DD159396A1 - Ventil fuer atmungsgeraete - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein fuer kuenstliche Atemkreislaeufe eingerichtetes Ventil, das ein Ventilgehaeuse mit drei Wegen aufweist, von denen einer in die Atmosphaere fuehrt und die anderen beiden an je einem Anschluss enden, deren einer zur Druckgasquelle fuehrt, waehrend an den anderen der Patient angeschlossen ist, wobei das Ventilgehaeuse exspirationsseitig einen blaettchenfoermig ausgebildeten Ventilkoerper besitzt. Durch eine Kombination eines Inspirationsventils, Exspirationsventils und Umschaltventils, eine Anordnung ihrer Dichtkrater auf einer Stroemungsachse und in einer Ebene sowie einen Druckausgleicher im Schaltteil wird eine stabile und ploetzliche Ventilbetaetigung erreicht.

Description

Ventil für Atmungsgeräte

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft ein für Atmungsgeräte eingerichtetes Ventil, das ein Ventilgehäuse mit drei Wegen aufweist, von denen einer in die Atmosphäre führt und die anderen beiden an je einen Anschluß enden, deren einer zur Druckgasquelle führt, während an dem anderen der Patient angeschlossen ist, wobei das Ventilgehäuse exspirationsseitig einen blattchenförmig ausgebildeten Ventilkörper besitzt,

Ventile dieser Art müssen so ausgelegt sein, daß sie durch eine Mehrzahl von Betriebszuständen, wie beispielsweise eine Insufflation, eine automatische Beatmung oder schließlich eine Spontanatmung zulassen, bei der die Druckgaszufuhr zum Patienten unterbrochen ist·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Es ist bereits ein Ventil bekannt, bei dem zwischen dem Druckgasanschluß und dem AtMoSphärenanschluß ein elastischer Ventilkörper angeordnet ist (DE-PS 1 491 74o), Dieser Ventil-

körper ist mit als Lippenventil gestalteten Seitenöffnungen versehen, die bei der spontanen Inspiration oder bei der Insufflation infolge der entstehenden Luft- oder Gasströmung geöffnet werden. Gleichzeitig bewirkt diese Strömung eine Wölbung des Ventilkörpers nach vorn, wodurch der Weg zur Atmosphäre geschlossen und der Weg über den Patientenanschluß frei wird· Ist die Inspiration oder Insufflation beendet, schließen sich die Lippenventile augenblicklich und der exspiratorische Luftdruck führt den Ventilkörper in die Ausgangslage zurück· Außerdem ist der Atmosphärenanschluß im Ausgangsstutzen mit einem zweiten gleichartig ausgebildeten Ventilkörper versehen, der sich schließt, sobald die Exspiration aufhört. Damit soll ein Eindringen von Luft über diesen Weg in das Ventil und zum Patienten verhindert werden* Dieser Ventilkörper bleibt auch geschlossen, wenn durch Inspiration die Atemgasströmung intensiviert wird· Entweicht dagegen überschüssiges Atemgas aus der Druckgasquelle, so bewirkt bei noch freiem Zugang zur Atmosphäre die schwache Gasströmung ein Öffnen der Lippenventile beider Ventilkörper (Schlupf)·

Im allgemeinen weist das Ventil die an ein Nicht-Rückatmungsventil gestellten Merkmale auf, begrenzt aber nicht optimal die Rückatmung ausgeatmeter Luft und verhindert auch nicht den Verlust von Anteilen der Atemluft während der Inspiration· So wird bei der spontanen Inspiration ein Teil vom Gesamtvolumen der ausgeatmeten Luft zurückgeatmet, welcher nach Beendigung einer Exspiration zwischen den beiden Ventilkörpern verbleibt. Hieraus kann aber auch eine Ungenauigkeit der repräsentativen Größe für die Ventilation bei der inspiratorischen Kontrolle abgeleitet werden, da der wieder zurückgeatmete Teil ausgeatmeter Luft von der Volumenmeßeinrichtung nicht erfaßt wird. Diese Mangelerscheinung wird sowohl bei der Beatmung wie auch bei der Spontanatmung kumulativ wirksam.

Pernerhin ist ein Nicht-Rückatmungsventil bekannt, das bevorzugt mit Balgpumpen zur Anwendung kommt (AMBU-Bericht Nr. 3, 2. Aufl. O4/58). Sein Ventilkörper ist tellerförmig gestaltet und verschließt mittels Federkraft die Öffnung zum Balg. Die während der Inspiration von der Balgpumpe in das Ventilgehäuse gedrückte Luft bewegt den Ventilteller gegen die AusatmungsÖffnung, so daß diese gesperrt wird. Dehnt sich der Balg wieder aus, sorgt der dabei entstehende Unterdruck in Vereinigung mit der Kraft der Feder im Nicht-Rückatmung sventil dafür, daß der Ventilteller die Ausatmung freigibt und in seine Verschlußstellung am Balg zurückkehrt.

Diese Ventilkonstruktion erfüllt nicht alle Erfordernisse der Praxis, denn die Verbindung der Einlaßöffnung mit dem Patientenanschluß und der gleichzeitige Verschluß der Ausatmung sÖffnung erfolgt erst nach Überwindung der Federkraft. Es ist aber unbedingt notwendig, daß der Widerstand des Ventilkörpers im Luftstrom, also der Widerstand gegen die Strömung der Luft oder des Gases im Ventil sehr gering ist. Es gibt aber auch andere Ventiltypen, die an sich die Konstruktion eines Dreiv/egeventiles aufweisen und im Ventilgehäuse eine Einlaßleitung in Verbindung mit einer Atemgasquelle, eine Auslaßleitung in offener Verbindung mit der Atmosphäre und eine dritte Leitung in Verbindung mit dem Patienten enthalten (US-PS 3 669 Io9, US-PS 3 515 I63, FR-PS 1 ЗІО 608). Diese Ventile besitzen teilweise eine verhältnismäßig komplizierte Gesamtanordnung und sind schon deshalb leicht störanfällig. Zum anderen sind elastische Ventileleraente vorgesehen, die nicht alle Erfordernisse der Praxis erfüllen, insbesondere nicht das technische Problem hinsichtlich einwandfrei selbsttätiger Umschaltung lösen. Schließlich ist auch ein Beatmungsgerät für den häuslichen Bereich bekannt geworden, dessen Ansaugöffnung mit einer Gasquelle und dessen Drucköffnung über eine Befeuchtungsvorrichtung mit einem Ausatemventil verbunden ist. (DE-OS 2 635 532)·

Dieses einfach aufgebaute Ventil besitzt ein zwischen zwei im Durchmesser unterschiedlich großen Dichtgratern lose angeordnetes Ventilelement, das sich während 'der Ausatmungsphase dichtend auf den größeren Dichtgrater der Einlaßleitung legt und diese verschließt. Es wirkt daher wie ein Rückschlagventil und verhindert das Eindringen von Ausatemluft in die Einlaßleitung. Während der Beatmungsphase wird das Ventilelement gegen den kleineren Dichtgrater bzw. die Öffnung der Auslaßleitung gedrückt und verschließt diese vollständig. Auch in dieser Punktion während der Einatmungsphase stimmt das Ausatemventil funktionell mit den obengenannten Beatmungsventil überein. Sein wesentlicher Nachteil besteht jedoch auch bei ihm einmal in der Rückatmung eines erheblichen Anteiles ausgeatmeter Luft und zum anderen im Verlust vom Atemluft zu Beginn der Einatmungsphase. Darüber hinaus ist eine labile Abdichtung der Auslaßleitung festzustellen, v/eil ihr als Dichtkrater ausgebildeter Auslaß eine zu geringe Auflage für das Ventilelement bietet und ist eine plötzliche Umkehr des Ventilelementes in die stabile Exspirationslage nicht gesichert, weil die mit dem Atmungsphasenwechsel eintretende Veränderung der Druckkräfte auf das Ventilelement den erforderlichen Differenzdruck nicht aufkommen laßt.

Ziel der Erfindung:

Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines im Aufbau einfachen Nicht-Rückatmungsventiles, das die Nachteile bekannter Ventilarten vermeidet und eine einwandfreie Punktion bei spontaner Atmung oder automatischer Beatmung gewährleistet.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Eficht-Rückatmungsventil mit kombinierter Ventilanordnung zu entv/ickeln, die eine stabile und plötzliche Umschaltung des Ventilkörpers zum Zeitpunkt des jeweiligen Atmungsphasenwechsels bewirkt.

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Die gestellte Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch die Kombination eines Inspirationsventils und eines Exspirationsventils mit einem Umschaltventil, deren Dichtkrater auf einer gleichen Strömungsachse angeordnet und in Abhängigkeit von der jeweiligen Atmungsphase von nur einer Ventilscheibe verschlossen sind, durch die Anordnung der Dichtkrater des Exspirationsventils und des Umschaltventils in einer Ebene, dessen eine Dichtkrater kleiner und dessen andere Dichtkrater größer als der Dichtkrater des Inspirationsventils ist und durch einen Druckausgleichskanal, der in Verschlußstellung des iixspirationsventils das Umschaltventil mit dem Patientenanschluß verbindet·

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäß hergestellten ETicht-Rückatmungsventils besteht darin, daß das Ventilgehäuse mittels einer Trennwand in eine Inspirationskammer und eine Exspirationskammer unterteilt ist, die über einen Exspirationsstutzen miteinander verbunden sind, dessen Einlaßseite als Dichtkrater für das Exspirationsventil und dessen Auslaßseite als Dichtkrater für ein in der Exspirationskammer angeordnetes Rückschlagventil ausgebildet sind.

Ausführungsbeispiel:

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand einer schematischen Zeichnung näher erläutert· Diese zeigt die Darstellung des erfindungsgemäß Wesentlichen eines Nicht-Rückatmungsventils, dessen mit der Bezugszahl 1 gekennzeichnete Ventilgehäuse einen Druckgasanschluß 2, einen Atmosphärenanschluß 3 und einen

Patientenanschluß aufweist· Das Ventilgehäuse 1 ist mittels einer Trennwand 5 in eine Inspirationskarmer 6 und eine Exspirationskammer 7 unterteilt, die über einen Exspirationsstutzen 8 miteinander verbunden sind· In der Inspirationskammer 6 befindet sich, ein mit einem Inspirationsventil 9 und einem Exspirationsventil 10 kombiniertes Umschaltventil 11, deren Dichtkrater 12, 13 und 14 auf einer gleichen StrÖmungsachse 15 angeordnet und in Abhängigkeit von der jeweils anliegenden Atmungsphase von nur einer Ventilscheibe 16 verschlossen sind. Der Dichtkrater 13 des Exspirationsventils 10 und der Dichtkrater 14 des Umschaltventils 11 befindet sich in einer Ebene· Außerdem ist der Dichtkrater 13 kleiner und der Dichtkrater 14 größer als der Dichtkrater 12 des Inspirationsventils 9· Liegt die Ventilscheibe 16 auf den Dichtkratern 13, 14 auf, entsteht durch diese und in Verbindung mit dem Exspirationsstutzen 8 und der Trennwand 5 eine Ringkammer 17· Diese ist über einen Druckausgleichskanal 18 mit dem Patientenanschluß 4 verbunden, auch wenn sich das Umschaltventil 11 in Verschlußstellung befindet·

Der die Inspirationskammer 6 mit der Exspirationskammer verbindende Exspirationsstutzen8 ist auf der einen Seite als Dichtkrater 13 für das Exspirationsventil 10 und auf der anderen Seite als Dichtkrater 19 für ein in der Exspirationskammer 7 angeordnetes Rückschlagventil 20 ausgebildet· Dieses ist mit einem blattchenförmig gestalteten Ventilkörper 21 versehen, der in einem durchbrochenen Begrenzungsring 22 geführt wird· Die Zuschaltung des Nicht-Rückatmungsventils an das Beatmungsgerät (nicht gezeichnet) erfolgt durch eine Verbindung über den Druckgasanschluß 2 mit dem Inspirationsventil 9, das während der Exspirationsphase von der Ventilscheibe 16 verschlossen ist. Das Exspirationsventil 10,

welches über die Exspirationskammer 7 einen Zugang zur Atmosphäre hat und das Umschaltventil 11, welches über den Druckausgleichkanal 18 eine Verbindung mit dem Patientenanschluß 4 aufweist, ist während der Inspirationsphase von der Ventilscheibe 16 verschlossen·

Nun ist im Grundsatz für das zu lösende Problem davon auszugehen, daß das Ende der Inspirationsphase bei der automatischen Beatmung immer mit einem schnellen Druckabfall und bei der Spontanatmung immer mit einem plötzlichen Druckanstieg verbunden ist· Die Wirkung dieser Effekte ist gleich, die Luftstromrichtung bezüglich des Patienten wird umgekehrt, und umgekehrt wird auch die Resultierende der auf die Ventilscheibe 16 wirkende Druckkräfte· Die Ventilscheibe 16 wechselt also von der stabilen Inspirationslage in die stabile Exspirationslage über·

Das Umschaltventil 11 hat am Übergang von der Inspirationsphase in die Exspirationsphase eine Teilerfunktion zwischen dem ruhenden und dem rückströmenden Atemgas zu erfüllen. Die Umschaltung wird bei aer automatischen Beatmung und bei der Spontanatmung durch das ansteigende Druckgefälle zwischen dem Druckgasanschluß 2 und dem Patientenanschluß 4 bewirkt· Die Rückatmung über das Exspirationsventil wird beim Spontanatmung durch das Rückschlagventil 20 verhindert· Das in der Figur dargestellte Nicht-Rückatmungsventil zeigt einen einfachen Aufbau, der eine rationelle Fertigung zuläßt· Das Inspirationsventil 9 und das Exspirationsventil 10 werden alternierend mittels Ventilscheibe 16 verschlossen. In der Inspirationsphase, die durgh die Druckverhältnisse P_T P. P_TT P _ =

^PAthm.⁼ ° ^mit ° ^PA ^PI gekennzeichnet ist, liegt

die Ventilscheibe 16 am Dichtkrater 13 des Exspirationsventils 10 und gleichzeitig am Dichtkrater 14 des Umschaltventils 11 an·

Das Ende der Inspirationsphase ist erreicht, wenn der Atemdruck seinen maximalen Wert erreicht, das heißt, Рд s P_u =s Pj P_e = 0. Der folgende rasche Abfall des Beatmungsdruckes Pj nach 0 verursacht das Abheben der Ventilscheibe 16 vom Exspirationsventil, weil dann Рд = Py Pj = Pg = 0 anliegt. Der Druckausgleich P^ nach Pj wird durch den Drosseleffekt des Druckausgleichkanals 18 verzögertα In der sich anschließenden Exspirationsphase, die durch die Druckverhältnisse Рд = Pq Pg ü Pj = о gekennzeichnet ist, ist das Inspirationsventil 9 verschlossen· Am Ende der Exspirationsphase herrscht in der Inspirationskammer 6 allgemeine Druckgleichheit, denn ¹¹A = ¹¹U = ¹¹B = ¹¹I = °-

Die folgende beginnende Inspirationsphase ist durch einen plötzlichen Druckanstieg Pj 0 bei der automatischen Beatmung und durch einen plötzlichen Druckabfall Рд 0 bei der Spontanatmung gekennzeichnet. Das Rückschlagventil 20 verhindert eine exspirationsseitiee Riickatmung. Der einsetzende Atemgasstrom bewirkt somit das Umschalten der Yentilscheibe 16.

Claims (1)

1. Erfindungsanspruch:

   1· Ventil für Atmungsgeräte, das ein Ventilgehäuse mit drei Wegen aufweist, von denen einer in die Atmosphäre führt und die anderen beiden an je einen Anschluß enden, deren einer zur Druckgasquelle führt, während an den anderen der Patient angeschlossen ist, wobei das Ventilgehäuse exspirationsseitig einen blättchenförmig ausgebildeten Ventilkörper besitzt, gekennzeichnet durch die Kombination eines Inspirationsventils (9) und eines Exspirationsventils (10) mit einem Umschaltventil (11), deren Dichtkrater (12, 13| 14) auf einer gleichen Strömungsachse (15) angeordnet und in Abhängigkeit von der anliegenden Atmungsphase von nur einer Ventilscheibe (16) verschlossen sind, durch die Anordnung der Dichtkrater (13, 14) des Exspirationsventils (10) und des Umschaltventils (11) in einer Ebene, dessen eine Dichtkrater (13) kleiner und dessen andere Dichtkrater (14) größer als der Dichtkrater (12) des Inspirationsventils (9) ist und durch einen Druckausgleichkanal (18), der in Verschlußstellung des Exspirationsventils (10) das Umschaltventil (11) mit dem Patientenanschluß (4) pneumatisch verbindet·

   2· Ventil für Atmungsgeräte nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (1) mittels einer Trennwand (5) in eine Inspirationskammer (6) und eine Exspirationskammer (7) unterteilt ist, die über ein Exspirationsstutzen (8) miteinander

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   verbunden sind, dessen Einlaßseite als Dichtkrater (13) für das Exspirationsventil (10) und dessen Auslaßseite als Dichtkrater (19) für ein in der Exspirationskamoier (7) angeordnetes Rückschlagventil (20) ausgebildet sind

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