DE2851192A1

DE2851192A1 - Ausatmungsventil

Info

Publication number: DE2851192A1
Application number: DE19782851192
Authority: DE
Inventors: Ole Bjoern Koehnke
Original assignee: HESSE GEB WESTHEIMER RUTH LEA
Current assignee: HESSE GEB WESTHEIMER RUTH LEA
Priority date: 1978-02-10
Filing date: 1978-11-27
Publication date: 1979-08-16
Also published as: DE2851192C2; SE434702B; FR2417047A1; JPS54108497A; GB1604871A; FR2417047B1; SE7812143L

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ausatmungsventil, das beim Anschliessen an den Ausatmungsauslass eines Apparates für künstliche Ventilation der Lungen eines Patienten unter Ueberdruck es ermöglicht, einen Ueberdruck aufzurichten, der in den Lungen des Patienten aufrechterhalten wird, nachdem die Ausatmung beendigt ist.

Diese Form der künstlichen Ventilation der Lungen eines Patienten, bei der der Patient auf ein geregeltes Ueberdruckniveau und nicht auf den atmosphärischen Druck ausatmet, ist als "ΡΕΕΡ''-Ventilation bekannt, eine Verkürzung des englischen Fachausdruckes "Positive End-Expiratory Pressure ven-

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tilation".

Sogenannte "ΡΕΕΡ''-Ventile in verschiedenen Ausführungsformen sind zur Durchführung einer derartigen Ventilation vorbekannt.

Die einfachste Art eines PEEP-Ventils besteht aus einem biegsamen Rohr, dessen eines Ende an den Ausatmungsauslass des Apparates angeschlossen ist, während das andere Ende in Wasser oder eine andere Flüssigkeit eingetaucht ist, so dass von dem Patienten ausgeatmete Luft die in dem Rohr befindliche Wassersäule verdrängen muss, um in Form von Blasen an die Oberfläche des Wassers aufzusteigen. Der schliessliche Ausatmungsdruck wird somit gleich der Tiefe, bis zu der das Rohr in das Wasser eingetaucht ist. Eine solche Anordnung ist jedoch nur zweckmässig in solchen Fällen, in denen ein Behälter für Flüssigkeit fest aufgestellt und ruhig gehalten werden kann.

Man kennt andere Anordnungen, bei denen der Ausatemauslass des Ventilationsapparates an eine Ventilöffnung angeschlossen ist, die zu einem mit einem Diaphragma bedeckten Ventilsitz führt, wobei die stromabwärts liegende Seite des Diaphragmas mit einem einstellbaren pneumatischen Druck beaufschlagt ist, so dass Ausatmung durch das Ventil nur so lange vorkommen kann, wie der Ausatmungsdruck imstande ist, das Diaphragma gegen die Wirkung des stromabwärts herrschenden pneumatischen Druckes vom Ventilsitz abzuheben.

Solche Ventilanoranungen können jedoch nur angewandt werden, wenn eine genau regelbare und einstellbare Quelle von pneumatischem Druck zur Belastung des Diaphragmas zur Verfugung steht, beispielsweise von dem Regelsystem eines Respirators.

Man kennt ausserdem federbelastete PEEP-Ventile, die einen Einlass haben, der an den Ausatmungsauslass des Ventilationsapparates anschlicssbar ist und der zu einem Ventilsitz führt, der auf seiner stromabwärts gelegenen Seite durch eine federbelastete Ventilscheibe abgedeckt ist, so dass die Ausatmung nur

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dann durch solche Ventile stattfindet, wenn der Ausatmungsdruck imstande ist, das Ventil gegen die die Ventilscheibe beaufschlagende Federkraft zu öffnen.

Federbelastete PEEP-Ventile haben den Vorteil, kompakt zu sein und ohne die Notwendigkeit pneumatischen Druckes oder der Verwendung von Flüssigkeitsbehältern anwendbar zu sein. Bekannte Konstruktionen haben jedoch den Nachteil, dass sie eine Neigung zum Vibrieren während der Ausatmung haben, wodurch die Genauigkeit der Einstellbarkeit des Ventiles vermindert wird und ein unerträglich hohes Geräuschniveau erzeugt wird.

Die vorliegende Erfindung versucht, das Auftreten nicht wünschenswerter Vibrationen bei Ausatmungsventilen zu verhindern oder wenigstens zu vermindern.

Folglich geht die vorliegende Erfindung aus von einem Ausatmungsventil mit einem Ventilgehäuse, das einen Einlass zum Anschluss an den Ausatmungsauslass eines Ventilationsapparates hat und einen Auslass, einen in dem Gehäuse angeordneten Ventilsitz und eine in der Richtung stromaufwärts zum Eingriff mit dem Ventilsitz vorgespannte Ventilscheibeneinheit, wobei dieses Ventil gekennzeichnet ist durch eine Dämpfungskammer, die eine zähflüssige Flüssigkeit enthält und so angeordnet ist, dass eine Bewegung der Ventilscheibeneinheit innerhalb des Gehäuses eine Bewegung der zähflüssigen Flüssigkeit in der Dämpfungskammer hervorruft, wodurch Vibrationen gedämpft werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Ausatmungsventiles gemäss der vorliegenden Erfindung wird jetzt als Ausführungsbeispiel beschrieben im Hinweis auf die beigefügte Zeichnung, die einen Längsschnitt durch ein Ausatmungsventil darstellt.

Das dargestellte Ausatmungsventil besteht aus einem zweiteiligen, im wesentlichen kreisförmig zylindrischen Ventilgehäuse 1, das durch eine ringförmige Scheidewand 2 in zwei Kammern aufgeteilt ist. Eine erste Kammer, die Einlasskammer la, liegt in

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einem in dem Gehäuse ausgebildeten Anschlusstutzen 3, -der zum luftdichten Anschluss an den Ausatmungsauslass eines Apparates für künstliche Ventilation der Lungen eines Patienten mit Ueberdruck bestimmt ist, und eine zweite Kammer, die Auslasskammer Ib, ist in Verbindung mit der Atmosphäre über öffnungen 4 in der Wand des Ventilgehäuses 1.

Die innere Kante der Scheidewand 2 bildet einen kreisförmigen Ventilsitz 13 auf der stromabwärts gelegenen Seite der Scheidewand 2 und zum Eingriff mit einer Ventilscheibeneinheit 30, die gegen den Sitz 13 unter der Einwirkung einer in der Auslasskammer Ib angeordneten Feder 5 gegen den Sitz 13 vorgespannt ist. Die Feder 5 ist so angeordnet, dass ihr eines Ende auf der Ventilscheibeneinheit 30 aufliegt, während ihr anderes Ende gegen ein bewegliches Organ 6 anliegt, das in einer einstellbaren Lage mit Hilfe einer mit Gewinde versehenen Haube festgehalten wird, wobei diese Haube auf den Endteil des Gehäuses 1 gegenüber dem Stutzen 3 aufgeschraubt ist, so dass die Haube 7 und das Organ 6 in der Richtung der Längsachse der Feder beweglich sind und die gegen die Ventilscheibeneinheit angesetzte Federkraft durch Drehen der Gewindehaube 7 einstellbar ist.

Die Ventilscheibeneinheit 30 ist mit einem kreisförmigen, biegsamen ringförmigen Diaphragma 8 aus Gummi oder ähnlichem elastischem Material versehen, das den Aussenumkreis der Ventilscheibeneinheit bildet und das imstande ist, die Öffnung in der Scheidewand 2 völlig abzudichten, wenn ein auch nur leichter Druck auf der stromabwärts gelegenen Seite wirksam ist. Ein nach aussen gerichteter Flansch 9 eines Tragkörpers 31 aus leichtem, steifem Material, z.B. geeignetem Kunststoff, ist an dem inneren Umkreis des Ringes 8 befestigt. Der Tragkörper 31 hat weiterhin eine zentrale Nabe 10, die sich axial in das Innere d-er vorgespannten Feder 5 hinein erstreckt, so dass die Feder . iuf der stromabwärts gelegenen Seite des Flansch s 9 gelagert ist. Die Nabe 10 hat eine innere Bohrung 11, die sich zentral durch den ganzen Tragkörper 31 hindurch er-

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streckt.

Eine Ventilstange 12 ist in dem Ventilgehäuse 1 mit der Längsachse des Gehäuses fluchtend befestigt und streckt sich durch
die Bohrung 11 und somit im rechten Winkel zu dem Sitz 13.
Eine kleine Scheibe 14 ist an der Stange 12 innerhalb der Bohrung 11 befestigt und hat die Aufgabe, die axiale Bewegung der Ventilscheibeneinheit 30 im Verhältnis zu der Stange 12 und
somit zu dem Ventilgehäuse 1 zu begrenzen. Zu diesem Zweck
sind zwei Teile 15, 15' durch eine Einschnappverbindung mit
der Bohrung 11 verbunden, wobei Nuten 16 zur Aufnahme entsprechender Vorsprünge auf den Teilen 15, 15* in der Bohrung 11 vorgesehen sind. Wie in der Zeichnung gezeigt, hat jedes der Teile 15, 15' einen nach innen gerichteten Vorsprung 17, 17', der die Stange 12 mit recht grossem radialem Spiel umgibt. Die
Vorsprünge 17, 17' haben eine solche Lage, dass sie eine ringförmige Ausnehmung um die Scheibe 14 herum begrenzen, wobei einander gegenüberliegende Oberflächen der Vorsprünge 17, 17' Anschlagsflächen bilden, die durch Berührung mit der Scheibe 14
die axiale Bewegung der Ventilscheibeneinheit 30 im Verhältnis zu der Scheibe 14 und somit dem Gehäuse 1 begrenzen.

Zwei dünne, elastische ringförmige Diaphragmen 18, 18' aus weichem Gummi und vorzugsweise mit konischer Form zur Erleichterung der axialen Bewegung strecken sich zwischen den axialen
Enden der Teile 15, 15' und der Stange 12. Die innere Kante
jedes Diaphragmas 18, 18' ist durch einen Wulst 19, 19' verstärkt, der dicht um die Stange 12 schliesst. Der Aussenumfang jedes Diaphragmas 18, 18' ist mit einem Dichtungswulst 20, 20' versehen, der in einer Ausnehmung in jedem der Teile 15, 15'
eingesetzt ist, wodurch die Aussenkante jedes Diaphragmas 18, 18" zwischen der Bohrung 11 und dem betreffenden Teil 15, 15' eingeklemmt wird.

Somit wird eine Labyrinth- oder Dämpfungskammer 32 begrenzt
durch die Stange 12 mit der Scheibe 14, den beiden Diaphragmen 18, 18' und den Teilen 15, 15'; diese Kammer 32 ist mit

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einer Flüssigkeit 21 mit hoher Viskosität, beispielsweise Silikonöl, gefüllt, das in der Labyrinthkamir.er 32 fliesst, wenn sich die Ventilscheibeneinheit 30 im Verhältnis zu der feststehenden Ventilstange 12 bewegt.

Dank der oben beschriebenen Konstruktion der Ventilscheibeneinheit 30 für ein federbelastetes PEEP-Ventil kann ein Sachkundiger leicht die Strömungsbahn der Labyrinthkammer 32 und die Zähflüssigkeit der eingeschlossenen Flüssigkeit 21 so zusammenordnen, dass eine kritische Dämpfung des Vibrationssystems erhalten wird, das aus der vorgespannten Feder 5, der Ventilscheibeneinheit 30 und dem Volumen Druckluft besteht, das während der Ausatmung sich zwischen den Luftwegen des Patienten und der Ventilscheibeneinheit 30 befindet.

Wenn das oben beschriebene Ventil mit Hilfe des Stutzens 3 an den Ausatmüngsauslass eines Ventilationsapparates angeschlossen ist und der Patient durch das Ventil ausatmet, wird die Ventilscheibeneinheit 30 von ihrem Sitz 13 abgehoben und lässt dadurch ein Ausströmen von Ausatmungsluft in die umgebende Atmosphäre zu, wenn der Patient einen hinreichend grossen Ausatmungsdruck ausübt, um die auf der stromabwärts, gelegenen Seite der Ventilscheibeneinheit 30 wirksame Federkraft zu überwinden. Da die Dämpfungskammer 32 innerhalb der Ventilscheibeneinheit 30 eine Dämpfwirkung mit Hilfe einer zähflüssigen Flüssigkeit erzeugt, tritt keine Dämpfungskraft auf, wenn die Ventilscheibeneinheit im Verhältnis zu der feststehenden Ventilstange 12 in Ruhe bleibt. Nur wenn die Ventilscheibeneinheit 30 beweglich ist, wird eine Reaktionskraft auftreten infolge des Druckverlustes, der durch die Strömung der Flüssigkeit in der Labyrinthkammer 32 verursacht wird, und die Richtung dieser Kraft wird immer der momentanen Bewegungsrichtung der Ventilscheibeneinheit entgegengerichtet sein. Wenn die Ausatmung beginnt, fängt also die Bewegung der Ventilscheibeneinheit 30 bei einem Druck an, der nur durch r.lie Federkraft und die Oberflächengrösse der Ventilscheibeneinheit bestimmt ist. Während der anschliessenden Öffnungsbewegung wirken die Federkraft sowie ein Beitrag von

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der Dämpfungsvorrichtung dem Druck entgegen, der durch die ausgeatmete Luft auf die Ventilscheibeneinheit 30 ausgeübt wird. Wenn diese Öffnungsbewegung aufhört, bestimmen die Federkraft und der Ausatmungsdruck gegen die Ventilscheibeneinheit wieder allein die Lage der Ventilscheibeneinheit 30 im Verhältnis zu dem Ventilsitz 13. Sollte der Druck·der ausgeatmeten Luft infolge von Druckvibrationen in der Luft oder sinkender Ausatmungsgeschwindigkeit fallen, bringt die Federkraft die Ventilscheibeneinheit 30 dazu, sich auf den Ventilsitz 13 hin zu bewegen, wobei die Dämpfungsvorrichtung eine Kraft erzeugen wird, die in einer der Federkraft entgegengesetzten Richtung wirkt und die ihrerseits der Beschleunigung der Ventilscheibeneinheit 30 auf den Sitz 13 zu entgegenwirken wird. Wenn die Dämpfungsvorrichtung wie beschrieben auf kritische Dämpfung abgestimmt ist, kann die Ventilscheibeneinheit 30 keine Resonanzvibrationen durch diese Bewegungen entstehen lassen, und die Öffnungs- und Schliessdrucke des Ventils werden nur durch die Einstellung der einstellbaren Federkraft bestimmt.

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Claims

Ruth Lea Hesse, Rungsted Kyst, Dänemark Ausatmungsventil Patentansprüche

1. Ausatmungsventil mit einem Ventilgehäuse (1), das einen Einlass (la, 3) zum Anschluss an den Ausatmungsauslass eines Ventilationsapparates hat und einen Auslass (Ib, 4), einen in dem Gehäuse angeordneten Ventilsitz (13) und eine in der Richtung stromaufwärts zum Eingriff mit dem Ventilsitz vorgespannte Ventilscheibeneinheit (30), gekennzeichnet durch eine Dämpfungskammer (32) , die eine zähflüssige Flüssigkeit (21) enthält und so angeordnet ist, dass eine Bewegung der Ventilscheibeneinheit innerhalb des Gehäuses eine Bewegung der zähflüssigen Flüssigkeit (21) in der Dämpfungskammer (32) hervorruft, wodurch Vibrationen gedämpft werden.

2. Ausatmungsventil gemäss Anspruch 1, d a d u r c h , „ gekennzeichnet, dass die Dämpfungskammer (32) in der Ventilscheibeneinheit (30) angeordnet ist.

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3. Ausatmungsventil gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ventilstange (12) fest in dem Ventilgehäuse (1) angebracht ist und sich durch eine Bohrung (11) in der Ventilscheibeneinheit (30) zwischen deren stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Seiten erstreckt und dass ein Paar biegsamer, ringförmiger Diaphragmen (18, 18') sich zwischen der Ventilstange und der Ventilscheibeneinheit erstreckt zur Abgrenzung der Dämpfungskammer (32) .

4. Ausatmungsventil gemäss Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine steife Scheibe (14) innerhalb der Dämpfungskammer (32) angeordnet und fest mit der Ventilstange (12) verbunden ist, wobei diese Scheibe (14) durch Berührung mit Anschlagsflächen (17, 17') innerhalb der Bohrung (11) der Ventilscheibeneinheit (30) die axiale Beweglichkeit der Ventilscheibeneinheit im Verhältnis zu der Ventilstange (12) begrenzt.

5. Ausatmungsventil gemäss Anspruch 3 oder 4, d a durch gekennzeichnet, dass die Diaphragmen (18, 18') aus weichem Gummi bestehen und konische Form haben.

6. Ausatmungsventil gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zähflüssige Flüssigkeit (21) aus Silikonöl besteht.

7. Ausatmungsventil gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilscheibeneinheit (30) durch eine gegen die stromabwärts gelegene Seite der Einheit angesetzte Druckfeder (5) vorgespannt ist.

8. Ausatmuogsventil gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder (5) gegen eine mit Gewinde versehene, einstellbar auf dem Gehäuse (1)

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angeordnete Haube (7) anliegt.

9. Ausatmungsventil gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, d ad urch gekennzeichnet, dass die Ventilscheibeneinheit (30) einen steifen Tragkörper (31) hat, der verbunden ist mit der Innenkante eines ringförmigen, biegsamen Diaphragmas (8), das zum Eingriff mit dem Ventilsitz (13). bestimmt ist.

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