DE69625244T2

DE69625244T2 - Atmungs-system mit zusätzlicher verabreichung von gas

Info

Publication number: DE69625244T2
Application number: DE69625244T
Authority: DE
Inventors: Albert Grootendorst; Gerard Lugtigheid
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-02-27
Filing date: 1996-02-27
Publication date: 2003-08-14
Anticipated expiration: 2016-02-28
Also published as: NO983886L; EP0886532A1; JP3707699B2; EP0886532B1; NO316156B1; ES2190467T3; BR9612529A; AU4719296A; US6158434A; DE69625244D1; ATE228869T1; JP2001501492A; NO983886D0; WO1997031670A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventilationssystem [Atmungssytem] zum Ventilieren [Beatmen] eines Patienten, umfassend ein Ventilationsgerät [Beatmungsgerät], das mit mindestens einem ersten Einlass zur Zufuhr einer vorbestimmten ersten Gasmischung zu dem Ventilationsgerät, mindestens einem Auslass zur Zufuhr einer gesteuerten Menge der vorbestimmten ersten Gasmischung zu dem Patient während Einatmungsintervallen versehen ist, wobei das Ventilationssystem weiter ein Gasverabreichungsmodul aufweist, das entweder stromabwärts oder stromaufwärts vom Ventilationsgerät verbunden ist und zur Verabreichung einer vorbestimmten Menge eines zusätzlichen Gases an den Patient angeordnet ist, wobei das Gasverabreichungsmodul mit einer vorbestimmten Anzahl von Ventilmitteln versehen ist, die parallel verbunden sind und jeweils unabhängig zwischen einem geschlossenen Zustand und einem offenen Zustand geschaltet werden können, um eine vorbestimmte Menge des zusätzlichen Gases zu dem Patient zuzuführen, wobei jedes der Ventilmittel mit einer Serienverbindung eines Drosselventils mit einem Drosselventileinlass und -auslass und eines Steuerventils mit einem Steuerventileinlass und -auslass versehen ist, wobei das Steuerventil mit einer vorbestimmten Frequenz zwischen einem offenen und geschlossenen Zustand schaltbar ist, wobei der Drosselventilauslass mit dem Steuerventileinlass so verbunden ist, dass es einen Durchlass mit einem Volumen V zwischen dem Drosselventil und dem Steuerventil gibt.
Ein solches System ist den Erfindern von den Firmen Dräger und Nodomo bekannt.
Die GB-A-2,016,279 offenbart ein Durchsatz-gesteuertes automatisches medizinisches Atemgerät. Das Gerät umfasst ein erstes Steuerventil und ein zweites Steuerventil stromabwärts vom ersten Steuerventil. Zwischen dem ersten und zweiten Ventil gibt es eine Leitung für den Strom eines vorbestimmten Gases. Diese Leitung weist eine Seitenverbindung zu Druckregeleinrichtungen auf, die ein Steuersignal für das erste Ventil erzeugen, wenn der Druck in der Leitung ein vorbestimmtes Niveau überschreitet, so dass der Druck in der Leitung im Wesentlichen konstant bleibt.
Die US-A-5,471,977 offenbart eine Vorrichtung zur Steuerung eines außerordentlich kleinen zusätzlichen Gasstroms zu einem Atmungsgasstrom. Die Vorrichtung ist mit Ventilen und Durchflussmessern zur Zufuhr von Luft und Sauerstoff versehen und einem zusätzlichen Ventil und Durchflussmesser zur Zufuhr einer zusätzlichen Menge von Gas wie N&sub2; und NO. Das zusätzliche Ventil wird unabhängig von den anderen Ventilen gesteuert.
Das System gemäß der Erfindung könnte zum Verabreichen von Stickstoffoxid an einen Patient verwendet werden. Stickstoffoxid (NO) ist ein Gas mit möglichen gefäßerweiternden Eigenschaften. Kürzlich hat man gefunden, dass NO eine vorteilhafte Wirkung auf einen Sauerstoffaustausch in den Lungen von Patienten mit dem Atemnotsyndrom des Erwachsenen (ARDS) aufweist, ein ernstes Lungenleiden, das, wenn unbehandelt, zum Tod aufgrund von Fehlen von Sauerstoff führt. ARDS kann z. B. nach Sepsis (d. h. Bakterien oder ihre Produkte im Blutstrom), Mehrfachbrüchen oder Inhalation von toxischen Gasen auftreten. Alle ARDS- Patienten müssen auf die gewöhnliche Weise künstlich ventiliert werden. Eine Verabreichung von richtig gemessenem NO an diese ventilierten Patienten würde diese Behandlung wesentlich verbessern. Mehrere industrielle Prototypen sind entwickelt worden. Jedoch leiden diese Prototypen unter ernsten Problemen. Faktoren, die diese Probleme hervorrufen, umfassen:
1. NO reagiert mit Sauerstoff und erzeugt NO2 und andere schädliche NOx- Produkte. Diese NOx-Erzeugung hängt von Sauerstoffkonzentration, Zeit, Druck, Temperatur und der relativen. Feuchtigkeit ab und tritt innerhalb von Sekunden auf. NO ist deshalb in N2 gewöhnlich in Konzentrationen von 100 oder 1000 ppm gespeichert. Weil die meisten Prototypen NO mit Sauerstoff stromaufwärts vom Prototypen-Ventilationsgerät mischen, ist die Kontaktzeit verhältnismäßig lang. Die bekannten Stromabwärtssysteme arbeiten mit mehr als einem Gaszylinder, diese Gaszylinder unterscheiden sich in der NO-Konzentration, um den relevanten klinischen Bereich abzudecken.
2. Der Zusatz von NO zu O2 verringert die Menge an Sauerstoff, die abgegeben werden kann, da große Mengen von N2 zusammen mit dem NO zugeführt werden.
Das erste Problem, das oben erwähnt ist, würde durch Zugabe von NO stromabwärts vom Ventilationsgerät gelöst werden, jedoch ist dies mit den gegenwärtigen Konstruktionen ohne Änderung des Gaszylinders unmöglich. Das zweite Problem, das oben erwähnt ist, würde höhere NO-Konzentrationen im N2 von bis zu 5000 ppm erfordern, wodurch das NO/N2-Verhältnis verbessert wird. Jedoch würde dies eine größere Präzision des Systems einer NO-Verabreichung an einen Patient erfordern.
Dem Ventilationssystem gemäß dem Stand der Technik fehlt eine ausreichende Genauigkeit. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben gefunden, dass dies auf das folgende Problem zurückzuführen ist. Das NO-Modul weist mehrere parallele Ventilmittel auf, von denen jedes durch eine Serienverbindung eines Drosselventils und eines Steuerventils gebildet wird. Zwischen dem Drosselventil und dem Steuerventil tritt das NO durch einen Durchlass mit einem verhältnismäßig großen Volumen hindurch. Wenn das Steuerventil geschlossen ist, strömt noch etwas NO in den Durchlass, wodurch der Druck zunimmt. Wenn das Steuerventil geschlossen bleibt, strömt das NO-Gas durch das Drosselventil bis der Druck im Durchlass gleich dem Druck von seinem Einlass ist. Wenn der Durchlass verhältnismäßig groß ist, ist jedoch die Zeit zur Aufhebung dieses Störeffekts verhältnismäßig lang. Tatsächlich hat keine Standardisierung in der Zeitspanne stattgefunden, die mit der maximalen Betriebsfrequenz des Steuerventils verbunden ist. Folglich kann es, wenn sich das Steuerventil wieder öffnet, geschehen, dass der Druck im Durchlass nicht wohldefiniert ist, was zu einer undefinierten Menge von NO-Verabreichung führt.
Deshalb ist es ein primäres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Ventilationssystem bereitzustellen, das mit zusätzlichen Gasverabreichungseinrichtungen versehen ist, die eine Verabreichung einer sehr genauen zusätzlichen Dosis von Gas zum Ausgang des Ventilationsgeräts zum Patient ermöglichen.
Ein weiteres Ziel ist es, ein Ventilationssystem bereitzustellen, das zur Verabreichung einer sehr genauen Dosis von NO an den Patient angeordnet ist.
Das primäre Ziel der Erfindung wird durch ein Ventilationssystem zum Ventilieren von Patienten, wie oben definiert, erhalten, das durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gekennzeichnet ist.
Jegliches der Drosselventile kann durch ein Nadelventil gebildet sein, das mit einem Auslasselement, das eine Öffnung aufweist, und einer einstellbaren Spindelanordnung [Stielanordnung] zum mindestens teilweisen Verschließen der Öffnung versehen ist. Solche Nadelventile sind sehr genau, wohingegen die Steuerventile einfach verwendet werden können, um den Strom durch ein solches Nadelventil entweder zu blockieren oder zuzulassen.
Das Volumen, auf das oben Bezug genommen wird, ist vorzugsweise kleiner als 10 mm³, sogar noch bevorzugter kleiner als 3 mm³. Im letzteren Fall wurde bis zu einer Betriebsfrequenz der Steuerventile von 30 Hz überhaupt kein Störeffekt gefunden.
Vorzugsweise entspricht die Betriebsfrequenz einem Schalten des Steuerventils von mindestens 5mal pro jedem Einatmungsintervall. Einatmungsintervalle können z. B. 0,1 bis 2,0 sec andauern.
Vorzugsweise ermöglichen die Ventilmittel in ihren offenen Zuständen respektive Strömungsgeschwindigkeiten entsprechend einer vorbestimmten mathematischen Beziehung, und zwar ansteigend von einem vorbestimmten tiefen Wert bis zu einem vorbestimmten hohen Wert.
Indem man mehrere Ventilmittel verwendet, die parallel verbunden sind und Strömungsgeschwindigkeiten entsprechend einer solchen vorbestimmten mathematischen Beziehung, ansteigend von einem vorbestimmten tiefen Wert bis zu einem vorbestimmten hohen Wert, aufweisen, wird eine sehr genaue Steuerung der Menge von zugegebenem zusätzlichem Gas zur vorbestimmten ersten Gasmischung erhalten.
Eine mögliche mathematische Beziehung würde einer binären Fließbank.
[Flow-Bench] entsprechen. Jedoch können andere mathematische Beziehungen ausgewählt werden.
Das Ventilationssystem gemäß der Erfindung ist besonders für die Verabreichung von NO-Gas geeignet. NO kann zur vorbestimmten ersten Gasmischung stromabwärts vom Ventilationsgerät hinzugefügt werden. Indem man das NO-Gas zur vorbestimmten ersten Gasmischung stromabwärts vom Ventilationsgerät hinzufügt, wird eine verhältnismäßig kurze Kontaktzeit zwischen NO und Sauerstoff erhalten, wodurch die Produktion von schädlichen NOx-Produkten verringert wird.
Vorzugsweise werden die Strömungsgeschwindigkeiten so ausgewählt, dass eine Verabreichung von zusätzlichem NO-Gas zur vorbestimmten ersten Gasmischung in einem Bereich von 0,05 bis 100 ppm ermöglicht wird.
Das Ventilationsgerät des Systems kann mit einem elektrischen Ausgang zur Bereitstellung von Steuersignalen versehen sein, wobei das Gasverabreichungsmodul mit elektrischen Eingangsmitteln versehen ist, die mit den elektrischen Ausgangsmitteln des Ventilationsgeräts gekoppelt sind, um die Steuersignale zu empfangen, um ein Zuführen der vorbestimmten Menge des zusätzlichen Gases zum Patient automatisch zu steuern.
Die elektrischen Eingangsmittel können mit einem ersten Eingang zum Empfangen eines Stromsteuersignals versehen sein, um die Menge von verabreichtem zusätzlichem Gas zu steuern, und einem zweiten Eingang zum Empfangen eines Einatmungssteuersignals, um zu steuern, dass das zusätzliche Gas während Einatmungsintervallen des Patienten verabreicht wird.
Das Gasverabreichungsmodul kann mit einem elektronischen Modul versehen sein, das einen ersten Verstärker aufweist, der mit dem ersten Eingang verbunden ist und eine Verstärkung aufweist, die mittels eines Schalters zwischen einem hohen und einem tiefen Wert schaltbar ist, wobei der hohe bzw. tiefe Wert einer normalen bzw. hohen Stromapplikation entspricht. Die Drosselventile können für eine Neugeburts- oder eine Erwachsenen-Applikation eingestellt werden. Der Verstärkungsschalter vergrößert den Applikationsbereich.
In einer weiteren Ausführungsform kann das elektronische Gasverabreichungsmodul auch mit einem Teiler versehen sein, der einen Teilereingang aufweist, der mit dem zweiten Eingang zum Empfang des Einatmungssteuersignals verbunden ist, und einen Teilerausgang aufweist, um ein Teilerausgangssignal bereitzustellen, das dem Einatmungssteuersignal geteilt durch eine auswählbare Teilungszahl entspricht, wobei der Teilerausgang mit Treibmitteln der Ventilmittel zum Steuern von Zeitabschnitten verbunden ist, während denen das zusätzliche Gas verabreicht wird. Folglich ist man imstande, die Verabreichung von zusätzlichem Gas während vorgewählten Zeitabschnitten zu ermöglichen, um einen Patient sich an eine normale Ventilation gewöhnen zu lassen, d. h. ohne die Verabreichung von zusätzlichem Gas.
Das Verabreichungssystem kann so angeordnet sein, dass auch eine kleine Menge von zusätzlichem Gas während einer Ausatmung im Ventilationssystem verabreicht wird. Dann ist das elektronische Gasverabreichungsmodul auch mit einem dritten Eingang versehen, um ein Ausatmungssteuersignal zur Stromzusatzsteuerung zu empfangen, sowie einem vierten Eingang, der ein Ausatmungssteuersignal von einer Zeitsteuerung empfängt.
Bei Fehlen des Ausatmungszeitsteuersignals kann das umgekehrte Einatmungszeitsteuersignal, der zweite Eingang, verwendet werden.
Die Ausatmungszugabe wird durch entweder das Ausatmungsstromsignal, das mit einer Eingangsschaltungsanordnung ähnlich zum Einatmungsstrom verbunden ist, oder einem auswählbaren Wert mittels Jumpern bestimmt. Korrekturen sind mittels Schaltern und einem zweiten Satz von Jumpern für eine Zugabe während Normal- und Hochstromapplikation vorgenommen worden. Wenn der Einatmungsteiler in Gebrauch ist, verhindert eine Blockierungs-Schaltungsanordnung eine Abgabe während der Nichtabgabeperiode.
Das Gasverabreichungsmodul kann eine vorbestimmte Menge eines zusätzlichen Gases an den Patient verabreichen, wobei das Gasverabreichungsmodul mit einer vorbestimmten Anzahl von Ventilmitteln versehen ist, die parallel verbunden sind und jeweils unabhängig zwischen einem geschlossenen Zustand und einem offenen Zustand geschaltet werden können, um eine vorbestimmte Menge des zusätzlichen Gases dem Patient zuzuführen, wobei jedes der Ventilmittel mit einer Serienverbindung eines Drosselventils mit einem Drosselventileinlass und -auslass und eines Steuerventils mit einem Steuerventileinlass und -auslass versehen ist, wobei das Steuerventil zwischen einem offenen und einen geschlossenen Zustand mit einer Frequenz schaltbar ist, die kleiner ist als eine vorbestimmte maximale Frequenz, wobei der Drosselventilauslass mit dem Steuerventileinlass so verbunden ist, dass es einen Durchlass mit einem Volumen V zwischen dem Drosselventil und dem Steuerventil gibt, wobei das Volumen kleiner als 10 mm³, vorzugsweise kleiner als 3 mm³ ist.
Vorzugsweise wird ein Trachealgasinsufflatormodul zu dem Ventilationssystem gemäß der Erfindung hinzugefügt. Ein Verstehen von TGI erfordert eine gewisse Kenntnis einer künstlichen Ventilation, die unten erklärt wird. Künstliche Ventilation ist ein Prozess, durch den eine Gasmischung in die Lungen gestoßen wird, gewöhnlich über einen Tubus, der in die Trachea des Patienten eingeführt wird. Dieser Tubus wird mit einem Y-Verbinder verbunden, wobei ein Schenkel desselben mit einem Ventil verbunden ist, das ein Ausatmungsintervall steuert, wohingegen der andere Schenkel mit dem Ventilationsgerät verbunden ist, das ein Einatmungsintervall steuert und die oben erwähnte erste vorbestimmte Gasmischung zuführt.
Eine Einatmung wird durch Schließen des Ausatmungsventils und Öffnen des Einatmungsventils erreicht, das den Patient vom Gas im Ventilationsgerät trennt. Öffnen des Einatmungsventils führt zu einem Gasstrom vom Ventilationsgerät zum Patient, bis ein voreingestelltes Volumen oder voreingestellter Druck erreicht wird. An diesem Punkt schließt das Einatmungsventil, und nach einem vorbestimmten Zeitintervall wird eine Ausatmung erreicht, indem das Ausatmungsventil geöffnet wird.
In den Lungen wird Sauerstoff aus der Einatmungsgasmischung extrahiert, und CO2 wird hinzugefügt. Eine CO2-Entfernung ist eine der wichtigen Funktionen von künstlicher Ventilation. Ein wesentliches Volumen in den Lungen des Patienten nimmt nicht am Gasaustausch teil, obwohl es mit den Gasaustauschbereichen kommuniziert. Dieses Reservoir von Totraum speichert CO2, was den Gradienten zwischen Blut-CO2, Alveolar-CO2, Umgebungs-CO2 verringert und deshalb eine CO2-Entfernung beeinträchtigt.
Indem man nach jedem Ende eines Einatmungszyklus und vor dem nächsten Einatmungszyklus einen Gasstrom in die Lungen zulässt, kann das Totraum-CO2 ausgewaschen werden; ein solcher Strom sollte jedoch unmittelbar am Anfang des nächsten Einatmungszyklus aufhören. Dies erfordert einen Gasstrom, der unmittelbar nach Schließen des Einatmungsventils beginnt und beim Öffnen des Einatmungsventils aufhört. Die vorliegende Erfindung ist auch auf ein TGI-Modul gerichtet, das einen solchen Strom richtig steuert.
Deshalb kann das System gemäß der vorliegenden Erfindung ein Trachealgasinsufflator(TGI)-Modul umfassen, das mit einem pneumatischen TGI-Modul und einem elektronischen TGI-Modul versehen ist, wobei das pneumatische TGI-Modul aufweist: einen TGI-Einlass zum Empfang einer vorbestimmten zweiten Gasmischung und einen TGI-Auslass zur Bereitstellung einer vorbestimmten Menge der zweiten Gasmischung, mindestens ein TGI-Steuerventil, das zwischen dem TGI-Einlass und -Auslass verbunden ist, und ein pneumatisches Druckbegrenzungs-Sicherheitsventil, das stromabwärts von dem mindestens einen TGI-Steuerventil verbunden ist, wobei das elektronische TGI-Modul elektrische Treibmittel aufweist, die mit dem mindestens einen TGI-Steuerventil verbunden ist, um ein Öffnen und Schließen des mindestens einen TGI-Steuerventils zu steuern.
Für Sicherheitszwecke kann eine einstellbare Drucküberwachungsvorrichtung angewandt werden, die das TGI-Modul im Fall einer Druckzunahme blockieren kann.
Folglich werden einfache Einrichtungen zum Auswaschen von CO2 aus dem Totraum in den Lungen eines Patienten bereitgestellt. Das Druckbegrenzungsventil stellt eine Sicherheit und einen wohldefinierten Ausgangsdruck sicher. Obwohl das Prinzip einer Trachealgasinsufflation vorher bekannt gewesen ist, ist kein praktisches System zur Durchführung einer Trachealgasinsufflation entwickelt wurden, soweit die Erfinder wissen.
Das mindestens eine TGI-Ventilmittel kann erste TGI-Ventilmittel umfassen, die mit den TGI-Einlasseinrichtungen verbunden sind, wobei die elektrischen Treibmittel erste elektrische Treibmittel aufweisen, die mit den ersten TGI-Ventilmitteln verbunden sind, wobei das elektronische TGI-Modul und die ersten elektrischen Treibmittel so angeordnet sind, dass das erste TGI-Ventilmittel außerhalb von Einatmungsintervallen geöffnet wird.
In einer Ausführungsform sind die ersten TGI-Ventilmittel mit einem ersten und einem zweiten TGI-Steuerventil in Parallelschaltung versehen.
Ein solches TGI-Modul kann in einem Ventilationssystem verwendet werden, das oben definiert ist, kann aber auch in Kombination mit anderen Ventilationssystemen verwendet werden, die aus dem Stand der Technik bekannt sind.
Man muss bedenken, dass die Anwendung eines TGI-Moduls in Kombination mit einem NO-Modul die NO-Konzentration durch den Strom vom TGI-Modul beeinflusst.
Entweder muss das NO-Modul über 100 ppm verabreichen können, oder der TGI-Strom muss eine Hinzufügung von NO zum gewünschten NO-Wert aufweisen.
Vorzugsweise ist das pneumatische TGI-Modul an seiner Einlassseite durch eine Serienverbindung eines Mischers, eines Nadelventils und eines Durchflussmessers mit einer Luftversorgung und einer Sauerstoffversorgung verbunden. Der Durchflussmesser wird verwendet, um den geeigneten TGI-Strom zum Patient einzustellen. Der Mischer wird verwendet, um die gewünschte Sauerstoffkonzentration dem Patient zu geben.
Das pneumatische TGI-Modul kann mit einem Drucksensor versehen sein, um den pneumatischen TGI-Modulauslassdruck zu messen und ein entsprechendes TGI- Auslassdrucksignal zum elektronischen TGI-Modul zu übertragen, das angeordnet ist, um das TGI-Steuerventilmittel immer dann zu schließen, wenn sich der TGI- Auslassdruck nicht in einem vorbestimmten Bereich befindet.
Normalerweise, wenn man ein Ventilationssystem verwendet, das mit einem NO-Modul versehen ist, um eine vorbestimmte Menge von NO an einen Patient zu verabreichen, werden die NO-, NO2- und O2-Konzentrationen gemessen. Die gemessenen Werte werden verwendet, um das Ventilationsgerät von Hand einzustellen, um die richtigen Steuersignale zuzuführen. Jedoch werden das Funktionieren und die Ansprechzeit von im Handel erhältlichen NO-Sensoren und NO2-Sensoren durch O2-Druck und Wasserdampf beeinträchtigt, der im Ventilationskreis immer vorhanden ist, da vor allen Dingen Wasserdampf immer zur Inhalation hinzugefügt wird, um eine Luftwegaustrocknung zu verhindern, und zweitens Dampf sowieso immer in exhalierten Gasen vorhanden ist.
Deshalb ist es ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Messsystem bereitzustellen, vorzugsweise in Kombination mit der Hinzufügung eines Systems wie oben definiert, das die Konzentrationen von NO, NO2 und O2 in den Gasströmen im Ventilationssystem überwachen kann.
Deshalb kann das System gemäß der vorliegenden Erfindung auch ein Messsystem einschließen, umfassend eine Messkammer, mindestens einen Gaskomponentenmesssensor in der Messkammer, eine Probenöffnung zur Aufnahme von Gasproben, einen Wasserabscheider, der mit einem Wasserabscheidereinlass versehen ist, der mit der Probenöffnung verbunden ist, wobei der Wasserabscheider aufweist: eine Kühleinheit zum Kühlen des Wasserabscheiders auf eine Taupunkttemperatur zwischen 0 und 10ºC, vorzugsweise im Wesentlichen 8ºC, einen ersten Wasserabscheiderauslass, der mit Wasserabgabemitteln zum Ableiten von abgeschiedenem Wasser verbunden ist, und einen zweiten Wasserabscheiderauslass, der mit der Messkammer verbunden ist, um getrocknete Gasproben bereitzustellen.
Ein noch besseres Ergebnis wird erhalten, wenn der Wasserabscheider auch mit einem vorbestimmten Volumen einer Kühlflüssigkeit, z. B. Wasser, versehen ist, die durch die Kühleinheit gekühlt wird, wobei der Wasserabscheider so angeordnet ist, dass im Betrieb die Gasproben durch die Kühlflüssigkeit geleitet werden.
Vorzugsweise ist das oben definierte Messsystem auch mit einer Kühlflüssigkeitsniveau-Steuereinheit versehen, um das Niveau der Kühlflüssigkeit im Wasserabscheider zu steuern.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Messkammer des Messsystems einen NO-Sensor, einen O2-Sensor und einen Drucksensor und einen NO2-Sensor.
Das oben definierte Messsystem kann in dem Ventilationssystem gemäß der Erfindung angewandt werden, ist aber auch zur Verwendung in anderen Ventilationssystemen geeignet.
Die vorliegende Erfindung wird unten mit Bezug auf mehrere Zeichnungen erklärt, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen, die aber ihren Umfang nicht begrenzen sollen.
Fig. 1a zeigt einen allgemeinen Überblick über ein Ventilationssystem, teilweise im Blockdiagramm;
Fig. 1b stellt ein alternatives Ventilationssystem dar, teilweise im Blockdiagramm, das für eine Handventilation geeignet ist;
Fig. 2 stellt schematisch ein pneumatisches Modul eines NO-Moduls zur Verabreichung von NO an einen Patient dar;
Fig. 3 stellt schematisch ein pneumatisches Modul eines Trachealgasinsufflations(TGI)-Moduls zum Auswaschen von CO2 aus den Lungen eines Patienten dar;
Fig. 4 stellt schematisch ein Messmodul zum Messen von NO, NO2 und O2 dar;
Fig. 5a stellt, teilweise im Blockdiagramm, eine elektronische Schaltungsanordnung des TGI-Moduls und eine Steuereinheit zur Zuführung von Steuersignalen zur elektronischen Schaltungsanordnung des TGI-Moduls und zu einer elektronischen Schaltungsanordnung des NO-Moduls dar, wobei die elektronische Schaltungsanordnung des NO-Moduls in den Fig. 5b und 5c dargestellt ist;
Fig. 6 stellt ein Blockdiagramm eines Niveaudetektors dar, der in einem Wasserabscheider zu verwenden ist, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 7 stellt ein Blockdiagramm einer Druckmessschaltung dar;
Fig. 8 stellt ein Blockdiagramm einer Schaltungsanordnung zum Messen von mehreren Drücken und Gaskonzentrationen dar, die im System gemäß der vorliegenden Erfindung auftreten;
Fig. 9 stellt ein Blockdiagramm eines Netzgeräts, einer Heizeinheit und einer Alarmeinheit dar, die im System gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
Fig. 10 stellt ein Blockdiagramm einer Kühlschaltung dar;
Fig. 11 stellt ein Blockdiagramm einer Heizschaltung dar; und
Fig. 12a stellt Komponenten eines speziell konstruierten Ventils für die vorliegenden Erfindung dar, teilweise im demontierten Zustand;
Fig. 12b stellt das Ventil von Fig. 12a in seinem montierten Zustand dar, teilweise im Querschnitt.
Fig. 1a stellt ein Luftventilationssystem dar, das verwendet wird, um den Patient mittels eines Ventilationsgeräts 21 zu ventilieren, das mit Luft und Sauerstoff versorgt wird. Luft ist durch einen Eingang 22 verfügbar, und Sauerstoff ist durch einen Eingang 23 verfügbar. Das Ventilationsgerät 21 kann von einem im Handel erhältlichen Typ sein. Das Ventilationsgerät 21 gibt eine Mischung von Luft und Sauerstoff in Richtung auf den Patient durch einen Schlauch 19 aus, der mit einem Befeuchter 18 verbunden ist. Der Befeuchter 18 ist mit einem Y-Verbinder 14 durch einen Schlauch 17 verbunden. Der Verbinder 14 ist mit geeigneten Einrichtungen zur Zufuhr einer Mischung von Luft und Sauerstoff zu den Lungen 13 eines Patienten gekoppelt.
Ausatmungsgase von den Lungen 13 strömen durch den Verbinder 14 und durch einen Schlauch 16 zurück zum Ventilationsgerät 21. Das Ventilationsgerät 21 ist mit einem Ausgangsschlauch 24 verbunden, der entweder mit einer Spüleinheit 31 oder einem zentralen Evakuierungssystem 29 verbunden ist, das in jeglichem modernen Krankenhaus verfügbar ist. Das Ventilationsgerät 21 gibt die Ausatmungsgase durch den Ausgangsschlauch 24 aus.
Das Ventilationssystem, das dargestellt ist, umfasst ein NO-Modul 9 und ein Trachealgasinsufflator(TGI)-Modul 10. Sowohl das NO-Modul 9 als auch das TGI-Modul 10 sind mit geeigneter Pneumatik und Elektronik versehen, was in Einzelheit unten erklärt wird.
Das NO-Modul 9 ist mit einer Gasflasche 1 durch vorzugsweise ein flexibles Rohr 4 verbunden. Die Gasflasche 1 enthält eine hohe Konzentration von NO in N2. Solche Gasflaschen sind im Handel erhältlich. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die Verabreichung von NO an einen Patient erklärt wird. Jedoch können die pneumatischen und elektronischen Schaltungsanordnungen, die dargestellt sind, auch zur Verabreichung irgendeiner anderen Art von Gasen an einen Patient verwendet werden.
Wegen der hohen Konzentration von NO im System wird ein Ausspülen mit Luft durch ein Rückschlagventil 3 bereitgestellt. Die Luft ist an einen Eingang 2 anzuschließen.
Das NO-Modul 9 empfängt Steuerdaten, die eine Zeitsteuerung und einen Strom vom Ventilationsgerät 21 betreffen, durch ein Kabel 20.
Die gewünschte NO-Zufuhr zum Patient wird zum Einatmungsstromschlauch 17 durch einen geeigneten Schlauch 12 abgegeben, der mit dem Schlauch 17 mittels eines Verbinders 30 im Schlauch 17 verbunden ist, welcher Verbinder 30 vorzugsweise etwa 20 cm stromaufwärts vom Y-Verbinder 14 angeordnet ist. Der Verbinder 30 und sein Abstand vom Y-Verbinder 14 hängen von der Größe des angewandten Systems, dem Ventilationsgerättyp, der verwendet wird, und der Größe des Patienten ab. Die optimale Stelle des Verbinders 30 kann experimentell bestimmt werden. Das Mischen von NO vom Leitungsrohr 12 und der Gasstrom vom Leitungsrohr 17 hängen auch von der Art und Weise ab, auf die NO eingeführt wird. Wenn es durch den Verbinder 30 in einer Richtung gegen die Stromrichtung im Leitungsrohr 17 eingeführt wird, dann ergibt sich das beste Mischen, Jedenfalls muss die Menge von NOx (x ≥ 2) auf ein Minimum gehalten werden.
Das Ventilationsgerät 21 steuert das NO-Modul, um NO zum Einatmungsstrom durch den Schlauch 17 in Synchronisation mit der zugeführten Luft und Sauerstoff zuzuführen.
Abgesehen vom NO-Modul 9 umfasst das System vorzugsweise ein TGI-Modul 10. Es sei angemerkt, dass das TGI-Modul auch separat in anderen Ventilationssystemen angewandt werden kann.
Das TGI-Modul 10 ist mit einem Mischer 7 verbunden, der mit einem Lufteingang 5 und einem Sauerstoffeingang 6 verbunden ist. Außerdem ist der Mischer 7 mit einem genauen Nadelventil 60 und einem Durchflussmesser 61 verbunden (siehe Fig. 3). Der Ausgang des Durchflussmessers 61 des Mischers 7 ist mit dem TGI-Modul 10 mittels eines geeigneten Leitungsrohrs 8 verbunden.
Das TGI-Modul 10 empfängt geeignete Steuersignale vom Ventilationsgerät 21 durch das Kabel 20 und synchronisiert eine Gasabgabe mit Ausatmungsphasen von Ventilationsgerätzyklen. Die Menge von Gas, die an den Patient abgegeben wird, wird durch den Durchflussmesser 61 (Fig. 3) eingestellt, während die Sauerstoffkonzentration durch den Mischer 7 eingestellt wird. Die Gasmischung wird in einen Trachealtubus verabreicht, der in den Luftweg des Patienten platziert wird. Dieser Tubus ist mit einem zusätzlichen Lumen versehen. Diese Typen von Tuben sind im Handel als Tuben mit einem CO2-Messlumen erhältlich. Der Gasstrom vom TGI-Modul wird mittels eines Leitungsrohrs 11 durch den üblichen Teil des Y-Verbinders 14 verabreicht.
Es wird angemerkt, dass das Ventilationsgerät 21 imstande sein muss, ein höheres Volumen von Gas von dem Patient zu empfangen, als es durch einen Schlauch 19 abgegeben hat, da NO zusätzlich durch den Verbinder 30 abgegeben worden ist und das TGI-Gas zusätzlich durch das Leitungsrohr 11 abgegeben worden ist.
Das in Fig. 1a dargestellte System umfasst auch eine NO-Messvorrichtung 26, eine O2-Messvorrichtung 27 und eine NO2-Messvorrichtung 28.
Die Messvorrichtungen 26, 27, 28 empfangen eine Probe der Gasmischung. Die Probe wird mittels einer Saugpumpe (nicht dargestellt) durch eine Probenöffnung 15 genommen, die ein 22 mm-ISO-Konus mit Seitenverbinder sein kann, der im Handel erhältlich ist. Die Probenöffnung 15 kann in der Nähe des Y-Verbinders 14 im Einatmungsglied des Systems angeordnet sein. Nach der Messung kann dieser Probenstrom entweder durch ein Auslassleitungsrohr 25 direkt zum Evakuierungssystem 29 zugeführt werden. Alternativ kann die genommene Probe durch das Auslassleitungsrohr 25 zu dem Spülsystem 31 zugeführt werden. Als weitere Alternative kann die Probe mittels einer Probenöffnung (nicht dargestellt) im System am Ende des Ausatmungsglieds 16 benachbart zum Ventilationsgerät zurück zum Patientensystem zugeführt werden. Diese letztere Alternative ist bei Neugeburtsapplikationen vorteilhaft.
Die Messvorrichtungen 26, 27, 28 messen das NO-Gas, das O2-Gas bzw. das NO2-Gas und Überwachen diese Gase auf einem minimalen und maximalen Niveau.
Dieses Überwachen kann durch Messen von NO und NO2 im Ausatmungsglied 16 mittels einer Probenöffnung (nicht dargestellt) direkt stromabwärts vom Y-Verbinder 14 verbessert werden.
Ein noch ausgeklügelteres Überwachen kann durch Messen dieser Gase erreicht werden, indem man Proben durch eine Probenahmeöffnung (nicht dargestellt) im Y-Verbinder 14 nimmt. Dann können sowohl die eingeatmeten als auch die ausgeatmeten Konzentrationen gemessen werden, und die Patientenaufnahmemenge kann aus der Differenz von diesen Konzentrationen berechnet werden. Bei diesem Typ einer Überwachung ist eine sofortige Messung von NO notwendig.
Während Fig. 1a ein Ventilationssystem darstellt, das mit einem Ventilationsgerät 21 versehen ist, das die Luftzufuhr, NO-Zugabe und TGI-Zugabe zu einem Patient automatisch steuert, stellt Fig. 1b ein alternatives Ventilationssystem dar, das von Hand gesteuert wird. In Fig. 1b bezeichnen die Bezugsziffern 1, 4, 9, 12, 22, 23 und 31 dieselben Komponenten wie in Fig. 1a. Deshalb werden sie nicht wieder in Einzelheit erklärt.
In der Anordnung von Fig. 1b empfängt ein Mischer 500 Luft von dem Lufteingang 22 und Sauerstoff von dem Sauerstoffeingang 23. Der Ausgang des Mischers 500 ist mit einem Durchflussmesser 501 zum Einstellen des gewünschten Stroms der Gasmischung von Luft und Sauerstoff verbunden. Der Durchflussmesser 501 ist mit einem Einlass 505 einer Handventilationseinheit 506 durch einen Schlauch 5O2 verbunden. Der Ausgangsschlauch 12 des NO-Moduls 9 ist mit einem Schlauch 502 mittels eines geeigneten Verbinders (nicht dargestellt) verbunden, um NO zur Mischung von Luft und Sauerstoff einzuführen.
Ein Einlassschlauch 503 einer Messeinheit 504 ist mit dem Sehlauch 502 mittels eines geeigneten Verbinders (nicht dargestellt) verbunden, der vorzugsweise in der Nähe der Verbindungsstelle des Schlauchs 502 und des Einlasses 505 angeordnet ist. Die Messeinheit 504 ist mit einem Auslassschlauch 510 und mit Anzeigegeräten (nicht dargestellt) versehen, um die NO-Konzentration am Einlass 505 anzuzeigen. Im Betrieb nimmt die Messeinheit 504 Proben der Gasmischung am Einlass 505 und misst NO-, O2- und NO2-Gehalte.
Die Handventilationseinheit 506 ist mit einer Maske 507 verbunden, die im Betrieb über den Mund und die Nase eines Patienten 508 zu setzen ist. Die Maske 507 ist mit einem Ausgangsschlauch 509 versehen, der zu einer Spüleinheit 31 führt. Der Ausgang 510 der Messeinheit 504 ist auch mittels eines geeigneten Verbinders (nicht dargestellt) im Schlauch 509 mit der Spüleinheit 31 verbünden. Stattdessen kann der Ausgangsschlauch 510 eine direkte Verbindung mit der Spüleinheit 31 aufweisen.
Es ist ersichtlich, dass man auf die Anwendung der Maske 507 verzichten kann. Statt der Maske 507 können Einrichtungen für eine direkte Luftzufuhr in die Trachea eines Patienten bereitgestellt werden. Solche Einrichtungen vermeiden Rückspringeffekte, wenn das Ventilationsgerät selbst gewartet wird.
In Fig. 2 ist ein pneumatisches NO-Modul 9p, das Teil des NO-Moduls 9 ist, dargestellt. Wie oben angegeben, kann das pneumatische NO-Modul 9p für andere Gase verwendet oder angepasst werden, obwohl hier speziell eine NO- Abgabe beschrieben wird.
Vorzugsweise ist die Gasflasche 1 mittels seines Hauptventils 32 mit einem Druckregler 33 verbunden. Der Druckregler 33 ist mit einem weiteren Druckregler 38 mittels eines vorzugsweise flexiblen Edelstahlleitungsrohrs 4 verbunden, das mit geeigneten Verbindern 35 und 37 verbunden ist. Vorzugsweise ist der Auslassdruck des Druckreglers 33 mindestens 1,5·10&sup5; Pa über der maximalen Einstellung des weiteren Druckreglers 38. Der Druckregler 33 ist mit dem Rückschlagventil 3 verbunden. Der Einlass- und Auslassdruck des Druckreglers 33 werden vorzugsweise mittels geeigneter Manometer angezeigt, die allgemein durch die Bezugsziffer 34 bezeichnet sind. Die Bezugsziffer 2 bezieht sich auf das medizinische Gasverteilungssystem des Krankenhauses zur Zuführung von Luft zum System.
Vorzugsweise sollten selbstschließende Schnelltrennkoppler für NO und Luft mit minimalen Verlusten an Gas eingesteckt und herausgenommen werden, um ein sicheres Niveau von NO in der Arbeitsumgebung aufrechtzuerhalten. Vorzugsweise weisen die NO-Verbinder eine Größe auf, die von den Luftverbindern unterschiedlich ist. Eine Fremdverbindung muss mechanisch unmöglich sein.
Der Druckregler 38 ist mit einem Partikelfilter 39 verbunden, um Schmutz daran zu hindern, in ein Nadel- und Ventilsystem 42-57 einzutreten.
Der Auslass des Filters 39 ist mit einer Einlasssammelleitung 41 verbunden, die das Nadel- und Ventilsystem 42-57 speist. Der Druck in der Sammelleitung 41 wird durch einen Druckgeber 40 gemessen, der ein Drucksignal P1 bereitstellt.
Die Nadel- und Ventilanordnung umfasst einstellbare Nadelventile 42-49, die parallel montiert sind. In Fig. 2 sind acht Nadelventile dargestellt. Jedoch versteht es sich, dass die Anzahl der Ventile 42-49 von der erforderlichen Genauigkeit abhängt, was die Abgabekonzentration betrifft.
Jegliches der Nadelventile 42-49 ist in Serie mit einem einer Reihe von Steuerventilen 50-57 verbunden, z. B. jeweiligen elektromagnetischen Ventilen 50-57. Andere Typen von Steuerventilen, z. B. pneumatisch getriebene Ventile, können stattdessen verwendet werden. Jedes der Steuerventile 50-57 ist normalerweise geschlossen und kann durch geeignete Treiber auf gemacht werden, die schematisch mit Bezugsziffern 310, 314, 318, 322, 326, 330, 334 bzw. 338 wiedergegeben sind, die unten in Bezug zu Fig. 5b erklärt werden. Jedes der Steuerventile 50-57 ist mit einer Hauptauslasssammelleitung 58 verbunden, die durch einen geeigneten vorzugsweise selbstarretierenden Auslassverbinder 59 mit dem Leitungsrohr 12 verbunden ist.
Vorzugsweise weisen die Beträge von Strom F1.....F8 durch die jeweiligen Nadelventile 42....49, wenn alle Steuerventile 50-57 offen sind, eine vorbestimmte mathematische Beziehung, ansteigend von einem vorbestimmten kleinen Wert zu einem vorbestimmten großen Wert, auf oder umgekehrt. Eine sehr geeignete mathematische Beziehung wird erhalten, wenn das System wie ein binärer Stromtisch gebaut ist, was bedeutet, dass:
F8 = 2·F7 = 4·F6 = 8·F5 = 16·F4 = 32·F3 = 64·F2 = 128·F1
Jedoch kann jegliche andere geeignete mathematische Beziehung ausgewählt werden, falls erforderlich.
In Übereinstimmung mit der vorliegendeh Erfindung ist eine spezielle Aufmerksamkeit der Konstruktion der Kombination von jeglichem der Nadelventile 42-49 und seinem entsprechenden stromabwärts angeordneten Steuerventil 50-57 zugewendet worden. Eine genaue NO-Abgabe erfordert ein minimales, eingeschlossenes zusammendrückbares Volumen zwischen dem Auslass von jeglichem der Nadelventile 42-49 und der Absperrung von seinem entsprechenden Steuerventil 50-57.
Immer dann, wenn ein beliebiges von den Steuerventilen schließt, neigt der Druck im eingeschlossenen zusammendrückbaren Volumen dazu, zuzunehmen, bis der Druckabfall über das betreffende Nadelventil Null ist. Jedoch tritt eine gewisse Druckzunahme immer auf, was zu einer unerwünschten Reduktion einer Genauigkeit der Dosierung führt. Aus diesem Grund sind die Nadelventile 42-49 an den respektiven Eingängen (Sitzen) der betreffenden Steuerventile 50-57 positioniert.
Das Ventilmaterial ist in Übereinstimmung mit der Art von Gas, das abzugeben ist, auszuwählen, d. h. chemische Reaktionen müssen verhindert werden.
Die Fig. 12a und 12b zeigen eine mögliche Ausführungsform eines solchen Nadelventils in Kombination mit einem Steuerventil. In Fig. 12a bezieht sich die Bezugsziffer 600 auf den Körper des NO-Moduls 9. Der Körper 600 ist mit den Steuerventilen 50-57 versehen, von denen vier dargestellt sind. Am Eingang von diesen Steuerventilen 50-57 sind entsprechende Nadelventile 42-49 angeordnet, wie oben angegeben. Die. Fig. 12a stellt eines von diesen Nadelventilen 42 in seinem demontierten Zustand dar. Das Nadelventil 42 umfasst eine Unterlegscheibe 602 und ein Auslasselement 610. Das Auslasselement 610 ist mit einer Öffnung 603 versehen. Die Bezugsziffer 604 bezieht sich auf eine Spindeldichtung, wohingegen sich die Bezugsziffer 605 auf eine Spindelanordnung bezieht. Ein geschlitzter Versenkkopf ist mit der Bezugsziffer 606 bezeichnet worden, der mit geeigneten Bolzen 607 oder beliebigen anderen Befestigungseinrichtungen am Körper 600 befestigt werden kann. Die Bezugsziffern 608 bzw. 609 beziehen sich auf eine Unterlegscheibe bzw. einen geschlitzten Kopf. Der letztere ist zur Einstellung der Spindelanordnung 605 vorgesehen. Das Nadelventil wird vorzugsweise durch Arretiereinrichtungen (nicht dargestellt), z. B. von Locktite, nach Einstellen des gewünschten Stroms arretiert. Ein Arretieren durch Nagellack ist auch möglich.
Das Ventilgehäuse 600 kann aus Aluminium hergestellt sein und besteht aus einem System von Kanälen. Die parallelen Ventile 50-57 sind elektronisch gesteuert, wie unten beschrieben wird. Die Regelung des Gasstroms basiert auf der Einstellung des Druckreglers 38 (Fig. 2), der Kalibrierung des Nadelreglers, der auf dem Ventilsitz angeordnet ist und der Zeitsteuerung des Öffnens und Schließens des Ventils sowie ihrer Anzahl.
Fig. 12b stellt die Ventile 42 und 50 (das Steuerventil 50 ist durch seine Bezugsziffer nur schematisch angezeigt, da jeglicher Typ von Steuerventil hier verwendet werden kann) im montierten Zustand dar. Dieselben Bezugsziffern beziehen sich auf dieselben Elemente wie in der Fig. 12a.
Fig. 12b stellt das Auslasselement 610 dar, das mit einer Öffnung 603 versehen ist, die durch die Nadelspitze der Spindelanordnung 605 teilweise zu verschließen ist. Entgegengesetzt zur Öffnung 603 weist das Auslasselement 610 eine Öffnung 601 auf, die durch das Steuerventil 50 entweder geschlossen oder geöffnet wird. Zwischen der Öffnung 603 und der Öffnung 601 weist das Auslasselement 610 ein Durchgangsloch 611 auf, das ein vorbestimmtes Volumen V aufweist. Das Durchgangsloch kann eine zylindrische Form mit einer Länge 1 und einem Durchmesser d aufweisen. Dann V = 1 · d² π/4.
Ein Haupterfordernis für die Ventile 42 und 50 in Serie ist, dass zu jeder Zeit, zu der das Steuerventil geöffnet ist, ein sehr genau definiertes Volumen von NO im eingeschlossenen Volumen V vorhanden ist. Ein Problem könnte sein, dass, wenn das Steuerventil 50 schließt, noch ein sehr kleiner Teil Gas durch die Öffnung 603 zum Durchgangsloch 611 strömt, wodurch eine Druckzunahme im Durchgangsloch hervorgerufen wird. Wenn das Steuerventil 50 lange dafür braucht, um wieder zu öffnen, ist natürlich diese Druckzunahme durch einen Rückstrom durch die Öffnung 603 abgeklungen. Wenn sich das Steuerventil 50 sehr schnell öffnet, ist jedoch der Druck im Durchgangsloch 611 nicht wohldefiniert, was zu einer ungenauen NO-Zufuhr führt. Deshalb kann die Genauigkeit nur garantiert werden, wenn das Volumen V des Durchgangslochs 611 so klein ist, dass der Druck im Durchgangsloch 611 zu jedem Zeitpunkt wieder zum Druck an der Einlassseite des Ventils 42 zurückgekehrt ist, zu dem sich das Steuerventil 50 öffnet. Der Einlassdruck des Ventils 42 wird durch den Druckregler 38 eingestellt. Für die Zugabe von NO zu Luft in Ventilationssystemen hat man gefunden, dass das Steuerventil 50 vorteilhafterweise mit einer Frequenz von 30 Hz geschaltet werden kann. Dann muss das innere Volumen des Durchgangslochs 611 kleiner sein als 10 mm³, vorzugsweise kleiner als 3 mm³. Im letzteren Fall wurden keine Störeffekte des Durchgangslochs 611 bemerkt. Wenn das Durchgangsloch 611 eine zylindrische Form aufweist, könnte es folglich eine Länge 1 = 3 mm und einen Durchmesser d = 1 mm aufweisen.
Es ist für Fachleute ersichtlich, dass das genaue Volumen des Durchgangslochs 611 von der Frequenz eines Schaltens des Steuerventils 50 abhängt. Die angegebenen Daten sind auch für Frequenzen unterhalb 30 Hz gut.
Der Typ von Ventilationsgerät 21 und sein Volumen im Gebrauch und der erforderliche Dosierungsbereich bestimmen, wie die Nadeln der Nadelventile 42-49 kalibriert werden sollten. Einige Typen von Ventilationsgeräten liefern selbst während der Ausatmungsphase einen mehr oder weniger positiven Ventilationsstrom. Auch ist die Position des NO-Einlasses im Ventilationsrohrleitungssystem wichtig und benutzerabhängig. Außerdem erfordern Neugeburtsapplikationen eine kleinere Dosis und eine Einstellung der Nadelventile 42-49 auf einen kleineren Strom. Diese Parameter müssen gegeben sein, um die Nadelventile 42-49 für die erforderliche Applikation richtig zu kalibrieren.
Eine Standardeinstellung für ein Ventilationsgerät ist:
Erwachsene: Ventil 57 = 60 ppm in 0,019 l/s
Ventil 56 = 60 ppm in 0,038 l/s
Ventil 55 = 60 ppm in 0,076 l/s
Ventil 54 = 60 ppm in 0,152 l/s
Ventil 53 = 60 ppm in 0,304 l/s
Ventil 52 = 60 ppm in 0,608 l/s
Ventil 51 = 60 ppm in 1,216 l/s
Ventil 50 = 60 ppm in 2,432 l/s
Neugeborene: Ventil 57 = 60 ppm in 0,0038 l/s
Ventil 56 = 60 ppm in 0,0075 l/s
Ventil 55 = 60 ppm in 0,0150 l/s
Ventil 54 = 60 ppm in 0,0300 l/s
Ventil 53 = 60 ppm in 0,0600 l/s
Ventil 52 = 60 ppm in 0,1200 l/s
Ventil 51 = 60 ppm in 0,2400 l/s
Ventil 50 = 60 ppm in 0,4800 l/s
Der Unterschied zwischen den Neugeburts- und Erwachsenenversionen kann durch Ausweiten der Anzahl von Ventilen überwunden werden.
Es ist ersichtlich, dass die Ventile 50-57 in Handventilationssystemen von Hand gesteuert werden, wie in Fig. 1b dargestellt.
Nun wird ein pneumatisches TGI-Modul 10p mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben.
Es wird betont, dass das TGI-Modul 10 mit oder ohne das NO-Modul 9 und/ oder die Messmodule 26, 27, 28 verwendet werden kann. Das pneumatische TGI- Modul 10p ist mittels des Schlauchs 8 mit dem Durchflussmesser 61 verbunden. Dieser Durchflussmesser 61 ist durch das Nadelventil 60 mit dem Auslass des Mischers 7 verbunden, der mit dem Lufteinlass 5 und dem Sauerstoffeinlass 6 versehen ist, wie oben mit Bezug auf Fig. 1a erklärt. Der Durchflussmesser 61 muss im erwünschten Bereich einstellbar sein und muss für erhöhten Rücklaufdruck kompensiert sein. Der Durchflussmesser 61 kann entweder ein von Hand oder elektrisch einstellbarer Durchflussmesser sein. Vorzugsweise müssen alle Verbindungen so gemacht sein, dass sie Drücke bis zu 8·10&sup5; Pa aushalten.
Das pneumatische TGI-Modul 10p umfasst zwei parallele, normalerweise geschlossen gesteuerte z. B. elektromagnetische Steuerventile 62, 63, die durch geeignete Treiber getrieben werden, die schematisch durch Bezugsziffern 294 bzw. 298 angezeigt sind. Die Auslässe der Ventile 62, 63 sind zusammen mit einer TGI-Hauptsammelleitung 67 verbunden, die auch mit Einlässen von parallel verbundenen normalerweise geschlossenen Steuerventilen 64, 65 verbunden ist. Die Steuerventile 64, 65 werden durch geeignete Treiber getrieben, die durch Bezugsziffern 302 bzw. 306 schematisch angezeigt sind. Die Elektronik, um die Steuerventile 62-65 zu treiben, wird unten mit Bezug auf Fig. 5a beschrieben. Obwohl die zwei parallelen Ventile 62, 63 in Serie mit den zwei parallelen Ventilen 64, 65 dargestellt sind, kann eine beliebige Anzahl von parallelen oder Serienventilen verwirklicht sein. In der einfachsten Ausführungsform wird nur ein Steuerventil bereitgestellt.
Die Ventile 62, 63 werden durch die umgekehrte Einatmungsstromphase geschaltet. Mit anderen Worten sind diese Ventile 62, 63 immer dann geschlossen, wenn es einen Strom vom Einatmungsauslass des Ventilationsgeräts 21 gibt. Die Steuerventile 64, 65 werden durch die Ausatmungsphase geschaltet. Es kann einen signifikanten und therapeutischen Zeitabstand zwischen den elektrischen Signalen zum Steuern der Ventile 62, 63 auf der einen Seite und den Ventilen 64, 65 auf der anderen Seite geben. Die Schaltsignale müssen synchronisiert sein, damit der TGI-Strom, der durch das pneumatische TGI-Modul 10p abgegeben wird, nur einmal in jedem Einatmungs/Ausatmungs-Zyklus auftritt. Der Zweck einer Bereitstellung der Ventile 62, 63, die durch die umgekehrte Einatmungsstromphase gesteuert werden, besteht darin, das TGI-Modul zu unterbrechen, sobald ein Patient eine unerwartete Einatmung erzwingt, wenn eine Ausatmung noch erwartet wird und die Ventile 64, 65 offen gelassen sind. Während einer Einatmung ist kein TGI-Strom erlaubt. Der Vorteil einer Verwendung sowohl des Einatmungszeitsteuersignals Ti als auch des Ausatmungszeitsteuersignals Te (die Signale sind in Fig. 5a dargestellt) besteht darin, dass das TGI-Modul 10 mit einem beliebigen Typ eines im Handel erhältlichen Ventilationssystems eingesetzt werden kann, die sich dadurch voneinander unterscheiden, dass sie beide Zeitsteuersignale Ti, Te verwenden oder nur eines von ihnen. Es wird erwogen, dass statt der Zeitsteuersignale Ti, Te das Stromsignal F verwendet wird, da dieses letztere Signal auch Information hinsichtlich Einatmungs- und Ausatmungsphasen und folglich hinsichtlich der erforderlichen Zeitsteuerung eines Öffnens und Schließens der Ventile umfasst. Dies gilt auch für das NO-Modul.
Der TGI-Strom vom pneumatischen TGI-Modul 10p wird durch das Leitungsrohr 11 abgegeben, das durch einen geeigneten Verbinder 69 mit beiden Auslässen der Ventile 64, 65 verbunden ist. Der Druck in der Auslassleitung des pneumatischen TGI-Moduls 10p wird durch einen. Druckgeber 68 gemessen. Dieser Duck ist mit der Bezugsziffer P2 bezeichnet. Die Bezugsziffer 66 bezieht sich auf ein von Hand einstellbares Sicherheitsventil, das mit der Auslassleitung des pneumatischen. TGI-Moduls 108 verbunden ist, um den Druck an einen Patient zu begrenzen. In Kombination mit mindestens einem Steuerventil 62, 63, 64, 65 versieht das Sicherheitsventil 66 das TGI-Modul 10p mit der Möglichkeit eines sicheren, gesteuerten TGI-Stroms.
Fig. 4 stellt eine pneumatische Schaltung zum Messen einer NO-Konzentration (26), O2-Konzentration (27) und NO2-Konzentration (28) dar. Die pneumatische Schaltung, die in Fig. 4 dargestellt ist, kann in Kombination mit den obigen Schaltungen der Fig. 2 und 3 verwendet werden oder als ein eigenständiges Überwachungssystem für andere Typen von Gasen oder Anwendungen als die NO-, NO2- und O2-Anwendungen, die hier beschrieben werden.
Die pneumatische Schaltung, die in Fig. 4 dargestellt ist, umfasst einen Verbinder 70, der mit der Probenöffnung 15 (Fig. 1a) und mit einem Leitungsrohr 71 verbunden ist, das zu einem Wasserabscheider 73 führt. Das Leitungsrohr 71 ist mit dem Leitungsrohr 72 im Wasserabscheider 73 verbunden. Der Wasserabscheider 73 umfasst ein Peltierelement 74 zum Kühlen des Wasserabscheiders auf eine Temperatur eines Taupunkts von z. B. 8ºC, um Gas, das durch das Leitungsrohr 71 in Richtung auf den Wasserabscheider 73 strömt, zu trocknen. Vorzugsweise wird der Gasstrom durch das Leitungsrohr 71 durch einen Teil von gekühltem Wasser 75 im Wasserabscheider 73 geführt. Zu diesen Zweck erstreckt sich das innere Leitungsrohr 72 in das gekühlte Wasser 75, so dass das einströmende Gas durch das gekühlte Wasser 75 gezogen wird.
Die Temperatur im Wasserabscheider 73 wird durch eine geschlossene Regelschleife gesteuert, die unten erklärt wird. Die geschlossene Regelschleife umfasst einen Temperatursensor 86, z. B. einen Thermistor, der ein Temperatursignal T1 an eine Temperatursteuerschaltung abgibt, die in Fig. 10 dargestellt ist, die eine geeignete Eingangsspannung an das Peltierelement 74 bereitstellt.
Das Niveau des Wassers 75 wird mittels zwei Wasserniveauanzeigern gesteuert: eines Maximumniveauanzeigers 77 und eines Minimumniveauanzeigers 78, die Ausgangssignale an einen Steuerkreis 80/81 für ein z. B. elektromagnetisches Ableitsteuerventil 82 bereitstellen. Die Niveauanzeiger 77, 78 können im Handel erhältliche Optoelemente sein. Der Steuerkreis 80/81 steuert das Ableitventil 82, um das Niveau von Wasser 75 zu steuern, so dass es zwischen dem minimalen und maximalen Niveau liegt, die durch die Anzeiger 77, 78 überwacht werden. Mehr Einzelheiten hinsichtlich einer möglichen Ausführungsform eines Steuerkreises 80/81 für das Ableitventil 82 werden unten mit Bezug auf Fig. 6 gegeben.
Der Auslass des Ableitventils 82 liefert Ableitungswasser in entweder einen entfernbaren Behälter (nicht dargestellt) oder einen offenen Behälter 85, der auf einem Träger 83 angeordnet ist, der mit einem einstellbaren Heizelement 84 versehen ist. Das Heizelement 84 wird im Betrieb geheizt, um das gesammelte Wasser im Behälter 85 in der offenen Luft zu verdampfen.
Nachdem sie durch das Wasser 75 geführt worden ist, verlässt die Gasprobe den Wasserabscheider 73 und tritt in ein bakterielles Filter 87 ein, um eine Verunreinigung einer Messkammer 88 zu verhindern, die das NO-Messmodul 26, das O2-Messmodul 27 und das NO2-Messmodul 28 umfasst. Die NO- und NO2-Messungen werden durch die relative Feuchtigkeit des Gases, das in die Messkammer 88 eintritt, beeinflusst. Durch Regeln des Niveaus von Wasser 75 im Wasserabscheider 73 zwischen dem minimalen und maximalen Niveau, die durch den Anzeiger 77 und 78 angezeigt werden, kann die relative Feuchtigkeit der Gaseinströmung in die Messkammer 88 richtig geregelt werden.
Aus Sicherheitsgründen ist es ratsam, ein Einströmen von Feuchtigkeit in die Messkammer 88 zu verhindern. Deshalb umfasst vorzugsweise die Messschaltung entsprechend Fig. 4 auch einen Niveauanzeiger 76, um ein Hochalarmniveau anzuzeigen, und einen Niveauanzeiger 79, um ein Niedrigalarmniveau anzuzeigen. Wie die Anzeiger 77, 78 sind die Anzeiger 76 und 79 auch mit dem Steuerkreis 80/81 verbunden, der das Ableitventil 82 steuert.
Es wird angemerkt, dass der Wasserabscheider 73 in einem beliebigen Ventilationssystem verwendet werden kann, wo Feuchtigkeit in einem Gas oder Dampf abgesenkt werden soll.
Die Temperatur in der Messkammer 88 wird durch einen Temperatursensor 92 gemessen, der ein Temperatursignal T2 an eine Temperatursteuerschaltung abgibt, von der ein Beispiel in Fig. 11 dargestellt ist. Die in Fig. 11 dargestellte Steuerschaltung liefert eine geeignete Steuerspannung an ein Heizelement 89 in der Messkammer 88, um die Temperatur in der Messkammer 88 im Wesentlichen konstant auf einem Niveausollwert zu halten.
Die Messkammer 88 umfasst auch einen Drucksensor 91, der ein Drucksignal P3 an eine Messschaltung liefert, die in Fig. 8 dargestellt ist. Dieses Drucksignal wird verwendet, um das NO, NO2 und O2 für die Druckzunahme während einer künstlichen Ventilation zu kompensieren. Die Messkammer 88 ist mit einem Auslass 93 versehen, der mit einer Saugpumpe 94 verbunden ist, die durch einen T- Verbinder 95 zu zwei Kapillarröhrchen 96, 98 abführt. Eines von den zwei Kapillarröhrchen, z. B. dasjenige, das mit der Bezugsziffer 96 bezeichnet ist, ist zur Verwendung mit Erwachsenen geeignet, wohingegen das andere, das mit der Bezugsziffer 98 bezeichnet ist, geeignet für Neugeborenenapplikationen ist. Das Kapillarröhrchen 96 ist mit dem Evakuierungssystem durch einen geeigneten Verbinder 97 verbunden, wohingegen das ändere Kapillarröhrchen 98 mit dem Evakuierungssystem oder Ventilationssystem durch einen geeigneten Verbinder 99 verbunden sein kann. Man beachte, dass nur einer der Verbinder 97, 99 mit dem Evakuierungssystem zur gleichen Zeit verbunden sein kann, der andere ist blockiert.
Je kleiner das innere Volumen der ganzen Messschaltung ist, die in Fig. 4 dargestellt ist, desto besser ist das Funktionieren der Messschaltung, da ein kleines Volumen ein Mischen einer Gasprobe mit älteren Gasproben verringert und innere Reaktionen verringert.
Ansprechzeit, Probenstrom und inneres Volumen werden entsprechend der erforderlichen Überwachung optimiert.
Die an der Probenöffnung 15 genommene Menge eines Probenstroms wird durch die Größe des Kapillarröhrchens 96 oder 98 bestimmt, wobei die Wahl auf Grundlage der Menge des Einatmungsstroms gemacht wird, der durch das Ventilationsgerät 21 zu den Lungen 13 des Patienten gegeben wird. Der Strom steht in Beziehung zum Volumen, das zum Patient gegeben wird, das wiederum durch die Größe des Patienten bestimmt ist. Erwachsenen-Probenstromauslass und Neugeborenen- Probenstromauslass werden separat angezeigt.
Nun werden die elektronischen Schaltungsanordnungen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Fig. 5a und 5b beschrieben.
In Fig. 5a sind eine übliche elektronische Steuereinheit 100e und ein elektronisches TGI-Modul 10e dargestellt, wohingegen Fig. 5b ein elektronisches NO-Modul 9e darstellt. Die übliche elektronische Steuereinheit 100e liefert Steuersignale sowohl zum elektronischen TGI-Modul 10e als auch dem elektronischen NO-Modul 9e.
Die Steuereinheit 100e empfängt ein Einatmungszeitsteuersignal Ti durch einen Eingang 251 und ein Ausatmungszeitsteuersignal Te durch einen Eingang 250 vom Ventilationsgerät 21.
Das Einatmungszeitsteuersignal Ti wird einer Schutzvorrichtung 256 zugeführt, die mit einem Verstärker 257 verbunden ist, um gepuffert und verstärkt zu werden, um die Last auf dem Ventilationsgerät 21 so niedrig wie möglich zu halten. Die Schutzvorrichtung 256 schützt sowohl das TGI-Modul 10e als auch das NO-Modul 9e gegen hohe Spannungen. Das gepufferte Einatmungszeitsteuersignal Ti wird auf einem Anzeiger 258 angezeigt, der mit dem Ausgang des Verstärkers 257 verbunden ist.
Das Ausatmungszeitsteuersignal Te wird einer Schutzvorrichtung 254 zugeführt, deren Ausgang mit einem Verstärker 255 verbunden ist, um das Ausatmungszeitsteuersignal Te zu verstärken und zu puffern. Die Schutzvorrichtung 254 schützt sowohl das NO-Modul 9e als auch das TGI-Modul 10e gegen hohe Spannungen.
Der Verstärker 255 puffert und verstärkt das Ausatmungszeitsteuersignal Te, um die Last auf dem Ventilationsgerät 21 so niedrig wie möglich zu halten. Der Verstärker 255 puffert ein Ausgangssignal 0255 sowohl für das TGI-Modul 10e als auch das NO-Modul 9e. Der Verstärker 257 liefert ein Ausgangssignal 0257 für beide Module 9e und 10e.
Das TGI-Modul 10e umfasst einen Inverter 259, der das Ausgangssignal 0257 empfängt und das umgewandelte Signal zu einem Eingang eines AND-Ports 283 überträgt. Ein anderer Eingang des AND-Ports 283 empfängt ein invertiertes Alarmsignal einer P2-Messschaltung, die in Fig. 8 dargestellt ist. Der Ausgang des AND-Ports 283 ist sowohl mit einem Verstärker 293 als auch einem Verstärker 297 verbunden. Die Ausgänge der Verstärker 293 und 297 sind mit Treibern 294 bzw. 298 verbunden, die die Steuerventile 62 bzw. 63 treiben, wie in Fig. 3 dargestellt. Der Zustand der Treiber 294 und 298 kann durch geeignete Anzeiger 295 bzw. 299 angezeigt werden.
Die Verstärker 293 und 297 puffern das Signal von 283 zum elektronischen Teil des Ventils 294 und 298, deren Betrieb durch 295 und 299 angezeigt ist.
Wenn der elektronische Teil des betreffenden Ventils oder sein Verstärker Fehlfunktionen aufweist, routet die lokale Alarmschaltungsanordnung einen Alarm zur zentralen Alarmeinheit 242 und Anzeigen 296 und 300.
Das TGI-Modul 10e umfasst auch einen AND-Port 284, der mit zwei Eingängen versehen ist. Der erste Eingang des AND-Port 284 ist mit dem Ausgang des Verstärkers 255 verbunden und empfängt das Ausgangssignal 0255. Der andere Eingang empfängt das invertierte Druckalarmsignal . Der Ausgang des AND-Ports 284 ist mit zwei Verstärkern 301 und 305 verbunden.
Die Verstärker 301 und 305 puffern das Signal von 284 zum elektronischen Teil eines Ventils 302 und 306, deren Betrieb angezeigt ist.
Wenn der elektronische Teil des betreffenden Ventils oder sein Verstärker. Fehlfunktionen aufweist, routet die lokale Alarmschaltungsanordnung einen Alarm zu der zentralen Alarmeinheit 242 und Anzeigern 304 und 308.
Die AND-Ports 283 und 284 empfangen einen invertierten aktiven Druck von der P&sub2;-Messschaltung, wie in Fig. 8 angezeigt, die den Druck P&sub2; am Auslass des pneumatischen TGI-Moduls 10 misst (Fig. 3). Die Funktion besteht darin, die TGI-Ventile zu blockieren, wenn der Druck auf dem Modul zu hoch ist. Wenn kein solches invertiertes aktives Druckalarmsignal vorhanden ist, wird das Öffnen und Schließen der Steuerventile 62 und 63 durch das umgekehrte Einatmungszeitsteuersignal Ti gesteuert, wohingegen die Steuerventile 64 und 65 durch das Ausatmungszeitsteuersignal Te gesteuert werden. Normalerweise ist das Einatmungszeitsteuersignal Ti niedrig, wenn das Ausatmungszeitsteuersignal Te hoch ist. Wenn ein Patient eine Einatmung erzwingt, wenn Te noch hoch ist, wird jedoch Ti direkt in einen hohen Zustand geschaltet, wodurch ein Blockieren der Ventile 62, 63 sichergestellt wird und jeglicher weitere TGI-Gasstrom verhindert wird, der während Einatmungsphasen nicht zugelassen ist. Folglich wird eine Sicherheitsmessung bereitgestellt.
Das elektronische NO-Modul 9e ist in den Fig. 5b und 5c dargestellt und ist mit freien Eingängen 252, 354 und 265 versehen. Der Eingang 252 empfängt ein Stromsignal F vom Ventilationsgerät 21. Der Eingang 354 empfängt das Ausgangssignal 0257 von der Steuereinheit 100e, und der Eingang 265 empfängt das Ausgangssignal 0255 von der Steuereinheit 100e.
Das Ausgangssignal 0255 wird einem Teiler C2 zugeführt, der sein Eingangssignal durch z. B. 1, 2, 4, 8 und 16 teilen kann. Die durch 2 und 4 geteilten Teiler-C2-Ausgänge werden mit AND-Ports C3, C4 und C5 verbunden. Der durch 8 geteilte Tellerausgang wird mit den AND-Ports C4 und C5 verbunden, wohingegen der durch 16 geteilte Tellerausgang mit dem AND-Port C5 verbunden wird. Der durch 1 geteilte Tellerausgang wird direkt und durch einen Schalter 263b mit einem AND-Port C6 verbunden. Die Ausgänge der AND-Ports C3, C4 und C5 sind mit dem AND-Port C6 durch den Schalter 263b verbunden. Der Ausgang des AND-Ports C6 liefert ein Ausgangssignal OC6.
Ein Autosynchronisierer C1 liefert ein Synchronisationssignal OC1 zum Teiler C2.
Das elektronische NO-Modul 9e umfasst einen Teiler 262, dessen Eingang mit dem Eingang 354 verbunden ist. Der Teiler 262 liefert ein Ausgangssignal entweder während jeder Einatmungsphase oder einer zweiten, vierten, achten oder sechzehnten Einatmungsphase. Diese Teilungsfaktoren sind Beispiele und können durch andere ersetzt werden. Der Teilungsfaktor kann von Hand durch einen Schalter 263 ausgewählt werden. Der Grund für die Bereitstellung des Teilers 262 besteht darin, die Möglichkeit einer allmählichen Verringerung der NO- Zufuhr zu einem Patient bereitzustellen, um den Patient sich an eine normale Lufteinatmung und -ausatmung gewöhnen zu lassen, was seine Behandlung im Krankenhaus beendet.
Der Teiler 262 empfängt das Synchronisationssignal OC1 von dem Autosynchronisierer C1, um mit dem Teiler C2 synchronisiert zu sein.
Um die NO-Kompensation während einer Ausatmung nur in der aktiven Periode vorzunehmen, muss die Ausatmung von jedem Atemzug durch eine Teilung durch eins aktiv sein, und jeder erste Ausatmungszug durch Teilung durch zwei, jeder dritte Ausatmungszug durch Teilung durch vier, jeder siebte Ausatmungszug durch Teilung durch acht, jeder fünfzehnte Ausatmungszug durch Teilung durch sechzehn. Dies wird durch die AND-Ports C3, C4, C5 und C6 erreicht. Der Schalter 263b ist mit dem Schalter 263 gekoppelt.
Der Ausgang des Teilers 262 ist mit einem Zweizustandsschalter 264 verbunden. Im ersten Zustand ist der Verbinder 264 mit dem Ausgang des Teilers 262 verbunden, wohingegen im zweiten Zustand des Schalters 264, wo er eine vorbestimmte Spannung erhält, das System dann als Konstantstromsystem arbeitet, was für eine Handventilation nützlich ist. Der Ausgang des Schalters 264 ist mit Eingängen von AND-Ports 285-288 und mit Eingängen von OR-Ports 289-292 verbunden. Die Ausgänge der AND-Ports 285-288 sind mit respektiven Verstärkern 309, 313, 317 und 321 verbunden. Die Verstärker 309, 313, 317 und 321 liefern ein geeignetes Ausgangssignal zu Treibern 310, 314, 318 bzw. 322, die Steuerventile 50, 51, 52 bzw. 53 treiben (siehe Fig. 2). Die Verstärker 309, 313, 317 und 321 puffern das Signal von den AND-Ports 285, 286, 287 und 288 zum elektronischen Teil der Ventile 310, 314, 318 und 322, deren Betrieb durch 311, 315, 319 und 323 angezeigt ist.
Wenn der elektronische Teil des betreffenden Ventils oder sein Verstärker Fehlfunktionen aufweist, routet die lokale Alarmschaltungsanordnung einen Alarm zur zentralen Alarmeinheit 242 und Anzeigern 312, 316, 320 und 324.
Verstärker 325, 329, 333 und 337 puffern das Signal von den OR-Ports 289, 290, 291 und 292 zum elektronischen Teil von den Ventilen 326, 330, 334 und 338, deren Betrieb durch 327, 331, 335 und 339 angezeigt ist.
Wenn der elektronische Teil des betreffenden Ventils oder sein Verstärker Fehlfunktionen aufweist, routet die lokale Alarmschaltungsanordnung einen Alarm zur zentralen Alarmeinheit 242 und Anzeigern 328, 332, 336 und 340.
Wie in Fig. 5b angezeigt, wird das Ausgangssignal OC6 des AND-Ports C6 den OR-Ports 289-292 durch Schalter 268b, 268c, 268d bzw. 268e zugeführt. Diese Schalter 268b-268e können gleichzeitig zum Eingang 265 oder zu respektiven Jumpern J9, J10, J11 bzw. J12 geschaltet werden. Die Jumper können von Hand auf entweder eine hohe (+) Spannung oder eine niedrige (-) Spannung gesetzt werden. In Fig. 5b sind der Jumper J9 und J10 auf eine niedrige Spannung und die Jumper J11 und J12 auf eine hohe Spannung gesetzt. Folglich sind während Ausatmungsintervallen, d. h. 0255 = hoch und 0257 = niedrig, die Treiber 334 und 338 aktiv, um die Ventile 56 und 57 zu öffnen. Dies kompensiert höhere Zufuhrdrücke, wie unten erklärt wird.
Durch den Eingang 252 empfängt das elektronische NO-Modul 9e ein Stromsignal F vom Ventilationsgerät 21. Das Stromsignal F wird zu einer Schutzvorrichtung 267 geführt, deren Ausgang mit einem Verstärker 269 verbunden ist. Der Verstärker 269 kann mit geeigneten Kalibriereinrichtungen 270 kalibriert werden. Der Verstärker 269 verstärkt und puffert das Stromsignal F, um die Last auf dem Ventilationsgerät 21 so niedrig wie möglich zu halten. Der Verstärker 269 ist mit einem weiteren Eingang versehen, der mit einem Schalter 268a verbunden ist, der den weiteren Eingang des Verstärkers 269 entweder mit einer niedrigen Spannung verbindet, die zu einer niedrigen Verstärkung führt, oder mit einer hohen Spannung, die zu einer hohen Verstärkung führt. Der Schalter 268a wird in entweder einer Normal- oder einer Hochstromapplikation verwendet, was unterschiedliche Strombereiche erfordert, sich aber in jenen Bereichen wesentlich unterscheiden kann. Folglich kann die Anwendung von mehreren Ventilen notwendig sein. Jedoch ist stattdessen eine Verstärkungsanpassung mittels des Schalters 268a angewandt worden. Der Druck, der benötigt wird, um dieselbe Menge von Zusatz zu erhalten, ist für eine niedrige Verstärkung höher. Wenn während einer Ausatmung bei einem höheren Druck dieselbe Anzahl von Ventilen geöffnet sein sollte, wird die zusätzliche Konzentration erhöht. Aus diesem Grund sind die Komponenten J9-J12 und 268b-268e vorgesehen, um eine Auswahl der Anzahl von Ventilen zuzulassen, die in Hochverstärkungsanwendungen verwendet werden sollen. Alternativ kann der Schalter 268a weggelassen werden, wenn die Anzahl der mechanischen Ventile 42-49 erhöht ist, wodurch für mehr mögliche Stromniveaus in einem vorbestimmten Bereich gesorgt wird.
Der Schalter 268a ist gleichzeitig mit den Schaltern 268b-268e schaltbar. Wenn der Schalter 268a den Verstärker 269 mit einer hohen Verstärkung anschließt, dann sind die OR-Ports 289-292 mit den jeweiligen Jumpern J9-J12 verbunden. Wenn der Schalter 268a den Verstärker 269 mit einer niedrigen Verstärkung anschließt, dann sind die OR-Ports 289-292 mit dem Signal OC6 verbunden, das von dem Ausatmungszeitsteuersignal Te hergeleitet ist. Folglich bleiben im letzteren Fall die Ventile 54-57 während Ausatmungsintervallen offen, wohingegen die Ventile 50-53 geschlossen sind. Jedoch, wenn der Verstärker 269 mit seinem Hochverstärkungseingang angeschlossen ist, sind nur die Ventile 56 und 57 während Ausatmungsintervallen offen, da sich nur die Jumper J11 und J12 in einem Hochspannungszustand befinden. Folglich wird eine Kompensation für den Hochverstärkungszustand während Ausatmungsintervallen erreicht. Es versteht sich, dass Fig. 5b darstellt, dass vier Ventile, d. h. 54-57, auch durch das Ausatmungssignal Te gesteuert werden. Jedoch kann diese Anzahl nach Bedarf mehr oder weniger sein.
Der Verstärker 269 liefert ein analoges Ausgangssignal an einen Analog/Digital (A/D)-Wandler 271. Der Verstärker 269 ist z. B. so kalibriert, dass die Gasabgabe an einen Patient 30 ppm beträgt, wo die Nadelventile für eine Konstantvolumenventilation kalibriert sind, ein Atmungsgasvolumen von 600 ml, bei 12 Atemzügen pro Minute, mit 25% von tatsächlichem Einatmungsstrom und einem Druck auf den Nadelventilen von 10&sup5; Pa. Der A/D-Wandler 271 kann mit 8 Bit versehen sein. Die Anzahl von Bits ist dieselbe wie die Anzahl der Ventile 50-57. Die Umwandlungsgeschwindigkeit des Wandlers 271 kann durch Zeitsteuereinstelleinrichtungen 273 durch eine Zeitsteuerschaltung 272 eingestellt werden, deren Ausgang mit einem geeigneten Eingang des A/D-Wandlers 271 verbunden ist. Die Umwandlungsgeschwindigkeit darf die maximale Ventilgeschwindigkeit nicht überschreiten, d. h. die Geschwindigkeit, die für ein Ventil benötigt wird, um zwischen dem geschlossenen und offenen Zustand zu schalten, oder umgekehrt, und entspricht vorzugsweise mindestens zehn Signalen während jeder tatsächlichen Einatmungsperiode.
Der Ausgang von jedem der Bits des A/D-Wandlers 271 ist mit einem entsprechenden Eingang eines Multiplexers 353 verbunden. Der Multiplexer 353 ist auch mit zusätzlichen Eingängen versehen, die mit respektiven Jumpern J1-J8 verbunden sind, die auf entweder eine niedrige Spannung oder eine hohe Spannung eingestellt werden können. Der Multiplexer 353 weist einen Eingang auf, der mit dem Eingang 354 verbunden ist und folglich das Eingangssignal 0257 empfängt. Der Multiplexer 353 ist folglich nur aktiv, wenn das Eingangssignal 0257 aktiv ist, d. h. während eines Einatmungsintervalls. Dann trägt der Multiplexer 353 das Einatmungsstromsignal. Während der Ausatmungsphase trägt der Multiplexer die ausgewählten Spannungen von den Jumpern J1-J8. Dies erzeugt für einen Gebrauch mit Ventilationsgeräten, die mit diesem Merkmal versehen sind, die Möglichkeit einer Verwendung der Steuerventile 50-57, um während einer Ausatmung etwas NO in den Gasstrom zu verabreichen. Der Multiplexer 353 ist mit so vielen Ausgängen wie die Anzahl von Ausgängen des A/D-Wandlers 271 versehen. Jeder von den Ausgängen des Multiplexers 353 ist mit einem respektiven Eingang eines weiteren Multiplexers 274 versehen.
Der Multiplexer 274 ist auch mit einem voreingestellten Zähler 275 verbunden, der mittels eines Schalters 276 von Hand rückwärts- oder mittels eines Schalters 277 vorwärtsgezählt werden kann. Ein Rücksetzen des Zählers 275 kann automatisch beim Aufstarten erfolgen oder mittels eines Schalters 278 von Hand. Der Ausgang des Zählers 275 wird nicht nur zum Multiplexer 274 zugeführt, sondern auch zu einem Digital/Analog(D/A)-Wandler 279. Der Ausgang des D/A-Wandlers 279 ist mit einem Verstärker 280 verbunden, der durch geeignete Kalibriereinrichtungen 281 kalibriert werden kann. Eine Kalibrierung wird entsprechend der erforderlichen Konzentration eines Zusatzes vorgenommen, die auf einer Anzeige 282 angezeigt wird, die mit dem Ausgang des Verstärkers 280 verbunden ist. Ein Schalter 350 ist mit dem Multiplexer 274 verbunden, um auszuwählen, welches Eingangssignal durch den Multiplexer 274 zu seinem Ausgang geschaltet wird. Wenn der Schalter 350 in den Handmodus eingestellt ist, überträgt der Multiplexer 274 das Ausgangssignal des Zählers 275, mittels dessen eine feste Beimischung ausgewählt wird (konstanter Strom). Im automatischen Modus überträgt der Multiplexer 274 das Ausgangssignal des Multiplexers 353, mittels dessen die Beimischung vom Stromsignal F vom Ventilationsgerät 21 abhängt.
Das ausgewählte Ausgangssignal des Multiplexers 274 wird zu Eingängen der AND-Ports 285-288 und 355-358 gesendet.
Folglich steuert normalerweise das elektronische NO-Modul 9e das Schließen und Öffnen der Steuerventile 50-57 (siehe Fig. 2) mittels des Eingangsstromsignals F, das auf dem Eingang 252 vorliegt, des Eingangssignals 0257, das vom Einatmungszeitsteuersignal Ti hergeleitet ist, und des Eingangssignals 0255, das vom Ausatmungssignal Te hergeleitet ist.
Die elektronische Mess-, Heiz-, Kühl-, Leistungs- und Alarmschaltungen sind in den Fig. 6-11 dargestellt.
Fig. 6 stellt eine elektronische Schaltung zum Steuern des Niveaus von Wasser 75 im Wasserverdampfer 73 dar (Fig. 4). Die dargestellte Schaltung ist mit Elektronik 80 versehen, die Signale von den Niveauanzeigern 76-79 empfängt und Ausgangssignale zum Steuerkreis 81 für das Ableitventil 82 und zu einer Steuerschaltung 146 liefern kann, die die Probenpumpe 94 (Fig. 4) immer dann unterbricht, wenn der Niveauanzeiger 76 eine Situation eines Hochalarmniveaus anzeigt (siehe auch Fig. 9). Dann liegt auch ein Alarmsignal auf einer Leitung 125 vor, das durch einen Alarmanzeiger 125a angezeigt wird.
Wenn der Niveauanzeiger 79 eine Situation eines Niedrigalarmniveaus detektiert, ist ein Alarmsignal auf einer Leitung 126 vorhanden, das auf einem Alarmanzeiger 126a angezeigt wird. Die Anzeiger 125a und 126a können von einer unterschiedlichen Farbe sein. Die Elektronik 80 kann hauptsächlich aus Niveauschaltern und -treibern bestehen, die Fachleute bekannt sind, die keine weitere Erklärung benötigen. Alarmsignale werden der zentralen Alarmeinheit 242 zugeführt.
Jeder der Sensoren 26, 27, 28 in der Messkammer 88 wird durch den Druck P3 beeinflusst. Da dieser Druck P3 für jede Situation variiert, ist das System so konstruiert, dass es diese Variationen mittels eines durchschnittlichen Druckwerts kompensiert, der durch Integration erhalten wird. Der Druck 93 wird durch den Druckgeber 91 gemessen und über eine einstellbare Zeitspanne aber minimal einen Atemventilationszyklus gemittelt.
Der Druck P1 in der Einlasssammelleitung 41 der pneumatischen NO-Schaltung, die in Fig. 2 dargestellt ist, wird durch den Messaufnehmer 40 gemessen, der ein im Handel erhältlicher Messaufnehmer sein kann, der Drücke zwischen 0 und 106 Pa messen kann. Die Messschaltung ist in Fig. 7 dargestellt. Der Ausgang des Messaufnehmers 40 wird einem mathematischen Verstärker 197 zugeführt, der auch im Handel erhältlich sein kann. Sein Nullpunkt wird durch geeignete Einstelleinrichtungen 196 eingestellt und wird für atmosphärische Bedingungen eingestellt. Sein hoher Kalibrierpunkt wird durch geeignete Kalibriereinrichtungen 195 z. B. gleich einem Druck von 4.10&sup5; Pa eingestellt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 197 wird einem weiteren Verstärker 199 zugeführt, der das Ausgangssignal verstärkt und puffert und ein Ausgangssignal aus-PNO auf einem Ausgang 200 abgibt.
Das analoge Ausgangssignal 198 des Verstärkers 197 wird auch einer Anzeige 201 zugeführt, die von einem im Handel erhältlichen Typ sein kann und die das Signal von analog zu digital umwandelt und einen numerischen Wert zeigt.
Wie in Fig. 8 dargestellt, wird der Druckgeber 40 mit einer Bezugsspannung Vref&sub3; durch einen Eingang 194 versorgt.
Ein elektronisches System zum Messen des Drucks P3 in der Messkammer 88, des NO-Gasstroms, des NO2-Gasstroms, des O2-Gasstroms und des Drucks P2, der in der Auslasssammelleitung des pneumatischen TGI-Moduls 10p vorliegt, ist auch in Fig. 8 dargestellt.
Der Druck P2 in der Auslassleitung 69 im TGI-Modul 10p (Fig. 3) wird durch den Messaufnehmer 68 bestimmt, der von einem im Handel erhältlichen Typ sein kann und Drücke zwischen 0 und 10&sup5; Pa detektieren kann. Das Ausgangssignal des Messaufnehmers 68 wird einem mathematischen Verstärker 205 zugeführt, der auch von einem im Handel erhältlichen Typ sein kann. Sein Nullpunkt wird durch geeignete Einstelleinrichtungen 204 für atmosphärische Bedingungen eingestellt und sein hoher Kalibrierpunkt wird durch geeignete Kalibriereinrichtungen 203 eingestellt, vorzugsweise auf einen Wert von 10&sup4; Pa. Der Verstärker 205 liefert ein Ausgangssignal 206 zu einem weiteren Verstärker 207, der das Signal 206 verstärkt und puffert und ein Ausgangssignal aus-PTGI auf einem Ausgang 208 abgibt.
Das Ausgangssignal 206 wird auch einer Alarmschaltungsanordnung 210 zugeführt. Die Alarmschaltungsanordnung 210 ist mit Niedrigniveaueinstelleinrichtungen 212 und Hocheinstelleinrichtungen 211 verbunden, die die Hoch- bzw. Niedrigniveaualarme bestimmen. Immer dann, wenn das Signal 206 das hohe Niveau übersteigt, erzeugt die Alarmschaltungsanordnung 210 ein Hochalarmniveausignal auf einer Leitung 134, das auf Anzeigeeinrichtungen 134a angezeigt wird. Immer dann, wenn das Signal 206 unter dem niedrigen Niveau ist, ist ein entsprechendes Alarmsignal P2-A auf einer Niedrigniveausignalleitung 135 vorhanden, das auf einem Anzeiger 135a angezeigt wird. Natürlich können die Anzeiger 134a und 135a von verschiedenen Farben sein. Die Anzeiger 134a, 135a können durch hörbare Alarme ersetzt werden, die unterschiedliche Töne erzeugen. Die Alarmleitungen 134 und 135 werden zur zentralen Alarmschaltungsanordnung geroutet.
Die Schaltungsanordnung ist auch mit einer Anzeige 219 versehen, die mittels eines Schalters 209 entweder mit dem Signal 206 oder einer Hochniveaualarmeinstellleitung 217 oder einer Niedrigniveaualarmeinstellleitung 218 verbunden werden kann, wobei diese letzteren zwei Alarmeinstellleitungen 217, 218 Ausgänge der Alarmschaltungsanordnung 210 sind. Der Schalter 209 kann ein freipositionierbarer federbelasteter Schalter sein, der von Hand betätigbar ist. Folglich kann die Anzeige 219 entweder den Wert des Ausgangssignals 206 des Verstärkers 205 oder das obere oder untere Niveau der Alarmeinstellungen anzeigen.
Der Druckgeber 68 wird mit einer Bezugsspannung Vref&sub3; durch einen Eingang 202 versorgt.
Ein Zeitgeber 213 ist vorgesehen, um ein Abnoezeitintervallsignal 215 zur Alarmschaltungsanordnung 210 abzugeben, wodurch aktive Alarmsignale während einer Periode von normalem Stillstand beim Atmen eines Patienten verhindert wird. Die Abnoezeitperiode kann durch geeignete Einstelleinrichtungen 214, die mit dem Zeitgeber 213 verbunden sind, eingestellt werden.
Der Druck P3 wird durch den Messaufnehmer 91 gemessen, der von einem im Handel erhältlichen Typ sein kann, der Drücke zwischen 0 und 10&sup5; Pa bestimmen kann. Der Ausgang des Messaufnehmers 93 wird einem mathematischen Verstärker 150 zugeführt. Der Druckgeber 91 wird mit einer Bezugsspannung Vref&sub3; durch einen Eingang 149 versorgt.
Der Nullpunkt des mathematischen Verstärkers 150 kann durch geeignete Einstelleinrichtungen 148 für atmosphärische Bedingungen eingestellt werden und sein hoher Kalibrierpunkt kann durch geeignete Kalibriereinrichtungen 147 auf einen Wert von 6·10³ Pa eingestellt werden. Für Kalibrierprozeduren liefert der Verstärker 150 ein Ausgangssignal MP3 auf einem Ausgang 151. Der kalibrierte Ausgang ist z. B. 1 mV/Pa. Durch einen Eingang 127 empfängt der Verstärker 150 ein Zeitsteuersignal vom Zeitgeber 213. Das Eingangssignal auf dem Eingang 127 erstellt ein Durchschnittsausgangssignal MP3 auf dem Ausgang 151.
Der NO-Gasstrom wird durch den NO-Sensor 26 gemessen, der mit einer Bezugsspannung Vref&sub1; auf einem Eingang 152 versorgt wird. Der Sensor 26 liefert ein Niedrigniveauausgangssignal, das zu einem empfindlichen stabilen mathematischen Verstärker 155 gesendet wird. Der Nullpunkt des Verstärkers 155 wird mit geeigneten Einstelleinrichtungen 154 eingestellt, wohingegen der hohe Einstellpunkt durch geeignete Kalibriereinrichtungen 153 eingestellt wird. Der Nullpunkt wird auf Umgebungsgas eingestellt, wohingegen der hohe Einstellpunkt auf eine kalibrierte Gasmischung eingestellt wird. Das Drucksignal MP3 wird auch einem Eingang des Verstärkers 155 zugeführt. Außerdem empfängt der Verstärker 155 ein Eingangssignal 183 von einer O2-Messschaltung. Nebenbei gesagt, hängt der Ausgang des Verstärkers 155 von der speziellen Druckabhängigkeit der Zelle im Gebrauch ab. NO-Sensoren sind im Handel in mehreren Typen erhältlich. Wenn sehr genaue Messungen vorgenommen werden, kann der NO-Sensor durch die anderen Sensoren 27 und 91 beeinflusst werden, für welche dann eine Korrektur erforderlich ist. Der Einfluss des NO-Gases muss gering sein.
Der Verstärker 155 liefert ein Ausgangssignal 156 an einen weiteren Verstärker 157, der das Signal 156 verstärkt und puffert und ein Ausgangssignal aus-NO auf einem Ausgang 158 abgibt.
Das Ausgangssignal 156 wird auch einer Alarmschaltungsanordnung 160 zugeführt. Die Alarmschaltungsanordnung 160 weist eine tiefere Niveaueinstellung mittels geeigneter Einstelleinrichtungen 162 und eine höhere Niveaueinstellung mittels geeigneter Einstelleinrichtungen 161 auf. Die Alarmschaltungsanordnung 160 liefert ein Ausgangssignal NO-A. Immer dann, wenn das Alarmausgangssignal NO-A ein vorbestimmtes Niveau übersteigt, ist ein entsprechendes Alarmsignal auf einer Leitung 128 vorhanden, das durch einen Anzeiger 128a angezeigt wird. Immer dann, wenn das Alarmausgangssignal NO-A unter einem vorbestimmten niedrigen Niveau ist, ist ein Niedrigniveaualarmsignal auf einer Leitung 129 vorhanden, das durch einen Anzeiger 129a angezeigt wird. Vorzugsweise sind die Anzeiger 128a, 129a von unterschiedlicher Farbe. Alternativ können Alarme von unterschiedlichen Tönen verwendet werden.
Die Alarmschaltungsanordnung 160 ist auch mit zwei Ausgängen 163, 164 versehen. Auf dem Ausgang 163 ist ein Hochniveaualarmeinstellsignal vorhanden, wohingegen auf dem Ausgang 164 ein Niedrigniveaualarmeinstellsignal vorhanden ist. Eine Anzeige 165 ist vorgesehen, deren Eingang mit entweder dem Ausgangssignal 156 des Verstärkers 155, dem Ausgang 163 oder dem Ausgang 164 der Alarmschaltungsanordnung 160 verbunden sein kann, um die respektiven Signale auf diesen Ausgängen anzuzeigen. Die Anzeige 165 wandelt jegliches analoge Eingangssignal in ein digitales Signal um und zeigt es als einen numerischen Wert. Ein Schalter 159 kann ein federbelasteter Dreipositionsschalter sein, der von Hand betätigbar ist. Die Alarmleitung NO-A wird zur zentralen Alarmschaltungsanordnung geroutet.
Der NO2-Gasstrom wird durch den NO2-Sensor 28 gemessen, der mit einer Bezugsspannung Vref&sub1; durch einen Eingang 166 versorgt wird. Der Ausgang des Sensors 128 ist ein Niedrigniveausignal, das einem empfindlichen stabilen mathematischen Verstärker 169 zugeführt wird. Die Nullpunktseinstellung des Verstärkers 169 wird durch geeignete Einstelleinrichtungen 168 eingestellt, wohingegen die hohe Einstellung durch geeignete Kalibriereinrichtungen 167 eingestellt wird. Die Nulleinstellung erfolgt auf Umgebungsgas, wohingegen die hohe Einstellung auf eine kalibrierte Gasmischung erfolgt. Der Verstärker 169 wird auch mit dem Drucksignal MP3-Ausgangssignal 156 der NO-Messschaltung und dem Ausgangssignal 184 der O2-Messschaltung versorgt. Außerdem hängt der Ausgang des Verstärkers 169 von der speziellen Druckabhängigkeit des NO2-Sensors im Gebrauch ab. NO2-Sensoren sind im Handel in mehreren Typen erhältlich. Wenn sehr genaue NO2-Messungen vorgenommen werden, kann der NO2-Sensor 28 durch die Sensoren 26, 27, 91 beeinflusst werden, wofür eine Korrektur erforderlich ist.
Das Ausgangssignal 170 des Verstärkers 169 wird einem Verstärker 171 zugeführt, der das Signal 170 verstärkt und puffert und ein Ausgangssignal aus-NO2 auf einem Ausgang 172 abgibt.
Das Ausgangssignal 170 wird auch einer Alarmschaltungsanordnung 174 zugeführt, die mit geeigneten Einstelleinrichtungen 175 und 176 für eine Hochalarmniveaueinstellung bzw. eine Niedrigniveaualarmeinstellung versehen ist. Die Alarmschaltungsanordnung 174 ist mit einem Ausgang versehen, um ein Alarmausgangssignal NO2-A zur Verfügung zu stellen. Immer dann, wenn das Alarmsignal NO2-A einen vorbestimmten Wert überschreitet, ist ein entsprechendes Hochniveausignal auf einer Leitung 130 vorhanden, das durch einen Anzeiger 130a angezeigt wird. Immer dann, wenn das Alarmsignal NO2-A unter einem vorbestimmten niedrigen Nniveau ist, ist ein Alarmsignal auf einer Leitung 131 vorhanden, das durch einen Anzeiger 131a angezeigt wird. Natürlich können die Anzeiger 130a, 131a von unterschiedlichen Farben sein. Alternativ können Alarme von unterschiedlichen Tönen verwendet werden.
Die Alarmschaltungsanordnung 174 ist mit zwei weiteren Ausgängen 177 und 178 versehen, um ein Hochniveaualarmeinstellsignal und ein Niedrigniveaualarmeinstellsignal bereitzustellen. Eine Anzeige 179 wird bereitgestellt, deren Eingang mit entweder dem Ausgangssignal 170 des Verstärkers 169 oder mit beliebigen der Ausgänge 177 oder 178 der Alarmschaltungsanordnung 174 verbunden werden kann. Die Anzeige 179 wandelt jegliches analoge Eingangssignal in ein digitales Signal um und zeigt einen numerischen Wert an. Schalter 173 kann ein federbelasteter Dreipositionsschalter sein, der z. B. verwendet werden kann, um die Einstellungen des Hochniveaualarmeinstellsignals und Niedrigniveaualarmeinstellsignals auf dem Ausgang 177 und 178 zu überwachen, während sie mittels der Einstelleinrichtungen 175 bzw. 176 eingestellt werden. Alarmleitung NO&sub2;-A wird zur zentralen Alarmschaltungsanordnung geroutet.
Der O2-Gasstrom wird durch den O2-Sensor 27 gemessen, der mit einer Bezugsspannung Vref&sub2; durch einen Eingang 180 versehen ist. Der Ausgang des Sensors ist ein Niedrigniveausignal, das einem empfindlichen stabilen mathematischen Verstärker 183 zugeführt wird. Der Verstärker 183 weist eine Zweitpunktkalibrierung, eine Null bei Umgebungsgas mittels geeigneter Einstelleinrichtungen 182 und eine hohe Einstellung mittels geeigneter Einstelleinrichtungen 181 bei einer kalibrierten Gasmischung auf. Der Verstärker 183 liefert ein Ausgangssignal 184, das zur NO-Messschaltung und zur NO2-Strommessschaltung rückgekoppelt wird. Das Ausgangssignal 184 wird auch einem Verstärker 185 zugeführt, der das Signal 184 verstärkt und puffert und ein Ausgangssignal aus-O2 auf einem Ausgang 186 abgibt. Der Verstärker 183 empfängt auch das Drucksignal MP3 als Eingangssignal. Außerdem hängt das Ausgangssignal 184 des Verstärkers 183 von dem O2-Sensor im Gebrauch ab. O2-Sensoren sind im Handel in mehreren Typen erhältlich. Wenn sehr genaue O2-Messungen gemacht werden, kann der O2- Sensor 27 durch die Sensoren 26, 28, 91 beeinflusst werden, wofür eine Korrektur erforderlich ist.
Das Ausgangssignal 184 des Verstärkers 183 wird auch einer Alarmschaltungsanordnung 188 zugeführt, die eine tiefere Alarmeinstellung und eine höhere Alarmeinstellung mittels geeigneter Einstelleinrichtungen 190 bzw. 189 aufweist. Die Alarmschaltungsanordnung 188 ist mit einem Ausgang versehen, um ein Alarmausgangssignal O2-A bereitzustellen. Immer dann, wenn das Alarmausgangssignal O2-A ein vorbestimmtes hohes Niveau übersteigt, ist ein entsprechendes Hochniveaualarmsignal auf einer Leitung 132 vorhanden, das durch einen geeigneten Anzeiger 132a angezeigt wird. Immer dann, wenn das Ausgangsalarmsignal O2-A unter einem vorbestimmten niedrigen Niveau ist, ist ein entsprechendes Niedrigniveaualarmsignal auf einer Leitung 133 vorhanden, das durch einen Anzeiger 133a angezeigt wird. Natürlich können die Anzeiger 132a und 133a von unterschiedlichen Farben sein. Alternativ können Alarme von unterschiedlichen Tönen bereitgestellt werden.
Die Alarmschaltungsanordnung 188 ist mit vier weiteren Ausgängen 191 und 192 versehen, um ein Hochniveaualarmeinstellsignal und ein Niedrigniveaualarmeinstellsignal bereitzustellen, wie durch die Einstelleinrichtungen 189 bzw. 190 eingestellt.
Die Schaltungsanordnung umfasst auch eine Anzeige 193, deren Eingang mit dem Ausgangssignal 184 des Verstärkers 183 oder jeweiligen der Ausgangssignale 191, 192 der Alarmschaltungsanordnung 188 durch einen Dreipositionsschalter 187 verbunden werden kann. Der Dreipositionsschalter 187 kann ein federvorbelasteter Schalter sein.
Die Anzeige 193 wandelt jegliches analoge Eingangssignal in ein digitales Signal um und zeigt einen numerischen Wert. Folglich kann die Anzeige 193 einen numerischen Wert des gemessenen O2-Gasstroms oder irgendeine der Hoch- oder Niedrigniveaualarmeinstellungen anzeigen, wie durch Einstelleinrichtungen 189 und 190 eingestellt. Das O2-A-Signal wird zur zentralen Alarmschaltungsanordnung geroutet.
Die niedrigen Einstellungen der O2-, NO- und NO2-Schaltungsanordnungen sollten für Umgebungsbedingungen kalibriert werden, was Druck, Temperatur, 21% Sauerstoffgehalt und Null NO- und NO2-Gehalt betrifft.
Die hohen Einstellungen der NO- und NO2-Schaltungsanordnungen sollten für eine zertifizierte Gasmischung von NO im Bereich von 60 bis 80 ppm und NO2 im Bereich von 6 bis 8 ppm in N2 kalibriert werden.
Die hohe Einstellung der O2-Schaltungsanordnung sollte für eine zertifizierte Gasmischung von 100% O2 und Null NO- und NO2-Gehalt kalibriert werden. Die zertifizierte Kalibriergasmischung wird in ein Rohr ventiliert, von dem das Messsystem seine notwendige Probe nimmt.
Nun wird Fig. 9 beschrieben, die ein Beispiel für eine Stromversorgungsschaltungsanordnung darstellt, um mehrere Bezugsspannungen, eine Eingangsspannung zum Heizen des Elements 84 (siehe Fig. 4) und eine Alarmschaltungsanordnung bereitzustellen.
Die Stromversorgung, die in Fig. 9 dargestellt ist, umfasst drei Anschlüsse 100a, 100b und 100c, wobei der Anschluss 100b mit Masse 101 verbunden ist. Bezugsziffern 103, 104 beziehen sich auf Schmelzsicherungen in der Phasen- und der Nullleitung. Bezugsziffer 105 bezieht sich auf einen im Handel erhältlichen Stromwandler, der eine Netzspannung von 100-240 V AC in 24 V DC umwandelt. Die Netzspannung ist auch mit der Messprobenpumpe 94 durch einen Ein/Aus- Schalter 106 verbunden. Zwischen dem Schalter 106 und der Messprobenpumpe 94 (auch in Fig. 4 dargestellt) ist ein weiterer Schalter vorgesehen, der elektromagnetisch durch einen Treiber 146 getrieben wird, der durch die Niveauelektronik 80 gesteuert wird (siehe Fig. 6). Eine Anzeigelampe 107 ist mit der Messprobenpumpe 94 verbunden, um aufzuleuchten, wenn die Pumpe 94 im Gebrauch ist.
Der Stromwandler 105 ist immer mit dem Netz verbunden und führt 24 V DC einer Leitung 123 für einen Kühlventilator 108, eine Batteriepackung 109, eine Energiealarmschaltungsanordnung 121a, eine Systemalarmschaltungsanordnung 242 und einen Schalter 111 zu. Die Batteriepackung ist für den Fall einer Netzunterbrechung und/oder eines Patiententransports eingeschlossen. Eine Anzeigelampe 110 leuchtet auf, wenn Netzbetrieb 'ein' ist. Wenn der Betriebsschalter 111 geschlossen ist, ist eine Leitung 124 mit der Leitung 123 verbunden, um Betriebsenergie den Spannungsreglern 113, 114, 115, 116, 117 und 118 zuzuführen, die Spannungen +V1, +V2, Vref&sub1;, Vref&sub2;, Vref&sub3; bzw. Vref&sub4; liefern.
Die Spannung auf Leitung 123 wird durch eine Alarmschaltungsanordnung 121a überwacht, die ein Niedrigspannungsalarmsignal V-A auf einer Ausgangsleitung 122 liefert, wenn die Spannung unter einen vorbestimmten Niveausollwert abfällt, der durch geeignete Einstelleinrichtungen 121b eingestellt ist. Der Alarmzustand wird durch einen Anzeiger 121c angezeigt und zu einer zentralen Alarmschaltungsanordnung geroutet. Die Alarmeinstellungen verschwinden, wenn die Spannung in den Betriebsbereich zurückkehrt.
Die Leitung 124 ist mit einem Spannungsregler 120 verbunden, der die Eingangsspannung für das Heizelement 84 (siehe Fig. 4) liefert. Der Spannungsregler 120 wird durch geeignete Einstelleinrichtungen 119 eingestellt. Wenn notwendig, kann der Spannungsregler 120 mittels einer geschlossenen Regelschleife und eines Temperatursensors im gesammelten Wasser 85 (nicht dargestellt) geregelt werden. Die Leitung 123 ist auch mit der Alarmschaltungsanordnung 242 verbunden, die im rechten Teil von Fig. 9 nur schematisch dargestellt ist. Die Alarmschaltungsanordnung 242 empfängt Alarmeingangssignale von jeglicher der Leitungen 122, 125, 126, 128-139, welche die Ausgangsalarmleitungen der Alarmschaltungsanordnung 121a, der Niveauelektronik 80 (Fig. 6), der NO-Alarmschaltungsanordnung 160, der NO2-Alarmschaltungsanordnung 174, der O2-Alarmschaltungsanordnung 188, der P2-Alarmschaltungsanordnung 210 (Fig. 8), der T1-Alarmschaltungsanordnung 226 (Fig. 10) bzw. der T2-Alarmschaltungsanordnung 237 (Fig. 11) sind.
Die Alarmschaltungsanordnung 242 ist mit einem Lautsprecher 143 oder einer beliebigen anderen geeigneten Audioeinrichtung zur Erzeugung eines Audioalarmsignals und mit einem Anzeiger 144 verbunden, um jeglichen Alarmzustand anzuzeigen. Die Alarmschaltungsanordnung 242 empfängt auch ein Eingangssignal von einer Alarmunterdrückungsschaltung 142, wobei die Unterdrückungszeit durch geeignete Einstelleinrichtungen 141 eingestellt wird. Unterdrückung eines Alarms wird durch Schalten eines Schalters 140 gestartet, der mit der Alarmunterdrückungsschaltung 142 verbunden ist. Die Alarmunterdrückung kann z. B. 3 Minuten dauern, wie durch Einstelleinrichtungen 141 eingestellt.
Die Alarmschaltungsanordnung 242 kann mit Eingängen zum Empfangen von Alarmsignalen von Verstärkern 293, 297, 301, 305 (Fig. 5a), 309, 313, 317, 321, 325, 329, 333, 337 (Fig. 5b) versehen sein.
Fig. 10 stellt eine elektrische Schaltungsanordnung zum Liefern einer Spannung an das Peltierelement 74 dar, um einen Taupunkt von 8ºC im Wasserabscheider 73 aufrechtzuerhalten, um die trockenen Bedingungen zu erzeugen, die zum Messen der NO-, NO2- und O2-Konzentration in der Messkammer 88 ideal sind. Die tatsächliche Temperatur im Wasserabscheider 73 wird durch einen Temperatursensor 86 gemessen, der ein im Handel erhältlicher Pt-100-Thermistor sein kann. Das Ausgangssignal des Temperatursensors 86 wird durch einen Verstärker 222 verstärkt, dessen Nullpunktseinstellung durch geeignete Einstelleinrichtungen 221 eingestellt wird und dessen hoher Einstellpunkt durch geeignete Kalibriereinrichtungen 220 eingestellt werden. Der Null-Einstellpunkt wird bei einer niedrigen Umgebungstemperatur kalibriert, während der hohe Einstellpunkt bei etwa 40ºC kalibriert wird. Der Verstärker 222 vergleicht das Ausgangssignal des Temperatursensors 86 mit einer vorbestimmten gewünschten Temperatur, die durch Einstelleinrichtungen 225 eingestellt wird. Eine Ausgangsspannung VWärme für das Peltierelement 74 wird durch einen Ausgang 223 geliefert. Die auf dem Ausgang 223 verfügbare Spannung kühlt den Wasserabscheider 73. Für Kalibrierprozeduren ist derselbe Ausgangswert auch auf einer weiteren Leitung 224 als Signal MP2 verfügbar. Der Wert des Signals MP2 wird auch verwendet, um die Einstellungen von Alarmniveaus in einer Alarmschaltungsanordnung 226 zu überprüfen. Die Alarmschaltungsanordnung 226 weist eine niedrige Einstellung und eine hohe Einstellung auf, die durch geeignete Einstelleinrichtungen 228 bzw. 227 eingestellt werden. Die Alarmschaltungsanordnung 226 liefert ein Alarmausgangssignal T-A1. Wenn das Alarmausgangssignal T-A1 ein vorbestimmtes Niveau übersteigt, ist ein Alarmsignal auf einer Leitung 136 vorhanden, das durch einen Anzeiger 136a angezeigt wird. Wenn das Alarmausgangssignal T-A1 unter einem vorbestimmten Niveau ist, ist ein Alarmsignal auf der Leitung 137 vorhanden, das durch einen Anzeiger 137a angezeigt wird. Die Alarmschaltungsanordnung 226 ist auch mit zwei weiteren Ausgängen 229, 230 zur Bereitstellung von Signalen MP3 bzw. MP4 versehen, die der eingestellten Hochniveaualarmeinstellung 227 bzw. Niedrigniveaualarmeinstellung 228 entsprechen. Die Alarme werden zur zentralen Alarmeinheit geroutet.
Fig. 11 stellt einen Spannungsregler zur Bereitstellung einer Spannung VWärme+2 zum Heizelement 89 in der Messkammer 88 (Fig. 4) dar. Das Heizelements 89 wird geheizt, um eine konstante Temperatur von etwa 37ºC in der Messkammer 88 aufrechtzuerhalten, um BTPD-Bedingungen zu erzeugen. Die tatsächliche Temperatur in der Messkammer 88 wird durch einen Temperatursensor 92 gemessen, der ein im Handel erhältlicher Pt100-Thermistor sein kann. Das Ausgangssignal des Temperatursensors 92 wird in einem Verstärker 233 verstärkt, der den Ausgangswert des Sensors 92 mit einer gewünschten Temperatur vergleicht, die durch Einstelleinrichtungen 236 eingestellt ist. Der Verstärker 233 ist auf eine niedrige Umgebungstemperatur durch Einstelleinrichtungen 232 und auf einen hohen Einstellpunkt durch Kalibriereinrichtungen 231 kalibriert. Der hohe Einstellpunkt wird bei etwa 40ºC kalibriert. Der Verstärker 233 liefert die Ausgangsspannung VWärme+2 auf einem Ausgang 234 für das Heizelement 89. Für Kalibrierprozeduren ist der Ausgangswert auch auf einem Ausgang 235 als Signal MP5 verfügbar. Der Wert des Signals MP5 wird auch einer Alarmschaltungsanordnung 237 zugeführt. Die Alarmschaltungsanordnung 237 weist einen niedrigen Einstellpunkt und einen hohen Einstellpunkt auf, die durch Einstelleinrichtungen 239 bzw. 238 bestimmt sind. Die Alarmschaltungsanordnung 237 liefert ein Alarmausgangssignal T-A2. Wenn das Alarmausgangssignal T-A2 ein vorbestimmtes Niveau übersteigt, ist ein Alarmsignal auf der Leitung 138 vorhanden, das durch den Anzeiger 138a angezeigt wird. Wenn das Alarmausgangssignal T-A2 unter einem vorbestimmten Niveau ist, ist ein Alarmsignal auf der Leitung 139 vorhanden, das durch einen Anzeiger 139a angezeigt wird. Die Alarmschaltungsanordnung 237 ist auch mit zwei weiteren Ausgängen 240 und 241 versehen, um Ausgangssignale MP6 bzw. MP7 bereitzustellen, die der Hochniveaualarmeinstellung 238 bzw. der Niedrigniveaualarmeinstellung 239 entsprechen. Diese Ausgänge 240 und 241 können z. B. verwendet werden, um die Einstellpunkte der Alarmschaltungsanordnung 237 während Einstellungen anzuzeigen. Die Alarme sind mit der zentralen Alarmeinheit verbunden.
Die Messschaltungen zum Messen des Drucks P1 (Fig. 7), Drucks P2, NO-, NO2- und O2-Gehalte (Fig. 8) liefern Sichtanzeigen auf respektiven Anzeigen 201, 219, 165, 179 und 193, welche Anzeigen durch Krankenhausbedienpersonen verwendet werden, um von Hand entsprechend zweckmäßigen Steuersignalen F, Ti und Te einzustellen, die durch das Ventilationsgerät 21 geliefert werden. Jedoch können jegliche der respektiven Ausgangssignale aus-PNO, aus-PTGI, aus-NO, aus-NO2 und aus-O2 zu geeigneten elektronischen Rückkopplungsschaltungen (nicht dargestellt), die mit dem Ventilationsgerät 21 verbunden sind, übertragen werden, um entsprechend den Steuersignalen F, Ti und Te automatisch einzustellen.
Es ist für jeglichen Fachmann augenscheinlich, dass die dargestellten und beschriebenen elektronischen Schaltungen durch entweder einen Mehrzweckrechner, der mit geeigneter Software geladen ist, oder durch geeignet programmierte dedizierte Prozessoren substituiert werden können, die z. B. als Einchip-Elemente implementiert sind.
In der Beschreibung oben ist ein Ventilationssystem beschrieben worden, das zu der Kategorie von "zyklischen Ventilationssystemen mit Ausatmungsstrom" gehört. Diese Systeme werden heutzutage in hochausgeklügelten Ventilationsmaschinen angewandt. Der Ausatmungsstrom in diesen Typen von Ventilationssystemen wird verwendet, um die Patienten so genau wie möglich zu überwachen. Da in Krankenhäusern ein Trend in Gang gebracht worden ist, um Patienten mit möglichst wenig Anästhetika zu behandeln, wird eine Synchronisation zwischen Patienten und Maschinen wie Ventilationsmaschinen in einem zunehmenden Maße benötigt. Die Synchronisation wird vorzugsweise durch Verwenden des Einatmungszeitsteuersignals Ti, des Ausatmungszeitsteuersignals Te und des Stromsignals F gesteuert, wie oben erklärt. Alternativ könnte nur das Stromsignal F zur Steuerung einer NO (oder jeglichen anderen Gas)-Zugabe verwendet werden, da das Stromsignal F auch alle relevanten Zeitsteuerdaten hinsichtlich Einatmungs- und Ausatmungsphasen umfasst. Im letzteren Fall müssen Einrichtungen bereitgestellt werden, um diese Daten aus dem Stromsignal F zu folgern. Die Dosis NO, die einem Patient appliziert wird, muss in Abhängigkeit von der Ausatmungsphase optimiert sein.
Abgesehen von zyklischen Ventilationssystemen mit Ausatmungsstrom gibt es drei alternative Ventilationssysteme, in denen NO-Einheiten, wie beschrieben, angewandt werden können. Die erste von diesen Alternativen ist das Handventilationssystem, das in Fig. 1b dargestellt ist. Die zwei anderen alternativen Systeme sind "Dauerstrom-Ventilationssysteme" und "zyklische Ventilationssysteme", die in den Figuren nicht dargestellt sind und, da sie Fachleuten bekannt sind, unten nur kurz beschrieben werden.
"Dauerstrom-Ventilationssysteme" werden hauptsächlich zur Ventilation von Kindern verwendet. Eine Einatmung wird durch Schließen eines Ausgangsventils während Einatmungsphasen auf einen vorbestimmten Betrag erreicht. Der Patient atmet durch ein Ventil mit voreingestelltem Minimum aus. NO wird während der Einatmungsphase kontinuierlich zugefügt, und die NO-Konzentration wird gemessen, indem man Proben nahe beim Patient nimmt. Es wird bevorzugt, sowohl ausgeatmete Gase als auch Gasteile, die als Probe genommen sind, abzuführen. Hier wird die NO-Einheit verwendet, um einen Dauerstrom von NO zum Frischluftstrom zuzuführen, der durch den Patient einzuatmen ist. Wie in Handventilationssystemen wird die Anzahl von aktiven Ventilen 50-57 von Hand gesteuert. Die zugefügte Konzentration NO wird durch Druckregler 33 und 38 (Fig. 2) geregelt. Statt die Ventile 50-57 von Hand zu steuern, kann das Stromsignal F, wenn verfügbar, verwendet werden. Als weitere Alternative kann das Einatmungszeitsteuersignal Ti verwendet werden, jedoch können dann während Ausatmungsphasen NO-freie Gasteile entstehen. Selbst eine Kombination des Stromsignals und des Einatmungszeitsteuersignals könnte verwendet werden.
In den "zyklischen Ventilationssystemen" gibt es einen Gasstrom zum Patient während Einatmungsphasen, der während Ausatmungsphasen unterbrochen wird. Diese Systeme werden weitverbreitet verwendet. NO wird dem Patient während Einatmungsphasen zugefügt. Gasproben für ein NO-Konzentrationsmesssystem werden nahe beim Patient genommen. Wieder kann die erforderliche Konzentration eingestellt werden, indem man die Ventile 50-57 und Druckregler 33, 38 von Hand einstellt. Jedoch wird dies nicht bevorzugt, da dann am Anfang der Einatmungsphasen eine höhere Dosis appliziert wird als am Ende. Eine synchronisierte NO-Zugabe wird bevorzugt. Eine Synchronisation wird durch Verwenden der Zeitsignale erreicht, die vom Ventilationsgerät 21 verfügbar sind. Der Druck und die Anzahl der Ventile 50-57, die durch das System entweder geschlossen oder geöffnet werden können, werden von Hand eingestellt. Das Einatmungszeitsteuersignal, wenn verfügbar, kann die Synchronisation steuern, und das Stromsignal, wenn verfügbar, kann Öffnen und Schließen der Ventile steuern. Alternativ kann nur das Stromsignal verwendet werden, um sowohl die Synchronisation als auch das Öffnen und Schließen der Ventile zu steuern. Wieder wird ein Abführen sowohl der ausgeatmeten Gase als auch der Gasproben für das Messsystem bevorzugt.
Es wird angemerkt, dass das System gemäß der Erfindung wie oben beschrieben in anderen Systemen angewandt werden kann, z. B. in einem System zur direkten NO-Verabreichung in ein arterielles Blutgefäß in Richtung auf ein Organ, das eine Versperrung im Blutstrom aufweist, die durch Vasokonstriktion verursacht ist. Zu diesem Zweck ist NO in einem Gas, das körperlich nicht zurückbleibt, wie z. B. CO&sub2;, zu mischen. Außerdem kann es in einem System, das eine künstliche Lunge verwendet, entweder allein oder kombiniert mit einer anderen Therapie wie Hämofiltration angewandt werden. Dann wird NO mittels eines NO- Moduls, wie beschrieben, im Sauerstoffeinlass der künstlichen Lunge zugefügt.

Claims

1. Atmungssystem zum Beatmen eines Patienten, umfassend ein Beatmungsgerät (21; 506), das mit wenigstens einem ersten Einlass (22, 23; 505) versehen ist, zum Zuleiten einer vorbestimmten ersten Gasmischung zu dem Beatmungsgerät (21), wenigstens einem Auslass zum Zuleiten einer kontrollierten Menge der vorbestimmten ersten Gasmischung zu dem Patienten während Einatmungsintervallen, wobei das Atmungssystem des Weiteren ein Gasverabreichungsmodul (9) aufweist, das entweder stromabwärts oder stromaufwärts des Beatmungsgerätes (21; 506) angeschlossen ist und zur Verabreichung einer vorbestimmten Menge eines zusätzlichen Gases an den Patienten angeordnet ist, wobei das Gasverabreichungsmodul (9) mit einer vorbestimmten Anzahl von Ventilmitteln (42/50, 43/51, 44/52, 45/53, 46/54, 47/55, 48/56, 49/57) versehen ist, die parallel angeschlossen sind und jeweils unabhängig zwischen einem geschlossenen Zustand und einem offenen Zustand umgeschaltet werden können, um eine vorbestimmte Menge des zusätzlichen Gases dem Patienten zuzuleiten, wobei jedes der Ventilmittel mit einer Serienverbindung eines Drosselventils (42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49) mit einem Drosselventileinlass und -auslass, und eines Steuerventils (50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57) mit einem Steuerventileinlass und -auslass versehen ist, wobei das Steuerventil mit einer vorbestimmten Frequenz zwischen einem geschlossenen Zustand und einem offenen Zustand umschaltbar ist, wobei der Drosselventilauslass mit dem Steuerventileinlass derart verbunden ist, dass ein Durchlass (611) mit einem Volumen V zwischen dem Drosselventil und dem Steuerventil entsteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen derart klein gewählt ist, dass der Druck in dem Durchlass (611) bei jedem Öffnen des Steuerventils zu dem Druck am Drosselventileinlass zurückkehrt.

2. Atmungssystem nach Anspruch 1, wobei jedes der Drosselventile durch ein Nadelventil gebildet ist, das versehen ist mit einem Auslasselement (610), das eine Öffnung (603) aufweist, und mit einer einstellbaren Stielanordnung (605), um die Öffnung (603) wenigstens teilweise zu verschließen.

3. Atmungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Volumen (V) geringer als 10 mm³ ist.

4. Atmungssystem nach Anspruch 3, wobei das Volumen (V) geringer als 3 mm³ ist.

5. Atmungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Frequenz dem wenigstens fünfmaligen Umschalten des Steuerventils bei jedem Einatmungsintervall entspricht.

6. Atmungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Ventilmittel in ihrem offenen Zustand entsprechende Strömungsraten (F1, ..., F8) in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten mathematischen Verhältnis ermöglichen, das von einem vorbestimmten niederen Wert zu einem vorbestimmten hohen Wert ansteigt.

7. Atmungssystem nach Anspruch 6, wobei das mathematische Verhältnis einer binären Flow-Bench entspricht.

8. Atmungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das zusätzliche Gas NO-Gas ist.

9. Atmungssystem nach Anspruch 6, wobei das zusätzliche Gas NO-Gas ist, und die Strömungsraten (F1, ..., F8) so gewählt sind, dass eine Verabreichung von zusätzlichem NO-Gas zu der vorbestimmten ersten Gasmischung in einem Bereich von 0,05 bis 100 ppm möglich ist.

10. Atmungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jedes der Steuerventile ein elektromagnetisches Ventil (50, ..., 57) ist.

11. Atmungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Beatmungsgerät (21) mit einem elektrischen Beatmungsgerätausgang versehen ist, um Steuersignale (F, Ti, Te) zu liefern, wobei das Gasverabreichungsmodul (9) mit elektrischen Eingangsmitteln (252, 354, 265) versehen ist, die an das elektrische Beatuwangsgerät-Ausgangsmittel gekoppelt sind, um die Steuersignale (F, Ti, Te) zu empfangen, um die Zuleitung der vorbestimmten Menge des zusätzlichen Gases zu dem Patienten automatisch zu steuern.

12. Atmungssystem nach Anspruch 11, wobei das elektrische Eingangsmittel mit wenigstens einem ersten Eingang (252) zum Empfangen eines Strömungssteuersignals (F) versehen ist, um die Menge an verabreichtem zusätzlichem Gas zu steuern, und einem zweiten Eingang (354) zum Empfangen eines Einatmungssteuersignals (0257), um zu steuern, dass das zusätzliche Gas wenigstens während der Einatmungsintervalle des Patienten verabreicht wird.

13. Atmungssystem nach Anspruch 12, wobei das Gasverabreichungemodul (9) mit einem elektronischen Gasverabreichungsmodul (9e) versehen ist, das einen ersten Verstärker (269) aufweist, der an den ersten Eingang (252) angeschlossen ist, und eine Verstärkung hat, die zwischen einem hohen und einem niederen Wert durch einen Schalter (268a) umschaltbar ist, wobei die hohen beziehungsweise niederen Werte normalen beziehungsweise hohen Strömungsanwendungen entsprechen.

14. Atmungssystem nach Anspruch 13, wobei das elektronische Gasverabreichungsmodul (9e) mit einem Teiler (262) versehen ist, der einen Teilereingang aufweist, der an den zweiten Eingang (354) angeschlossen ist, um das Einatmungssteuersignal (0257) zu empfangen, sowie einen Teilerausgang zum Bereitstellen eines Teilerausgangssignals, das dem Einatmungssteuersignal dividiert durch eine wählbare Teilerzahl entspricht, wobei der Teilerausgang an Antriebsmittel der Ventilmittel (42/50, 43/51, 44/52, 45/53, 46/54, 47/55, 48/56, 49/57) angeschlossen ist, um Zeitabschnitte von Einatmungsintervallen zu steuern, in welchen das zusätzliche Gas verabreicht wird.

15. Atmungssystem nach einem der Ansprüche 13 und 14, wobei das elektronische Gasverabreichungsmodul (9e) mit einem dritten Eingang (265) zum Empfangen eines Ausatmungssteuersignals (0255) versehen ist, sowie mit Logikmitteln (289-292), die entweder an den dritten Eingang (265) durch einen weiteren Teiler (C2) oder an eine vorbestimmte Spannung durch Umschaltmittel (268b, 268e) anschließbar sind, die gleichzeitig mit dem Schalter (268a) geschalten werden, und wobei die Logikmittel (289 -292), wenn sie an den dritten Eingang angeschlossen sind, zum Öffnen einer im Voraus gewählten Anzahl der Ventilmittel während der Ausatmungsintervalle angeordnet sind, und, wenn sie an die vorbestimmte Spannung angeschlossen sind, zum Schließen einiger der im Voraus gewählten Anzahl der Ventilmittel während der Ausatmungsintervalle angeordnet sind.

16. Atmungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend ein TGI- (= Trachealgasinsufflationsapparat) Modul (10) das mit einem pneumatischen TGI-Modul (bp) und einem elektronischen TGI-Modul (10e) versehen ist, wobei das pneumatische TGI-Modul (bp) einen TGI- Einlass zum Empfangen einer vorbestimmten zweiten Gasmischung, und einen TGI-Auslass zum Bereitstellen einer vorbestimmten Menge der zweiten Gasmischung aufweist, wobei wenigstens ein TGI- Steuerventil (62, 63) zwischen dem TGI-Einlass und -Auslass angeschlossen ist, und ein Druckbegrenzungssicherheitsventil (66) stromabwärts von dem wenigstens einen TGI-Steuerventil angeschlossen ist, wobei das elektronische TGI-Modul (10e) elektrische Antriebsmittel (294, 298, 302, 306) aufweist, die an das wenigstens eine TGI- Steuerventil zum Steuern des Öffnens und Schließens des wenigstens einen TGI-Steuerventils angeschlossen sind.

17. TGI-Modul nach Anspruch 16, wobei das wenigstens eine TGI-Ventilmittel erste TGI-Ventilmittel (62, 63) umfasst, die an den TGI-Einlass angeschlossen sind, und zweite TGI-Ventilmittel (64, 65), die stromabwärts der ersten TGI-Ventilmittel (62, 63) angeschlossen sind, wobei die elektrischen Antriebsmittel erste elektrische Antriebsmittel (294, 298) aufweisen, die an die ersten TGI- Ventilmittel (62, 63) angeschlossen sind, und zweite elektrische Antriebsmittel (302, 306), die an die zweiten TGI-Ventilmittel (64, 65) angeschlossen sind, wobei das elektronische TGI-Modul (10e) und die ersten und zweiten elektrischen Antriebsmittel so angeordnet sind, dass sie die ersten TGI-Ventilmittel (62, 63) außerhalb der Einatmungsströmungsintervalle öffnen und die zweiten TGI-Ventilmittel (64, 65) außerhalb der entgegen gesetzten Einatmungsintervalle öffnen.

18. TGI-Modul nach Anspruch 16 oder 17, wobei die ersten TGI-Ventilmittel mit einem ersten (62) und einem zweiten (63), parallel angeordneten, TGI- Steuerventil versehen sind, und die zweiten TGI- Ventilmittel mit einem dritten (64) und einem vierten (65), parallel angeordneten, TGI-Steuerventil versehen sind.

19. Atmungssystem nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei der TGI-Einlass an eine Luftzuleitung (5) und eine Sauerstoffzuleitung (6) durch eine serielle Verbindung eines Mischers (7), eines Nadelventils (60) und eines Strömungsmessers (61) angeschlossen ist.

20. Atmungssystem nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei das pneumatische TGI-Modul (10p) mit einem Drucksensor (68) versehen ist, um den Auslassdruck (P2) des pneumatischen TGI-Moduls zu messen und ein entsprechendes TGI-Auslassdrucksignal zu dem elektronischen TGI-Modul (10e) zu übertragen, das zum Schließen des wenigstens einen TGI-Steuerventilmittels angeordnet ist, sobald der TGI-Auslassdruck nicht innerhalb eines vorbestimmten einstellbaren Bereichs liegt.

21. Atmungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend ein Messsystem, umfassend eine Messkammer (88), wenigstens einen Gaskomponentenmesssensor (26, 27, 28) in der Messkammer (88), eine Probenöffnung (15) zur Aufnahme von Gasproben, einen Wasserabscheider (73), der mit einem Wasserabscheidereinlass versehen ist, der an die Probenöffnung (15) angeschlossen ist, wobei der Wasserabscheider eine Kühleinheit (74, 86, 222) zum Kühlen des Wasserabscheiders auf eine Taupunkttemperatur zwischen 0 und 10ºC, vorzugsweise im Wesentlichen 8ºC, aufweist, einen ersten Wasserabscheiderauslass, der mit Wasserabgabemittel (82, 83, 84, 85) zum Ableiten von abgeschiedenem Wasser verbunden ist, und einen zweiten Wasserabscheiderauslass, der mit der Messkammer (88) zum Bereitstellen getrockneter Gasproben verbunden ist.

22. Atmungssystem nach Anspruch 21, wobei der Wasserabscheider (73) mit einem vorbestimmten Volumen von Kühlflüssigkeit (75), z. B. Wasser, versehen ist, die durch die Kühleinheit (74, 86, 222) gekühlt wird, wobei der Wasserabscheider (73) so angeordnet ist, dass die Gasproben während des Betriebs durch die Kühlflüssigkeit geleitet werden.

23. Atmungssystem nach Anspruch 22, des Weiteren versehen mit einer Kühlflüssigkeitspegel-Steuereinheit (76-82) zum Steuern des Pegels der Kühlflüssigkeit in dem Wasserabscheider (73).

24. Atmungssystem nach einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei die Messkammer (88) einen NO-Sensor (26), einen O2-Sensor (27) und einen NO2-Sensor (28) und einen Drucksensor (91) umfasst.

25. Atmungssystem nach einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei die Probenöffnung (15) stromabwärts des Gasverabreichungsmoduls (9) angeschlossen ist.