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MIT ÜBERDRUCK UND STRÖMUNGSABSCHALTUNG ARBEITENDES BEATMUNGSGERÄT
Die Erfindung betrifft ein mit Überdruck und Strömungsabschal tung arbeitendes Beatmungsgerät
zur Zuführung von Sauerstoff und ähnlichen Hilfsgasen zu einem Patienten sowie ein
vereinfachtes Ventil, das insbesondere zur Anwendung in Verbindung mit dem Beatmungsgerät
ausgebildet ist. Insbesondere betrifft die Erfindung ein derartiges Beatmungsgerät
von verbesserter und vereinfachter Form einschliesslich eines verbesserten Ventils
mit weitaus grösserer geforderter Einleitungs-Reaktionsempfindlichkeit als diese
bei bekannten Geräten dieser Art erzielbar ist.
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Mit Überdruck arbeitende Beatmungsgeräte wurden in verschiedenen Ausführungsformen
bei der Inhalationstherapie zur Zufuhr von Sauerstoff und anderen Hilfsgasen zwecks
Behandlung von Patienten mit verschiedenen Lungen- und Kreislauferkrankungen sowie
aucn für eine Vielzahl anderer medizinischer Behandlungszwecke verwendet. Diese
Geräte sind normalerweise in zwei grosse Kategorien einteilbar, nämlich unter Überdruck
arbeitende volumenbegrenzte Geräte und unter Überdruck sowie mit Strömungsabschaltung
arbeitende oder strömungsbegrenzte Geräte. Mit Überdruck arbeitende volumenbegrenzte
Beatmungsgeräte sind dadurch charakterisiert, dass bei ihrem Gebrauch ein bestimmtes
Gasvolumen in die Lungen des Patienten in vorgegebenen Zeitintervallen gefördert
wird.
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Bei mit Überdruck und Strömungsabschaltung arbeitenden Beatmungsgeräten
leitet der Patient die Gasströmung durch leichtes Einat-.
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men ein, wonach der Patient gezwungen wird, so viel von einem
gewünschten
Gas, beispielsweise Sauerstoff, einzuatmen, wie seine Lungen zulassen oder aufnehmen.
Die Erfindung bezieht sich auf die letztgenannte Klasse von Beatmungsgeräten.
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Bekannte, mit Überdruck und Strömungsabschaltung arbeitende Beatmungsgeräte
sind infolge der notwendigerweise präzisen Gestaltung des darin enthaltenen Ventils
sowie der zur Einstellung dieser Ventile verwendeten Steuerelemente sehr teuer.
Wenn es sich bei dem Gerät um ein mit Überdruck arbeitendes, eine Strömungsabschaltung
bewirkendes, durch leichte Einatmungsirersuche des Patienten in Betrieb zu setzendes
Gerät handelt, muß dieses extrem empfindlich auf die Einatmungsimpulse des Patienten
reagieren. Dies erfordert bei den bekannten Geräten den Einbau komplizierter elektrischer
Steuqrschaltungen sowie sehr genau geformte Ventile, welche im Hinblick auf eine
positive Reaktion auf die leichten Einatmungsimpulse des Patienten gesteuert sind.
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Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines mit Überdruck und Strömungsabschaltung
arbeitenden Beatmungsgerätes, welches wesentlich billiger als bekannte Geräte herstellbar
ist. Das erfindungsgemäße Beatmungsgerät umfaßt keine kompensierten elektrischen
Steuerschaltungen, wie sie bekannte Geräte infolge der besonderen Art des darin
enthaltenen empfindlichen Ventils und der besonderen Art des Einbaus dieses Ventils
in das Gerät aufweisen.
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Ferner ist das Strämungsventil nach der Erfindung, während es äußerstpräzise
und ansprechfähig arbeitet, nichtsdestoweniger wegen seiner besonderen Gestaltung
weniger kompliziert und mit weniger genauen Toleranzen zu fertigen als bekannte
Ventile.
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Weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines mit Überdruck
und Strömungsabschaltung arbeitenden Eeatmungsgerätes, das anfänglich auf den negativen
Druck des Vakuums anspricht, welches durch ein leicht versuchtes Einatmen des Patienten
unter Verwendung des Gerätes geschaffen wird, um mit der unter Druck erfolgenden
Strömung des Gases zu beginnen, wobei eine solche Strömung durch das Erreichen der
Kapazität der Lunge des Patienten abgeschaltet
wird; ferner die
Schaffung eines derartigen Gerätes, welches auf diese Weise völlig die Notwendigkeit
für HiSfssteuereinrichtungen oder -schaltungen vermeidet. Die besondere Konstruktion
des erfindungsgemässen Gerätes ist derart, dass das Ventil auf das geringe Vakuum
sehr empfindlich anspricht, welches durch die versuchte Einatmung seitens des Patienten
hervorgerufen wird, um die Öffnung des Ventils einzuleiten, wonach der unter Überdruck
erfolgende Gasstrom das Ventil offenhält, bis die Lungenkapazität des Patienten
erreicht ist, und das Ventil alsdann automatisch schließt sowie die Gasströmung
unterbricht, während gleichzeitig die Strömung der von dem Patienten ausgeatmeten
Gase aus dem System gesteuert wird.
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Weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Ventils für ein
mit Überdruck und Strömungsabschaltung arbeitndes Beatmungsgerät, dessen Empfindlichkeit
innerhalb genauer Grenzen eingestellt werden kann, um das Beatmungsgerät, in dem
das Ventil enthalten ist, in Verträglichkeit mit den Notwendigkeiten und charakteristischen
Werten des Patienten einstellen zu können, der das Gerät verwendet.
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Das Ventil umfaßt darin vorgesehene Bauelemente zum präzisen Ausgleich
des beweglichen Ventilgliedes oder von Gliedern mit hoher Empfindlichkeit gegenüber
dem geringen Vakuum, das durch die versuchte Einatmung seitens des Patienten geschaffen
wird, wonach das Ventil durch den Überdruck der Gasströmung zu dem Patienten offengahalten
wird, bis die Einatmungskapazität des Patienten erreicht ist. Das Ausgleichselement
ist so ausgebildet und auf das Ventilglied angepaßt, daß genaue Einstellungen zur
Justierung dieses Ausgleichs darin vorgenommen werden können, die in Verbindung
mit dem Gasströmungsdruck genau verträglich mit einem besonderen Einatmungszustand
sind.
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Weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Ventils für ein
mit Überdruck und Strömungsabschaltung arbeitendes Beatmungsgerät, das ein Primärsteuerventilglied
umfaßt, welches auf einen leicht negativen Druck oder ein Vakuum anspricht, das
in einer
Druckkammer durch die versuchte Einatmung seitens des Patienten
erzeugt wird, wobei magnetische Elemente dem Ventilglied zugeordnet sind und das
Gehäuse für das Ventilglied den genauen Ausgleich sowie die Einstellbarkeit dieses
Ausgleiches gemäß der vorangehenden Beschreibung ermöglicht. Ein Magnet kann wirkungsmäßig
mit dem Ventilglied verbunden sein, und Abstoß- sowie Anzugsmagnete können wirkungsmäßig
mit dem Ventilgehäuse verbunden sein, wobei die Abstoßungs- und Anzugsmagnete entsprechend
ausgebildet sind, um den Magneten an dem Ventilglied abzustoßen bzw.
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anzuziehen, und beide Magnete das Bestreben zeigen, das Ventilglied
in eine Öffnungsstellung zu drücken. Auch die Abstoßungs-und Anzugsmagnete können
wirkungsmäßig mit dem Gehäuse verbunden sein, so daß sie gegenüber dem Magnet des
Ventilgliedes justierbar sind, wobei der Ausgleich des Ventilgliedes innerhalb der
genauen Grenzen justiert werden kann, um den Notwendigkeiten hinsichtlich der Konstitution
des Patienten zu entsprechen.
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Weiterer Zweck der Erfindung ist bei einem Ventil der erwähnten Art
die Schaffung von primären und sekundären Ventilgliedern, von denen das primäre
Glied wirkungsmäßig mit dem sekundären Glied verbunden ist und das Primärglied anfänglich
auf ein geringes Vakuum anspricht, das durch die versuchte Einatmung eines darauf
beeinflußten Patienten anspricht. Durch die Schaffung von wirkungsmäßig verbundenen
Primär- und Sekundärventilgliedern ist es nicht nur möglich, den Überdruckstrom
von Gasen durch das Ventil zum Zwecke einer unter Kraft erfolgenden Einatmung seitens
des Patienten genau zu steuern, sondern es ist auch möglich, die Strömung der von
dem Patienten sowie von dem-System ausgeatmeten Gase genau zu steuern. Die Ventilglieder
bewegen sich anfänglich automatisch in die Öffnungsstellung unter dem Überdruck
der Überdruckströmung der Einatmungsgase sowie für dieselbe zu dem Patienten bei
Aufnahme des leichten Einatmungsimpulsvakuums von dem Patienten her und bewegen
sich unmittelbar sowie selbsttätig in die Schließstellung nach Erreichen der Lungenkapazität
des Patienten1 während gleichzeitig offene Durchtritte die Richtung der Ausatmungsgase
von dem Patienten sowie von dem Gerät zur Gasableitung aus demselben steuern.
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Die Erfindung beinhaltet ein Ventil zur Verwendung in Verbindung mit
einem unter Überdruck und Strömungsabschaltung arbeitenden Beatmungssystem zur Zufuhr
von Sauerstoff und ähnlichen Hilfsgasen zu einem Patienten mit einem Gehäuse, das
Gaseinlaß- und -auslaßdurchtritte aufweist. Dieses ",Ventil ist erfindungsgemäß
durch folgende Merkmale gekennzeichnet: Ein Ventilglied in dem Gehäuse zwischen
den Einlaß- und Auslaßdurchtritten, Bauelemente, welche das Ventilglied wirkungsmäFig
mit dem Gehäuse verbinden, um das Ventilglied automatisch von einer Schließstellung
in eine Offnungsstellung zu bewegen, wobei eine Überdruckströmung des stromaufwärtigen
Gases durch das Gehäuse zwischen den Einlaß-und -auslaßstutzen zugelassen wird,
wenn eine Kombination einer anfänglichen negativen stromabwärts gerichteten Strömungskraft
an dem Ventilglied von dem Auslaßstutzen durch eine versuchte Einatmung seitens
eines Patienten, die an dem Auslaßstutzen aufgenommen wird, wobei anfänglich das
Ventilglied von der geschlossenen in die offene Stellung gezogen wird, unmittelbar
gefolgt von der Überdruck aufweisenden stromaufwärtigen Gasströmung von dem Einlaßdurchtritt
durch das Gehäuse vorliegt, was durch die einleitende Öffnungstewegung des Ventilgliedes
zugelassen wird, wobei das Ventilglied in die volle Öffnungsstellung gedrückt wird,
sich selbsttätig in die Schließstellung bewegt und die Strömung des stromaufwärts
verlaufenden Gases durch das Gehäuse zwischen den Stutzen beim Abfallen der stromaufwärtigen
Gasströmung durch das Gehäuse unterbricht, wobei die Schließstellungsbewegung ermöglicht
wird, wenn die Lungenkapazität das Patienten erreicht ist, wobei das Ventilglied
wirkungsmäßig mit dem Gehäuse durch diese Bauelemente verbunden ist, um eine einleitende
Bewegung von der vollen Schließstellung in die Öffnungsstellung als Folge des Druckes
des stromaufwärtigen Gases durch den Einlaßdurchtritt zu verhindern und stets eine
volle Festhaltung in der Schließstellung zu bewirken, unbeschadet des stromaufwärtigen
Gasdruckes, wobei das Ventilglied normalerweise jeder Kraft frei zu folgen vermag,
welche in der Lage ist, das Ventilglied von der vollen Schließstellung aus zu bewegen,
wenn in der vqllen Schließstellung eine andere als die negative 6tromakwärtige Strömungskraft
vorliegt, die durch eine versuchte Einatmung des Patienten erzeugt wird,
Die
Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen naher ererläutert. Es zeigen: Fig.
1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen, mit Überdruck und Strömungsabschaltung
arbeitenden Beatmungsgerätes in leicht schematisierter Gesamtansicht, Fig. 2 ein
Ausführungsbeispiel eines in dem Gerät nach Fig. 1 enthaltenen erfindungsgemäßen
Steuerventils in wirkungsmäßiger Verbindung mit dessen Einatmungs-Gassteuerelement-,
wobei sich das Ventil in Schließstellung befindet, in Seitenansicht, im Vertikalschnitt
bzw.
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teilweise in aufgebrochener Darstellung, Fig. 3 das Ventil gemäß
Fig. 2 in Öffnungsstellung, Fig. 4 ein gegenüber. Fig. ?, 3 abgewandeltes Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemässen Steuerventils, das ebenfalls in dem Gerät nach Fig. 1 verwendbar
ist, im Vertikalschnitt, Fig. 5 einen Ausschnitt aus Fig. 4 in vergrösserter Darstellung,
Fig. 6 eine Wirkungseinheit aus einem Pendelventilzylinder und einem Ventilkegelsitzglied
nach Ausbau aus dem Ventil gemäß Fig. 4 im Vertikalschnitt, Fig. 7 einen Schnitt
längs der Linie 7 - 7 von Fig. 6 in vergrößerter Darstellung.
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Die Erfindung bezieht sich in erster Linie auf ein mit Überdruck und
.Striimungsabschaltung arbeitendes Beatmungsgerät sowie ein hochempfindliches Steuerventil,
das in Verbindung mit diesem Gerät verwendbar ist und einen. Teil desselben bildet.
Ferner sind die Ausführungsformen des Gerätes sowie der erfindungsgemäßen Ventile
gemäß
in der Darstellung der nachfolgenden Beschreibung auf den mit Überdruck und Strömungsabschaltung
arbeitenden Typ bezogen.
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Aus einem vollständigen Verständnis des Gerätes sowie des Ventils
nach der Erfindung ergibt sich indessen, daß die breiteren Grundlagen derselben
in gleicher Weise auch auf die BeatmungsgB-räte und Ventile anderer Arten anwendbar
sind. Die Grundlagen der Erfindung sind demnach nicht auf mit Überdruck und Strömungsabschaltung
arbeitende Beatmungssysteme und Ventile allein beschränkt, sofern bei der Abhandlung
des Standes der Technik nicht etwas anderes erwähnt ist.
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Das Beatmungsgerät nach Fig. 1 umfaßt ein Steuerventil 10, das wirkungsmäßig
über ein Gaszufuhrrohr 12 an eine Sauerstoffbombe 14 angeschlossen ist, wobei das
Gaszufuhrrohr ein übliches Hochdruck-Strömungsregulierventil 16 sowie ein Niederdruck-Reduzier-Strömungsregulierventil
18 umfaßt. Ferner ist das Steuerventil 10 über ein Einatmungs-Gasrohr 20 mit einer
Gesichtsmaske 22 sowie einem Ausatmungs-Gassteuerelement 24 verbunden, von denen
das letztere auch über ein nachfolgend noch näher zuerläuterndes Bedarfsventil wirkungsmäßig
angeschlossen ist. Alle Bauelemente des Gerätes bestehen aus normalem, an sich bekannten
Material.
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Gemäß Fig. 2 umfaßt das Steuerventil 10 ein innerhalb eines Gehäuses
26 angeordnetes Ventilglied, das einen Pendelventilzylinder 28 und ein Ventilkegelgehäuse
30 bildet1 sodaß das Ventilkegelgehäuse an dem oberen Ende des Pendelventilzylinders
befestigt ist. Der Pendelventilzylinder 28 ist vorzugsweise nach innen gegen das
untere Ende leicht konisch ausgebildet, um eine Toleranz zu erzeugen und Reibung
zu eliminieren; der Zylinder nimmt ein vertikal bewegliches, dicht passendes und
ähnlich konisch gestaltetes rohrförmiges Pendelventilglied 32 des Ventilgliedes
mit einem offenen unteren Ende 34 auf, wobei die rohrförmige Ausbildung einen Gasdurchtritt
36darstellt. Ferner ist das Pendelventilglied 32mit einer kombinierten Gaseinlaß-
und -auslaßmündung 38 und einer Gasauslaßrürdung 40 versehen, welche
beide
über das Pendelventilglied mit dem Gasdurchtritt 36 - -in Verbindung stehen und
beide spezifisch gegenüber einem Einatmungs-Gaseinlaßdurchtritt 42 angeordnet sind;
an dem Zylinder sind ein Ausatmungs-Ventilsteuerstutzen 44 sowie ein Auslaßstutzen
46 vorgesehen, welche beide durch den Pendelventilzylinder 28 sowie das Ventilkegelgehäuse
30 in Verbindung stehen, wie dies nachfolgend noch näher erläutert wird.
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Das Ventilkegelgehäuse 30 schliesst eine Ventilkegelkammer 48 ein
und umfaßt eine Bodenwandung 50, auf welcher ein ringförmiger Ventilkegelsitz 52
ausgebildet ist, der eine vertiefte Einlaßseite 54 und eine in die Kammer öffnende
Auslaßseite 56 aufweist. Das Ventilglied umfaßt auch ein vorzugsweises flaches zylindrisches
Ventilkegelglied 58, welches in einer das obere Ende des Pendelventilgliedes 52
überdeckenden und schließenden Stellung angeordnet ist, wobei das Ventilkegelglied
auch den Ventilkegelsitz-52 innerhalb der Ventilkegelkammer 48 überdeckt und gegen
den Sitz sowie von diesem weg beweglich ist, wenn sich das Pendelventilglied nach
oben und unten bewegt. Das Ventilkegelgehäuse 30 umfaßt auch eine Mantelwand 60
mit einem Einatmungs-Gasauslaßstutzen 62, welcher durch diese Wandung in die Ventilkegelkammer
48 mündet, sowie eine Deckwandung 54, welche die Kammer vervollständigt.
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Die Gaseinlaß- und -auslaßmündung 38 ist in dem Pendelventilglied
32 angeordnet und von entsprechenden Abmessungen, so dass bei unten bzw. in einer
ersten Stellung befindlichem Pendelventilglied sowie bei in Schließstellung mit
Abdichtung gegen den Ventilkegelsitz 52 befindlichem Ventilkegelglied 58 gemäß Fig.
2 die Gaseinlaß- und -auslaßmündung 38 sich unterhalb des Einatmungs-Gaseinlaßdurchtrittes
42 befindet, was bewirkt, daß das Pendelventilglied 32 schließt und eine volle Abdichtung
des Einatmungs-Gaseinlaßdurchtrittes bewirkt, während gleichzeitig die Gaseinlaß-
und -auslaßmündung 38 eine Verbindung von dem Ausatmungs-Ventilsteuerstutzen 44
in den Gasdurchtritt 36 und eine Verbindung von dem Gasdurchtritt nach außen durch
den Auslaßstutzen
46 herstellt. In der oberen bzw. der zweiten
Stellung des Pendelventilgliedes 32 gemäß Fig. 3 befindet sich das Ventilkegelglied
58 in einer Öffnungsstellung im Abstand oberhalb des Ventilkegelsitzes 52, während
die Gaseinlaß- und -auslaßmündung 38 nach oben bewegt wurde und eine Verbindung
von dem Einatmungs-Gaseinlaßdurchtritt 42 in den Gasdurchtritt 36 sowie eine Verbindung
von dem Gasdurchtritt nach außen in den Ausatmungs-Ventilsteuerstutzen 44 herstellt,
wobei der Auslaßdurchtritt 46 geschlossen und durch das Pendelventilglied 32 abgedichtet
wird. Die Gasauslaßmündung 40 des Pendelventilgliedes 32 kann mit der Einlaßseite
54 des Kegelventilsitzes 52 in beiden Stellungen des pendelventil- und Ventilkegelgliedes
32, 58 in Verbindung stehen, muß jedoch voll mit der Einlaßseite 54 des Ventilkegelsitzes
52 in Verbindung stehen, wenn das Pendelventil- und Ventilkegelglied sich in der
zweiten und offenen Stellung befinden, um eine freie Überdruckströmung des Einatmungsgases
von dem Pendelventil-Gasdurchtritt 36 zu dem Einatmungs-' Gasauslaßstutzen 62 sicherzustellen.
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Ein Permanentmagnet 66 ist an dem Ventilkegelglied 58 befestigt und
überdeckt dieses, so daß der Magnet 66, das Pendelventilglied 32 sowie das Ventilkegelglied
58 nach oben und unten gleichzeitig beweglich sind, wobei die Aufwärtsbewegung des
Magneten sowie der Ventilglieder durch eine nach Wahl :einstellbare Anschlagschraube
68 begrenzt ist, die mit ihrem Gewinde durch ein Lagerungsglied 70 in Form eines
umgekehrtten U verläuft, das an der Bodenwandung des Ventilkegelgehäuses 30 aufgenommen
ist und rund herum einen Gasdurchtritt ermöglicht. Ein Abstossunsmagnet 72 ist den
Pendelventilzylinder 28 umgebend-im Abstand unterhalb der Bodenwandung 50 des Ventilkegelgehäuses
30 angebracht, wobei der Abstoßungsmagnet den Ventilgliedmagnet 66 abzustoßen und
das Pendelventil- sowie Ventilkegelglied 32 bzw.
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58 nach oben von der ersten geschlossenen Stellung gegen die zweite
und geöffnete Stellung zu bewegen trachtet. Auch ist ein Anzugsmagnet 64 innerhalb
der Ventilkegelkammer 48 im Abstand oberhalb des Ventilgliedmagneten 66 aufgehängt
und weist nach
unten, einen Abstand von der Deckwandung 64 des
Ventilkegelgehäuses 30 mittels einer Einstellschraube 76 auf, die mit ihrem Gewinde
durch die Deckwandung des Ventilkegelgehäuses verläuft, so dass der Anzugsmagnet
den Ventilgliedmagneten anzuziehen trachtet und damit in gleicher Weise danach strebt,
das Pendelventil-und Ventilkegelglied 32 bzw. 58 von seiner ersten und geschlos
senen Stellung gegen seine- zweite und geöffnete Stellung zu drücken, mit der Wirkung,
daß der daran befindliche Anzugsmagnet auswählmäßig durch entsprechende $Betätigung
der Schraube 76 justierbar ist.
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Die relative Einstellung des Ventilgliedmagneten 66, des Abstoßungsmagneten
72 sowie des Anzugsmagneten 74 ist derart, daß die Bewegung des Pendelventil- und
Ventilkegelgliedes 32, 58 ausgeglichen ist, so dass die Ventilglieder auf eine minimale;
Kraft-ansprechen, die danach strebt, die Ventilglieder von den ersten und geschlossenen
Stellunen in die zweiten und offenen Stellungen zu drücken,, was in kritischer Weise
für bestimmte Grundlagen der Erfindung wichtig ist, wie dies nachfolgend näher erläutert
wird. In anderen Worten können die Gewichte der Pendel- und Ventilkegelglieder 32,
58 sowie auch diejenigen des Ventilgliedmagneten 66 unter verschiedenen eingeschlossenen
Reibungskräfte nahezu durch die abstossenden und anziehenden magnetischen Kräfte
überwundet werden, so dass die Bewegung der Ventilglieder äußerst empfindlich auf
irgendeinen gewünschten Grad einer kleineren Kraft reagiert, welche das Bestreben
hat, die Ventilglieder nach oben und unten zu bewegen. Auch kann diese Empfindlichkeit
durch auswahlmäßige Justierung zumindest des Anzugmagneten 74 verändert werden.
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Das Gaszufuhrrohr 12 steht mit dem Einatmungs-Gaseinlaßstutzen 42
in der gezeigten Weise in Verbindung. Die Strömung von Einatmungsgas in das Steuerventil
10 von dem Gaszufuhrrohr wird durch die besondere Anordnung des Pendelventilgliedes
32 gesteuert, wie nachfolgend näher erläutert wird. Ferner ist das Einatmungs- Gasrohr
20 mit dem Einatmungs-Gasauslaßstutzen 62 des Steuerventils
verbunden,
um Einatmungsgas von der Kegelventilkammer 48 aufzunehmen und zu der Gesichtbmaske
22 zu übertragen. Das Einatmungs-Gasrohr 20 kann aus einem elastischen oder flexiblen
Material bestehen, mit der Ausnahme eines Ausatmungs-Gasventilteils 78, welches
eine Verbindung für das Einatmungsgas von dem Einatmungs-Gasrohr zu und durch die
Gesichtsmaske 22 bildet, bei dem jedoch auch ein Ausatmungsventil 80 ausgebildet
ist.
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Wie sich am besten aus Fig. 2, 3 ergibt, umfaßt das Ausatmungsventil
80 einen Ringventilsitz 82 an dem Ausatmungs-Gasventilteil 78, welcher einen Ausatmungs-Gasstutzen
84 in Verbindung mit der Atmosphäre von dem Ausatmungsventilteil umgibt, wenn dieser
Ausatmungs-Auslaßstutzen offen ist. Ferner umfaßt das Ausatmungsventil 80 eine elastische
Ventilmembran 86, die teleskopartig über ein Ausatmungsventil-Steuerrohr 88 geschoben
und hiermit in Verbindung ist, wobei die Membran das Ende des Steuerrohres abschließt.
In Uberdeckung zu der Ventilmembran 86 ist das Ausatmungsventil-Steuerrohr 88 an
einem Lagerglied 90 aufgehängt, das mit dem Äusatmungs-Gasventilteil 78 verbunden
ist und auf diese Weise die Ventilmembran zu zentriert, welche den Ventilsitz 82
überdeckt und mit diesem in Eingriff steht, wobei der Ausatmungs-Gasstutzen 84 geschlossen
wird, wenn sich die Membran in ausgedehntem Zustand befindet, wie in Fig. 3 veranschaulicht,
und wobei beim Vorliegen eines Abstandes von dem Ventilsitz der Ausatmungs-Gasstutzen
zu der Atmosphäre geöffnet wird, wenn die Membran sich in der Rückzugstellung gemäß
Fig.2 befindet. Der Zweck dieser Merkmale ist nachfolgend näher erläutert.
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Die Gesichtsmaske 22 ist allgemein von üblicher Konstruktion und kann
einen Verbindungsschlauchteil 92 umfassen, der mit dem Ausatmungsventilteil 78 in
Verbindung steht, sowie ferner einen Maskenteil 94, welcher rund um den Hund und
die Nase eines Patienten 96 gelegt ist. Ein entgegengesetztes Ende des Ausatmungsventil
Steuerrohres 88 im Abstand von dem Ausatmungsventil 80 ist mit dem Ausatmungs-Ventilsteuerstutzen
44 des Ventils 10 verbunden.
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Da die Ventilmembran 86 das Ausatmungsventil-Steuerrohr 88 an dem
Ausatmungsventil schliesst, erfolgt der einzige Gasstrom in und von dem Ausatmungsventil-Steuerrohr
durch den Ausatmungsventil-Steuerstutzen. Auf diese Weise wird die örtliche Einstellung
der Ventilmembran 86 entweder in der ausgedehnten oder zurückgezogenen Stellung
zur Schließung oder Öffnung des Ausatmungsventils 80 durch die Strömung des Einatmungsgases
entweder in das Ausatmungsventil-Steuerrohr 88 oder von diesem durch den Ausatmungsventil-Steuerstutzen
44 gemäß der Strömung des Einatmungsgases innerhalb des Gasdurchtrittes 36 des Pendelventilgliedes
32 gesteuert, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.
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Beim Betrieb des erfindungsgemässen Gerätes, das mit Überdruck und
Strömungsabschaltung arbeitet, sowie des zugehörigen Ventils 10 wird unter der Voraussetzung,
dass das dem Patienten 96 zuzuführende Gas Sauerstoff ist und die Hoch- und Niederdruck-Strömungsregulierelemente
16, 18 richtig eingestellt sind, um die gewünsohte Überdruckströmung zu liefern,
wie sie durch den besonderen Patienten 96 bestimmt ist, der Ausgleich des Pendelventil-
und Ventilkegelgliedes 32, 58 durch Einstellung zumindest des Anzugsmagneten 74
justiert, so daß dieser Ausgleich von richtiger Empfindlichkeit für den Zustand
des Patienten ist.
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Gemäß Fig. 2 befindet sich das Beatmungsgerät nach der Erfindung im
Ausatmungszustand. Bei einer Bewegung in die Ausatmungsstellung ist die Lungenkapazität
des Patienten erreicht, so daß die Überdruckströmung des Sauerstoffes von der Gasbombe
14 durch das Steuerventil 10 sowie infolge des Ausgleichs des Pendelventil- und
Ventilkegelgliedes 32, 58 abgefallen ist, und die Ventilglieder bewegen sich automatisch
nach unten in die erste und geschlossene Stellung (Fig. 2).
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Eine nach unten erfolgende Bewegung des Ventilkegelgliedes 58 bewirkt,
dass es mit dem Kegelventilsitz 52 in Anlage gelangt und diesen abdichtet; gleichzeitig
bewegt eine nach unten erfolgende Bewegung des Pendelventilgliedes 32 die Gaseinlaß-
und -auslaßmündung
38 von dem Einatmungs-Gaseinlaßstutzen 42 nach
unten, um die Strömung von Gas von der Bombe 14 abzudichten. Die Wiedereinstellung
der Gaseinlaß- und -auslaßmündung 38 richtet diese noch im Sinne einer Verbindung
mit dem Einatmungsventil-Steuerstutzen 44 aus, jedoch auch mit dem Auslaßstutzen
46, wobei die Ableitung von Einatmungsgas von dem Gasdurchtritt 36 gemäß Pfeilen
100 ermöglicht wird, was eine Abwärtsbewegung des Pendelventilgliedes und eine Strömung
des Einatmungsgases von dem Ausatmungsventil-Steuerrohr 88 durch den Ausatmungsventil-Steuerstutzen
44 gemäß einem Pfeil 102 ermöglicht. Die Umkehr des Druckes des Einatmungsgases
innerhalb des Ausatmungsventil-Steuerrohres 88 ermöglicht, dass die Ventilmembran
86 des Ausatmungsventils 80 sich in die Rückzugstellung von dem Ventilsitz 82 wegbewegt
(Fig. 2); beim Ausatmen seitens des Patienten 96 wird eine Strömung von Ausatmungsgasen
von der Maske 22 in Richtung des Pfeiles 98 sowie in den Ausatmungsventilteil 78
bewirkt, wobei eine Öffnung das Ausatmungsventils erfolgt und die Abführung der
Ausatmungsgase durch den Ausatmungs-Auslaßstutzen 84 zur Atmosphäre ermöglicht wird,
wie dies durch einen Pfeil 104 in Fig. 2 angedeutet ist.
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Nachdem der Patient 96 ausgeatmet hat, beginnt die versuchte Einatmung,
was zumindest einen leichten negativen Druck oder ein Vakuum an der Gesichtsmaske
22 bedingt, wobei eine leichte negative Kraft an dem Einatmungs-Gasauslaßdurchtritt
62 des Ventils 10 geschaffen wird. Wegen des genauen Ausgleiches des Pendelventil-und
Ventilkegelgliedes 32, 58 unter der Wirkung der Magnete 66, 72, 74 beginnen das
Pendelventil- und Ventilkegelglied sich nach oben in die zweiten und offenen Stellungen
gemäß Fig. 3 zu bewegen. Die Überdruckströmung des Sauerstoffes von der Bombe 14
durch das Steuerventil 10 bewegt unmittelbar die Ventilglieder voll nach oben, wobei
das Beatmungsgerät in die Einatmungsstellung eingestellt wird.
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Eine Aufwärtsbewegung des Pendelventilgliedes 32 in die zweite Stellung
bewegt die Gaseinlaß- und -auslaßmündung 38 nach oben,
wobei der
Auslaßstutzen 46 abgedichtet wird und der Ausatmungsventil-Steuerstutzen 34 noch
offengehalten wird sowie eine Verbindung durch den Einatmungs-Gaseinlaßstutzen 42
in den Gasdurchtritt 36 offenhält. Gleichzeitig ergibt eine Aufwärtsbewegung des
Ventilkegelgliedes 58 von der Dichtung gegen den Ventilkegelsitz 52 eine Verbindung
von dem Gasdurchtritt 36 durch die Gasauslaßmündung 40 in die Ventilkegelkanimer
48 sowie durch den Einatmungs-Gasauslaßstutzen 62.
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Auf diese Weise strömt Einatmungsgas von der Sauerstoffbombe 14 unter
Druck durch das Gaszuleitungsrohr 12 in den Einatmungs-Gaseinlaßstutzen 42 gemäß
einem Pfeil 106 in Fig. 3, in den Gasdurchtritt 36 gemäß einem Pfeil 108, über den
Ventilkegelsitz 52 in die Ventilkegelkammer 48 gemäß einem Pfeil 110 und von der
Ventilkegelkammer 48 gemäß einem Pfeil 110 in den Einatmungs-Gasauslaßstutzen 62
gemäß einem Pfeil 112. Das Einatmungsgas strömt von dem Einatmungs-Gasauslaßstutzen
62 durch des Einatmungs-Gasrohr 20 zu der Gesichtsmaske 22 gemäß Pfeilen 114 in
Fig. 3 zum Zwecke der Einatmung durch den Patienten 96. Gleichzeitig schafft die
Strömung von Einatmungsgas in den Gasdurchtritt 36 eine Strömung von Einatmungsgas
von dem Gasdurchtritt durch den unteren Teil des Gas einlasses und die Auslaßmündung
38 in den Ausatmungs-Ventilsteuerstutzen 44, wie durch einen Pfeil 116 in Fig. 3
angegeben, wobei die Einatmunggasströmung innen gegen die Ventilmembran 86 des Ausatmungsventils
80 gemäß einem Pfeil 118 verläuft und die Ventilmembran in die ausgedehnte Stellung
gedrückt wird, um geger.den Ventilsitz 82 abzudichten und den Ausatmungs-Auslaßstutzen
84 positiv abzudichten, wobei das Austreten von Einatmungssauerstoff durch das Ausatmungsventil
vermieden wird.
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Das Pendelventil- und Ventilkegelglied 32, 53 bleibt in der zweitan
und offenen Stellung, wobei das Beatmungsgerät in der Linatmungsstellung gemäß Fig.
3 so lange Rehaltenwird», wie eine positive Strömung von Sauerstoff andauert, welche
durch die Strömung sowie einen Strömungsdruckabfall durch die Pendelventil-Gasauslaßmündung
40 hervorgerufen wurde, wobei der letztere Druckabfall
durch die
besondere Form der Mündung bestimmt ist. Wenn die Lungenkapazität des Patienten
erreicht ist, fällt die Strömung ab und das Beatmungsgerät beginnt unmittelbar sowie
selbsttätig eine Bewegung zurück in die Ausatmungsstellung, wie vorangehend beschrieben
wurde.
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Somit erfordert das Beatmungsgerät infolge der besonderen Konstruktion
des Ventils 10 keine besonderen kompensierten elektrischen Steuerschaltungen, wie
sie bei bekannten Geräten verwendet werden.
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Das Steuerventil 10 wirkt sowohl infolge seiner besonderen Einfügung
in das Gerät als auch infolge seines Aufbaus in extrem genauer und leicht ansprechender
Weise1 obgleich das Ventil weniger kompliziert ist und mit weniger genauen Toleranzen
als die bekannten Ventile hergestellt werden kann. Die besondere Konstruktion des
Steuerventils 10 bewirkt, dass das Ventil auf einen leichten negativen Druck sehr
empfindlich anspricht, welcher durch die versuchte Einatmung des Patienten geschaffen
wird, um die Öffnung des Ventils zu beginnen, damit das gewünschte Gas unter Überdruck
geliefert werden kann, im vorliegenden Fall Sauerstoff von der Sauerstoffbombe 14.
Wenn die Lungenkapazität des Patienten erreicht ist, schließt das Ventil automatisch
und sperrt die Zufuhr von Gas zu dem Patienten ab, während gleichzeitig die Strömung
der Ausatmungsgase des Patienten zur Abführung der Gase in die Atmosphäre gesteuert
wird.
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Die Empfindlichkeit des Steuerventils 10 ergibt sich durch den Ausgleich
des Pendelventil- und Ventilkegelgliedes 32, 58 durch die besondere Wirkung der
Magnete 66, 72, 74, die bereits beschrieben wurde Ferner können die Empfindlichkeit
und der Ausgleich der Pendelventil- und Ventilkegelglieder 32, 58 selektiv eingestellt
werden, um das Gerät entsprechend einem besonderen Patienten zu regulieren, der
dieses benutzt, und zwar durch die Justierbarkeit dieser Magnete. Auch wirkt das
Steuerventil 10 nicht nur genau entsprechend den Einatmungs- und Ausatmungszyklen
das Patienten sondern steuert auch in wirksamer Weise die Strömung der durchlaufenden
Einatmungsgase durch die besondere Verbindung des Pendelventil-und
Ventilkegelgliedes
32, 58 in diesem Steuerventil, wobei das Pendelventilglied sowohl die Strömung der
Ausatmungsgase von dem Patienten als auch die Strömung der Einatmungsgase zu dem
Patienten steuert, während das Ventilkegelglied in Verbindung mit dem Pendelventilglied
wirksam ist und die Strömung von Einatmungsgasen zu dem Patienten steuert.
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Gemäß Fig. 4 - 7 weist ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Ventils 120 eine etwas kompliziertere Konstruktion auf, arbeitet aber allgemein
in der gleichen Weise wie das vorangehend beschriebene Ventil 10 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel. Das Ventil 120 umfaßt ein Gehäuse 122 einschließlich eines
einstückig ausgebildeten Ventilzylinders sowie ein Ventilsitzglied 124, das gegen
das Gehäuse durch einen Dichtring 126 at 3edichtet ist, wobei innerhalb dieses Gehäuses
eine Ventilkegelkammer 128 über dem Glied ausgebildet ist. Der Ventilzylinder und
das Ventilsitzglied 124 sind innerhalb des Gehäuses 122 gegen eine Ringschulter
130 durch Halteschrauben 132 gehalten, welche durch eine Halteplatte 134 einstellbar
verlaufen, wobei die unteren Enden der Schrauben gegen den Ventilzylinder und das
Ventilsitzglied innerhalb von Vertiefungen 136 anliegen.
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Das Gehäuse 122 ist unten durch eine Bodenwandung 138 geschlossen,
welche durch Halteringe 140 an ihrer Stelle gehalten und durch einen Dichtring 142
abgedichtet ist. Das obere Ende des Gehäuses 122 ist durch eine Deckwandung 144
geschlossen, die an dem Gehäuse durch einen Gewindeüberwurfring 146' befestigt und
mittels eines Dichringes 148 abgedichtet ist. Eine Öffnung 150 ist durch die Halteplatte
134 ausgebildet, um einen Gasdurchtritt herzustellen, dessen Zweck nachfolgend näher
erläutert ist.
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Ein Pendelventil-Zylinderteil 152 des Ventilzylinders sowie das Ventilsitzglied
124 können nach innen zu in der gezeigten Weise konisch verlaufend ausgebildet sein,
um eine Reibungsentlastung herbeizuführen und die Herstellung von Toleranzen zu
ermöglichen; der Teil ist unten durch eine Zylinderbodenwandung 154 geschlossen,
welche
in ihrer Stellung gegen eine Schulter 156 mittels einer Haltefederplatte 158 abgedrückt
und durch einen Dichtring 160 abgedichtet wird. Ferner ist der Pendelventilzylinderteil
152 mit einer Reihe von über den Umfang im Abstand angeordneten Einatmungs-Gaseinlaßmündungen
162 ausgebildet. Ein Ausatmungs-Gassteuerstutzen 164 ist mit einer ringförmigen
Verteilungsnut 166, ein Auslaßstutzen 168 mit einer ringförmigen Verteilungsnut
170 verbunden. Der Ausatmungs-Gassteuerstutzen 164 ist aussen durch ein Verbindungsrohr
mit einem Krümmer 174 verbunden, welcher durch das Gehäuse 122 ragt, um ein Ausatmungs-Ventilsteuerrohr
(nicht gezeigt) aufzunehmen sowie eine Verbindung mit demselben herzustellen. Ein
Auslaßstutzen 168 ist nach aussen verlaufend über ein Verbindungsrohr 176 mit einem
Gehäuseauslaßstutzen 178 verbunden1 der in die Atmosphäre mündet.
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An seinem oberen Ende weist der Pendelventilzylinderteil 152 einen
Außenflansch auf, wobei ein Kegelventilsitzteil 180 mit einem Ventilsitz 182 gebildet
wird, der eine Einlaßseite 184 sowie eine Auslaßseite 186 in Verbindung mit der
Kegelventilkammer 188 aufweist. Ein Druckmanometerschlauch 188 kann mit seinem oberen
Ende nach oben durch den Kegelventilsitzteil 180 verlaufend befestigt sein, während
sein unteres Ende an einen Druckstutzen 190 angeschlossen ist, der durch das Gehäuse
122 verläuft und mit einem (nicht gezeigten) Druckmanometer verbunden ist, das sowohl
negative als auch positive Drücke mißt.
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Ein Pendelventilglied 192 kann zum Zwecke einer vertikal beweglichen
Aufnahme in dem Pendelventilzylinderteil 152 konisch ausgebildet und mit einer Reihe
von über den Umfang im Abstand angeordneten kombinierten Gaseinlaß- und -auslaßmündungen
194 sowie einer Reihe von über den Umfang im Abstand befindlichen Gaseinlaßmündungen
196 versehen sein. Wie in dem Falle des Steuerventils 10 nach dem ersten Ausführungsbeispiel
sind bei dem Steuerventil 120 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel die Gaseinlaß-
und -auslaßmundungen 194 gegenüber den Einatmungs-Gaseinlaßrnündungen 1624 dem Ausatmungs-Gassteuerstutzen
164 sowie dem Auslaßstutzen 168
so angeordnet, dass bei in einer
unteren oder ersten Stellung gemäß Fig. 4 befindlichem Pendelventilglied 192 die
Gaseinlaß-und -auslaßmündungen 194 sowohl mit dem Ausatmungs-Gassteuerstutzen 164
als auch dem Auslaßstutzen 168 in Verbindung stehen, während die Einatmungs-Gaseinlaßmündungen
162 abgedichtet werden. Wenn das Pendelventilglied sich in einer oberen oder zweiten
Stellung befindet, stehen die Gaseinlaß- und -auslaßmündungen 194 mit den Einatmungs-Ga6einlaßmündungsn
162 sowie dem Ausatmungs-Gassteuerstutzen 164 in Verbindung, während der Auslaßstutzen
168 abgedichtet wird. Ein Einatmungs-Gaseinlaßstutzen 198 ist durch das Gehäuse
122 verlaufend befestigt, um eine Verbindung durch das Gehäuse zu den Einatmungs-Gaseinlaßmündungen
162 herzustellen, wobei der Stutzen nach außen verlaufend mit einer (nicht gezeigten)
Gaszufuhrleitung verbunden ist.
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Ein Ventiik'egelglied 200 ist an einem oberen Ende des Pendelventilgliedes
192 so befestigt, daß es mit dem Pendelventilglied zwischen einer Schließstellung,
in welcher es gegen den Ventilsitz 182 abdichtet, wenn sich das Pendelventilglied
in seiner ersten Stellung gemäß Fig. 4 befindet, und einer Öffnungsstellung im nach
oben gerichteten Abstand von dem Ventilsitz beweglich ist, wenn das Pendelventilglied
sich in der zweiten Stellung befindet. Die Gasauslaßmündungen 196 des Pendelventilglie
des 192 werden wiederum in voller Verbindung mit der Einlaßseite 184 des Ventilkegelsitzes
182 angeordnet, zumindest dann, wenn das Pendelventilglied sich in der zweiten Stellung
und das Ventilkegelglied 200 in der ersten Stellung befinden.
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Somit sind, wie in dem Falle des Ventils 10, nach dem ersten Ausführungsbeispiel,
bei dem Ventil 120 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel die Gaseinlaßmündungen 162
und somit der Einatmungs-Gas einlaßstutzen 198 durch das Pendelventilglied geschlossen,
wenn das Pendel- und Ventilkegelglied 192, 200 sich entsprechend in der ersten und
geschlossenen Stellung befindet, während die kombinierten Gaseinlaß- und -auslaßniündungen
194 von dem Ausatmungs-Gassteuerstutzen 194 ausgehend mit dem Pendelventilglied
in
Verbindung stehen, das sich seinerseits in den Auslaßstutzen 168 sowie nach außen
durch den Gehäuseauslaßstutzen 178 öffnet.
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Wenn das Pendel- und Ventilkegelglied 192, 200 sich in der zweiten
bzw. geöffneten Stellung befindet, wird der Auslaßstutzen 168 durch das Pendelventilglied
abgedichtet, und die Gaseinlaß-und Auslaßmündungen 194 bilden eine Verbindung von
dem Einatmungs-Gaseinlaßstutzen 198 durch die Einatmungs-Gaseinlaßmündungen 162
in das Pendelventilglied sowie von dem Pendelventilglied nach außen durch den Ausatmungs-Gassteuerstutzen
164. In dieser gleichen Einstellung des Pendel- und Ventilkegelgliedes 192, 200
in der zweiten und offenen Stellung werden die Gasauslaßmündungen des Pendelventilgliedes
im Sinne einer vollen Öffnung zu der Einlaßseite 184 über den Ventilsitz 182, durch
die Auslaßseite 186 unterhalb des Kegelventilgliedes sowie in die Ventilkegelkammer
128 eingestellt. Von der Ventilkegelkammer 128 strömen die Einatmungsgase durch
die Halteplatte 134, durch die Öffnung 150 in einen Einatmungs-Gasauslaßstutzen
202, welcher durch das Gehäuse 122 verlaufend befestigt und zur Betriebsverbindung
mit einem (nicht gezeigten) Einatmungs-Gasrohr vorgesehen ist.
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Ein Ventilgliedmagnet 204 ist in das Pendelventilglied 192 eingeschraubt
und überdeckt das Ventilkegelglied 200 zum Zwecke einer Bewegung mit den Ventilgliedern.
Ein Abstoßungsmagnet 206 ist in einem Haltering 208 mittels Gewinde justierbar gehalten
und umgibt einen Teil des Pendelventilzylinderteils 152. Ein Anzugsmagnetglied 210
ist in nach oben gerichtetem Abstand zu dem Ventilgliedmagnet 204 sowie diesen überdeckend
innerhalb der Gehäuse-Ventilkegelkammer 128 durch eine Einstellschraube 212 aufgehängt,
die einstellbar durch die Gehäusedeckwandung 144 verläuft Durch Einstellung der
Abstoßungs- und Anzugmagnetglieder 206, 210 gegenüber dem Ventilgliedmagneten 204
können das Pendelventil- und .Ventilkegelglied 192, 200 in jedem gewünschten Ausmaß
bis zu einer minimalen Kraft empfindlich gemacht werden, wobei in diesem Fall der
leicht negative Einatmungsdruck des einzuatmen versuchenden Patienten danach strebt,
die Ventilglieder von der ersten und geschlossenen Stellung in die zweite und offene
Stellung zu bewegen
und sich danach in diese Stellung infolge der
durchtretenden positiven Gasströmung positiv zu bewegen, wobei die Ventilglieder
sich automatisch in die erste und geschlossene Stellung zurückbewegen, wenn der
Gasüberdruck als Ergebnis des Erreichens der Lungenkapazität des Patienten abfällt,
Bei dem Ventil 120 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sind in Abwandlung zu dem
Steuerventil 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die Pendel- und Ventilkegelglieder
192, 200 in den zweiten und geöffneten Stellungen durch die Überdruck aufweisende
durchsetzende Gasströmung gehalten1 wenn sie einmal gegen diese Stellungen bewegt
sind, wobei diese Gasströmung eine positive Haltekraft durch die Strömungsbewegung
und einen bestimmten Druckabfall durch die Pendelventil-Gasauslaßmündungen 196 schafft.
Eine Vorabschätzung der Abmessungen der Mündungen 196 ergibt die richtige Haltekraft,
wie sie durch die anderen Auagleichs- und Strömungskräfte an den Ventilgliedern
192, 200 bestimmt ist.
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Die Justierung und der betrieb des Ventils 120 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
ist somit ähnlich wie bei dem Ventil 10 nach dem ersten Ausführungsbeispiel. Ferner
sind die besonderen Qualitäten und Merkmale sowie die Vorteile beim Gebrauch des
mit Überdruck und Strömungsabschaltung arbeitenden Beatmungsgerätes praktisch gleich.