DE1491740B2 - Beatmungsventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Beatmungsventil mit einem Ventilgehäuse, das einen Hohlraum einschließt und im Anschluß an diesen eine Einlaßleitung, die an eine Quelle für Beatmungsgas anschließbar ist, eine Auslaßleitung, die sich in die Atmosphäre öffnet, und eine Patientenleitung aufweist, die mit den Atmungswegen des Patienten verbunden werden kann, wobei ein elastisches Ventilelement in der Weise beweglich im Hohlraum des Ventilgehäuses angeordnet ist, daß es bei wechselnden Arbeitsbedingungen verschiedene Verbindungen zwischen den Einlaß-, Auslaß- und Patientenleitungen öffnet oder schließt.

Beatmungsventile haben grundsätzlich die Aufgabe, einen Strom von Beatmungsgas von einer Quelle, zum Beispiel einem an eine Druckgasflasche angeschlossenen elastisch zusammendrückbaren Beatmungsbeutel, der Lunge eines Patienten zuzuführen und die Ausatemluft des Patienten nach außen abzuführen, wobei das Ventil auch die Zufuhr des Beatmungsgases bei spontanem Einatmen des Patienten ermöglichen soll. Dazu muß das Ventil während der Einatmungsphse eine Einlaßleitung mit der Patientenleitung verbinden und gleichzeitig eine Auslaßleitung verschließen, während es bei der Ausatmungsphase die Einlaßleitung verschließen und die Auslaßleitung öffnen muß.

Eine Anzahl vorbekannter Ventilkonstruktionen erfüllen nicht alle Erfordernisse der Praxis. Es ist z. B.

ίο unbedingt notwendig, daß der Widerstand gegen die Strömung der Luft oder des Gases im Ventil sehr gering ist. Verluste an Luft oder Gas während der Umstellung des Ventils zwischen den Einatmungs- und Ausatmungsphasen müssen so klein wie möglich sein.

Es darf nicht vorkommen, daß verbrauchte Luft zurück in den Einlaß und durch diesen in die Anlage zur Zufuhr von Luft oder Gas eindringt. Das Ventil muß in einer Weise konstruiert sein, die jede Gefahr einer Blockierung durch Festfrieren oder Festkleben vermeidet. Ein sehr wichtiger Gesichtspunkt ist auch die Einfachheit der Konstruktion, die ein Auseinandernehmen des Ventils zur Reinigung und Desinfizierung und ein erneutes Zusammensetzen des Ventils in der einfachsten Weise erlaubt, unabhängig von den äußeren Bedingungen, unter denen das Ventil gebraucht wird.

Ventile des hier hauptsächlich in Frage kommenden Typs sind Dreiwegventile und enthalten im Ventilgehäuse eine Einlaßleitung in Verbindung mit einer Quelle für Luft oder Gas, eine Auslaßleitung in offener Verbindung mit der Atmosphäre und eine dritte Leitung in Verbindung mit den Lungen des Patienten, gewöhnlich über eine Beatmungsmaske. In dem Hohlraum des Ventilgehäuses ist ein Ventilelement beweglich, das mehrere verschiedene Lagen einnehmen kann, die es in Stand setzen, alle oder einen Teil der folgenden Funktionen auszuüben:

- den Einlaßkanal zur Entgegennahme eines Luftoder Gasflows bei Betätigung einer druckerzeugenden Vorrichtung, z. B. eines zusammendrückbaren Beutels zu öffnen;

- die Auslaßleitung zu verschließen, damit der Zufluß in die zu den Lungen des Patienten führende Leitung gerichtet wird, wobei diese Funktion offenbar mit der erstgenannten, einlaßöffnenden Funktion zusammenhängt;

- die Einlaßleitung durch die Saugwirkung zu öffnen, die bei einer spontanen Einatmung vorkommt, wobei ein Rückschlagventil in der Auslaßleitung gegebenenfalls die Einatmung von (verunreinigter) Luft verhindert;

- die Auslaßleitung während spontaner oder künstlich herbeigeführter Ausatmung aus den Lungen des Patienten zu öffnen, wobei die Ein-

laßleitung entweder schon vor dem Öffnen der Auslaßleitung oder gleichzeitig damit oder mit der geringstmöglichen Verzögerung gegenüber dem Öffnen der Auslaßleitung geschlossen wird;

- einen gleichmäßig beibehaltenen Strom von Luft oder Gas mit geringem Flow von der Einlaßleitung zu der Auslaßleitung und an der zum Patienten führenden Leitung vorbei zuzulassen während der Ausatmungs- oder Ruhepause des Patienten, in der Luft oder anderes Gas ununteres brachen durch die Einlaßleitung zugeführt wird.

Die meisten der heutzutage zum Ausführen der obengenannten und ähnlicher Funktionen verwandten Ventile sind von dem Typ, bei dem ein bewegli-

ches, steifes Ventilelement mit Hilfe von Federn, Magneten, der Schwerkraft oder in anderer Weise in eine Arbeitslage gepreßt oder zurückgestellt oder darin festgehalten wird. Die andere Arbeitslage des Ventilelementes wird erzielt durch das Zusammenwirken der genannten Vorspannungsmittel mit dem gleichmäßig beibehaltenen oder stoßweise auftretenden Strömungsdruck der Luft oder des Gases beim Eintritt in das Ventil oder durch das Zusammenwirken mit einem Unterdruck in einer der Leitungen, z. B. infolge von spontanem Einatmen. Keines der vorbekannten Ventile, das mit irgendeiner Art von steifem Ventilelement versehen ist, hat bisher allen obengenannten Erfordernissen zur vollen Zufriedenheit genügt.

Aus der OE-PS 237449 und der GB-PS 748363 »5 sind schon Ventiltypen der eingangs genannten Art bekannt, die statt eines steifen Ventilelementes ein elastisches Ventilelement haben, aber auch derartige vorbekannte Konstruktionen haben nicht allen obengenannten Erfordernissen entsprochen.

Insbesondere haben diese Ventiltypen den Nachteil, daß das elastische Ventilelement die Auslaßleitung auch dann verschließt, wenn der Druck in der Einlaßleitung unbeabsichtigt über den zum selbsttätigen Umschalten vorgesehenen Druck ansteigt. Dies kann beispielsweise bei Beatmungsgeräten auftreten, bei denen von einer Druckflasche oder einer Pumpe ein Beatmungsbeutel mit dem Beatmungsgas gefüllt wird und dieses Beatmungsgas durch Zusammendrükken des Beutels den Patienten zugeführt wird. Zwisehen den einzelnen Beatmungsstößen wird der Beutel durch das unter Druck einströmende Beatmungsgas wieder gefüllt. Ist der Zuführungsdruck bzw. die Zuführungsgeschwindigkeit dabei zu hoch eingestellt, so kann auch bereits vor dem Zusammendrücken des Beutels unbeabsichtigt der Druck in der Einlaßleitung zu einem Umschalten des Ventils und zu einem Verschließen der Auslaßleitung führen. Da andererseits eine zu geringe Zufuhrgeschwindigkeit des Beatmungsgases zu dem Beutel zu einer Unterbeatmung des Patienten führt, ist die Einstellung des Zufuhrflows äußerst kritisch.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Beatmungsventil zu schaffen, das sämtliche obengenannten Funktionen erfüllt und insbesondere bei einfachem Aufbau ein Schließen der Auslaßleitung verhindert, wenn ein unbeabsichtigter Flow auf der Einlaßleitung ansteht.

Diese Aufgabe wird bei einem Beatmungsventil der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das elastische Ventilelement die Form einer Haube hat, die an dem offenen Ende in dichtendem Anschluß auf dem inneren Ende der Einlaßleitung im Hohlraum des Ventilgehäuses so angebracht ist, daß sie im entspannten und zusammengezogenen Zustand die Einlaßleitung verschließt, wobei sie die Auslaßleitung in offener Verbindung mit dem Hohlraum im Ventilgehäuse läßt, während die Haube unter der Einwirkung eines Gasstromes von der Einlaßleitung her in dem Gasdruck entsprechendem Umfang ausweitbar ist, so daß sich eine in der Haube angebrachte Öffnung oder Öffnungen mit zunehmender Ausweitung der Haube immer weiter öffnen und ein Abströmen des Gases aus der Einlaßleitung in die Auslaßleitung gestatten bis zu einer Arbeitsendlage, die die Haube erreicht, sobald ein gewisser, vorbestimmter Gaszufuhrflow erreicht oder überschritten wird, und in der ein dem offenen Ende der Haube gegenüberliegenderTeil der Haube die Auslaßleitung verschließt, während ein Strömungsweg von der Einlaßleitung zu der Patientenleitung durch den inneren Hohlraum der Haube, die Öffnung oder Öffnungen in dieser und den Hohlraum des Ventilgehäuses geöffnet ist, wobei der gesamte Durchflußquerschnitt sämtlicher Öffnungen in völlig geöffnetem Zustand unzureichend ist, um eine Ausweitung der Haube bis in die den Auslaß verschließende Lage bei dem genannten vorbestimmten und jedem höheren Druck des zugeführten Gases zu verhindern.

Das erfindungsgemäße Beatmungsventil ist ebenso einfach aufgebaut wie die bekannten Ventiltypen. Das haubenförmige elastische Ventilelement legt sich während der Ausatmungsphase dichtend auf die Einlaßleitung und verschließt diese augenblicklich. Es wirkt daher wie ein Rückschlagventil und verhindert das Eindringen von Ausatemluft in die Einlaßleitung. Während der Beatmungsphase wird die elastische Haube gegen die Öffnung der Auslaßleitung gedrückt und verschließt diese vollständig. Auch in dieser Funktion während der Einatmungsphase stimmt das erfindungsgemäße Beatmungsventil mit den herkömmlichen überein. Der wesentliche Vorteil bei dem erfindungsgemäßen Ventil besteht darin, daß bei einem innerhalb gewisser Grenzen kontinuierlichen Gasflow in der Einlaßleitung ein Verschließen der Auslaßleitung verhindert wird. Ist beispielsweise der Zufuhrflow zu dem Beatmungsbeutel zu hoch eingestellt, so daß dieser Beatmungsbeutel zugeführtes Beatmungsgas nicht mehr aufnehmen kann, bevor der nächste Beatmungsstoß erfolgt, so führt der Druckanstieg in der Einlaßleitung nicht zu einem Umschalten des Ventils in die Beatmungsstellung, in welcher die Auslaßleitung verschlossen ist. Das haubenförmige Ventilelement wird lediglich in eine Zwischenstellung verschoben, in der die Öffnung der Einlaßleitung freigegeben ist und das überschüssige Gas aus dem Beatmungsbeutel über die Öffnungen in dem haubenförmigen Ventilelement abströmen kann. Da die Auslaßleitung in dieser Zwischenstellung noch nicht verschlossen ist, kann einerseits das überschüssige Beatmungsgas durch die Auslaßleitung abströmen und andererseits wird die Ausatmung des Patienten nicht behindert. Erst wenn durch Zusammendrücken des Beatmungsbeutels der Flow des Beatmungsgases in der Einlaßleitung sehr stark, über einen vorbestimmten Wert ansteigt, reicht der Querschnitt der Öffnungen in dem haubenförmigen Ventilelement zum Abströmen des Gases nicht mehr aus und das Ventilelement wird gegen die Auslaßöffnung gepreßt, so daß das Ventil in die Beatmungsstellung kommt. Das erfindungsgemäße Beatmungsventil arbeitet daher über einen sehr weiten Bereich des Zuführdruckes bzw. der Zuführgeschwindigkeit des Beatmungsgases zuverlässig. Auch ein unbeabsichtigter Druckanstieg in der Einlaßleitung aus anderen Gründen, wie er bei Beatmungsgeräten ohne Beatmungsbeutel auftreten kann, wird von dem erfindungsgemäßen Beatmungsgerät aufgefangen, ohne daß Störungen in dem Beatmungsablauf verursacht werden.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Beatmungsventil in

der Ruhestellung,

Fig. 2 einen Schnitt durch das Ventil der Fig. 1 in der vollbctätigten Stellung,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform des Beatmungsventils,

Fig. 4 a und b im Schnitt bzw. in der Draufsicht das elastische Ventilelement des Beatmungsventils der Fig. 3 im verformten Zustand, in welchem es in dem Ventil angebracht ist, und

Fig. 5 a und b im Schnitt bzw. in der Draufsicht dieses elastische Ventilelement im entspannten Zustand nach der Abnahme vom Ventil.

Das schematisch in Fig. 1 und 2 gezeigte Ventil umfaßt ein Ventilgehäuse 1, das einen Hohlraum 2 einschließt. Ein die Einlaßleitung bildendes Rohr 3 ist abgedichtet durch die eine Giebelwand 4 des Ventilgehäuses 1 eingesetzt und endet in einer Mittelzone des Ventilhohlraums 2, wobei sich das innere Ende 3a des Rohrs 3 im Abstand gegenüber dem inneren Ende 5a eines Rohres 5 befindet, das die Auslaßleitung bildet und das abgedichtet durch die gegenüberliegende Giebelwand 6 des Ventilgehäuses eingeführt ist. Das Ende 3b des Einlaßrohrs 3, das sich vom Ventilgehäuse nach außen erstreckt, kann an eine Zufuhrquelle für Luft oder Gas angeschlossen werden, beispielsweise an einen Beatmungsbeutel oder ähnliche Vorrichtung. In der Seitenwand des Ventilgehäuses 1 mitten zwischen den einander gegenüberliegenden Giebelwänden 4 und 6 ist eine öffnung angebracht, und von dieser streckt sich ein Flansch 7 nach außen, der die zum Patienten führende Leitung bildet und der entweder direkt in die Atmungswege des Patienten eingesetzt oder mit einer Vorrichtung zur Zufuhr von Luft oder Gas zu den Atmungswegen des Patienten versehen werden kann. Die bisher beschriebenen Teile des Beatmungsventils sind vorbekannt.

Das neue Kennzeichen der vorliegenden Erfindung liegt in dem Ventilelement, das die verschiedenen notwendigen Verbindungen zwischen der Einlaßleitung 3, der Auslaßleitung 5 und der zum Patienten führenden Leitung 7 herstellt im Hinblick auf die verschiedenen auftretenden Arbeitsbedingungen während künstlicher Zufuhr von Beatmungsgas zum Patienten, spontaner Einatmung des Patienten, spontaner oder künstlich hervorgerufener Ausatmung und gleichmäßig beibehaltener Gasströmung mit geringem Druck an der zum Patienten führenden Leitung vorbei.

Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, ist das elastische Ventilelement als eine Haube 10 aus weichem Gummi oder ähnlichem Material in der Weise ausgeführt, daß das offene Ende dicht auf dem Ende 3a des Einlaßrohres 3 in dem Ventilhohlraum 2 aufgesetzt oder in anderer Weise daran angeschlossen ist. Der Endteil 11 dieser Haube gegenüber dem offenen Ende der Haube ist dazu bestimmt, bei Ausweitung der Haube in verschließende Berührung mit einem gegenüberliegenden Ventilsitz auf dem Ende 5a der Auslaßleitung 5 im Ventilhohlraum 2 zu kommen. Zwischen dem den Auslaß verschließenden Endteil 11 und dem an der Einlaßleitung 3 angeschlossenen offenen Ende ist die Haube 10 mit einer Anzahl von Schlitzen 12 versehen (von denen drei in Fig. 2 gezeigt sind), die sich beim Aufblasen der Haube öffnen und beim elastischen Zusammenziehen der entspannten oder nicht aufgeblasenen Haube schließen. Die Abmessungen der Haube, der Abstand zwischen den inneren Enden 3« und 5a der Einlaß- und Auslaßleitungen 3 und 5 und der Umfang der einander gegenüberliegenden Enden dieser Leitungen sind so gewählt, daß der Endteil 11 der Haube in dem in Fig. 2 gezeigten, ganz aufgeblasenen Zustand die Auslaßleitung 5 (mit der äußeren Oberfläche des Teiles 11) verschließt, während dieser gleiche Endteil 11 in dem ganz entspannten Zustand der Haube sich in einer Lage befindet, in der er (mit seiner inneren Oberfläche) als Rückschlagventil gegenüber dem Einlaß wirken kann, wenn

ίο er durch einen beispielsweise durch Ausatmung des Patienten im Inneren des Ventilhohlraumes 2 erzeugten Druck nach innen gegen die Kante des Endes 3a der Einlaßleitung 3 gedrückt wird.

In einer Konstruktion, die der in Fig. 1 und 2 ge-

¹S zeigten offenbar gleichwertig ist, kann das elastische Ventilelement ein Balg sein, der an seinem offenen Ende an die Einlaßleitung angeschlossen ist und dessen gegenüberliegendes geschlossenes Ende dem Sitz gegenüberliegt, der das innere Ende der Auslaßleitung im Hohlraum des Ventilgehäuses umgibt. Auch in diesem Fall können die Öffnungen im Ventilelement Schlitze sein, die zwischen dem den Auslaß verschließenden Teil am geschlossenen Ende des Balges und dem an die Einlaßleitung angeschlossenen Teil des Balges angebracht sind.

Äußerst zufriedenstellende Ausführungsformen des elastischen Ventilelements gemäß der vorliegenden Erfindung erhält man, indem man die Öffnung oder Öffnungen dem Lippenprinzip gemäß ausbildet.

Mit einer Lippenöffnung wird hier eine Durchflußöffnung bezeichnet, die sich zwischen den einander gegenüberliegenden Seitenflächen dünner, elastischer Elemente bildet, die sich von der Mündung einer Leitung in elastischer Anlage gegeneinander in der Richtung des Gasstromes durch die Leitung erstrecken. Der hinter dem mit einer Lippenöffnung versehenen Ventilelement wirksame Gasdruck, der beispielsweise von der Einlaßleitung des Beatmungsventils herrührt, öffnet den Strömungsweg durch die Lippenöffnung, ohne auf größeren Widerstand zu stoßen, während in der Abwesenheit eines solchen Druckes oder in der Gegenwart eines entgegengesetzt gerichteten Drukkes, beispielsweise verursacht durch Ausatmung des Patienten, die gegeneinander anliegenden Oberflächen in die Verschlußlage gepreßt werden. Eine Ventilöffnung der Lippentype öffnet sich unter der Einwirkung von Drücken sehr verschiedener Stärken aufwärts von dem sehr geringen Druck, der notwendig ist, um den Widerstand der gegeneinander anliegenden Lippen gegen ihre Auseinanderführung zu überwinden. Bei einem Umschlag der Druckbedingungen schließt sich die Lippenöffnung augenblicklich unter der gemeinsamen Einwirkung der eigenen Elastizität und des äußeren Druckes, der die Lippen in festen gegenseitigen Eingriff preßt.

Ein elastisches Ventilelemcnt mit Lippenöffnungen ist im Zusammenhang mit der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform eines Dreiwcgc-Beatmungsvcntils dargestellt. Das Ventilgehäuse 30 hat einen im wesentlichen zylindrischen mittleren Teil 31, der einen Hohlraum 32 einschließt. Von dem mittleren Teil 31 geht ein rohrförmiger Auslaßteil 33 aus, der kleineren äußeren Durchmesser als der mittlere Teil 31 hat und der mit einer axialen Bohrung 34 verschen ist, die die Auslaßleitung des Ventils bildet und die sich an den Hohlraum 32 im Ventilgehäuse anschließt, wobei die Auslaßleitung 34 kleineren Durchmesser als der Hohlraum 32 hat. Die Wand, die die Bohrung 34 be-

709 536/3

grenzt, ist in den Hohlraum 32 des Ventilgehäuses hinein verlängert und endet in dem mittleren Teil des Hohlraums in einer ringförmigen Kante 36, die einen Auslaßsitz um das innere Ende der Auslaßleitung 34 bildet.

In dem offenen Ende des Ventilgehäuses 30 gegenüber dem rohrförmigen Auslaßteil ist ein rohrförmiger Einlaßteil 37 eingeschraubt, der im wesentlichen die gleiche äußere Form wie der Auslaßteil 33 hat und der gleichfalls mit einer axialen Bohrung 38 versehen ist, die die Einlaßleitung des Ventils bildet. Die Innenwand des Einlaßteils 37, die die Einlaßleitung des Ventils begrenzt, ist in der Form einer ringförmigen Wand 39 in den Hohlraum 32 des Ventilgehäuses hinein verlängert, und diese ringförmige Wand endet gegenüber und in Abstand von dem ringförmigen Auslaßsitz 36 in einer ringförmigen Kante 40, die einen Einlaßsitz um das innere Ende der Einlaßleitung 38 herum bildet.

Die Seitenwand des mittleren Teils 31 des Ventilgehäuses ist ungefähr in der Höhe des freien Zwischenraumes zwischen den einander gegenüberliegenden Einlaß- und Auslaßsitzen 40 und 36 mit einer Öffnung versehen, die von einem rohrförmigen Flansch 41 umgeben ist, der sich in einem Stück von dem mittleren Teil 31 des Ventilgehäuses nach außen erstreckt und der eine zum Patienten führende Leitung 42 in offener Verbindung mit dem Hohlraum 32 im Ventilgehäuse bildet und an eine Vorrichtung, beispielsweise eine nicht gezeigte Beatmungsmaske, angeschlossen werden kann zum Zweck der Zufuhr von Luft oder Gas zu den Atmungswegen des Patienten. Die bisher beschriebenen Teile des in Fig. 3 gezeigten Beatmungsventils sind nicht neu.

Das elastische Ventilelement 50 zur Verwendung in dem oben beschriebenen Ventil ist in Fig. 5 a und 5 b in unverformtem, vom Ventilsitz 39 abgenommenem Zustand gezeigt. Fig. 5a ist ein Schnitt genau entsprechend dem in Fig. 3, und Fig. 5b zeigt das Ventilelement 50 von der Unterseite gesehen.

Das Ventilelement 50 ist aus zwei aufeinander gelegten Teilen oder Membranen aus geeignetem elastischem Material, beispielsweise Gummi, zusammengesetzt, nämlich einer flachen äußeren Membran 51 und einer trichterförmigen inneren Membran 52, wobei die beiden Gummimembranen im wesentlichen die gleiche Umkreisform haben und am Außenumfang miteinander verbunden sind, beispielsweise durch Verschmelzen oder Verkleben in begrenzten Zonen 53, 54 des Umfanges, welche hier beispielsweise einander gegenüberliegend gezeigt sind, wobei die nicht miteinander verbundenen Umkreisteile die genannten Lippenöffnungen bilden. An dem Halsende der trichterförmigen inneren Membran 52 ist das Gummimaterial verdickt, so daß es einen abgesetzten Wulst 55 bildet, der einen äußeren Teil 55a mit solcher Umkreislänge hat, daß er mit elastisch dichtender Passung über den innersten Teil 39a der ringförmigen Wand 39 angebracht werden kann. Der weiter innen in dem Hals der Membran 52 gelegene Teil 526 des Wulstes 52 hat eine innere Umkreislänge, die kleiner ist als die des Wulstteiles 52a, wodurch dieser innere Teil des Wulstes in elastisch festhaltenden und dichtenden Eingriff mit einer Nut 39b in der Außenfläche der ringförmigen Wand 39 zwischen deren Enden kommen kann.

Wird Gas auch unter sehr geringem Druck durch die Einluülcitung 38 zugeführt, tritt es in den inneren Hohlraum im Ventilelement 50 ein und fließt durch diesen Hohlraum zu den nicht miteinander verbundenen Umkreispartien der Membrane, um von dort in den umgebenden Hohlraum 32 im Ventilgehäuse abzugehen. Bei einem Druck, der dem genannten vorbestimmten Druck gleich oder höher als dieser ist, wird der Hohlraum im Ventilelement trotz des dauernden Abganges von Gas durch die Lippenöffnungen in solchem Umfang erweitert, daß die äußere Oberfläche der äußeren Gummimembran 51 in Berührung mit dem Auslaßsitz 36 im inneren Ende der Auslaßleitung 34 im Hohlraum 32 kommt, wodurch die Auslaßleitung 34 verschlossen wird und das durch die Lippenöffnungen des Ventilelementes 50 strömende Gas ge-

*5 zwungen wird, in die zum Patienten führende Leitung 42 zu fließen. Bei einer Änderung der Druckbedingungen in dem Ventil, z. B. infolge der Ausatmung des Patienten, wird das Ventilelement 50 offenbar als äußerst schnelles und wirkungsvolles Rückschlagventil arbeiten, das die Ausatmungsluft daran hindert, in die Einlaßleitung einzudringen. Die Lippenöffnungen schließen sich augenblicklich, sobald der Druck in dem Hohlraum 32 im Ventilgehäuse den Zufuhrdruck in der Einlaßleitung 38 ausgleicht. Sobald der Druck, der die flache Außenseite der äußeren Membrane 51 beaufschlagt, den Zufuhrdruck des Gases übersteigt, wird das Ventilelement als Ganzes zurückgeschoben, bis die innere Fläche der äußeren Membran 51 fest gegen den Einlaßsitz 40 anliegt. Die soeben beschriebene doppelte Ventilverschlußwirkung schließt jeden Rückstrom in die Einlaßleitung aus, wobei die primäre Verschlußwirkung an den Lippenöffnungen augenblicklich die Strömungsverbindung unterbricht, sobald Druckgleichgewicht erreicht ist und die sekundäre Verschlußwirkung an dem Einlaßsitz 40 die Lippenöffnungen von jedem Überdruck entlastet, der zu einem Versagen der Lippenöffnungen z. B. durch Einstülpen führen könnte.

In gewissen Fällen kann es wünschenswert sein, daß die elastische Verschlußwirkung des Ventilelements gegenüber der Einlaßleitung hinreichend stark ist, um einen gewissen Widerstand gegen eine gleichmäßige Luft- oder Gaszufuhr zu erbieten und auf diese Weise die Füllung eines Beatmungsbeutels oder einer ähnlichen, vor der Einlaßleitung des Ventils angeschlossenen Vorrichtung zu ermöglichen. Ein Lippenventil der oben beschriebenen Art kann möglicherweise auch bei sehr geringem Gaszufuhrdruck einen zu geringen Widerstand bieten und kann folglich ein dauerndes Abströmen des Gases oder der Luft durch den Auslaß erlauben, statt den Zustrom so aufzustauen, daß sich der Beatmungsbeutel od. dgl. füllt und ausweitet. Aus diesem Grunde und zu dem damit verwandten Zweck, einen schlagartigen Verlauf des Lagenwechels in dem Ventil zu erzielen, hat in der vorgezogenen Ausführungsform des Ventilelements 50, wie sie in Fig. 3-5 gezeigt ist, die äußere Membran 51 in unbeanspruchtem Zustand von außen gesehen konkave Form, so daß sie die konvexe Seite'cjer Einlaßleitung 38 zuwendet. Während das elastische Ventilelement durch Druck erweitert wird, geschieht ein plötzlicher Übergang von dem nach außen konkaven in den nach außen konvexen Zustand der äußeren Membran 51, wodurch das Ventilelement die den Auslaß verschließende Lage sprungartig erreicht. Beim Ablasten des Gasdruckes in der Einlaßleitung 38 oder beim Auftreten eines überwiegenden Gegendruckes, beispielsweise von der zum Patienten führenden Leitung 42

her, wird das Ventilelement 50 in seine normale Lage, in der es die Einlaßleitung verschließt, nach Art eines Rückschlagventils und dabei besonders schnell und sprunghaft dadurch zurückgeführt, daß die äußere Membran 51 aus der druckbedingten, nach außen konvexen Lage in die normale konkave Lage zurückgeht.

Die Fig. 4a, 4b, 5a und 5b veranschaulichen die Art und Weise, in der eine derartige konkave Form der äußeren Membran 51 erhalten werden kann. In Fig. 4a wird das Ventilelement 50 in genau der Lage gezeigt, die es auf der ringförmigen Wand 39 einnimmt. In Fig. 5a wird das Ventilelement dagegen von der ringförmigen Wand 39 abgenommen gezeigt. Ein Vergleich zwischen Fig. 4a und 5a zeigt, daß in der abgenommenen, entspannten Lage des Ventilelements die äußere Membran 51 im wesentlichen eben ist, während in der Arbeitslage des Ventilelements auf der ringförmigen Wand 39 die äußere Membran 51 stark nach innen gewölbt ist. Diese Verformung der äußeren Membran 51 beim Anbringen des Ventilelements 50 auf der ringförmigen Wand 39 beruht darauf, daß die von der Wulstkante 55a begrenzte Endöffnung des Ventilelements 50 im entspannten oder nicht montierten Zustand des Ventilelements von länglicher Form ist, wie dies deutlich aus Fig. 5 b hervorgeht, wobei sich die größere Dimension der Öffnung zwischen den Befestigungszonen 53, 54 erstreckt. Beim Anbringen auf der ringförmigen Wand 39 wird der Wulst 55 zum Kreis verformt, und diese Verformung führt eine elastische Zusammenziehung des Ventilelements zwischen den Befestigungszonen 53, 54 mit sich sowie eine entsprechende elastische Erweiterung senkrecht zur Zusammenziehungsrichtung, so daß das Ventilelement im wesentlichen die in Fig. 4b gezeigte Form annimmt, in der die äußere Membran 51 im wesentlichen elliptisch verformt ist mit der längeren Achse der Ellipse senkrecht zu der Linie, die die einander gegenüberliegenden Verbindungszonen 53,54 verbindet. Die Krümmung der äußeren Membran infolge der elliptischen Verformung ist im wesentlichen zylindrisch, wobei sich die Zylinderachse parallel zu der längeren Achse der Ellipse erstreckt.

Natürlich kann die wünschenswerte konkave Verformung der äußeren Membran auf verschiedenen anderen Wegen erreicht werden, z. B. dadurch, daß das Ventilelement von vornherein in entsprechender Weise gegossen oder geformt wird, oder dadurch, daß die ursprünglich ebene äußere Membran verformt und endgültig in einer nach innen konkaven Form fixiert wird. Ähnliche Ergebnisse kann man dadurch erzielen, daß man eine ringförmige Wand 39 und einen Einlaßsitz 40 mit nicht-kreisförmiger Querschnittsform zusammen mit einem Ventilelement verwendet, dessen Endöffnung im wesentlichen kreisförmig ist. Bei jeder der obengenannten Konstruktionen wird das Ventilelement in einer solchen Weise verformt werden, daß die gegeneinander anliegenden Gummielemente in gewisser gewünschter Weise gespannt werden. Das Verformungsmuster und damit die Richtung der erzielten Spannung wird so gewählt, daß die Steifheit des Ventilelements besonders in den Zonen vergrößert wird, die die Ventilöffnung oder -öffnungen bilden, wodurch man einen gewünschten Widerstand gegenüber einer gleichförmig beibehaltenen Strömung des Gases mit niedrigem Druck von der Einlaßöffnung erhält.

Eine andere Konstruktion, bei der gleichfalls dem Ventilelement erhöhte Steifheit oder Widerstandskraft in der Nähe der Öffnung oder Öffnungen verliehen wird, besteht darin, daß man einen elastischen Ventilkörper in Form eines Trichters verwendet, dessen Hals an dem Einlaßsitz befestigt werden kann und dessen Mündung dem Auslaßsitz zugewandt ist. Die Außenkante der Trichtermündung hat Wellenform, wodurch gewisse Abschnitte auf größerem Abstand von dem Auslaßsitz liegen als andere Abschnitte. Eine Gummischeibe, deren Form der Mündungsöffnung entspricht, ist an der Kante der Mündungsöffnung in den Zonen befestigt, die auf größerem Abstand von dem Auslaßsitz liegen, wobei die nicht miteinander

¹S verbundenen Abschnitte der Mündungsöffnung des Trichterelements und der Gummischeibe Lippenöffnungen bilden, die eine wünschenswerte Verschlußvorspannung dadurch haben, daß die Gummischeibe an den vertieften Kantabschnitten der Trichtermündung befestigt und dadurch verformt und vorgespannt ist.

Zweckmäßigerweise ist das in den Fig. 3-5 gezeigte Ventilelement 50 mit Zäpfchen 56 versehen, die sich senkrecht von der Außenfläche der äußeren

^a5 Membran erstrecken und in einem Stück mit der äußeren Membran ausgebildet sind; derartige Zäpfchen erleichtern die Handhabung des Ventilelements und bilden auch einen Teil einer Verstärkung an den begrenzten Umkreisabschnitten 53, 54, an denen die beiden Membranen 51 und 52 miteinander verbunden sind.

Während ein elastisches, vor allem ein als Lippenventil ausgebildetes Ventilelement funktionell völlig zufriedenstellend arbeiten wird, kann das eine oder andere Exemplar derartiger Ventilelemente während der Zufuhr von Luft oder Gas zum Patienten eine unangenehme Neigung zum Summen zeigen, wobei dieses Summen durch ein Vibrieren der äußeren Oberfläche am äußeren Ende der Ventilhaube in der den Auslaß schließenden Lage hervorgerufen wird. Derartige Vibrationen können gedämpft oder gemildert werden, indem man mitten auf dem Oberteil der Haube eine träge Masse anbringt, die die natürliche Schwingungsfrequenz der Gummimembran unter die kritische Grenze für das Summen herabsetzt. Offenbar wird die Masse am besten auf der äußeren Gummimembran innerhalb der öffnungen angebracht und auch innerhalb der Zone der äußeren Ventiloberfläche, die dazu bestimmt ist, den Auslaßsitz abzuschließen. Vorzugsweise besteht eine derartige träge Masse aus einem massiven Stück Gummi, das durch Ankleben oder Herstellung in einem Stück auf dem mittleren Teil der äußeren Gummimembran auf dessen Innen- und/oder Außenseite angebracht ist. Eine völlig zufriedenstellende Dämpfwirkung, die jede Neigung zum Summen beseitigt, wurde bei dem in Fig. 3-5 gezeigten Ventilelement dadurch erzielt, daß an dem mittleren Teil der inneren Oberfläche der äußeren Membran 51, d. h. der dem Einlaß 38 zugewandten

So Oberfläche, eine Masse 57 aus Gummi in der Form einer Scheibe oder eines Vorsprungs angebracht wurde.

Es ist klar, daß die Anzahl der Lippenöffnungen zwischen den Zonen, an denen die inneren und äußeren Membranen miteinander verbunden sind, nicht kritisch ist und daß statt der zwei langgestreckten Öffnungen der Ausführungsform gemäß den Fig. 3—5 eine größere Anzahl kürzerer Lippenöffnungen auge-

wandt werden können.

In einem Ventilelement mit aufeinanderliegenden Gummimembranen kann eine in gewisser Hinsicht verbesserte Lippenöffnung dadurch erhalten werden, daß die Membrankanten an Einbuchtungen oder Ausschnitten miteinander verbunden sind, die sich von dem Umfang der Membranen gegen die Mitte hin erstrecken, wobei eine derartige örtliche Verbindung an Einbuchtungen oder Ausschnitten dazu führt, daß zwischenliegende Lippenöffnungen gebildet werden, die durch miteinander verbundene Zonen der beiden Membranen begrenzt werden, die eine gewisse

radielle Richtungskomponente haben. Derartige Einbuchtungen oder Ausschnitte sind auch ein geeignetes Mittel zur Festlegung der Länge der Lippenöffnungen.

Der auf dem inneren Ende der Einlaßleitung angebrachte Sitz kann nach außen erweitert sein, wodurch die innere Membran des Ventilelements in ihrer Lage auf dem Sitz verankert wird; die Membran ist in diesem Fall zweckmäßigerweise mit einem äußeren Wulst

ίο versehen, der über das nach außen erweiterte Ende des Sitzes geschoben wird und das elastische Ventilelement in seiner Lage festhält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Beatmungsventil mit einem Ventilgehäuse, das einen Hohlraum einschließt und im Anschluß an diesen eine Einlaßleitung, die an eine Quelle für Beatmungsgas anschließbar ist, eine Auslaßleitung, die sich in die Atmosphäre öffnet, und eine Patientenleitung aufweist, die mit den Atmungswegen des Patienten verbunden werden kann, wo- bei ein elastisches Ventilelement in der Weise beweglich im Hohlraum des Ventilgehäuses angeordnet ist, daß es bei wechselnden Arbeitsbedingungen verschiedene Verbindungen zwischen den Einlaß-, Auslaß- und Patientenleitungen öffnet *5 oder schließt, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Ventilelement die Form einer Haube (10; 50) hat, die an dem offenen Ende in dichtendem Anschluß auf dem inneren Ende (3a; 39) der Einlaßleitung (3; 38) im Hohlraum (2; 32) des Ventilgehäuses (1; 30) so angebracht ist, daß sie in entspanntem und zusammengezogenem Zustand die Einlaßleitung (3; 38) verschließt, wobei sie die Auslaßleitung (5; 34) in offener Verbindung mit dem Hohlraum (2; 32) im Ventilgehäuse läßt, während die Haube unter der Einwirkung eines Gasstromes von der Einlaßleitung her in dem Gasdruck entsprechendem Umfang ausweitbar ist, so daß sich eine in der Haube angebrachte Öffnung oder Öffnungen (12; zwisehen 51-52) mit zunehmender Ausweitung der Haube immer weiter öffnen und ein Abströmen des Gases aus der Einlaßleitung in die Auslaßleitung (5; 34) gestatten bis zu einer Arbeitsendlage, die die Haube erreicht, sobald ein gewisser, vorbestimmter Gaszufuhrdruck erreicht oder überschritten wird, und in der ein dem offenen Ende der Haube gegenüberliegender Teil (11; 51) der Haube die Auslaßleitung (5; 34) verschließt, während ein Strömungsweg von der Einlaßleitung (3; 38) zu der Patientenleitung (7; 42) durch den inneren Hohlraum der Haube, die Öffnung oder Öffnungen (12; zwischen 51-52) in dieser und den Hohlraum (2; 32) des Ventilgehäuses (1; 30) geöffnet ist, wobei der gesamte Durchflußquerschnitt sämtlicher Öffnungen in völlig geöffnetem Zustand unzureichend ist, um eine Ausweitung der Haube bis in die den Auslaß verschließende Lage bei dem genannten vorbestimmten und jedem höheren Druck des zugeführten Gases zu verhindern.

2. Beatmungsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine ringförmige Einlaßwand (3a; 39) im Anschluß an die Einlaßleitung (3; 38) und eine ringförmige Auslaßwand (5a) im Anschluß an die Auslaßleitung (5; 34) in den Hohlraum (2; 32) des Ventilgehäuses (1; 30) hinein erstrecken, wobei die inneren Enden der Einlaß- und Auslaßwände in dem Hohlraum ringförmige, einander mit Zwischenraum gegenüberliegende Einlaß- und Auslaßsitze (3a, 5a; 40, 36) bilden, daß die Haube (10; 50) mit ihrem offenen Ende in dichtendem Anschluß um die Einlaßwand (3a; 39) befestigt ist und mit dem ihrem offenen Ende gegenüberliegenden Teil (11; 51) in dem °5 Zwischenraum zwischen den Einlaß- und Auslaßsitzen (3a, 5a; 40, 36) angeordnet ist zur Ermöglichung eines verschließenden Eingriffes mit dem Auslaßsitz (5a; 36) beim Aufblasen der Haube (10; 50) durch von der Einlaßleitung zugeführten Gasdruck bzw. mit dem Einlaßsitz (3a; 40), wenn der im Hohlraum (2; 32) des Ventilgehäuses (1; 30) herrschende Druck zusammen mit der Elastizität der Haube (10; 50) ausreichend ist, um den in der Einlaßleitung (3; 38) herrschenden Druck zu überwinden, wobei die Öffnung oder Öffnungen (12; zwischen 51-52) in der Haube (10; 50) außerhalb des die Ventilsitze (3a, 5a; 40, 36) verschließenden Teils (11; 51) angeordnet sind.

3. Beatmungsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Öffnungen (12) gleichmäßig über eine ringförmige Zone der Haube (10) zwischen der Befestigungszone an der ringförmigen Einlaßwand (3a) und dem dem offenen Ende der Haube (10) gegenüberliegenden Teil (11) verteilt sind, wobei diese öffnungen die Form von Schlitzen haben, die sich während der druckbedingten Ausweitung der Haube öffnen und durch elastische Zusammenziehung der Haube beim Aufhören der Ausweitung schließen.

4. Beatmungsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haube aus zwei Teilen (51,52) aus elastischem Material besteht, von denen der eine eine im wesentlichen platte äußere Membran (51) ist, während der andere ein innerer, trichterförmiger Teil (52) ist, wobei die Membran und die Trichteröffnung des genannten Teils im wesentlichen die gleiche Umkreisform haben und am Außenumfang auf begrenzten Abschnitten (53, 54) des Umkreises miteinander verbunden sind, während die nicht verbundenen Umkreisabschnitte zwischen den verbundenen Abschnitten Lippenöffnungen bilden, die sich bei verhältnismäßig geringem Gasdruck in der Einlaßleitung öffnen und die sich in der Art eines Rückschlagventils schließen, wenn der Druck im Hohlraum (32) des Ventilgehäuses (30) im wesentlichen gleich dem in der Einlaßleitung (38) herrschenden Druck oder größer als dieser ist, wobei die äußere Membran (51) den Endteil bildet, der mit der äußeren Oberfläche den Auslaßsitz (36) bzw. mit der inneren Oberfläche den Einlaßsitz (40) verschließen kann.

5. Beatmungsventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Membran (51) elastisch in eine von außen gesehen konkave Form verformt ist und mit ihrer konvexen Seite der Einlaßleitung (38) zugewandt ist.

6. Beatmungsventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Einlaßwand (39) kreisförmigen Querschnitt hat und daß die von der äußeren Membran (51) entfernte kleinere Trichteröffnung des trichterförmigen Teils (52) der Haube im entspannten Zustand des Ventilelements länglich ist, so daß der trichterförmige Teil (52) verformt wird, wenn seine kleinere Trichteröffnung auf der Einlaßwand (39) aufgesetzt wird.

7. Beatmungsventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Membran (51) mit der Haube der größeren Trichteröffnung des trichterförmigen Teils (52) an zwei einander gegenüberliegenden Umkreiszonen (53,54) verbunden ist, und daß sich die längere Dimension der länglichen kleineren Trichteröffnung des trichterförmigen Teils (52) im wesentlichen zwischen den einander gegenüberliegenden Verbindungszonen

(53, 54) erstreckt, wodurch beim Aufsetzen der kleineren Trichteröffnung auf der Einlaßwand (39) der trichterförmige Teil (52) und die äußere Membran (51) in einer Weise verformt werden, die eine Zusammenziehung zwischen den einander gegenüberliegenden Verbindungszonen (53, 54) und eine Ausdehnung in der Querrichtung bedeutet.

8. Beatmungsventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Zäpfchen (56) senkrecht von der äußeren Membran (51) ausgehen an Stellen, die mit den Umkreiszonen (53, 54) zusammenfallen, an denen die äußere Membran (51) und der trichterförmige Teil (52) miteinander verbunden sind.

9. Beatmungsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine vibrationsdämpfende Masse (57) an der Haube (50) innerhalb des dem offenen Ende gegenüberliegenden Teils (51) befestigt ist.

10. Beatmungsventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die vibrationsdämpfende Masse (57) in einem Stück mit der inneren Oberfläche des Haubenteils (51) gegenüber der Einlaßleitung (38) ausgebildet ist.

11. Beatmungsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der ringförmigen Einlaßwand im Hohlraum des Ventilgehäuses trichterförmig nach außen erweitert ist.

12. Beatmungsventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Haube um das offene Ende herum mit einem Verstärkungswulst versehen ist, der dazu bestimmt ist, auf der trichterförmig erweiterten Einlaßwand aufgesetzt zu werden und die Haube in ihrer Lage festzuhalten.

13. Beatmungsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der äußeren Oberfläche der ringförmigen Einlaßwand (39) eine um den Umfang herum verlaufende Nut (39fr) angebracht ist und daß die Haube an dem offenen Ende auf der Innenfläche mit einem entsprechenden Wulst (SSb) versehen ist, der dazu bestimmt ist, in elastisch festhaltenden und dichtenden Eingriff mit der Nut (39b) zu kommen.