DE19914749A1 - Einrichtung zur künstlichen Beatmung - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung stelle eine Einrichtung zur künstlichen Beatmung zur Verfügung, die kleine Abmessungen, ein geringes Gewicht aufweist, und niedrige Kosten erfordert, und einfach in einem normalen Krankenhaus verwendet werden kann. DOLLAR A Die Einrichtung (10) zur künstlichen Beatmung weist auf: ein Überdruckgebläse (12p) zur Erzeugung eines Luftüberdruckes (Ap); ein Unterdruckgebläse (12n) zur Erzeugung eines Luftunterdrucks (An); einen Drehventilmechanismus (54) zur abwechselnden Auswahl des Überdrucks (Ap), der von dem Überdruckgebläse (12p) erzeugt wird, und des Unterdrucks (An), der von dem Unterdruckgebläse (12n) erzeugt wird, und zu deren Umwandlung in einen oszillierenden Luftdruck (Apn); sowie einen Membranblock (56), der mit dem oszillierenden Luftdruck (Apn) von dem Drehventilmechanismus (54) beaufschlagt wird, damit er so arbeitet, daß einem Patienten (P) Luft zugeführt wird. Die Verwendung des Überdruckgebläses (12p) und des Unterdruckgebläses (12n) verringert die Belastung wesentlich, was den Einsatz von Gebläsen gestattet, die im Handel erhältlich sind, nämlich kleine Abmessungen und ein geringes Gewicht aufweisen, und eine geringe Leistungsaufnahme haben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur künstlichen Beatmung, welche zwangsweise Luft einem Patienten zuführt, der selbst nicht atmen kann, und welche so arbeiten kann, daß sie die Belastung für den Patienten verringert, wenn beim Patienten spontan die Atmung einsetzt.

Fig. 5 zeigt den Aufbau einer herkömmlichen Einrichtung für die künstliche Beatmung. Nachstehend erfolgt unter Bezugnahme auf Fig. 5 eine Erläuterung dieser herkömmlichen Einrichtung zur künstlichen Beatmung.

Die herkömmliche Einrichtung 50 zur künstlichen Beatmung weist auf: ein Gebläse 52 zur gleichzeitigen Erzeugung eines Überdrucks Ap und eines Unterdrucks An; einen Drehventilmechanismus 54 zur abwechselnden Auswahl des Überdrucks Ap und des Unterdrucks An, die von dem Gebläse 52 erzeugt werden, und zur Umwandlung des Überdrucks und Unterdrucks in einen oszillierenden Luftdruck Apn; sowie einen Membranblock 56, der so von dem oszillierenden Luftdruck Apn von dem Drehventilmechanismus 54 beaufschlagt wird, daß er einem Patienten P Luft zuführt. Weiterhin weist die Einrichtung 50 zur künstlichen Beatmung auf: eine Membranneutralpositionssteuerung 60 zur Aufrechterhaltung einer neutralen Position einer Membran 561 des Membranblocks 56; und einen Beatmungsgasanschluß 62 zum Einlassen des Beatmungsgases.

Das Gebläse 52 weist ein Überdruckrohr 521 und ein Unterdruckrohr 522 auf, so daß Luft dem Gebläse 52 über das Unterdruckrohr 522 zugeführt wird, und dieses die Luft über das Überdruckrohr 521 ausstößt.

Das Unterdruckrohr 522 ist an ein Öffnungsrohr 523 angeschlossen, welches mit der Umgebungsluft in Verbindung steht. Das Überdruckrohr 521 ist mit einem Öffnungsrohr 524 verbunden, welches mit der Umgebungsluft in Verbindung steht.

Der Drehventilmechanismus 54 wird durch ein Drehventil 544 gebildet, welches Anschlüsse 541, 542, 543 aufweist, und einen Antriebsblock 545 zum Drehen des Drehventils 544. Der Antriebsblock 545 weist einen Motor und ein Untersetzungsgetriebe (nicht dargestellt) auf, um so das Drehventil 544 beispielsweise mit 900 Umdrehungen pro Minute zu drehen. Wenn das Drehventil 544 eine einzige Drehung durchführt, werden der Anschluß 541 und der Anschluß 542 nacheinander in Verbindung mit dem Anschluß 543 gebracht. Der Anschluß 543 ist mit einem Rohr 546 für den oszillierenden Luftdruck verbunden, um den oszillierenden Luftdruck Apn an den Membranblock 56 zu übertragen. Ein Flußsteuerventil oder Flußregelventil 547 ist in dem Rohr 546 für den oszillierenden Luftdruck vorgesehen.

Der Membranblock 56 weist eine Membran 561 auf, die durch ein expandierbares Teil gebildet wird, welches als Trennung zwischen einer Druckbeaufschlagungskammer 562 und einer druckbeaufschlagten Kammer 563 dient. Die Druckbeaufschlagungskammer 562 ist mit dem Rohr 546 für den oszillierenden Luftdruck verbunden.

Der Beatmungsgasanschluß 62 wird durch einen Mischer 621 zum Mischen der Umgebungsluft mit vorher bereitgestelltem Sauerstoff sowie einen Befeuchter 622 zum Anfeuchten des Gases gebildet, welches den Mischer 521 verläßt. Der Befeuchter 622 ist an ein Beatmungsgasrohr 623 zum Liefern des Beatmungsgases Ai, welches durch den Befeuchter hindurchgegangen ist, an den Patienten P angeschlossen. Das Beatmungsgasrohr 623 steht mit der druckbeaufschlagten Kammer 563 in Verbindung, und weist einen Drucksensor 624 auf, der in der Nähe des Patienten P vorgesehen ist.

Die Membranneutralpositionssteuerung 60 weist auf: einen Membranpositionssensor 601 zum Detektieren der Position der Membran 561 des Membranblock 56; ein Druckregelventil 64 zum Steuern bzw. Regeln des Überdrucks Ap, des Unterdrucks An, oder des oszillierenden Luftdrucks Apn; einen Steuerblock 66 zum Steuern des Druckregelventils 64 entsprechend der Position der Membran 561, wie sie von dem Membranpositionssensor 601 detektiert wird.

Das Druckregelventil 64 ist ähnlich wie ein Drehventil aufgebaut, und wird durch einen Hauptkörper 646 mit Anschlüssen 641 bis 645 und ein Betätigungsglied 647 gebildet, welches dazu dient, einen Teil des Hauptkörpers in der normalen Richtung und in der Rückwärtsrichtung zu drehen. Das Betätigungsglied 647 wird durch einen Motor und ein (nicht dargestelltes) Reduziergetriebe gebildet, und kann einen Teil des Hauptkörpers 646 um einen gewünschten Winkel drehen. Der Steuerblock 66 ist beispielsweise ein Mikrocomputer, der eine CPU, ein ROM, ein RAM, eine I/O-Schnittstelle und dergleichen aufweist.

Bei der Einrichtung 50 zur künstlichen Beatmung dient das einzige Gebläse 52 zur Erzeugung sowohl des Überdrucks als auch des Unterdrucks. Daher ist das Gebläse 52 stark belastet. Andererseits ist es zur Erhöhung der Luftmenge der Einrichtung 50 zur künstlichen Beatmung äußerst wirksam, wenn die Leistung des Gebläses 52 erhöht wird. Wenn jedoch bei dem einzigen Gebläse 52 die Leistung erhöht werden soll, so wird es erforderlich, ein spezielles Gebläse zu konstruieren, welches sehr große Abmessungen und ein sehr großes Gewicht aufweist. Ein derartiges Gebläse ist im Handel nicht erhältlich, und muß als Sonderwunsch hergestellt werden.

Hierdurch wurde eine Verringerung der Abmessungen und des Gewichts, aber auch der Kosten, der herkömmlichen Einrichtung 50 zur künstlichen Beatmung verhindert. Darüber hinaus benötigt ein derartig großes Gebläse 52 eine Stromversorgungsquelle von 200 V oder eine Starkstromsteckdose, selbst wenn eine Stromversorgung mit 100 V verwendet werden kann. Dies erschwert die Verwendung der Einrichtung 50 zur künstlichen Beatmung selbst bei kleinen Krankenhäusern.

Als nächstes wird der Grund dafür erläutert, daß das Gebläse 52 der Einrichtung 50 zur künstlichen Beatmung eine derartig hohe Belastung aufweisen sollte. Ein "Gebläse" ist eine Einrichtung, die durch einen Motor und einen Lüfter zum Ansaugen von Luft von der Saugseite und zum Ausstoßen der Luft von der Ablaßseite gebildet wird. Das Gebläse 52 erzeugt einen Unterdruck An durch Ansaugen von Luft von der Saugseite, und erzeugt einen Überdruck Ap durch Ausstoß der angesaugten Luft von der Auslaßseite.

Für den Einsatz des Überdrucks Ap sorgt der Drehventilmechanismus 54 dafür, daß die Auslaßseite des Gebläses 52 mit dem Rohr 546 für den oszillierenden Luftdruck in Verbindung gelangt, während die Saugseite des Gebläses 52 geschlossen wird. Wenn die Saugseite vollständig geschlossen wird, wird es unmöglich, die Luft für den Ausstoß zu erhalten. Daher ist die Saugseite mit dem Öffnungsrohr 523 verbunden, welches mit der Außenluft in Verbindung steht.

Wenn im Gegensatz der Unterdruck An eingesetzt wird, schließt der Drehventilmechanismus 54 die Auslaßseite des Gebläses 52, und bringt die Saugseite des Gebläses 52 in Verbindung mit dem Rohr 546 für den oszillierenden Luftdruck. Wenn die Auslaßseite vollständig geschlossen wird, kann hierbei die angesaugte Luft nicht ausgestoßen werden. Daher ist auch die Auslaßseite mit einem Öffnungsrohr 524 verbunden, welches mit der Außenluft in Verbindung steht.

Wenn daher der Überdruck Ap verwendet wird, saugt die Saugseite Luft über das Öffnungsrohr 523 an, wogegen die Auslaßseite die Luft über das Rohr 546 für den oszillierenden Luftdruck ausstößt, und gleichzeitig Luft über das Öffnungsrohr 524 austritt. Wenn im Gegensatz der Unterdruck An verwendet wird, so stößt die Auslaßseite Luft über das Öffnungsrohr 524 aus, wogegen die Saugseite Luft über das Rohr 546 für den oszillierenden Luftdruck ansaugt, und gleichzeitig Luft über das Öffnungsrohr 523 einfließt. Bei dem Betrieb der Einrichtung 50 zur künstlichen Beatmung treten daher unvermeidlich ein nutzloser Luftaustritt und Einlaß von Luft auf. Dies erhöht die Belastung des Gebläses 52 wesentlich.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Bereitstellung einer Einrichtung zur künstlichen Beatmung, welche geringe Abmessungen, ein geringes Gewicht, und geringe Herstellungskosten aufweist, und in kleinen Krankenhäusern verwendet werden kann.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, daß der voranstehend geschilderte Vorteil dadurch erzielt werden kann, wenn das Gebläse, welches sowohl einen Überdruck als auch einen Unterdruck erzeugt, durch ein Überdruckgebläse zur Erzeugung nur eines Überdrucks in Kombination mit einen Unterdruckgebläse zur Erzeugung nur eines Unterdrucks ersetzt wird. Hierdurch kann die Belastung (also die Leistungsaufnahme) wesentlich verringert werden, was wiederum zu geringeren Abmessungen und geringerem Gewicht führt, und zu niedrigeren Kosten. Statt eines großen, speziell hergestellten Gebläses werden beispielsweise zwei übliche Gebläse eingesetzt. Ein derartiges übliches Gebläse weist kleine Abmessungen und ein geringes Gewicht auf, und ist im Handel erhältlich, und kann bei einer Stromversorgung von 100 V eingesetzt werden.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dieser Erkenntnis. Die Einrichtung zur künstlichen Beatmung gemäß der vorliegenden Erfindung weist daher auf: einen Überdruckgenerator zur Erzeugung von Luft mit Überdruck; einen Unterdruckgenerator zur Erzeugung von Luft mit Unterdruck; einen Erzeugungsmechanismus für einen oszillierenden Luftdruck zur abwechselnden Auswahl des Überdrucks, der von dem Überdruckgenerator erzeugt wird, und des Unterdrucks, der von dem Unterdruckgenerator erzeugt wird, um den Überdruck und den Unterdruck in einen oszillierenden Luftdruck umzuwandeln; und einen Membranblock, der von dem oszillierenden Luftdruck von dem Erzeugungsmechanismus für den oszillierenden Luftdruck beaufschlagt wird, um so ein Gas dem Mund eines Patienten zuzuführen.

Als nächstes erfolgt eine Erläuterung des Grundes dafür, daß die Belastung verringert wird, wenn ein Gebläse durch zwei Gebläse ersetzt wird.

Die Einrichtung zur künstlichen Beatmung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält: ein Unterdruckgebläse (einen Unterdruckgenerator), welches an seiner Saugseite Luft ansaugt, und die angesaugte Luft in die Umgebung ausstößt, wodurch ein Unterdruck erzeugt wird; und ein Überdruckgebläse (Überdruckgenerator), welches Luft aus der Umgebung ansaugt, und die angesaugte Luft an seiner Auslaßseite ausstößt, wodurch ein Überdruck erzeugt wird.

Wenn der Überdruck verwendet wird, sorgt ein Drehventilmechanismus (Erzeugungsmechanismus für oszillierenden Luftdruck) dafür, daß die Auslaßseite des Überdruckgebläses mit einem Rohr für oszillierenden Luftdruck in Verbindung steht, und die Saugseite des Unterdruckgebläses geschlossen wird. Selbst wenn die Saugseite des Unterdruckgebläses vollständig geschlossen ist, kann hierbei das Überdruckgebläse Luft aus der Umgebung ansaugen. Daher ist das Öffnungsrohr, welches an der Saugseite bei dem herkömmlichen Beatmungsgerät verwendet wird, nicht erforderlich.

Wenn andererseits der Unterdruck verwendet wird, so sorgt der Drehventilmechanismus (Erzeugungsmechanismus für oszillierenden Luftdruck) dafür, daß die Auslaßseite des Überdruckgebläses geschlossen wird, und die Saugseite des Unterdruckgebläses mit dem Rohr für oszillierenden Luftdruck in Verbindung steht. Selbst wenn die Saugseite des Überdruckgebläses vollständig geschlossen wird, kann das Unterdruckgebläse Luft in die Umgebung ausstoßen. Daher ist das Öffnungsrohr nicht erforderlich, welches an der Auslaßseite bei dem herkömmlichen Beatmungsgerät verwendet wird.

Bei der Einrichtung zur künstlichen Beatmung gemäß der vorliegenden Erfindung tritt daher kein unnötiger Austritt oder kein unnötiges Hineinfließen von Luft auf. Hierdurch kann die Gebläsebelastung wesentlich verringert werden. Beispielsweise benötigt das herkömmliche Beatmungsgerät ein einzelnes Gebläse von 1,35 kW, wogegen die vorliegende Erfindung nur 0,85 kW für die Verwendung einer Kombination von zwei Gebläsen benötigt. Der Energieverbrauch wird daher um etwa 37% verringert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 den Aufbau einer Einrichtung zur künstlichen Beatmung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Diagramm, welches ein Beispiel für die Ausstoßeigenschaften eines Überdruckgebläses und die Saugeigenschaften eines Unterdruckgebläses bei der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung zur künstlichen Beatmung zeigt;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht eines Druckregelventils, welches bei einer Membranneutralpositionssteuerung von Fig. 1 in einem Zustand verwendet wird, in welchem ein Überdruckabgabekanal und ein Unterdruckanlegekanal ausgewählt werden;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht des Druckregelventils, welches bei der Membranneutralpositionssteuerung von Fig. 1 verwendet wird, in einem Zustand, in welchem ein Unterdruckfreigabekanal und ein Überdruckanlegekanal ausgewählt werden; und

Fig. 5 den Aufbau einer herkömmlichen Einrichtung zur künstlichen Beatmung.

Fig. 1 zeigt den Aufbau einer Einrichtung zur künstlichen Beatmung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 ist ein Diagramm, in welchem als Beispiel die Auslaßeigenschaften eines Überdruckgebläses und die Saugeigenschaften eines Unterdruckgebläses bei der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung zur künstlichen Beatmung gezeigt sind. Es erfolgt nunmehr eine Erläuterung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2. Es wird darauf hingewiesen, daß gleiche Bauteile wie in Fig. 5 durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind, ohne daß sie erneut unbedingt im einzelnen beschrieben werden.

Die Einrichtung 10 zur künstlichen Beatmung gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf: ein Überdruckgebläse 12p (Überdruckgenerator) zur Erzeugung einer Überdrucks Ap; ein Unterdruckgebläse 12n (Unterdruckgenerator) zur Erzeugung eines Unterdrucks An; einen Drehventilmechanismus 54 (Erzeugungsmechanismus für oszillierenden Luftdruck), welcher abwechselnd den Überdruck Ap, der von dem Überdruckgebläse 12p erzeugt wird, und den Unterdruck An auswählt, der von dem Unterdruckgebläse 12n erzeugt wird; und einen Membranblock 56, der durch den oszillierenden Luftdruck Apn von dem Drehventilmechanismus 54 so beaufschlagt wird, daß er dem Patienten P Luft zuführt.

Das Überdruckgebläse 12p saugt Luft über ein Filter 14 aus der Atmosphäre an, und stößt die angesaugte Luft an ein Überdruckrohr 521 aus, damit ein Überdruck Ap erzeugt wird. Das Filter 14 dient zum Entfernen von Stäuben aus der angesaugten Luft. Das Unterdruckgebläse 12n saugt Luft von dem Unterdruckrohr 522 an, und stößt die angesaugte Luft über einen Schalldämpfer 16 in die Atmosphäre aus, wodurch der Unterdruck An erzeugt wird. Der Schalldämpfer 16 dient dazu, die durch den Luftausstoß hervorgerufenen Geräusche zu verringern. Weiterhin sind Flußsteuerventile oder Flußregelventile 181 und 182 an der Saugseite des Überdruckgebläses 12p bzw. an der Auslaßseite des Unterdruckgebläses 12n vorgesehen.

Darüber hinaus ist, wie in Fig. 2 gezeigt ist, die Auslaßcharakteristik des Überdruckgebläses 12p symmetrisch zur Saugcharakteristik des Unterdruckgebläses 12n. Der Absolutwert des Überdrucks Ap ist daher beinahe gleich dem Absolutwert des Unterdrucks An. Eine Abweichung der Membran 561 (Abweichung gegenüber einer mittleren Neutralposition), wie dies nachstehend noch genauer erläutert wird, wird durch eine Membranneutralpositionssteuerung 60 ausgeglichen. Wenn die Differenz zwischen dem Absolutwert des Überdrucks Ap und jenem des Unterdrucks An zunimmt, so wird es für die Membranneutralpositionssteuerung 60 schwierig, die Abweichung der Membran 561 auszugleichen. Daher ist es vorzuziehen, daß die Auslaßcharakteristik des Überdruckgebläses 12p symmetrisch zur Saugcharakteristik des Unterdruckgebläses 12n ist.

Es wird darauf hingewiesen, daß selbst dann, wenn das Überdruckgebläse 12p eine Auslaßcharakteristik aufweist, die nicht symmetrisch zur Saugcharakteristik des Unterdruckgebläses 12n ist, es möglich ist, eine Einstellung innerhalb eines bestimmten Bereiches durchzuführen, unter Verwendung der Membranneutralpositionssteuerung 60 oder der Flußsteuerventile 181, 182.

Die Fig. 3 und 4 zeigen Querschnittsansichten eines Hauptkörpers 646 des Druckregelventils 64 als Beispiel. Als nächstes erfolgt eine Erläuterung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4.

Der Hauptkörper 646 des Druckregelventils 64 wird durch einen ortsfesten Körper 648 als äußeres zylindrisches Teil und einen Drehkörper 649 als inneres zylindrisches Teil gebildet. Der ortsfeste Körper 648 weist Anschlüsse 641 bis 645 auf. Der Drehkörper 649 ist mit Durchgangslöchern 649a, 649b, 649c, 749d versehen, mit einer Trennwand 649e, und mit Öffnungsenden 649f, 649g.

Der Anschluß 641 ist mit einem Überdruckbypaßrohr 681 verbunden, welches mit dem Überdruckrohr 521 in Verbindung steht. Der Anschluß 642 ist mit einem Unterdruckbypaßrohr 682 verbunden, welches mit dem Unterdruckrohr 522 in Verbindung steht. Der Anschluß 643 ist mit einem Bypaßrohr 683 für den oszillierenden Luftdruck verbunden, welches mit dem Rohr 546 für den oszillierenden Luftdruck in Verbindung steht. Der Anschluß 644 bzw. 645 ist mit einem Umgebungsluftanschluß 684 bzw. 685 verbunden.

Der Drehkörper 649 wird durch ein Betätigungsglied 647 gedreht. Der Drehkörper 649 kann entsprechend seinem Drehwinkel einen Überdruckfreigabekanal 701 in Kombination mit einem Unterdruckanlegekanal 702 (Fig. 3) auswählen, oder einen Unterdruckfreigabekanal 703 in Kombination mit einem Überdruckanlegekanal 704 (Fig. 4).

Der Überdruckfreigabekanal 701 läßt in dieser Reihenfolge die Luft durch das Überdruckbypaßrohr 681, den Anschluß 641, das Öffnungsende 649f, das Durchgangsloch 649a, den Anschluß 644, und das Öffnungsrohr 648 fließen. Dieser Kanal verringert den Absolutwert des Überdrucks Ap, der von dem Überdruckgebläse 12p erzeugt wird.

Der Unterdruckanlegekanal 702 sorgt dafür, daß in dieser Reihenfolge Luft durch das Bypaßrohr 683 für den oszillierenden Luftdruck, den Anschluß 643, das Durchgangsloch 649d, das Öffnungsende 649g, den Anschluß 642 und das Unterdruckbypaßrohr 682 fließt. Dieser Kanal legt den Unterdruck An, der von dem Unterdruckgebläse 12n erzeugt wird, an den oszillierenden Luftdruck Apn an, welcher die Membran 651 beaufschlagt.

Der Unterdruckfreigabekanal 703 sorgt dafür, daß in dieser Reihenfolge Luft über das Öffnungsrohr 685, den Anschluß 645, das Öffnungsende 649g, den Anschluß 642 und das Unterdruckbypaßrohr 682 fließt. Dieser Kanal verringert den Absolutwert des Unterdrucks, der von dem Unterdruckgebläse 12n erzeugt wird.

Der Überdruckanlegekanal 704 sorgt dafür, daß in dieser Reihenfolge Luft durch das Überdruckbypaßrohr 681, den Anschluß 641, das Öffnungsende 649f, das Durchgangsloch 649c, den Anschluß 643 und das Bypaßrohr 683 für den oszillierenden Luftdruck fließt. Dieser Kanal legt den Überdruck Ap, der von dem Überdruckgebläse 12p erzeugt wird, an den oszillierenden Luftdruck Apn an, welcher die Membran 561 beaufschlagt.

Die Luftmenge, die durch den jeweiligen Kanal fließt, kann dadurch kontinuierlich geändert werden, daß der Drehkörper 649 unter Verwendung des Betätigungsgliedes 647 nach Art eines Drehstellers gedreht wird. Darüber hinaus kann der Drehkörper 649 auch auf einen Winkel eingestellt werden, in welchem keiner der Kanäle ausgewählt wird.

Als nächstes erfolgt eine Beschreibung des Betriebsablaufs der Einrichtung 50 zur künstlichen Beatmung.

Der Überdruck Ap, der von dem Überdruckgebläse 12p erzeugt wird, und der Unterdruck, der von dem Unterdruckgebläse 12n erzeugt wird, werden durch den Drehventilmechanismus 54 in einen oszillierenden Luftdruck Apn umgewandelt. Der oszillierende Luftdruck Apn, der von dem Drehventilmechanismus 54 erzeugt wird, wird dem Membranblock 56 zugeführt. In dem Membranblock 56 wird die Membran 561 entsprechend dem Zyklus des oszillierenden Luftdrucks Apn hin- und herbewegt, und ändert die Oszillationsbewegung der Membran 561 den Druck innerhalb des Beatmungsgasrohres 623. Darüber hinaus wird das Beatmungsgas Ai ständig dem Patienten P zugeführt. Die von dem Patienten P ausgeatmete Luft wird über das Flußsteuerventil 607 abgegeben. Das Flußsteuerventil 607 ist im Normalzustand in einem solchen Ausmaß geöffnet, daß die ausgeatmete Luft heraus fließen kann.

Die Bewegung der Membran 561 wird durch einen Membranpositionssensor 601 festgestellt, und entsprechende Information wird ständig als Betriebsinformation der Membran 561 dem Steuerblock 66 zugeführt. Wenn diese Bewegung der Membran 561 durch spontanes Atmen des Patienten gestört wird, wird diese Information sofort dem Steuerblock 66 zugeführt, so daß der Steuerblock 66 das Flußsteuerventil 607 so steuert, daß es den Druck im Inneren des Beatmungsgasrohres 623 entsprechend einstellt, wodurch die Belastung für den Patienten verringert wird, wenn er spontan atmet.

Wenn die Membranneutralposition vom Zentrum abweicht, wird die Hin- und Herbewegung der Membran 561 in gewissem Ausmaß beschränkt, wodurch der Beatmungsbetrieb der Einrichtung 10 zur künstlichen Beatmung unvollständig wird. Um dies auszugleichen, arbeitet die Membranneutralpositionssteuerung 60 so, daß sie die Druckdifferenz zwischen der Druckbeaufschlagungskammer 562 und der druckbeaufschlagten Kammer 563 innerhalb eines Bereiches verringert, welcher nicht den Betrieb des Membranblocks 56 stört, so daß die Membran 561 ihre Neutralposition beibehalten kann.

Der Steuerblock 66 detektiert daher ständig eine Abweichung gegenüber einer mittleren Neutralposition der Membran 561, entsprechend der Betriebsinformation bezüglich der Membran 561, die von dem Membranpositionssensor 601 erhalten wird. Wenn eine Abweichung der mittleren Neutralposition der Membran 561 auftritt, arbeitet der Steuerblock 66 folgendermaßen.

Wenn die Neutralposition der Membran 561 zur Seite des Patienten P hin ausgelenkt ist (in Fig. 1 nach rechts), wird das Druckregelventil 65 so gesteuert, daß es den Überdruckfreigabekanal 701 und den Unterdruckanlegekanal 702 auswählt. Der Überdruckfreigabekanal 701 verringert den Absolutwert des Überdrucks Ap, der von dem Überdruckgebläse 12p erzeugt ward. Gleichzeitig legt der Unterdruckanlegekanal 702 den Unterdruck An, der in dem Unterdruckgebläse 12n erzeugt wird, an den oszillierenden Luftdruck Apn an, wodurch der oszillierende Luftdruck Apn abgesenkt wird. Hierdurch wird die neutrale Position der Membran 561 in die Zentrumsposition zurückgestellt (in Fig. 1 nach links).

Wenn im Gegensatz die neutrale Position der Membran 561 zum Überdruckgebläse 12p und zum Unterdruckgebläse 12n hin ausgelenkt ist (in Fig. 1 nach links), so wird das Druckregelventil 64 so gesteuert, daß es den Unterdruckfreigabekanal 703 und den Überdruckanlegekanal 704 auswählt. Der Unterdruckfreigabekanal 703 verringert den Absolutwert des Unterdrucks Ap, der von dem Unterdruckgebläse 12n erzeugt wird. Gleichzeitig legt der Überdruckanlegekanal 704 den Überdruck Ap, der in dem Überdruckgebläse 12p erzeugt wird, an den oszillierenden Luftdruck Apn an, wodurch der oszillierende Luftdruck Apn verringert wird. Dies stellt die neutrale Position der Membran 561 in die Zentrumsposition zurück (in Fig. 1 nach rechts).

Die Zeit, die dazu erforderlich ist, die Membran 561 in ihre Zentrumsposition zurückzustellen, wird dadurch wesentlich verringert, daß nicht nur der Überdruck Ap, sondern auch der Unterdruck An gesteuert wird. Weiterhin wird der oszillierende Luftdruck Apn nicht in die Atmosphäre abgegeben, sondern zur Seite des Unterdrucks An oder zur Seite des Überdrucks Ap hin, so daß eine größere Druckdifferenz eingesetzt wird. Hierdurch wird die Zeit weiter verkürzt.

Es wird darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die voranstehend geschilderte Ausführungsform beschränkt ist. Beispielsweise kann der Drehkörper 149 so aufgebaut sein, daß er entweder den Überdruckfreigabekanal 201 oder den Unterdruckabsenkkanal 203 auswählt, oder aber entweder den Unterdruckanlegekanal 202 oder den Überdruckanlegekanal 204.

Die Einrichtung zur künstlichen Beatmung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet einen Überdruckgenerator, der nur einen Überdruck erzeugt, in Kombination mit einem Unterdruckgenerator, der nur einen Unterdruck erzeugt, statt einen Luftdruckgenerator zu verwenden, der sowohl einen Überdruck als auch einen Unterdruck erzeugt. Dies führt zu folgenden Auswirkungen.

• (1) Im Vergleich mit dem herkömmlichen Luftdruckgenerator kann die Belastung des Überdruckgenerators und des Unterdruckgenerators wesentlich verringert werden, was es wiederum ermöglicht, die Abmessungen und das Gewicht der Einrichtung zu verringern, und ebenso die Herstellungskosten.
• (2) Sowohl der Überdruckgenerator als auch der Unterdruckgenerator kann durch ein Gebläse mit geringen Abmessungen und geringem Gewicht verwirklicht werden, oder dergleichen, welches eine geringe Leistungsaufnahme aufweist, und im Handel erhältlich ist.
• (3) Der Überdruckgenerator und der Unterdruckgenerator sind klein und leicht. Daher ist es möglich, eine Einrichtung zur künstlichen Beatmung zur Verfügung zu stellen, welche praktische Abmessungen und ein praktisches Gewicht aufweist, und daher von Ärzten und Krankenschwestern einfach gehandhabt werden kann.
• (4) Der Überdruckgenerator und der Unterdruckgenerator weisen eine geringe Leistungsaufnahme auf, und daher ist es nicht erforderlich, eine spezielle Leistungsquelle herzustellen, um die Einrichtung zur künstlichen Beatmung in einem kleinen Krankenhaus einsetzen zu können.
• (5) Der Überdruckgenerator und der Unterdruckgenerator sind im Handel erhältlich, ohne daß Sonderwünsche erfüllt werden müssen, und daher ist ein kostensparender Einsatz der Einrichtung zur künstlichen Beatmung möglich.
• (6) Der Überdruckgenerator und der Unterdruckgenerator stellen voneinander unabhängige Bauteile dar. Dies erleichtert die Wartung.

Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung richtet sich darauf, daß der Überdruckgenerator eine Auslaßcharakteristik aufweist, die symmetrisch zur Saugcharakteristik des Unterdruckgenerators ist. Hierdurch kann eine ideale Beatmung ohne Abweichung der Neutralposition der Membran erreicht werden.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt darauf ab, daß sowohl der Überdruckgenerator als auch der Unterdruckgenerator an seiner Auslaßseite ein Flußsteuerventil oder Flußregelventil aufweist. Selbst wenn die Auslaßcharakteristik des Überdruckgenerators nicht symmetrisch zur Saugcharakteristik des Unterdruckgenerators ist, ist es daher möglich, eine ideale Beatmung zu erzielen, bei welcher keine Abweichung der Neutralposition der Membran auftritt.

Eine weitere Zielrichtung der vorliegenden Erfindung stellt darauf ab, daß eine Membranneutralpositionssteuerung dazu vorgesehen ist, die neutrale Position der Membran aufrechtzuerhalten. Selbst wenn die Auslaßcharakteristik des Überdruckgenerators nicht symmetrisch zur Saugcharakteristik des Unterdruckgenerators ist, ist es daher möglich, eine ideale Beatmung zu erzielen, bei welcher keine Abweichung der Neutralposition der Membran auftritt.

Die Erfindung kann auf andere Arten und Weisen verwirklicht werden, ohne von ihrem Wesen oder ihren wesentlichen Eigenschaften abzuweichen. Daher sollen die vorliegenden Ausführungsformen in allen Aspekten als Beispiele angesehen werden, jedoch nicht einschränkend verstanden werden, da sich der Umfang der Erfindung aus der Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen ergibt und von den beigefügten Patentansprüchen umfaßt sein soll, und daher auch alle Änderungen umfassen soll, welche als Äquivalente anzusehen sind.

Die gesamte Offenbarung der japanischen Patentanmeldung Nr. 10-103741 (eingereicht am 31. März 1998), einschließlich Beschreibung, Ansprüchen, Zeichnungen und Zusammenfassung, wird durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung eingeschlossen.

Claims (7)

1. Einrichtung zur künstlichen Beatmung, welche aufweist:
einen Überdruckgenerator zur Erzeugung eines Luftüberdrucks;
einen Unterdruckgenerator zur Erzeugung eines Luftunterdrucks;
einen Erzeugungsmechanismus für einen oszillierenden Luftdruck zur abwechselnden Auswahl des Überdrucks, der von dem Überdruckgenerator erzeugt wird, und des Unterdrucks, der von dem Unterdruckgenerator erzeugt wird, um so den Überdruck und den Unterdruck in einen oszillierenden Luftdruck umzuwandeln; und
einen Membranblock, der mit dem oszillierenden Luftdruck von dem Erzeugungsmechanismus für den oszillierenden Luftdruck beaufschlagt wird, und Luft dem Mund eines Patienten zuführt.

2. Einrichtung zur künstlichen Beatmung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überdruckgenerator eine Auslaßcharakteristik aufweist, die symmetrisch zur Saugcharakteristik des Unterdruckgenerators ist.

3. Einrichtung zur künstlichen Beatmung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flußsteuerventil an der Saugseite des Überdruckgenerators und an der Auslaßseite des Unterdruckgenerators vorgesehen ist.

4. Einrichtung zur künstlichen Beatmung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Membranneutralpositionssteuerung vorgesehen ist, um die neutrale Position einer Membran des Membranblocks aufrechtzuerhalten.

5. Einrichtung zur künstlichen Beatmung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Membranneutralpositionssteuerung zur Aufrechterhaltung der neutralen Position einer Membran des Membranblocks vorgesehen ist.

6. Einrichtung zur künstlichen Beatmung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranneutralpositionssteuerung aufweist:
einen Membranpositionssensor zum Detektieren der Position der Membran;
einen Drucksteuermechanismus zum Steuern zumindest entweder des Überdrucks, des Unterdrucks, oder des oszillierenden Luftdrucks; und
einen Steuerblock zum Steuern des Drucksteuermechanismus entsprechend der Position der Membran, die von dem Membranpositionssensor detektiert wird.

7. Einrichtung zur künstlichen Beatmung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranneutralpositionssteuerung aufweist:
einen Membranpositionssensor zum Detektieren der Position der Membran;
einen Drucksteuermechanismus zum Steuern zumindest entweder des Überdrucks, des Unterdrucks, oder des oszillierenden Luftdrucks; und
einen Steuerblock zum Steuern des Drucksteuermechanismus entsprechend der Position der Membran, die von dem Membranpositionssensor detektiert wird.