atmosphäre über ein Drosselelement 96 verbinden. Somit wird das zweite Volumen 84 mit einer Geschwindigkeit entladen, die eine Funktion der Größe des Dr-osselelementes 96 und des während der Einatmung in dem zweiten Volumen 84 gesammelten Gases ist.

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Wenn das zweite Volumen sich auf einen ausreichend niedrigen Wert verkleinert hat, um das Element 82 zu schalten, wird die Leitung 90 über die Eingangsöffnung 44 und die Ausgangsöffnung 46 des Elementes 82 und das erste Volumen 72 mit der Atmosphäre verbunden. Das Element 82 wirkt somit zur . Entladung des ersten Volumens 72 zu einem Zeitpunkt, der sich am Ende der Ausatmungsphase oder gerade vor dem Beginn einer neuen Einatmungsphase befindet. Wenn das erste Volumen 72 entladen, d.h. ausgestoßen ist, wird das Element 86 in den in Fig. 1 gezeigten Zustand der Einatmungsphase geschaltet.

Da die Dauer der Ausatmungsphase eine Funktion der Größe des Drosselelementes 96 ist, wird dessen Größe vorzugsweise derart gewählt, daß sie in angemessener Weise mit einem gewünschten, festen Einatmungs-Ausatmungs-Zeitverhältnis übereinstimmt. Ein übliches Verhältnis ist 1:2, jedoch können auch andere Verhältnisse durch Änderung der Größe des festen Drosselelementes 96 oder durch das Einsetzen eines variablen Drosselelementes 98 erreicht werden, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist. Wenn ein einfach zu betätigender Respirator erwünscht ist, kann das variable Drosselelemenii 98 an einer Stelle angeordnet werden, dessen Zugriff nicht ohne weiteres erreichbar ist.

Ein Merkmal des pneumatischen Kreises des erfindungsgemäßen Respirators ist in der Anordnung einer Schaltung 100 zur * Feststellung einer Einatmungsanforderung zu sehen. Dieses Netzwerk enthält einen Anforderungssensor 102 mit einer Eingangskammer 104, die an die Speiseleitung 28 angeschlossen ist. Während der normalen Ausatmung ist der Druck in der Kammer 104 ausreichend hoch, um eine durch eine Feder vorgespannte Membran 105 unter Druck zu setzen und ein Ventil 106 geschlossen zu halten. Das Ventil 106 ist an die Gaszufuhrleitung 108 angeschlossen, die ihrerseits mit der Steueröffnung 48 eines bistabilen Anforderungselementes

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verbunden ist. Somit liegt während der normalen Ausatmung ein ausreichender Druck in der Leitung 108 vor, um das Anforderungselement 110 in den in Fig. 1 gezeigten Zustand zu schalten.

Wenn ein Patient während der Ausatmungsphase eine Einatmung beginnt, spricht der Sensor 102 durch Öffnen des Ventils 106 an und ermöglicht, daß der Druck in der Leitung 108 auf einen ausreichend niedrigen Wert abfällt, um das Anforderungselement auf Grund der ausgewählten Größen der Drosselelemente 112, 114 umzuschalten. Diese Zustandsänderung auf Grund des Anforderungselementes 110 bewirkt ein schnelles Ausstoßen des ersten Volumens 72 über den Abschnitt der Leitung 74, der an die Eingangsöffnung 44 des Anforderungselementes 110 angeschlossen ist. Das Ausstoßen des ersten Volumens 72 resultiert in einer schnellen Beendigung der Ausatmungsphase und im Beginn der Einatmungsphase auf Grund der erfaßten Anforderung.

Ein weiteres Merkmal des Pneumatikkreises 10 ist die Anordnung einer manuellen Steuerschaltung 120, mit der der Benutzer manuell die Steuerventile 26 und 30 betätigen kann. Diese manuelle Steuerschaltung 120 wird dadurch aktiviert, daß die automatische Betriebsart durch das Schließen des Ventils 60 in die AUS-Position aufgegeben bzw. gesperrt wird. Dadurch wird das am Anschluß 58 vorliegende Gas gesperrt, wogegen am Anschluß 62 weiterhin Gas geliefert wird.

Wenn am Anschluß 58 Gas zugeführt wird, ist das Ausgangselement 40 aus dem in Fig. 1 gezeigten Zustand umgeschaltet, um wirksam die Ventilsteuerleitung 34 mit dem manuellen Steuerelement 94 zu verbinden. Letzteres Element kann dann über ein druckknopfgesteuertes Ventil 22 aktiviert werden, welches zwischen dem Gasanschluß 62 und der Steueröffnung des Elementes 94 liegt. Die Verbindung des Gas-Anschlusses

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mit dem Hilfssteuereingang 51 eines manuellen, logischen Steuerelementes 94 hebt automatisch den manuellen Betrieb auf und sperrt bzw. verhindert diesen Betrieb. Dieses automatische Aufheben ergibt sich auf Grund der Tatsache, daß der Druck vom Ventil 122 in der Leitung 123 an der Steueröffnung 48 nicht ausreichend hoch ist, um den sich aus dem Federdruck und dem Gasdruck ergebenden Gesamtdruck, der an der Öffnung 51 vorliegt, zu überschreiten.

Das Sicherheitsventil 20 ist vorgesehen, um eine Speiseöffnung 124, die in Serie in dem Gehäuse angeordnet ist, zu schließen, falls der von der Speisequelle 12 an die Eingangsöffnung 124 angelegte Gasdruck unter einen vorbestimmten Wert abfällt. Letzterer kann durch eine Membran 126 gewählt werden, die mit einem Element 127 zum Verschließen der Öffnung in Verbindung steht und durch eine variable Federvorspannung 128 einem Druck ausgesetzt wird. An einer Seite der Membran 126 ist eine Bezugskammer 130 über eine Öffnung 132 der Atmosphäre ausgesetzt. Solange der Druck der Gasquelle 12 über der durch die Kraft der Vorspannungsfeder 128 eingestellten Grenze liegt, ist die Öffnung 124 offen; wenn jedoch der Speisedruck abfällt, wird der gesamte pneumatische Kreis durch das Schließen der öffnung wirksam gesperrt bzw. deaktiviert. Die Kraft der Vorspannungsfeder 128 kann durch eine Schraube 133 zur Federdruckeinjustierung verändert werden, die in das Gehäuse des Sicherheitsventils 20 eingeschraubt ist.

Fig. 2 zeigt einen pneumatischen Kreis 150, d.h. eine pneumatische Schaltung 150 eines Respirators, wobei eine Meßschaltung 152 für den alveolaren Druck vorgesehen ist, um den Druck in der Maske 14 des Patienten am Ende der Einatmungsperiode zu registrieren. Die Meßschaltung 152 verwendet ähnliche Bauteile, wie dies unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben wurde und die in Fig. 2 mit gleichen Bezugsziffern versehen sind. Die Schaltung 152 bewirkt eine

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Verbesserung gegenüber der Schaltung zum Messen des Einatmungsenddruckes, wie sie in der genannten US-Patentanmeldung 445 758 beschrieben ist.

Zur Messung des alveolaren Druckes oder Druckes im Luftweg zu einem bestimmten Zeitpunkt, wie dies in Fig. 14 der genannten Patentanmeldung gezeigt ist, wird ein bistabiles Element 154 verwendet, um augenblicklich einen Druckmesser 38 an die Zufuhrleitung 28 anzuschließen, die über eine Leitung 155 mit dem Meßgerät 38 verbunden ist. Die Ausgangsöffnung 46 eines Elementes 154 ist an die Leitung 28 angeschlossen, während Eingangsöffnungen 42 mit dem Meßgerät 38 verbunden sind und die Eingangsöffnung 44 geschlossen ist. Das momentane Schalten des Ventilglieds 52 des Elementes 154 ermöglicht somit ein Abtasten des Druckes in der Speiseleitung 28.

Die Erzeugung eines pneumatischen Impulses zum geeigneten Zeitpunkt, der zur Betätigung des Elementes 152 dient, wird durch Trennung der gemeinsamen Steuerleitung 34 nach Fig. in zwei separate Steuerleitungen 34, 34' erreicht. Das Ventil 26 zur Steuerung der Einatmung wird durch einen Druck betätigt, welcher sich in der Leitung 34' auf Grund eines Elementes 156 entwickelt, während das Ventil 30 zur Steuerung der Ausatmung durch einen Druck aktiviert wird, der in der Leitung 34 durch einen pneumatischen Oszillator 64 hervorgerufen wird.

Die Leitung 74 im Oszillator 64 ist mit der Steueröffnung eines Einatmungs-Elementes 158 verbunden, dessen Ausgangsöffnung 46 über eine Leitung 159 mit der Eingangsöffnung des Elementes 156 und der Hilfssteueröffnung 51 des Elementes 154 verbunden ist. Eine Rückkopplungsschaltung führt von der Ausgangsöffnung 46 des Elementes 158 über ein Drosselelement 16O zu einer Hilfssteueröffnung 51 und über ein Drosselelement 162 zur Atmosphäre.

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Zur Erläuterung der Arbeitsweise wird angenommen, daß sich der Oszillator 64 am Beginn einer Einatmungsphase befindet und daß alle Elemente die in Fig. 2 gezeigten Zustände einhalten. Die Leitung 159 wird somit einem Druck ausgesetzt, so daß Gas geliefert wird, um das Ventil 26 zur Steuerung der Einatmung zu aktivieren und zu öffnen, während das Element 82 einen Gasdruck liefert, um das Ventil 30 zu betätigen und zu schließen.

Die Dimensionierung der Drosselelemente 160, 162 und 16O^!, 162' ist jeweils so gewählt, daß der an der Öffnung 51 des Elements 158 hervorgerufene Druck so groß ist, daß letzteres für einen festgesetzten Prozentsatz oder ein festgesetztes Verhältnis der Einatmungsphase geschaltet wird, beispielsweise für eine Zeitspanne, die 0 bis etwa 25 % der Zeit der Einatmungsphase entspricht, indem die relativen Druckwerte an den Öffnungen 51 der Gatter 158 und 82 gesteuert werden. Dies kann dadurch erreicht werden, daß variable Drosselelemente anstelle der Drosselelemente 160 oder 162 benützt werden. Eine derartige Taktsteuerung ergibt sich aus Fig. 3, wo der Einatmungs-Impuls 164 durch das Element 82 in der Leitung 34 erzeugt wird. Der pneumatische Impuls 166 in der Leitung 159 weist kürzere Dauer auf, fällt jedoch zeitlich mit dem Impuls 164 für die Einatmung zusammen.

Wenn das Element 158 gegen das Ende der Einatmungsperiode geschaltet wird, wird der Gasdruck zur Betätigung des Ventils 26 entfernt und dieses Ventil in den Schließzustand verbracht. Bevor jedoch das Ventil 30 sich öffnen kann, vermag das Element 154 für eine Zeitperiode zu schalten, die in Fig. 3 durch den Impuls 168 dargestellt ist und der Druck in der Leitung 28 wird durch das Meßgerät 38 gemessen.

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Am Ende des Impulses 168 wird das Element 154 in den gezeigten Zustand zurückverbracht, wodurch der gemessene Druck in der Leitung 55 gespeichert bzw. beibehalten wird, so daß das Meßgerät 38 kontinuierlich den plate auf örmigen Enddruck bei der Einatmung anzeigen kann.

Um auf das Ende der Ausatmungsperiode hin, beispielsweise zum Zeitpunkt t^ nach Fig. 3 logische Schwierigkeiten zu vermeiden, wird die Feder 50' im Element 158 stärker gestaltet als die Feder 50 im Element 154. Dies stellt sicher, daß das Element 158 in den in Fig. 2 gezeigten Zustand geschaltet wird, bevor ein neuer Einatmungszyklus beginnt. Gewünscht enf alls kann diese logische Schwierigkeit durch eine zusätzliche pneumatische, logische Schaltung vermieden werden, die in den Rückkopplungskreis eingesetzt wird, der durch die Drosselelemente 160 und 162 gebildet ist.

Es ist zu beachten, daß ein Umgehungsventil 170 zwischen den Leitungen 155 und 28 vorgesehen ist, damit das Meßgerät 38 effektiv den Luftdruck während des Betriebs des Respirators registrieren kann. Die Verwendung von Drosselelementen wie beispielsweise der Drosselelemente 172, 174 zur Ansteuerung des Ventils 30 liefert einen geeigneten Druckabfall für eine derartige Ventilbetätigung. Wenn ein Ventil 30 gewählt wird, welches mit höheren Steuerdruckwerten arbeiten kann, können die Drosselelemente 172, 174 entbehrlich werden.

Fig. 4 zeigt einen pneumatischen Oszillator 200, mit dessen Hilfe ein stabiles Einatmungs-Ausatmungs-Verhältnis beibehalten werden kann. Der Oszillator 200besteht aus fünf logischen Elementen anstelle von vier Elementen, wie sie bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltung 64 verwendet sind. Die pneumatischen Elemente sind in Übereinstimmung mit der normalen Einatmungsphase des Respirator-Zyklus dargestellt.

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Der Oszillator 200 enthält ein Paar von Voluminas bzw. Fassungsräumen' 72 und 84, die mit den Elementen in solcher Weise verbunden sind, daß die Volumen wechselweise gefüllt werden. Die unter Druck befindlichen Volumen, d.h. die einen Überdruck enthaltenden Volumen befinden sich jeweils unter der Steuerung der logischen Elemente 66, 84 zur Volumendrucksteuerung. Somit wird während der Einatmung das erste Volumen zur Einatmungssteuerung, d.h. die erste Kapazität 72 von der Quelle 58 über ein gemeinsames, variables Drosselelement 202 unter Druck gesetzt, während das zweite Steuervolumen, d.h. das Volumen für die Ausatmung von dem Element 84 ausgestoßen bzw. abgegeben wird. Während der Ausatmung wird in ähnlicher Weise das zweite Volumen von der Quelle 58 über das gleiche gemeinsame und variable Drosselelement 202 aufgefüllt, während das erste Volumen 72 über das Element 66 an die Atmosphäre ausgestoßen wird.

Während der Einatmungsphase wird ein entsprechender Einatmung sdruc kimpuls an der Ausgangsöffnung 46 des Elementes .68 und der Leitung 204 erzeugt. Die Dauer dieses Einatmungsimpulses ist eine Funktion der Zeit, die dazu benötigt wird, daß der Druck in dem Steuervolumen 72 für die Einatmung einen vorbestimmten Wert erreicht, an welchem das Element 68 geschaltet wird. Dieser letztgenannte Wert ist eine Funktion des Rückkopplungsdruckes, der an der Hilfssteueröffnung 51 des Elementes 68 durch ein Paar von seriell geschalteten Drosselelementen 206 und 208 erzeugt wird. Wenn dieser vorbestimmte Wert erreicht ist, schaltet das Element 68 in den Ausatmungs-Zustand, wodurch die Leitung 204 mit der Atmosphäre verbunden wird.

Während der Ausatmungsphase wird in ähnlicher Weise ein Ausatmungsdruckimpuls an der Ausgangsöffnung 46 des Elementes und in der Leitung 210 erzeugt. Die Dauer dieses Impulses wird durch die Zeit bestimmt, die erforderlich ist, daß der' Druck im Volumen 82 einen gewählten Wert erreicht, der sich

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durch die relativen Größen bzw. Dimensionierungen der Drosselelemente 212, 214 ergibt, welche in einer Rückkopplungsschaltung des Elementes 82 eingesetzt sind. Der Druck am gemeinsamen Verbindungspunkt, beispielsweise bei 215, zwischen den in Serie geschalteten Drosselelementen 214, liefert einen Rückkopplungsdruck zum HilfsSteuereingang 51 des Elementes 82. Dieser Rückkopplungsdruck muß zusätzlich zur Kraft der Feder 50 durch den Druck überschritten werden, der sich auf Grund des Volumens 84 ergibt, um den Zustand des Elementes 82 zu verändern. Wenn am Ende der Ausatmungsphase ein ausreichender Druck im Volumen 84 auftritt, wird das Element 82 umgeschaltet und die Leitung 210 wird mit der Atmosphäre verbunden bzw. gegenüber der Atmosphäre geöffnet.

Ferner ist ein Kombinationselement 216 vorgesehen, welches auf die Ausgänge der Elemente 68, 82 in den Leitungen 208, 214 anspricht. Dieses Kombinationselement 216 liefert an seiner Ausgangsöffnung 46 einen einzigen Ausgang und somit auf der Leitung 218, welcher den getrennten Einatmungs- und Ausatmungsimpulsen in den Leitungen 204, 210 entspricht.

Während der Einatmungsphase wird somit ein Druck von der Quelle 58 über die Eingangsöffnung 44 des Elementes 82 und die Leitung 210 zur Ausgangsleitung 218 gekoppelt. Während der Ausatmung wird die Leitung 218 über die Leitung 220 und die Öffnungen 42, 46 des Anforderungselementes 110 freigegeben. Die Druckwerte, die in der Leitung 218 entstehen, entsprechen somit den Einatmungs- und Ausatmungs-Druckphasen, die an der Steueröffnung 48 des Ausgangselementes 40 in der pneumatischen Schaltung nach Fig. 1 erzeugt werden. Die Leitung 218 ist an die letztgenannte Steueröffnung angeschlossen, um eine Arbeitsweise während der Ein- und Ausatmung hervorzubringen, wie dies für die Schaltung nach Fig. 1 beschrieben ist. Die Leitung 218 ist darüber hinaus als Rückkopplungsleitung 222 an die Steueröffnungen der

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Elemente 66, 84 angeschlossen, um jeweils die Einatmungsund Ausatmungs-Druckwerte in den Leitungen 204 und 210 entstehen zu lassen. Da das Einatmungs-/Ausatmungs-Verhältnis (l/E) im allgemeinen dem Verhältnis 1:2 entspricht, ist das zweite Volumen 84 um einen Wert gegenüber dem Einatmungssteuervolumen 72 größer, der im wesentlichen dem gewünschten Verhältnis I/E entspricht.

Mit dem zusätzlichen Element 216 und der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 läßt sich ein spezieller Vorteil des Oszillators 200 dahingehend erreichen, daß er die Fähigkeit hat, ein stabiles Einatmungs-/Ausatmungs-Verhältnis zu schaffen. Gemäß einem weiteren Vorteil ist ein plötzlicher, geeigneter Start der pneumatischen Elemente möglich, ohne daß die Stabilisierung der Druckwerte abgewartet werden muß.

Das Einatmungs-/Ausatmungs-Zeitverhältnis kann für die meisten Anwendungszwecke in geeigneter Weise gewählt werden und trägt somit dazu bei, daß die Hilfe durch den Eespirator in vielen Fällen schnell möglich ist. Der Respirator verwendet ein Minimum an pneumatischen Steuerschaltungen, deren Gasverbrauch zum Zwecke eines verbesserten Wirkungsgrades und zum längeren Gebrauch der tragbaren Gasbehälter niedrig gehalten wird.

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Claims (17)

Patentansprüche

1.) Respirator, bestehend aus mehreren logischen, pneumatischen Elementen zur Bildung eines Respirator-Zyklus in einem Speisekreis zur Lieferung eines einzuatmenden Gases von einer Speisequelle über ein Einatmungsventil zu einer Maske, mit einem mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Ausatmungsventil .,

dadurch gekennzeichnet, daß eine pneumatische Oszillatorschaltung (10, 64; 200) aus mehreren logischen, pneumatischen Elementen, einem ersten Volumen (72) zur Steuerung der Einatmung und einem ersten Paar logischer Elemente (66, 68) besteht, wobei letztere Elemente mit dem ersten Volumen (72) zur Erzeugung von pneumatischen Druckwerten für die Einatmung und Ausatmung an einer Ausgangsöffnung (46) eines der beiden Elemente (66) und ferner derart gekoppelt sind, daß sie die Ventile (26, 30) für die Einatmung und Ausatmung ansteuern, daß ein zweites Volumen (84) zur Steuerung der Ausatmung und ein zweites Paar logischer Elemente (80, 82) vorgesehen sind, wobei letztere Elemente mit dem zweiten Volumen gekoppelt sind, um verschiedene Ausstoßwege für das erste und zweite Volumen zu bilden, und daß das zweite Volumen (84) derart gekoppelt ist, daß es für die gleiche Dauer wie das erste Volumen unter Druck gesetzt wird, um einen auf die Dauer der Einatmungsphase bezogenen Druck für ein-vorbestimmtes Einatmungs-/Ausatmungs-Verhältnis aufzunehmen.

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2. Respirator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (94) zur Erzeugung eines manuell einstellbaren Signals für die Atmung, welches die manuell eingestellte bzw. erwünschte Phase des Respirationszyklus repräsentiert, und ein logisches Ausgangselement (40) vorgesehen sind, wobei das Element (40) auf die Druckwerte anspricht, die an der einen Ausgangsöffnung des ersten Elementenpaars (66, 68) erzeugt werden, sowie auf das manuell eingestellte Signal anspricht, um eines der beiden Signale zur Ansteuerung der Ventile (26, 30) für die Ein- und Ausatmung auszuwählen.

3. Respirator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf die Druckwerte in der Speiseleitung (16, 28) ansprechende Einrichtung (102) zur Erzeugung eines Anforderungssignals, welches die Anforderung durch einen Patienten für eine Einatmungsphase anzeigt, sowie eine weitere Einrichtung (110) vorgesehen sind, die auf das Anforderungssignal zwischen den Elementen (66, 68) des ersten Paares anspricht und den Betrieb während der Ausatmungsphase in die Einatmungsphase umstellt.

4. Respirator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Betriebsänderung ein pneumatisches logisches Element (110) aufweist, welches derart zwischen die Atmosphäre und das erste Steuervolumen (72) zum Ausstoßen bzw. Freigeben letzteren Volumens eingesetzt ist, daß es auf das Anforderungssignal anspricht.

5· Respirator, bestehend aus mehreren pneumatischen, logischen Elementen zur Erzeugung eines Respirator-Zyklus in einem Speisekreis zwecks Lieferung eines einzuatmenden Gases von einer Speisequelle über ein Ventil für die Einatmung zu einer Maske, mit einem Ventil zur Steuerung der Ausatmung in die Atmosphäre, dadurch

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gekennzeichnet, daß eine pneumatische Oszillatorschaltung (10, 64; 200) aus mehreren pneumatischen logischen Elementen gebildet wird, daß ein erstes Volumen (72) zur Steuerung der Einatmung und ein erstes Paar logischer Elemente (66, 68) vorgesehen sind, wobei die logischen Elemente mit dem ersten Volumen gekoppelt sind, um am Ausgang eines dieser Elemente einen Druckwert für die. Einatmung zu erzeugen, daß ein zweites Volumen (84) zur Steuerung der Ausatmung und ein zweites Paar logischer Elemente (80, 82), die mit dem zweiten Volumen gekoppelt sind, angeordnet sind, um einen Druckwert für die Ausatmung am Ausgang eines der Elemente des zweiten Paares zu erzeugen und daß eine Einrichtung (40) zur Kombination der Druckwerte für die Einatmung und Ausatmung vorgesehen ist, um ein gemeinsames Ausgangssignal zu erzeugen, dessen Ausgangsdruckwert die Einatmungs- und Ausatmungsphasen des Respirator-Zyklus anzeigen, wobei letztere Einrichtung zur Steuerung der Ventile (26, 30) für die Ein- und Ausatmung geschaltet ist.

6. Respirator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rückkopplungsnetzwerk (158, 160, 162) zur Kopplung des Ausgangsdruckwertes auf verschiedene logische Elemente des ersten und zweiten Paares (66, 68, 80, 82) vorgesehen ist, welches sequentiell die Erzeugung der Druckwerte für die Einatmung und Ausatmung einleitet.

7. Respirator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Gas-Zuführung bzw. Gasquelle (12) und die logischen Elemente (66, 68, 80, 82) zur Steuerung des Volumendruckes ein gemeinsames Drosselelement (202) eingesetzt ist, welches bezüglich der ersten und zweiten Volumina (72, 84) eine gemeinsame Gasaufnahmegeschwin-

. digkeit bewirkt.

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8. Respirator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die anderen logischen Elemente des ersten und zweiten Paares (66, 63, 80, 82) mit pneumatischen Rückkopplungsschaltungen (206, 208) versehen sind, die ausgewählt werden, um jeweils die Druckwerte festzulegen, mit welchen diese Elemente während der Einatmungsund Ausatmungsphasen des Respirations-Zyklus geschaltet werden.

9. Respirator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatischen Rückkopplungsschaltungen bzw. RUckkopplungskreise jeweils aus in Serienschaltung befindlichen Drosselelementen (206, 208) gebildet werden, die die erwünschten Rückkopplungsdruckwerte an einer gemeinsamen Verbindung (215) zwischen den in Serie geschalteten Drosselelementen erzeugen.

10. Respirator, bestehend aus mehreren logischen, pneumatischen Elementen zur Bildung eines Respirator-Zyklus in einem Speisekreis zur Lieferung eines einzuatmenden Gases von einer Speisequelle über ein Einatmungsventil zu einer Maske, mit einem mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Ausatmungsventils, dadurch gekennzeichnet, daß eine pneumatische Oszillatorschaltung (10, 64; 200) aus mehreren pneumatischen, logischen Elementen gebildet wird, wobei ein erstes Volumen (72) zur Steuerung der Einatmung und ein mit diesem Volumen gekoppeltes erstes Paar logischer Elemente (66, 68) vorgesehen sind, um die Druckwerte für die Einatmung und Ausatmung an der Ausgangsöffnung einer dieser Elemente des ersten Paares zu erzeugen, daß die logischen Elemente weiterhin derart geschaltet sind, daß sie die Ventile (26, 30) für die Ein- und Ausatmung ansteuern, daß ein zweites Steuervolumen (84) für die Ausatmung sowie ein mit diesem gekoppeltes

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zweites Paar logischer Elemente (80, 82) vorgesehen sind, so daß getrennte Entlade- bzv/. Ausstoßwege für die ersten und zweiten Volumina gebildet werden, daß das zweite Volumen (84) derart angeschlossen ist, daß es für die gleiche Dauer wie bezüglich des ersten Volumens unter Druck gesetzt wird, um einen auf die Dauer der Einatmungsphase bezogenen Druck für ein bestimmtes Einatmungs-/Ausatmungs-Verhältnis zu speichern, daß zwischen der Gaszuführung (12) und der pneumatischen Oszillatorschaltung ein Sicherheitsventil (20) angeordnet ist, um die Gasströmung von der Speisequelle her zu unterbrechen, wenn der Gasdruck unter einen gewünschten Wert abfällt, daß ein eine Anforderung feststellender Sensor (102) an den Speisekreis angeschlossen istj, um die Anforderung bzw.. den Bedarf an einer Einatmungsphase im Respirations-Zyklus festzustellen, daß zwischen dem Sensor (102) und dem ersten Volumen (72) ein pneumatisches, logisches Element (110) vorgesehen ist, um die Einatmungsphase einzuleiten, wenn eine Anforderung vorliegt, daß eine manuelle Steuerschaltung (62, 94, 122) mit der pneumatischen Oszillatorschaltung verbunden ist, um die Druckwerte für die Einatmungs- und Ausatmungsphase zu liefern, und daß eine Einrichtung (60) zum Sperren der manuellen Steuerschaltung während des Betriebs der pneumatischen Oszillatorschaltung vorgesehen ist.

11. Respirator, bestehend aus einer Versorgungsschaltung, einem normalerweise geschlossenen Einatmungsventil und einem normalerweise geöffneten Ausatmungsventil, welches eine Verbindung zur Atmosphäre herstellen kann, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere pneumatische, bistabile Elemente vorgesehen sind, die jeweils ein Paar von Eingangsöffnungen (42, 44), eine Ausgangsöffnung (46) und zwei Steueröffnungen (48) aufweisen, deren

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Druckwert festlegt, welche Eingangsöffnung mit einer Ausgangsöffnung verbunden werden soll, daß die Ausgangsöffnung eines bistabilen Elements (40) zur Steuerung der Einatmungs- und Ausatmungsventile (26, 30) und Erzeugung pneumatischer Steuerimpulse derart angeschlossen ist, daß die Ventile zyklisch entsprechend den Atmungszyklen betätigt werden, daß eine manuelle Steuerschaltung (62, 94, 122) ein manuell schaltbares, pneumatisches, bistabiles Element (94) enthält, das an den Ausgang des bistabilen Elements angeschlossen ist, um pneumatische Steuerimpulse während des manuellen Steuerbetriebs zu erzeugen, daß ein pneumatischer Oszillator (10, 64, 200) aus einem ersten Paar pneumatischer, bistabiler Elemente (66, 68) besteht, deren Volumina in Verbindung miteinander stehen, daß die bistabilen Elemente (66, 68) in einer positiven Rückkopplung gestaltet sind, so daß Einatmungs- und Ausatmungs-Oszillatorimpulse geliefert werden, daß der pneumatische Oszillator ein zweites Paar von bistabilen Elementen (80, 82) enthält, die bezüglich ihrer Volumina gekoppelt sind und an eines der Elemente des ersten Elementenpaars angeschlossen sind, um die Dauer des Ausatmungsimpulses gegenüber der Dauer· des Einatmungsimpulses auf einem vorbestimmten Verhältnis zu halten, daß eine Schaltung (102, 110) zur Erfassung einer Anforderung für ein Einatmen vorgesehen ist, die einen Sensor (102) zur Erfassung der Anforderung aufweist, welcher an die Versorgungsschaltung (12, 28) angeschlossen ist, um ein entsprechendes Anforderungssignal zu erzeugen, daß die Schaltung (102, 110) ein pneumatisch bistabiles Element (110) enthält, deren Steueröffnung (48) das Anforderungssignal empfängt, während die andere öffnung (46) an das erste Paar der bistabilen Elemente (66, 68) angekoppelt ist, um den Ausatmungsimpuls zu beenden, wenn das Anforderungssignal auftritt.

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12. Respirator mit einer Steuerung für die Ein- und Ausatmung, dadurch gekennzeichnet, daß ein pneumatischer Oszillator (10, 64, 200) vorgesehen ist, der aus einem Paar bistabiler Elemente (66, 68) besteht und pneumatische Phasenimpulse für das Ein- und Ausatmen liefert, wobei jedes bistabile Element ein Paar von Eingangsöffnungen (42, 44), eine Ausgangsöffnung (46) und eine Steueröffnung (48) enthält, deren Druckwerte bestimmen, welche Eingangsöffnung pneumatisch mit der Ausgangsöffnung verbunden werden soll, daß diese Elemente in einer positiven Rückkopplung zum ersten Volumen (72) geschaltet sind, welches zwischen der Ausgangsöffnung eines ersten Elements (66) des Elementenpaars und der Steueröffnung des anderen Elements (68) eingesetzt ist, daß eine Schaltung zur Steuerung des Einatmungs-/Ausatmungs-Verhältnisses aus einem zweiten Volumen (84), einem zweiten pneumatischen, bistabilen Element (82) zur volumenmäßigen Gasbeschickung und einem ersten pneumatischen bistabilen Element (80) zur Volumenbeschickung besteht» v/obei das zweite Volumen (84) die Ausgangsöffnung des zweiten Elements (82) mit der Steueröffnung des ersten Elements (80) verbindet, daß eine Eingangsöffnung des zweiten Elements auf die pneumatischen Phasenimpulse des Oszillators anspricht, um das zweite Volumen während der Einatmungsphase mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit' zu beschicken,wobei die andere Eingangsöffnung des zweiten Elements derart gekoppelt ist, daß das zweite Volumen mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit bzw. Rate abgegeben wird, und daß das erste Element derart geschaltet ist, daß das erste Volumen nach der Abgabe bzw. dem Ausstoßen des zweiten Volumens auf einen ausreichenden Wert verringert bzw. verkleinert wird, so daß eine Änderung des Zustande des ersten Elements (80) erreicht wird.

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13. Respirator zur Steuerung der Einatmungs- und Ausatmungszyklen der Gasströmung zwischen einer Versorgung und einer Maske, dadurch gekennzeichnet, daß bistabile Elemente (66, 68, 80, 82 usw.) vorgesehen sind, von denen jedes ein Paar von Eingangsöffnungen (42, 44), eine Ausgangsöffnung (46) und eine Steueröffnung (48) aufweist, daß deren pneumatischen Druckwerte eine Bestimmung ermöglichen ,welche Eingangsöffnung eines Elements mit ihrer Ausgangsöffnung verbunden bzw. gekoppelt wird, daß eine pneumatische Gasversorgungsschaltung (12, 28, 34) die Versorgungsquelle mit der Maske (14) verbindet, daß die pneumatische Schaltung ein pneumatisch steuerbares, normalerweise geschlossenes Ventil (26), welches in Serie mit der Schaltung zur Steuerung der Einatmungsgasströmung zur- Maske liegt, sowie ein pneumatisch steuerbares, normalerweise geöffnetes Ventil (30) enthält, welches zwischen der Schaltung und Atmosphäre liegt, um die Ausatmungsgasströmung von der Maske (14) zu steuern, daß bistabile, pneumatische Elemente (40, 68, 110) in einer positiven Rückkopplungsschaltung vorgesehen sind, um unterschiedliche pneumatische Phasensteuerimpulse zu liefern, deren jeweilige Dauer den Einatmungs- und Ausatmungszyklen entsprechen, daß ein bistabiles, pneumatisches Ausgangselement (40) vorgesehen ist, dessen Ausgangsöffnung derart geschaltet ist, daß beide Ventile (26, 30) angesteuert werden, wobei seine Steueröffnung (48) auf die Phasensteuerimpulse anspricht und eine Eingangsöffnung (42) an die Gasversorgung (58) angeschlossen ist, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die eine manuelle Steuerschaltung (62, 122, 94) mit einem pneumatischen, bistabilen Element (94) enthält, dessen Ausgangsöffnung (46) an die andere Eingangsöffnung des pneumatischen, bistabilen Elements (4o) angekoppelt ist, um eine manuell steuerbare Gasströmung zum pneumatischen, bistabilen Element (40)

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zu liefern und um ein Abgeben des Gases an die Atmosphäre zu ermöglichen, so daß manuell gesteuerte Einatmungsund Ausatmungszyklen einstellbar sind.

14. Respirator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine pneumatische Oszillatorschaltung (10, 64; 200) aus pneumatischen bistabilen Elementen (80, 82) und einem Volumen (84) zur Steuerung der Ausatmungsphase besteht, wobei das Volumen derart gekoppelt ist, daß es während der Einatmungsphase Gas speichert, daß ferner eine Freigabeeinrichtung (96) vorgesehen ist, um das Gas von dem Volumen für die Ausatmungsphasensteuerung während der Ausatmungsphase freizugeben, so daß ein vorbestimmtes Einatmungs-/Ausatmungs-Verhältnis erhalten wird.

15. Respirator nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventil (26) zur Steuerung der Einatmung vorgesehen ist und eine Gasströmung zur Maske (14) abhängig von einem pneumatischen Einatmungs-Phasenimpuls ermöglicht, wobei ein Ventil (30) zur Steuerung der Ausatmung derart angeordnet ist, daß das Gas aus der Maske (14) an die Atmosphäre abhängig von einem pneumatischen Impuls für die Ausatmungsphase abgegeben wird, daß eine Einrichtung (82) zur Erzeugung eines Signals (164) für den Einatmungsdruck vorgesehen ist, dessen Druck sich als Funktion der Dauer des Einatmungszyklus ändert, daß eine Einrichtung (158) angeordnet ist, die auf das Drucksignal für die Einatmung anspricht und ;ein Signal für das Ende der Einatmungsphase liefert, wenn das Drucksignal einen vorbestimmten Wert erreicht, daß ein Drucksensor (38) zur Druckanzeige in einer Leitung (28) sowie eine Einrichtung (154) vorgesehen sind, wobei die Einrichtung (154) auf das Signal für das Ende der Einatmungsphase anspricht, um den Drucksensor an

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die Atmungsleitung für eine Zeitperiode anzukoppeln, die ausreicht, um den Druck in dieser Leitung zu messen und anzuzeigen.

16. Respirator nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sicherheitsventil (20) zur Verhinderung eines Gasströmung von einer Eingangs- zu einer Ausgangsöffnung vorgesehen ist, daß das Sicherheitsventil ein Ventilgehäuse und eine darin angeordnete bewegliche Membran (126) aufweist, so daß eine Gas-Bezugskammer bzw. -Referenzkammer (130) und eine Kammer zur Steuerung der Gasströmung gebildet werden,wobei die Bezugskammer die Gas-Eingangs- und Ausgangsöffnungen (125, 124) enthält, daß in der Kammer zur Strömungssteuerung ein Verschlußelement (127) angeordnet ist, um eine (124) der Öffnungen zu schließen, daß das Verschlußelement mit der Membran gekuppelt ist, um eine Bewegung zum Schließen oder Öffnen der Öffnung auszuführen, daß eine Einrichtung (128) zur Vorspannung der Membran in einer Richtung angeordnet ist, welche das Verschlußelement zum Schließen der öffnung vorspannt, wenn der Druck in der Gasströmungssteuerkammer unter einem vorbestimmten Wert liegt.

17. Respirator nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugskammer (130) mit einer Ausgangsöffnung (132) versehen ist, die zur Atmosphäre führt.

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