JP2005199080A - 人工呼吸装置に適したポンプとその排気バルブアセンブリ - Google Patents

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Abstract

【課題】人工呼吸装置に適したポンプと排気バルブアセンブリを提供する。
【解決手段】ベンチレータ装置に適した往復ポンプは、シリンダ１０の中を軸方向に往復でき、その内部を吸入チャンバと排出チャンバとに分割するピストン１３と、吸入チャンバの中に固定された壁１２と、壁に固定された駆動収納部１６とからなっている。駆動収納部は、モータＭと、モータによって回転させられる回転子１７と、駆動収納部内で回転するナット１８と、ナットの一端にねじ込まれ、ピストンの他端に固定されたスクリュー２１とからなる。ピストンは実質的に軸方向あるいは回転方向に動けるようになっており、モータによってナットが前後方向に回転させられると、スクリューとピストンはシリンダ内を軸方向に往復運動し、また、シリンダに対しスクリューとピストンが回転して、ピストンとシリンダの間での磨耗を平均化するようにできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ポンプ、特に人工呼吸装置に適したポンプに関する。本発明はまた、そのようなポンプと人工呼吸装置に適した排気バルブアセンブリに関する。
ベンチレータ装置とも呼ばれる人工呼吸装置は患者に対する機械的な呼吸あるいは通気の補助のために広く使用されている。このような装置の例は、本出願人の先願米国特許４，８０７，６１６、４，８２３，７８７、あるいは４，９４１，４６９に記載されている。
本発明の目的は、人工呼吸装置に特に適した新しいポンプを提供することであり、以下に詳しく述べるであろう多くの重要な利点を提供することである。本発明の他の目的は、上記の本発明の人工呼吸装置に特に適した排気バルブアセンブリを提供することである。
本発明の第１の側面によれば、ベンチレータ装置に特に適した往復ポンプが提供され、これは、一端に吸入口、他端に排出口を有するポンプ収納部と、吸入口と排出口の間にあるシリンダと、シリンダの中を軸方向に往復可能で、その内部を吸入口へ通じる吸入チャンバと排出口へ通じる排出チャンバとに分割するピストンと、吸入口へと通じる通気路を有する吸入チャンバ内に固定された壁と、モータにエネルギーを供給することにより回転する回転子を有するモータを含む前記壁に固定された駆動収納部と、駆動収納部の中で回転し、回転子とともに回転するようにこれに固定されたナットと、一端ではナットにねじ込まれ、他端ではピストンに固定されたスクリューとからなる。ピストンは、ナットと駆動収納部との間にある回転可能なベアリングと、ピストンとシリンダとの間のシールとによって支持されている。
本発明の第２の側面によれば、人工呼吸装置が提供され、これは、一端に吸入口、他端 に排出口を有するポンプ収納部と、吸入口と排出口の間にあるシリンダと、シリンダの中を軸方向に往復可能で、その内部を吸入口へ通じる吸入チャンバと排出口へ通じる排出チャンバとに分割するピストンと、接合部品でポンプ収納部の排出口に取り付けられた排気バルブと、外気中へと導く接合部品内の単方向バルブとからなっている。単方向バルブは通常閉じているが、接合部品内部に負の圧力がかかることにより、接合部品の内部を外気中に開くために自動的に開くようになっている。
本発明の第３の側面によれば、上記本発明の人工呼吸装置に特に適した排気バルブアセンブリを提供し、これは、ポンプの排出口に接続可能な吸入ポートを有する収納部と、患者に接続するための排出ポートと、外気中へと導く排気ポートと、排出ポートを吸入ポートまたは排気ポートへ接続するバルブ部材と、内部の圧力に応じてバルブ部材の動作を制御する制御チャンバとからなる。排気バルブアセンブリは更に、排気バルブのバルブ部材が排出ポートを吸入ポートと接続するように、吸気の間は制御チャンバ内の圧力を上昇させ、排気バルブのバルブ部材が排出ポートを排気バルブの排気ポートと接続するように、排気の間は制御チャンバ内の圧力を降下させるように制御チャンバ内の圧力を制御する制御バルブを含んでいる。制御バルブは更に、排気中に制御チャンバ内の所定の分圧を予め設定し、排気バルブが開く排気圧力を予め設定する前設定手段を含む。
第１の側面によれば、ポンプを機械的慣性の非常に小さいものに構成することができ、ピストンの運動方向の逆転を非常に速く行うことが出来る（約５ミリ秒）。このように、このようなポンプを含んだ人工呼吸機は、新生児の呼吸に要求されるような非常に速い呼吸速度、例えば１分間に１５０回の呼吸を提供することができるとともに、他の場合に要求されるより遅い呼吸速度も提供できる。
第２の側面によれば、このような単方向バルブは人工呼吸 機が止まったり、内部に詰まりやや障害があるとき、患者が周囲の空気を吸えるようにする。従来の人工呼吸機では、一般にＨ−バルブと呼ばれている単方向バルブは、一般に人工呼吸機の患者への空気供給チューブに外付けされている。ポンプ収納部を排気バルブに接続する接合部品の一体的一部分としてこのバルブを用意することによって、よりコンパクトでポータブルに装置を作り上げることが出来る。
第３の側面によれば、例えば、排気のとき患者の 管のところでは一定の低圧力を維持して、患者の肺が僅かに膨張を維持するようにすることが望まれることが多い。他方、排気のあいだのこの管の圧力は、排気を妨げるほどに余分に大きくあってはならない。本発明の上記特徴によれば、排気中の圧力を個々の状況に合わせて所望の値に前もって設定することが出来る。
本発明によれば、ポンプを機械的慣性の非常に小さいものに構成することができ、ピストンの運動方向の逆転を非常に速く行うことが出来る。例えば、新生児の呼吸に要求されるような非常に速い速度（例えば１分間に１５０回）の呼吸を提供することができる。
また、人工呼吸機が止まったり、内部で詰まりや障害があるとき、患者が周囲の空気を吸うことができると共に、ポンプ収納部を排気バルブに接続する接合部品の一体的一部分として、このバルブを構成することによって、よりコンパクトでポータブルに装置を作り上げることが出来る。
更に、排気中の圧力を個々の状況に合わせて所望の値に前もって設定することが出来る。これにより、圧力を不要に大きくすることなく、排気のとき患者の管のところでは一定の低圧力を維持して、患者の肺を僅かに膨張させておくようにすることができる。
図１に 図示されているポンプは、機械的な呼吸あるいは通気を補助するための人工呼吸装置に特に適している。ポンプは、一端には吸入ポート３、他端には排出ポート４が形成された収納部２を含んでいる。吸入ポート３は、ポンプ収納部に吸入された空気から固体微粒子を取り除くためのフィルタ６が設けられた吸入部品５が取りつけられるようになっている。排出ポート４は、以下に述べるように、供給チューブを通して排出口を排気バルブに接続するための接合部品７が取りつけられるようになっており、ポンプ収納部の外側へのみ空気が流れるように単方向バルブ８が設けられている。
収納部２の内部は、一端が収納 部の端部壁１１によって閉鎖され、他端が収納部の中に固定されている分離壁１２によって閉鎖されているシリンダ１０を含んでいる。ピストン１３は、往復できるようにシリンダ１０内に設けられており、シリンダの内部を吸入チャンバＣｉと排出チャンバＣｏに分割している。吸入チャンバＣｉは、取入れチューブ１４と固定された分離壁１２に形成された開口部１５を通じて吸入口３とつながっている。一方、排出チャンバＣｏは、単方向バルブ８と接合部品７を通じて排出口とつながっている。
ピストン１３は、固定された分離壁１２に設けられた駆動収納部１６内に設置されているモータＭによってシリンダ１０の中を軸方向に往復することができる。モータＭは、ゴムの騒音遮断材２０を介して、回転ベアリング１９によって駆動収納部１６に回転するように取りつけられたナット１８に固定された回転子１７を含んでいる。
ナット１８は、固定された分離壁１２の開口部２２を通して連続スクリュー２１を連続的に受け入れる。連続スクリュー２１の一端はピストン１３が固定され、他端はナット１８にねじ込まれる。ポンプ収納部の吸入口３に面した駆動収納部１６の端は、連続スクリュー２１の端と接する管状スリーブ２４と一体的に形成されている端部壁２３によって閉鎖されている。
管状スリーブ２４は、最も右によった位置で連続スクリュー２１の全体に渡る長さを完全に収納してしまう位の長さをしており、スクリュー２１を完全に覆い包み、外部からの汚染から守るように端部壁２５によって閉鎖されている。スリーブ２４の内径はその内側の端において広げられており、スクリュー２１が管状スリーブ２４内を往復するとき、連続的にスクリュー２１に油をさすためのフェルト製注油芯２６が取りつけられる。
ジャバラ２７はスクリュー２１を包んでいる。ジャバラ２７はピストン１３に一端で取りつけられ、他端で固定された分離壁１２に取りつけられている。そして、ピストンと分離壁の間のスクリューの部分が汚れないように保護する。ジャバラ２７はまた、チャンバーＣｉを密閉し、内部の空気が密閉されていないモータ収納部から外に逃げてしまわないようにする。
連続スクリュー２１を含むピストン１３ は、駆動収納部１６内の前述した回転ベアリング１９とピストンの外縁に沿った回転シール２８によって、シリンダ１０の内部の動きに対して支持されている。ジャバラ２７とシール２８は軸方向と幾らかの回転運動とをピストン１３が出来るようにしておりピストンは実質的にそのような両方の運動について制限されていない。このように、スクリュー２１が取りつけられているナット１８の回転はスクリュー２１を動かすであろうし、また、ピストン１３も軸方向に動かすであろう。そして、更に、ピストンがシリンダ１０に対して幾らか回転出来るようにするであろう。後者の機能はピストン１３とシリンダ１０との間の磨耗を平均化する。
ピストン１３には、空気が吸入チャンバＣｉから排出チャンバＣｏに向かった方向にのみ流れるようにする単方向バルブ３０を取りつける開口部が形成されている。この単方向バルブと、空気が排出チャンバＣｏの外側へのみ流れるようにする排出口４内の単方向バルブ８とは、例えば、傘の形をしていることから名前の付いたアンブレラバルブであってもよい。
更に、単方向バルブ３１（図２参照）は、ポンプ収納部の排出ポート４に取りつけられている接合部品７の中に設けられている。単方向バルブ３１は外気中へと続く開口部３２を閉じるため通常圧力がかけられており、接合部品７内に負の圧力があれば、接合部品の内部と外気中とをつなぐため折れ曲がる（図１及び図２においては、右側に）バルブ弁の形をしていてもよい。バルブ３１は、このように、通常、患者用空気供給ホースに設けられているＨ−バルブと同じ機能を果たし、人工呼吸機が止まったり、内部に詰まりや障害が起こったときに、患者が周囲の空気を吸入することができるようにする。
ポンプ収納部２は更に、支持脚３３が設けられていて、これを任意の適当な水平面上で支持するようになっている。図１に示されているポンプの動作は上記記載より明らかであろう。このように、モータＭがエネルギーを供給されて一方向に動くと、その回転子１７は、ナット１８を動かしてスクリュー２１を動かし、従ってピストン１３を一つの方向、例えば左方向に動かして排出チャンバＣｏを縮ませるようにし、空気を排出単方向バルブ８から外へ押し出す。ピストン１３のこの動きのあいだ、その単方向バルブ３０は閉じられており、吸入チャンバＣｉ内の空気が排出チャンバＣｏに入らないようにする。
モータＭがエネルギーを供給されて反対方向に動くと、スクリュー２１と、従って、ピストン１３とが反対方向、例えば右方向に動かされる。これにより、排出チャンバＣｏを広げ、吸入チャンバＣｉを縮め、吸入チャンバからの空気は単方向バルブ３０を通って排出チャンバに吸引される。単方向バルブ８は閉じられ、空気が排出チャンバから逃げ出さないようにする。
ピストン１３は回転ベアリング１９とシール２８とに よって、軸方向の動きと回転方向の動きとに対して実質的に制限されずに支持されている。このように、ナット１８の回転による軸方向の移動の間、幾らかの回転方向の動きをすることができ、これはシール２８の外縁の回りの磨耗を平均化し、その寿命を延ばすのに有利であることが分かっている。
人工呼吸機が止まったり、人工呼吸機内に内部の詰まりや障害があるときには、患者は依然、接合部品７内の単方向バルブ３１によって吸気することが出来る。なぜなら、そのような状態の下での吸気の間、接合部品内に作られる負の圧力によって後者のバルブが開くからである。
図１のポンプにおいて、ピストン１３の各一往復サイクルにより排出ポート４を介して空気の排出ストロークが形成されることが見て取れるであろう。図１に示されているポンプはよって、単一方向作動ポンプである。
図３は、ピストンの各一往復サイクルに対し２排出ストロークを形成するように一部変更した他は図１と実質的に同じ構成の双方向作動ポンプを示している。理解を助けるために、図３のポンプにおいて図１と共通のパーツには同じ参照番号を付してある。
図３に示されている双方向作動ポンプは、上記の図１のポンプと共通のパーツに加えて、チャンバＣｉとチャンバＣｏとに吸入口３を接続する吸入導管４０と、チャンバＣｉとチャンバＣｏとに排出口４を接続する排出導管４１とを含んでいる。排出口４は、図１に図示されている単一方向作動ポンプにおけるように単方向バルブ８を含んでおり、排出チャンバＣｏから排出ダクト４１のそれぞれの端へと外側にのみ空気が流れるようにしている。ダクト４１の後者の端は図１の排出接合部品７と同じ機能を持っており、通常、通気開口部３２を閉じている単方向バルブ３１が設けられている。もう１つの単方向バルブ４２は吸入チャンバＣｉに通じる排出導管４１の反対側の端に設けられており、このチャンバから排出導管への空気の外側に向かっての流れのみが起きるようにしている。
図３に示されている双方向作動ポンプのピストン１３は単方向バルブを含んでいない。そのかわりに、図３のポンプは、空気が吸入チャンバＣｉの中へのみながれるようにする、吸入導管４０の一端の単方向バルブ４３と、空気が排出チャンバＣｏの中へのみながれるようにする、吸入導管４０の反対側の一端の第２の単方向バルブ４４とを含んでいる。
図３に図示されている双方向作動ポンプは、ピストン１３の各往復サイクルに対し２つの吸入あるいは排出ストロークが提供されることを除いて、図１に図示されている単一方向作動ポンプと同様に作動することが見て取れるであろう。
図４は、ポンプＰと、患者にポンプで作られた空気を供給するための排気バルブアセンブリとを含んでいる。ポンプＰは図１の単一方向作動ポンプあるいは図３の双方向作動ポンプの何方かとすることが出来る。例示の目的で、以下には双方向作動ポンプを使用して記載する。図３に図示されているように、このポンプの排出口は、空気供給チューブ４８と圧力制御チューブ４９とを含んでおり、共に、図１の接合部品７として働く排出導管４１のそれぞれの端に接続されている。
排気バルブアセンブリは図４に 図示されているように患者にポンプＰが排出する空気を供給するためにポンプＰに接続されている。それは、排気バルブ５０と、患者が吸気と排気とが出来るように排気バルブの動作の制御を行う制御バルブ６０とを含んでいる。以下により詳細に述べるように、例えば、患者の肺が僅かに膨らんだ状態にしておくような低圧力に固定するため、そして／あるいは、患者にとって危険な高圧力にならないように、制御バルブ６０は吸気と排気の間の圧力を前もって設定出来るようにする。
排気バルブ５０は、ポンプＰの排出口で空気供給チューブ４８に接続されている吸入ポート５１と、患者との接続のための排出ポート５２と、外気へと導く排気ポート５３と、排出ポート５２を吸入ポート５１あるいは排気ポート５３へ接続するバルブ部材５４とを含んでいる。バルブ部材５４はバルブシート５４ａ上に乗れるようになっていて隔壁の形をしており、隔壁の一方の側の吸入ポート５１における圧力と隔壁の反対側の制御チャンバ５５における圧力との差分圧によって制御される。制御チャンバ５５は、チューブ５６によって制御バルブ６０に接続されており、制御バルブの動作がチャンバ５５の中の圧力を制御し、従って、バルブ部材５４の動作を制御する。
制御バルブ６０はチューブ４９を通じてポンプＰの排気口に接続された吸入ポート６１と、チューブ５６を通じて排気バルブ５０の制御チャンバ５５に接続された制御ポート６２と、外気に導く通気孔６３と、制御部材６４とからなっている。制御部材６４は制御ポート６２を吸入ポート６１に接続する第１の位置（図５と図６とに図示）あるいは、制御ポート６２を通気孔６３に接続する第２の位置（図７と図８とに図示）に移動可能である。
制御ポート６２は排気バルブ５０の制御チャンバ５５へ吸入ポートにおける圧力（これは、ポンプＰの排出圧力と同じである。）を移動するために吸入ポート６１に接続可能である。これにより、隔壁５４は閉鎖位置に移動し（図４に図示）、吸入ポート５１と排出ポート５２を通じた患者による吸気を可能にしている。制御バルブ６０の制御ポート６２はまた、排出ポート５２と、外気へ導く排気ポート５３とを通じて患者が排気出来るように、排気バルブ５０の制御チャンバ５５を外気へと通気するために通気孔６３に接続可能である。以下に説明するように、制御バルブ６０は排気中に排気バルブ５０の制御チャンバ５５内の圧力を制御するために前もって設定してもよく、これによって、患者にとって危険である排気中の余分な圧力を必要としないで、排気中に患者の肺が僅かに膨らんだ状態に保つ（これは、多くの患者にとって有益である。）ために、患者による排気圧力を前もって設定する。
図５と図７に図示されているように、制御バルブ６０の制御部材６４は２つの通気路を選択的に制御する隔壁である。つまり、１つの通気路は吸入ポート６１と制御ポート６２との間であり、一方、第２の通気路は制御ポート６２と外気通気孔６３との間である。
制御バルブ６０は、制御バルブを通って延びている穴６７の中を移動可能な弾力性チューブ６６によって包まれている中空の金属性筒６５を含んでいる。中空の筒６５の一端は外気通気孔６３を規定している。中空の筒の反対の一端は隔壁６４によって噛み合う、広がった先端部６８とともに形成されており、隔壁は中空の筒６５とその弾力性スリーブ６６を左側へ押しつける（図５と図７）。しかし、弾力性スリーブ６６には、金属性筒６５を右側に、つまり隔壁６４に押しつけるよう予め圧力がかけられているとともに、弾力性スリーブ６６は制御バルブ６０の中に固定された環状フランジ６９に対して限度を設けている。制御バルブは更に、制御ポート６２から隔壁６４へ導く通気路７０を有している。
制御バルブ６０は更に、コイル７１と、コイル７１を流れる電流によって作られる磁力により、制御バルブの収納部に向かって磁気的に引きつけられる接極材あるいはクラッパ７２とからなるソレノイドを含んでいる。接極材７２は、作用する相対力に依存して、３つのモードのうちの１つに基づいた位置を取ることが出来る。つまり、（１）隔壁が排出口６２において圧力に曝されている、接極材７２が隔壁６４により右に押しつけられる（図７参照）圧力緩和モード。この緩和位置においては、排出口６２における圧力のために隔壁は筒６５の先端部６８から離れ、外気通気孔６３を通って排出ポート６２から外気へと空気が逃げれるようになっており、制御チャンバ５５内の圧力を下げる。
（２）接極材７２が隔壁６４を筒６５の先端部６８に向かって押しつける「保持」モード（図５）。この位置においては、排出ポート６２と外気あるいは吸入ポート６１との間には空気の流れはなく、排出ポート６２における圧力は維持される。
（３）接極材７２が隔壁６４を筒６５の先端部６８に向かって押しつけ、更に、筒を（左側に）押して吸入ポート６１と排出ポート６２の間に通気路を作る「圧力」モード。このモードにおいては、排出ポートにおける圧力は、吸入ポート６１の圧力に達するか、隔壁６４に加えられる圧力が接極材７２に加えられる磁力を越え、それを右に動かして環状フランジ６９内の通気路を閉じてしまう時まで増加する。このモードにおいては、コイル７１を流れる電流を変化させることにより、ポート６２における圧力を変化させ、排気バルブ５０の制御チャンバ５５内の圧力を変化させる。
上記「保持」モード（２）においては、接極材は非常に僅かに前後に動き、底の端にある設置点の回りを揺動するということは重要である。この揺動は実質的に摩擦がなく、排気バルブの本質的にヒステリシスのない制御を行う調節バルブを提供する。
また、隔壁６４は、１つは先端部６８のための密閉を行い、もう１つは外気からソレノイドの内部の周辺の密閉を行うという２重の密閉ということと共に、力の輸送手段としても作用する。弾力のある弾力性スリーブ６６はまた、３重の機能を持った部材であり、すなわち、中空の筒６５を右側に押しつけるためのバネとして働き、環状フランジ６９に対してシールとして働き、そして吸入ポート６１に対してもシールとして働くものである。上記のスリーブ６６、先端部６８、フランジ６９及び隔壁６４の構成により、吸入通気路６７が開いている時には、通気孔６３を通る外気への通気路が開くことが出来ないようにしている。
ソレノイドコイル７１を流れる電流は、７３に模式的に示されている制御回路によって制御される。制御回路７３はコイル７１を周期的に制御し、それぞれノブ７４と７５に模式的に示されている手動前設定手段により予め設定されるように、吸気のときには、全体的にあるいは部分的にエネルギー供給を行い、排気のときには、部分的にエネルギー供給を行うか全くエネルギー供給を行わないかする。このように、前設定ノブ７４はコイル７１のエネルギー供給のサイクルを制御し、従って、吸気／排気の速度を制御する。一方、ノブ７５は、吸気と排気の間、コイルにエネルギーを供給する電流を制御し、従って、吸気と排気の間、固定された圧力を制御する。
図４に図示されている人工呼吸装置の動作を図５、６、７、８を参照して詳細に説明する。図５と図６は、吸気の間の制御バルブ６０の中の隔壁６４の位置を示している。この時、十分なエネルギーを供給する電流が制御回路７３によってソレノイドコイル７１に供給され、ソレノイドがその接極材７２を図５と図６に示されている限界の位置まで引っ張るようにする。この限界の位置においては、接極材７２は隔壁６４を中空の筒６５の金属性の先端部６８に押しつけ、中空の筒を通る制御ポート６２から外気通気孔６３への通気路を閉鎖する。接極材７２によって隔壁６４に加えられる力は中空の筒６５とその弾力性スリーブ６６を左側へ動かし、従って、環状フランジ６９から離れるようにするのに十分で、穴６７を通る吸入ポート６１からの通気路と制御ポート６２への通気路７０を開く。従って、この時、ポンプＰからの排出圧が排気バルブ５０の制御チャンバ５５に加えられ、このバルブの隔壁５４が、図４に示されているように、バルブシート５４ａに対し閉じた位置になるようにする。従って、ポンプＰの排出口における空気の流れは、排気バルブ５０の吸入ポート５１と排出ポート５２とを通ってポンプと空気供給チューブ４８から患者へと届く。
今、ソレノイドコイル７１を流れる電流がゼロになったとすると、制御バルブ６０の隔壁６４は図７と図８で図示される位置を取るであろう。この位置においては、弾力性チューブ６６の予め圧力をかけた状態は、弾力性チューブの縁がフランジ６９と噛み合うまで、中空の筒６５を右側に動かし、従って、吸入ポート６１と制御ポート６２との間の通気路が閉じる。しかし、中空の筒６５の先端部６８は依然隔壁６４と接しており、先端部と隔壁との間の通気路も閉じられている。従って、制御チャンバ５５内の圧力は制御チャンバの中に閉じ込められる。しかし、接極材７２は最も右側の位置にあるので、隔壁６４によって中空の筒６５の外部先端部６８に加えられる力は非常に小さいものである。従って、制御ポート６２から隔壁にあと僅かに大きい圧力が加えられれば、隔壁を動かし（図７と図８では右側へ）、 隔壁と中空の筒の外部先端部６８との間の通気路を開き、外気通気孔６３を通じて制御チャンバ５５内の圧力を外気へと通気する。このように、患者が排気ポート５３を通じて排気するとき、排気バルブの隔壁５４はシート５４ａから離れ、排出ポート５２を排気ポート５３に接続し、患者が外気へ排気出来るようにする。
排気中にコイル７１に流れる電流の大きさが大きいほど、隔壁と外気通気孔６３へ導く中空の筒６５の先端部６８との間の通気路が開くのを阻止している隔壁６４に対してソレノイドの接極材７２によって加えられる力も大きくなり、従って、吸気と排気の間、制御チャンバ５５に加えられる固定された圧力も大きくなる。従って、排気圧は個々の場合に応じて制御ノブ７５によって予め設定することができる。
本発明に基づいて構成され、特に人工呼吸装置に適した単一方向作動ポンプの一形態を示す水平断面図である。 図１の拡大断片図である。 本発明に基づいて構成された双方向作動ポンプを示す図１と同様の図である。 本発明に基づいて構成された排気バルブアセンブリの一形態を含む人工呼吸装置と、その図１または図３のポンプとの接続を示す縦断面図である。 図４の排気バルブアセンブリの制御バルブの一状態を示す拡大図である。 図５の制御バルブの拡大断片図である。 図４の排気バルブアセンブリの制御バルブの別の一状態を示す拡大図である。 図７の制御バルブの拡大断片図である。
符号の説明
２ 収納部
３ 吸入ポート
４ 排出ポート
５ 吸入部品
６ フィルタ
７ 接合部品
８ 単方向バルブ
１０ シリンダ
１１ 端部壁
１２ 分離壁
１３ ピストン
１４ 取り入れチューブ
１５ 開口部
１６ 駆動収納部
１７ 回転子
１８ ナット
１９ 回転ベアリング
２０ ゴムの騒音遮断材
２１ スクリュー
２２ 開口部
２３ 端部壁
２４ 管状スリーブ
２５ 端部壁
２６ フェルト製注油芯
２７ ジャバラ
２８ シール
３０ 単方向バルブ
３１ 単方向バルブ
３２ 開口部
３３ 支持脚
４０ 吸入導管
４１ 排出導管（ダクト）
４２ 単方向バルブ
４３ 単方向バルブ
４４ 単方向バルブ
４８ 空気供給チューブ
４９ 圧力制御チューブ
５０ 排気バルブ
５１ 吸入ポート
５２ 排出ポート
５３ 排気ポート
５４ バルブ部材
５４ａ バルブシート
５５ 制御チャンバ
５６ チューブ
６０ 制御バルブ
６１ 吸入ポート
６２ 制御ポート
６３ 通気孔
６４ 制御部材
６５ 中空の金属製筒
６６ 弾力性チューブ（スリーブ）
６７ 穴
６８ 先端部
６９ 環状フランジ
７０ 通気路
７１ コイル
７２ 接極材（クラッパ）
７３ 制御回路
７４、７５ ノブ

Claims (13)

  1. 排出口と該排出口に結合する結合部品とを備え、該結合部品は、通常は閉じられているが該結合部品内の負の圧力によって自動的に開かれ、該結合部品の内部を外気に通じさせる単方向バルブを備えているポンプを備えたことを特徴とする人工呼吸装置。
  2. 前記ポンプは、
    一端に吸入口と、 他端に排出口と、前記吸入口と前記排出口との間のシリンダとを有するポンプ収納部と、
    前記シリンダ内を軸方向に往復出来、その内部を前記吸入口につながる吸入チャンバと前記排出口につながる排出チャンバとに分割するピストンと、
    接合部品を介してポンプ収納部排出口に接続された排気バルブと、
    前記接合部品内 に設けられ、外気へと導く単方向バルブとを有し、
    前記単方向バルブは通常は閉じているが、前記接合部品の内部を外気に接続するために前記接合部品内の負の圧力によって自動的に開くことを特徴とする請求項１に記載の人工呼吸装置。
  3. 排気バルブは、前記結合部品によって該ポンプの排出口に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の人工呼吸装置。
  4. 前記排気バルブは、前記ポンプ収納部の前記排出口に接続された吸入ポート と、患者につなげるための排出ポートと、外気へ導く排気ポートと、前記排出ポートを前記吸入ポートまたは前記排気ポートに接続するバルブ部材と、内部の圧力に応じて前記バルブ部材の動作を制御する制御チャンバとを有する収納部と、排気バルブの前記バルブ部材が前記排出ポートを前記吸入ポートに接続するように、吸気の間、前記制御チャンバ内部の圧力を上昇させるように、また、排気バルブの前記バルブ部材が前記排出ポートを前記排気ポートに接続するように、排気の間、前記制御チャンバ内部の圧力を降下させるように、前記制御チャンバ内部の圧力を制御する制御バルブとを含むことを特徴とする請求項３記載の人工呼吸装置。
  5. 前記制御バルブは、前記ポンプ収納部の前記排出口に接続された吸入ポートと、前記排出バルブの前記制御チャンバに接続された制御ポートと、外気に導く通気孔と、吸気の間、前記排気バルブの前記制御チャンバを前記制御バルブの前記吸入ポート、すなわち前記ポンプ収納部の前記排出口に接続する第１の通気路を開く第１の位置と、排気の間、前記第１の通気路を閉じ、前記排気バルブの前記制御チャンバを外気へと導く前記通気孔に接続する第２の通気路を開く第２の位置とに移動可能なバルブ部品と、ソレノイドにエネルギーが与えられることによって、前記排気バルブの前記制御チャンバ内の圧力を制御する接極材を有する前記ソレノイドと、吸気中は、前記バルブ部品を前記第１の位置に移動させ、排気中は、前記バルブ部品を前記第２の位置に移動させるように前記ソレノイドへのエネルギーの供給を制御する回路と、からなることを特徴とする請求項４記載の人工呼吸装置。
  6. 前記電気回路は、吸気と排気の間、前記排気バルブの前記制御チャンバ内の圧力を変化させるために、前記ソレノイドへの所定の部分的エネルギー供給を予め設定する前設定手段を含むことを特徴とする請求項５記載の人工呼吸装置。
  7. 前記バルブ部品は、内部がその一端において外気に曝される中空の筒と、前記中空の筒の反対側の端と噛み合う隔壁とを有し、前記ソレノイドの前記接極材は、吸気中、前記中空の筒を前記第１の位置へ押しつけるように前記隔壁に対して作用することを特徴とする請求項６記載の人工呼吸装置。
  8. 前記バルブ部品は更に、前記中空の筒を包み、排気中に前記中空の筒を前記第２の位置へ押しつけるように働く弾力性チューブを含むことを特徴とする請求項７記載の人工呼吸装置。
  9. ポンプの排出口と接続する吸入ポートを有する収納部と、患者につなげるための排出ポートと、外気へ導く排気ポートと、前記排出ポートを前記吸入ポートまたは前記排気ポートに接続するバルブ部材と、内部の圧力に応じて前記バルブ部材の動作を制御する制御チャンバと、排気バルブの前記バルブ部材が前記排出ポートを前記吸入ポートに接続するように、吸気の間、前記制御チャンバ内部の圧力を上昇させるように、また、排気バルブの前記バルブ部材が前記排出ポートを前記排気バルブの前記排気ポートに接続するように、排気の間、前記制御チャンバ内部の圧力を降下させるように、前記制御チャンバ内部の圧力を制御する制御バルブとを有し、前記制御バルブは、排気の間、前記排気バルブを開くための排気圧を予め設定するために前記制御チャンバ内の所定の分圧を予め設定する前設定手段を有することを特徴とする排気バルブアセンブリ。
  10. 前記制御バルブは、前記ポンプ収納部の前記排出口に接続される吸入ポートと、排気バルブの制御チャンバに接続される制御ポートと、外気へ導く通気孔と、吸気中には、前記排気バルブの前記制御チャンバを前記制御バルブの前記吸入ポート、すなわち前記ポンプ収納部の排出ポートに接続する第１の通気路を開く第１の位置と、排気中には、前記第１の通気路を閉じ、前記排気バルブの前記制御チャンバを外気へ導く前記通気孔に接続する第２の通気路を開く第２の位置とに移動可能なバルブ部品と、ソレノイドにエネルギーが与えられることによって、前記排気バルブの前記制御チャンバ内の圧力を制御する接極材を有する前記ソレノイドと、吸気中は、前記バルブ部品を前記第１の位置に移動させ、排気中は、前記バルブ部品を前記第２の位置に移動させるように前記ソレノイドへのエネルギーの供給を制御する回路とからなることを特徴とする請求項９記載の排気バルブアセンブリ。
  11. 前記バルブ部品は、内部がそ の一端において外気に曝される中空の筒と、前記中空の筒の反対側の端と噛み合う隔壁とを有し、前記ソレノイドの前記接極材は、吸気中、前記中空の筒を前記第１の位置へ押しつけるように前記隔壁に対して作用することを特徴とする請求項１０記載の排気バルブアセンブリ。
  12. 前記バルブ部品は更に、前記中空の筒を包み、排気中に前記中空の筒を前記第２の位置へ押しつけるように働く弾力性チューブを含むことを特徴とする請求項１１記載の排気バルブアセンブリ。
  13. 前記接極材は、その縁の回りに揺動し、前記排気バルブの本質的にヒステリシスのない制御を行うことが出来ることを特徴とする請求項１１記載の排気バルブアセンブリ。
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