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Die Rückströmung der Ausatmungsluft verhinderndes Ventil für Beatmungsapparate.
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Die Erfindung betrifft ein Ventil für Beatmungsapparate und -Geräte,
die bei Lebensrettungsversuchen und bei der Narkose angewandt werden. Das Ventil
soll das Rückströmen der vom Patenten ausgeatmenten Luft nach dem Beatmungsgerät
oder dem Mund des Beatmers verhindern.
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Die bisher in derartigen Beatmungsapparaten angewandten Ventile arbeiten
mit Ausnut2ung der Schwerkraft oder enthalten eine Feder; die den Ventilteller in
der Ruhelage gegen den Einströmkanalsitz drückt.
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Mit Ausnutzung der Schwerkraft arbeitende Ventile sind von ihrer
Lage abhängig, was ein grosser Nachteil ist; solche Ventile werden daher nur in
stationären Narkoseapparaten angewandt. Die Feder in unabhängig von der Lage arbeitenden
Federventilen muss genau abgestimmt sein und ist daher sehr empfindlich; sie kann
beim Auseinandernehmen Reinigen und Zusammensetzen des Ventils leicht beschädigt
werden, wird in gewissen Fällen ebenfalls von der Schwerkraft ungünstig becinflusst
und hat eine ungünstige Charakteristik.
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Gemäss der Erfindung ist das leicht auseinandorneh.-bare und unabhAngig
von seiner Lage arbeitende. Ventil ohnb jede Feder ausgeführt und enthalt einen
Magneten, der die Kraft für das Andrücken des Ventiltellers an den Einströzungskanalstiz
ausübt. Zusammen nit den bei der Beatmung bs Ausatmung entstehenden Luftdruck bzw.
der dadurch hervorgerufenen Luftströmung steuert der Magnet die Ventiltellerscheibe.
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Das Ventil kann weiterhin derart beschaffen sein, dass es verhindert,
dass von einer Medizinealgasquelle, d.h. einer Sauerstoff- oder Narkosegasflasche,
in das Ventil einströmendes Gas nicht durch Beeinflussung des Ventiltellers den
Ausatmungskanal des Ventils sperrt, was zur Folge haben würde, dass das Gas nicht
ins Freie abströnen kann und somit statt dessen in den zum Patienten führenden Kanal
des Ventils strömt und die Lungen des Patienten überfüllt.
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Das Magnetsystem des Ventils ist vielmehr zweckmässig derart ausgebildet,
dass die Ventilscheibe eine Zwischelage einnchmen kann und den Ausatmungskanal nur
dann völlig schliesst, wenn bei Beatmung mit Druckgas ein zu. Beatmungasapparat
gehörender Atmungsbeutel vom Narkosearzt oder Lebensretter zusammengedrückt und
entleert wird.
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Der Erfindungsgegenstand ist in den Zeichnungen an einigen Ausführungsbeispielen
veranschaulicht.
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Fig. 1 zeigt einen Beatmungsapparat für Narkose, Fig. 2 zeigt einen
Apparat für Beatmung mit einer Luft-
-Sauerstoffmischung bei Lebensrettungsversuchen.
Pig. 3 1 zeigen einige Ausführungsformen eines Ventils geniss der Erfindung.
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Fig. 1 ist mit 1 ein Medizinalgaszylinder bezeichnet, aus den das
Gas über ein einstellbares Reduzierventil 2 alt Manometer und einen Strömungsmesser
3, der die Gasmenge in Liter/Minute anzeigt. nach dem Ventil 5 und über dieses zu
der Ober den Mund des Patienten angebrachten Atmungsmaske 8 strömt. In einer Abzweiglettung
ist zwischen dem Strömun gsmesser und den Ventil ein Atnungsbeutel 4 aus gerfaltetem
schlaffen Gummi angebracht.
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Bei der Beatmung wird ca 10 Liter Gas pro Minute den Patienten zuführt.
Das Ventil 5 ist so eingerichtet, dass sein Telle 6 bis zu dem dieser Strömungsmenge
entsprechende Druck gegen den Sitz au Einströmkanal 11 gedrückt wird, so dass dieser
Kanal geschlossen bleibt und das Gas nicht in das Ventil sondern in den Beutel 4
einströmt und ihm aufbläst. Der dabei entstehende Druck reicht nicht aus, um den
Ventilteller vom Einströmkanal abzuheben.
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Wenn der Beutel genügend jedoch. noch nicht vollständig gefüllt ist,
wird er vom Narkosearzt zusammengedrUckt, und der dabei entstehende starke Gasdruck
beeinflusst das Ventil 5 derart, dass der Ventilteller 6 aus der den Weg zur Atemmaske
8 sperrenden Lage auf dem Einströmkanalsitz
in die diesen freigebende
Lage nach dem Ventilsitz in der Ausströmleitung 7 des Ventils bewegt wird und diese
sperrt Die Luft oder das Gas strömt daher nun vom Beutel 4 über den Ventilkanal
10 in die Lungen des Patienten.
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Wenn der Beutel 4 entleert ist und kein Gasdruck herrscht, wird die
Ventiltellerscheibe automatisch bisher gewöhnlich mittels einer Feder oder den Ausatmungsluftdruck,
von den Sitz in der Ausströmleitung 7 nach dem Sitz im Einströmkanal 11 zurückbewegt
und dort festgehalten, so dass die vom Patienten ausgeatmete Luft über den Kanal
10 und die Ausströmleitung 7 des Ventils ins Freie abströmen kann und eine Rückatmung
in den Einströmkanal 11 hinein verhindert wird Der von der Ausatmungsluft dabei
erzeugte Druck im Ventil unterstützt die Andrückwirkung des entsprechenden Ventilrückstellorgans
auf die Ventilscheibe, so dass die Einströmventilleitung 11 geschlossen bleibt und
der Beutel 4 erneut mit Gas erfüllt worden kann.
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In Fig. 2 ist eine ähnliche Einrichtung gezeigt, bei der jedoch statt
eines schlaffen Gasbeutels ein sich automatisch mit Luft nachfüllender, z.B. Schaumgummi
enthaltender Beatmungsbeutel 4a in der zur Beatmungsmaske führenden Leitung angeordnet
ist. Dieser Beutel 4a ermöglicht die Beatmung des Patienten sowohl mit Sauerstoff
aus der Flasche 1. nit über ein Einströmerückschlagventil 12 in den Beutel einströmender
Luft oder mit einer Mischung von Luft
und Sauerstoff. Mit dieser
Hinrichung kann somit eine gewünschte Mischung von Gas und Luft den Patienten zugeführt
werden.
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Wenn der Beutel 4 oder 4a durch das langsam einströmende Gas ..£Ollt
worden ist weil er nicht rechtzeitig zusammengedrückt worden ist, steigt der Gasdruck
in ihm derart an. dass er die Ventilscheibe von Sitz am Einströmkanal 11 abhebt,
so dass Gas durch das Ventil strömt, Wenn die Scheibe~sich dabei gegen den Sitz
am Ausströmkanal 7 legen würde, so würde das Gas in ungeregelter Menge in die Lungen
des Patienten strömen und durch seine zu grosse Menge gef@hrlich werden können,
Das Ventil verhindert ein Sperren des Ausströmkanals beim Einströmen von Medizinalgas
in die Lungen des Patienton in ungeregelter Menge, d.h. ohne dass der Beutel in
einen bestimmten Zeitpunkt zusammengedrückt wird.
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Es ist nämlich so ausgebildet, dass der beim Ueberfüllen des Atembeutels
nit Gas entstehende Ueberdruck wohl die Ventilscheibe von einströmkanalsitz abheben,
sie aber nicht gegen den Sttt; u. Ausströmekanal derart pressen kann, dass dieser
verschlossen wird. Das Gas kann also ohne einen Ueberdruck in Ventil und somit in
den Lungen zu erzeugen durch den Ausströmkanal ins Freie übströmen. Erst, wenn ein
nooh höherer Druck auf das einströmende Gas durch @usammendrücken des. Beutels erzeugt
wird, wird eine dritte
Lage für den Ventilteller erreicht, in der
der Ausströmekanal blockiert wird.
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Wie aus Fig. 3 und 4 hervorgeht, besteht das Ventil aus einen Ghäuse
9, an den ia Winkel ein Stutsen lOa fUr duie Maske angebracht ist. Der Einströmkanal
11 befindet sich in einen Stuten lla, der mit einer Gasschlauchleitung oder mit
dem Atmungsbeutel 4,4a verbunden wird, Dieser Stutzen 11a ist mit einen Einströmventilsitz
11b versehen.
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In du ausblasende des Gehäuses 9 istioin mit Gewinde 16 eingeschraubter
Kanalstutzen 13 mit Ausströmsitz 14 eingeschraubt. Der Einströmstutzen 11a ist mit
seinem Gewinde 1@ ins Gehäuse geschraubt, so dass alle Teile leicht und schmell
auseinandergenommen werden können.
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Zwischen den Ventilsitzen 11b und 14 liegt lose eine aus Eisen bestehende
Ventiltellerschibe 17. Ein im Ventil im Einströmkanal in der Nähe des Sitzes desselben
angeordneter Manget, bestehend aus den Teilen 19,20 und 21, hält die Scheibe in
der Ruhelage am Sitz 11b, so dass der Einströmekanal.ll verschlossen ist. Der Magnet
kann auch den Ventilkanal sitz ringförmig umgeben, wie dies in Fig. 6 und 7 gezeigt
ist. Der Magnet kann auch seitlich.von Si;z und zwar entweder nur an einer Seite
oder zu beiden Seiten desselben angeordnet zein. Die Anziehungskraft des Magneten
kann durch Anbringung desselben in verschieden grossem Abstand jon der Ventilsitzfläche
beliebig eingestellt werden.
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Würde der Magnet wie bei ohne Druckgas arbeitönden Apparaten symmetrisch
auf die Scheibe 17 einwirken, so würde die Scheibe 17, wenn das Gas einen so hohen
Druck orreicht,.. dass seine Kraft die Magnetkraft übersteigt, sofort vom Gasstrom
gegen den Sitz 14 gedrückt werden und diesen sperren, se dass das gas nicht abfliessen
kann. Zweckmässig läsat nan daher den Magneten unsymmetrisch auf die einwirken,
so dass ein gewisser Gasdruck die Scheibe zunächst nur an einer Stelle der Peripherie
freigibt, wodurch sie in die mit gestrichelten Linien gezeigte in der Zeichnung
schräge Lage 17b kippt, so dass das Gas durch den Ausströmekanal 7 im Stutzen 13
abströmen kann. Erst wenn der Gasdruck durch Kompression des Atmungsbeutels 4 noch
mehr erhöht wird, gibt der magnet die Scheibe an allen Stellen ihrer Peripherie
frei, so dass sie die mit gestrichelten Linien gezeigte in der Zeichnung vertikale
Lage 17c einnimmt und den Ausströmokanal sperrt. Das Gas kann dann nur durch den
Kanal 10 in Stutzen 10a zun Patienten gelangen. Ist der Beutel entleert, so wirkt
kein Gasdruck mehr gegen die Scheibe 17, diese fällt in die Lage 17a zurück und
die Ausatmungsluft, die von kanal 10 kommend durch den Ausströmekanal 7 des Stutzen
13 strömt, trägt dazu bei, die Scheibe in der Lage auf dem Einströmkanalsitz 11b
festzuhalten.
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Die unsymmetrische Magnetwirkung auf die Scheibe 17 wtrd in Beispiel
der Fig. 3 und 4 dadurch erreicht, dass
derStab 20 des Hufeinsenmagneten
19 und 20 statt, wie mit gestrichelton Linien für die einfachste Ausführungsform
in Fii. 1 bei 20a angedeutet, an der Ventilscheibe 17 zu enden in grösserer Entfernung
von der Ventilscheibe endet als der Stab 19. Beide Stäbe sind durch eine mit einer
Öffnung versehene Scheibe 21 aus Eisen mit einander verbunden. @eim kritischen Einströmgasdruck
löst sich die Ventilscheibe 17 erst von dem weiter entfernt von ihr endenden Stab
20 und bei weiter erhöhtem Druck löst sie sich auch von Stab 19.
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Fig, S zeigt den Stutzen 11 versehen mit einer Magnetanordnung ähnlich
der gemäss Fig. 4, jedoch mit den Unterschied, dass die unsymmetrische Wirkung des
Magneten dadurch erreicht wird, des der Magnet 20 einen kleineren Querschnitt besitzt
als der Magnet 19.
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Man kann auch die Schwichung dadurch erreichen, das man den Magneten
20 sowohl kürzer als auch mit kleinerem Querschnitt als den Magneten 20 ausgeführt
wird.
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Fig. 6 und 7 zeigen ein weiteres Beispiel für einen unsymmetrischen
Magneten. Hier hat nan einen Ringmagnet angewandt, der in - der Nähe des Spaltes
22 kriftiger wirkt als in der mittleren - Zone 23.
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Man kann auch dio Schwächung durchh Deformierung der Polenden des
Magneten herbeiführen.
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Der kräftigers Teil des Magneten, der die Scheibe zumächst in der
Schräglage festhalten soll, hat auch die entscheidende Pernwirkung, um die Scheibe
von Sitz auf den Ausströmekanal in der Lage 17c (Fig. 4) nach dem Sitz auf. dem
Einströmekanal zurückzuholen. Um zu vermeiden, dass die Scheibe bei dieser Bewegung
in der hierbei unerw2nschten Zwischen lage 17b stecken bleibt, weil der schwache
Teil des Magneten allein sie nicht stärker anziehen kann, ist es von Vorteil, den
Magneten so anzubringen, dass sein kräftigerer Teil nicht ausserhalb sondern innerhalb
des Ventilsitzes. lib zur Wirkung kommt, Dann bewirkt er nämlich, dass die Scheibe
in der Lage 17b, wenn kein Gasdruck herrscht, unter Wirkung des Magnetteiles 19
gegen den Sitz lib gezogen wird und dio erwünschte vertikale Lage einnimmt. 1.
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Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 wird dies dadurch erreicht, dass
die Scheibe 21 mit den Magnetstäben 19, 20 exzentrisch zur Symmetriachse des Ventilsitzes
llb angeordnet ist. Dann wirkt der starke Magnetteil 19 nur innerhalb des Ventil
sitzes. nnd der schwache Magnetteil 20 teilweise ausserhalb, Soll die Beat.ung in
einer Giftgasatmosphäre erfolgen, so muss man Vorkehrungen dagegen treffen, dass
der Patient bei eintretender Eigenatmung nicht durch. den Stutzen 11a vergiftete
Luft einatmet und muss dafür sorgen, dass er durch den Atmungsbeutel reines Gas
oder gasgefilterte Luft einzuatment bekommt. Zu diesem Zweck kann nach Fig. 8 der
Ausströmestutzen
13 des Ventiles au Abströmende mit einem weiteren Ventilsitz 25 ausgebildet sein,gegen
den eine unter Federdruck oder Magnetdruck stehende Scheibe 26 aus Gummi oder dgl.
anliegt und den Sitz abschl esst. Im Beispiel ist die Gummischeibe 25 zentral auf
inen Vorsprung 27 in einem Deckel 24 angebracht, den man auf den Stutzen 13 aufschrauben
kann. Um das Ventil in Narkoseapparaton mit geschlossenem Zykel anwenden zu können,
kann der Deckel 24 auch mit einem Schlauchstutzen verschen sein.
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Das Ventil wirkt beispielswise bei einem Wiederbelebungsversuch mit
Sauerstoffgas und Luftzufhr olgendermassen: (Fig. 2-4). Der Atmungsbeutel ist automatisch
mit einer Mischung von Sauerstoff und atmosphärischer Luft gefüllt worden, während
der Magnet die Ventilscheibe 17 in der vertikalen Lage auf dem Einströmkanalsitz
gehalten hat.
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Nun drückt der Reatmer den Beutel 4a zusammen und eine dosierte Menge
Gas erhält einen so grossen Druck, dass die Scheibe sofort auf den Sitz 14 des Auströmestutzens
gedrückt wird und das Gas durch den Kanal 10 im Stutzen lOs in die Lungen des Patienten
gepresst wird. Nun lässt der Beatmer den Beutel los; die Magnetkraft, evtl. unterstützt
durch das im Beutel entstehende schwache Vakuum, bringt die Scheibe in die vertikale
Lage zurück und der Beutel kann sich fUllen, während der Patient durch den Kanal
7. im Stutzen 13 ausatset.
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DrOckt der Beatmer den Beutel nicht rechtzeitig susoon, so steigt
der Druck des Gases so weit, dass die Scheibe 7 in die Lage 17b, aber noch nicht
in die Lage 17c gelangen kann, und das GAs wird durch Abströmen durch den Stutzen
13 so drucklos, dass es die Lungen nicht über den Stutzenkanal 10 aufblähen kann.
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Die Ausbildung des Ventils mit einem Magneten ermöglicht auf einfache
Weise die Anbringung der Ventil betätigungs- oder Rückstellkraft an einer beliebigen
Stelle des Ventils zwecks BEtätigung der Ventilscheibe in der gewünschten Weise,
unabhängig von seiner Lage. Die Ausbildung des Ventils mit asymmetrisch. wirkendem
Magnetsystem ermöglicht bei mit Druckgas arbeitenden Beatmungsapparaten die Bewegung
der Ventilscheibe in eine Zwischenstellung zwecks Verhinderung der Ueberfüllung
der Lungen des Patienten mit Gas.