CS217465B1

CS217465B1 - Passive pneumatic valve,especially for artificial lung aeration apparatuses

Info

Publication number: CS217465B1
Application number: CS250481A
Authority: CS
Inventors: Jozef Tlucko; Ondrej Brychta; Viktor Magdolen; Miroslav Brostik; Helena Zabojnikova
Original assignee: Jozef Tlucko; Ondrej Brychta; Viktor Magdolen; Miroslav Brostik; Helena Zabojnikova
Priority date: 1981-04-03
Filing date: 1981-04-03
Publication date: 1983-01-28

Abstract

Predmetom vynálezu je pasivný pneumatický ventil najma pre zariadenia na umelú ventiláeiu plúc, využívajúci membránu zo zo- silněným okrajem a tubým stredom. Podstatou vynálezu je, že vnútomý prie- stor ventilu je rozdělený membránou (1) na prietočniú komoru (2) a na riadiacu komoru (3) . V prietočnej komoře (2) je vyústěné cent- ricky sedlom i(4) vstupné vedenie (5), pričom je spojená s výstupným vedením (6). Ria- diaca komora (3) je (spojená dierou (7) s atmosférou a pri zdvihu membrány (1) ju překrývá výstupok (9), čím je vyvodené tlmenie pohybu membrány (1) ako pri otváraní sedla (4) ventilu, tak pri jeho zatváraní.It is an object of the present invention to provide a passive pneumatic valve, especially for lung ventilation devices, using a membrane with a reinforced rim and tubular center. It is an object of the invention that the valve interior is divided by a diaphragm (1) into a flow chamber (2) and a control chamber (3). In the flow chamber (2), a (4) inlet line (5) is centrally seated and connected to the outlet line (6). The control chamber (3) is (connected by a hole (7) to the atmosphere and is covered by a projection (9) at the stroke of the diaphragm (1), thereby damping the movement of the diaphragm (1) both when opening the valve seat (4) and at its closing.

Description

Vynález sa týká pasivného pneumatického ventilu, najma pre dýahacie okruhy prístrojov pre umelú ventiláciu pl’úc.The invention relates to a passive pneumatic valve, in particular for the veneering circuits of artificial lung ventilation devices.

Doteraz známe ventily, alebo ventilové systémy umožňujúce umělé dýcháme sú aktivně, čo znamená, že na funkciu vyžadujú spotřebu energie, čím je ich použitie obmedzené najma pri přenosných a terénnych přístroj och. Aktivně ventily, pretože sípobrebujú energiu sfcracujú dobu činnosti prístroja, oo je ich hlavnou nevýhodou. Ďalšou nevýhodou aktívnytíh ventilov je, že pozostávajú z dvoch častí, a to z pohonu 'buď pneumatického, .alebo elektromagnetického a zo sedlovej časti. Toto konstrukčně usporiadianie zváčšuje hmotnost ventilov a spósobu je ťažkosti pri sterilizácii. Před sterilizáciou je nutné vykonat demontáž ventilu, oddělit pohonnú část od sedlovej a sterilizovat iba sedlová část. Po sterilizácii je nutné vykonat montáž, pri ktorej sa sterilizácía sedlovej časti znehodnotí.Known valves or valve systems allowing artificial respiration are actively involved, which means that they require energy consumption for the function, thus limiting their use, especially for portable and off-road devices. Actively valves, because they consume energy and increase the operating time of the device, are their main disadvantage. A further disadvantage of the active valves is that they consist of two parts, namely a pneumatic or electromagnetic actuator and a seat part. This construction increases the weight of the valves, and there are difficulties in sterilization. Before sterilization, it is necessary to dismantle the valve, separate the drive part from the saddle and sterilize only the saddle part. After sterilization, it is necessary to carry out assembly in which the sterilization of the saddle part is destroyed.

Uvedené nedostatky odstraňuje pasivný pneumatický ventil, najma pre izariadenia na umelú ventiláciu pfúc využiv,ajúci membránu so zosilneným okrajom a tuhým stredom, ktorá rozděluje válcový vnútorný priestor ventilu na prietočnú komoru a riadiacu podlá vynálezu, ktorého podstata je v tom, že v prietočnej komoře pod tuhým stredom membrány vyúsťuje centridky sedlám vstupné vedenie a os diery spájajúcej riadiacu komoru s atmosférou je v osi výstupku tuhého středu membrány.These drawbacks are eliminated by a passive pneumatic valve, in particular for artificial lung ventilation devices, having a diaphragm with a reinforced edge and a rigid center which divides the cylindrical interior of the valve into the flow chamber and the control according to the invention, which is the center line of the seat leads to an inlet conduit, and the axis of the hole connecting the control chamber to the atmosphere is in the projection axis of the solid center of the membrane.

Použitie pasivných pneumatických ventilov podlá vynálezu do vetvy dýchaciého okruhu je zvlášť vhodné pre přenosné a elektricky ovládané dýdhacie přístroje, u ktorých sa vyžaduje dlhá doba činnosti, a preto minimálna spotřeba energie na ich pohon a riadenie. Ventil je možné použit v dýchacích okrúhoch, ktoré rěalizujú doteraz známe sposoby umetej ventilácie pfúc.The use of the passive pneumatic valves according to the invention in the circuit of a breathing circuit is particularly suitable for portable and electrically operated aeration machines, which require a long operating time and therefore a minimum energy consumption to drive and control them. The valve can be used in breathing circuits that realize the previously known methods of artificial ventilation of the lungs.

Příklad pasivného pneumatického ventilu je znázorněný na výfcresoch, kde na obr. 1 je znázorněný priečny rez pasivným pneumatickým ventilom a na obr. 2 je znázorněné zapoij enie pasivných pneumatických ventilov do dýdhacieho okruhu s generátorom tlaku membránovým kompresoram pohádaným přerušované elektrickým servomotorom.An example of a passive pneumatic valve is shown in FIGS. 1 is a cross-sectional view of a passive pneumatic valve; and FIG. 2 shows the engagement of passive pneumatic valves in the vapor circuit with a pressure generator driven by an intermittent electric servomotor.

Vnútorný válcový priestor pasivného pneumatického ventilu je vytvořený v telese 26 a vo veku 27. Je rozdělený membránou 1 na prietočnú komoru 2 a na tlmiacu komoru 3. Membrána 1 je svojína zosilneným okrajom 10 uložená vo vybraní telesa 26, ktoré je dotlačené prostredníctvom prírúby veka 27 prevlečnou maiticou 28. Tlmiaca komora 3 je v osi výstupku 9 tuhého středu 8 dierou 7 spojená cez výustku 25 s atmosférou. Velkost diery 7 je k priemeru tlmiaoej komory 3 určená tak, aby bol pohyb membrány 1 na konci jej zdvihu tlmený. V telese 26 ventilu pod tuihým stredom 8 membrány 1 je cen tričky vytvořené sedlo 4, do ktorého ústi vstupné vedenie 5. Výstupné vedenie 6 je napojené cez stenu telesa 26 do prietočnej komory 2.The inner cylindrical space of the passive pneumatic valve is formed in the body 26 and at the lid 27. It is divided by the membrane 1 into the flow chamber 2 and the damping chamber 3. The diaphragm 1 is sucked by the reinforced edge 10 in the recess of the body 26 which is pressed by the lid 27 The damping chamber 3 is connected to the atmosphere via a hole 7 in the axis 9 of the solid center projection 8 through a hole 7. The size of the hole 7 is determined to the diameter of the damping chamber 3 so that the movement of the membrane 1 at the end of its stroke is damped. In the valve body 26 below the rigid center 8 of the diaphragm 1, a seat 4 is formed in the t-shirt, into which the inlet conduit 5 opens. The outlet conduit 6 is connected through the wall of the body 26 to the flow chamber 2.

Pasivný pneumatický ventil podlá vynálezu má dve základné zapoj enia:The passive pneumatic valve according to the invention has two basic connections:

Pri prvom zapojení ventil bez náustky 25 a diera 7 spája prietočnú komoru s atmosférou. Ak pri tomto zapojení připojíme na vstupné vedenie 5 přetlak P5 vznikne cez ventil prietok Q s minimálnou tlakovou stratou. Sila na membránu 1 vznikla od rozdielu tlakov a P₃ = P₂ = Pa (Pa je atmosferický tlak) nadvihne membránu 1 a prietok Q preteká cez prietočnú komoru 2 do výstupného vedeniaIn the first engagement, the mouthless valve 25 and the bore 7 connect the flow chamber to the atmosphere. In this connection, if the overpressure P5 is connected to the inlet line 5, a flow Q with minimum pressure loss is generated through the valve. The force on the diaphragm 1 is generated by the pressure difference and P ₃ = P ₂ = Pa (Pa is atmospheric pressure) lifts the diaphragm 1 and the flow Q flows through the flow chamber 2 to the outlet line

6. V ďalšej fáze sa sila na membránu 1 zváčší o silu od dynamického účinku prietoku Q a od tlaku P₂, ktorý vznikni v prietočnej komoře 2. Touto silou sa urýohli pohyb membrány 1 smerom od sedla, 00 spósobí rýchle otvorenie ventilu. V konečnej fáze pohybu membrány 1 začne výstupok 9 tuhého středu 8 mebrány 1 překrývat dieru 7. Škrtením diery 7 a pohybom membrány 1 vznikne v tlmiacej komoře 3 přetlak P₃, ktorý stlmí dopad výstupku 9 na stenu tlmiacej komory 3. Ak pri tomto zapojení připojíme na výstupné vedenie 6 podtlak P4 ventilom nepreteká žiadny prietok. Membrána 1 silou vzniklou od rozdielu tlakov P₃ = Pj — P_A a P₂ = P4 uzatvorí svojim tuhým stredom 8 sedlo 4. Pretože efektívna plocha membrány 1 zmenšená o plochu sedla 4 je niekofkokrát váčšia ako plocha sedla 4 je sila od podtlaku P₂dostatočná na utesnenie sedla 4.6. In the next phase, the force on the diaphragm 1 is increased by the force from the dynamic effect of the flow Q and from the pressure P ₂ generated in the flow chamber 2. This force accelerates the movement of the diaphragm 1 away from the seat. In the final phase of the movement of the diaphragm 1, the protrusion 9 of the rigid center 8 of the diaphragm 1 begins to overlap the hole 7. Throttling the hole 7 and moving the diaphragm 1 creates an overpressure P ₃ in the damping chamber 3. on the outlet line 6, the vacuum P4 does not flow through the valve. The membrane 1 a force resulting from the pressure difference P ₃ = P i - P a _and P ₂ = P 4 to its closed solid 8 through the seat 4. Since the effective area of the membrane 1 less the area of the seat 4 is several times greater than the area of the seat 4, the force of negative pressure P ₂ sufficient to seal the seat 4.

Pri druhorn zapojení je náustka 25 spojená pneumatickým vedením so vstupným vedením 5. Ak pri tomto zapojení připojíme na vstupné vedenie 5 přetlak P5 ventilom nepreteká žiaden prietok. Membrána 1 silou vzniklou od rozdielu tlakov Pí = P₃ — P5 a P₂ uzatvorí 'svojim tuhým stredom 8 sedlo 4. Pretože efektívna .plocha membrány 1 je niekofkokrát váčšia ako plocha sedla 4, na uzatvorenie sedla 4 a jeho dokonalé utesnenie je dostatečný tlak P_t = P5 v sedle 4.In the latter connection, the mouthpiece 25 is connected by a pneumatic line to the inlet line 5. If, in this connection, the overpressure P5 is connected to the inlet line 5, no flow flows through the valve. The membrane 1 a force resulting from the pressure difference Pi = _P3 - P5 and _P2 closed 'to their rigid center 8 of the seat 4 as the real one .plocha membrane is several times larger than the area of the seat 4, the seat 4 to close, and a perfect seal is sufficient pressure P _t = P5 in saddle 4.

Účinok škrtenia medzi dierou 7 a výstupkom 9 sa pri tomto zapojení neprejaví, pretože uzatváranie sedla 4 ventilu prebieha vždy vtedy, keď je tuhý strěd 8 v blízkosti sedla 4.The effect of throttling between the hole 7 and the projection 9 does not occur in this connection, since the closing of the valve seat 4 always takes place when the solid center 8 is near the seat 4.

Zvláštny případ nastáva, ak pri tomto zapojení na vstupné vedenie 5 připojíme objem o určitom přetlaku a náustku 25 odpojíme od vstupného vedenia 5 a připojíme na atmosféru. V prvej fáze vznikne cez ventil maxámálny prietok Q, pričom výstupok 9 překryje dieru 7. Postupné prietok klesá, čím sa zmenšuje sila na membránu 1 a nastáva jej pohyb smerom k sédlu 4. V tamto případe sa uplatňuje s výhodou škrtenie medzi dierou 7 a výstupkem 9, ktoré spomafuje pohyb membrány 1 a tým vyprázdňovanie připojeného objemu prebieha s menším odporem, čo je výhodné hlavně pri použití ventilu v exspiračnej vetve dýchaciého okruhu.A special case arises if, in this connection, a volume of a certain overpressure is connected to the inlet line 5 and the mouthpiece 25 is disconnected from the inlet line 5 and connected to the atmosphere. In the first phase, a maximum flow Q is generated through the valve, with the protrusion 9 covering the hole 7. The progressive flow decreases, thereby reducing the force on the membrane 1 and moving it towards the saddle 4. In this case throttling between the hole 7 and the projection 9, which slows the movement of the diaphragm 1 and thereby emptying the attached volume with less resistance, which is advantageous especially when using a valve in the expiratory branch of the breathing circuit.

Popísané použitie ventilu je uvedené v zapojení podfa 2.The described use of the valve is shown in the wiring of item 2.

Generátor tlaku 21 s elektrickým pohonem dodává do dýchaciého okruhu v inspiračnej ddbe prúd Q, ktorý prúdi cez výkonové vedenie 22 do pasivného spatného ventilu 23 a ďalej cez pasivný pneumatický ventil 11 do inspiračnej hadice 12 a cez armatúru masky 13 do pacienta, kde prvky — výkonové vedenie 22, pasivný spatný ventil 23, pasivný pneumatický ventil 11 a inspiračná hadica 12 tvoria inspiračnú vetvu dýchacieho okruhu. Pretože pri prietoku cez prvky zaradené v inspiračně] vetve vznikne tlaková stnáta, naplní sa signálnym vedením 14 signálna komora 15 exspiračného ventilu 16 a exspiračná membrána 17 tohoto ventilu 16 uzatvorí exspiračné sedlo 18, pretože tlak v exspiračnotm sedle 18 je menší ako tlak v signálně] komoře 15. Uizatvorením exspir-aěnáho sedla 18 prúd Q z inspiračně] vetvy neuniká cez exlspiračnú hadiou 19 do .atmosféry, .ale musí pr.údiť cez armatúru 13 masky do pacienta. V signálnej komoře 15 vznikne dostatečný přetlak aj pri spojení signálneho vadenia 14 cez pneumatický odpor 20 na atmosféru. Po skončení prúdu v inspiračnej vetve odpojí pasivný spatný ventil 23 signálně vedenie 14 od tlaku pacienta a signálna komora 15 exspiračného ventilu 16 sa vyprázdni cez pneumatický odpor 20 do atmosféry, tým exspiračná membrána 17 uvolní exspiračné sedlo 18 a nastane expanzia plynov z pacienta cez exspiračnú hadicu 19 a exspiračný ventil 16 do .atmosféry, pričom prvky — exspiračný ventil 16 a exspiračná hadica 19 tvoria exispiračnú vetvu.The electrically driven pressure generator 21 supplies a current Q to the breathing circuit in the inspiratory ddbe which flows through the power line 22 to the passive check valve 23 and further through the passive pneumatic valve 11 to the inspiratory hose 12 and through the mask armature 13 to the patient. the conduit 22, the passive check valve 23, the passive pneumatic valve 11 and the inspiratory hose 12 form the inspiratory branch of the breathing circuit. Since pressure states are created when flowing through the elements included in the inspiratory branch, the signal chamber 14 fills the signal chamber 15 of the expiratory valve 16 and the expiratory membrane 17 of the valve 16 closes the expiratory seat 18 because the pressure in the expiratory seat 18 is less than the signal pressure. By closing the expired seat 18, the stream Q from the inspiratory branch does not leak through the expiratory hose 19 into the atmosphere, but must flow through the mask fitting 13 to the patient. Sufficient overpressure also occurs in the signaling chamber 15 when the signaling disturbance 14 is connected via the pneumatic resistor 20 to the atmosphere. At the end of the flow in the inspiratory branch, the passive return valve 23 disconnects the signal line 14 from the patient pressure and the signal chamber 15 of the expiratory valve 16 is emptied through the pneumatic resistor 20 into the atmosphere. 19 and an expiratory valve 16 into the atmosphere, wherein the expiratory valve 16 and expiratory hose 19 form an expiratory branch.

Pri podpornom dýchaní pacient prejaví na konci exsjpiračnej fázy umelej ventilácie aktivitu tým, že 'sa chce nadýchnut V armaitúre 13 masky vznikne prúd H, ktorému v inspiračně] vetve zabráni spoijenie s atmosférou pasivný pneumatický ventil 11 a v exspiračnej vetve exspiračný ventil 16, čím vznikne v dýohaoom okruhu podtlak. Podtlak zaznamená snímač tlaku 24. Tento signál sa spracuje v riiadení na změnu exispiračnej fáze na novů inspiračnú fázu umelej ventilácie píúc pacienta.In the respiratory tract, the patient exhibits an activity at the end of the expiratory phase of artificial ventilation by inhaling in the mask armature 13 a current 11 which prevents passive pneumatic valve 11 in the inspiratory arm and the expiratory valve 16 from the expiratory arm. dýohaoom circuit vacuum. The underpressure is recorded by the pressure sensor 24. This signal is processed in order to change the expiratory phase to a new inspiratory phase of artificial ventilation of the patient's lungs.

Uvedený pokus je iba příklad využitia ventilu podlá vynálezu v zapojení dýchacieho okruhu. Ventily je možné 1’ubovolne zapojovat bez toho, že by sa porušil rámec vynálezu.This experiment is merely an example of the use of the valve of the invention in the circuit circuit. The valves may be arbitrarily connected without departing from the scope of the invention.

Pasivný pneumatický ventil s náustkom 25 móžeme využit ako pneumatický nízkotlakový jednocestný ventil pre rožne použitie.Passive pneumatic valve with mouthpiece 25 can be used as a pneumatic low pressure one-way valve for various applications.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

1. A passive pneumatic valve, in particular, for an artificial lung ventilation device using a reinforced rim and rigid diaphragm membrane which divides the cylindrical interior of the valve into a flow chamber and a control chamber, characterized in that in the flow chamber (2) below the rigid middle (8) of the diaphragm (1) results in a centrally sedentary (4) inlet conduit (5) and the axis of the hole connecting the control chamber (3) to the atmosphere is in the axis of the projection (9) of the rigid center (8) of the diaphragm (1).

Passive pneumatic valve according to Claim 1, characterized in that the hole (7) is located in the mouthpiece (25).