DE3382613T2

DE3382613T2 - Vorrichtung zur lieferung eines bestimmten volumens von zusatzbeatmungsgas pro zeiteinheit fuer ein in vivo beatmungsystem.

Info

Publication number: DE3382613T2
Application number: DE8484900225T
Authority: DE
Inventors: C S Chen; D Durkan; M Sieracki
Original assignee: Pulsair Anstalt
Current assignee: DeVilbiss Health Care Inc
Priority date: 1982-12-03
Filing date: 1983-12-02
Publication date: 1993-04-22
Anticipated expiration: 2003-12-03
Also published as: US4462398A; EP0127675A1; JPS60500403A; US4506666A; WO1984002080A1; US4519387A; CA1231416A; AU2332484A; CA1261943A; EP0127675A4; DE3382613D1; EP0127675B1; AU577775B2; AU1645088A; CA1261943C; HK87693A; AU601042B2; ATE79775T1; US4461293A; US4570631A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Zuführung eines festen Volumens ergänzenden Atemgases je Zeiteinheit zu einem lebenden Atemsystem, mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.
Eine Einrichtung dieser Art ist aus der US-A-3 976 064 bekannt, die ein Atemsystem zum Entwöhnen von Patienten von einem Atemgerät offenbart, wobei eine zwangsweise Belüftungshilfe für den Patienten beim Einatmen nach vorbestimmten Zeitintervallen vorgesehen ist. Das System arbeitet so, daß es dem lebenden Atemsystem eine zwangsweise Belüftungshilfe gibt. Ein Sensor trennt beim Abfühlen eines negativen Druckes mit Hilfe eines Ventils die Verbindung zwischen dem Ventilator und dem lebenden Atemsystem oder steuert das System beim Ausbleiben des Auftretens eines negativen Druckes nach einem Zeitintervall der zwangsweisen Belüftungshilfe in einer solchen Weise, daß ein weiteres Intervall der zwangsweisen Belüftungshilfe wirksam wird.
Das bekannte System sieht weder eine Einrichtung zur impulsweisen Zuführung ergänzenden Sauerstoffes zu dem lebenden Atemsystem vor, noch ist sie dazu fähig, zu bestimmen, ob das Auftreten des negativen Druckes innerhalb eines erforderlichen minimalen Verzögerungsintervalls liegt.
Es ist ferner aus der Internationalen Patentanmeldung WO-A- 82/01815 bekannt, am Anfange der Einatmung an einem lebenden Atemsystem einen Impuls an Atemgas oder Sauerstoff für eine Dauer vorzusehen, die kürzer als die Einatmungszeit ist, wobei der Beginn der Einatmung durch Feststellen des Auftretens eines negativen Druckes im System bestimmt wird. Dieses Dokument wurde zur Skizzierung des Anspruches 1 verwendet.
Ein Patient, der mit abnormal hoher Atemfrequenz atmet, würde jedoch mit einer übermäßigen Anzahl von Atemgasimpulsen versehen werden, so daß die Gefahr einer Hyperventilation bei dem bekannten System besteht.
Daher ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 vorzusehen, welche Einrichtung die Freisetzung eines Überschusses an Atemgasimpulsen für einen zu rasch atmenden Patienten und damit eine Hyperventilation und einen Übermaß an Sauerstoffinanspruchnahme vermeiden soll.
Dieses Ziel wird gemäß der vorliegende Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht. Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in den Ansprüchen 2 bis 7 gekennzeichnet.
Es sei bemerkt, daß eine Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung von einfacher Konstruktion ist und eine Anzahl von Merkmalen besitzt, die diese Einrichtung für eine kompakte Konstruktion, für den Betrieb mit befeuchtetem Atmungsgas, für den Betrieb mit Verneblern u. dgl. geeignet macht.
Bevor die Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles begonnen wird, sollen die folgenden Überlegungen einem besseren Verständnis der Erfindung dienen:
Es sind Atmungssysteme mit einer "geteilten" oder "Doppelschlauch-"Kanüle in Gebrauch, die an das lebende Atemsystem über die Nares mit den Sensor- und Gaszufuhrelementen der Einrichtung angekoppelt wird. Obwohl die Einrichtung unter Verwendung der Doppelschlauchkanüle hervorragend arbeitet, würde die Verwendung einer Kanüle mit einem einzigen Schlauch, statt einer Doppelschlauchkanüle, es ermöglichen, das Abfühlen der Druckrichtung im lebenden Atemsystem und die Zufuhr von Atmungsgas zum lebenden Atemsystem über denselben Schlauch durchzuführen. Kanülen mit einem einzigen Schlauch sind weniger teuer herzustellen und bequemer für den Arzt und den Verwender und sind im allgemeinen am Markt weiter verbreitet, als Doppelschlauchkanülen. Daher wäre es vorteilhaft, Atmungssysteme der vorliegenden Art für eine Kompatibilität mit einer Kanüle mit einem einzigen Schlauch anzupassen.
Überdies ist es im allgemeinen vorzuziehen, Atmungsgas zu befeuchten, bevor das Gas an ein lebendes Atemsystem geliefert wird. Unter Umständen ist es wünschenswert, das Atmungsgas mit einem medizinischen Behandlungsmittel zu vernebeln, bevor das Gas dem lebenden Atemsystem zugeführt wird. Obwohl Befeuchter und Vernebler mit Sauerstoffzufuhrsystemen seit langem verwendet worden sind, ist es aus dem Stande der Technik nicht selbstverständlich, wie ein Befeuchter oder Vernebler in geeigneter Weise gebraucht werden kann, speziell mit einer oben besprochenen Kanüle mit einem einzigen Schlauch. Eine große Gefahr bei der Verwendung von Befeuchtern und/oder Verneblern mit Kanülensystemen entweder mit einzigem oder doppeltem Schlauch ist die Übertragung von Feuchtigkeit über den zu Sensoreinrichtungen führenden Schlauch, die dazu verwendet werden, die Druckrichtung im lebenden Atemsystem zu bestimmen. Feuchtigkeit in dem zu den Sensoreinrichtungen führenden Schlauch verunreinigt den Sensor und neigt dazu, die Lebensdauer des Sensors beträchtlich zu verkürzen.
In manchen Situationen mag es auch wünschenswert sein, ein weiteres Gas, wie ein anästhetisches Gas, dem lebenden Atemsystem zusammen mit dem Atmungsgas zuzuführen. In solchen Situationen muß die Dosierung des zweiten Gases für gewöhnlich in einem gesteuerten Verhältnis zur Menge an gleichzeitig damit zugeführten Atmungsgas stehen. Ferner führt ein ernstes Problem zu einer Art von Gasinanspruchnahmeinrichtung, wenn das medizinische Behandlungsgas kontinuierlich zugeführt wird, unbekümmert durch die Fähigkeit oder Unfähigkeit des lebenden Atemsystems das Atmungsgas in Anspruch zu nehmen.
Die US-A-4,414,982 offenbart ein Atmungsgerät mit einem vorwiegend fluidisch betriebenen Apnoefall-Kreis, der das Auftreten eines Falles von Apnoe nach dem Verstreichen eines vorbestimmten Zeitintervalles ab der letzten, von einem lebenden Atemsystem versuchten Einatmung signalisiert. Eine Ursache von Apnoefällen, wie jenen, die durch das Gerät nach dem US-Patent 4,414,982 festgestellt werden, ist der Verschluß der oberen Atemwege, wie dem oropharyngalen Atemweg, im lebenden Atemsystem.
In obiger Hinsicht wurde von Remmers et al. ("Pathogenesis of Upper Airway Occlusion During Sleep", Journal of Applied Physiology 1978; 44:931-38) angeregt, daß in manchen lebenden Atmungssystemen der beim Einatmen auftretende subatmosphärische oder negative Druck die Zunge und den weichen Gaumen gegen die hintere oropharyngale Wand saugt. Andere mit einer Behinderung oder einem Verschluß des oberen Atemweges verbundene Ursachen und Bedingungen werden von Sullivan et al. ("Reversal of Obstructive Sleep Apnoea By Continuous Positive Airway Pressure Applied Through The Nares", The Lancet, April 18, 1981, Seiten 862-865) zusammengefaßt. Sullivan et al. berichtet von Behandlungen für behindernde Schlaf-Apnoe-Syndrome, bei denen geringe Niveaus an Druck (im Bereiche von 4,5 bis 10 cm Wasser) kontinuierlich zugeführt werden, um eine pneumatische Schiene für den nasopharyngalen Atemweg vorzusehen.
Die von Venegas eingereichte US-A-4,155,356 offenbart ein Atmungsunterstützungsverfahren und eine Vorrichtung, die Einrichtungen zum Erzeugen einer Reihe von Druckimpulsen und Einrichtungen zum Übertragen der Druckimpulse auf die Luftwege zur Lunge aufweist. Die Übertragungseinrichtungen weisen ein in die Trachea eingesetztes Rohr auf, so daß die von den Druckimpulsen erzeugten Druckwellen Wände zusammengefallener Luftwege in den Lungen nach außen verschieben und während des Ausatmens dieses Auswärtsverschiebung aufrechterhalten. Venegas sieht weder eine Einrichtung zum Abfühlen der Bedingungen in den Lungen vor, noch koordiniert er die Anwendung der Druckimpulse in zeitlichem Verhältnis mit dem Auftreten solcher Bedingungen.
Ein Vorteil der Erfindung ist die Schaffung einer Einrichtung, die ein Atmungsgas auf Anforderung liefert und eine Kanüle mit einem einzigen Schlauch verwendet, wodurch ein Druckabfühlen und eine Gaszufuhr über dieselbe Leitung erfolgen kann.
Ein weiterer Vorteil einer Ausführungsform der Erfindung ist die Schaffung einer Einrichtung zur Lieferung spitzgeformter Gasimpulse am Beginn der Einatmung.
Ein Vorteil eines anderen Ausführungsbeispieles der Erfindung ist die Schaffung einer Einrichtung zur Lieferung rechteckförmiger Gasimpulse am Beginn der Einatmung.
Noch ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Schaffung einer kompakten Einrichtung zur Zuführung von Atmungsgas.
Noch ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Verwendung von Befeuchtern, Verneblern u. dgl. ohne nachteiliger Beaufschlagung des in einer Einrichtung zur Zuführung von Atmungsgas verwendeten Sensors.
In einigen Ausführungsformen wird ein Dreiwegventil mit Öffnungen verwendet, die mit dem Sensor, der Gaszufuhr und der Kanüle mit einem einzigen Schlauch verbunden sind. In einer anderen Ausführungsform erleichtert ein Vierwegeventil den Gebrauch der Einrichtung zusammen mit einem Befeuchter und/oder einem Vernebler.
In einer Ausführungsform besitzt eine Einrichtung zur Zuführung von Atmungsgas einen Sensor mit einem vorgespannten fluidischen Verstärker und einem druckelektrischen (D/E-)Schalter.
Die Einrichtung nach den hier beschriebenen Ausführungsformen kann so betrieben werden, daß sie spitzzackige oder Rechteckgasimpulse liefert, je nach dem, ob ein Durchflußmesser zwischen die Gaszufuhr am Ventil geschaltet ist.
Der Steuerkreis für die Einrichtung zur Zuführung des Atemgases besitzt auch Einrichtungen zur Feststellung, ob das lebende Atemsystem aufgehört hat, einen Gasimpuls nach dem Verstreichen eines vorbestimmten aber wahlweise veränderbaren maximalen Zeitintervalls anzufordern. Beim Feststellen eines solchen Apnoefalles aktiviert die Einrichtung verschiedene Anzeige- oder Alarmeinrichtungen und betreibt das Ventil derart, daß es dem lebenden Atemsystem (einen) zusätzliche(n) Gasimpuls(e) zuführt.
Bei Feststellung eines entsprechenden Apnoefalles liefert die Einrichtung zur Zuführung von Atemgas gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen den oberen Atemwegskanälen eines lebenden Atemsystems einen Reiz in einem Bemühen, jeglichen Verschluß oder jegliche Behinderung in den oberen Atemwegskanälen zu verdrängen. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der angewandte Reiz ein Gashochdruckimpuls. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird ein elektrisches Signal an eine Elektromyographie-Elektrode gelegt, die nahe einem einen Muskel oder ein Organ steuernden Nerv liegt, der den oberen Atemwegskanal behindern könnte.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorherigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden, ins einzelne gehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung deutlich, wie sie in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind, in denen dieselben Bezugszeichen sich durch die verschiedenen Ansichten hindurch auf dieselben Teile beziehen. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, vielmehr liegt das Hauptaugenmerk auf der Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung.
Fig. 1A ist eine Schemazeichnung, die eine Einrichtung zur Zuführung von Gas gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, bei dem das Gas in einer Betriebsart mit spitzen Impulsen geliefert wird;
Fig. 1B ist eine Schemazeichnung, die eine Einrichtung zur Zuführung von Gas gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, bei dem das Gas in einer Betriebsart mit Rechteckimpulsen geliefert wird;
Fig. 1C ist eine Schemazeichnung, die eine Einrichtung zur Zuführung von Gas gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, bei dem Sensoreinrichtungen einen fluidischen Verstärker aufweisen;
Fig. 2 ist eine Schemazeichnung, die eine Einrichtung zur Zuführung von Gas gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, bei dem das Zufuhrgas befeuchtet wird;
Fig. 3 ist eine Schemazeichnung, die eine Einrichtung zur Zuführung von Gas gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, bei dem das Zufuhrgas befeuchtet wird;
Fig. 4A ist ein Diagramm, das ein Verfahren zur Zuführung von Gas in spitzen Impulsen gemäß einer Betriebsart der Erfindung veranschaulicht;
Fig. 4B ist ein Diagramm, das ein Verfahren zur Zuführung von Gas in Rechteckimpulsen gemäß einer Betriebsart der Erfindung veranschaulicht;
Fig. 5 ist eine Schemazeichnung, die eine Steuereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 6 ist eine Schemazeichnung, die eine Einrichtung zur Zuführung von Gas gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, bei dem auch ein zweites Gas zugeführt wird;
Fig. 7A ist eine Draufsicht auf einen Fluidverstärker des Ausführungsbeispieles der Gaszufuhreinrichtung der Fig. 1C;
Fig. 7B ist ein Diagramm, das die Ausgangsdruckverstärkungskurve für den in Fig. 7A gezeigten fluidischen Verstärker veranschaulicht; und die
Fig. 8A, 8B und 8C sind Schemazeichnungen, die verschiedene Ausführungsformen von Gaszufuhreinrichtungen zeigen, welche Apnoefälle feststellen und versuchen, den durch Verschluß der oberen Atemwegskanälen im lebenden Atemsystem verursachten Apnoefällen abzuhelfen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Das Atmungsgas-Zuführungssystem des Ausführungsbeispiels der Fig. 1A umfaßt eine Gasquelle 20; einen Durchflußmesser 22; eine fluidische Kapazität 24; eine Ventilvorrichtung 26; eine Fühlereinrichtung 28 und eine Steuervorrichtung 32.
Die Quelle 20 ist typischerweise eine Sauerstoffgasquelle. In Abhängigkeit von der besonderen Umgebung der Anwendung kann die Quelle 20 beispielsweise ein tragbarer Tank oder eine Zuführung von einer Wand aus sein. Die Quelle 20 ist durch eine Leitung 34 mit dem Durchflußmesser 22 verbunden. In dem hier gebrauchten Sinne wird - außer es ist anders angegeben - ein beliebiges Beförderungsmittel, z. B. ein Leitungssystem, eine Röhre, ein Kanal, oder eine andere geschlossene Fluidleitung als Leitung bezeichnet.
Während der Durchflußmesser 22 von konventioneller Art sein kann, wird ein von Dwyer hergestellter Kugelschwimmer- Durchflußmesser als ein akzeptables Modell vorgeschlagen. Der in Fig. 1A dargestellte Durchflußmesser umfaßt ein Nadelventil (nicht dargestellt), das einen Eigenwiderstand FR in bezug auf die Gasströmung aufweist. Der Eigenwiderstand des Durchflußmessers hängt unter anderem von den Dimensionen des Nadelventils und der Nadelöffnung ab. Der Durchflußmesser 22 ist durch eine Leitung 40 mit der Kapazität verbunden.
Die Kapazität 24 wird als Tank dargestellt, aber in einem anderen Ausführungsbeispiel ist sie lediglich ein Rohr relativ großer Länge. Wie im folgenden ausgeführt, beeinflußen das Volumen der Kapazität 24, der Eigenwiderstand FR des Durchflußmessers, der Eigenwiderstand VR des Ventils 26 und die Wechselbeziehung dieser Faktoren die Amplitude eines durch das Atmungsgas-Zuführungssystem der Fig. 1A erzeugten Gasimpulses.
Die Ventilvorrichtung 26 des Ausführungsbeispieles der Fig. 1A ist ein von einem Solenoid betätigtes Dreiweg-Spulenventil mit zwei Stellungen mit Anschlüssen 26a, 26b und 26c an seiner Bohrung. Anschluß 26a ist durch eine Leitung 46 (ein einzelner Schlauch) mit einer Vorrichtung 48 für die Zufuhr von Gas für das lebende Atemsystem verbunden. Obwohl die in Fig. 1A dargestellte spezielle Vorrichtung eine Kanüle mit einem einzelnen Schlauch ist, versteht es sich, daß andere geeignete Einrichtungen, beispielsweise ein Endotrachealtubus oder ein von Hand betriebener Sauerstoffapparat, verwendet werden können. Die oben erwähnte Leitung 40 verbindet letztlich den Anschluß 26b mit der Quelle 20. Anschluß 26c ist durch eine Leitung 50 mit der Fühleinrichtung 28 verbunden.
Wie aus der Darstellung des Ventils 26 der Fig. 1 hervorgeht, ist die Spule des Ventils 26 gegen ihre erste Position vorgespannt, um den Anschluß 26a mit dem Anschluß 26c zu verbinden, so daß die Kanüle 48 (und folglich das lebende Atemsystem (nicht dargestellt), einschließlich der Nares, in welche die Kanüle 48 eingeführt wird) mit der Fühleinrichtung 28 in einer fluidischen Verbindung steht. Es versteht sich, daß das Ventil 26 dazu betätigt werden kann, um die Spule zur Verbindung des Anschlußes 26a mit dem Anschluß 26b in ihre zweite Position zu bewegen, so daß dem lebenden Atemsystem durch den Einzelschlauch 46 ein Gasimpuls zugeführt wird. Wenn diese Verbindung hergestellt ist, weist das Ventil 26 in bezug auf den Gasstrom einen Eigenwiderstand VR auf, der von der Größe der den Anschluß 26a mit dem Anschluß 26b verbindenden Öffnung abhängig ist.
Das Ventil 26 wird durch die Steuervorrichtung 32 in der nachfolgend beschriebenen Art elektrisch gesteuert. Während das in der Fig. 1A gezeigte Ventil 26 einen Typus darstellt, der von der Firma Lee als Modell LFAA 1200318H hergestellt wird, kann ein beliebiges vergleichbares Modell verwendet werden.
Die Fühleinrichtung 28 der Fig. 1 umfaßt geeignete Vorrichtungen für das Abfühlen eines entlang der Leitung 50 angelegten negativen fluidischen Druckes und für die Erzeugung eines elektrischen Signales entsprechend dem Abfühlen des negativen fluidischen Druckes. In einem Ausführungsbeispiel umfaßt der Meßfühler 28 einen druckelektrischen (D/E) Schalter, z. B. ein von der Firma Dietz hergestelltes Modell E P/E Switch, das so niedrige Drücke wie 0,5 mm (Wassersäule) abfühlen kann. In diesem Ausführungsbeispiel ist der negative Eingangsanschluß des D/E- Schalters mit der Leitung 50 verbunden, wogegen der positive Eingangsanschluß der Umgebung gegenüber offengelassen wird. Große, in der D/E-Schaltertechnik verwendete Membranen, z. B. die einen Durchmesser von 50 mm aufweisende Membrane des Dietzmodells E P/E, haben ein beträchtliches Innenvolumen, und folglich, für einige Umgebungen der Anwendung, eine signifikant lange Ansprechzeit. Viele D/E-Schalter müssen auch waagrecht montiert werden, um eine maximale Empfindlichkeit zu erzielen, doch bringt die Horizontalmontage der Schalter ein anderes Problem mit sich - die Beschleunigungsempfindlichkeit der Membrane.
Die Fühlvorrichtung 28C der Fig. 1C umfaßt eine Vorrichtung 29 für das Abfühlen eines positiven fluidischen Druckes und zur Erzeugung eines elektrischen Signals entsprechend dem abgefühlten fluidischen Druck, wie auch Verstärkungseinrichtungen, wie einen Fluidverstärker 30. Der in Fig. 1C dargestellte Fluidverstärker 30 ist ein vorgespannter proportionaler Turbulenzverstärker, der in Fig. 7A noch ausführlicher dargestellt ist.
Der vorgespannte Fluidverstärker 30 hat einen Leistungsstrahleinlaß 30, zwei Steueranschlüsse 30b und 30c, sowie zwei Ausgangsanschlüsse 30d und 30e. Der Leistungsstrahl-Eingangsanschluß ist durch die Leitung 44 letztlich mit der Quelle 20 verbunden. Eine variable Drossel 52 an der Leitung 44 wird dazu verwendet, die Größe der Strömung und den Druck der Strömung Eingangsstrahles und damit die Empfindlichkeit des Fluidverstärkers 30 zu begrenzen. Der Steueranschluß 30b ist durch die Leitung 50 mit dem Anschluß 26c des Ventils 26 in der Weise verbunden, daß der (durch Einatmung im lebenden Atemsystem erzeugte) negative Druck in der Leitung 50 den Leistungsstrahl zum Ausgangsanschluß 30d ablenkt. Der Verstärker 30 ist derart vorgespannt, daß der nicht-negative Druck in Leitung 50 sich auf den Leistungsstrahl dahingehend auswirkt, daß dieser durch den Ausgangsanschluß 30e verläuft.
Die Verstärkerstruktur der Fig. 7A illustriert die vorbelastete Beschaffenheit des Verstärkers 30. Der Verstärker 30 ist mit einem versetzten Strahlteiler ausgebildet. Das bedeutet, daß der Leistungsstrahleinlaß 30a derart abgeschrägt ist, daß bei fehlenden Steuersignalen an den Anschlüssen 30b (auch als Cr bezeichnet) und 30c (C&sub1;), der Ausgangsstrahl normalerweise auf zur linken Ausgangsöffnung hin 30e (L) vorgespannt ist. Wenn durch den Anschluß 30b ein negativer Druck zugeführt wird, schaltet der Ausgangsstrahl auf den Anschluß 30d um. Sobald der negative Druck aufhört, schaltet der Ausgangsstrahl automatisch auf den Anschluß 30e zurück. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Verstärker 30 mit einer Speisung niedriger Energie betrieben, so daß der Strahl laminar ist. Die Ausgangs- Druckverstärkungskurve für den Fluidverstärker 30 der Fig. 7A ist in Fig. 7B dargestellt.
Ein fluidischer Verstärker der von TriTec Inc. als Modell Nr. AW12* hergestellten Art arbeitet als Verstärker 30 der Fig. 7A, um eine Empfindlichkeit zumindest für so geringe Negativdrücke wie 0,02 cm Wasser zu ergeben, doch ist für die gezeigte Anwendung, insbesondere in Anbetracht der Betriebsparameter des D/E-Schalters 31, eine Empfindlichkeit von ungefähr 0,5 cm Wasser ausreichend. Für Fachleute versteht es sich, daß zur Erzielung von akzeptablen Resultaten andere Fluidikelemente, wie ein NOR-Gatter, im gezeigten Schaltsystem angeordnet sein können.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1C wird ein druckelektrischer (D/E-) Schalter 31 als das Mittel zum Abfühlen eines positiven Druckes und zur Erzeugung eines elektrischen Signals entsprechend dem abgefühlten fluidischen Druck verwendet. Der in der Fig. 1C dargestellte D/E-Schalter 31 ist ein konventioneller D/E-Schalter, der beispielsweise von Fairchild als Modell PSF 100A fabriziert wird. Der positive Eingangsanschluß des D/E- Schalters 31 wird durch eine Leitung 54 mit dem Ausgangsanschluß 30d des Fühlers 30 verbunden, wogegen sein negativer Eingangsanschluß der Umgebung gegenüber offensteht. Für die in Fig. 1C dargestellte spezielle Fühlvorrichtung 28 sollte der D/E-Schalter 31 empfindlich genug sein, um zu schalten, wenn ein so geringer positiver Druck wie 13 mm Wasser darauf einwirkt. Wenn der D/E-Schalter 31 einen solchen Druck erhält, schließt der D/E-Schalter 31 einen Schalter 36, wie im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 5 hervorgeht.
Nun wieder Bezug nehmend auf das Ausführungsbeispiel der Fig. 1A, versteht es sich, daß andere Arten von Fühleinrichtungen 28 verwendet werden können. Fachleute sind sich der Tatsache bewußt, daß ein Thermistorsystem benutzt werden kann (wenn es die Betriebsanforderungen erlauben), so fern das Thermistorsystem richtungsempfindlich gemacht wird (durch die Verwendung von zwei Thermistoren und eines geeigneten Zeitverzögerungsmeßkreises). Im Normalfall jedoch verhindert die Strömungstyp- (im Gegensatz zur Drucktyp-) Empfindlichkeit eines Thermistors, daß der Thermistor eine Strömung genügend rasch abfühlen kann, um die Zuführung eines Sauerstoffimpulses früh bei der Einatmung zu erleichtern, so wie es in der US-Patentanmeldung Serial-Nr. 210,654 gelehrt wird. In einem anderen Ausführungsbeispiel arbeitet ein Druckmeßwandler als Fühleinrichtung 28. Der Druckmeßwandler kann ein Festkörper-, des Kapazitäts- oder ein elektromechanischer (des Membrantyps) Meßwandler sein, je nach der erforderlichen Empfindlichkeit. Meßwandler liefern ein Analogsignal und benötigen einen ziemlich komplexen elektrischen Schaltkreis. Ein passender Festkörperkristall mag eines Tages entwickelt werden, um als Fühleinrichtung 28 entsprechend gewünschten Empfindlichkeitserfordernissen fungieren zu können.
Das Atemgas-Zuführungssystem der Fig. 1B ähnelt dem System der Fig. 1A, verfügt jedoch nicht über den Durchflußmesser 22. Wie nachstehend beschrieben, erzeugt das System der Fig. 1A spitzzackige Gasimpulse, wohingegen das System der Fig. 1B rechteckförmige Gasimpulse produziert.
Das Atemgas-Zuführungssystem des Ausführungsbeispiels der Fig. 2 ähnelt prinzipiell dem System der Fig. 1B, aber statt eines Dreiweg-Ventiles verwendet es ein Vierweg-Ventil 58 mit zwei Stellungen als seine Ventileinrichtung. Das Vierwegventil 58 weist vier Anschlüsse an seiner Bohrung auf: den durch die Leitung 46 mit der Kanüle 48 verbundenen Anschluß 58a; den durch Leitung 42 letzlich mit der Quelle 20 verbundenen Anschluß 58b; den durch die Leitung 50 mit dem Steueranschluß 30b des Meßfühlers 28 verbundenen Anschluß 58c; und den durch eine Leitung 60 mit einem Eingang eines Befeuchters 62 verbundenen Anschluß 58d. Das Ventil 58 kann ein beliebiges konventionelles Vierweg- Ventil mit zwei Stellungen sein, wie das von ASCO hergestellte durch ein Solenoid betätigte Spulenventil Modell 8345E1. Wie in der Darstellung der Fig. 2 des Ventiles 58 gezeigt ist, ist das Ventil 58 in einer ersten Position derart belastet, um den Anschluß 58a mit dem Anschluß 58c zu verbinden, so daß die Kanüle 48 (und folglich das lebende Atemsystem) mit dem Meßfühler 28 in einer fluidischen Verbindung steht. Es versteht sich, daß das Ventil 58 in eine zweite Position bewegt werden kann, um den Anschluß 58b mit dem Anschluß 58d zu verbinden. Wenn dies geschieht, wird Gas durch das Ventil 58 und die Leitung 60 an den Eingang des Befeuchters 62 geliefert.
Der Befeuchter 62 ist ein Blasentyp-Befeuchter, wie das von der Firma Respiratory Care, Inc., erhältliche Modell 003-01. Der Befeuchter 62 liefert einen Strom befeuchteten Gases an die Leitung 64, die mit dem Ausgang des Befeuchters 62 verbunden ist. Die Leitung 64 verbindet am Punkte 66 mit einer Leitung 46. Ein variabler Widerstand 64R an der Leitung 64 sichert, daß bei der Einatmung der Weg des geringsten Widerstandes durch die Leitung 46 und das Ventil 58, und nicht durch Leitung 46 geht.
Es versteht sich, daß die Einrichtung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 in der Art von Fig. 1A (d. h. mit einem Durchflußmesser) verbunden werden kann, so daß es in einer Betriebsart mit spitzen Impulsen statt mit rechteckförmigen Impulsen arbeitet.
Das Atemgas-Zuführungssystem des Ausführungsbeispiels der Fig. 3 ähnelt prinzipiell dem System der Fig. 1B, schließt aber ferner den Befeuchter 62 ein. Eine Leitung 65 verbindet am Punkt 67 mit der Leitung 46. Die Leitung 65 verbindet den Punkt 67 mit dem Eingang des Befeuchters 62. Die Leitung 64 vom Ausgange des Befeuchters 62 endet in einer Düse 68 einer Venturieinrichtung 70. Die Venturidüse 70 ist zwischen dem Anschluß 58a des Ventiles 58 und der Kanüle 48 an die Leitung 46 angeschlossen. Ein variabler Widerstand 65R an der Leitung 65 sichert, daß bei der Einatmung der Weg des geringsten Widerstandes durch die Leitung 46 und das Ventil 26 statt durch die Leitung 65 geht. Der Widerstand 65R dient auch zur Steuerung des Flußes in den Befeuchter 62 durch die Leitung 65. Die gezeigte Venturidüse 70 ist ein von Airlogic erhältlicher Typ F-4417-10, wiewohl eine beliebige vergleichbare Venturidüse auch geeignet ist. Erneut versteht es sich, daß das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 gewünschtenfalls einen Durchflußmesser enthalten kann, um in einer Betriebsart mit spitzen Impulsen zu arbeiten.
Für Fachleute versteht es sich, daß ein Gerät für die Verabreichung von Medikamenten, wie ein Vernebler, bei den Systemen von Fig. 2 und 3 im wesentlichen auf jeweils gleiche Weise wie beim dort dargestellten Befeuchter 62 verbunden werden kann.
Das Atemgas-Zuführungsgerät des Ausführungsbeispiels der Fig. 6 ähnelt prinzipiell dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1B, schließt aber ferner eine Vorrichtung zur Zuführung eines zweiten Gases an das lebende Atemsystem ein. Die Einrichtung der Fig. 6 umfaßt ferner eine Quelle 120 eines zweiten Gases (wie ein anästhetisches Gas), eine Kapazität 124 und eine zweite Ventilvorrichtung 126. Die Quelle 120 ist durch eine Leitung 134 mit der Kapazität 124 verbunden; die Kapazität 124 ist durch eine Leitung 142 mit der Ventilvorrichtung 126 verbunden. Die Einrichtung des Ausführungsbeispieles der Fig. 6 kann, falls erwünscht, mit einem Befeuchter in der oben unter Bezugnahme auf entweder Fig. 2 oder Fig. 3 beschriebenen Weise verwendet werden.
Das Ventil 126 ist ein von einem Solenoid betätigtes Zweiweg-Spulenventil mit zwei Stellungen mit den Anschlüssen 126a und 126b an seiner Bohrung. Die zentrale Spule des Ventiles 126 ist in einer ersten Position, wie in Fig. 6 gezeigt, so belastet, daß die Anschlüsse 126a und 126b nicht miteinander in Verbindung stehen. Der Anschluß 126b des Ventiles 126 ist durch eine Leitung 144 mit einem Punkte 146 verbunden, an dem die Leitung 144 in die Leitung 46 einmündet. Ein variabler Widerstand 147 an der Leitung 144 stellt sicher, daß bei der Einatmung der Weg des geringsten Widerstandes durch die Leitung 46 und das Ventil 26 statt durch die Leitung 144 geht. Das Solenoidventil 126 ist durch die Leitungen L3' und L3 elektrisch mit der Steuereinrichtung 32 verbunden. Bei anderen Ausführungsbeispielen ist das Solenoidventil mechanisch mit einer Steuervorrichtung verbunden.
Die Steuereinrichtung 32 des Ausführungsbeispieles der Fig. 5 eignet sich für eine Verwendung mit einer gemäß einem beliebigen der vorhergehenden Ausführungsbeispiele konstruierten Einrichtung. Die Steuereinrichtung 32 ist ein Schaltkreis, das vier NAND-Gatter (72, 74, 76 und 78); vier NOR-Gatter (80, 82, 84 und 86); drei Transistoren (T1, T2 und T3); ein 555-Zeitgeberchip 88; ein 556-Doppelzeitgeberchip 90; Lumineszenzdioden 92 und 94; ein piezoelektrisches Element 96; und verschiedene Widerstände und Kapazitäten umfaßt, wie sie im folgenden erwähnt werden.
Die Bezeichnung "LX", wie sie in bezug auf Fig. 5 verwendet wird, bezeichnet eine elektrische Leitung (im Gegensatz zu einer fluidischen Leitung), worin X ein entsprechendes Bezugszeichen darstellt. Beispielsweise schließt das Steuergerät 32 eine Leitung L1 ein, die mit einer Zuführung (nicht dargestellt) für eine hohe Gleichspannung verbunden ist, sowie eine Leitung L2, die mit einer (ebenfalls nicht dargestellten) Zuführung für eine niedrige Gleichspannung verbunden ist. Die Potentialdifferenz über L1 und L2 beträgt zwischen 12 und 15 Volt Gleichstrom.
Das in Fig. 5 dargestellte 556-Doppelzeitgeberchip 90 ist ein von der Firma National Semiconductor als Teil Nr. LM 556CN hergestellter Chip mit 14 Steckern. Es versteht sich, daß sich ein beliebiger vergleichbarer 556-Doppelzeitgeberchip für den Schaltkreis der Fig. 5 eignet. Für den speziellen, darge-; stellten Chip entsprechen die Stecker 1-7 den Steckern eines ersten Zeitgebers in dem Doppelzeitgeber, wogegen die Stecker 8-14 den Steckern eines zweiten Zeitgebers entsprechen. Die Stecker sind wie folgt bezeichnet: STECKERBESCHREIBUNG FÜR DEN CHIP 556 BESCHREIBUNG ZEITGEBER 1 Entladung Schwellwert Steuerspannung Rückstellung Ausgangssignal Trigger Masse Betriebsspannung
Die Steckerverbindungen für den ersten Zeitgeber des 556-Doppelzeitgebers 90 sind wie folgt angeordnet: Die Stecker 1 und 2 sind mit der Leitung L2 durch eine Serienschaltung eines Widerstandes R1 und eines variablen Spannungsteilerwiderstandes R2 von 100K verbunden. Die Stecker 1 und 2 sind durch eine Kapazität C1 auch mit der Leitung L2 verbunden. Der Stecker 3 ist durch einen Kondensator C2 mit der Leitung L2 verbunden. Der Stecker 4 ist direkt mit der Leitung L1 verbunden. Der Stecker 5 ist durch einen Widerstand R3 mit der Basis des Transistors T1 verbunden. Der Stecker 5 ist auch mit der Anode der Lumineszenzdiode 92 verbunden (die Kathode der Lumineszenzdiode 92 ist dabei durch einen Widerstand R4 mit der Leitung L2 verbunden). Der Stecker 6 ist durch einen Kondensator C3 mit der Ausgangsklemme des NOR-Gatters 80 verbunden. Der Stecker 6 ist durch den Widerstand R14 auch mit der Leitung L1 verbunden, und durch den Widerstand R15 mit der Leitung L2. Der Stecker 7 ist direkt mit der Leitung L2 verbunden.
Die Steckerverbindungen für den zweiten Zeitgeber des 556-Doppelzeitgebers 90 sind wie folgt angeordnet: Der Stecker 8 ist durch einen Kondensator C4 mit der Ausgangsklemme des NOR-Gatters 84 verbunden, wie auch mit der Leitung L1 durch den Widerstand R16 und mit der Leitung L2 durch den Widerstand R17. Der Stecker 9 ist mit beiden Eingangsklemmen des NAND-Gatters 74 verbunden. Der Stecker 10 ist direkt mit der Leitung L1 verbunden, wie auch mit einem im folgenden beschriebenen Punkte 102. Der Stecker 11 ist durch eine Kapazität C5 mit der Leitung L2 verbunden. Die Stecker 12 und 13 sind durch eine Serienschaltung eines Widerstandes R5 und eines variablen Spannungsteilerwiderstandes R6 von 100K mit der Leitung L1 verbunden. Die Stecker 12 und 13 sind durch eine Kapazität C6 auch mit der Leitung L2 verbunden. Der Stecker 14 ist direkt mit der Leitung L1 verbunden.
Der in Fig. 5 dargestellte 555-Zeitgeberchip 88 ist ein von der Firma National Semiconductor als Teil Nr. LM 555CN hergestellter Chip mit acht Steckeranschlüssen. Es versteht sich, daß ein beliebiger vergleichbarer 555-Chip für den Schaltkreis der Fig. 5 geeignet ist. Für den speziell dargestellten Chip sind die Stecker wie folgt bezeichnet:

BESCHREIBUNG STECKER

Masse 1
Trigger 2
Ausgangsignal 3
Rückstellung 4
Steuerung 5
Schwellwert 6
Entladung 7
Betriebsspannung 8
Die Steckerverbindungen für den 555-Zeitgeberchip 88 sind wie folgt angeordnet: Der Stecker 1 ist direkt mit der Leitung L2 verbunden. Der Stecker 2 ist mit dem Ausgang des NOR-Gatters 82 und der Basis des Transistors T2 verbunden. Der Stecker 3 ist mit beiden Eingängen des NOR-Gatters 86 und einem Punkt 98 verbunden. Der Stecker 4 ist direkt mit der Leitung L1 verbunden. Der Stecker 5 ist durch einen Kondensator C7 mit der Leitung L2 verbunden. Die Stecker 6 und 7 sind durch eine Kapazität C8 mit der Leitung L2 verbunden. Die Stecker 6 und 7 sind durch eine Serienschaltung von Widerständen ebenfalls mit der- Leitung L1 verbunden, wobei die Schaltung einen Widerstand R7 und einen beliebigen Widerstand aus einer Gruppe parallel angeordneter Widerstände, wie der Widerstände Ra, Rb und Rc . . ., einschließt. Welcher der parallel angeordneten Widerstände verwendet wird, hängt von der manuellen Einstellung eines Schalters 100 ab, wie im folgenden beschrieben wird. Die Stecker 6 und 7 sind mit dem Emitter des Transistors T2 verbunden. Der Stecker 8 ist direkt mit der Leitung L1 verbunden.
Ein NAND-Gatter 72 besitzt eine erste Eingangsklemme 72a, die durch einen Widerstand R8 mit der Leitung L1, und durch den Schalter 36 mit L2 verbunden ist. Eine zweite Eingangsklemme 72b des NAND-Gatters 72 ist mit der Ausgangsklemme eines NAND- Gatters 74 verbunden. Die Ausgangsklemme des NAND-Gatters 72 ist mit einer ersten Eingangsklemme 80a eines NOR-Gatters 80 verbunden, sowie mit beiden Eingangsklemmen der folgenden Gatter: NDR 82, NDR 84 und NAND 76. Die erste Eingangsklemme 80a des NDR-Gatters 80 ist auch mit einem Punkt 104 verbunden, der zwischen der Ausgangsklemme des NOR-Gatters 86 und der Anode der Lumineszenzdiode 94 liegt. Die zweite Eingangsklemme 80b des NOR-Gatters 80 ist durch einen Widerstand R9 mit der Leitung L2 verbunden. Die in Fig. 5 dargestellten Leitungen L4, L5, L6 und L7 sind mit weiteren Einrichtungen verbunden, wie einer Instrumentierung, die keinen Bestandteil der vorliegenden Erfindung bilden, außer es wird hier anders angegeben.
Der Transistor T1 ist ein npn-Transistor, wie der von General Electric als Teil GE-66A erhältliche Typ. Der Emitter des Transistors T1 ist direkt mit der Leitung L2 verbunden. Der Kollektor des Transistors T1 ist durch eine Diode D1 (IN 4005) von der Leitung L2 isoliert, und ist durch die Leitung L3 mit dem positiven Anschluß einer entsprechenden Ventilvorrichtung (wie Ventil 26 oder Ventil 58) verbunden. Die Leitung L8 ist mit der negativen (oder Erdungs-) Klemme der entsprechenden Ventilvorrichtung verbunden.
Der Transistor T2 ist ein pnp-Transistor, wie der von General Electric als Teil GE-65 erhältliche Typ. Der Emitter des Transistors T2 ist mit den Steckern 6 und 7 des Zeitgebers 88 verbunden. Die Basis des Transistors T2 ist mit dem Ausgange des NOR-Gatters 82 verbunden. Der Kollektor des Transistors T2 ist direkt mit der Leitung L2 verbunden.
Fig. 5 schließt auch einen allgemein mit 100 bezeichneten Alarmstromkreis ein. Ein Punkt 102 der Alarmstromkreise 100 ist sowohl mit der Leitung L1 als auch (durch einen Kondensator C9) mit der Leitung L2 verbunden. Die Klemme 96b des piezoelektrischen Elementes 96 ist durch einen Widerstand R10 mit dem Punkt 102 verbunden, wie auch über einen Widerstand R11 mit der Basis des Transistors T3. Die Klemme 96a des piezoelektrischen Elementes ist durch einen Widerstand R12 mit dem Punkt 102 verbunden. Die Klemme 96c des piezoelektrischen Elementes 96 ist mit Punkt 98 und mit dem Emitter des Transistors T3 verbunden. Der Alarmstromkreis 100 funktioniert im aktivierten Zustand als ein Oszillator und wird deshalb zur Erzeugung einer hörbaren Schwingung betrieben. Es versteht sich, daß statt dessen ein beliebiger konventioneller Schaltkreis, einschließlich Summer und elektromechanische Alarmvorrichtungen, verwendet werden können.
Der Transistor T3 ist ein npn-Transistor, wie der von General Electric als Teil GE-66A erhältliche Typ. Der Kollektor des Transistors T3 ist durch den Widerstand R12 mit dem Punkt 102 verbunden. Die anderen Verbindungen des Transistors T3 sind oben beschrieben.
Die Ausgangsklemme des NOR-Gatters 86 ist mit der Anode der Lumineszenzdiode 94 verbunden. Die Kathode der Lumineszenzdiode 94 ist durch den Widerstand 13 mit der Leitung L2 verbunden.
Herkömmliche NOR-Gatter können für die NOR-Gatter 80, 82, 84 und 86 verwendet werden, und konventionelle NAND-Gatter können für die in der Steuereinrichtung der Fig. 5 benutzten NAND-Gatter 72, 74, 76 und 78 verwendet werden. Für das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 hingegen sind die dargestellten NAND-Gatter die von National Semiconductor hergestellten Teile 4011B, und die NOR-Gatter sind die von National Semiconductor hergestellten Teile 4001B.
Die vorgeschlagenen Werte für die Widerstände und Kapazitäten für das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 sind wie folgt: WIDERSTÄNDE KAPAZITÄTEN (variabel)
Beim Betrieb, des Atemgas- Zuführungssystems des Ausführungsbeispieles der Fig. 1A wird Gas von der Quelle 20 durch die Leitung 34 zum Durchflußmesser 22 geleitet. Das Nadelventil (nicht dargestellt) im Durchflußmesser 22 wird so eingestellt, daß es die Durchflußgeschwindigkeit durch den Durchflußmesser 22 steuert. Durch den Durchflußmesser 22 fließendes Gas strömt durch die Leitung 36 weiter zur Kapazität 24. Von der Kapazität 24 aus gelangt das Gas in die Leitung 42. Das Gas in der Leitung 42 gelangt erst durch das Ventil 26, wenn das Ventil 26 derart betätigt wird, daß der Anschluß 26b in der nachfolgend beschriebenen Weise mit dem Anschluß 26a verbunden wird.
Die Kanüle 48 wird ,in die Nares eines lebenden Atemsystems eingeführt. Wenn durch eine versuchte Einatmung durch das lebende Atemsystem ein negativer Druck geschaffen wird, wird der negative Druck dem Einzelschlauch 46 zugeführt.
Für die im Ausführungsbeispiel der Fig. 1A dargestellte Einrichtung befindet sich Ventil 26 normalerweise in der in Fig. 1A gezeigten Position, in der der Anschluß 26a mit dem Anschluß 26c verbunden ist. Bei der Einatmung wird in der Leitung 50 ein negativer Druck erzeugt. Im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel, bei dem der Meßfühler 28 beispielsweise ein D/E-Schalter ist, wirkt der negative Druck in Leitung 50 auf den Eingangsanschluß des D/E-Schalters für den negativen Druck. Der D/E-Schalter schließt demgemäß den Schalter 36 der Fig. 5.
Für die im Ausführungsbeispiel der Fig. 1C dargestellte Einrichtung wird der durch Einatmung erzeugte negative Druck in der Leitung 50 an den Steueranschluß 30b des fluidischen Verstärkers 30 gelegt. Der negative Druck am Steueranschluß 30b bewirkt, daß die Leistungsstrahleinlaß des Verstärkers 30 abgelenkt wird, so daß das Ausgangssignal am Ausgangsanschluß 30d statt am Ausgangsanschluß 30e auftritt, auf welchen er normalerweise vorgespannt ist. Das Ausgangssignal vom Anschluß 30d erzeugt ein positives Fluidsignal an Leitung 54, welches an den positiven Eingangsanschluß des D/E-Schalters 31 gelegt wird. Der D/E-Schalter 31 schließt demgemäß den Schalter 36 der Fig. 5.
Unter Bezugnahme auf die in Fig. 5 dargestellte Steuereinrichtung 32 vervollständigt das Schließen des Schalters 36 einen Stromkreis zwischen den Leitungen L1 und L2 bewirkt, daß dem Eingangsanschluß 72a des NAND-Gatters 72 FALSCH-Signal zugeführt wird. Da der Eingangsanschluß 72b normalerweise ein WAHR-Signal empfängt (außer der negative Druck wird während eines erforderlichen Minimalverzögerungsintervalls nach dem nächstvorausgegangenen Gaseinsatz in der weiter unten beschriebenen Weise abgefühlt), ist das Ausgangssignal des NAND-Gatters WAHR. Demgemäß wird die Eingangsklemme 80a des NOR-Gatters 80 WAHR. Desgleichen sind alle Eingangsklemmen des NAND-Gatters 76, des NOR-Gatters 82 und des NOR-Gatters 84 WAHR.
Sofern nicht ein Apnoefall, wie nachstehend beschrieben, festgestellt wird, oder wenn kein WAHR-Signal an der Leitung L4 empfangen wird, ist die Eingangsklemme 80b FALSCH. An diesem Punkt ist das Ausgangssignal des NDR-Gatters 80 FALSCH. Das Ausgangssignal des NOR-Gatters 84 ist ebenfalls FALSCH.
FALSCH-Ausgangssignale von den NOR-Gattern 80 und 84 werden an die Stecker 6 und 8 des Doppelzeitgebers 90 gelegt. Der Stecker 6 ist der Triggereingang des ersten im Doppelzeitgeber 90 vorgesehenen Zeitgebers; der Stecker 8 ist der Triggereingang des zweiten im Doppelzeitgeber 90 vorhandenen Zeitgebers. Als Folge des Wechsels der Triggerstecker 6 und 8 von WAHR auf FALSCH sind die Ausgangssignale der entsprechenden Stecker 5 und 9 WAHR.
Das WAHR-Werden des Ausgangsteckers 5 des Doppelzeitgebers 90 verursacht, daß Transistor T1 leitet, so daß ein Strom an der Leitung L3 zum Fließen kommt. Das sich ergebende elektrische Signal an der Leitung L3 verursacht das Solenoidventil 26, sich aus seiner normalerweise belasteten Position, wie sie in Fig. 1A dargestellt ist, in seine zweite Position zu bewegen, in der der Anschluß 26b mit dem Anschluß 26a verbunden ist.
Die Verbindung des Anschlußes 26b des Solenoidventils 26 mit dem Anschluß 26a ermöglicht es dem Gas in der Leitung 42, durch das Ventil 26 übertragen zu werden. Es sei in Erinnerung gerufen, daß sowohl der Durchflußmesser 22 wie auch das Ventil 26 dem Gasfluß einen Eigenwiderstand entgegensetzen. Der Widerstand FR des Durchflußmessers ist im allgemeinen größer als der Widerstand VR des Ventiles 26. Wenn sich das Ventil 26 somit bewegt, um den Anschluß 26a mit dem Anschluß 26b zu verbinden, sinkt der Druck in der Leitung 42, und wenn das Ventil 26 lange genug in dieser Position verbleibt, wird die Durchflußgeschwindigkeit des Gases durch den Widerstand FR des Durchflußmessers 22 bestimmt.
Das Ventil 26 erlaubt es somit einem Gasimpuls, von der Leitung 42 durch das Ventil 26, durch die Leitung 46 und die Kanüle 48 zu laufen und in das lebende Atemsystem. Wie nachstehend ersichtlich, wird die Impulsdauer durch die Zeitspanne bestimmt, während der das Ventil 26 in jener Position verbleibt, in der der Anschluß 26b mit dem Anschluß 26a verbunden ist. Die Impulsamplitude ist eine Funktion der Durchflußgeschwindigkeit durch das Ventil 26. Die Einfügung des Durchflußmessers 22 in den Fluidzufuhrkreislauf der Fig. 1A bewirkt, daß der erzeugte Gasimpuls eine spitzzackige Form annimmt, so wie jener in der Fig. 4A dargestellte Impuls. Während die Gasimpulse geliefert werden, leitet die Lumineszenzdiode 92, um eine visuelle Anzeige derselben zu erzeugen, da das an den Transistor T1 gelegte Signal auch der Anode der Lumineszenzdiode 92 zugeführt wird.
Wenn der Ausgangsstecker 5 des Doppelzeitgebers 90 FALSCH wird, wird der durch das Ventil 26 gelieferte Gasimpuls zum Enden veranlaßt. In dieser Hinsicht bewirkt ein FALSCH- Signal des Steckers 5, daß der Transistor T1 nicht mehr leitet, so daß das Signal von Leitung L3 FALSCH wird. Ein FALSCH-Signal an der Leitung L3 bewirkt die Rückkehr des Solenoidventils 26 in seine normalerweise belastete Position, wie dies in Fig. 1A dargestellt ist.
Der Zeitpunkt, zu dem der Ausgangsstecker 5 des Doppelzeitgebers 90 FALSCH wird, hängt vom Spannungswert ab, der dem Stecker 2 des Doppelzeitgebers 90 zugeführt wird. Der Spannungswert am Stecker 2 des Doppelzeitgebers 90 hängt von dem für den variablen 100K Spannungsteilerwiderstand R2 gewählten Wert ab. In dieser Hinsicht wird der Gasimpuls so lange zugeführt, bis die Spannung am Stecker 2 zwei Drittel der an den Steckern 7 und 14 auftretenden Spannungsdifferenz beträgt. Bei dem hierin mit Bezug auf die oben erwähnten Stromkreiswerte beschriebenen Ausführungsbeispiel wird ein Impuls von einer Dauer von 0,5 Sekunden geliefert, wenn der Widerstandswert des Widerstandes R2 beispielsweise 35K beträgt.
Wie oben erwähnt, wurden beide Zeitgeber im Doppelzeitgeber 90 getriggert, so daß die Ausgangstecker 5 und 9 WAHR wurden. Ein WAHR-Signal am Stecker 5 bewegte das Solenoidventil in der oben beschriebenen Weise. Ein WAHR am Stecker 9 bewirkt jedoch, daß das NAND-Gatter FALSCH wird, so daß der Eingangsklemme 72b des NAND-Gatters 72 ein FALSCH-Signal zugeführt wird. Das Ausgangssignal des NAND-Gatters 72 wird somit WAHR und bleibt so lange WAHR, so lange der Stecker 9 des Doppelzeitgebers 90 WAHR ist.
Während das Ausgangssignal des NAND-Gatters 72 WAHR bleibt, kann der Stecker 6 des Doppelzeitgebers 90 nicht FALSCH getriggert werden. In dieser Hinsicht bleibt der Stecker 6 des Doppelzeitgebers 90 FALSCH und kann nicht von WAHR auf FALSCH wechseln, während der Stecker 9 WAHR ist. Dies bedeutet, daß bei einem Einatmungsversuch des lebenden Atemsystems, während der Stecker 9 des Doppelzeitgebers 90 immer noch WAHR ist, die versuchte Einatmung sich nicht auf den Stecker 6 des Doppelzeitgebers auswirken wird, und folglich auch keine Wirkung auf das Ventil 26 ausübt, so daß kein zusätzlicher Gasimpuls zugeführt wird. Weitere versuchte Einatmungen sind unwirksam, bis der Ausgangsstecker 9 des Doppelzeitgebers 90 FALSCH wird. Der Zeitpunkt, zu dem der Ausgangsstecker 9 des Doppelzeitgebers FALSCH wird, ist durch den für den variablen Potentiometerwiderstand R6 von 100K gewählten Wert wahlweise veränderlich. R6 beeinflußt den Spannungswert, der an den Schwellwertstecker 12 des Doppelzeitgebers 90 gelegt wird, der bestimmt, wann der Ausgangsstecker 9 FALSCH wird.
Der für den Widerstand R6 gewählte Wert bestimmt ein erforderliches Minimalintervall zwischen aufeinanderfolgenden Gaszuführungen zum lebenden Atemsystem. Dadurch wird die Einrichtung befähigt, dem lebenden Atemsystem eine feste Volumenmenge Atemgas pro Zeiteinheit zuzuführen. Für die oben angegebenen Schaltkreiswerte, wobei für den Widerstand R6 ein Wert von 73K gewählt wird, ergibt sich ein Verzögerungsintervall von 2,0 Sekunden. Dies bedeutet, daß es die Steuereinrichtung 32 nicht zuläßt, daß dem lebenden Atemsystem ein Gasimpuls zugeführt wird, wenn ein negativer Druck im lebenden Atemsystem abgefühlt wird, außer das erforderliche Verzögerungsintervall seit dem Abfühlen negativen Druckes ist abgelaufen, was die nächstfolgende Gaslieferung zum lebenden Atemsystem bewirkt. Auf diese Weise wird das lebende Atemsystem vor einer Hyperventilation bewahrt, falls das lebende Atemsystem eine abnormale tatsächliche Anzahl Einatmungen versuchen sollte. Ohne diese vorbeugende Maßnahme würde das lebende Atemsystem mit einem gefährlichen Überschuß an Gasimpulsen beliefert, wenn die versuchten Einatmungen zu häufig sind.
Das obenerwähnte Merkmal der Erfordernis des Verstreichens eines Minimalverzögerungsintervalls zwischen aufeinanderfolgenden Gaszuführungen zum lebenden Atemsystem ermöglicht auch, falls erwünscht, einen Betrieb der Einrichtung des hierin erörterten Ausführungsbeispiels gemäß dem im der US-A-210,654 beschriebenen Verfahren, das hiermit als geoffenbart gelten soll. Der Impuls hat eine Dauer, die weniger lang sein kann als die Einatmungsdauer.
Wenn die Einrichtung des Ausführungsbeispiels der Fig. 1A beispielsweise gemäß dem Verfahren der US-A-210,654 betrieben wird, kehrt das Ventil 26 zu seiner normalerweise belasteten Position zurück, wobei der Anschluß 26a (schon) lange vor dem Aufhören des negativen Druckes im lebenden Atemsystems mit dem Anschluß 26c in Verbindung steht. Insofern wird der Gasimpuls während einer Zeitspanne geliefert, der einem Bruchteil der Einatmungsdauer entspricht. Ohne die Schutzfunktion des zweiten Zeitgebers (und die Wirkung des Ausgangssteckers 9 des Doppelzeitgebers 90 auf das NAND-Gatter 80, um den Triggerstecker 6 des Doppelzeitgebers 90 davon abzuhalten, von WAHR auf FALSCH zu gehen), würde für dieselbe Einatmung ein zusätzlicher Gasimpuls zugeführt. Somit erlaubt die Schutzfunktion, die durch den zweiten Zeitgeber des Doppelzeitgebers 90 der Steuereinrichtung 32 geschaffen wird, dem Ventil 26, zu seiner normalerweise belasteten Position zurückzukehren, und es entsteht ein Pufferzeitintervall, in dem das Ventil 26 nicht erneut betätigt werden kann. Somit erleichtert die Steuereinrichtung 32 die Verwendung einer einzigen, einfachen Düse anstelle einer Reihe von Ventilen. Überdies erleichtert die Steuereinrichtung und die mit ihr verbundene Ventileinrichtung, den Gebrauch eines Einzelschlauches 46, der zu einer Kanüle 48 mit einem einzigen Schlauch führt, was die Übertragung sowohl eines negativen wie auch eines positiven Druckes durch dieselbe Leitung 46 ermöglicht.
Der Betrieb des Ausführungsbeispieles der Fig. 1B ähnelt grundsätzlich jenem des Ausführungsbeispieles der Fig. 1A, aber anstelle der Zuführung eines spitzzackigen Impulses liefert das Ausführungsbeispiel der Fig. 1B einen rechteckförmigen Impuls, wie er in Fig. 4B dargestellt ist. Der rechteckförmige Impuls ergibt sich aus der Tatsache, daß in der Leitung, die die Quelle 20 mit dem Ventil 26 verbindet, kein Durchflußmesser angebracht ist. Somit entspricht der Druck in der Kapazität 24 - unabhängig davon, ob diese lediglich eine Rohrlänge oder eine Rohrleitung und ein Tank ist - dem Druck der Quelle 22 statt dem durch den Eigenwiderstand des Durchflußmessers bestimmten Druck. Wenn daher Ventil 26 geöffnet wird, um den Anschluß 26a mit dem Anschluß 26b zu verbinden, besteht der einzige begrenzende Einfluß auf die Gasströmung im Eigenwiderstand des Ventils 26. Ohne den Eigenwiderstand FR des Durchflußmessers zur Dämpfung des Impulses nimmt der Impuls eine Rechteckform an. Es wird gegenwärtig angenommen, daß der Rechteckbetrieb eine genauere Dosierung des Volumenflußes zur Kantile 48 erlaubt.
Der Betrieb des Ausführungsbeispieles der Fig. 2 ähnelt prinzipiell ebenfalls demjenigen der Fig. 1A, überdies wird aber dem lebenden Atemsystem ein befeuchteter Gasimpuls zugeführt. Auf dieselbe, unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel der Fig. 1A beschriebene Weise bewirkt die Steuereinrichtung 32, daß das Ventil 58 sich in eine Position bewegt, in der ein Anschluß 58b mit dem Anschluß 58d in Verbindung steht, wenn im lebenden Atemsystem ein entsprechender negativer Druck festgestellt wird. Ein Gasimpuls gelangt dann durch die Leitung 60 zum Befeuchter 62. Ein befeuchteter Gasimpuls verläßt den Befeuchter 62 und durchläuft die Leitungen 64 und 46 bis zum lebenden Atemsystem. Auf diese Weise verunreinigt die von den Befeuchtern 62 vorgesehene Feuchtigkeit weder die Anschlüsse 58a und 58c des Ventiles 58, noch den mit ihnen durch die Leitung 50 verbundenen Sensor 28.
Es sollte durch die Arbeitsweise des Ausführungsbeispieles der Fig. 1A deutlich werden, daß der Betrieb des Ausführungsbeispiels der Fig. 3 im wesentlichen derselbe ist, ausgenommen daß im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 der Gasimpuls auch vom Befeuchter 62 befeuchtet wird, bevor er zum lebenden Atemsystem gelangt. Der Gasimpuls verläßt das Ventil 26 durch die Leitung 46. Am Punkte 67 teilt sich der Impuls, so daß ein erster Teil des Impulses weiter auf der Leitung 46 zum Eingange der Venturidüse 70 geht, und ein zweiter Teil des Impulses auf der Leitung 65 dem Eingange des Befeuchters 62 zugeführt wird. Das resultierende befeuchtete Gas vom Befeuchter 62 wird an der Leitung 64 der Düse 68 der Venturieinrichtung 70 zugeführt. Der von der Venturidüse 70 ausgehende Gasimpuls wird so für die Zuführung zur Kanüle 48 befeuchtet. Eine Verwendung einer Venturidüse 70 in dieser Weise eliminiert die Notwendigkeit einer zusätzlichen oder komplizierteren Ventileinrichtung und schützt den Befeuchter 62 vor höheren Drücken, die er sonst erhalten könnte.
Auf das Ausführungsbeispiel der Fig. 6 bezugnehmend, bewirkt ein WAHR-Signal an der Leitung L3 nicht nur, daß das Ventil 26 den Durchgang eines Impulses eines ersten Gases erlaubt, sondern es verursacht auch eine Betätigung des Ventiles 126, um die Quelle 120 des zweiten Gases mit der Kanüle 48 zu verbinden. In dieser Hinsicht bewirkt das WAHR-Signal an den Leitungen L3 und L3' eine Betätigung des Ventiles 126, so daß der Anschluß 126a mit dem Anschluß 126b in Verbindung bringbar ist. Ein Impuls eines zweiten Gases wird dadurch durch die Leitungen 144 und 46 der Kanüle 48 zugeführt.
Die Impulsdauer des zweiten Gases wird auf dieselbe Weise bestimmt, wie die Impulsdauer des ersten Gases. Die Amplitude des Impulses des zweiten Gases wird weitgehend auf dieselbe Weise bestimmt, wie die Amplitude des ersten Gases, die vom Eigenwiderstand VR des Ventils 126 und dem Drucke der Quelle 120 abhängt. Es versteht sich, daß, falls erwünscht, die Einrichtung der Fig. 6 im spitzzackigen Impulsmodus betrieben werden kann, indem ein Durchflußmesser zwischen Ventil 126 und Quelle 120 angeschlossen wird.
Das System der Fig. 6 verfügt über dieselben Schutzmerkmale für das lebende Atemsystem, wie ein beliebiges der vorhergehenden Ausführungsbeispiele. Zusätzlich wird das zweite Gas (wie ein Anästethicum) erst dann zugeführt, wenn das erste Gas (wie Sauerstoff) auch zugeführt wird.
Es wurde oben beschrieben, wie die Steuereinrichtung 32 das lebende Atemsystem vor einer Hyperventilation bewahrt, falls das lebende Atemsystem eine abnormal hohe Anzahl Einatmungen versuchen sollte. Die folgende Erörterung zeigt, auf welche Weise die Steuereinrichtung 32 anzeigt, daß es das lebende Atemsystem nicht fertigbringt, eine weitere Einatmung innerhalb eines Maximalzeitintervalles zu versuchen.
Wenn, wie oben erwähnt, eine Einatmung (negativer Druck aus dem lebenden Atemsystem) abgefühlt wird, sind beide Eingangsklemmen des NOR-Gatters 82 WAHR. Das resultierende FALSCH-Ausgangssignal des NOR-Gatters 82 wird dem Eingangsstecker 2 des Zeitgebers 88 zugeführt, wie auch der Basis des Transistors T2. Der Transistor T2, bei dem es sich um einen pnp-Typ handelt, wird zur Entladung des Kondensators C8 leitend. Der Übergang von einem WAHR- zu einem FALSCH-Eingangssignal am Stecker 3 des Zeitgebers 88 bewirkt ein WAHR-Ausgangssignal am Stecker 3 des Zeitgebers 88. Das WAHR-Ausgangssignal vom Stecker 3 wird an den Alarmstromkreis 100 gelegt, so daß das piezoelektrische Element 96 darin inaktiv bleibt. Desgleichen wird das WAHR-Ausgangssignal vom Stecker 3 beiden Eingangsklemmen des NOR-Gatters 86 zugeführt, was ein FALSCH-Ausgangssignal vom NOR-Gatter 86 am Punkte 104 bewirkt. Das FALSCH-Ausgangssignal vom NOR-Gatter 86 triggert weder die Lumineszenzdiode 94, noch beeinflußt es die Eingangsklemme 80b des NOR-Gatters 80.
Wenn kein negativer Druck im lebenden Atemsystem abgefühlt wird, ist das Ausgangssignal vom NAND-Gatter 72 FALSCH. Dieses beiden Eingangsklemmen des NOR-Gatters 82 zugeführte FALSCH-Ausgangssignal bewirkt ein WAHR-Ausgangssignal aus dem NOR-Gatter 82. Das WAHR-Ausgangssignal vom NOR-Gatter 82 wird an die Basis des Transistors T2 gelegt, wodurch bewirkt wird, daß T2 zu leiten aufhört. Der Stecker 2 des Zeitgebers 88 wird am Triggern gehindert. Wenn der Transistor T2 aufhört zu leiten, lädt sich der Kondensator C8 auf. Wenn sich der Kondensator C8 bis zum Schwellwert des Steckers 6 des Zeitgebers 88 aufgeladen hat, wird der Ausgangsstecker des Zeitgebers 88 FALSCH. Ein FALSCH-Ausgangssignal am Stecker 3 des Zeitgebers 88 setzt den Alarmstromkreis 100 unter Strom, so daß ein hörbares Signal vom piezoelektrischen Element 96 auf konventionelle Weise erzeugt wird. FALSCH-Signale, die beiden Eingangsklemmen des NOR-Gatters 86 zugeführt werden, bewirken ein WAHR-Ausgangssignal am Punkte 104. Das WAHR-Signal am Punkt 104 setzt die Lumineszenzdiode 94 zur Anzeige eines Apnoefalles unter Strom.
Das WAHR-Signal am Punkte 104 wird der Eingangsklemme 80b des NOR-Gatters 80 zugeführt. Da das Ausgangssignal des NAND-Gatters 72, das der Klemme 80a des NOR-Gatters 80 zugeführt wird, FALSCH ist, wird die Ausgangsklemme des NOR-Gatters 80 FALSCH. Der Übergang von WAHR zu FALSCH am Stecker 6 des Zeitgebers 90 bewirkt, daß dem lebenden Atemsystem ein Gasimpuls auf die oben beschriebene Weise zugeführt wird. Falls keine weitere versuchte Einatmung abgefühlt wird, werden aufeinanderfolgende Gasimpulse auf dieselbe Weise zugeführt.
Aus dem Vorhergehenden sollte deutlich werden, daß ein Zeitgeber 90 ein Maximalzeitintervall erzeugt und daß das lebende Atemsystem vor Ablauf des Maximalzeitintervalles eine weitere Einatmung versuchen muß. Falls das Maximalzeitintervall durch die verstrichene Zeitspanne vom einer nächstvorhergehenden Zuführung eines Gasimpulses bis zum Abfühlen eines negativen Druckes überschritten wird, funktioniert der Zeitgeber dahingehend, den hörbaren Alarm des Stromkreises 100 und den sichtbaren Alarm der Lumineszenzdiode 94 zu betätigen, wie auch den Zeitgeber 90 zu triggern, so daß ein weiterer Gasimpuls vorgesehen wird. Die Dauer des Maximalzeitintervalls hängt vom speziellen Ventil der Widerstände Ra, Rb, Rc . . . ab, die durch den Schalter 100 manuell gewählt werden. Dieses Widerstandsventil bestimmt die Geschwindigkeit, mit der sich der Kondensator C8 auflädt, welcher seinerseits den Zeitpunkt bestimmt, bei welchem die an den Stecker 6 des Zeitgebers 88 gelegt Schwellenspannung hoch genug ist, um den Ausgangszustand des Steckers 3 zu ändern.
Die Einrichtung des Ausführungsbeispieles der Fig. 8A ähnelt in etwa der Einrichtung des Ausführungsbeispieles der Fig. 1C, aber der Sensor 28C der Einrichtung der Fig. 8 ist in der Weise ausgebildet, daß er kompatibel mit einem (ADOP-) Stromkreis 200 zur Feststellung einer Apnoe und zur Verschlußverhütung ist. Der ADOP-Stromkreis 200 ist ein vorwiegend fluidisch betriebener Kreis, der eine erste Fluidik-Zeitgeberschaltung 202, ein fluidisches NOR-Gatter 204, einen zweiten Fluidik-Zeitgeberschaltkreis 206 und eine Ventileinrichtung 208 umfaßt.
Der Sensorstromkreis 28C' ähnelt dem Stromkreis 28 der Fig. 5, mit zwei Ausnahmen: (1) der zwischen der Lumineszenzdiode 94 und dem NOR-Gatter 86 liegende Punkt 104 ist nicht mit der Eingangsklemme 80b des NOR-Gatters 80 verbunden, und (2) der Ausgangsanschluß 30c des Fluidik-Verstärkers 30 ist durch eine Leitung 210 mit einem Punkt 212 im ersten Zeitgeberschaltkreis 202 verbunden.
Der Punkt 212 des Zeitgeberschaltkreises 202 ist durch Parallelleitungen 214 und 216 mit einem Punkt 218 verbunden. Zwischen den Punkten 218 und 212 hat die Leitung 214 einen fluidischen Widerstand 220, wogegen die Leitung 216 eine Ausblaseinrichtung, wie ein Kegelventil 222 aufweist. Das Kegelausblasventil 222 ist so ausgerichtet, daß ein Fluidsignal vom Punkte 212 dem Punkt 218 übermittelt wird, aber ein Fluidsignal vom Punkt 212 zum Ventil 222 den Punkt 218 von einem raschen Ausblasen in die Atmosphäre abhält.
Der Punkt 212 des Zeitgeberschaltkreises 202 ist durch eine Leitung 224 mit einer ersten Kapazität verbunden, wie einer elastischen Kapazität 226 variablen Volumens. Die Kapazität 226 ist in der Weise ausgebildet, daß sie nach Art einer vergleichbaren, in der US-A-210,653 ähnlich dargestellten Kapazität funktioniert, hat aber aus den nachstehend erklärten Gründen ein beträchtlich längeres potentielles Volumen. Der Punkt 224 des Kreises 202 ist durch eine Leitung 228 des NOR-Gatters 204 verbunden.
Das NOR-Gatter 204 umfaßt einen Leistungsstrahl-Einlaßanschluß 204a, der mit einer Quelle 230, einem Steueranschluß 204b, einem ersten Ausgangsanschluß 204c, und einem zweiten Ausgangsanschluß 204d verbunden ist. Die Leitung 228 ist mit dem Steueranschluß 204b verbunden. Eine Leitung 232 ist vom Ausgangsanschluß 204d aus mit dem zweiten fluidischen Zeitgeberschaltkreis 206 verbunden. Das NOR-Gatter 204 ist von einen Art, die am Anschluß 204c ein Ausgangssignal vorsieht, es sei denn, daß ein Signal an den Anschluß 204b gelegt wird, um das Ausgangssignal zum Anschluß 204d abzulenken.
Der Ausgangsanschluß 204d des NOR-Gatters 204 ist durch die Leitungen 232 und 234 mit einer Positivdruck-Eingangsanschluß eines konventionellen druckelektrischen (D/E-) Schalters 236 verbunden. Der Schalter 236 ist durch eine elektrische Leitung L9 mit der Anzeigevorrichtung 242 verbunden, die beispielsweise eine oder mehrere der folgenden Vorrichtungen einschließt: hörbare Alarmvorrichtung, visuelle Alarmvorrichtung, und eine Zählereinrichtung.
Der zweite Fluidik-Zeitgeberkreis 206 ist im wesentlichen ein fluidischer monostabiler, der einen ersten zur Atmosphäre führenden Ausgangsanschluß 206a, einen zweiten durch eine Leitung 240 mit dem Ventil 208 verbundenen Ausgangsanschluß 206b, einen ersten mit einer Quelle 230 verbundenen Eingangsanschluß 206c, einen zweiten Eingangsanschluß 206d, und einen dritten Eingangsanschluß 206e umfaßt. Der Eingangsanschluß 206d ist durch die Leitung 232 mit dem Ausgangsanschluß 204d des NOR-Gatters 204 verbunden. Der Fluidik-Zeitgeberkreis 206 umfaßt ferner einen im wesentlichen geschlossenen fluidischen Pfad 244, dessen erstes Ende mit dem Anschluß 206d in Verbindung steht, und dessen zweites Ende mit dem Anschluß 206e in Verbindung steht. Der fluidische Pfad 244 besitzt daran ein oder mehrere Zeiteinrichtungen, wie ein Fluiddrosseleinrichtung 246 und/oder ein Kapazitätseinrichtung 248. Wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 8 dargestellt, ist die Drosseleinrichtung 246 ein variabler Widerstand, und die Kapazität 248 ist eine variable Kapazität, wie ein elastomerer Ballon. Die Drosseleinrichtung 246 und die Kapazität 248 können mit ähnlichen Drosseleinrichtungen oder Kapazitäten mit verschiedenen Werten und Kapazitäten, je nach Wunsch, gegenseitig vertauscht werden.
Wie oben erwähnt, ist der Ausgangsanschluß 206b des Fluidik-Zeitgeberkreises 206 durch die Leitung 240 mit der Ventileinrichtung 208 verbunden. Das Ventil 208 ist, wie dargestellt, ein von einem Solenoid betätigtes Zweiweg-Spulenventil mit zwei Stellungen, wie ein Ventil von der Firma ALCON, Serie A, Modell 7986. Es kann indessen ein beliebiges passendes, herkömmliches Ventil verwendet werden. Das Ventil 208 besitzt zwei Anschlüsse 208a und 208b an seiner Bohrung. Das Ventil 208 ist in der Art verbunden, daß ein positiver Druck an der Leitung 240 das Ventil 208 in die in Fig. 8A gezeigte Position bewegt, bei der dessen Anschluß 208a mit dem Anschluß 208b verbunden ist.
Der Anschluß 208b des Ventiles 208 ist durch eine Leitung 250 mit einem Punkte 252 an der Leitung verbunden. Ein fluidischer Widerstand 254 an der Leitung 250 stellt sicher, daß der Weg des geringsten Widerstandes von der Kanüle 48 aus durch die Leitung 46 und durch das Ventil 26 statt durch die Leitung 250 geht.
Der Anschluß 208a des Ventiles 208 ist durch eine Leitung 256 mit einer Kapazität 258 verbunden, welche ihrerseits durch eine Leitung 260 mit einem Durchflußmesser 262 verbunden ist. Der Durchflußmesser 262 ist durch eine Leitung 264 mit einem Druckregulator 266 verbunden. Der Druckregulator 266 ist mit einer Quelle 268 verbunden.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 8B ähnelt grundsätzlich dem Ausführungsbeispiel der Fig. 8A, doch verwendet es keinen vom zweiten Fluidik-Zeitgeberkreis 206 und keine Ventileinrichtung 208b. Statt dessen ist der Positivdruck-Anschluß des D/E-Schalters 236 direkt mit dem Ausgangsanschluß 204d des NOR-Gatters 204 verbunden. Das elektrische Ausgangs des D/E-Schalters 236 verbindet eine elektrische Leitung L10 über ein elektrisches Stimulationssteuergerät 274 mit einer herkömmlichen Elektromyographie-Elektrode 270 verbunden. Die Elektrode 270 ist unter dem Kinn eines Patienten in enger Nähe am Hypoglossalnerv (dem zwölften Cranealnerv) angebracht.
Der Arbeitsweise der Einrichtung des Ausführungsbeispieles der Fig. 8C ähnelt grundsätzlich dem Betrieb des Ausführungsbeispiels der Fig. 1C. Bei der Steuereinrichtung 32 der Fig. 8C wird jedoch der Zeitgeber 90 nicht getriggert, um einen weiteren Gasimpuls zu liefern, wenn der Zeitgeber 88 der Steuereinrichtung feststellt, daß das lebende Atemsystem keine weitere Einatmung vor Ablauf eines ersten Maximalzeitintervalls versucht hat. Selbst wenn überdies ein kurzer, dem ersten Maximalzeitintervall entsprechender Apnoefall bereits stattfand und von der Lumineszenzdiode 94 und dem Alarmstromkreis 100 angezeigt wurde, funktioniert das Ausführungsbeispiel der Fig. 8C weiter in der Weise, um (1) festzustellen, wann es dem lebenden Atemsystem mißlang, eine weitere Einatmung vor der Einatmung eines zweiten Maximalzeitintervalles zu versuchen (wobei das zweite Maximalzeitintervall größer als das erste Maximalzeitintervall ist und einen langen Apnoefall anzeigt), und (2) um dem lebenden Atemsystem einen Hochdruck-Gasimpuls vorzusehen, in einem Versuch, jedweden Verschluß oder Behinderung in den oberen Luftwegen des lebenden Atemsystems zu entfernen.
Wenn in obigem Zusammenhang ein Ausgangssignal, das einen nicht-negativen Druck im lebenden Atemsystem anzeigt, am Anschluß 30e des Verstärkers 30 erfolgt, wird das Ausgangssignal an den ersten Fluidik-Zeitgeberkreis 202 gelegt. Das fluidische Ausgangssignal verläuft rund um die Leitung 216 des Kreises 202 und schließt das Kegelventil 222. Von dort wird das Signal an die variable Kapazität 226 an der Leitung 224 gelegt. Das Fluidsignal wird steht an der variablen Kapazitätseinrichtung 226 so lange an, bis das Ausgangssignal am Anschluß 30e des Verstärkers 30 auftritt.
Bei normaler Atmung wird das Ausgangssignal des Verstärkers 30 zum Anschluß 30d schalten, lange bevor die variable Kapazitätseinrichtung 226 bis zu ihrer Maximalkapazität gefüllt ist. In diesem Zusammenhang sei daran erinnert, daß der Verstärker 30 sein Ausgangssignal vom Anschluß 30e zum Anschluß 30d schaltet, wenn eine Einatmung abgefühlt wird. In diesem Falle atmet der Patient zufriedenstellend, und es besteht kein Apnoefall.
Wenn jedoch der Einatmungsversuch des Patienten bei abnormaler Atmung mißlingt, erzeugt der Verstärker 30 weiterhin ein Fluidsignal am Ausgangsanschluß 30e. Demgemäß dehnt sich die variable Kapazitätseinrichtung 226 weiter aus, bis sie zu ihrer Maximalkapazität aufgebläht ist. Wenn die variable Kapazitätseinrichtung 226 bis zu einem Druck aufgebläht ist, der es zu ihrer Maximalkapazität ausdehnt, baut sich der Fluiddruck an der Leitung 228 auf und bewirkt, daß der am Anschluß 204a des NOR- Gatters 204 eintretende Leistungsstrahl vom Ausgangsanschluß 204c zum Ausgangsanschluß 204d geschaltet wird. Auf diese Weise erzeugt das NOR-Gatter 204 an der Leitung 232 ein Fluidsignal. Das Fluidsignal an den Leitungen 232 und 234 wird mit dem druckelektrischen Schalter 236 verbunden, der das Fluidsignal an der Leitung 234 in ein elektrisches Signal an der Leitung L9 umwandelt. Das elektrische Signal kann verschiedene diagnostische Operationen ausführen, wie das Aktivieren eines Elektrokardiogramm-Monitors (EKG), eines Alarms oder eines Zählers.
Verschiedene Größen und Typen elastischer Ballone oder anderer geeigneter Einrichtungen können für die variable Kapazitätseinrichtung 226 gewählt werden. Zu berücksichtigende Faktoren beim Treffen der Wahl, welche Einrichtung zu verwenden sei, schließen die durch die Einrichtung ausgeübte elastische Spannung und die maximale Fluidspeicherkapazität der Einrichtung ein. Wenn es beispielsweise erwünscht wäre, daß der Schaltkreis 200 für Apnoefälle anzeigt, daß der Patient innerhalb eines zweiten Maximalzeitintervalls von 60 Sekunden nicht eingeatmet hat, sollte das Gerät 226 dahingehend ausgewählt werden, daß es das vom Verstärker 30 generierte Fluidvolumen für jene 60 Sekundenspanne aufnehmen kann, ohne einen Schalter im NOR-Gatter 204 zu triggern. Wenn der Patient einatmen sollte, bevor die variable Kapazitätseinrichtung 226 ihre Maximaldruckkapazität erreicht, wird die Einrichtung 22, die zusammen mit dem Kegelventil 222 arbeitet, natürlich rasch auf die oben beschriebene Weise entleert.
Es sollte aus Fig. 8A ersichtlich sein, daß in Ermangelung eines Fluidsignals an der Leitung 232 der Leistungsstrahl-Eingangsanschluß 206c des Schaltkreises 206 durch den Ausgangsanschluß 206a an die Atmosphäre entlüftet wird. Wenn hingegen das Fluidsignal an die Leitung 206d angelegt wird, wird der am Anschluß 206c eintretende Leistungsstrahl in der im folgenden beschriebenen Weise während einer Zeitspanne zum Ausgangsanschluß 206b abgelenkt.
Beim Anlegen des Fluidsignals an die Leitung 232 zum Anschluß 206d des zweiten Schaltkreises 206 wird der am Anschluß 206c einfließende Leistungsstrahl vom Ausgangsanschluß 206a zum Ausgangsanschluß 206b abgelenkt, wodurch an der Leitung 240 ein Fluidsignal erzeugt wird, das an die Ventileinrichtung gelegt wird. Das Fluidsignal an der Leitung 232 wird ebenfalls an den Fluidweg 244 gelegt, an dem eine Zeitgebereinrichtung vorhanden ist (wie der Widerstand 246 und die Kapazitätseinrichtung 248). Die Zeitgebereinrichtung verzögert den Durchgang des ,ersten Fluidsignals rund um den geschlossenen Fluidpfad 244 während einer vorbestimmten Zeit. Dies bedeutet, daß ein geeigneter Wert wird für den Widerstandswert des variablen Widerstandes 246 gewählt, und eine Kapazitätseinrichtung 248 einer entsprechenden Maximalkapazität gewählt wird, so daß das erste Fluidsignal, das um den geschlossenen fluidischen Kreis 244 läuft, für eine vorbestimmte Zeit verzögert wird, ehe das Signal den Anschluß 206e des fluidischen Schaltkreises 206 erreicht. Wenn das rund um den geschlossenen fluidischen Pfad 244 laufende Fluidsignal den Anschluß 206e erreicht, ist der fluidische Druck an jeder Seite des am Anschluß 206c einströmenden Leistungsstrahles ausgeglichen, so daß der Leistungsstrahl nicht mehr vom Anschluß 206b abgelenkt wird, sondern statt dessen durch den Anschluß 206a wieder an die Atmosphäre abgegeben wird.
Das Ventil 208 empfängt eine Gaszufuhr letztlich von der Quelle 268, aber es kann das Gas nur dann weiterleiten, wenn auf die oben beschriebene Weise an die Leitung 240 ein fluidisches Signal angelegt wird. Wenn ein fluidisches Signal an die Leitung 240 gelegt wird, wird das Ventil 208 betätigt, um für eine Zeitspanne, deren Dauer durch die Dauer des Signals an der Leitung 240 bestimmt wird, dessen Anschluß 208a mit dem Anschluß 208b zu verbinden. Wie oben ersichtlich, wird diese Dauer des Signals an der Leitung 240 durch die mit dem Widerstand und der Kapazität der Verzögerungschleife 244 verbundenen Werte bestimmt.
Die Funktion des Ventiles 208 besteht darin, durch die Leitung 250 einen Hochdruck-Gasimpuls an die Kanüle 48 mit einem einzigen Schlauch, in dem Bemühen zu senden, eine Behinderung oder einen Verschluß eines oberen Luftweges, welche den langen Apnoefall verursacht haben mag, zu entfernen. Zuweilen sollte der durch den Impuls gelieferte Druck etwa 50 Pfund pro Quadratinch betragen. Die Impulsamplitude ist durch die verschiedenen Einrichtungen (Regler 266, Kapazität 258, Durchflußmesser 262), die zwischen Ventil 208 und Quelle 268 geschaltet dargestellt sind, steuerbar.
Es versteht sich, daß verschiedene Verfahren verwendet werden können, um die Einrichtung der Fig. 8A zu betreiben. In einer Betriebsweise wird beispielsweise ein Hochdruckimpuls einer beschränkten Dauer angelegt. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Fluidschaltkreis 206 in der Weise ausgebildet sein, daß ein Hochdruckimpuls zu einem Dauerfluß eines niedrigeren Druckes ausläuft. Man kann sich noch vorstellen, daß eine Reihe von Hochdruckimpulsen auf eine programmierbare Weise zugeführt werden können.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 8B funktioniert in weitem Masse auf die gleiche Art wie jenes der Fig. 8A, aber anstatt durch eine Ventileinrichtung einen Hochdruck-Gasimpuls zuzuführen, wird der D/E-Schalter 236 dazu verwendet, ein,elektrisches Signal an der Leitung L10 zum Anlegen an die Elektrode 270 zu erzeugen. Die Elektrode 270, die unter dem Kinn ganz nahe an einem Nerv, der einen Muskel od. dgl. steuert, wie dem Hypoglossalnerv, angebracht ist, liefert einen solchen Reiz, daß sich der Muskel vom oberen Luftweg wegbewegt, so daß die Bewegung des Muskels und der ihm zugeordneten Organe wieder auf die Membrane des lebenden Atemsystems abgestimmt ist.
Fig. 8C illustriert ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, das ähnliche Ziele erfüllt, wie jene des Ausführungsbeispieles der Fig. 8A. Das Gerät der Fig. 8A ähnelt dem Gerät der Fig. 6. Die Steuereinrichtung 32 der Fig. 8C weist hingegen keine Verbindung seines Punktes 104 mit dem Eingangsanschluß 80b des NOR-Gatters 80 auf. Vielmehr ist Punkt 104 durch die Leitung L7 mit einem zwei Anschlüsse aufweisenden Solenoidspulenventil 272 mit zwei Stellungen verbunden. Das Ventil 272 der Fig. 8C ist auf eine ganz ähnliche Art mit einer Quelle 268 verbunden, wie das Ventil 208 der Fig. 8A, mit der Quelle 268 verbunden ist.
Wann immer beim Betrieb des Ausführungsbeispieles der Fig. 8C die Steuereinrichtung 32' feststellt, daß ein Apnoefall [mit einer Dauer, die einem vorherbestimmten aber variabel wählbaren Maximalzeitintervall entspricht, welches durch die Stellung des Schalters 100 bestimmt wird] auftritt, wird durch den Einsatz des Ventiles 272 auf eine aufgrund der vorausgehenden anderen Ausführungsbeispiele leicht verständliche Weise ein Hochdruck- Gasimpuls geliefert.
Es versteht sich, daß die Fühlereinrichtung 28C des Ausführungsbeispiels der Fig. 1C bei jedem beliebigen der hierin offenbarten Ausführungsbeispiele verwendet werden kann. Auch kann jedes der offenbarten Ausführungsbeispiele, so wie oben ausgeführt, in entsprechender Weise derart modifiziert werden, um es entweder in einer Betriebsweise mit spitzzackigen oder rechteckförmigen Impulsen zu betreiben. Ferner versteht, es sich unter Fachleuten, daß die hierin offenbarten von einem Solenoid betriebenen Spulenventile durch verriegelnde Solenoidventile, wie durch das Ventil von Pneutronics der Serie 11, ersetzt werden können.

Claims

1. Einrichtung zur Zuführung eines festen Volumens ergänzenden Atemgases je Zeiteinheit zu einem lebenden Atemsystem, wobei diese Einrichtung folgendes enthält: eine Gasquelle (20) Fühlermittel (28) zur Feststellung eines negativen Druckes in dem lebenden Atemsystem, Ventilmittel (26) und Steuermittel (32), die zur Steuerung der genannten Ventilmittel in der Weise ausgebildet sind, daß diese das genannte Gas in Form von ergänzenden Atemgasimpulsen zu dem lebenden Atemsystem leiten und daß sie jede Zuführung eines ergänzenden Atemgasimpulses zu dem genannten lebenden Atemsystem auf eine vorbestimmte Zeitdauer T&sub1; begrenzen, wobei diese Zeitdauer T&sub1; weniger als eine Einatmungsperiode mit einer Dauer von T&sub2; ist, während welcher negativer Druck relativ zum Umgebungsdruck in dem genannten lebenden Atemsystem an dem Ort existiert, an dem Atemgas in das System eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Steuermittel (32) weiter so ausgebildet sind, daß sie

a) ein bestimmtes Minimalverzögerungsintervall zwischen aufeinanderfolgenden Zuführungen der genannten Gasimpulse zu dem lebenden Atemsystem vorgeben;

b) bestimmen, ob die Feststellung des negativen Druckes in dem lebenden Atemsystem innerhalb des Verzögerungsintervalls auftritt, das der nächsten Zuführung des genannten Gasimpulses zu dem lebenden Atemsystem vorhergeht; und

c) die genannten Ventilmittel (26) aktivieren, um das lebende Atemsystem mit der Gasquelle für die Zeitdauer T&sub1; nur dann in Verbindung zu setzen, wenn die Feststellung negativen Druckes in dem lebenden Atemsystem nicht innerhalb des Verzögerungsintervalls auftritt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Befeuchtungsmittel (62) zur Befeuchtung des dem lebenden Atemsystem zugeführten Gases vorgesehen sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte vorgegebene Zeitdauer T&sub1; und das genannte vorbestimmte erforderliche minimale Verzögerungsintervall wählbar veränderlich sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Ventilmittel (26) erste, zweite und dritte Anschlüsse (26a, 26b, 26c) haben, wobei der erste Anschluß (26a) wählbar entweder mit dem zweiten Anschluß (26b) oder dem dritten Anschluß (26c) verbindbar ist und wobei die genannte Gasquelle (20) Verbindung mit dem zweiten Anschluß (26b) der genannten Ventilmittel hat und die genannten Fühlermittel (28) Verbindung mit dem dritten Anschluß (26c) der genannten Ventilmittel haben, daß ferner eine einzige Leitung (46) mit dem genannten ersten Anschluß (26a) der Ventilmittel verbunden ist und sowohl zur Übertragung negativen Druckes als Anzeige für eine Einatmung in dem lebenden Atemsystem als auch zur Übertragung von Gas zu dem lebenden Atemsystem dient und daß die genannten Steuermittel (32) auf die genannten Fühlermittel (28) ansprechen, um selektiv den genanntten ersten Anschluß (26a) der Ventilmittel mit dem genannten zweiten Anschluß (26b) dieser Ventilmittel zu verbinden, wenn negativer Druck festgestellt wird und um diese Verbindung für mindestens einen Teil der Zeitdauer des negativen Druckes in dem Atemsystem aufrecht zu erhalten, so daß Gas zu dem lebenden Atemsystem zugeführt wird, und wobei die Steuermittel (32) außerdem so ausgebildet sind, daß sie den ersten Anschluß (26a) der Ventilmittel mit dem dritten Anschluß (26c) dieser Ventilmittel nach der Zuführung von Gas zu dem lebenden Atemsystem rückverbinden.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Ventilmittel ein Dreiwege-Zweistellungs-Schieberventil sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte einzige Leitung an Zuführungsmittel angeschlossen ist, um Gas zu dem lebenden Atemsystem zu leiten, wobei diese Zuführungsmittel die Gestalt einer Nasenkanüle haben.

7. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlermittel von einem elektrischen Druckfühler gebildet sind.