DE1931903A1

DE1931903A1 - Ventilationsvorrichtung

Info

Publication number: DE1931903A1
Application number: DE19691931903
Authority: DE
Inventors: Mauley Roger Edward Wintworth
Original assignee: Blease Medical Equipment Ltd
Current assignee: Blease Medical Equipment Ltd
Priority date: 1968-07-05
Filing date: 1969-06-24
Publication date: 1970-01-15
Also published as: GB1237273A

Description

Patentanwälte Dr. O. Loesenbeck Dipl-Ing. Stracke DipUng. Loesenbeck

48 Bielefeld, Herforder Straße 17

BLEASE MEDICAL EQUIPMENT LIMITED, peansway, Chesham,

Buckinghamshire, England

Ventilationsvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilationsvorrichtung und insbesondere auf eine Ventilationsvorrichtung, die in Operationsräumen benutzt wird, um einer Person, bei der es sich im allgemeinen um einen Patienten in chirurgischer Behandlung handelt, Luft, Gas oder Luft-Gas-Gemische zuzuführen. In dieser Beschreibung umschließt der Begriff "Gas" Luft allein, Sauerstoff allein und Luft-Gas-Gemische oder Gemische von Sauerstoff mit einem anderen Gas oder mit anderen Gasen, z.B. einem anästhetisehen Gas.

Die Erfindung besteht in ihrer allgemeinen Auslegung in einer Ventilationsvorrichtung, die eine Kammer mit veränderlichem Volumen aufweist, welche mit einer Gesichtsmaske für einen Benutzer verbindbar ist und unter dem Gasdruck einer mit der genannten Kammer in Verbindung stehenden Steuerkammer mit veränderlichem Volumen zusammengepreßt wird, um Gas zu dem Benutzer zu fördern. Die Ventilationsvorrichtung besitzt einen in Abhängigkeit vom Volumen der Steuerkammer über einen Schwenkpunkt steuernden Mechanismus zum Betätigen eines ersten Ventils, durch das in der Offenstellung Gas in die Steuerkammer einströmen kann. Die Ventilati ons vorrichtung zeichnet sich ferner durch ein zweites Ventil

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aus, durch das in der Offenstellung Gas aus der Steuerkammer

ausströmen kann. · - ^;Vi '

Das zweite Ventil wird nach dem Schließen des ersten Ventils φ geöffnet. . ■ ■

Es ist vorteilhaft, in der Steuerkammer eine Ausströmöffnung für ein langsames Ausströmen von Gas vorzusehen« Hierdurch ist die Möglichkeit gegeben, die Dauer der Einatmungsphase zu ändern. Zu diesem Zweck ist die Größe der Ausströmöffnung einstellbar.

Der über einen Schwenkpunkt steuernde Hechanismus kann mit einer flexiblen Membran verbunden werden, die teilweise die Steuerkammer mit veränderlichem Volumen begrenzt. Eine weitere Kammer kann an der dem über den Schwenkpunkt steuernden Mechanismus abgewandten Seite der flexiblen Membran angeordnet werden, die ebenfalls mit einer Ausströmöffnung ausgerüstet ist. Der Druck innerhalb dieser weiteren Kammer wirkt auf die flexible Membran und durch die Einstellung des Druckes in der weiteren Kammer ist es möglich, die Dauer der Ausatmungsphase des- Benutzers zu beeinflussen. . , . ,

Die flexible Membran wird vorzugsweise nach innen in Beztug "auf ■ die Steuerkammer durch eine J?eder belastet. Die Feder kann einstellbar montiert werden, so daß die von ihr auf die flexible. ^ Membran ausgeübte Kraft verändert werden kann. Hierdurch wird der Einatmungsdruck eingestellt.

Eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer er findungs gemäßen Vorrichtung" ist in" der Zeichnung aufgezeigt und wird zur Erläuterung der Erfindung im folgenden beschrieben.

Die dargestellte Ventilationsvorrichtung besitzt eine Kammer 10 mit veränderlichem Volumen, die. durch einen Balg gebildet wird, der innerhalb eines Glasgefäßes 12 angeordnet ist. Der Innenraum des Glasgefäßes ist über eine Leitung 14 mit einer Steuerkammer verbunden, deren Volumen veränderlich ist. Diese' Kammer wird an

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dei? einen Seite durch eine flexible Membran 18 begrenzt. Die Steuerkammer „16 besitzt eine Auslaßöffnung 20, der ein Nadelventil zugeordnet ist. Das Gehäuse der Steuerkammer 16 ist mit dem Gehäuse einer weiteren Kammer 22 einstückig. Diese Kammer wird an einer Seite ebenfalls durch die Membran 18 begrenzt. Eine Druckfeder 24 ist zwischen der flexiblen Membran 18 und einem einstellbaren Beschlag 26 vorgesehen. Der einstellbare Beschlag 26 .kann z.B. ein Widerlager aufweisen, das innerhalb eines Gewindestutzens 28 der Wandung der Kammer 22 gelagert ist. Auf diese Weise kann das Widerlager durch ein von außen angreifendes Werkzeug nach innen oder nach außen geschraubt werden. Die Kammer 22 ist mit einer Ausströmöffnung 30 ausgerüstet, der ebenfalls ein einstellbares Nadelventil zugeordnet ist.

Die Steuerkammer 16 weist ein erstes Ventil 34 oder ein Gaseinlaßventil auf, das mit einem Ventilkörper 36 ausgestattet ist. Der Ventilkörper 36 ist auf einem schwenkbar gelagerten Hebel angeordnet, an dem eine Feder 40 angreift. Diese Teile bilden zusammen einen über den Schwenkpunkt steuernden Mechanismus. Die Feder ist mit einer Stange 44 verbunden, die an.der flexiblen Membran 18 festgelegt ist. Der Hebel 38 ist um die Achse 42 · schwenkbar gelagert.

Die Steuerkammer 16 ist mit einem zweiten Ventil 50 bzw. mit einem Gasablaßventil ausgerüstet, das in der Kammerwandung vorgesehen ist. Das genannte Ventil weist einen Ventilkörper 52 auf, auf den eine Druckfeder 54 wirkt, die versucht, den Ventilkörper in der Schließstellung zu halten. Der Ventilkörper 52 ist an einer Stange 56 befestigt, die an ihrem anderen Ende mit einer Membran 58 verbunden ist, die ein kleines zylindrisches geschlossenes Volumen 60 begrenzt.

Die Ventilationsvorrichtung weist eine Gasspeiseleitung 64 auf, von der Leitungen 66 und 68 abzweigen. Die Zweigleitung 66 führt über ein Nadelventil 70» das zum Einstellen der Durchflußmenge benutzt wird, zu einer ersten Zweigleitung 72, die zu dem ersten

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Ventil 34 führt und zu einer zweiten Zwigleitung 74·» die in den zylindrischen Raum 60 einmündet. Somit wird bei geöffnetem Ventil 34 Gas von einer nicht dargestellten Pumpe, die in die Speiseleitung 64 fördert, in die Steuerkammer 16 gefördert, lot das Ventil 34 geschlossen, so wird das Gas in die zylindrische Kammer 60 eingeführt.

Dei? Deckel 80 des Glasbehälter 12 ist steif ausgebildet. An ihm ist der Balg 10 befestigt. Der Deckel weist eine Öffnung auf, durch die der Innenraum des Balges 10 über ein Rohr 82 mit einer Gesichtsmaske für den Benutzer verbunden ist. Die Gesichtsmaske, der die Bezugszahl 84 zugeordnet ist, ist sche- ψ matisch dargestellt. Der Balg 10 wird im allgemeinen durch das Gewicht einer Platte 91, die den Boden des Balges bildet, in expandierter Stellung gehalten. Die Gesichtsmaske 84 ist ebenfalls über ein Rohr 86 mit einem Bakterienfilter 88, auf den ggf. verzichtet werden kann, und ferner mit einem Ausatmungsventil verbunden. Dieses Ventil ist ein Rückschlagventil und gestattet ausschließlich die Ausatmung der Luft durch das Rohr 86. Ein Einatmen von Luft durch dieses Rohr ist nicht möglich. In ähnlicher Weise enthält das Rohr 82 ein Rückschlagventil 83, durch das gewährleistet ist, daß der Benutzer den Inhalt des Balges inhalieren, jedoch nicht in den Balg 10 exhalieren kann. Ein Rohr 85 ist mit dem Rohr 82 verbunden und weist ein Rückschlag- ^ ventil 8? auf. Das Ende 89 des Rohres ist gegenüber der Atmo-" sphäre" geöffnet. Hierdurch ist 6s möglich, daß in den Balg 10, wenn dieser expandiert wird, Luft eintreten kann. Die Expansion des Balges wird durch das Gewicht der Platte 91 vorgenommen, sobald der Druck im Innern des Glasbehälters 12 abgebaut ist.

Die Exnalation wird durch ein doppeltes Venturi-Düsensystem unterstützt, dem allgemein die Bezugszahl 92 zugeordnet ist. Dieses System weist zwei Düsen 92 und 94 auf, die im rechten Winkel zueinander angeordnet sind. Jede Düse ragt in ein eng sie umschließendes Rohr 98 bzw. 100, um einen Venturi-Effekt zu erzielen.

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Die Düse 94 wird über eine Leitung 102 von einem Mehrwegehahn aus gespeist, über den der Ausatmungsdruck eingestellt wird. Die Düse 96 wird über den gleichen Hahn und eine Leitung 106 gespeist. Der Mehrwegehahn 104 wird über eine Zweigleitung 66 gespeist, in der ein die Durchströmmenge regulierendes Nadelventil 108 angeordnet ist. Bei normalem Betrieb ist die Einstellung des Nadelventils 108 derart, daß die das Ventil 70 durchströmende Menge einen ausreichenden Druck in der Leitung aufbaut, um den Druck der Feder 54- zu überwinden, wenn das Ventil 34- geschlossen ist. Die normale Einstellung des Ventils muß bei den obengenannten Bedingungen ebenfalls gegeben sein und auch das Erfordernis, daß die maximale Durchflußmenge durch das Nadelventil 70 geringer ist als die Durchflußmenge durch das Ventil 34-, wenn dieses geöffnet ist. Hierdurch ist gewährleistet, daß bei geöffnetem Ventil 34 sich in der Steuerkammer kein Druck aufbauen kann, so daß die Feder 54- das Ventil 50 geschlossen hält.

Wenn der Hahn 104 so geschaltet ist, daß das Gas ausschließlich durch die Leitung 106 geführt wird, besitzt der Ausatmungsdruck, der auf den Patienten wirkt, seinen minimalen Wert. In dieser Schaltstellung wird eine Saugwirkung erreicht. Sofern der Hahn so geschaltet wird, daß die gesamte durch die Zweigleitung 66 geführte Luft in das Rohr 102 eingeleitet wird und keine Luft das Bohr 106 durchströmt, ist der auf die Gesichtsmaske ausgeübte Saugeffekt minimal, so daß beim Ausatmen der Benutzer einen der Ausatmung entgegenwirkenden Überdruck überwinden muß.

Die Virkweise der er findungs gemäßen Vorrichtung wird im folgenden beschrieben?

Beginnt man beispielsweise während der Einatmungsphase, so ist das erste Ventil 34, wie in der Zeichnung dargestellt, geöffnet und der Ventilkörper 36 unter dem Einfluß der Zugfeder 40 durch einen geeigneten Anschlag 37 in. der öffnungs st ellung fixiert. Das Gas wird (a) von der Pumpe über die Leitungen 64, 68 und 72 und (b) über die Düsen 94- und 96 in die Steuerkammer 16 geführt

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und von dort in den' Innenraum des Gefäßes 12. Bas Bückschlagventil 90 ist geschlossen. Der Balg 10 wird zusammengepreßt und das darin befindliche Gas über das Rohr 82 und das Ventil zur Inhalation durch den Benutzer herausgeführt. Während dieses Vorganges ist das Gasauslaßventil 50 geschlossen, so daß sich der Druck innerhalb der Steuerkammer 16 allmählich, aufbaut, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die durch die Geschwindigkeit bestimmt wird, mit der das Gas durch die Auslaßöffnung aus der Kammer 16 abströmt. Der Druckaufbau kann durch eine Vergrößerung der einstellbaren Öffnung 20 verlangsamt werden. Sofern der Druck in der Steuerkammer 16 ansteigt, dehnt sich die flexible Membran aus und bewegt sich in der schematxschen Zeichnung nach rechts entgegen der Wirkung der Feder 24.und entgegen dem Druck innerhalb der v/eiteren Kammer 22. Hierdurch wird die Stange 44 nach rechts gezogen und betätigt den über den Schwenkpunkt steuernden Mechanismus 36» 38, 40, 42, so daß der Hebel 38 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt wird und der Ventilkörper 36 das Ventil 34 verschließt und den Gaseintritt in die Steuerkammer unterbindet. Das über die Zweigleitung 68 zugeführte Gas strömt nun durch die Leitung 72 zu der zylindrischen Kammer 60, dehnt die Membran 58 aus und hebt den Ventil— ' körper 52 an, so daß das Gasaustrittsventil 50 geöffnet ist. Das Gas entweicht dann schnell aus der Kammer 16, und zwar durch das Ventil 50. Mit dem Abfall des Druckes in den Kammern 12 und 16 expandiert der Balg 10 und nimmt die expandierte Stellung ein. Eine nicht dargestellte Einrichtung ist vorgesehen, um zu gewährleisten, daß sich der Balg 10 mit Luft oder aus der Atmosphäre mit Sauerstoff oder einem Gas füllt, das von dem medizinischen oder chirurgischen Stab gefordert wird. Das Schließen des Ventils 34 markiert das Ende der JSinatmungsphase, auf die die Ausatmungsphase folgt. Während dieser Phase wird die Luft von dem Benutzer über das Rohr 86, den filter 88 und das Ausatmungsventil 90 unter der Wirkung des Venturi-Systems 92 gesaugt. Der Einfachheit halber wird das exhalierte Gas, obwohl dies nicht ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist, wie dar-

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gestellt, in die Steuerkammer 16 geleitet.

Bei der Herabsetzung des Druckes innerhalb der Steuerkammer 16 bewegt sich, die Membran 18 unter der Wirkung der Feder 24 und unter dem Druck innerhalb der weiteren Kammer 22 in der Zeichnung nach links, bis der Stab 44 sich soweit bewegt, daß der über den Schwenkpunkt steuernde Mechanismus 36, 38, 40, 42 wieder betätigt wird. Hierdurch wird das erste Ventil 34 ge- · öffnet und Äie Einatmungsphase wieder eingeleitet. Der oben beschriebene Ablauf wiederholt sich nun.

Durch die Einstellung des Federwiderlagers 26 kann der Einatmungsdruck einjustiert werden. Durch die Einstellung der Ausströmöffnung 30 kann die Geschwindigkeit,mit der sich die Membran nach rechts bewegt, geändert werden. Hierdurch wird die Dauer der Ausatmungsphase eingestellt. Durch das Einjustieren der Auslaßöffnung 20 wird die Geschwindigkeit ausgewählt, mit der sich der Druck innerhalb der Steuerkammer 16 aufbaut. Hierdurch ist die Möglichkeit einer Änderung der Dauer der Einatmungsphase gegeben. Durch eine geeignete Einstellung des Mehrwegehahns 104 kann der Ausatmungssog oder der Ausatmungsdruck, der auf den Benutzer wirkt, geändert werden.

Von den Vorteilen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind hervorzuheben, daß diese mit einer relativ einfachen Pumpe betrieben v/erden kann, die komprimierte Imft oder ein komprimiertes Gas mit einem Druck von 0,14 kg/cm bis 0,21 kg/cm liefert und daß die Einfachheit des periodisch arbeitenden Mechanismus zu einer langen Lebensdauer und einer einfachen Wartung führt.

Die speziellen beschriebenen und dargestellten Bauformen sind nur Ausfiihrungsbeispiele j so daß die sich für den i¹ achmann ergebenden Abwandlungen zum Schutzbereich gehören.

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Claims

P at entan Sprüche

ί 1.1 Ventilationsvorrichtung, die eine Kammer mit veränderlichem Volumen aufweist, welche mit einer Gesichtsmaske für einen Benutzer verbindbar ist und unter dem Gasdruck einer mit der genannten Kammer in Verbindung stehenden Steuerkammer mit veränderlichem Volumen zusammengepreßt wird, um Gas zu dem Benutzer zu fördern, gekennzeichnet durch einen in Abhängigkeit vom Volumen der Steuerkammer (16) über einen Schwenkpunkt steuernden Mechanismus (37?38,40,4-2) zum Betätigen eines ersten Ventils (34-), durch das in der Offenstellung Gas in die Steuerkammer (16) einströmen kann und durch ein zweites Ventil, durch das in der Offenstellung Gas aus der Steuerkammer (16) auadbrömen kann. ^:
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventil nach dem Schließen des ersten Ventils geöffnet wird.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkammer eine Ausströmöffnung für ein langsames Ausströmen von Luft oder Gas besitzt.
4-, Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmöffnung zur Änderung de₍r Dauer der Inhalationsphase einstellbar ist. ·
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkammer 'Zum Teil durch eine flexible Membran begrenzt ist, die mit dem über den Schwenkpunkt steuernden Mechanismus gekoppelt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5j dadurch gekennzeichnet, daß der Raum an der gegenüberliegenden Seite der flexiblen Membran eine weitere Kammer mit einer einstellbaren Ausströmöffnung bildet, um an der gegenüberliegenden Seite der Membran eine ausgewählte Druckanderungsgeschwindigkeit zu erzielen, durch die die Dauer der Ausatmungsphase des Benutzers bestimmbar ist.

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7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Membran nach innen in Bezug auf die Steuerkammer

• mit veränderlichem Volumen federbelastet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die federkraft veränderbar ist, z.B. durch Einstellen eines Beschlages, der dem der Membran abgewandten Federende zugeordnet isb.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Venturi-Düsenpaar zum Einstellen des Ausatmungsdrucks (Unterdruck oder Überdruck),der auf den Benutzer ausgeübt wird.
10'. Vorrichtung nach Anspruch 9? dadurch gekennzeichnet, daß die Venturi-Düsen senkrecht zueinander angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Düse einen Saugeffekt der Gesichtsmaske gegenüber und die andere einen bei der Exhalation zu überwindenden Überdruck erzielt»
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugdüse in die Kammer mit variablem Volumen fördert.

13- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen über einen Mehrwegehahn gespeist werden.

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