DE2645675C3

DE2645675C3 - Beatmungsventil für Beatmungsgeräte

Info

Publication number: DE2645675C3
Application number: DE2645675A
Authority: DE
Inventors: Detlev 2400 Luebeck Warnow
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 1976-10-09
Filing date: 1976-10-09
Publication date: 1981-09-17
Also published as: GB1568309A; JPS5836983B2; FR2392679B1; SE427084B; DK147096C; DK430777A; CH624013A5; IT1089471B; SE7711224L; DE2645675A1; JPS5392597A; BR7706725A; NL7709782A; DE2645675B2; ES462722A1; FR2392679A1; DK147096B; US4172467A

Description

Die Erfindung betrifft ein Beatmungsventil für Beatmungsgeräte entsprechend dem Gattungsbegriff des Patentanspruches.

Das BeaUiungsventil als wesentlicher Bauteil der Beatmungsgeräte sol! eine Tiöglichst weitgehende Anpassung des Beatmun.gsvorganges an den Zustand des Geräteträgers, also an die;-weilige Atemfrequenz und die Atemintensität, ermöglichen.

In einem bekannten Beatmungsgerät erfolgt die Anpassung des Beatmungsvorganges an die jeweilige Atemfrequenz und Atemintensität des Patienten mittels einer druckempfindlichen Vorrichtung. Diese Vorrichtung enthält in einem gemeinsamen Gehäuse eine Vordruckkammer und eine Ausatemkammer, die durch eine druckempfindliche, als Membran ausgebildete Umschaltvorrichtung voneinander getrennt sind. Die Vordruckkammer ist an das unter Druck zugeführte Nährgas, das Atemgas, angeschlossen. Es sind Mittel zur Zufuhr und zur Regelung der Entlüftung durch einen Schlitz vorhanden. Die Ausatemkammer ist mit der vom Patienten kommenden Ausatmungsleitung verbunden. Die Abführung der Ausatemluft nach außen erfolgt über einen Kanal durch ein Rückschlagventil. Ein durch die Stellung der Umschaltvnrrichtung gesteuertes Ventil öffnet diesen Kanal zur und während der Ausatmephase und verschließt ihn während der Einatemphase. Der Vordruckkammer ist in der Atemgaszuführung ein gleichfalls von der Umschaltvorrichtung gesteuertes Umschaltventil vorgeschaltet, das in der Einatemphase, die durch eine Einatmungsbemühung des Patienten ausgelöst wird, die Atemgaszuführung zur Vordruckkammer abschließt und gleichzeitig die Zuführleitung zum Patienten öffnet Mit dem Umschalten in die Ausatemphase, die nach dem Erreichen eines bestimmten Druckes in der Lunge erfolgt, wird die Zuführleitung /um Patienten geschlossen und die Atemgaszuführung zur Vordruckkamnier geöffnet.

Voraussetzung dazu wäre jedoch eine genaue Steuerung des Vordruckes. Dies ist mit den vorhandenen Mitteln zur Regelung der Zufuhr des Atemgases und der Entlüftung der Vordruckkammer, die voneinander abhängig sein können, kaum möglich, zumal der Druck des Atemgases selbst eine weitere Variable darstellt. Das Abströmen von Atemgas durch den Entlüftungsschlitz der Vordruckkammer ergibt einen

■'> unnötigen zusätzlichen Atemgasverbrauch. (DE-AS 12 36 135).

Ein bekanntes Atemmundstück eines Atmungs- und Resuszitationsgerätes mit Fernsteuerung für hyperbarische Kammern besitzt eine primäre Membran, die das

in Gehäuse in eine mit der Außenatmosphäre verbundene und eine mit dem Atemschlauch zum Benutzer verbundene Kammer trennt. An die letztere ist über ein Durchflußventi! die Atemgasversorgung angeschlossen. Die primäre Membran öffnet mittels einer Hebelanord-

>'· nung über eine sekundäre kleine Membran das Durchflußventil. Die Öffnung erfolgt mit der Einatmungsbemühung des Benutzers. Das Durchflußventil schließt wieder nach Druckanstieg an der primären Membran, wenn diese in die Ausgangslage zurückgeht.

-"ι Eine Steuerung der Gaszuführung mit einem gewünschten Überdruck in der Lunge ist nicht möglich. (DE-OS 2159 807).

Es ist ein weiterer Bedarfsregler für die künstliche Beatmung bekannt, der für den Benutzer, wenn

r> gewünscht, automatisch Atemgas und auch in der gewünschten Menge liefert. Er öffnet in dem Augenblick, in dem der Druck durch die Einatmung nur wenig unter den Umgebungsdruck absinkt Er besteht aus einem Gehäuse mit einem druckempfindlichen Bauteil,

i'i einer Membran, deren eine Seite dem Druck in der Atmungskammer und deren andere Seite der umgebenden Atmosphäre ausgesetzt ist. Die Atmungskammer ist sowohl mit dem Atemgasvorrat als auch mit der Leitung zum Benutzer verbunden. In der Zuführung vom

i") Atemgasvorrat ist ein Drosselklappenventil angordnet, das funktionell über eine Hebelanordnung mit der Membran verbunden ist. Bei einem Unterdruck in der Atmungskammer mit Bewegung der Membran wird das Drosselklappenventil geöffnet, s«j daß Atemgas einströ-

■·» men kann. Bei Druckausgleich zum Umgebungsdruck wird es wieder geschlossen. Eine Steuerung der Atemgaszuführung bis zu einem gewünschten Überdruck ist nicht möglich. (US 29 88 097).

Bekannt ist ferner ein lungengesteuertes Einatem-

i> ventil für Druckgas-Atemschutzgeräte, bei dem ein in seinem Knickpunkt gehäusefest gelagerter Schwenkhebel mit seinem kurzen Hebel über eine Schubstange an dem Ventilkegel eines die Atemgasquelle steuernden Ventils und mit seinem langen Hebel unter feder-

'>" elastischer Vorspannung an einer die Druckkammer gegenüber der Umgebung abgrenzenden Membran anliegt. Wird aus der Druckkammer durch den beim Einatmen erzeugten Unterdruck Atemgas entnommen, so verbleiben der Schwenkhebel und das Ventil in

■>'. Ruhe, bis eine entsprechende Größe des Unterdruckes erreicht ist, bei dem die von der Umgebungsatmosphäre und von der Atemgasquelle ausgeübten Druckimpulse die Vorspannung einer Biegefeder überwinden. Dann erfolgt eine Öffnung des Ventils zur Atem^fi gasquellc, das jedoch bei Druckausgleich zwischen dem Druck in der Druckkammer und der Umgebungsatmosphäre wieder schließt. Dies bekannte Hinatemventil ist zur Beatmung schwach venitilierender Patienten ungeeignet, weil der Öffnungsdruck nicht unabhängig vom Druckwert in der Lunge am Ende der Einatemphase ist und es auch durch den von dem zu Beatmenden aufzubringenden Druck offengehalten werden muß. Dies stellt besonders bei schwachen Benut-

zern hohe Anforderungen an deren Lungenkraft. Eine stufenlose Einstellung des Druckwertes in der Lunge, mit dem die Einatemphase enden soll, ist nicht möglich (DE-AS 2421 137).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Beatmungsventil zu schaffen, das durch einen Einatem-Unterdruckimpuls des Patienten den Atemgasstrom auslöst, wobei dieser in seiner Größe unabhängig ist von dem stufenlos, einstellbaren Druckwert in der Lunge am Ende der Einatemphase, mit dem er wieder abgeschaltet wird.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruches.

Die mit dieser Lösung erzielten Vorteile ergeben sich aus der vom Umschaltdruck Einatemphase zu Ausatemphase unabhängigen Größe des Einatem-Unterdruckimpulses. Damit ist auch für schwache Patienten eine sichere Ansteuerung der Einatemphase sichergestellt. Die zweite Membran unterstützt die Einatmung in der Beginnphase durch ihre zusätzlich beaufschlagte Fläche. Der Druck auf diese iMcrnbranflächc wirkt zusätzlich ventilöffnend. Der Druck in der abgetrennten Kammer wird durch den entsprechend gewählten Querschnitt; der Druckausgleichsleitung erst mit einer Verzögerung den Druck aus der Patientenanschlußleitung erreichen.

Das Langloch in der Verbindungsstange sichert in baulich einfacher Weise, daß die Zufuhr des Atemgases wirklich erst nach dem Erreichen des gewünschten Druckes in der Lunge abgeschaltet wird. Es stabilisiert das Umschaltsystem, so daß kleine Druckschwankungen in den Atemwegen nicht vorzeitig zum Umschalten führen. Der Federpilz zur Einstellung des gewünschten Druckwertes in der Lunge gestattet mit seiner Aufhängung an dem Anschlag eine einfache Konstruktion zur Lösung des Teils der Aufgabe, nach dem die Größe des Einatemunterdruckes unabhängig vom Druckwert in der Lunge bleiben soll.

Das Beatmungsventil nach der Erfindung ist einfach, bestehend aus nur wenigen Bauteilen aufgebaut. Die für Beatmung^geräte notwendige Reinigung und Desinfektion ist ohne Schwierigkeiten möglich, eine Dejustierung von mehreren Einstellgliedern ist nicht zu befürchten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben.

Das zur Beatmung verwendete Atemgas (z. B. Druckluft oder Sauerstoff oder ein anderes atembares Gemisch) steht unter Druck (wahlweise 1 bis 6 bar) an dem Ventil 1 an. Das Ve.itil f wird von dem Krater 2 und der Ventilmembran 3 gebildet. Die Ventilmembran 3 wird durch den Stößel 4 und die Druckfeder 5 auf den Krater 2 gedrückt. Der Stößel 4 ist in der Buchse (> geführt. In das Langloch 7 des Stößels 4 greift ein Hebel der Hebelmechanik 8 ein. Die Hebelmechanik ist drehbar im Lager 9 gelagert. Der andere Hebel der Hebelmechanik 8 greift in das Langloch 10 der Verbindungsstange 11 ein. Die Verbindungsstange IiI koppelt die Steuermembran 12 und die zweite Membran 13, zwischen denen die Druckkammer 14 gebildet ist, miteinander. Die Druckkammer 14 ist über die Patientenanschlußleitung 15 mit dem Patienten verbunden. In die Druckkammer 14 mündet die Verbindungsleitung 16, die bei geöffnetem Ventil 1 das Atemgas zur Druckkammer J<? führt.

Von der Patientenanschlußleitung 15 führt die Druckausgleichsleitupf 20 in die Kammer 21. Die Steuermembran 12 wird in der zur AtmosDhäre hin offenen Kammer 22 von dem Federpilz 23 berührt. Der Federpilz 23 steht unter dem Druck der Druckfeder 24, die mittels des Stellkopfes 25 über das Gewinde 26 in der Gewindebuchse 18 stufenlos vorgespannt werden

■ kann. Die maximale Eintauchtiefe des Federpilzes 23 in die Kammer 22 ist durch den Anschlag 17 der Gewindebuchse 18 begrenzt. Der Handbetätigungsknopf 19 dient der manuellen Ansteuerung der Verbindungsstange 11.

in Die Verbindungsleitung 16 enthält weitere für die Beatmungsparameteränderung notwendige Bauelemente. Es können diese z. B. ein Gasmengenregelventil, ein Injektor-Gasmischelement mit federbelastetem Rückschlagventil und eine flowgeregelte Druckgaslei-

i". tung zum Antrieb eines nicht dargestellten Aerosolzerstäubers sein.

Die Wirkungsweise des beschriebenen Ausführungsbeispiels ist die folgende:

Ein Einatem-Unterdruckimpuls des Patienten gelangt

jo über die Patientenanschlußleitung i« in die Druckkammer 14 und über die Dnickausgleichsleitung 20 in die Kammer 21. Dadurch entsteht an der Steuermembran 12 wegen der freien Verbindung der Kammer 22 mit der Atmosphäre eine Druckdifferenz. Die zweite Membran

_'. 13 bleibt ohne Druckbeaufschlagung. Durch die Druckdifferenz an der Steuermembran 12 ergibt sich eine nach unten in Richtung zur Kammer 21 gerichtete Bewegung der Verbindungsstange 11 und dami! ein Auslenken der Hebelmechanik 8. Dadurch wird der

so Stößel 4 gegen die Spannung der Druckfeder 5 angezogen, so daß die Ventilmembran 3 unter dem Druck des Atemgases von dem Krater 2 abheben kann. Damit ist der Weg für das Atemgas durch das Ventil 1 zur Verbindungsleitung 16 frei. In der weiteren

r. Bewegung der Ventilmembran 3, die dann ganz vom Krater 2 abgehoben ist, wird die ganze Membranfläche mit dem Druck beaufschlagt und unterstützt somit die Öffnungsbewegung. Die Öffnungsbewegung wird außerdem dadurch unterstützt, daß die zweite Membran

»ι 13 zu Beginn des Atemgaszufließens auf der Seite zur Pruckkammer 14 stärker belastet wird als auf der Seite zur Kammer 21. Dies wird durch die Dimensionierung der Druckausgleichsleitung 20 erreicht, die dem Atemgasstrom einen Widerstand entgegensetzt. Die

r. zweite Membran 13 und damit auch die Verbindungsstange 11 bleiben durch die Verzögerung der Druckwirkung noch unten, die Hebelmechanik 8 bleibt länger ausgelenkt. Die zweite Membran 13 unterstützt also zu Beginn der Einatmung den Öffnungsvorgang am Ventil

'·<> 1. Der ansteigende Druck in der Druckkammer 14 führt aufgrund der Druckdifferenz an der Steuermembran 12 zu einer Bewegung der Verbindungsstange 11 in Richtung zur Kammer 22. Wegen des Langloches 10 kommt es jedoch noch nicht gleich über den Stößel 4

■ '> zum Schließen der Ventilmembran 3 auf dem Krater 2. Zuvor muß der Druck in der Druckkammer 14 auf die Steuermembran 12 größer sein als die Gegenkraft aus dem Federpilz 23 durch die Druckfeder 24. Erst dann kann das Mem'ransystem, bestehend aus der Steuermembran 12, der zweiten Membran 13 und der Verbindungsstange ii, sich so weit in Richtung der Kammer 22 bewegen, daß der Hebel der HeDelmechanik 8 auf der entgegengesetzten Seite des Langloches i0 zum Anschlag kommt und damit zu einer Bewegung gezwungen wir J, die den Stößel 4 gegen die Ventilmembran 3 drückt, so daß über den Krater 2 die Atemgaszufuhr zur Verbindungsleitung 16 unterbrochen wird. Das Atemgas in der Verbindungsleitung 16

entspannt sich in die Druckkammer 14 hinein. Damit bestimmt durch die stufenlos einstellbare Gegenkraft im

wird die Außenfläche der Ventilmembran 3 druckent- Federpilz 23. Die Einstellung erfolgt mit dem Slcllknopf

spannt, womit der Schließvorgang am Ventil 1 25. Bestimmend ist die Druckfeder 24. In dem

unterstützt wird. Umsteuerungssystem besteht keine Abhängigkeit von

Der Druck in der Druckkammer 14 ist der Druck in dem Vordruck des Atemgases,
der Lunge des Patienten. Diese Druckhöhe wird

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Beatmungsventil für Beatmungsgeräte mit einer Steuermembran, die eine über eine Anschlußleitung mit der Lunge des Benutzers verbundene Druckkammer gegenüber der Umgebung begrenzt und einem Ventil in der Atemgaszuführung, das über eine mit der Membran beweglich verbundene Hebelmechanik betätigt wird, gekennzeichnet durch eine parallel zur Steuermembran (12) angeordnete, mit dieser über eins Verbindungsstange (11) verbundene zweite Membran (13), die von der Druckkammer (14) eine Kammer (21) abteilt, die über eine Druckausgleichsleitung (20) mit der Patientenanschlußleitung (15) verbunden ist, wobei die Hebelmechanik (8) zur Ventilbetätigung in ein Langloch (10) der Verbindungsstange (11) eingreift, und durch einen der Verbindungsstange (11) gegenüber in einer Gewindebuchse (18) axial geführten, durch eine in ihrer Druckspannung über einen Stellkopf (25) stufenlos regelbare Druckfeder (24) gegen den Anschlag (17) der Gewindebuchse (18) gedrückten Federpilz (23).