DE1616488B1

DE1616488B1 - Nicht-Rueckatmungsventil

Info

Publication number: DE1616488B1
Application number: DE1968E0035957
Authority: DE
Inventors: Maurice Frederick Freeman
Original assignee: H G EAST AND CO Ltd
Current assignee: H G EAST AND CO Ltd
Priority date: 1967-03-14
Filing date: 1968-03-13
Publication date: 1971-11-04
Also published as: FR1558721A; GB1208775A; US3515163A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Nicht-Rück- überliegt. Der Exspirationsauslaß mündet zwischen atmungsventil für Beatmungsgeräte zur Zwangs- diesen radial aus. Das Ventilglied besteht aus einem beatmung von Patienten während einer medizinischen beidseitig offen ausmündenden Ringschieber, in dem Behandlung mit einem unter Druck stehenden Be- koaxial ein unter Vorspannung-einer Feder stehendes atmungsgas, z. B. Luft, bestehend aus einem Ventil- 5 Verschlußglied axial beweglich ist. Dieses Verschlußgehäuse mit einem Einlaß für das Beatmungsgas, glied weist eine ringförmige Verschlußplatte auf, einem mit dem Patienten verbindbaren Inspirations- welche das dem Einlaß zugewandte offene Ende des auslaß sowie einem Exspirationsauslaß für vom Ringschiebers in der Exspirationsphase versperrt. Patienten ausgeatmete Gase, einem im Ventilgehäuse Auch bei dieser Ausgestaltung wirken auf das zweilängs einer Gehäusehauptachse zwischen einer Ex- io teilige Ventil- oder Steuerglied in der Exspirationsspirations- und einer Inspirationsstellung verschieb- phase neben der Federschließkraft Kräfte ein, die aus liehen Ventilglied, welches in der Inspirationsstellung einer Druckdifferenz, zwischen dem Druck im Beeine Verbindung zwischen dem Einlaß und dem Inspi- atmungsgas im Einlaß und dem Druck des vom rationsauslaß freigibt und gleichzeitig den Exspira- Patienten kommenden Exspirationsgases resultieren, tionsauslaß schließt sowie in der Exspirationsstellung 15 Abgesehen von dem baulichen Aufwand eines zweimit einer Stirnplatte den Einlaß abschließt, während teiligen Ventilgliedes und den daraus resultierenden es gleichzeitig den Inspirationsauslaß mit dem Ex- Gefahren für Betriebsstörungen besteht auch bei diespirationsauslaß verbindet, wobei eine magnetische sem Ventil weiterhin die Gefahr eines Hängenbleibens Vorspanneinrichtung auf das Ventilglied eine dieses auf dem Wege aus seiner Schließstellung in seine in seine Exspirationsstellung zu drücken bestrebte 20 Offenstellung für die Inspirationsphase, da unmittel· Vorspannkraft ausübt, welche mittels einer hand- bar nach Abheben der Verschlußplatte infolge des betätigbaren Vorrichtung in ihrer Größe einstell- Druckabfalls im Beatmungsgas ein labiler Kräfte- ύ bar ist. zustand auftreten kann.

Bei einem bekannten Ventil dieser Art liegt der Die Erfindung schafft hier Abhilfe und ist, ausEinlaß dem Exspirationsauslaß koaxial zur Gehäuse- 35 gehend von einem Ventil der eingangs genannten Art, hauptachse gegenüber, während der Inspirations- dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter auslaß zum Patienten zwischen diesen radial aus- Weise der Einlaß und der Inspirationsauslaß koaxial mündet. Das .Ventilglied weist zwei Stirnplatten au£ -zur-Gehäusehauptachse angeordnet sind und der Exvon denen eine mit einem Ringflansch im Einlaß in spirationsauslaß zwischen diesen radial ausmündet, der Exspirationsstellung des Ventilgliedes dichtend in 3° die Stirnplatte des Ventilglieds einen mittleren Ver-Eingriff gelangt und den Zutritt von Beatmungsgas Schlußbereich und einen diesen umgebenden Außenzum Patienten absperrt. Die zweite Stirnplatte am bereich aufweist, von; denen "iff der Exspirätionsanderen Ende des Ventilgliedes gelangt mit einem Stellung des Ventilglieds der Verschlußbereich der Ringflansch im Exspirationsauslaß in Dichtungs- Beaufschlagung von Beatmungsgas im Einlaß auseingriff, wenn sich das Ventilglied in seiner Inspira- 35 gesetzt und der mit zumindest einer axialen Durchtionsstellung befindet. In seiner Inspirationsstellung trittsöffnung versehene Außenbereich dieser Beaufwirken außer der Vorspannkraft der magnetischen schlagung entzogen ist, und die Stirnplatte Bestandteil Vorspanneinrichtung auf das Ventilglied Druckkräfte eines Rohrschiebers ist, dessen axialer Mantel das ein, welche der Vorspannkraft der Vorspanneinrich- SteuergHed für den Exspkatiönsauslaß bildet. Im Bindung entgegengesetzt gerichtet sind und aus der 40 laß des Ventilgehäuses kann ferner in an sich bekann-Druckdifferenz resultieren, welcher die den Exspira- ter Weise ein nach innen gerichteter Ringflansch vortionsauslaß verschließende Stirnplatte des Ventil- gesehen sein, dessen dem Inspirationsauslaß zugliedes ausgesetzt ist. Eine solche Ausgestaltung setzt gewandte Ringfläche in Exspirationsstellung des ä das Ventilglied einer Summe von Kräften aus, deren Ventilgliedes dessen mit der Durchtrittsöffnung ver- ™ Resultierende vom Druck des das Ventil während der 45 sehenen Außenbereich der Stirnplatte abdeckt un&^ Inspirationsphase durchströmenden Beatmungsgases mit einer axialen Dichtungsringrippe an der Stirnabhängig istund sich mit Druckschwankungen ändert. platte in Dichtungseingriff gelangt. Der Rohrschieber Die den Einlaß zugewandte Stirnplatte des Ventil- kann ferner am Außenumfang zumindest zwei sich gliedes steht in der Exspirationsstellung desselben radial erstreckende Dichtungsvorsprünge aufweisen, praktisch über seine gesamte Fläche unter der Ein- 5° die das Ventilglied im Ventilgehäuse verschieblich wirkung des Beatmungsgases im abgeschlossenen führen, wobei der Exspirationsauslaß aus dem Ventil-Einlaß. Da ein Verschieben des Ventilgliedes gegen gehäuse zwischen dem Inspirationsauslaß und dem die von der Vorspanneinrichtung aufgebrachte Führungsbereich des Gehäuses-für die Dichtungs-Schließkraft durch den Druck des Beatmungsgases vorspränge am Rohrschieber ausmündet,
erfolgt und dieser Druck im Beatmungsgas jeweils 55 Bei dem Ventil nach der Erfindung wirkt das Bevor Beginn einer Inspirationsphase aufgebaut wird, atmungsgas bei vom Ventilglied geschlossenem Einlaß bis er einen für das Öffnen des Ventilgliedes aus- lediglich auf die relativ verminderte Verschlußfläche reichenden Druckwert erreicht hat, ist ein präzises der Stirnplatte des Ventilgliedes ein, um mit seinem und schnelles Öffnen des Einlasses nicht mit ge- Druck das Ventilglied gegen die Schließkraft der mawünschter Regelmäßigkeit und Sicherheit gegeben, da 60 gnetischen Vorspanneinrichtung zu öffnen. Sobald der Druck im Beatmungsgas bei Beginn der Öffnungs- das Ventilglied sich von seinem Sitz abhebt, verbewegung des Ventilgliedes absinkt und sich vor größert sich unmittelbar die Fläche der Stirnplatte einem, vollständigen Öffnen des Ventilgliedes auf des Ventilgliedes, auf welche nunmehr das Beeinen" Wert vermindern kann, der die Schließkraft der atmungsgas in Öffnungsrichtung einwirkt. Dadurch Vorspanneinrichtung unterschreitet. 65 ist sichergestellt, daß trotz eines Druckabfalls im

Es ist ferner ein Nicht-Rückatmungsventil bekannt, Augenblick des Öffnens des Ventilgliedes auf dieses

bei dem der Inspirationsauslaß des Ventilgehäuses eine in jedem Fall ausreichende Öffnungskraft ein-

dem Einlaß koaxial zur Gehäusehauptachse gegen- wirkt, die ein schnelles und sicheres vollständiges

Öffnen gewährleistet. Sobald das Beatmungsgas die Durchtrittsöffnung oder -öffnungen im Außenbereich der Stirnplatte des Ventilgliedes durchströmt und der Patient auf diese Weise zwangsbeatmet ist, wirkt auf das Ventilglied selbst allseits ein und derselbe Druck S des Beatmungsgases ein, so daß das Ventilglied nunmehr ausschließlich noch unter der Krafteinwirkung der magnetischen Vorspanneinrichtung steht. Das Ausschließen von Gasdruckdifferenzen auf das Ventilglied in seiner Exspirationsstellung hat zur Folge, daß das Ventilglied ausschließlich unter der Einwirkung der Schließkraft der magnetischen Vorspanneinrichtung steht, die in Größe und Richtung eindeutig bestimmbar ist und eine präzise Begrenzung und Bestimmung der Inspirations- und der Exspirationsphase erlaubt. Das Ventil ist daher sehr genau einstellbar und arbeitet mit hoher Empfindlichkeit.

Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung näher veranschaulicht ist, es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch ein Nicht-Rückatmungsventil in einer Stellung des Ventilgliedes, in der der Einlaß mit dem Inspirationsauslaß in Verbindung steht,

Fig. 2 eine Darstellung des Ventils nach Fig. 1 mit einer Stellung des Ventilgliedes, in der der Inspirationsauslaß mit dem Exspirationsauslaß verbunden ist.

Das Nicht-Rückatmungsventil weist ein Ventilgehäuse 10 auf, das vorzugsweise aus einem Metallgußstück einer Aluminiumlegierung, z. B. Duralumin, besteht oder aus Kunststoff hergestellt ist. Das Ventilgehäuse 10 hat eine rohrförmige Grundform, wobei ein offenes Ende einen Einlaß 11 und das diesem gegenüberliegende andere Ende einen zum Patienten führenden Inspirationsauslaß 12 bildet. Ein Mittelteil 13 des Ventilgehäuses nimmt ein in diesem axial gleitend bewegliches Ventilglied 14 auf und umfaßt einen etwa rohrförmigen Stutzen 15, welches den Exspirationsauslaß 16 bildet.

An dem Übergang zwischen dem Einlaß 11 und dem Mittelteil 13 des Ventilgehäuses 10 ist ein nach innen gerichteter Ringflansch 17 vorgesehen, der eine Öffnung 18 mit einem reduzierten Durchmesser für den Übertritt von Beatmungsgas, z, B. Luft und/oder Narkosegas vom Einlaß 11 her in das Mittelteil 13 des Ventilgehäuses bildet.

Der Mittelteil 13 des Ventilgehäuses 10 weist einen ringförmigen Durchtrittsspalt 19 auf, der über einen Ringschlitz 20 nahe dem Inspirationsauslaß 12 mit dem Innenraum des Gehäusemittelteils und dem Exspirationsauslaß 15,16 in Verbindung steht. Befindet sich das Ventilglied in seiner Inspirationsstellung (F i g. 1), so wird der Ringschlitz 20 von diesem verschlossen. Zur Verbesserung der Strömung während der Exspirationsphase weist das Ventilgehäuse 10 an dem an den Inspirationsauslaß 12 angrenzenden Ende des Mittelteils 13 einen ringförmigen Schrägwandbereich 21 auf. Zur Bildung eines Ventilsitzes ist innerhalb des Schrägwandbereiches 21 eine sich radial erstreckende, ebene Fläche 21' vorgesehen.

Das einen Rohrschieber bildende Ventilglied 14 kann ebenfalls ein Metallgußstück sein und besteht Vorzugsweise aus der gleichen Aluminiumlegierung, wie sie zur Herstellung des Ventilgehäuses 10 verwendet wird. Statt dessen kann das Ventilglied 14 auch aus Kunststoff hergestellt sein. Es weist einen rohrförmigen Mantel 22 auf, an dessen Außenumfang zwei sich radial erstreckende Dichtungsvorsprünge 23' ausgeformt sind, die mit der Innenfläche des Mittelteils 13 des Ventilgehäuses 10 im Gleiteingriff stehen. Die Dichtungsvorsprünge 23' schaffen eine unwesentlichen gasdichte Verbindung zwischen dem Außenumfang des Ventilgliedes 14 und der Innenfläche des Gehäusemittelteils 13 und sind an ihren Außenkanten vorzugsweise abgerundet, z. B. mit einem Radius von oder zwischen 0,4 und 0,8 mm. Das Ende des Ventilgliedes 14, das dem Einlaß 11 zugewandt ist, weist eine Stirnplatte 23 auf, die eine zentrale Buchse 24 trägt, in der ein Dauermagnet 25 angebracht ist. Dieser bildet einen Teil einer magnetischen Vorspannungseinrichtung. An der Außenfläche der Stirnplatte 23 ist eine sich axial erstreckende Dichtungsringrippe 26 angeformt, die mit dem Ringflansch 17 in Dichtungseingriff gelangt, wenn sich das Ventilglied 14 in Exspirationsstellung (Fig. 2) befindet. Durch die Stirnplatte 23 erstreckt sich eine Anzahl radial außerhalb der Dichtungsringrippe 26 gelegener Durchtrittsöffnungen 27. Das der Stirnplatte 23 abgewandte Ende des Ventilgliedes 14 ist offen und weist vorzugsweise eine abgerundete Stirnkante 28 auf, die mit der Fläche 2Γ des Ventilgehäuses 10 gasdicht im Eingriff steht, wenn sich das Ventilglied in seiner Inspirationsstellung befindet.

Die magnetische Vorspannungsemrichtung weist außer dem Dauermagneten 25 einen weiteren Dauermagneten 29 auf, der im Vergleich zu dem Dauermagneten 25 entgegengesetzt gepolt und von einer manuell einstellbaren Vorrichtung 30 getragen ist. Die Einstellvorrichtung 30 weist einen Einsatz 31 auf, der im Einlaß 11 gleitend beweglich ist, eine sich durch diesen erstreckende Öffnung 32 aufweist und den Dauermagneten 29 trägt. Eine Muffe 33, die auf dem Einlaßende 11 des Ventilgehäuses 10 versehieblich ist, ist über eine Schraube 34 mit dem Einsatz 31 verbunden. Die Muffe 33 und der Einsatz 31 können aus einer Aluminiumlegierung oder aus Kunststoff hergestellt sein. Die Schraube 34 durchgreift das Ventilgehäuse 10 in einer Öffnung 35, welche die Form eines Schrauberdinienabschnitts hat, um einen Teil eines groben Schraubgewindeganges zu bilden. Durch ein Drehen der Muffe 33 kann so eine Axialbewegung des Dauermagneten 29 in Richtung auf den Dauermagneten 25 zu oder von diesem hinweg bewirkt werden. Jeder der Dauermagneten kann durch ein magnetisches Eisenstück ersetzt werden.

Im Betrieb ist der Einlaß U über eine geeignete, vorzugsweise flexible Leitung an das Vorratsbehältnis einer üblichen Narkoseapparatur angeschlossen. Der Inspirationsauslaß 12 ist mit dem Patienten verbunden. Der Funktionsablauf setzt ein, wenn sich das Ventilglied 14 in seiner in F i g. 2 dargestellten Exspirationsstellung befindet und den Einlaß verschließt. Wenn das Beatmungsgas im Vorratsbehältnis unter einem geeigneten Überdruck steht, überwindet es mit seiner Druckkraft auf den zentralen Verschlußbereich der Stirnplatte 23 die Vorspannkraft zwischen den Magneten 25 und 29 und schiebt das Ventilglied 14, in der Zeichnung nach rechts, in die in Fig. 1 dargestellte Inspirationsstellung,

Das Beatmungsgas strömt entlang der durch die Pfeile 36 in F i g. 1 eingezeichneten Bahn durch den Einlaß 11 zum Inspirationsauslaß 12 und zum Patienten. Aus den Pfeilen ist ersichtlich, daß das Gas den Einlaß 11, die Öffnung 32 im Einsatz 31, die vom

Ringflansch 17 begrenzte Öffnung 18, das Innere des Ventilgehäuses 10, die Durchtrittsöffnungen 27 in der Stirnplatte 23 des Ventilgliedes 14, das Innere des Ventilgliedes 14 und den Inspirationsauslaß 12 passiert. Sobald sich das Verstellglied aus seiner Exspirationsstellung in Fig. 2 nach rechts bewegt und das Beatmungsgas die Öffnung 18 durchströmt, tritt sie nahezu umgehend durch die Durchtrittsöffnungen 27 hindurch, so daß sich der Druck auf beiden Seiten der Stirnplatte 23 des Ventilgliedes 14 schnell ausgleicht. Infolgedessen bewegt sich das Ventilglied 14 unter der praktisch allein einwirkenden Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung relativ schnell nach links und schließt den Einlaß (Fig. 2). Dadurch wird die Inspirationsphase beendet und die Exspirationsphase beginnt. Vom Patienten kommendes Ausatmungsgas passiert das Ventil in Richtung der Pfeile 37 in Fig. 2 und durchströmt dabei den Inspirationsauslaß 12, den Ringschlitz 20, den Durchtrittsspalt 19. Hat sich der Druck im Vorratsbehältnis wieder hinreichend aufgebaut, um die Schließkraft der Dauermagnete 25 und 29 zu überwinden, so bewegt sich das Ventilglied 14 von neuem nach rechts, um die in Fig. 1 dargestellte Stellung einzunehmen. Dabei schließt das Ventilglied 14 durch seine Bewegung nach rechts den Ringschlitz 20 mittels seiner Stirnkant&28, so daß der Weg von dem Exspirationsauslaß 16 zum Inspirationsauslaß 12 versperrt ist

Da das Ventilglied 14 nach Öffnen des Einlassest!, und eingetretenem Druckausgleich im wesentlichen vollständig unter Einwirkung der magnetischen Vorspannungseinrichtung steht, erfolgt das Verschließen des Einlasses 11 mit großer Genauigkeit und Sicherheit.

Claims

Patentansprüche: 35

1. Nicht-Rückatmungsventil für Beatmungsgeräte zur Zwangsbeatmung von Patienten während einer medizinischen Behandlung mit einem unter Druck stehenden Beatmungsgas, z.B. Luft, bestehend aus einem Ventilgehäuse mit einem Einlaß für das Beatmungsgas, einem mit dem Patienten Verbindbaren Inspirationsauslaß sowie einem Exspirationsauslaß für vom Patienten ausgeatmete Gase, einem im Ventilgehäuse längs einer Gehäusehauptachse zwischen einer Exspirations- und einer Inspirationsstellung verschieblichen Ventilglied, welches in der Inspirationsstellung eine Verbindung zwischen dem Einlaß und dem Inspirationsauslaß freigibt und gleichzeitig den Exspirationsauslaß schließt sowie in der Exspirationsstellung mit einer Sfirnplatte den Einlaß abschließt, während es gleichzeitig den Inspirationsauslaß mit dem Exspirationsauslaß verbindet, wobei eine magnetische Vorspanneinrichtung auf das Ventilglied eine dieses in seine Exspirationsstellung zu drücken bestrebte Vorspannkraft ausübt, welche mittels einer handbetätigbaren Vorrichtung in ihrer Größe einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in an sieh bekannter Weise der Einlaß (11) und der Inspirationsauslaß (12) koaxial zur Gehäusehauptachse angeordnet sind und der Exspirationsauslaß (15) zwischen diesen radial ausmündet, die Stirnplatte (23) des Ventilglieds (14) einen mittleren Verschlußbereieh und einen diesen umgebenden Außenbereich aufweist, von denen in der Exspirationsstellung des Ventilglieds der Versehlußbereich der Beaufschlagung von Beatmungsgas im Einlaß ausgesetzt und der mit zumindest einer axialen Durchtrittsöffnung (27) versehene Außenbereieh dieser Beaufschlagung entzogen ist, und die Stirnplatte Bestandteil eines Rohrschiebers ist, dessen axialer Mantel (22) das Steuerglied für den Exspirationsauslaß bildet.

2. Ventil nach Anspruch L, dadurch, gekennzeichnet, daß im Einlaß (11) des Ventilgehäuses (10) in an sich bekannter Weise ein nach innen gerichteter Ringflansch (17) vorgesehen ist, dessen dem Inspirationsauslaß (12) zugewandte Ringfläche in Exspirationsstellung des Ventilgliedes (14) dessen mit der Durchtrittsöffnung (27) versehenen Außenbereieh der Stirnplatte (23) abdeckt und mit einer axialen Dichtungsringrippe (26) an der Stirnplatte in Dichtungseingriff gelangt.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrschieber (22) am

• Außenümfang zumindest zwei sich axial erstrekkende Dichtungsvorsprünge (23') aufweist, die das Ventilglied (14) im Ventilgehäuse (10) verschieblich führen, und der Exspirationsauslaß (16) aus dem Ventilgehäuse (10) zwischen dem Inspirationsauslaß (12) und dem Führungsbereich

" des Mittelteils (13) des Ventilgehäuses für die Dichtungsvorsprünge am Rohrschieber ausmündet.

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Exspirationsauslaß (16) in an sich bekannter Weise von einem Rohrstutzen (15) gebildet ist, der an den Innenraum des Ventilgehäuses (10,13) über einen ringförmigen Durctb^ trittsspalt (19) angeschlossen ist, welcher sich vollständig um den Mittelteil (13) des Ventilgehäuses erstreckt und über emen Ringschlitz (20) mit dem Gehäuseinnern in Verbindung steht.

5. Ventil nach einem oder mehreren der An-

• Sprüche 1 bis 4, mit einer Vorspanneinrichtung mit zwei Magneten, von denen einer im Ventilglied abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Magnet (29) in einem Einsatz (31) im Einlaß (11) untergebracht und der Einsatz (31) mit seinem Magneten (29) mittels einer Muffe (33) in axialer Richtung verschieb- und feststellbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen