DE19936038A1

DE19936038A1 - Vorrichtung zur künstlichen Atmung

Info

Publication number: DE19936038A1
Application number: DE19936038A
Authority: DE
Inventors: Toshihisa Takaki; Masatake Saito; Mikio Yasukawa; Yasuhito Sugiura; Katsuyoshi Suzuki; Masahiro Kamada; Tomohisa Ohtake; Yoshitsugu Yamada; Kazufuku Nitta
Original assignee: Suzuki Motor Corp; Metran Co Ltd; Japan Science and Technology Corp
Current assignee: Independent Administrative Institution Japan S Jp; YAMADA YOSHITSUGU TOKIO/TOKYO JP; Metran Co Ltd
Priority date: 1998-07-31
Filing date: 1999-07-30
Publication date: 2000-03-02
Anticipated expiration: 2019-07-31
Also published as: DE19936038C2; JP3768689B2; JP2000042109A; US6446629B1

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zur künstlichen Atmung eines Hochoszillationstyps, bei welcher eine Sauerstoffversorgung zu einem Patienten und ein Auslaß eines ausgeatmeten Gases durch ein Oszillationsgas bestimmt werden, welches eine höhere Frequenz aufweist als der Zyklus der Patientenatmung. Die Vorrichtung umfaßt eine Auslaßrichtungs-Regelvorrichtung zum derartigen Regeln des ausgeatmeten Gases, daß es lediglich in die Auslaßrichtung strömt.

Description

Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur künstlichen Atmung und insbesondere eine Vorrichtung zur künstlichen Atmung eines Hochfrequenzoszillations-Typs.

Herkömmlicherweise existieren zwei Typen einer Vorrichtung zur künstlichen Atmung: der intermittierende Typ und der Hochfrequenztyp. Bei dem intermittierenden Typ einer künstlichen Atmung wird Sauerstoff zwingend einem Patienten für ein normales Ausstoßvolumen bei einem normalen Atmungszyklus, wie 20 Liter/Min., zugeführt, wohingegen bei dem Hochfrequenzatmungstyp positive und negative Drücke mit einer höheren Frequenz als ein normaler Atmungszyklus, wie 60mal pro Minute oder mehr, abwechseln, um einem Patienten ein Atmungsgas zuzuführen. Es sei darauf hingewiesen, daß bei dem Hochfrequenztyp das einem Patienten während einem Zyklus zugeführt Gasvolumen kleiner ist (60 bis 180 cc bei einem Erwachsenen) als bei der Vorrichtung zur künstlichen Atmung des intermittierenden Typs.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Fig. 22 zeigt schematisch einen Auslaßweg einer herkömmlichen Hochfrequenzoszillations-Atmungsvorrichtung.

Eine Atmungsvorrichtung des Hochfrequenzoszillations-Typs umfaßt drei Röhrenwege 605, 604 und 623, welche mit einer Dreiweg-Verzweigungsröhre 170 verbunden sind, welche aufweist: eine Öffnung 171 auf der Patientenseite, eine Sauerstoffzuführöffnung 172 und eine Auslaßöffnung 173. Die Patientenöffnung 171 ist mit einem Patienten verbunden. Die Sauerstoffzuführöffnung 172 ist mit einem Sauerstoffzuführkanal verbunden. Die Auslaßöffnung 173 ist mit einem Auslaßausgang 807 verbunden.

Bei der oben erwähnten Anordnung wird Sauerstoff von dem Sauerstoffzuführkanal der Sauerstoffzuführöffnung 172 in einem durch einen Oszillationsdruck bestimmten Zustand zugeführt. Der Sauerstoff wird durch die Sauerstoffzuführöffnung 172 der Öffnung 171 auf der Patientenseite zugeführt, wobei er die Lunge eines Patienten P erreicht. Ferner gelangt Kohlendioxid (CO₂), welches von der Lunge eines Patienten P abgegeben wird, durch die Öffnung 171 auf der Patientenseite und das Auslaßventil 607 in die Atmosphäre.

Hierbei weist der Auslaßausgang 607, wie in Fig. 23 dargestellt, auf: ein Gehäuse 607a zum Einführen einer Auslaßröhre 604, welche mit der Auslaßöffnung 173 verbunden ist; und einen Auslaßkanal 607b zum Auslassen des Kohlendioxids.

Jedoch wird bei der oben erwähnten herkömmlichen Vorrichtung ein Unterdruckaufbau durchgeführt, um Kohlendioxid aus der Lunge des Patienten P aus zulassen. Hierbei wird das ausgeatmete Gas von dem Patienten P in die Dreiweg- Verzweigungsröhre 170 gedrängt. Gleichzeitig damit dringt Atmosphärenluft von dem Auslaßkanal 607b des Auslaßausgangs ein, wie in Fig. 24 dargestellt. Dies führt zu einer Verringerung des ausgelassenen Atmungsgases von dem Patienten, das heißt, zu einer Verringerung des Gasaustausches bei einem Zyklus des Oszillationsluftdruckes.

Ferner ist es bei diesem hochfrequenten Gasaustausch schwierig, den Druck innerhalb des Röhrenweges 604 zu steuern, um einen Mittelwert des Röhreninnendrucks (beinahe Atmosphärendruck) niedriger zu halten als bei der herkömmlichen intermittierenden erzwungenen Ventilation. Gleichzeitig damit wird, wenn eine Menge eines ausgeatmeten Gases erhöht wird, der niedrigste Wert des Mittelwertes des Röhreninnendrucks erhöht.

Ferner wurde bei dem herkömmlichen Verfahren zur künstlichen Atmung des Hochfrequenzoszillations-Typs der Röhreninnendruck zwischen dem Patienten und dem Auslaßende niedriger gehalten als bei der herkömmlichen Vorrichtung zur künstlichen Atmung des intermittierenden Typs. Jedoch dringt, wenn der Mittelwert des Röhreninnendrucks niedrig, wie beinahe Atmosphärendruck, gesetzt wird, die Atmosphärenluft von dem Auslaßende ein, und es ist schwierig, einen Zieldruck zu erhalten. Gleichzeitig damit wird, wenn die ausgeatmete Gasmenge erhöht wird, der Mittelwert des Röhreninnendrucks erhöht.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur künstlichen Atmung zu schaffen, welche in der Lage ist, ein Eindringen der Atmosphärenluft von dem Auslaßende zu verhindern, um einen Gasaustausch mit größerer Wirksamkeit durchzuführen.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Fig. 1 zeigt eine Anordnung einer Vorrichtung zur künstlichen Atmung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, welches Komponenten der Vorrichtung zur künstlichen Atmung des ersten Ausführungsbeispiels darstellt,

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht eines Einwegventils, welches in Fig. 1 dargestellt ist,

Fig. 4 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Einwegventils von Fig. 3,

Fig. 5 zeigt eine Wirkungsweise des Einwegventils; Fig. 5A zeigt eine Wirkungsweise bei einem Überdruck, und Fig. 5B zeigt eine Wirkungsweise bei einem Unterdruck,

Fig. 6 zeigt eine untere Grenze des Steuerdrucks des vorliegenden Ausführungsbeispiels gegenüber der einer herkömmlichen Vorrichtung,

Fig. 7A ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines weiteren Einwegventils, und Fig. 7B ist eine Querschnittsansicht der eingebauten Ventilelemente,

Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht des Einwegventils von Fig. 7. Fig. 8A zeigt ein Ventil bei einem Überdruck, und Fig. 8B zeigt ein Ventil bei einem Unterdruck,

Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren Beispiels des teilweise freigelegten Einwegventils,

Fig. 10 ist eine Querschnittsansicht des Einwegventils von Fig. 9. Fig. 10A zeigt das Ventil bei einem Überdruck, und Fig. 10B zeigt das Ventil bei einem Unterdruck,

Fig. 11 zeigt eine Anordnung einer Vorrichtung zur künstlichen Atmung unter Verwendung eines Lungenmodells für einen Test,

Fig. 12 zeigt eine Gasströmungs-Geschwindigkeitsverteilung in der Dreiweg-Verzweigungsröhre bei einem Überdruck in der Vorrichtung zur künstlichen Atmung unter Verwendung des Lungenmodells. Fig. 12A zeigt eine Strömungsratenverteilung, wenn kein Einwegventil verwendet wird, und Fig. 12B zeigt eine Strömungsrate, wenn ein Einwegventil eingebaut ist,

Fig. 13 zeigt eine Gasströmungs-Geschwindigkeitsverteilung in der Dreiweg-Verzweigungsröhre bei einem Unterdruck in der Vorrichtung zur künstlichen Atmung unter Verwendung des Lungenmodells. Fig. 12A zeigt eine Strömungsratenverteilung, wenn kein Einwegventil verwendet wird, und Fig. 12B zeigt eine Strömungsrate, wenn ein Einwegventil eingebaut ist,

Fig. 14 ist ein Graph, welcher eine Druckänderung während eines kleinen Zeitintervalls in der Dreiweg-Verzweigungsröhre und in dem Lungenmodell der Vorrichtung zur künstlichen Atmung ohne ein Einwegventil darstellt,

Fig. 15 ist ein Graph, welcher eine Druckänderung während eines kleinen Zeitintervalls in der Dreiweg-Verzweigungsröhre und in dem Lungenmodell der Vorrichtung zur künstlichen Atmung unter Verwendung des Einwegventils darstellt,

Fig. 16 zeigt eine Anordnung einer Vorrichtung zur künstlichen Atmung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 17A zeigt einen geschlossenen Zustand einer Umschalteinrichtung, welche in Fig. 16 dargestellt ist, und Fig. 17B zeigt einen offenen Zustand der Umschalteinrichtung, welche in Fig. 16 dargestellt ist,

Fig. 18 zeigt eine Anordnung einer Vorrichtung zur künstlichen Atmung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 19A zeigt einen geschlossenen Zustand einer Umschalteinrichtung, welche in Fig. 18 dargestellt ist, und Fig. 19B zeigt einen offenen Zustand der Umschalteinrichtung, welche in Fig. 18 dargestellt ist,

Fig. 20 zeigt eine Anordnung einer Vorrichtung zur künstlichen Atmung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 21A zeigt einen geschlossenen Zustand einer Umschalteinrichtung, welche in Fig. 20 dargestellt ist, und Fig. 21B zeigt einen offenen Zustand der Umschalteinrichtung, welche in Fig. 20 dargestellt ist,

Fig. 22 ist eine Querschnittsansicht, welche einen Einatmungsgasstrom und einen Ausatmungsgasstrom bei einer herkömmlichen Vorrichtung zur künstlichen Atmung darstellt,

Fig. 23 ist eine Querschnittsansicht eines Ausatmungsventils bei der herkömmlichen Vorrichtung zur künstlichen Atmung,

Fig. 24 ist eine Querschnittsansicht einer externen Luft, welche in den herkömmlichen Auslaßweg strömt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele Ausführungsbeispiel 1

Nachfolgend wird eine Vorrichtung zur künstlichen Atmung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis Fig. 6 beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Grundanordnung einer Vorrichtung zur künstlichen Atmung eines Hochfrequenzoszillations-Typs (HFO) gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Diese Vorrichtung zur künstlichen Atmung des HFO-Typs verwendet ein Einwegventil, welches als Auslaßrichtungs-Regelvorrichtung dient, so daß das ausgeatmete Gas von einem Patienten P lediglich in einer vorbestimmten Richtung strömt, um in die Atmosphäre ausgelassen zu werden. Es sei darauf hingewiesen, daß gleiche Komponenten wie bei dem oben erwähnten herkömmlichen Beispiel durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind und keine redundante Erläuterung erfolgt.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, welches die Gesamtanordnung der Vorrichtung zur künstlichen Atmung des HFO-Typs mit einem Steuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.

Die Vorrichtung 12 zur künstlichen Atmung umfaßt einen Einatmungsblock 62 zum Zuführen von Sauerstoff; einen Luftstromerzeuger 52 zum gleichzeitigen Erzeugen eines Überdrucks Ap und eines Unterdrucks An; eine Drehventilvorrichtung 54 zum abwechselnden Auswählen des Überdrucks und des Unterdrucks, welche durch den Luftstromerzeuger 52 erzeugt werden, um diese in einen vorbestimmten Oszillationsgasdruck Apn umzuwandeln; eine Membranvorrichtung 56 zum Anwenden eines Oszillationsluftdrucks auf ein Atmungsgas (Mischung aus Sauerstoff und Luft), welches von einem Einatmungsgaskanal 62 an einen Patienten P geliefert wird; und eine Membran- Neutralposition-Steuervorrichtung 10.

Der Einatmungsgaskanal 62 umfaßt eine Mischvorrichtung 621 zum Mischen von Sauerstoff mit Freiluft; und einen Befeuchter 622 zum Anwenden von Feuchtigkeit auf die von der Mischvorrichtung 621 übertragene Luft. Der Befeuchter 622 ist mit einer Einatmungsröhre 623 zum Zuführen einer befeuchteten Gasmischung Ai zu dem Patienten P verbunden. Die Einatmungsröhre 623 weist ein mit einer unter Druck stehenden Kammer 563 verbundenes Ende und ein mit der Dreiweg- Verzweigungsröhre 170 verbundenes anderes Ende auf.

Diese Dreiweg-Verzweigungsröhre 170 weist drei Öffnungen auf: eine Öffnung 171 auf der Patientenseite, eine Öffnung 172 auf der Sauerstoffzuführseite, und eine Öffnung 173 auf der Ausatmungsgas-Auslaßseite. Die Öffnung 172 auf der Sauerstoffzuführseite ist mit der Ausatmungsröhre 623 verbunden. Ferner ist die Öffnung 171 auf der Patientenseite mit einer Einatmungsröhre 605 verbunden, welche den Patienten P erreicht. An dieser Einatmungsröhre 605 ist ein Drucksensor 624 zum Erfassen eines Ausatmungszustands des Patienten P vorgesehen.

Ferner ist die Öffnung 173 auf der Ausatmungsgas- Auslaßseite der Dreiweg-Verzweigungsröhre 170 mit einem Ende der Auslaßröhre 604 verbunden, welche mit eine Auslaßventil 807 verbunden ist, wodurch ein Auslaßweg für das ausgeatmete Gas von dem Patienten P gebildet wird. Das Auslaßventil 807 umfaßt einen Gasauslaßkanal 807b und ein elektromagnetisches Strömungsraten-Steuerventil (?contro silicon sheet?) 807c. Das oben erwähnte Einwegventil 7 ist an dem Auslaßkanal 807b angebracht. Die Strömungsrate durch das elektromagnetische Ventil 807c wird gemäß einem Ausgangssignal des Drucksensors 624 gesteuert.

Der Luftstromerzeuger 52 umfaßt eine Überdruckröhre 521 und eine Unterdruckföhre 522. Luft wird in die Unterdruckröhre 522 aufgenommen, und die Luft wird von der Überdruckröhre 521 ausgelassen. Diese Überdruckröhre 521 ist mit einer Öffnungsröhre 524 verbunden, welche mit der Ereiluft verbunden ist, und die Unterdruckröhre 522 ist mit einer Öffnungsröhre 523 verbunden.

Die Drehventilvorrichtung 54 ist aufgebaut aus einem Drehventil 544 mit Kanälen 541, 542 und 543; und einem Antriebsblock 545 zum Drehen des Drehventils 544. Der Antriebsblock 545 umfaßt einen Motor und ein Untersetzungsgetriebe (nicht dargestellt) zum Drehen des Drehventils 544 beispielsweise mit 900 ?UPM?. Jedesmal, wenn das Drehventil 544 eine Drehung ausführt, wird der Kanal 541 in Verbindung mit dem Kanal 543 gebracht, und anschließend wird der Kanal 542 in Verbindung mit dem Kanal 543 gebracht, so wird eine Sauerstoffzufuhr mit dem Oszillationsluftdruck Apn einer Frequenz von 15 Hz bewirkt. Ein Kanal 543 ist mit einer Oszillationsluftdruckröhre 546 zum Übertragen des Oszillationsluftdrucks Apn zu der Membranvorrichtung 56 verbunden. Ein Strömungsraten-Steuerventil 547 ist in die Oszillationsluftdruckröhre 546 eingesetzt.

Die Membranvorrichtung 56 umfaßt eine unter Druck setzende Kammer 562, eine unter Druck stehende Kammer 563 und eine Membran 561. Die unter Druck setzende Kammer 562 ist mit der Oszillationsluftdruckröhre 546 verbunden.

Nachfolgend wird die Membran-Neutralposition- Steuervorrichtung 10 erläutert, welche umfaßt: einen Membranpositionssensor 601 zum Erfassen der Position der Membran 561; ein Drucksteuerventil 14 (Drucksteuervorrichtung) zum Steuern des Überdrucks Ap, des Unterdrucks An und des Oszillationsluftdrucks Apn; und einen Steuerblock 16 zum Steuern eines Drucksteuerventils 14 gemäß der Position der Membran 561, welche durch den Membranpositionssensor erfaßt wird, wobei das Drucksteuerventil 14 mechanisch ähnlich dem Drehventil ist. Das Steuerventil 14 umfaßt einen Hauptkörper 146 mit Kanälen 141 bis 145; ein Drehelement 149, angeordnet in dem Hauptkörper, zum Verbinden der Kanäle 141, 142, 143, 144 und 145 mit einer vorbestimmten Kombination, und einen Stellantrieb 147 zum Drehen dieses Drehelements 149 in eine normale Richtung und eine umgekehrte Richtung. Der Stellantrieb ist aufgebaut aus einem Motor und einem Untersetzungsgetriebe und ist in der Lage, das Drehelement 149 mit einem gewünschten Winkel zu drehen.

Der Kanal 141 des Drucksteuerventils 14 ist mit einer Überdruck-Umleitungsröhre 181 verbunden. Der Kanal 142 ist mit einer Unterdruck-Umleitungsröhre 182 verbunden, welcher mit der Unterdruckröhre 522 verbunden ist. Der Kanal 143 ist mit einer Oszillationsluftdruck-Umleitungsröhre 183 verbunden, welche mit einer Oszillationsluftdruckröhre 546 verbunden ist. Die Kanäle 144 und 145 sind jeweils mit den Freiluftkanälen 184 und 185 verbunden.

Das Drucksteuerventil 14 ist normalerweise in einem Zustand, in welchem sämtliche der Kanäle 141 bis 145 geschlossen sind. Das Drucksteuerventil 14 wird in einen Zustand A oder einen Zustand B umgeschaltet, wenn die Membran 561 in einer anormalen Position ist.

In einem Zustand A ist der Kanal 141 mit dem Kanal 144 verbunden, und der Kanal 142 ist mit dem Kanal 143 verbunden. In diesem Fall ist der Kanal 145 geschlossen. In diesem Zustand A wird der Absolutwert des Überdrucks Ap, erzeugt durch den Luftstromerzeuger 52, verringert. Ferner werden ein Oszillationsluftdruck Apn und ein Unterdruck An gleichzeitig auf die Membran 561 angewandt.

In einem Zustand B ist der Kanal 142 mit dem Kanal 145 verbunden, und der Kanal 141 ist mit dem Kanal 143 verbunden. In diesem Fall ist der Kanal 144 geschlossen. In diesem Zustand B wird der Absolutwert des Unterdrucks An, erzeugt durch den Luftstromerzeuger 52, vergrößert. Ferner werden der Oszillationsluftdruck Apn und ein positiver Druck Ap gleichzeitig auf die Membran 561 angewandt.

Der Steuerblock 16 umfaßt einen Mikrocomputer beispielsweise mit einer CPU, einem ROM, einem RAM und einer E/A-Schnittstelle. Dieser Steuerblock wird versorgt mit der Information über eine Betätigung der Membran 561, welche von dem Membranpositionssensor erhalten wird, und gemäß dieser Information erfaßt dieser eine Verschiebung der Membran 561 aus ihrer mittleren Neutralposition. Wenn die mittlere Neutralposition der Membran geändert ist, so arbeitet der Steuerblock 16 wie folgt.

Wenn die Neutralposition der Membran 561 in Richtung des Patienten P (rechts in der Figur) verschoben ist, so wird das Drucksteuerventil 14 in den Zustand A umgeschaltet. In diesem Zustand A wird ein Absolutwert des Überdrucks Ap, erzeugt durch den Luftstromerzeuger 52, verringert. Ferner wird auch der Oszillationsluftdruck Apn verringert. So wird die Position der Membran 561 zu der Mitte korrigiert.

Wenn hingegen die Neutralposition der Membran 561 in Richtung des Luftstromerzeugers 52 (links in der Figur) verschoben ist, so wird das Drucksteuerventil 14 in den Zustand B umgeschaltet. In diesem Zustand B wird der Unterdruck An erhöht, und der Oszillationsluftdruck Apn wird erhöht. So wird die Neutralposition der Membran zu der Mitte korrigiert.

Dies bedeutet, daß eine Korrektur der Neutralposition der Membran 561 schnell und wirksam durchgeführt werden kann, da sowohl der Überdruck Ap als auch der Unterdruck An zusammen mit dem Oszillationsluftdruck Apn gesteuert werden, anstatt die Atmosphärenluft allein zu verwenden.

Nachfolgend wird das Einwegventil unter Bezugnahme auf Fig. 3 bis Fig. 5 erläutert.

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht des Einwegventils 7, welches an dem Auslaßventil 807 angebracht ist. Fig. 4 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Einwegventils 7. Fig. 5 erläutert eine Wirkungsweise des Einwegventils 7. Dieses Einwegventil 7 umfaßt einen ein Durchgangsloch bildenden Körper 71 mit zwei zylindrischen Elementen 72a und 72b und eine Trennwand 73 mit Durchgangslöchern 73a zum Durchlassen einer ausgeatmeten Gases; und ein filmförmiges Ventilelement 75, welches in der Nähe der Durchgangslöcher 73a eingesetzt ist, um die Durchgangslöcher von der Stromabwärtsseite abzudecken.

Wie in Fig. 4 dargestellt, ist der ein Durchgangsloch bildende Körper 71 aufgebaut aus zwei zylindrischen Elementen 72a und 72b, welche miteinander verbunden sind, um einen einzigen zylindrischen Körper 72 zu bilden, und der Trennwand 73, um einen Innenraum des zylindrischen Körpers 72 in zwei Abschnitte (erster Abschnitt und zweiter Abschnitt) zu trennen. Das Einwegventil 7 ist mit dem in den Auslaßkanal 807b des Auslaßventils 807 eingesetzten Zylinderkörper 72 angebracht (siehe Fig. 3). Ferner weist die Trennwand 4 Durchgangslöcher 73a auf, welche um die Mitte der Trennwand in einem gleichen Abstand angeordnet sind.

Das Ventilelement 75 mit einer hohen Elastizität ist auf der Stromabwärtsseite der Trennwand 73 eingesetzt. Dieses Ventilelement 72 weist eine Scheibenform mit einem Durchmesser auf, welcher etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des zylindrischen Körpers 72, und ist an der Mitte der Trennwand durch einen Stift 76 befestigt. Dies bedeutet, daß dieses Ventilelement sämtliche der vier Durchgangslöcher 73a abdeckt. Bei dem Einwegventil 7 mit der oben erwähnten Gestaltung drückt, wenn ein Überdruck durch die Membranvorrichtung 56 angewandt wird, ein Innendruck des Auslaßventils 807 auf das Ventilelement 75, und ein ausgeatmetes Gas wird von den Durchgangslöchern 73a (Fig. 5a) ausgelassen. Hingegen wird, wenn ein Unterdruck angewandt wird, das Ventilelement 75 durch die Freiluft zu der Trennwand 73 gedrückt, um die Durchgangslöcher 73a abzudecken (Fig. 5B).

Nachfolgend wird die Wirkungsweise der Vorrichtung 12 zur künstlichen Atmung mit dem oben erwähnten Aufbau erläutert.

Zunächst wird ein Gasgemisch (Ai), welches Sauerstoff enthält, von dem Einatmungsblock geliefert, und der Luftstromerzeuger 52 startet einen Antriebsbetrieb. Der Überdruck Ap und der Unterdruck An, welche durch den Luftstromerzeuger 52 erzeugt werden, werden in einen Oszillationsgasdruck Apn umgewandelt, welcher der Membranvorrichtung 56 zugeführt wird. In der Membranvorrichtung 56 wird die Membran 561 durch den Zyklus des Oszillationsgasdruck Apn zum Schwingen gebracht. Die Oszillation der Membran 561 ändert den Druck innerhalb der Einatmungsröhre 623. Bei diesem Überdruck Ap des Oszillationsgasdrucks Apn wird Sauerstoff Ai einem Patienten P zu jedem Zeitpunkt zugeführt? die ganze Zeit?. Ferner wird bei dem Unterdruck des Oszillationsgasdrucks Apn ausgeatmetes Gas, welches Kohlendioxid enthält, aus der Lunge des Patienten P in die Dreiweg-Verzweigungsröhre 170 gezogen und über die Auslaßöffnung 173 und die Auslaßröhre 604 ausgelassen.

Hierbei wird die Konvex-Konkav-Bewegung der Membran 561 durch den Membranpositionssensor 601 erfaßt, und erfaßte Daten werden dem Steuerblock 16 zugeführt. Wenn die Bewegung der Membran durch ein spontanes Atmen gestört wird, so wird diese Information sofort an den Steuerblock 16 ausgegeben. Beispielsweise arbeitet, wenn die Mittenposition der Membran 561 in Richtung des Patienten P (rechts in Fig. 2) verschoben ist, der Steuerblock 16 derart, daß er das Drucksteuerventil 14 in den Zustand A umschaltet, so daß die Mittenposition der Membran korrigiert wird. Ferner arbeitet, wenn die Mittenposition der Membran 561 in Richtung des Luftstromerzeugers 52 (links in Fig. 2) verschoben ist, der Steuerblock derart, daß er das Drucksteuerventil 14 in den Zustand B umschaltet, um die Position der Membran 56 zu korrigieren. So wird die Membran 561 in der Mitte gehalten, was eine stabile Atmung ermöglicht.

Nachfolgend wird die Wirkungsweise eines Auslaßweges eines ausgeatmeten Gases unter Bezugnahme auf Fig. 2, Fig. 3 und Fig. 5 erläutert. Zunächst wird, wenn ein Überdruck Ap von der Membranvorrichtung 56 angewandt wird, das ausgeatmete Gas von dem Patienten P durch die Auslaßröhre 604 (siehe Fig. 1) in das Gehäuse 807a des Auslaßventils 807 geschickt. Dies erhöht einen Innendruck in dem Gehäuse 807a und bewegt das Ventilelement 75 nach unten, um die Löcher 73a (Fig. 5A) zu öffnen. So wird das Gas aus der Vorrichtung 12 zur künstlichen Atmung ausgelassen.

Ferner wird, wenn ein Unterdruck Pn von der Membranvorrichtung 56 angewandt wird, der Innendruck in dem Gehäuse 807a des Auslaßventils 807 verringert. Das Ventilelement 75 wird zu der Trennwand 73 gedrückt, um die Durchgangslöcher 73a zu schließen. So wird ein Eindringen der Atmosphärenluft verhindert.

Wie oben beschrieben, verwendet das vorliegende Ausführungsbeispiel das oben erwähnte Einwegventil in dem Auslaßkanal 807b des Auslaßventils 807. Dementsprechend ist es möglich, ein Eindringen der Atmosphärenluft nicht nur bei einem Überdruck, sondern auch bei einem Unterdruck oder Oszillationsdruck zu verhindern. Dies verhindert einen Rückfluß des ausgeatmeten Gases, wodurch das Volumen des ausgeatmeten Gases, das heißt, die Gasaustauschmenge pro einem Zyklus der Oszillation, erhöht wird.

Ferner ist es aufgrund der Tatsache, daß diese Vorrichtung zur künstlichen Atmung ein Eindringen der Atmosphärenluft verhindert, einfach, einen mittleren Druck in der Nähe des Mundes des Patienten (im weiteren als Munddruck bezeichnet), auf einem niedrigen Wert zu halten.

Fig. 6 zeigt eine Änderung des mittleren Munddrucks in Abhängigkeit von der Druckeinstellung. Eine Vollinie stellt ein Beobachtungsergebnis bei Verwendung der erfindungsgemäßen Atmungsvorrichtung 12 dar. Eine Strichlinie stellt ein Beobachtungsergebnis bei Verwendung einer herkömmlichen Atmungsvorrichtung dar. Wenn die Einatmungsgasversorgung auf 20 Liter/Min. festgelegt ist, so kann selbst dann, wenn die Druckeinstellung gesenkt ist, der mittlere Munddruck nicht weiter als 130 mmH₂O gesenkt werden. Hingegen kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 12 zur künstlichen Atmung der Munddruck auf 50 mmH₂O gesenkt werden. Dies bedeutet, daß die Vorrichtung zur künstlichen Atmung mit einem Einwegventil den Munddruck niedriger setzen kann als die herkömmliche Vorrichtung zur künstlichen Atmung.

Fig. 7 zeigt ein weiteres Beispiel des Einwegventils, bei welchem ein filmförmiges Ventilelement 75A in dem Auslaßventil (?control silicon sheet?) 807 angebracht ist. Das Ventilelement 75A besteht vorzugsweise aus Gummi oder Harz mit einer hohen Elastizität. Dieses Ventilelement 75A ist neben einer Auslaßöffnung der Auslaßröhre 604 angeordnet. Die Mitte 75Aa des Ventilelements 75A ist an dem elektromagnetischen Ventil 807c befestigt.

Wenn das filmförmige Ventilelement 75A einem Überdruck an der Membranvorrichtung 56 ausgesetzt ist, so behält das Ventilelement 75A eine normale Form, wie in Fig. 8A dargestellt. Dies bedeutet, daß das ausgeatmete Gas ausströmt, wobei es durch einen Zwischenraum zwischen dem Ventilelement 75A und der Auslaßröhre 604 hindurchtritt, wie in Fig. 8A dargestellt.

Hingegen wird, wie in Fig. 8B dargestellt, wenn ein Unterdruck von der Membranvorrichtung 56 auf das Ventilelement 75A wirkt, dessen Umfang 75Ab derart verformt, daß dieser die Auslaßröhre 604 schließt. Dementsprechend kann keine Atmosphärenluft in die Auslaßröhre 604 eindringen.

So arbeitet das Ventilelement 75A in der gleichen Weise wie das oben erwähnte Einwegventil. Dieses Ventilelement 75A kann leicht zu einer herkömmlichen Anordnung einer Vorrichtung zur künstlichen Atmung hinzugefügt werden. Dementsprechend existiert ein Vorteil, welcher darin besteht, daß das herkömmliche Herstellverfahren nicht erheblich geändert werden muß.

Fig. 9 zeigt ein weiteres Beispiel eines Einwegventils 7B. Dieses Einwegventil ist aufgebaut aus einem zylindrischen Gehäuse 71B und einem kugelförmigen Ventilelement 75B. Das zylindrische Gehäuse ist über ein Verbindungsrohr 608B mit dem Auslaßkanal 607B des Auslaßventils 807 verbunden. Ein Ventilelement 75B ist in dem zylindrischen Gehäuse 71B enthalten. Die Mittelachse des zylindrischen Gehäuses 71B ist vertikal angeordnet. Das zylindrische Gehäuse 71B weist eine geschlossene Oberseite und eine offene Unterseite auf. Dies bedeutet, daß die Unterseite ein Hauptdurchgangsloch 72B zum Einführen des ausgeatmeten Gases aufweist. Dieses Hauptdurchgangsloch 72B ist mit dem oben erwähnten Verbindungsrohr 608B verbunden. Ferner weist dieses zylindrische Gehäuse 71B zwei Seitenlöcher 73B in der unteren Hälfte der Längsrichtung auf. Das in das zylindrische Gehäuse 71B eingeführte ausgeatmete Gas wird durch diese Seitenlöcher 73B ausgelassen. Das ausgeatmete Gas, welches in das zylindrische Gehäuse 71B gelangt, wird von diesen Seitenlöchern ausgelassen. Es sei darauf hingewiesen, daß das Hauptloch 72B eine kreisartige Form aufweist, welche mit dem zylindrischen Gehäuse 71B koaxial ist, und einen Durchmesser, welcher kleiner ist als der Durchmesser des zylindrischen Gehäuses. Das kugelförmige Ventilelement 75 weist einen Durchmesser auf, welcher etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des zylindrischen Gehäuses 71B, und kann sich nach oben und unten in dem zylindrischen Gehäuse 71B bewegen. Normalerweise bleibt das kugelförmige Ventilelement 75B an einer unteren Position, um das Hauptloch 72B abzudecken.

Wie in Fig. 10A dargestellt, wird, wenn ein Überdruck von der Membranvorrichtung 56 angewandt wird, das kugelförmige Ventilelement 75B nach oben gedrückt. Wenn das kugelförmige Ventilelement 75B höher gedrückt wird als die Seitenlöcher 73B, so ist das Hauptloch 72B in Verbindung mit den Seitenlöchern, so daß das ausgeatmete Gas durch die Seitenlöcher aus der Vorrichtung 12 zur künstlichen Atmung ausgelassen wird.

Hingegen steht, wie in Fig. 10B dargestellt, wenn ein Unterdruck von der Membranvorrichtung 56 angewandt wird, das Verbindungsrohr unter einem Unterdruck. Dementsprechend wird das kugelförmige Ventilelement 75B zu dessen unteren Position bewegt, um die Unterseite abzudecken. Dies verhindert ein Eindringen der Atmosphärenluft durch das Einwegventil 7B.

So weist das Einwegventil 7B die gleiche Wirkung wie das oben erwähnte Einwegventil 7 auf. Ferner ist das Einwegventil 7B als getrennter Körper von dem Auslaßventil 607 gebildet. Dies erleichtert eine Wartung.

Beispiel

Unter Bezugnahme auf Fig. 11 bis Fig. 15 wird ein spezifisches Beispiel des vorliegenden Ausführungsbeispiels in Vergleich mit einer herkömmlichen Vorrichtung zur künstlichen Atmung ohne Einwegventil erläutert. Dieser Vergleich wurde unter Verwendung eines Lungenmodells (siehe Fig. 11) vorgenommen, welches eine Einrichtung zum Liefern einer vorbestimmten Menge von Kohlendioxid aufweist.

Fig. 12 zeigt eine Strömungsratenverteilung innerhalb der Dreiwegröhre 170, wenn diese einem Überdruck von der Membranvorrichtung 56 ausgesetzt ist. Fig. 12A zeigt einen Fall ohne Einwegventil, und Fig. 12B zeigt einen Fall der Vorrichtung 12 zur künstlichen Atmung mit einem Einwegventil 7.

Wie in Fig. 12A gegenüber Fig. 12B dargestellt, neigt, wenn kein Einwegventil vorgesehen ist, das Einatmungsgas dazu, eher in das Auslaßventil 807 als in das Lungenmodell M zu strömen. Wenn das Einwegventil 7 vorgesehen ist, so strömt das Einatmungsgas sowohl in das Lungenmodell M als auch in das Auslaßventil 807. Es kann beobachtet werden, daß das Einwegventil den Fluß in Richtung des Auslaßventils 607 unterdrückt, was wiederum den Fluß in das Lungenmodell M erhöht.

Fig. 13 zeigt eine Strömungsratenverteilung innerhalb der Dreiwegröhre 170, wenn diese einem Unterdruck von der Membranvorrichtung 56 ausgesetzt ist. Fig. 13A zeigt einen Fall ohne Einwegventil, und Fig. 13B zeigt einen Fall der Vorrichtung 12 zur künstlichen Atmung mit einem Einwegventil 7.

Wie in Fig. 13A gegenüber Fig. 13B dargestellt, strömt, wenn kein Einwegventil vorgesehen ist, viel Atmosphärenluft in das Auslaßventil 807, und ein Volumen eines ausgeatmeten Gases von dem Lungenmodell verringert sich. Hingegen strömt, im Falle der Vorrichtung 12 zur künstlichen Atmung mit dem Einwegventil 7 beinahe keine Atmosphärenluft in die Vorrichtung, und es erfolgt vorzugsweise ein Auslassen des ausgeatmeten Gases von dem Lungenmodell.

Fig. 14 zeigt eine Innendruckänderung (lediglich drei Zyklen) in dem Lungenmodell (untere Linie) und in der Dreiwegröhre (obere Linie), verbunden mit einer Vorrichtung zur künstlichen Atmung ohne Einwegventil, wenn der Oszillationsluftdruck auf eine Frequenz von 15 Hz festgelegt ist.

Fig. 15 zeigt eine Innendruckänderung (lediglich drei Zyklen) in dem Lungenmodell (untere Linie) und in der Dreiwegröhre (obere Linie), verbunden mit der Vorrichtung zur künstlichen Atmung mit dem Einwegventil, wenn der Oszillationsluftdruck auf die selbe Frequenz wie in Fig. 4 festgelegt ist.

Aus dem Vergleich zwischen den oben erwähnten Fällen ist ersichtlich, daß dann, wenn kein Einwegventil vorgesehen ist, eine Druckamplitude, das heißt, eine Maximaldruckdifferenz in der Dreiphasenröhre 46 mmH₂O beträgt, wohingegen bei der Vorrichtung 12 zur künstlichen Atmung mit einem Einwegventil die Druckamplitude 62 mmH₂O beträgt. Der Grund hierfür besteht darin, daß dann, wenn kein Einwegventil vorgesehen ist, während einer Unterdruckperiode Atmosphärenluft in die Vorrichtung eindringt und es unmöglich ist, einen ausreichend niedrigen Druck zu erhalten.

Die Tests von Fig. 14 und Fig. 15 wurden gefolgt von einer Messung der Menge des ausgeatmeten Gases. Es wurde festgestellt, daß dann, wenn kein Einwegventil vorgesehen ist, eine Berechnung der Austauschmenge bei dem Lungenmodell pro einem Zyklus 84 cc ergab, wohingegen dann, wenn ein Einwegventil vorgesehen ist, eine Austauschmenge von 103 cc berechnet wurde. Dies erklärt sich ebenfalls durch das Vorhandensein und Nichtvorhandensein des Einwegventils, ohne welches Atmosphärenluft in die Vorrichtung eindringt.

Ausführungsbeispiel 2

Nachfolgend wird ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 16 und Fig. 17 beschrieben.

Die Vorrichtung 12C zur künstlichen Atmung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist identisch mit der Vorrichtung 12 zur künstlichen Atmung des ersten Ausführungsbeispiels, abgesehen davon, daß eine Umschalteinrichtung 7C anstelle des Einwegventils und des Auslaßventils 807 vorgesehen ist.

Die Umschalteinrichtung 7C ist aufgebaut aus einem Abdeckungselement 71C und einer Kurbelvorrichtung. Das Abdeckungselement 71C ist an dem Auslaßende 604a der Auslaßröhre 604 angeordnet. Das Abdeckungselement bewegt sich hin und her, um das Auslaßende 604a zu öffnen und zu schließen. Dieses Abdeckungselement 71C ist in einem zylindrischen Körper 72C angebracht, welcher auf der gleichen Achse wie die Auslaßröhre 604 in einer derartigen Weise angeordnet ist, daß sich das Abdeckungselement 71C in dem zylindrischen Körper 72C hin und herbewegen kann. Das Abdeckungselement weist eine Kreisform auf, deren Außendurchmesser größer ist als der Durchmesser des Auslaßendes 604a der Auslaßröhre 604.

Das Abdeckungselement 71C wird durch die Kurbelvorrichtung getragen. Diese Kurbelvorrichtung ist aufgebaut aus einer Drehscheibe 73C, einer Verbindungsschiene 74C und einem Antriebsmotor 75C. Die Drehscheibe 73C dient als Kurbelwelle. Die Verbindungsschiene 74C weist ein Ende auf, welches an einem Umfangspunkt der Drehscheibe 73C angebracht ist, und sie weist ein anderes Ende auf, welches an der Rückseite der Abdeckung angebracht ist. Der Antriebsmotor 75C verleiht der Drehscheibe eine Drehkraft.

Wie in Fig. 17A dargestellt, fließt, wenn der Verbindungsschienen-Anbringungspunkt auf der Drehscheibe am nächsten zu dem zylindrischen Körper 72C ist, das Abdeckungselement 71C das Auslaßende 604a. Das Abdeckungselement 71C weist eine Seite auf, welche aus einem elastischen Material, wie Gummi oder Harz, besteht und dem Auslaßende zugewandt ist. Dementsprechend ist es, wenn das Abdeckungselement 71C in Berührung mit dem Auslaßende 604a gebracht wird, möglich, eine hohe Dichtungswirkung beizubehalten. Dies verhindert ein Eindringen einer Atmosphärenluft durch das Auslaßende 604a in die Auslaßröhre.

Der Antriebsmotor der Kurbelvorrichtung ist ein Schrittmotor. Dementsprechend ist es möglich, lediglich einen erforderlichen Betrag gemäß einem externen Betätigungssignal zu drehen. Ferner umfaßt diese Vorrichtung 12C zur künstlichen Atmung eine Synchronisations-Steuerschaltung 161C zusätzlich zu dem oben erwähnten Steuerblock 16C. Die Synchronisations-Steuer schaltung 161C hat die Aufgabe, eine Umschaltbetätigung der Umschalteinrichtung 7C mit einem Zyklus des Oszillationsluftdrucks Apn zu synchronisieren.

Dies bedeutet, daß diese Synchronisations-Steuerschaltung den Antriebsblock 545 der Drehventilvorrichtung mit dem Antriebsmotor 75C synchronisiert. Ferner steuert diese Synchronisations-Steuerschaltung 161C den Antriebsmotor 75C zu einem Zeitpunkt, zu welchem das Abdeckungselement 71C das Auslaßende 604a der Auslaßröhre 604 unter einem Unterdruck schließt.

Dementsprechend ist bei dieser Vorrichtung 12C zur künstlichen Atmung dann, wenn ein Überdruck durch die Membranvorrichtung 56 erzeugt wird, das Abdeckungselement 71C von dem Entladungsende 604 in Abstand (Fig. 7B). So wird ein ausgeatmetes Gas von dem Patienten P durch die Auslaßröhre 604 aus der Vorrichtung 12C zur künstlichen Atmung ausgelassen.

Ferner schließt, wenn ein Unterdruck durch die Membranvorrichtung 56 erzeugt wird, das Abdeckungselement 71C den Auslaß, kann in die Auslaßröhre 604 eindringen. Ferner wird das Abdeckungselement durch den Antriebsmotor 75C aktiv geöffnet, ohne daß Zeit zum Öffnen erforderlich ist.

Dementsprechend ist es möglich, einen Auslaß mit größerer Wirkung durchzuführen als bei Verwendung des Einwegventils.

Ausführungsbeispiel 3

Nachfolgend wird ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 18 und Fig. 19 beschrieben.

Die Vorrichtung 12D zur künstlichen Atmung ist identisch mit der Vorrichtung 12 zur künstlichen Atmung, abgesehen davon, daß eine Auslaßweg-Auf/Zu-Umschalteinrichtung 7D anstelle des Einwegventils und des Auslaßventils 807 vorgesehen ist.

Die Auf/Zu-Umschalteinrichtung 7D umfaßt eine Drehplatte 71D und einen Antriebsmotor 72D. Die Drehplatte 71D weist Durchgangslöcher 712D und einen Festbereich 711D zum Schließen des Auslaßendes 604a der Auslaßröhre 604 auf. Diese Drehplatte 71D ist ausgebildet als Scheibenform, und deren Mitte ist an der Drehachse des Antriebsmotors 72D befestigt. Diese Drehplatte 71D ist derart angeordnet, daß das Auslaßende 604a der Auslaßröhre 604 durch den Festbereich geschlossen wird.

Ein Außendurchmesser der Drehplatte 71D ist zwei oder mehr Mal größer als der Außendurchmesser des Auslaßendes. Die Durchgangslöcher 721D sind in dieser Drehplatte an symmetrischen Positionen bezüglich der Mitte der Scheibenform ausgebildet, und jedes hat seine Mitte auf dem gleichen Kreis. Der übrige Festabschnitt 711D der Drehplatte 71D dient als Auslaßstoppbereich.

Das Auslaßende 604a ist in Angrenzung mit der Drehplatte 71D, wobei dessen Mitte auf dem oben erwähnten Kreis angeordnet ist. Dementsprechend wechseln sich die Durchgangslöcher und der Auslaßstoppbereich ab, wenn die Drehplatte 71 durch den Antriebsmotor gedreht wird, das heißt, jedesmal dann, wenn die Drehplatte 71 um 90 Grad gedreht wird. Es gibt beinahe keinen Zwischenraum zwischen dem Auslaßende 604a und der Drehplatte 71D beinahe in einem Gleitzustand. Dementsprechend wird, wenn das Entladungsende 604a dem Auslaßstoppbereich 711D (Fig. 19A) zugewandt ist, die Auslaßröhre 604 beinahe um 100% geschlossen. Wenn das Auslaßende 604a einem der Durchgangslöcher 712D (Fig. 19B) zugewandt ist, so befindet sich die Auslaßröhre 604 in einem vollständig geöffneten Zustand.

Der Antriebsmotor 72D ist ein Schrittmotor. Es ist möglich, eine Drehung um erforderliche Grade gemäß einem externen Betätigungssignal auszuführen.

Bei der Vorrichtung 12D zur künstlichen Atmung ist ein Drucksensor 604b in der Auslaßröhre 604 angebracht, um den Innendruck in der Entladungsröhre 604 zu erfassen.

Bei dieser Vorrichtung zur künstlichen Atmung ist eine Synchronisations-Steuerschaltung 161D zu dem oben erwähnten Steuerblock 16 hinzugefügt. Diese Synchronisations- Steuerschaltung 16 führt eine Umschaltbetätigung der Auf/Zu- Umschalteinrichtung gemäß dem Ausgangssignal von dem Drucksensor 604b aus. Dies bedeutet, daß sich der Antriebsmotor 75C in Synchronität mit dem erfaßten Oszillationsluftdruck Apn dreht.

Wenn ein Überdruck durch den Drucksensor 604b erfaßt wird, so positioniert die Synchronisations-Steuerschaltung 161D eines der Durchgangslöcher an die Position des Auslaßendes 604a. Als nächstes positioniert, wenn ein Unterdruck durch den Drucksensor 604b erfaßt wird, die Synchronisations- Steuerschaltung 161 die Festfläche (geschlossene Fläche) 711D an das Auslaßende 604a. Der Oszillationsluftdruck Apn wechselt einen Überdruck und einen Unterdruck ab. Entsprechend dieser Wechselgeschwindigkeit wird die Drehplatte 71D gedreht. Der Antriebsmotor 72D kann ein Geschwindigkeitssteuermotor sein, welcher billiger ist als der Schrittmotor.

So wird bei dieser Vorrichtung 12D zur künstlichen Atmung, wenn die Auslaßröhre 604 unter einem Überdruck steht, das ausgeatmete Gas von dem Auslaßende 712D ausgelassen; und wenn die Auslaßröhre unter einem Unterdruck steht wird das Auslaßende 604a durch den Festbereich (Schließbereich) 711D geschlossen, um ein Eindringen der Atmosphärenluft zu verhindern.

Wie oben beschrieben, kann die Vorrichtung 12D zur künstlichen Atmung die gleiche Wirkung wie die oben erwähnte Vorrichtung 12 zur künstlichen Atmung aufweisen. Ferner ist der Drucksensor 604b unmittelbar vor der Auf/Zu- Umschalteinrichtung vorgesehen, und in Übereinstimmung mit einem durch den Drucksensor 604b erfaßten Druck wird entschieden, die Auslaßröhre zu öffnen bzw. zu schließen. Dies verringert eine Phasendifferenzwirkung zwischen der Auf/Zu- Umschalteinrichtung 7D und dem Drucksensor 604. Ferner öffnet der Antriebsmotor aktiv das Auslaßende 604a, wobei nicht viel Zeit, wie im Falle einer Verwendung des Einwegventils, erforderlich ist.

Ausführungsbeispiel 4

Nachfolgend wird ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 20 und Fig. 21 beschrieben.

Die Vorrichtung 12E zur künstlichen Atmung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel verwendet einen anderen Typ einer Auf/Zu-Umschalteinrichtung 7E anstelle des Einwegventils als Auslaßrichtungs-Regelvorrichtung. Diese Vorrichtung 12E zur künstlichen Atmung weist einen Aufbau auf, welche identisch ist zu dem Aufbau der Vorrichtung 12 zur künstlichen Atmung, soweit nicht anders angegeben.

Die Auf/Zu-Umschalteinrichtung 7E umfaßt: einen zylindrischen Drehkörper mit einem Abschaltabschnitt 712E zum Auslassen und einen Festabschnitt 711E zum Schließen; einen zylindrischen Rahmen 72E zum drehbaren Enthalten dieses zylindrischen Drehkörpers; und einen Antriebsmotor 73E zum Drehen des zylindrischen Drehkörpers 71E.

Der zylindrische Rahmen 72E ist an dem Auslaßende der Auslaßröhre 604 angeordnet (siehe Strich-Punkt-Punkt-Linie in Fig. 21). Dieser zylindrische Rahmen weist eine offene Oberseite und eine feste Unterseite auf. Die Auslaßröhre 604 schiebt sich in die Umfangswand des zylindrischen Rahmens 72E und ist in Verbindung mit dem Innenraum des zylindrischen Rahmens 72E. Innerhalb des zylindrischen Rahmens 72E ist ein zylindrischer Drehkörper mit einem Außendurchmesser angeordnet, welcher beinahe gleich dem Innendurchmesser des zylindrische Rahmens 72E ist, in einer derartigen Weise, daß der zylindrische Drehkörper gedreht werden kann.

Der zylindrische Drehkörper 71E weist eine offene Oberseite und eine feste Unterseite, wie der zylindrische Rahmen 72E, und einen Abschaltabschnitt in der Umfangswand auf. Die Position (Höhenrichtung) des zylindrischen Drehkörpers entspricht beinahe der Position des Auslaßröhrenendes.

Hier wird bei dem zylindrischen Drehkörper 71E der Abschaltabschnitt als offene Fläche und der übrige Abschnitt als Schließfläche bezeichnet. Die Mitte der Unterseite dieses zylindrischen Drehkörpers 71E ist mit der Drehwelle des Antriebsmotors 73E verbunden. Der zylindrische Drehkörper 71B wird durch den Antriebsmotor 73E bezüglich des zylindrischen Rahmens 72E gedreht.

Der Antriebsmotor 73E ist ein Schrittmotor, und es ist möglich, eine Drehung um einen Winkel gemäß einem externen Betätigungssignal auszuführen. Dementsprechend wird, wie in Fig. 19A dargestellt, wenn die Schließfläche 711E des zylindrischen Drehkörpers 71E derart positioniert ist, daß sie dem Auslaßende zugewandt ist, die Auslaßröhre 604 geschlossen. Ferner kann, wie in Fig. 19B dargestellt, wenn die offene Fläche 712E des zylindrischen Drehkörpers 71E derart positioniert ist, daß sie dem Auslaßende der Auslaßröhre 604 zugewandt ist, die Auslaßröhre 604 das ausgeatmete Gas auslassen.

Ferner ist ein Drucksensor 604b an der Auslaßröhre 604 angebracht, da der Steuerblock 16 eine Synchronisations- Steuerschaltung 161D zum Synchronisieren des Wechsels zwischen dem offenen und dem geschlossenen Zustand der Auf/Zu- Umschalteinrichtung 7E mit dem Zyklus des Oszillationsluftdrucks Apn, welcher durch den Drucksensor 604b erfaßt wird, umfaßt.

Diese Synchronisations-Steuerschaltung 161D arbeitet wie folgt. Wenn ein Überdruck durch den Drucksensor 604b erfaßt wird, so wird die offene Fläche 712E derart positioniert, daß sie dem Auslaßende der Auslaßröhre 604 zugewandt ist. Ferner wird, wenn ein Unterdruck durch den Drucksensor 604b erfaßt wird, die Schließfläche 711E derart positioniert, daß sie dem Auslaßende der Auslaßröhre 604 zugewandt ist. Der Oszillationsluftdruck Apn wendet abwechselnd einen Überdruck und einen Unterdruck an. Gemäß dieser Wechselgeschwindigkeit wird der zylindrische Drehkörper 71E mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in einer Richtung gedreht. In diesem Fall kann der Antriebsmotor 73E ein Geschwindigkeitssteuermotor sein, welcher billiger ist als der Schrittmotor.

So wird bei dieser Vorrichtung 12E zur künstlichen Atmung, wenn die Auslaßröhre 604 unter einem Überdruck steht, das ausgeatmete Gas von der offenen Fläche 712E ausgelassen. Ferner wird, wenn die Auslaßröhre 604 unter einem Unterdruck steht, das Auslaßende 604a durch die Schließfläche 711E geschlossen. Dies verhindert ein Eindringen der Atmosphärenluft.

Wie oben beschrieben, kann die Vorrichtung 12E zur künstlichen Atmung beinahe die gleichen Wirkungen wie die oben erwähnte Vorrichtung 12D zur künstlichen Atmung aufweisen.

Bei der Vorrichtung zur künstlichen Atmung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Einwegventil in dem Auslaßweg ist es möglich, ein Eindringen des Atmosphärendrucks nicht nur während eines Überdrucks, sondern auch während eines Unterdrucks des Oszillationsluftdrucks zu verhindern. Dementsprechend ist es möglich, die Auslaßmenge der ausgeatmeten Luft zu erhöhen. Ferner ist es möglich, die Gasaustauschmenge während eines Zyklus des Oszillationsluftdrucks zu erhöhen.

Ferner verhindert die vorliegende Erfindung ein Eindringen der Atmosphärenluft, und die Sauerstoffzufuhr kann niedriger festgelegt werden. Ferner ist es aufgrund der Tatsache, daß keine Atmosphärenluft einströmt, möglich, eine stabile Auslaßmenge zu gewährleisten. Dementsprechend ist es selbst dann, wenn die Atmungsgasversorgungsmenge erhöht ist, möglich, den mittleren Innendruck auf einem niedrigen Wert zu halten.

Ferner dringt erfindungsgemäß keine Atmosphärenluft in die Vorrichtung ein, und es ist möglich, eine vorbestimmte Menge eines ausgeatmeten Gases aus zulassen. Dementsprechend kann ein Arzt die Gasaustauschmenge für einen Zyklus leicht festlegen.

Wenn das Einwegventil aus einem ein Durchgangsloch bildenden Element und einem filmförmigen Ventilelement aufgebaut ist, so wird während eines Überdrucks ein Strömungswiderstand erzeugt, um das Ventilelement zu öffnen. Dies verhindert ein Ausströmen von Sauerstoff in den Auslaßweg und erhöht die dem Patienten P zugeführte Menge.

Ferner können beinahe die gleichen Vorteile erhalten werden, wenn die vorliegende Erfindung anstelle des Einwegventils die Auslaßrichtungs-Regelvorrichtung mit einer Umschalteinrichtung umfaßt.

Hier ist die Synchronisations-Steuerschaltung für eine Synchronisation der Auf/Zu-Einrichtung mit dem Oszillationsluftdruck vorgesehen, und es ist möglich, eine Phasendifferenz zwischen diesen Elementen derart festzulegen, daß eine Zeitverzögerung zum Öffnen des Ventils, wie bei dem Einwegventil, beseitigt wird. Dies bedeutet, daß das ausgeatmete Gas schnell ausgelassen werden kann.

Ferner ist es, wenn die Synchronisations-Steuerschaltung die Auf/Zu-Umschaltung gemäß einem durch einen Sensor, welcher unmittelbar vor der Auf/Zu-Umschalteinrichtung vorgesehen ist, erfaßten Druck betätigt, möglich, eine Phasendifferenz zwischen der Auf/Zu-Umschalteinrichtung und dem Drucksensor zu verringern. Ferner ist es möglich, die durch das Öffnen des Ventils, wie des Einwegventils, erzeugte Zeitverzögerung zu beseitigen. So kann das ausgeatmete Gas schnell ausgelassen werden.

Die Erfindung kann in anderen spezifischen Formen ausgeführt werden, ohne von dem Wesen bzw. wesentlichen Merkmal davon abzuweichen. Die vorliegenden Ausführungsbeispiele werden daher in jeglicher Hinsicht als veranschaulichend und nicht einschränkend angesehen, wobei der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche angegeben ist und nicht durch die vorhergehende Beschreibung, und daher sollen sämtliche Änderungen, welche innerhalb der Bedeutung und des Bereichs von Äquivalenz der Ansprüche vorgenommen werden, darin eingeschlossen sein.

Die gesamte Offenbarung der japanischen Patentanmeldungsnummer A10-230099 (eingereicht am 31. Juli 1999), einschließlich Beschreibung, Ansprüche, Zeichnung und Zusammenfassung, ist hierin durch Verweis in ihrer Gesamtheit eingeschlossen.

Claims

1. Vorrichtung zur künstlichen Atmung eines Hochfrequenztyps zum Zuführen von Sauerstoff zu einem Patienten und Auslassen eines ausgeatmeten Gases von einem Patienten unter Verwendung eines Oszillationsluftdrucks mit einem höheren Zyklus als ein Atmungszyklus eines Patienten, wobei die Vorrichtung eine Auslaßrichtungs- Regelvorrichtung umfaßt, welche in einem Auslaßweg zum Auslassen des ausgeatmeten Gases von einem Patienten in einer vorbestimmten Richtung in die Atmosphäre vorgesehen ist.

2. Vorrichtung zur künstlichen Atmung nach Anspruch 1, wobei die Auslaßrichtungs-Regelvorrichtung ein Einwegventil zum Durchlassen des ausgeatmeten Gases lediglich in der Auslaßrichtung ist.

3. Vorrichtung zur künstlichen Atmung nach Anspruch 2, wobei das Einwegventil aufgebaut ist aus einem ein Durchgangsloch bildenden Element und einem filmförmigen Ventilelement zum Abdecken des Durchgangsloches von der Stromabwärtsseite aus; und wobei das Ventilelement teilweise in der Nähe des Durchgangslochs befestigt ist.

4. Vorrichtung zur künstlichen Atmung nach Anspruch 2, wobei das Einwegventil aufgebaut ist aus einer Düse zum Durchlassen eines ausgeatmeten Gases und einem filmförmigen Ventilelement, welches in der Nähe eines Düsenauslaßendes und diesem gegenüberliegend angeordnet ist, und dessen Größe ausreicht, um das Düsenauslaßende abzudecken, wobei das Ventilelement lediglich an dessen Mittenabschnitt befestigt ist.

5. Vorrichtung zur künstlichen Atmung nach Anspruch 2, wobei das Einwegventil aufgebaut ist aus: einem zylindrischen Gehäuse mit einer festen Unterseite; einem an der Unterseite des zylindrischen Gehäuses ausgebildeten Durchgangsloch zum Einführen eines ausgeatmeten Gases in das Gehäuse; einem Auslaßloch, vorgesehen an einer Position auf dem zylindrischen Gehäuse, zum Auslassen des ausgeatmeten Gases; und einem kugelförmigen Ventilelement, welches sich in dem zylindrischen Gehäuse nach oben und nach unten bewegt.

6. Vorrichtung zur künstlichen Atmung nach Anspruch 1, wobei die Auslaßrichtungs-Regelvorrichtung eine Auf/Zu- Umschalteinrichtung zum Öffnen und Schließen des Auslaßweges umfaßt.

7. Vorrichtung zur künstlichen Atmung nach Anspruch 6, wobei die Vorrichtung ferner eine Synchronisationssteuerschaltung zum Synchronisieren der Auf/Zu-Umschaltung mit einem Zyklus des Oszillationsluftdrucks umfaßt.

8. Vorrichtung zur künstlichen Atmung nach Anspruch 6, wobei die Vorrichtung ferner umfaßt einen Sensor, welcher unmittelbar vor der Auf/Zu-Umschalteinrichtung angeordnet ist und den Innendruck des Auslaßweges erfaßt; und eine Synchronisationssteuerschaltung zum Synchronisieren der Auf/Zu-Umschaltung mit dem durch den Sensor erfaßten Druck.

9. Vorrichtung zur künstlichen Atmung nach einem der Ansprüche 6, 7 und 8, wobei die Auf/Zu-Umschalteinrichtung umfaßt: eine Auf/Zu-Abdeckung, welche sich hin zu einem Auslaßende des Auslaßweges und sich von diesem weg bewegt; und eine Kurbelvorrichtung, welche bewirkt, daß sich die Auf/Zu- Abdeckung hin zu dem Auslaßende und sich von diesem weg bewegt.

10. Vorrichtung zur künstlichen Atmung nach einem der Ansprüche 6, 7 und 8, wobei die Auf/Zu-Umschalteinrichtung umfaßt eine Drehscheibe mit offenen Flächen und Schließflächen, welche auf einem einzigen Umfang angeordnet sind; und eine Drehantriebseinrichtung zum Drehen der Drehscheibe.

11. Vorrichtung zur künstlichen Atmung nach einem der Ansprüche 6, 7 und 8, wobei die Auf/Zu-Umschalteinrichtung umfaßt einen zylindrischen Drehkörper mit offenen Flächen und Schließflächen, welche auf einer einzigen Umfangsfläche angeordnet sind; und eine Drehantriebseinrichtung zum Drehen des zylindrischen Drehkörpers.