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Technisches
Gebiet
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Die
Erfindung betrifft ein kontinuierliches Positiv-Atemwegsdruck- (CPAP-) Gerät, d. h.
ein Gerät zum
Zuführen
von Luft oder (häufiger)
eines Luft/Sauerstoff-Gemischs mit einem positiven bzw. Über- (d.
h. über
dem atmosphärischen
liegenden) Druck zu einem Patienten sowie eine Luftbehältervorrichtung
für ein
solches Gerät.
Eine CPAP-Maschine kann die Lungenfunktion eines kranken oder verletzten
Patienten durch Zuführen
von allgemein mit Sauerstoff angereicherter Luft mit einem über dem
atmosphärischen
liegenden Druck unterstützen und/oder
die Kohlendioxidentfernung aus den Lungen mit Hilfe zweier Überdruckwerte
aktiv unterstützen.
In letzterer Betriebsart fungiert das Gerät als Respirator und kann bis
zu 100 % des Atemminutenvolumens eines Patienten liefern.
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Hintergrund der Technik
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Bekannt
ist eine Anzahl kontinuierlicher Positiv-Atemwegsdruckgeräte. Geräte dieser
Art, die derzeit in Krankenhäusern
in Ländern
der ersten Welt zum Einsatz kommen, erfordern allgemein die Sauerstoffzufuhr
mit hohen Durchflüssen;
da in den meisten modernen Krankenhäusern Sauerstoff "aus dem Hahn kommt" und billig zur Verfügung steht,
ist ein relativ verschwenderischer Sauerstoffeinsatz akzeptabel.
In weniger entwickelten Ländern
oder außerhalb von
Krankenhäusern
(z. B. in Ambulanzen, Kriegsgebieten, Notbehandlungsstationen) ist
Sauerstoff dagegen nur in Flaschen verfügbar, und eine hohe Sauerstoffgebrauchsrate
ist inakzeptabel; die Flaschen werden einfach zu schnell geleert.
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Um
die Sauerstoffgebrauchsrate zu reduzieren, ist es notwendig, einen
in das Gerät
eingebauten Behälter
zu verwenden. Grund dafür
ist, daß die
Anforderungen an den Spitzengasfluß eines Patienten mit akuter
Atemnot bei 60–120
Litern pro Minute liegen können,
aber aus praktischer technischer Sicht der Gasdurchfluß durch
ein tragbares kontinuierliches Positiv-Atemwegsdruckgerät unter
30 Litern pro Minute gehalten werden sollte. Um die Differenz zwischen
Gasbedarf und Gasangebot auszugleichen, müssen tragbare Geräte ein Speichersystem
verwenden, um das Gas zwischen Atemvorgängen des Patienten oder beim
Ausatmen zu speichern. Jedes derartige Speichersystem muß zu einem
im wesentlichen konstanten Druckverhalten fähig sein, d. h. der Druck der
Gaszufuhr zum Patienten darf nicht wesentlich variieren, unabhängig davon,
ob der Behälter
voll, teilweise voll oder fast leer ist.
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Eine
Reihe von existierenden Vorrichtungen verwendet einen Ballonbehälter, der
aus elastischem Material hergestellt ist, oder einen Behälter, der
wie ein altmodischer Kaminblasebalg geformt ist. Beide dieser Gestaltungen
haben den Nachteil, daß der Druck
der Gaszufuhr zum Patienten in Abhängigkeit davon erheblich variiert,
ob der Ballon/Balg fast voll, teilweise voll oder fast leer ist.
Zur Überwindung
dieses Nachteils muß ein
viel größerer Behälter verwendet
werden, als für
ein tragbares Gerät
optimal ist.
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Einige
Gestaltungen wurden zur Überwindung
dieses Problems vorgeschlagen, indem ein Behälter mit konstantem Druckverhalten
bereitgestellt wird, siehe dazu z. B. die DE-A-3712389 und EP-A-0744184.
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Die
DE-A-3712389 offenbart einen Behälter aus
flexiblem Material, dessen Oberfläche durch ein Gewicht oder
einen beschwerten Hebel beschwert (kraftbeaufschlagt) ist. Allerdings
beinhaltet der Behälter
keinerlei Art von Stabilisierungsvorrichtung, um zu gewährleisten,
daß beim
Komprimieren und Ex pandieren des Balgs die Beschwerung auf dem Behälter gleichmäßig bleibt.
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Die
EP-A-0744184 offenbart einen Behälter, der
mindestens teilweise aus elastischem Material besteht, das so vorgeformt
ist, daß der
Behälter selbst
seinen Inhalt komprimiert. Da der durch einen so gestalteten Behälter ausgeübte Druck
je nach dem im Behälter
enthaltenen Gasvolumen (d. h. je nach Expansionsgrad des Behälters) stark
schwanken würde,
könnte
ein Behälter
mit dieser Gestaltung kein Gas mit einem gleichbleibenden oder im
wesentlichen gleichbleibenden Druck liefern.
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Ein
weiterer Nachteil beider zuvor beschriebener Gestaltungen besteht
darin, daß sie
relativ große
und komplexe Geräte
sind, die zum Gebrauch außerhalb
eines Krankenhauses ungeeignet wären.
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Die
SU-A-459243 und die DE-A-4107666 offenbaren beide einen Behälter in
Form eines einfachen Balgs, der durch eine bewegliche Deckplatte beschwert
ist. Die bewegliche Platte kann zu einer Grundplatte oder von dieser
weg an festen senkrechten Führungen
entlang gleiten. Die Führungen
sind starr und erstrecken sich bis zur vollen Höhe des expandierten Behälters, was
zu einer voluminösen
Vorrichtung führt,
die man außer
in einem Krankenhaus nicht als tragbar betrachten kann.
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Die
US-A-5787880 offenbart ein kompaktes, tragbares Reanimationsgerät mit einer
Luftabgabevorrichtung, wobei die Luftabgabevorrichtung einen komprimierbaren
Balg mit zwei starren Wänden
aufweist, die aufeinander zu und voneinander weg beweglich sind.
Eine scherenartige Anordnung hält
beide Wände
in einer Parallelbeziehung. Das Gerät ist nicht zur CPAP-Therapie
geeignet, da es einen Überdruck
nur intermittierend zuführen
kann.
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Tatsächlich besteht
ein erheblicher Nachteil aller bekannter Gestaltungen in der Ausrüstungsgröße. Natürlich sind
einige der Geräte
nicht dazu bestimmt, überhaupt
tragbar zu sein, aber auch die technisch tragbaren Geräte sind
relativ groß,
empfindlich und leicht zu beschädigen.
Ein Gerät,
das als "tragbar" für ein Krankenhaus
eingestuft ist, kann dennoch völlig
ungeeignet sein, auf die Ladefläche eines
Lastkraftwagens oder in ein Flugzeug geworfen zu werden, und kann
zu sperrig sein, um es zum Notgebrauch zweckmäßig zu lagern.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist, ein kontinuierliches Positiv-Atemwegsdruckgerät bereitzustellen,
das mit niedrigen Sauerstoffdurchflüssen arbeiten kann, während es
dennoch einem Patienten das erforderliche Luft/Sauerstoff-Gemisch
zuverlässig zuführt.
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Als
weitere Aufgabe liegt der Erfindung zugrunde, eine Luftbehältervorrichtung
bereitzustellen, die in ein kontinuierliches Positiv-Atemwegsdruckgerät eingebaut
sein kann, das in einem relativ kleinen Raum verstaut werden kann
und das robust und leicht tragbar ist, wenn es nicht verwendet wird.
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Die
Erfindung stellt eine Luftbehältervorrichtung
für ein
kontinuierliches Positiv-Atemwegsdruckgerät bereit, wobei die Luftbehältervorrichtung
aufweist: ein starres Gehäuse,
das einen Luftbehälter schützt; eine
Platte, die so angeordnet ist, daß sie einen gleichbleibenden
Druck auf den Luftbehälter
unabhängig
vom Inflationsgrad des Luftbehälters
ausübt,
wobei die Platte mit dem Gehäuse
durch einen im wesentlichen verzugsfreien expandierbaren Rahmen
verbunden ist, der expandieren oder kontrahieren kann, um Bewegungen
der Platte nur in einer einzelnen Ebene zu ermöglichen, wenn der Luftbehälter inflatiert
bzw. deflatiert wird.
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Im
Gebrauch hierin gehören
zu "Luft" Luft, Sauerstoff,
Luft/Sauerstoff-Gemische sowie Gemische aus Luft und/oder Sauerstoff
mit anderen Gasen und mit Therapeutika oder gentherapeutischen oder
anderen Präparaten.
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Vorzugsweise
ist die Platte als eine Seite des Gehäuses gebildet, so daß bei deflatiertem
Luftbehälter
die Platte so am Gehäuse
befestigt sein kann, daß sie
den Luftbehälter
vollständig
einschließt.
Die Platte kann eine massive Materialbahn sein oder kann, wenn die
Platte nicht staubdicht zu sein braucht, aus einem starren Maschenwerk
oder anderen durchbrochenen Material gebildet sein.
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Außerdem ist
der Luftbehälter
vorzugsweise aus einem flexiblen unelastischen Material hergestellt.
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Ferner
stellt die Erfindung ein CPAP-Gerät bereit, in dem die zuvor
beschriebene Luftbehältervorrichtung
eingebaut ist, die durch einen Luftzufuhrschlauch mit einem Abgabegerät verbunden
ist.
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Die
Gaszufuhr zum Gerät
der Erfindung kann durch jedes geeignete Gasabgabesystem erfolgen, wozu
u. a. gehören:
Druckluft und/oder Sauerstoff aus einem Rohrleitungssystem oder
aus einer Flasche; Luft und/oder Sauerstoff aus Drucklüftern, zugeführt durch
jede aus einem Bereich bekannter Ausrüstungen; Druckluft/Sauerstoff
aus einem tragbaren Behälter.
Zu beachten ist, daß ein
tragbarer Behälter aus
jedem aufblasbaren Objekt mit großer Kapazität gestaltet sein kann, sogar
aus einem, das mit der Hand aufgepumpt wird, z. B. einer aufblasbaren
Matratze.
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Das
Gerät kann
mit einem Schlauch mit Standarddurchmesser verwendet werden (Innendurchmesser
etwa 22 mm). Allerdings ist bevorzugt, das Gerät der Erfindung mit einem Schlauch
mit großem
Durchmesser zu verwenden (d. h. einem Schlauch mit einem Durchmesser
zwischen 30 und 55 mm Innendurchmesser), da die Kombination aus dem
Gerät und
dem Schlauch mit großem
Durchmesser für
eine Vorrichtung sorgt, bei der dem einem Patienten auferlegte Atmungsaufwand
unabhängig vom
Frischgasdurchfluß ist.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung ist, daß das zuvor beschriebene Gerät im Gebrauch
in Kombination mit dem Schlauch mit großem Durchmesser verwendet werden
kann, Therapeutika und Gentherapeutika abzugeben sowie Überdruckbehandlungen durchzuführen und
für tragbare
CPAP-Behandlung bei Höhenkrankheit
und akutem Lungenödem
(z. B. Herzversagen und Lungenverletzung) zu sorgen.
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Außerdem ist
das Gerät
in intra-/postoperativen Anwendungen von Nutzen, bei denen der Patient einen
erhöhten
Sauerstoffbedarf hat (normalerweise infolge von kleinen Lungenkollapsbereichen).
Ferner ist das Gerät
bei der Behandlung aller Fälle
chronischer Luftdurchflußeinschränkung oder
chronischer Atemwegserkrankung (z. B. Asthma) nützlich.
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Zum
Gebrauch in Notfällen/auf
Kriegsschauplätzen
kann das Gerät
mit chemischen Absorptionsmitteln oder bakteriellen/viralen/anderen
biologisch aktiven Partikelfiltern versehen sein, um den Patienten
vor Giftgasen und/oder biologischen Waffen zu schützen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Im
folgenden wird lediglich beispielhaft eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung anhand der beigefügten
Zeichnungen näher
beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
schematische Draufsicht auf das zum Gebrauch aufgebaute Gerät der Erfindung;
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2 eine
Draufsicht auf einen Teil des Geräts von 1 in vergrößertem Maßstab;
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3 eine
Isometrie der Stützumrahmung des
Geräts
von 2 in vergrößertem Maßstab;
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4 und 5 Seitenschnittansichten durch
das Gerät
von 2, die das Gerät
im Gebrauch zeigen;
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6 und 7 eine
schematische Seitenansicht bzw. Draufsicht auf eine bevorzugte Beschwerungsvorrichtung;
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8 eine
explodierte Seitenansicht einer Halterungsklemme;
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9 eine
Vorderansicht der Klemme von 8;
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10 und 11 Seitenschnittansichten durch
ein Gerät,
das dem von 2 ähnelt, aber eine andere Art
von Stützumrahmung
hat; und
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12 eine
schematische Seitenschnittansicht einer abgewandelten Form des Geräts der Erfindung.
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Nähere Beschreibung
einer Ausführungsform
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Gemäß 1 der
Zeichnungen weist ein erfindungsgemäßes Gerät 2 eine Luftbehältervorrichtung 3 (nur
im Umriß gezeigt)
auf, die im Gebrauch durch einen Luftzufuhrschlauch 4 mit
einem Abgabegerät
in Form einer Atemmaske 5 verbunden ist. Die Atemmaske 5 kann
von jeder geeigneten bekannten Art sein und bildet keinen Bestandteil
der Erfindung.
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Je
nach den Umständen
können
unterschiedliche Abgabegeräte
verwendet werden. Beispielsweise kann das Abgabegerät eine Nasenmaske
oder ein Mundstück
(optional in Kombination mit einer Nasenklammer) oder sogar ein
Endotracheal- oder Tracheotomietubus sein.
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In 2–5 ist
die Luftbehältervorrichtung 3 näher dargestellt.
Die Vorrichtung 3 weist ein Gehäuse 6 auf, das eine
Stützumrahmung 7 enthält, die
einen Luftbehälter 8 umgibt.
Das Gehäuse 6 hat die
Form eines flachen rechteckigen Kastens mit parallelen, entgegengesetzten
flachen Seiten 9, 10. Die Seite 10 ist
getrennt vom Rest des Gehäuses
ausgebildet und ist am Gehäuse
nur durch die Stützumrahmung 7 und
durch vier Verriegelungen 11 befestigt, die an den Ecken
des Gehäuses
liegen (nur 2).
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Im
Gebrauch liegt das Gehäuse 6 flach
auf der Seite 9, und die Verriegelungen 11 werden
gelöst, so
daß sich
die Seite 10 zur Seite 9 und von ihr weg bewegen
kann, was durch Pfeile A und B in 4 und 5 gezeigt
ist. Das Gehäuse 6 kann
aus jedem harten, stoßfesten,
leichten Material hergestellt sein; vorzugsweise sind die Seiten 9, 10 aus
einem transparenten Material hergestellt.
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Die
Seite 10 wird mit entfernbaren Gewichten bis zu einem Gesamtgewicht
von etwa 4 kg beschwert oder ausgestattet. Das Beschweren läßt sich auf
jede herkömmliche
Weise erreichen: z. B. könnte die
Seite 10 aus einem schweren Material hergestellt und/oder
könnte
mit beschwerten Streifen (nicht gezeigt) entlang ihrer Kanten ausgestattet
und/oder könnte
mit Taschen auf ihrer Ober- oder Unterseite versehen sein, in die
Gewichte eingelegt werden könnten.
Vorzugsweise wird das Beschwerungssystem gemäß 6 und 7 verwendet,
was später beschrieben
wird. Allerdings ist bevorzugt (aber nicht wesentlich), die Seite 10 gleichmäßig zu beschweren.
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Eine
Zugangsöffnung 12 ist
in einer der Seiten 9, 10 gebildet, um Zugang
zum Inneren des Gehäuses 6 zu
ermöglichen.
Die Öffnung 12 kann
in einer der Seiten 9, 10 gebildet sein; in der
dargestellten Ausführungsform
ist die Öffnung 12 in
der Seite 10 gebildet. Die Öffnung 12 besteht
aus einem kreisförmigen
Rahmen 13, der um die in der Seite 10 gebildete Öffnungskante
starr befestigt ist, und einer Platte 14, die mit einem
Außenschraubgewinde
so versehen ist, daß sie
in ein entsprechendes Schraubgewinde eingreift, das auf der Innenfläche des
Rahmens 13 gebildet ist. Bei eingeschraubter Platte 14 ist
die Öffnung 12 im
wesentlichen staubdicht.
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Die
Stützumrahmung 7 verbindet
die bewegliche Seite 10 mit der feststehenden Seite 9 so,
daß sich
die bewegliche Seite 10 nur in einer einzigen Ebene bewegen
kann und während
ihrer Bewegung zur Seite 9 oder von dieser weg stets parallel
zur Seite 9 bleibt. Somit muß die Stützumrahmung 7 ein starres
und verzugsfreies Gelenk bilden, das die bewegliche Seite 10 gleichmäßig lagert.
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Gemäß 3 verfügt die Stützumrahmung 7 über einen
ersten rechteckigen Rahmen, der aus zwei Paaren paralleler entgegengesetzter
Stangen 66, 67 hergestellt ist, die zwischen Eckblöcken 68 befestigt
sind, und einen zweiten rechteckigen Rahmen, der aus zwei Paaren
paralleler entgegengesetzter Stangen 69, 70 hergestellt
ist, die zwischen Eckblöcken 71 befestigt
sind. Der erste und zweite Rahmen sind in senkrechter Richtung zur
Ebene der Rechtecke beabstandet und durch acht Paare von Gelenkarmen 72, 73 gemäß der späteren Beschreibung
miteinander verbunden.
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In
den rechteckigen Rahmen weist jeder der Eckblöcke 68, 71 einen
würfelähnlichen
Block mit einem Kugellager (nicht sichtbar) auf, das in jede von zwei
benachbarten Seiten 68a, 68b, 71a, 71b eingesetzt
ist. Die Stangen 66, 67 des ersten Rahmens und
die Stangen 69, 70 des zweiten Rahmens sind in den
Lagern der entsprechenden Blöcke
angeordnet.
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Die
Stützumrahmung 7 gemäß 3 ist
zwischen den parallelen entgegengesetzten Seiten 9, 10 des
Gehäuses
der Luftbehältervorrichtung
angeordnet (siehe 4 und 5), wobei
die Seite 10 an der Oberseite 68c jedes der Blöcke 68 starr
befestigt ist und die Seite 9 an der Unterseite 71c jedes
der Blöcke 71 starr
befestigt ist.
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Jedes
Paar Gelenkarme 72, 73 besteht aus einer flachen
Platte, die an der entsprechenden Stange an einem Ende schwenkbar
angeordnet ist und am anderen Gelenkarm am anderen Ende schwenkt. Jedes
Gelenkarmpaar 72, 73 ist zwischen dem ersten und
zweiten Rahmen benachbart zu den Blöcken 68, 71 angeordnet.
Jedes Armpaar ist mit einem Anschlag (nicht gezeigt) ausgebildet,
um zu verhindern, daß das
Gelenk zu weit ausfährt,
d. h. sich in eine Position bewegt oder schließt, in der die beiden Platten des
Gelenks auf derselben senkrechten Linie liegen, da damit das Gelenk
blockieren und am Einklappen gehindert würde.
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Im
Gebrauch sorgt die Stützumrahmung 7 für ein starres
und verzugsfreies Gelenk, das die bewegliche Seite 10 mit
der feststehenden Seite 9 so verbindet, daß sich die
bewegliche Seite 10 nur in einer einzigen Ebene bewegen
kann und während
ihrer Bewegung zur Seite 9 oder von dieser weg stets parallel
zur Seite 9 bleibt. Die Gelenkarmpaare 72, 73 halten
den ersten Rahmen während
der Bewegung stets in einer Ebene, die parallel zu der des zweiten Rahmens
ist, und die Anordnung aus zwei Gelenkarmpaaren zwischen jedem entgegengesetzten Stan genpaar
im ersten und zweiten Rahmen verhindert Wanken oder Verziehen eines
Rahmens relativ zum anderen.
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Die
zuvor beschriebene Konfiguration und Anordnung des Rahmens 7 expandiert
und kontrahiert problemlos mit minimaler Reibung. Da ferner der
Rahmen 7 an jeder Ecke durch die Blöcke 68, 71 versteift
ist, kommt es auch dann nicht zum Verziehen oder Schwanken des Rahmens,
wenn er gemäß 5 voll
ausgefahren ist. Diese Stabilität
ist sehr wichtig, denn im Gebrauch übt die Seite 10 Druck
auf den Luftbehälter 8 gemäß der späteren Beschreibung
aus, und verzieht sich der Rahmen 7 oder schwankt zur einen
oder anderen Seite, ist der auf den Behälter 8 ausgeübte Druck
nicht gleichbleibend. Wichtig ist, daß der Rahmen 7 diese
Stabilität auch
dann beibehält,
wenn Außenkräfte darauf
wirken, z. B. wenn das Gerät
in einem sich bewegenden Fahrzeug verwendet wird.
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Der
Rahmen 7 könnte
eine andere Form in der Draufsicht (z. B. dreieckig oder sechseckig) und/oder
eine andere Querschnittform haben, wobei aber ungeachtet der Form
des Rahmens wichtig ist, daß er
in allen Positionen stabil und verzugsfrei bleibt.
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Der
Luftbehälter 8 ist
ein Beutel, der aus einem flexiblen, aber nicht dehnbaren Bahnenmaterial, z.
B. Mylar, hergestellt ist; vorzugsweise ist das Material transparent.
Der Luftbehälter
ist mit einer Folge von Zickzackfaltungen um seine Kante gebildet,
so daß der
zusammengelegte Behälter
flach liegt, aber der expandierte Behälter seine Form wahrt. Jede
der Innenfalten 8a des Behälters ist durch die Versteifungsrippe
(nur in 5 gezeigt) verstärkt, die
sich um die Außenseite
jeder Innenfalte erstreckt, um zu gewährleisten, daß der Behälter seine
Form auch im expandierten Zustand behält. Möglich wäre, Versteifungsrippen oder
eine andere Innenabstützung
in den Luftbehälter
selbst einzubauen, statt separate Außenrippen zu verwenden.
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Anstelle
der Versteifungsrippen oder zusätzlich
zu ihnen kann der Luftbehälter 8 durch
Innenverstärkungsstege
in seiner Form gehalten werden, die aus dem gleichen Material wie
der Behälter
hergestellt sind. Diese Stege können
als beabstandete parallele Bahnen angeordnet sein, die sich über die Breite
des Behälters
erstrecken und die beim Expandieren des Behälters gespannt werden und ihn
so in seiner Form halten.
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Durch
Verwendung eines nicht dehnbaren Materials zur Bildung des Behälters und
durch Verwendung eines senkrecht aufsteigenden Gewichts geht praktisch
keinerlei Energie als Wärme
an den Behälterbeutel
verloren. Dies steht im Gegensatz zu derzeitigen Geräten, die
Gummimaterialien und/oder gefederte Balgsysteme verwenden. Damit
minimiert sich jeder durch die Erfindung auferlegte zusätzliche Atmungsaufwand.
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Der
Luftbehälter 8 hat
einen rohrförmigen Einlaß 22,
der an der Unterseite eines Endes des Beutels in einem Stück mit dem
Beutel gebildet ist. Der Einlaß 22 kann
einfach auf ein Verbinderrohr 23 aufgesteckt werden, das
durch eine Öffnung 24 im Gehäuse 6 eingepaßt wird.
Vorzugsweise ist der Einlaß 22 aber
mit Hilfe einer Halterungsklemme gemäß 8 und 9 angeordnet.
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8 und 9 zeigen
Ansichten des Einlasses 22 des Luftbehälters 8, wobei das
Gehäuse der
Deutlichkeit halber weggeschnitten ist. Wie zuvor beschrieben, ist
der Einlaß 22 ein
kurzes Rohr, das am Luftbehälter 8 befestigt
oder einstückig
mit ihm gebildet ist. Der Einlaß 22 ist
mit einem Rand 90 um seine Außenkante ausgebildet (nur 8);
dieser Rand 90 wird in einen U-förmigen Kanal 91 eingedrückt, der
in einem Abschnitt einer Halterungsklemme 92 gebildet ist.
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Die
Halterungsklemme 92 ist auch in der Seitenansicht U-förmig; ein
Schenkel des U bildet den Kanal 91, und der andere besteht
aus einer nach außen
konvexen Platte 93, die mit einem Mittenloch 94 mit
dem gleichen Durchmesser wie der Ein laß 22 ausgebildet ist,
damit das Verbinderrohr 23 Zugang zum Einlaß 22 hat.
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Die
Halterungsklemme 92 ist im Gehäuse an einem Schwenkpunkt (nicht
gezeigt) an der Basis des U schwenkbar so angeordnet, daß die Klemme 92 zwischen
der Position von 8 und einer 90° zur Position
von 8 verschobenen Position schwenken kann. In der
Position von 8 ist der Einlaß 22 zugänglich und
kann mit dem Verbinderrohr 23 verbunden werden. In der
Position von 9 ist das Einlaßrohr flach
auf die Seite 9 geklappt, wobei die Ebene des Einlasses 22 und
des Kanals 91 parallel zur Seite 9 sind. In dieser
Position klemmt sich die Platte 93 auf die benachbarte
Kante der Seite 10 des Gehäuses, um das Gehäuse geschlossen
zu halten.
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Der
Vorteil der Halterungsklemme 92 ist, daß sie die Dicke des Gehäuses 6 in
der geschlossenen Position verringert; der Durchmesser des Einlasses 22 kann
nicht reduziert werden, da dies den Gasfluß aus dem Luftbehälter 8 einschränken würde. Somit muß das Gehäuse 6 in
der geschlossenen Position dem Durchmesser des Einlasses 22 Rechnung
tragen, was zu einem relativ großen Gehäuse führt, wenn der Einlaß 22 nicht
mit der Klemme der Erfindung um 90 Grad gedreht werden kann.
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Der
Einlaß 25 von
der Sauerstoff/Luftversorgung ist im Verbinderrohr 23 benachbart
zum Gehäuse 6 gebildet.
Das andere Ende des Schlauchs 4 wird auf den Einlaß 26 der
Maske 5 aufgesteckt. Der Schlauch 4 ist ein fester,
sehr leichter, flexibler drahtbewehrter Schlauch mit großem Durchmesser,
der vorzugsweise aus transparentem Material hergestellt ist; normalerweise
hätte der
Schlauch einen Durchmesser in der Größenordnung von 41 mm. Die Drahtbewehrung
verhindert Knicken des Schlauchs und ermöglicht dem Schlauch, zur kompakten
Lagerung über
seine Länge
zusammengedrückt
zu werden. Der Gebrauch eines Schlauchs mit großem Durchmesser ist wichtig,
da dies den Druckabfall minimiert, der bei transienten hohen Durchflüssen beim
Einatmen auftritt, wodurch keine hohen Frischgaszuflüsse notwendig
sind. Ein Schlauch, der normalerweise in derzeitigen kontinuierlichen
Positiv-Atemwegsdruckgeräten
zum Einsatz kommt, hat einen Innendurchmesser von 22 mm; somit ergibt
der in der Erfindung verwendete Schlauch mit großem Durchmesser vergleichsweise
nur etwa 1/16 des Druckabfalls in herkömmlichen Atmungsschläuchen. Dadurch
ist der durch den Atmungskreis auferlegte zusätzliche Atmungsaufwand minimiert.
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Ferner
hat der Gebrauch des Schlauchs mit großem Durchmesser den Vorteil,
daß das
Gerät auch
verwendet werden kann, den Lungen des Patienten jedes Mittel zuzuführen, das
mit Dosierinhalationstechnik abgegeben werden kann. Diese Technik ist
nicht auf Mittel beschränkt,
die direkt mit dem Lungen zusammenhängen; sofern es sich bei dem
Produkt um eines handelt, das durch die Lungen aufgenommen werden
kann, können
andere Teile des Körpers über systemische
Absorption behandelt werden.
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Zu
Mitteln, die durch Dosierinhalation verabreicht werden können, gehören (u.
a.) solche Medikamente wie Bronchodilatatoren, Gentherapeutika sowie
geeignet eingepackte Proteine, Peptide und Makromoleküle.
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Dosierinhalationsmittel
können
nicht durch kontinuierliche Positiv-Atemwegsdruckgeräte wirksam
verabreicht werden, die mit hohen Frischgasdurchflüssen arbeiten,
da ein zu hoher Anteil des Mittels im Gas mitgeführt direkt durch die Vorrichtung gerissen
und nicht zum Patienten durchgelassen wird. Mit der Erfindung können die
Frischgasdurchflüsse
so gering wie das Atemminutenvolumen des Patienten sein, das etwa
5 bis 10 Liter pro Minute beträgt.
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Statt
einfach die Seite 10 des Geräts zu beschweren, indem man
sie aus einem schweren Material herstellt, oder sie mit beschwerten
Streifen oder ähnlichen
Vorrichtungen auszustatten, wird vorzugsweise die Beschwerungsvorrichtung
gemäß 6 und 7 verwendet.
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Wie 6 und 7 zeigen,
hat die Seite 10 eine federbelastete Trommel 80,
die in ihrer Mitte angeordnet ist. Die Trommel 80 kann
im Uhrzeigersinn gedreht werden, um Zug zu reduzieren, sowie gegen den
Uhrzeigersinn, um Zug zu erhöhen;
vorzugsweise ist die Oberseite der Trommel als Skala markiert (nicht
gezeigt), so daß ein
Benutzer die erforderliche Zugeinstellung wählen kann.
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Ein
erstes Kabel 81 ist an einem Ende an einem Punkt 82 an
der Unterseite 9 des Gehäuses verankert, um eine Scheibe 83 geführt, die
an der Unterseite der Seite 10 befestigt ist, und an einer
Seite des Umfangs der Trommel 80 befestigt. Ein zweites
Kabel 81a ist an einem Ende an einem Punkt 85 an
der Unterseite 9 des Gehäuses verankert, um eine zweite
Scheibe 84 geführt,
die an der Unterseite der Seite 10 auf der Gegenseite der
Trommel 80 zur Scheibe 83 befestigt ist, und an
der Gegenseite des Umfangs der Trommel 80 befestigt. Die
Verankerungspunkte 82, 85 liegen senkrecht unter
den Scheiben 83, 84.
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Die
Kabel 81, 81a sind aus einem festen, aber unelastischen
Stoff mit hoher Abriebbeständigkeit
hergestellt (z. B. Kevlar®).
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Die
Federbelastung der Trommel 80 spannt die Kabel 81, 81a;
eingestellt wird die Federbelastung durch Drehen der Trommel 80 wie
zuvor beschrieben. Wird der Luftbehälter 8 (nicht gezeigt)
aufgeblasen, um die Seite 10 von der Seite 9 weg
zu bewegen, was durch die Stützumrahmung 7 (nur
schematisch gezeigt) abgestützt
wird, drehen die Kabel 81, 81a die Trommel 80 gegen
die Kraft der Federbelastung. Somit zieht die Kraft der Federbelastung,
die an den Kabeln 81, 81a zieht, die Seite 10 zur
Seite 9, was als Äquivalent
zum Beschweren der Seite 10 wirkt.
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Das
zuvor beschriebene Gerät
wird wie folgt verwendet: Das Gehäuse 6 wird auf seiner
Seite 9 gelagert, und die Verriegelungen 11 werden
gelöst, so
daß die
Seite 10 frei ist, sich von der Seite 9 wegzubewegen.
Die Beschwerung auf der Seite 10 (z. B. die durch die federbelastete
Trommel 80 ausgeübte Belastung)
wird in Übereinstimmung
mit dem erforderlichen Wert des kontinuierlichen Positiv-Atemwegsdrucks
eingestellt. Ein höherer
Druck erfordert zusätzliche
Beschwerung. Eine Sauerstoffversorgung (normalerweise aus einer
Flasche 30 mit einem Druck von 150 Atmosphären, abgeregelt
auf 4 Atmosphären
am Flaschenauslaß)
wird mit einer Venturidüse 31 und
mit einem Befeuchter 32 und dann mit dem Einlaß 25 verbunden.
Das durch den Einlaß 25 eingelassene
Sauerstoff/Luft-Gemisch füllt
den Schlauch 4 und bläst
den Luftbehälter 8 auf,
was die Seite 10 von der Seite 9 in Pfeilrichtung
B wegdrückt (4 und 5).
Der Druck im Behälter
und Schlauch hängt
vom Gegendruck im System ab, der durch den Widerstand des Auslaßventils 33 bestimmt wird.
Normalerweise liegt der Luftdruck im Luftbehälter in der Größenordnung
von 5 bis 30 cmWS. Um zu hohe Druckbeaufschlagung des Systems und
Verletzung des Patienten zu verhindern, ist ein Überdruckventil 34 in
den Schlauch 4 eingebaut.
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Die
Venturidüse 31 zieht
Raumluft ein, die sich mit dem Sauerstoff aus der Flasche 30 mischt. Das
Gemisch kann je nach Zustand des Patienten zwischen 30 % Sauerstoff
und 100 % Sauerstoff variieren. Vorzugsweise erfolgt der Austritt
aus der Venturidüse über ein
Schwellenwiderstandsventil, das auf einen Wert über dem CPAP-Wert eingestellt
ist. Die Venturidüse 31 kann
durch jede Vorrichtung aus einem Bereich von Luft/Sauerstoff-Mischvorrichtungen
ersetzt sein. Allerdings erfordern diese Mischer eine zusätzliche
Hochdruck-Luftversorgung in medizinischer Güte.
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Der
Gebrauch eines Befeuchters 32 ist optional. Wird aber ein
Befeuchter 32 verwendet, kann es ratsam sein, den Schlauch 4 zu
erwärmen,
um Kondensation beim Abkühlen
der Gase über
die Länge
des Schlauchs zu verhindern. Derzeitige kontinuierliche Positiv-Atemwegsdruckgeräte können Frischgas durchflüsse über dem
erfordern, der ausreichend befeuchtet werden kann. Die niedrigeren Frischgasdurchflüsse, die
in der Erfindung verwendet werden, ermöglichen eine optimale Befeuchtung.
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Die
Maske 5 wird dem Patienten auf bekannte Weise aufgesetzt.
Befindet sich die Maske 5 an Ort und Stelle, atmet der
Patient normal. Beim Einatmen des Patienten strömt das Sauerstoff/Luft-Gemisch aus
dem Schlauch 4 durch den Einlaß 26 der Maske 5 und
in die Lungen des Patienten. Der leichte Überdruck (d. h. den atmosphärischen übersteigende Druck)
im Behälter 8 und
Schlauch 4 erleichtert dem Patienten das Atmen und hilft,
die Lungen des Patienten voller zu expandieren. Ferner erhöht der zusätzliche
Sauerstoff im Gemisch den Anteil von Sauerstoff, der zur Aufnahme
in den Blutstrom des Patienten zur Verfügung steht.
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Da
der Behälter 8 im
wesentlichen einen konstanten Druck hat, minimiert dies den Druckabfall im
Gerät,
wenn der Patient einatmet.
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Atmet
der Patient aus, wird das ausgeatmete Gas durch das Auslaßventil 33 der
Maske 5 ausgestoßen.
Der leichte Überdruck
im Schlauch 4 und Behälter 8 verhindert,
daß das
ausgeatmete Gas zurück in
den Schlauch 4 strömt.
Das Auslaßventil 33 ist
von einer bekannten Art und weist eine Klappe 35 auf, die durch
eine Feder 36 in ihre Position vorgespannt ist, um das
Ventil gegen Lufteintritt durch den Auslaß 37 zu schließen, aber
ausgeatmeten Gasen zu ermöglichen,
durch das Ventil auszutreten, indem die Klappe 35 in Pfeilrichtung
D gedrückt
wird, um den Ventildurchgang zu öffnen
und Gas zu ermöglichen,
durch den Auslaß 37 zu
entweichen (Pfeil C). Die Feder 36 ist so ausgewählt, daß das Ventil
bei einem vorbestimmten Gasdruck öffnen kann; danach bleibt der Druck
konstant und unabhängig
von der Gasströmung.
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Da
das Gerät
der Erfindung bei sehr geringen Durchflüssen betrieben werden kann
(z. B. 5 Liter/min), könnten
die Folgen von Lecks im System (aufgrund von Defekten im Luftzufuhrschlauch
oder häufiger
aufgrund von Lecks um die Atemmaske) für den Patienten schwerwiegend
sein. Daher weist der Kreis vorzugsweise Drucksensoren und hörbare und/oder
sichtbare Alarme auf, die ausgelöst
werden, wenn der Druck einen vorbestimmten Wert unterschreitet.
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Die
Art von verwendetem Auslaßventil
kann variiert werden, um für
spezifische Anwendungen geeignet zu sein. Bei niedrigen Gasdurchflüssen verbessert
der Gebrauch eines Auslaßventils,
das nur beim Ausatmen öffnet
(z. B. eines Schwellenwiderstandsventils) die Kohlendioxidbeseitigung
und reduziert die Möglichkeit
des Wiedereinatmens. Die Verwendung eines Ventils dieser Art schafft
einen Kreis, der die gleichen Kennwerte wie der bekannte Kreis "Mapleson A" hat. Festgestellt
wurde, daß das
unter der Marke VITAL SIGNS vertriebene Schwellenwiderstandsventil
besonders zufriedenstellend arbeitet, um Wiedereinatmen zu verhindern.
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Zu
beachten ist, daß die
Ventile mit fester Blende, die von herkömmlichen CPAP-Heimsystemen
verwendet werden, bei niedrigen Gasdurchflüssen nicht effektiv sind, d.
h. bei Gasdurchflüssen
zwischen dem Ein- und Dreifachen des Atemminutenvolumens eines Patienten.
Für Gasdurchflüsse über 20 Litern
pro Minute ist ein Ventil mit fester Blende aber zufriedenstellend;
und bekannte Arten von Ventilen mit fester Blende können in
Kombination mit bekannter Technik zur Erzeugung variabler Durchflüsse mit dem
Gerät der
Erfindung zum Einsatz kommen.
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Zum
Austausch des Luftbehälters 8 wird
die Platte 14 entfernt und der Behälter vom Rohr 23 gelöst und aus
dem Gehäuse 6 durch
die Öffnung 12 herausgehoben.
Der neue Behälter
wird auf dem gleichen Weg eingesetzt, mit dem Rohr 23 verbunden,
und die Platte 14 wird wieder angebracht.
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10 und 11 zeigen
eine alternative Form der Stützumrahmung.
Gemäß diesen
Darstellungen ist die anhand von 3 beschriebene
Stützumrahmung
durch eine Umrahmung ersetzt, die aus gelenkig verbundenen Streifen
gemäß der nachfolgenden
Beschreibung hergestellt ist. Die Stützumrahmung 7 ist
in der Draufsicht rechteckig, wobei zwei längere Teile zueinander parallel
und rechtwinklig an zwei kürzeren
Teilen durch zwei Sätze
aus vier rechtwinkligen Eckstücken 15, 16 befestigt
sind.
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Jedes
Eckstück 15 ist
mit einer flachen Oberseite ausgebildet, die an der Innenfläche der
Seite 10 starr befestigt ist. Jedes Eckstück 15 hat
einen rechteckigen Querschnitt, wobei die zu den darunterliegenden
Umrahmungsteilen benachbarte Fläche weggeschnitten
und seine untere Ecke 17 mit den entsprechenden darunterliegenden
Umrahmungsteilen gelenkig verbunden ist.
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Jedes
Eckstück 16 hat
die gleiche Form wie das entsprechende Eckstück 15; die Unterseite
jedes Eckstücks 16 ist
an der Innenfläche
der Seite 9 starr befestigt. Die obere Ecke jedes Eckstücks 16 ist
mit dem entsprechenden Umrahmungsteil gelenkig verbunden.
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Jedes
Umrahmungsteil ist aus zwei komplementären Komponenten mit dreieckigem
Querschnitt hergestellt (siehe z.B. Komponenten 18, 19 in 11),
die entlang einer Spitze 20 aneinander befestigt sind.
In der eingeklappten Position von 10 sind
die Komponenten mit dreieckigem Querschnitt so zusammengeklappt,
daß sie
ein Parallelogramm im Querschnitt bilden.
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Die
zuvor beschriebene Stützumrahmung
arbeitet auf die gleiche Weise wie die gemäß 3 und sorgt
für ein
starres verzugsfreies Gelenk, das Bewegungen der beweglichen Seite 10 relativ
zur feststehenden Seite 9 nur in einer einzigen Ebene ermöglicht,
so daß bei
ihrer Bewegung die Seite 10 stets parallel zur Seite 9 bleibt.
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Eine
abgewandelte Version des Geräts
ist in 12 gezeigt. Mit Ausnahme der
spezifischen Beschreibung ist diese abgewandelte Version mit der zuerst
beschriebenen Version identisch.
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Gemäß 12 ist
eine Luftbehältervorrichtung 3 durch
einen Luftzufuhrschlauch 4 mit einer Atemmaske 5 verbunden.
Der Luftzufuhrschlauch 4 kann durch einen Draht 50 erwärmt sein.
Die Luftbehältervorrichtung 3 hat
eine zusätzliche
Kammer 51, die in den Sockel des Gehäuseseingebaut ist; ein mehrflügliger Lüfter 52 und
eine zugehörige
Stromversorgungseinheit sind in der Kammer 51 angeordnet,
was ein kompaktes Gerät
ergibt, das Luft mit wesentlich weniger Lärm als ein herkömmlicher
Verdichter zuführen
kann.
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Luft
wird dem Lüfter 52 durch
einen Lufteinlaß (nicht
gezeigt) zugeführt,
der in der Kammer 51 gebildet ist; das Einlaßsystem
kann ein Luftfiltersystem aufweisen. Ist ein Luft/Sauerstoff-Gemisch
statt reiner Luft erforderlich, wird Sauerstoff dem Auslaß aus der
Kammer 51 durch einen Einlaß 53 zugeführt. Danach
füllt die
Luft oder das Luft/Sauerstoff-Gemisch
den Behälter
und durchläuft
einen Befeuchter 54 (optional) vor Eintritt in die Maske 5.
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Die
Drehzahl des Lüfters 52 kann
voreingestellt sein oder manuell gesteuert werden, wird aber vorzugsweise
durch Drucksensoren gesteuert, die den Gasdurchfluß vom Lüfter 52 messen
(z. B. durch Messung eines Druckabfalls über einen festen geringen Widerstand)
und die auch den CPAP-Wert durch den Patienten messen. Die Sensormessungen
dienen zum Steuern der Drehzahl des Lüftermotors auf bekannte Weise.
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Zu
beachten ist, daß in
der Ausrüstung
der Erfindung vorzugsweise die Verbinder an den Enden aller Komponenten,
die miteinander verbunden werden müssen, so ausgebildet sind,
daß sie
nur mit der richtigen Verbindung formschlüssig gekoppelt werden und nicht
falsch verbunden werden können
und daß auch
keine ungeeignete Ausrüstung
anstelle der richtigen Komponenten verwendet werden kann. So wäre ein Ende
des Luftschlauchs 4 so ausgebildet, daß es nur auf das Außenende
des Rohrs 23 aufgepaßt
werden könnte;
das andere Ende des Luftschlauchs 4 wäre so ausgebildet, daß es nur
mit dem Einlaß 26 der
Maske 5 verbunden werden könnte. Ferner wären das
Rohr 23 und der Einlaß 26 so
ausgebildet, daß sie
nur die Verbinder an den Enden der richtigen Art von Luftschlauch 4 aufnehmen
könnten. Die
Verbindungen zwischen der Sauerstoffversorgung und dem Einlaß 25 können auf
die gleiche Weise formschlüssig
gekoppelt sein.
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Neben
den zuvor beschriebenen Verwendungszwecken kann das Gerät der Erfindung
auch zur Behandlung einer Reihe von Leiden verwendet werden:
- 1. Das Gerät
der Erfindung kann mit einem Luftverdichter für Patienten verwendet werden,
die unter Schlafapnoe leiden und Druckluft ohne zusätzlichen
Sauerstoff benötigen.
Derzeit besteht die Schlafapnoevorrichtung aus einem Verdichter und
einer Atemmaske oder einem Äquivalent.
Da das vorliegende Gerät
einen Behälter
und widerstandsarmen Schlauch beinhaltet, kann es einen sehr konstanten
Druck bei Frischgasdurchflüssen abgeben,
ohne das hohe und variable kontinuierliche Durchflüsse notwendig
sind, die einen leistungsstarken (und damit lauten) Verdichter erfordern.
- 2. Das Gerät
der Erfindung kann in Kombination mit einer geeigneten Sauerstoff-
oder Luftversorgung bei der Behandlung von Höhenleiden zum Einsatz kommen,
z. B. akutes Lungenödem,
Höhenkrankheit,
Schlafprobleme aufgrund von großer
Höhe und
Atemprobleme kritisch kranker Patienten beim Lufttransport.
- 3. Das Gerät
der Erfindung kann verwendet werden, ein widerstandsarmes verbessertes
Sauerstoffabgabegerät
zum Gebrauch in Überdruckkammern
(Rekompressionstanks), Unterseeboten sowie für den raumfahrtmedizinischen
und medizinischen Überdruckeinsatz
bereitzustellen.
- 4. Das Gerät
der Erfindung kann für
Patienten verwendet werden, die sauerstoffangereicherte Luft benötigen, aber
deren Zustand so ist, daß CPAP als
nicht hilfreich betrachtet wird. In diesem Fall wird das Auslaßventil
durch ein widerstandsarmes Einwegventil ersetzt, und das Gerät wird gestoppt,
damit sich der Behälter
mit sehr geringen Drücken
füllen
kann. Damit erhält
der Patient sauerstoffangereicherte Luft, aber mit einem klinisch nicht
signifikanten CPAP-Wert.
- 5. Das Gerät
der Erfindung kann mit einem Zwei-Wert-Auslaßventil verwendet werden, um zwei
CPAP-Druckwerte zu liefern. Diese Technik ist bekannt; die Änderungen
des CPAP-Werts können automatisch
oder auf die Respiration des Patienten zeitlich abgestimmt erfolgen.
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Deutlich
wird, daß das
zuvor beschriebene Gerät
problemlos tragbar ist; der Schlauch 4 wird vom Rohr 23 getrennt
und zusammengedrückt
oder -gewickelt. Danach wird die Halterungsklemme 92 geschwenkt,
bis die Ebene des Einlasses 22 parallel zur Ebene der Seite 9 ist.
Die Verriegelungen 11 werden verwendet, die Platte 10 am
Rest des Gehäuses 6 dicht
festzuhalten. In diesem eingeklappten Zustand ist das Gerät robust
und braucht wenig Raum.