DE3884868T2 - Tragbares Beatmungsgerät. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Beatmungsgerät, insbesondere auf ein tragbares Beatmungsgerät, das zum mechanischen Beatmen eines Patienten zuhause oder während eines Transports geeignet ist.
• Beatmungsgeräte werden weitverbreitet dazu benutzt, um auf mechanischem Weg Luft in die Lungen eines Patienten, der eine Beatmung benötigt, zwangsweise einzubringen. Einige Beatmungsgeräte sind zur kontinuierlichen Benutzung in Krankenhäusern ausgelegt, so z.B. in Intensivstationen, andere Geräte sind als tragbare Einheiten zur Verwendung im Heim oder während eines Transports ausgelegt. Beispiele für letztere Geräte sind in den US-Patenten 3,499,601; 4,215,681; und 4,493,614 beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere bei Beatmungsgeräte des tragbaren Typs zum Hausgebrauch oder zur Verwendung während eines Transports einsetzbar.
• Ein Typ eines solchen Beatmungsgeräts, wie in dem US- Patent 3,499,601 exemplifiziert ist, weist folgendes auf: eine zyklisch betriebene Kolbenpumpe, die zwei innerhalb eines Zylinders sich hin- und herbewegende Kolben besitzt, eine Negativdruckkammer (Unterdruckkammer), die einen Einlaß zum Einsaugen von Luft in die Kammer aufweist, und eine Positivdruckkammer (Überdruckkammer), die einen Auslaß zum Abgeben von Druckluft aufweist, Zuführungsmittel, um Druckluft einem Patienten zuzuführen, ein Exhalierventilaufbau zum Erzeugen von Atmungszyklen, in welchen die Zuführungsmittel zuerst an den Patienten angeschlossen werden, um ein Einatmen zu bewirken, und dann zur Atmosphäre hin belüftet werden, um ein Ausatmen zu erlauben, und ein von der Pumpe betätigtes Steuerventil zum Regeln der Atmungszyklen des Exhalierventils. Solche Pumpen sind großvolumige Verdrängungspumpen, die einen Kolbendurchmesser von 250-280 mm (10- 12 inch) haben und mit geringen Zyklusgeschwindigkeiten arbeiten, z.B. ein Zyklus pro Atmung. Sie haben im allgemeinen einen sperrigen Aufbau, der eine Tragbarkeit ausschließt.
• Ein anderer Typ eines Beatmungsgeräts, wie beispielsweise in dem US-Patent 4,215,681 exemplifiziert ist, regelt eine Druck- oder Atmosphärenluftquelle, um dem Patienten mit relativ hoher Frequenz Luft zuzuführen. Solche Beatmungsgeräte sind jedoch nicht in der Lage Unterdruck zu erzeugen.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues Beatmungsgerät bereitzustellen, das eine kompakte, tragbare Ausführungsform besitzt und im wesentlichen die Betriebsweisen der beiden zuvor genannten Beatmungsgerättypen, als auch anderer Beatmungsgerättypen, ermöglichen soll.
• Erfindungsgemäß wird ein Beatmungsgerät des zyklisch betriebenen Typs mit zwei Kolben, die sich innerhalb eines Zylinders hin- und herbewegen, bereitgestellt, wie ein solches oben angegeben ist, das dadurch gekennzeichnet ist, daß jeder der Kolben einen relativ kleinen Durchmesser aufweist, derart, daß die Pumpe eine relativ kleine Volumenverdrängung besitzt und bei einer relativ hohen Zyklusgeschwindigkeit betrieben wird, um zumindest zwei Betriebszyklen für jeden Atmungszyklus des Exhalierventils zu bewirken, und daß die Pumpe ein ausdehnbares Glied in dem Strömungspfad der Luft von der Überdruckkammer (Positivdruckkammer) zu den Zuführungsmitteln beinhaltet, um die, durch die sich hin- und herbewegenden, Kolben erzeugten Schwingungen zu dämpfen.
• In dem beschriebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiel hat jeder der Kolben einen Durchmesser, der geringer als 40 mm ist, vorzugsweise ungefähr 32 mm (1.25 inch), und wird mit ungefähr 20-30 Zyklen pro Atmung betrieben. Dieser Aufbau ist zu unterscheiden von solchen, die üblicherweise in den existierenden, tragbaren Beatmungsgeräten verwendet werden, die mit einer Geschwindigkeit von einem Zyklus pro Atmung betrieben werden und einen Kolbendurchmesser von 250- 280 mm (10-12 inch) haben. Der neue Aufbau ermöglicht durch die Verwendung einer Pumpe geringer Verdrängung, und die mit einer hohen Zyklusgeschwindigkeit betrieben wird, im Gegensatz zu Pumpen mit einer relativ großen Verdrängung, die mit einer relativ niedrigen Zyklusgeschwindigkeit in existierenden Beatmungsgeräten betrieben werden, und unter Einbeziehung eines ausdehnbaren Glieds, daß das erfindungsgemäße Beatmungsgerät selektiv betreibbar ist, um die verschiedenen Betriebsweisen der vielen, unterschiedlichen Typen existierender Beatmungsgeräte durchzuführen. Der neue Aufbau bemißt zudem die gelieferte Luftmenge genauer, und vermeidet die Notwendigkeit von Dichtungen zwischen den Kolben und dem Zylinder.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der:
• Figur 1 einen Längsschnitt zeigt, der eine Ausführungsform eines Beatmungsgeräts, das nach der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist,
• Figur 2 das Beatmungsgerät zeigt, das mit Portioniermittel ausgestattet ist, um den dem Patienten zugeführten Luft- bzw. Sauerstoffanteil zu regulieren,
• Figur 3 einen Teilschnitt zeigt, der den Aufbau der Strömungswege in dem Beatmungsgerät aus Figur 1 illustriert und
• Figur 4 eine Modifikation schematisch illustriert, durch die das Gerät als CPAP-Beatmungsgerät (continuous positive airway pressure) betrieben werden kann.
• Das in Figur 1 illustrierte Beatmungsgerät ist so ausgelegt, daß ein Höchstmaß an Tragbarkeit gewährleistet ist. Zu diesem Zweck ist es in drei getrennte Einheiten unterteilt, nämlich in eine Pumpeneinheit 2, eine Befeuchtungseinheit 4 und eine Flüssigkeitsammeleinheit 6, die zum Transport oder zur Lagerung in praktischer Weise voneinander getrennt werden können und schnell aneinander angeschlossen werden können, wenn das Gerät zum mechanischen Beatmen eingesetzt werden soll.
• Ganz im allgemeinen beinhaltet die Pumpeneinheit 2 den Antrieb zur Erzeugung des Überdrucks der Luft, die die mechanische Beatmung bewirkt. Die Befeuchtungseinheit 4 ist an den Überdruckauslaß der Pumpeneinheit anschließbar, um die von der Pumpeneinheit abgegebenen Luft zu befeuchten. Die Flüssigkeitsammeleinheit 6 ist an den Unterdruckeinlaß der Pumpeneinheit anschließbar, wenn dieses erwünscht wird, um Flüssigkeit, die sich in den Lungen des Patienten ansammelt, abzusaugen.
• Die Pumpeneinheit 2 weist ein Gehäuse 10 auf, das mit einem Handgriff 12 für Tragzwecke versehen ist, ferner einen Elektromotor 14 zum Antrieb der Pumpe und ein Raum 16 für eine unabhängige Energieversorgungseinheit. Der Motor 14 treibt ein paar Kolben 18, 20 an, die innerhalb eines Zylinders 22 aufgenommen sind und mittels einer Kolbenstange 24 verbunden sind. Der Motor 14 ist ein Rotationsmotor und seine rotierende Abgriffswelle 26 ist mit der Kolbenstange 24 über ein Exzenterlager 28, einem Kurbelarm 30 und ein weiteres Exzenterlager 32 gekoppelt, so daß die Wellenumdrehung des Motors in eine hin- und hergehende Bewegung der beiden Kolben 18, 20 innerhalb des Zylinders 22 umgesetzt wird. Die Abgriffswelle 26 des Motors weist ferner ein Schwungrad 34 auf.
• Das dem Kolben 18 nächstgelegene Ende des Zylinders 22 ist durch eine Abschlußwand 36 verschlossen, die an dem Zylinder mittels eines Endbeschlags 38 befestigt ist. Der Kolben 18 ist mit einem Durchgang 40 ausgebildet, der von einem schirmartigen Ventil 42 verschlossen ist, das an der Außenseite des Kolbens angeordnet ist, um ein Strömen der Luft durch den Durchgang 40 nach Außen hin zu erlauben, aber nicht in die entgegengesetzte Richtung. Die Abschlußwand 36 ist in ähnlicher Weise mit einem Durchgang 44 versehen, der von einem weiteren schirmartigen Ventil 46 auf der Außenseite der Abschlußwand verschlossen ist, um ein Strömen der Luft durch den Durchgang 44 nach Außen hin zu erlauben, aber nicht in die entgegengesetzte Richtung. Ein ähnlicher Aufbau ist an dem entgegengesetzten, dem Kolben 20 nächstgelegenen Ende des Zylinders 22 vorgesehen, nämlich eine Abschlußwand 48, die mittels eines Endbeschlags 50 befestigt ist, einen Durchgang 52 durch den Kolben 20, der durch ein an der Außenseite des Kolbens angeordnetes, schirmartige Ventil 54 verschlossen ist, und einen Durchgang 56 durch die Abschlußwand 48, der durch ein an der Außenseite der Abschlußwand angeordnetes, schirmartige Ventil 58 verschlossen ist.
• Es ist daher ersichtlich, daß der Raum zwischen den Innenseiten der zwei Kolben 18, 20 eine gemeinsame Kammer 60 ausbildet, in der ein Unterdruck während der hin- und hergehenden Bewegung der beiden Kolben erzeugt wird, und daß die Räume an den Außenseiten der beiden Kolben zwei Kammern 62, 64 ausbilden, in welchen ein Überdruck während der hinund hergehenden Bewegung der Kolben erzeugt wird. Es ist ferner ersichtlich, daß die Räume 66 bzw. 68 zwischen den Abschlußwänden 36 bzw. 48 und den zugeordneten Endbeschlägen 38 bzw. 50 zwei weitere Überdruckkammern 62 bzw. 64 ausbilden, die durch die Durchgänge 44 bzw. 56 in den jeweiligen Abschlußwänden jeweils mit den Überdruckkammern 62 bzw. 64 in Verbindung stehen.
• Die in die Unterdruckkammer 60 während der hin- und hergehenden Bewegung der Kolben 18, 20 eingesogene Luft gelangt in diese durch einen Einlaß 70, der in einer Einlaßarmatur 72 ausgebildet ist. Die Armatur ist abnehmbar an einem Ringflansch 74 des Gehäuses 10 befestigt, der um eine Einlaßöffnung 76 herum ausgebildet ist, die in Verbindung mit der Unterdruckkammer 60 steht. Ein Filter 78 ist zwischen der Armatur 72 und dem Flansch 74 angeordnet, um die in die Unterdruckkammer 60 eindringende Luft zu filtern.
• Die am kolbenseitigen Ende (Kolben 18) des Zylinders 22 angeordnete Überdruckkammer 66 weist eine Auslaßarmatur auf, die zur Aufnahme einer Rohr- oder Schlauchleitung 82 zum Abgeben der an diesem Ende der Pumpe erzeugten, mit Überdruck beaufschlagten Luft ausgelegt ist. Die Überdruckkammer 68 an dem entgegengesetzten Ende des Zylinders weist in ähnlicher Weise eine Auslaßarmatur 84 auf, die eine Rohr- oder Schlauchleitung 86 zum Abgeben der an diesem Ende der Pumpe erzeugten, mit Überdruck beaufschlagten Luft aufnimmt. Die in der Kammer 66 erzeugte, mit Überdruck beaufschlagte Luft wird ferner über eine Rohr- oder Schlauchleitung 88, die an einem an dem Endbeschlag 38 ausgebildeten Nippel 90 befestigt ist, an eine weitere Rohr- oder Schlauchleitung 92 zu Regelungszwecken abgegeben. Die mit Überdruck beaufschlagte Luft, die durch die Leitungen 88 und 92 abgegeben wird, wird von einem Solenoidventil 94 zu Steuerungszwecken, wie sie unten genauer beschrieben sind, geregelt.
• Die Befeuchtungseinheit 4 ist in Form eines Behälters 100 zur Aufnahme eines Wasservorrats 101 zum Anfeuchten der von der Pumpeneinheit 2 abgegebenen, mit Überdruck beaufschlagten Luft ausgebildet. Das obere Ende des Behälters 100 wird von einer oberen Wand 102 verschlossen, die eine Einlaßarmatur 104 in T-Form aufweist, die an die Leitungen 82, 86 anschließbar ist, die die mit Überdruck beaufschlagte Luft aus den zwei Auslaßenden der Pumpeneinheit abgeben.
• Die Befeuchtungseinheit 4 besitzt ferner eine Auslaßarmatur 110, die an die obere Wand 102 des Behälters 100 anbringbar ist, und zur Aufnahme eines Zuführungsschlauchs 112 zum Zuführen der befeuchteten Luft zu dem Patienten dient. Der Zuführungsschlauch 112, der einen an sich bekannten Aufbau hat, weist im allgemeinen eine (nicht dargestellte) Maske auf, die über dem Mund des mechanisch zu beatmenden Patienten befestigbar ist. Die Auslaßarmatur 110 ist mit einem Anschluß 114 versehen, der innerhalb einer Auslaßöffnung 116 in der oberen Wand 102 des Befeuchtungsbehälters 100 aufnehmbar ist.
• Der Behälter 100 ist mit einem metallenen Einsatz 120 an der zur Pumpeneinheit 2 angrenzenden Seite versehen. Ein isoliertes, elektrisches Heizelement 122 ist an dem metallenen Einsatz 120 befestigt und wird mit elektrischem Strom über den Stecker 124 der Pumpeneinheit 2 versorgt. Das in dem Behälter 100 aufgenommene Wasser 101 kann somit durch die von der elektrischen Heizung 122 erzeugte Wärme als auch durch die innerhalb der Pumpeneinheit 2 erzeugten Wärme aufgeheizt werden, um Dampf zu erzeugen, der die von der Pumpeneinheit gelieferte Luft anfeuchtet.
• Die Auslaßarmatur 110 weist ferner einen Exhalierventilaufbau auf, der insgesamt mit 130 bezeichnet ist, um das Exhalieren des Patienten zu regeln. Der Exhalierventilaufbau 130 beinhaltet somit zwei Entlüftungsöffnungen 132 zum Entlüften des Zuführungsschlauchs 112 zur Atmosphäre hin und einen Balg 134, der entweder in eine offene Stellung (Fig. 1) oder eine Schließstellung bezüglich einer Ventilöffnung 136, die in dem Aufbau 130 vorgesehen ist, bewegbar ist.
• Das Balgventil 134 wird durch den auf diesen ausgeübten Druck gesteuert, der aus der Überdruckkammer 66 über das Solenoidventil 94 und die Leitung 92 zugeleitet wird. Normalerweise ist das Balgventil 134 in dessen offenen Stellung, wie in Fig. 1 illustriert ist, wodurch eine Verbindung zwischen dem Zuführungsschlauch 112 und den Entlüftungsöffnungen 132 hergestellt ist, um ein Ausatmen des Patienten durch die Entlüftungsöffnungen zur Atmosphäre hin zu ermöglichen. Wenn jedoch ein Überdruck über die Leitung 92, unter Regelung durch das Solenoidventil 94, zum Exhalierventilaufbau 130 übertragen wird, bewegt sich das Balgventil 134 in dessen Schließstellung bezüglich der Ventilöffnung 136. Dieses blockiert die Verbindung zwischen dem Zuführungsschlauch 112 und den Entlüftungsöffnungen 132, wodurch ein Inhalieren in die Lungen des Patienten aufgrund des Überdrucks der durch die Leitungen 82, 86, Befeuchter 100 und Zuführungsschlauch 112 strömenden Luft bewirkt wird.
• Die Flüssigkeitsammeleinheit 6 ist an den Unterdruckeinlaß 70 der Pumpeneinheit 2 anschließbar, wann auch immer ein Entfernen von sich in der Lunge des Patienten ansammelnder Flüssigkeit erwünscht wird. Die. Sammeleinheit 6 besitzt einen Behälter 140, der an seinem oberen Ende von einer oberen Wand 142 verschlossen ist, die mit einer Armatur 144 versehen ist, die mittels einer Rohr- oder Schlauchleitung, die schematisch bei 146 gezeigt ist, an den Unterdruckeinlaß 70 der Pumpeneinheit 2 anschließbar ist. Die obere Wand 142 ist mit einem weiteren Anschluß 148 versehen, der zur Aufnahme einer weiteren Schlauch- oder Rohrleitung ausgelegt ist, z.B einen in die Lungen des Patienten einführbaren Katheterschlauch. Demgemäß saugt der von der Pumpeneinheit erzeugte Unterdruck aus den Lungen des Patienten die darin befindliche Flüssigkeit ab, die in dem Behälter 140 gesammelt wird, wenn die Flüssigkeitsammeleinheit 6 an den Unterdruckeinlaß 70 der Pumpeneinheit 2 angeschlossen ist.
• Üblicherweise können die Befeuchtungseinheit 4 als auch die Flüssigkeitsammeleinheit 6 von der Pumpeneinheit 2 abgenommen werden, um so ein bequemes Tragen und Lagern des Geräts zu ermöglichen.
• Wenn das Gerät zum mechanischen Beatmen eines Patienten verwendet werden soll, wird die Befeuchtungseinheit 4 an die Pumpeneinheit 2 angeschlossen und der Elektromotor 14 in Gang gesetzt, um so einen mit Überdruck beaufschlagten Luftstrom zu erzeugen, der durch die zwei Auslaßleitungen 82, 86 und durch die Befeuchtungseinheit 4 an dem am Patienten angebrachten Zuführschlauch 112 austritt. Der Betrieb des Motors 14 bewirkt eine hin- und hergehende Bewegung der zwei Kolben 18, 20 innerhalb des Zylinders 22, um die Luft aus den Überdruckkammern 62, 66 und 64, 68 an den gegenüberliegenden Enden des Zylinders 22 durch die zugeordneten Leitungen 82 bzw. 86 in die Befeuchtungseinheit 100 zu pumpen, wo die Luft von dem durch das elektrische Heizelement 120 erwärmten Wasser befeuchtet wird, bevor es dem Zuführungsschlauch 112 zugeleitet wird.
• Die derart dem Zuführungsschlauch 112 zugeleitete Druckluft wird von dem Solenoidventil 94 und dem Exhalierventilaufbau 130 geregelt. Folglich wird, wann auch immer das Solenoidventil 94 geöffnet ist, der Überdruck in der Kammer 66 über die Leitung 92 an das Balgventil 134 angelegt, wodurch die Ventilöffnung 136 geschlossen wird und hierdurch ein Inhalieren der von der Pumpeneinheit 2 über die Leitungen 82, 86 und der Befeuchtungseinheit 4 an den Zuführungsschlauch 112 abgegebenen Luft bewirkt wird. Wenn dann das Solenoidventil 94 geschlossen wird, öffnet das Balgventil 134 seine Ventilöffnung 136, um eine Verbindung zwischen dem Zuführschlauch 112 und den Entlüftungsöffnungen 132 zu bilden, wodurch ein Exhalieren des Patienten zur Atmosphäre hin erlaubt wird.
• Es ist somit ersichtlich, daß ein hohes Regelungsmaß bewirkt werden kann, indem lediglich das Solenoidventil 94 geregelt wird, und ebenfalls indem die Drehgeschwindigkeit des Motors 14 kontrolliert wird. Während des Exhalierens wird der Motor abgestellt. Sowohl der Feuchtigkeitsgehalt, als auch die Temperatur der befeuchteten Luft, können in geeigneter Weise durch das Regeln der elektrischen Heizung kontrolliert werden.
• In Notfällen kann die Pumpeneinheit alleine verwendet werden, d.h. ohne die Befeuchtungseinheit 4.
• Wann auch immer ein Entfernen von Flüssigkeit aus. der Lunge des Patienten erfolgen soll, wird die Befeuchtungseinheit 4 von der Überdruckseite der Pumpeneinheit 2 abgetrennt, und die Flüssigkeitsammeleinheit 6 an den Unterdruckeinlaß 70 angeschlossen. Zusätzlich wird ein Katheterschlauch an den Einlaßanschluß 148 der Flüssigkeitsammeleinheit 6 angebracht, so daß der von der Pumpeneinheit 2 erzeugte Unterdruck nunmehr der Lunge des Patienten über den Katheterschlauch angelegt wird, wodurch die darin angesammelte Flüssigkeit abgesaugt und der Flüssigkeitsammeleinheit 6 zugeleitet wird.
• In Figur 2 ist eine Abwandlung gezeigt, bei der die Pumpeneinheit eine Sauerstoffmenge aufweisen kann, die in irgend einem gewünschten Verhältnis der Luft beigemengt werden kann. Diese Abwandlung besitzt ebenfalls einen Motor 214, der ein paar Kolben 218,220 antreibt, die innerhalb eines Zylinders 222 aufgenommen, miteinander über eine Kolbenstange 230 verbunden, und mittels eines Kurbelarms 230 an die Abgriffswelle 226 des Motors gekoppelt sind. Die beiden Enden des Zylinders 222, die nach außen hin von dem Kolben 218 bzw. 220 angeordnet sind, beinhalten je eine Abschlußwand 236 bzw. 248, die je mit Durchgängen 240,244 bzw. 252, 256 ausgebildet sind, die ihrerseits von schirmartigen Ventilen 242, 246 bzw. 254, 258 verschlossen werden, um so eine innere Unterdruckkammer 260 und äußere Überdruckkammern 262, 266 an einem Ende und 264, 268 an dem gegenüberliegenden Ende zu bilden, wie dies unter Bezugnahme auf Fig. 1 oben beschrieben wurde. Die mit Überdruck beaufschlagte Luft (oder das Luft-Sauerstoffgemisch) wird von den Kammern 266 bzw. 268 über zugeordnete Auslaßöffnungen 270 bzw. 271 abgegeben.
• In der in Figur 2 illustrierten Anordnung wird die Unterdruckkammer 260 von einer Abschlußwand 272 umgrenzt, die mit zwei Einlaßöffnungen ausgebildet ist, nämlich einer Lufteinlaßöffnung 273 und einer Sauerstoffeinlaßöffnung 274. Der Zylinder 222 ist ebenfalls mit zwei Öffnungen versehen, nämlich die Öffnung 275, die mit der Lufteinlaßöffnung 273 zum Einlassen von Luft in die Unterdruckkammer 260 in Verbindung steht, und die Öffnung 276, die mit der Sauerstoffeinlaßöffnung 274 zum Einlassen von Sauerstoff in die Kammer in Verbindung steht. Zusätzlich ist der Zylinder 222 mittels eines von Hand zu drehenden Zahnrades 277, das in Eingriff mit einer an dem Zylinder 222 befestigten Zahnstange 278 steht, derart einstellbar, daß die relativen Positionen der Öffnungen 275 und 276 in Bezug auf die Kolben 218 und 220 verändert werden können, insbesondere zu den Kolbenschürzen 218', 220'. Der Zylinder 222 ist mit einem länglichen Schlitz 280 an der gegenüberliegenden Seite versehen, um die Motorabgriffswelle 226 während dieser Einstellung aufzunehmen.
• Fig. 2 illustriert den Zylinder 222 in einer voreingestellten, justierten Position, in der die Kolbenschürze 220' die Sauerstoffeinlaßöffnung 276 während der hin- und hergehenden Bewegung der Kolbenanordnung zu jeder Zeit abdeckt; demgemäß wird kein Sauerstoff in dem, in die Unterdruckkammer 260 eingesaugtem Gas vorhanden sein, und durch die Ausläße 270, 271 abgepumpt werden.
• Damit die Luft mit Sauerstoff versehen wird, wird das Zahnrad 277 manuell verdreht um den Zylinder 222 zu bewegen (in Fig. 2 nach oben), wodurch die Sauerstoffeinlaßöffnung 276 für zumindest einen Teil des hin- und hergehenden Zyklus der Kolben 218, 220 freigegeben wird. Es ist ersichtlich, daß der Sauerstoffanteil, der der Luft zugesetzt werden soll, durch ein Vergrößern des Abstandes des Zylinders 222 in diese Richtung erhöht werden kann, da dieses den Zeitabschnitt des hin- und hergehenden Zyklus vergrößern wird, in dem die Sauerstoffeinlaßöffnung 276 von der Kolbenschürze 220' nicht abgedeckt ist.
• In Fig. 3 ist eine Abwandlung in der Ausbildung des Strömungspfades illustriert, damit die durch die hin- und herbewegenden Kolben verursachten Schwingungen gedämpft werden. Zum Beispiel kann die in Figur 3 gezeigte Kopplung zwischen den Auslaßarmaturen 80, 84 und deren jeweiligen Auslaßleitungen 82, 86 und/oder zwischen der Auslaßarmatur 110 und dem Zuführungsschlauch 112 eingesetzt werden.
• Die in Fig. 3 gezeigte Kopplung, die dort allgemein mit 300 bezeichnet ist, beinhaltet einen Lufteinlaß 302 (der an der Auslaßarmatur 110 angekoppelt ist), einen Luftauslaß 304 (der an dem Zuführungsschlauch 112 angekoppelt ist) und eine Verbindungsöffnung 306 zwischen den zwei Kopplungen. Die Einlaßkopplung 302 beinhaltet ferner einen ausdehnbaren, flexiblen Faltbalg 308, der unmittelbar stromaufwärts der Öffnung 306 angeordnet ist und die Luftströmung von dem Lufteinlaß 302 zum Luftauslaß 304 dämpft.
• In Figur 4 ist eine Ausführungsform der Erfindung illustriert, die insbesondere zur Verwendung als CPAP-Beatmungsgerät (continuous positive airway pressure) ausgelegt ist, damit ein Überdruck an die Lunge eines Patienten angelegt werden kann, um bei einer Linderung einer obstruierenden Apnea während des Schlafens zu helfen. Das gezeigte Gerät weist eine Pumpeneinheit auf, die schematisch bei 402 gezeigt ist, und eine beheizte Befeuchtungseinheit, die schematisch bei 404 gezeigt ist, wobei beide Einheiten einen Aufbau haben können, wie er unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben worden ist. Die Pumpeneinheit besitzt einen Unterdrucklufteinlaß 410 und einen Überdruckluftauslaß 412 zum Zuführen der Druckluft an den Patienten über eine Zuführungsleitung 414, die einen Anschluß 416 besitzt, die zu der (nicht dargestellten) Maske führt. Die dem Patienten über die Zuführungsleitung 414 zugeführte Druckluft wird zuerst in der beheizten Befeuchtungseinheit 404 erwärmt und befeuchtet. Der Unterdrucklufteinlaß beinhaltet einen Lufteintrittsfilter 418 zum Filtrieren der dem Patienten zugeführten Luft. Zusätzlich kann die Zuführungsleitung 414 einen Sauerstoffeinlaß 420 aufweisen, um der dem Patienten zugeführten Luft Sauerstoff hinzuzufügen.
• Die Zuführungsleitung 414 beinhaltet ferner ein Einwegventil 422, der nur eine Luftströmung von der Pumpeneinheit 402 zum Patientenanschluß 416 gestattet. Der Zuführungsschlauch 414 beinhaltet ferner ein federgesteuertes PEEP (Positive End Expiratory Pressure) Ventil 424, das als Entlastungsventil zum Abmindern des Druckes innerhalb der Zuführungsleitung 414 auf Atmosphärendruck dient, wann auch immer der Druck über einen vorgegebenen Schwellenwert steigt.
• Das in Figur 4 illustrierte Beatmungsgerät beinhaltet ferner einen Drucksensor 430, einen Druckspeicher 432 und einen die Pumpeneinheit 402 kontrollierenden Komparator 434. Der Sensor 430 ist ein elektrischer Wandler, der den Druck in der Zuführungsleitung 414 erfaßt, und ein elektrisches Ausgangssignal abgibt, das dem erfaßten Druck entspricht. Die Speichereinheit 432 ist ein elektrischer Speicherbaustein, der den vom Sensor 430 erfaßten maximalen Druck speichert. Der Komparator 434 ist eine elektrische Vergleichsschaltung, die den augenblicklich vom Sensor 430 erfaßten Druck mit dem in der Speichereinheit 432 gespeicherten Maximaldruck vergleicht. Der Komparator 434 dient dazu, die Pumpeneinheit 402 mit Strom zu versorgen, wann auch immer der erfaßte Druck in der Zuführungsleitung 414 geringer (d.h. 5-10% geringer, um Hysterese in das System einzuführen) als der in der Speichereinheit 432 gespeicherte Maximaldruck ist, und die Pumpeneinheit abzuschalten, wann auch immer der erfaßte Druck im wesentlichen gleich oder größer als der gespeicherte Maximaldruck ist.
• Die Pumpe wird somit intermittierend betrieben, genügend um alleine den Maximaldruck aufrecht zu erhalten, im Gegensatz zu einem kontinuierlichen Betrieb, wodurch Energie, als auch Sauerstoff und Feuchtigkeit, eingespart werden, wenn letztere der dem Patienten zugeführten Druckluft zugesetzt werden.
• Es ist ersichtlich, daß der ausdehnbare Faltbalg ein ausdehnbares Diaphragma sein kann, und daß viele andere Variationen, Modifikationen und Anwendungen der Erfindung innerhalb des durch die beigefügten Ansprüche definierten Rahmens vorgenommen werden können.
• Dort, wo technische Merkmale in irgend einem Anspruch mit Referenzzeichen versehen sind, wurden diese Referenzzeichen zu dem einzigen Zweck eingefügt, das Verständnis der Ansprüche zu verbessern und sollen demnach keinerlei beschränkenden Einfluß auf den Umfang eines jeden beispielhaft durch solche Referenzzeichen identifizierten Merkmals haben.

Claims (10)

1. Beatmungsgerät bestehend aus:

einer zyklisch betriebenen Kolbenpumpe (2) mit zwei Kolben (18,20;218,220), die sich in einem Zylinder (22;222) hin- und herbewegen;

einer Unterdruckkammer (60,260) mit einem Einlaß (70;273;260), um Luft in die Kammer einzuziehen, und eine Überdruckkammer (62,64,66,68) mit einem Auslaß (82) zum Ausströmen der Druckluft;

einer Zuführungsvorrichtung (112), um Druckluft zu einem Patienten zuzuführen;

einem Exhalationsventilaufbau (130) zur Erzeugung von Atmungszyklen, wobei die Zuführungsvorrichtung (112) zuerst mit dem Patienten verbunden wird, um die Inhalation zu bewirken, und dann zur Atmosphäre hin belüftet wird, um die Exhalation zu ermöglichen; und

ein Steuerungsventil (94), das durch die Pumpe zur Steuerung der Atmungszyklen des Exhalationsventils betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein jeder der Kolben (18,20) einen relativ kleinen Durchmesser hat, so daß die Pumpe eine geringe Volumenverdrängung aufweist und bei relativ hoher zyklischer Geschwindigkeit arbeitet, um zumindest zwei Betriebszyklen für jeden Atmungszyklus des Exhalationsventils zu bewirken; und daß die Pumpe ein dehnbares Teil (308) aufweist, das im Luftweg von der Überdruckkammer zur Zuführungsvorrichtung angeordnet ist, um die durch die sich hin- und herbewegenden Kolben verursachten Schwingungen zu dämpfen.

2. Gerät nach Anspruch 1, wobei jeder der Kolben (18, 20) einen Durchmesser von weniger als 40 mm hat.

3. Gerät nach Anspruch 1, das zusätzlich zum Lufteinlaß (273) in die Unterdruckkammer (260) einen Sauerstoffeinlaß (274) in die Unterdruckkammer aufweist, sowie eine Dosierungsvorrichtung (275,276) zur Steuerung der durch die entsprechenden Einlaßöffnungen einströmenden Luft- und Sauerstoffanteile.

4. Gerät nach Anspruch 3, wobei das Paar von Kolben (218,220) in entgegengesetzten Enden des Zylinders (222) hin- und herbewegbar sind; wobei die Dosierungsvorrichtung Luft- (275) und Sauerstofföffnungen (276) aufweist, die in entgegengesetzten Enden des Zylinders an jedem der Kolben angrenzend ausgebildet sind, und eine relativ zu den Kolben verstellbare Befestigung (277,278) für den Zylinder, so daß die Verstellung des Zylinders in einer Richtung bewirkt, daß die Luftöffnung über einen größeren Teil des Hin- und Herbewege-Zyklus hin geöffnet wird, wodurch der Luftanteil im zugeführten Gas zunimmt, und die Verstellung des Zylinders in der entgegengesetzten Richtung bewirkt, daß die Sauerstofföffnung über einen größeren Teil des Hin- und Herbewege-Zykluses hin geöffnet wird, wodurch der Anteil von Sauerstoff im zugeführten Gas erhöht wird.

5. Gerät nach Anspruch 4, wobei der Zylinder durch ein Zahnrad (277) und ein Zahnstangengewindemechanismus (278) verstellt werden kann.

6. Gerät nach Anspruch 1, das weiterhin ein Sicherheitsventil (424) aufweist,das mit der Zuführungsvorrichtung (414) in Verbindung steht, um zu verhindern, daß der Druck in der Zuführungsvorrichtung über einen vorherbestimmten Pegelwert ansteigt; einen Sensor (430) zur Messung des Druckes in der Zuführungsvorrichtung; und eine Steuerungsvorrichtung (432,434) zur Aktivierung der Pumpe, wenn der in der Zuführungsvorrichtung gemessene Druck unterhalb des Pegelwertes liegt, und zur Deaktivierung der Pumpe, wenn der gemessene Druck im Wesentlichen gleich mit dem Pegelwert ist.

7. Gerät nach Anspruch 6, wobei die Steuerungsvorrichtung eine Speichereinrichtung (432) zur Speicherung des vom Sensor gemessenen Pegeldruckes aufweist, und ein Komparator (434) zum kontinuierlichen Vergleich des gemessenen Druckes mit dem gespeicherten Pegeldruck und zur Aktivierung der Pumpe, sobald der gemessene Druck in der Zuführungsvorrichtung unter dem gespeicherten Pegelwert liegt, und zur Deaktivierung der Pumpe, sobald der gemessene Druck im Wesentlichen gleich dem gespeicherten Pegelwert ist.

8. Gerät nach Anspruch 7, wobei der Drucksensor (430) ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt, das dem durch den Sensor gemessenen Druck entspricht, wobei die Speichereinrichtung aus einer elektrischen Einrichtung (432) besteht, die den durch den Sensor gemessenen Pegeldruck abspeichert, wobei der Komparator aus einem elektrischen Vergleicher- Schaltkreis (434) zum Vergleichen des gemessenen Druckes mit dem in der Speichereinrichtung abgespeicherten Pegeldruck besteht.

9. Gerät nach Anspruch 6, wobei die Steuerungsvorrichtung (432,434) zur Aktivierung der Pumpe dient, wenn der in der Zuführungsvorrichtung gemessene Druck 5 bis 10 % unter dem Pegeldruck liegt.

10. Gerät nach Anspruch 1, wobei die Pumpe bei einer Geschwindigkeit von 20 bis 30 Zyklen pro Atmungszyklus arbeitet.