DE69819310T2

DE69819310T2 - Ausatmungsventil für beatmungsgerät

Info

Publication number: DE69819310T2
Application number: DE69819310T
Authority: DE
Inventors: T. Stephen YARNALL; P. David WINTER; Bruce Van Wagner
Original assignee: Nellcor Puritan Bennett LLC
Current assignee: Nellcor Puritan Bennett LLC
Priority date: 1997-03-14
Filing date: 1998-02-24
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2018-02-25
Also published as: ATE252930T1; US5771884A; CA2284082A1; DE69819310D1; EP0968024B1; EP0968024A1; JP4336823B2; AU6440498A; WO1998041274A1; CA2284082C; JP2001525690A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung:
Diese Erfindung betrifft allgemein Patienten-Beatmungsgeräte und bezieht sich insbesondere auf ein Beatmungsgerät-Ausatmungsventil zum Regulieren der Ausgabe von Atemgas von einer Ausatmungsleitung von einem Patienten-Beatmungsgerät.
Beschreibung des Standes der Technik:
Medizinische Beatmungsgeräte sind allgemein dazu ausgestaltet, um die Lungen von einem Patienten mit Atemgas zu beatmen, um einen Patienten bei der Atmung zu unterstützen, wenn der Patient aus irgendeinem Grunde nicht in der Lage ist, ohne Unterstützung adequat zu atmen. Eine Druckunterstützung kann beispielsweise dann eingeleitet werden, wenn der Patient bereits mit einer Einatmungsanstrengung begonnen hat. Mit einem solchen System ist es gewünscht, den Druck sofort zu erhöhen, nachdem ein Atmen eingeleitet wurde, um einen Zieldruck zu erreichen. Dieser Druckanstieg bewirkt, dass in dem Patienten-Luftweg eine Strömung eingeleitet wird, durch die Atemgas in die Lungen des Patienten geliefert wird.
Herkömmliche Beatmungsgeräte stellen normalerweise eine Option zur Verfügung, um einen leichten "positiven Ausatmungsenddruck" (PEEP) beizubehalten, um dazu beizutragen, das Zusammenfallen der Lungen des Patienten zu verhindern und den proximalen Druck des Patienten während der Ausatmungsphase der Atmung zu regulieren.
Ein Typ von Beatmungsgerät-Ausatmungsventil ist das elektromechanische oder Solenoid-betriebene Ventil, wobei das Ventil durch Regulieren der Bewegung von einem Teller zum Abdichten von einem Ventilsitz und durch Vorsehen einer Steuerung des Gegendrucks in einem Patienten-Luftweg gesteuert wird, der Idealerweise proportional zu der durch einen Steuermechanismus zum Ausatmungsventil gelieferten Strömung ist. Bei einem herkömmlichen proportionalen elektropneumatischen Solenoid-gesteuerten Ventil bilden beispielsweise eine elektromagnetische Spule und eine Hülse aus magnetischem Stahl, die in der Spule enthalten ist, einen Flusspfad für das magnetische Feld der Spule. Ein magnetisches Polteil ist in der Bohrung von dem Solenoid enthalten, und ein bewegbarer Anker aus magnetischem Material ist in der Bohrung durch ein Paar Tragfedern gehalten. Ein Ventilbereich, der mit dem Solenoid verbunden ist, weist einen Ventilteller auf, der an der Ankerbaugruppe angebracht ist, um das Öffnen und Schließen des Ventils zu steuern. Die Ventilkammer empfängt eine Fluidströmung von Einlassanschlüssen, die das Auslassrohrbauteil umgeben, und außerdem ist eine Membran als eine flexible Dichtung zwischen der Ventil-Innenkammer und dem bewegbaren Anker der Solenoid-Baugruppe vorgesehen, um zu verhindern, dass Fremdstoffe von dem Solenoid in das Fluid in dem Ventil eintreten. Ein solches Ventil ist aus der WO 91/14470 bekannt.
Eine weitere herkömmliche proportionale Solenoid-Vorrichtung beinhaltet eine bewegbar Ankerbaugruppe aus magnetischem Material, im wesentlichen lineare Federn, die die Ankerbaugruppe abstützend halten, eine elektromagnetische Spule und einen ringförmigen Permanentmagneten zum Erzeugen eines Magnetfeldes mit vorbestimmter Flussdichte in einem einstellbaren Tauch-Polteil aus magnetischem Material in der Mitte von dem Solenoid. Die Einstellung von dem Polteil beeinflusst den Flussspalt zwischen dem Polteil und dem Anker, wodurch die durch den Anker aufgebrachte Kraft beeinflusst wird.
Bei einem anderen bekannten Beatmungsgerät-Ausatmungsventil ist eine freischwebende Membran in einem Ventilgehäuse benachbart zu einem Ventilsitz vorgesehen, um eine Strömung in einer Vorwärtsrichtung von dem Patienten durch das Ventil zu ermög lichen und um eine Rückströmung von der Atmosphäre zum Patienten zu verhindern. Ein Ventilteller ist benachbart zu der Membran angeordnet, um mit der Membran körperlich Kontakt zu haben, um die Strömungsrate durch das Ventil zu regulieren, und eine Aufhängungsbaugruppe hält den Ventilteller in der Position relativ zu dem Gehäuse und der Membran. Eine Rückführbaugruppe liefert außerdem ein festes Geschwindigkeitsrückführsignal über eine flexible Verbindung für die Geschwindigkeit des Ventiltellers, um die Betätigung des Ankers infolge von Strömungsturbulenzen zu dämpfen, mit geringer Dämpfung bei geringen Geschwindigkeiten und großer Dämpfung bei hohen Geschwindigkeiten. Es ist jedoch gewünscht, dass eine solche flexible Verbindung das Ventil nur mit minimalen Seitenkräften beaufschlagt, um die Reibung beim Betrieb des Ventils zu reduzieren. Herkömmliche Ventile liefern normalerweise bei hohen Patienten-Luftweg-Drücke eine allgemein schnelle Antwort; es ist jedoch gewünscht, dass die Betätigung des elektromagnetischen Ankers kompensiert wird, indem der Patienten-Luftweg-Druck in Betracht gezogen wird, um das Antwortverhalten von einem Ausatmungsventil bei geringen Drücken zu verbessern. Es ist außerdem gewünscht, dass die Betätigung des elektromagnetischen Ankers kompensiert wird, indem Veränderungen in der magnetischen Feldstärke infolge von Veränderungen der Temperatur der Magnete in Betracht gezogen wird, um die Druckgenauigkeit des Ausatmungsventils zu optimieren.
Verbesserungen bei der Reduzierung der Reibung beim Betrieb des Ventils, wie zum Beispiel durch Vorsehen von minimalen Seitenkräften auf das Ventil und Steuerung der genauen Magnet-Konzentrizität ist gewünscht. Zur Verbesserung des Betriebs des Ventils bei geringen Drücken ist es ebenfalls gewünscht, in der Konstruktion des Ventils ein hohes Ausmaß an Perpendikularität und einen Ventilsitz vorzusehen, der eine geringe Dichtungskraft erfordert, um die Genauigkeit des Ventils zu verbessern. Die Oberflächen von einem Ausatmungsventil, die mit Patienten-Atemgasen in Kontakt kommen, können außerdem verunreinigt werden, so dass es außerdem gewünscht ist, dass der Ventilteller und die Dichtung einfach herausnehmbar sind, um deren Herausnehmen und Austauschen zu erleichtern. Die vorliegende Erfindung erfüllt diese Forderungen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Kurz und in allgemeinen Begriffen stellt die vorliegende Erfindung ein Ausatmungsventil für ein Patienten-Beatmungsgerät zur Verfügung, bei dem der Patienten-Luftweg-Gegendruck proportional zu der dem Ausatmungsventil zugeführten Strömunf ist, und eine verbesserte Leistungsfähigkeit bei geringen Drücken im Vergleich zu bisher verfügbaren Ventilen zur Verfügung gestellt wird. Der Teller und die Flächen, die mit Patienten-Atemgasen Kontakt haben, sind leicht herausnehmbar und austauschbar, und ein hohes Ausmaß an Perpendikularität bei der Konstruktion des Ventils wird durch einen aufgehängten weichen Ventilsitz erreicht, der eine geringe Dichtungskraft erfordert, um die Genauigkeit des Ventils zu verbessern. Die Reduzierung der Reibung beim Betrieb des Ventils wird durch Verwendung einer flexiblen Schaltungsverbindung mit den elektromagnetischen Spulen erreicht, wodurch nur minimale Seitenkräfte auf die Spule wirken. Die Verwendung einer Temperatur-Kompensation für die magnetische Feldstärke, eine Durchschnittsbildung der radialen magnetische Feldstärke, eine Steuerung der Perpendikularität und eine Rückführung der variablen Geschwindigkeit relativ zu dem Patientendruck verbessert die Genauigkeit der Steuerung mit offener Regelschleife des Ventils und sorgt daher für eine verbesserte Gaszuführgenauigkeit, Geschwindigkeit des Antwortverhaltens und eine Überdruck-Patientensicherheit.
Folglich stellt die Erfindung in einem derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Ausatmungsventil für ein Patienten-Beatmungsgerät zur Verfügung, das eine Patienten-Luftweg für Atemgas aufweist, mit einem Ventilgehäuse, das dazu ausgestaltet ist, um mit dem Patienten-Beatmungsgerät verbunden zu werden, wobei das Ventilgehäuse einen Ausatmungsleitungseinlassanschluss zum Einleiten von Atemgas von dem Patienten-Luftweg, einen Ventilsitz an dem Einlassanschluss und einen Ausatmungsauslassanschluss aufweist. Ein Ventilteller ist in dem Ventil benachbart zu dem Ventilsitz angeordnet, wobei der Ventilteller eine Fläche mit einer Oberfläche aufweist, die eine ringförmige Nut definiert, und der Ventilsitz eine ringförmige Schulter hat, die der ringförmigen Nut des Ventiltellers entspricht und dazu ausgestaltet ist, um mit dieser passend eingreifen zu können. Ein weiche elastische Membrandichtung ist über die Fläche und den Umfang des Ventiltellers gezogen, um eine aufgehängte weiche Dichtung für das Ausatmungsventil zur Verfügung zu stellen, wodurch nur eine geringe Dichtungskraft erforderlich ist und ein hohes Ausmaß an Perpendikularität in der Ventildichtung gewährleistet wird, um die Genauigkeit des Ventils zu verbessern.
Der Ventilteller hat einen allgemein zylindrischen Schaft, der in einer im wesentlichen zylindrischen Bohrung in einem magnetischen Körper angeordnet ist, der in dem Ventilgehäuse angeordnet ist, und in einem derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Ventiltellerschaft durch eine Vielzahl von ringförmigen reibungsarmen Lagern gelagert ist. Ein ringförmiger Permanentmagnet ist um den magnetischen Körper herum angeordnet, um ein Magnetfeld mit vorbestimmter Flussdichte zu erzeugen, und ein ringförmiger magnetischer Ring benachbart zum ringförmigen Permanentmagneten ist ebenfalls um den magnetischen Körper herum angeordnet, um einen Flusspfad zur Verfügung zu stellen. Der ringförmige Permanentmagnet und der ringförmige magnetische Ring sind von dem magnetischen Körper beabstandet, um einen Luftspalt zu definieren.
Ein Anker ist benachbart zu dem magnetischen Körper angeordnet und weist einen mittleren Plattenbereich auf, der sich in den Luftspalt erstreckt und einen Träger für eine elektromagnetische Spule in dem Luftspalt zur Verfügung stellt und zwischen dem magnetischen Ring und dem magnetischen Körper angeordnet ist. Eine allgemein zylindrische Bohrung ist im Ventiltellerschaft vorgesehen, und der Anker weist eine zylindrische Welle mit einem oberen Bereich, der sich in die mittlere Bohrung des Ventiltellerschafts erstreckt, und einen unteren Bereich auf. In einem derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiel sind der mittlere Plattenbereich und die elektromagnetische Spule mit einem Steuermechanismus durch eine flexible Verbindungseinrichtung verbunden, die ein ausreichendes Spiel zur Verfügung stellt, so dass durch die flexible Verbindungseinrichtung nur minimale Kräfte schräg zu der Längsachse des Ventils aufgebracht werden. Das Ventilgehäuse weist eine untere Kappe auf, die den Anker und die flexible Verbindungseinrichtung des Ventils überdeckt, und der untere Bereich des Schafts ist in Richtung auf den Ventilsitz durch eine Feder vorgespannt, die durch eine Federauflage gehalten ist, die an der Kappe angebracht ist.
In einem derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiel sind Einrichtungen vorgesehen, um die Gleichförmigkeit des Luftspalts und der Konzentrizität des magnetischen Körpers einzustellen. Der magnetische Körper weist vorzugsweise einen sich nach außen erstreckenden Ausrichtungsringbereich auf, der einen unteren Schulterbereich bildet, gegen den das Ventilgehäuse anliegt, und eine Befestigungsmutter hat vorzugsweise einen im rechten Winkel verlaufenden inneren Kragen, der mit einer gegenüberliegenden Seite des Ausrichtungsrings des magnetischen Körpers eingreift, um den magnetischen Körper in dem Ventil zu positionieren und um den Teller so zu positionieren, dass er in dem Ventil konzentrisch und senkrecht zu dem Ventilsitz angeordnet ist.
In einem derzeit bevorzugten Ausführunsbeispiel ist eine variable Geschwindigkeitsrückkopplungsbaugruppe vorgesehen, die einen Permanentmagneten, der in dem unteren Schaftbereich des Ankers angeordnet ist, und eine passive stationäre Geschwindigkeitsspule aufweist, die an der Kappe angebracht und um den Permanentmagneten in dem unteren Schaftbereich des Ankers herum angeordnet ist, um ein elektrisches Signal zur Verfügung zu stellen, das dem Steuermechanismus die Geschwindigkeit und die Richtung des Ventiltellers angibt. Der Steuermechanismus empfängt vorzugsweise auch Drucksignale, die den proximalen Druck angeben, und stellt die Stromzufuhr zu der elektromagnetischen Spule ein, um Veränderungen der magnetischen Feldstärke des Ventils infolge von Veränderungen von Temperatur, Geschwindigkeit des Ventiltellers und Druck im Patienten-Luftweg zu kompensieren.
In einem anderen derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Ausatmungsventil einen Temperatursensor auf, der angeschlossen ist, um dem Steuermechanismus Temperatursignale, die die Temperatur des Ventilmagneten angeben, zur Verfügung zu stellen, und der Steuermechanismus stellt den Strom ein, der an die elektromagnetische Hauptspule geliefert wird, basierend auf den Temperatursignalen und auf einem vorbestimmten thermischen Koeffizienten der magnetischen Stärke des Ventils.
In einem weiteren derzeit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine flexible Membran zwischen dem Ventilteller und dem magnetischen Körper vorgesehen, um eine Quer-Kontaminierung zwischen dem Ausatmungsventil und dem Atemgas zu verhindern.
Diese und weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen deutlich, die die Merkmale der Erfindung anhand eines Beispiels darstellen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Querschnittsansicht von dem Ausatmungsventil der Erfindung;
2 ist eine perspektivische weggeschnittene Ansicht von dem Ausatmungsventil aus 1; und
3 ist eine schematische Darstellung von dem Ausatmungsventil aus 1 in einem Patienten-Beatmungsgerätsystem.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die Leistungsfähigkeit von Ausatmungsventilen kann insbesondere bei geringen proximalen Patientendrücken durch Probleme bezüglich der Dichtungskraft des Ventils und durch Reibung beim Betrieb des Ventils verschlechtert werden, wie sie durch Seitenkräfte auf das Ventil, ungenaue magnetische Konzentrizität und das Ausmaß der Perpendikularität der Ventildichtung bewirkt werden können. Außerdem können die Oberflächen des Ausatmungsventils, die mit Patienten-Atemgasen in Kontakt kommen, verschmutzt werden. Die Leistungsfähigkeit von einem Ausatmungsventil kann auch durch Veränderungen des proximalen Patientendrucks und durch Veränderungen der magnetischen Feldstärke infolge von Veränderungen der Temperatur des Magneten beeinflusst werden.
Wie in den Zeichnungen dargestellt, ist die Erfindung durch ein Ausatmungsventil 10 für ein Patienten-Beatmungsgerät für einen Patienten 11 verkörpert, mit einem Ventilgehäuse 12, das derzeit vorzugsweise aus Aluminium hergestellt ist, obwohl ähnliche andere Materialien, wie z. B. rostfreier Stahl oder Kunststoffe geeignet sein können. Das Ventilgehäuse weist einen Ausatmungsleitungseinlassanschluss 14, der dazu ausgestaltet ist, um mit einer Patienten-Luftwegausatmungsleitung 15 von dem Patienten-Beatmungsgeräts 17 verbunden zu werden, und einen Ausatmungsauslassanschluss 16 auf. Der Einlassanschluss hat einen inneren Flansch 18, der das passende Eingreifen von dem Einlassanschluss mit einem Zugriffsanschluss des Patienten-Luftwegs des Beatmungsgerätes begrenzt. Der Einlassanschluss weist einen Ventilsitz 20 benachbart zu einem Flansch auf und ist mit einer spitz zulaufenden rinförmigen Schulter 22 gebildet. Eine entsprechend geformte ringförmige Nut 24, die dazu ausgestaltet ist, um die spitz zulaufende ringförmige Schulter des Ventilsitzes aufzunehmen und damit passend einzugreifen, ist in der Fläche 25 des Ventiltellers 26 gebildet, die in dem Ventilkörper benachbart zu dem Ventilsitz angeordnet ist. Eine weiche elastische Dichtung 28 ist vorzugsweise zwischen der spitz zulaufenden ringförmigen Schulter des Ventilsitzes und der ringförmigen Nut des Tellers angeordnet und weist vorzugsweise einen äußeren Flansch 29 auf, der über den Umfang 30 des Tellers greift, um die weiche elastische Dichtung über die Fläche des Tellers zu spannen, um eine geringe Kraft zum Abdichten des Ventils erforderlich zu machen. Die weiche elastische Dichtung ist derzeit vorzugsweise aus Silikongummi gebildet, obwohl andere ähnliche Gummiarten und elastomere Materialien ebenfalls geeignet sein können.
Der Teller weist einen Ventiltellerschaft 32 auf, der sich senkrecht zu der Fläche des Tellers entlang der Längsachse 33 des Ventils erstreckt und in einer im wesentlichen zylindrischen Bohrung 34 von einem magnetischen Körper 36 angeordnet ist. Der magnetische Körper ist derzeit vorzugsweise aus magnetischem rostfreien Stahl hergestellt, obwohl auch andere magnetische Materialien, die kein permanentes Magnetfeld halten, wie zum Beispiel magnetisches Eisen, ebenfalls geeignet sein können. Der Ventiltellerschaft ist derzeit bevorzugt in der Bohrung von dem magnetischen Körper durch ein ringförmiges Lager 38 angebracht und gelagert, das in einem Ende der Bohrung des magnetischen Körpers angeordnet ist, und ein weiteres ringförmiges Lager 40 ist in dem anderen Ende der Bohrung des magnetischen Körpers angeordnet, obwohl eine andere Anzahl von ringförmigen Lagern ebenfalls verwendet werden kann, die dazu dienen, den Ventiltellerschaft in dem Inneren der Bohrung des magnetischen Körpers zu halten und gleichmäßig davon zu beabstanden. Die ringförmigen Lager sind vorzugsweise aus einem Material mit geringer Reibung gebildet und sind derzeit normalerweise aus zu 35% mit Kohlenstofffasern gefülltem Polyetheretherketon (PEEK) hergestellt. Eine Kerbe 42 ist in dem Ventiltellerschaft nahe dem Teller vorgesehen, in der eine ringförmige Isolationsmembran 44 mittig befestigt ist, den magnetischen Körper überdeckt und an einer oberen Schulter 45 des magnetischen Körpers befestigt ist, um das Innere des Ventils gegenüber dem Patienten-Luftweg zu isolieren, um eine Quer-Kontaminierung zwischen dem Ventil und dem Atemgas in dem Luftweg zu verhindern.
Eine Einrichtung zum Einstellen der Position von dem magnetischen Körper und dem Schaft des Tellers in dem Ventil beinhaltet einen sich nach außen erstreckenden Ausrichtungsring 46 des magnetischen Körpers, der eine untere Schulter 48 definiert, gegen die das Ventilgehäuse anliegt, und eine Befestigungsmutter 50 mit einem Innengewinde 52, das mit einem Außengewinde 54 an dem Ventilgehäuse eingreift. Die Befestigungsmutter hat vorzugsweise einen im rechten Winkel verlaufenden inneren Kragen 56, der mit der unteren Schulter von dem Ausrichtungsring des magnetischen Körpers eingreift. Durch Festziehen der Befestigungsmutter an dem Ausrichtungsring wird somit eine Perpendikularität der Ausrichtung von dem Schaft des Ventiltellers, dem Lager, dem magnetischen Körper und dem Teller bezüglich des Ventilsitzes erreicht.
Ein ringförmiger Permanentmagnet 60, der derzeit bevorzugt ein Seltenerd-Permanentmagnet ist, und ein magnetischer Ring 62, der aus magnetischem Material hergestellt ist und normalerweise aus Eisen oder magnetischem Stahl gebildet ist, sind in dem Ventil um den magnetischen Körper herum und davon beabstandet angeordnet, um so dazwischen einen Luftspalt 64 zu definieren. Eine elektromagnetische Spule 66 ist gleichförmig um den magnetischen Körper herum in dem Luftspalt angeordnet, angebracht an einer Stützfläche von einem Anker 68, der sich gleichmäßig in den Luftspalt erstreckt. Der Anker hat einen oberen zylindrischen Schaft 70, der sich in Längsrichtung in eine zylindrische Längsbohrung 72 des Ventiltellerschafts erstreckt. Eine lockere flexible Schaltungsverbindungseinrichtung 73 ist an dem Anker befestigt und elektrisch zwischen der elektromagnetischen Spule und einem Steuermechanismus 74 angeschlossen, der eine gesteuerte Zufuhr von Strom zu der elektromagnetischen Spule liefert und nur minimale Seitenkräfte auf den Anker des Ventils aufbringt, wenn sich der Anker und der Ventilteller in dem Ventil bewegen. Die radiale magnetische Feldstärke des Ausatmungsventils wird durch die Struktur des Magneten, des magnetischen Körper und des magnetischen Rings gleichmäßig Bemittelt. Durch Gewährleistung der Gleichförmigkeit des Luftspalts und durch die genaue magne tische Konzentrizität wird eine Hysterese des Ausatmungsventils minimiert. Die geringe Dichtungskraft, die erforderlich ist, um das Ventil zu schließen, ist allgemein proportional zu dem Strom, der der elektromagnetischen Spule zugeführt wird, und wird durch Verlagerung des Ventiltellers allgemein nicht beeinflusst.
Der Steuermechanismus enthält vorzugsweise eine auf einem Mikroprozessor basierende Computersteuereinheit 77, die Eingangssignale von einem Drucksensor 79, der den proximalen Druck in dem Patienten-Luftweg überwacht, und von einem Temperatursensor empfängt, wie zum Beispiel ein Thermistor 75, der in dem Ausatmungsventil benachbart zu dem Magneten und dem magnetischen Ring angeordnet ist. Da die magnetische Unterbaugruppe des Ausatmungsventils einen thermischen Koeffizienten der magnetischen Stärke von normalerweise in der Größenordnung von 0,1%/°C hat, so dass die magnetische Stärke des Ventils abnimmt, wenn die Temperatur ansteigt, stellt der Steuermechanismus die Höhe des der magnetischen Spule zugeführten Stroms auf Basis des Temperatursignals von dem Temperatursensor ein.
Außerdem stellt der Steuermechanismus den Strom entsprechend dem überwachten Druck in dem Patienten-Luftweg ein, wie in dem US-Patent Nr. 5,339,807 beschrieben.
Der Anker weist außerdem einen unteren Ankerschaft 76 auf, der durch eine Feder 78 gehalten ist, die an der Federauflage 80 benachbart zu der variablen Geschwindigkeitrückführbaugruppe 82 angebracht ist. Die variable Geschwindigkeitrückführbaugruppe beinhaltet einen Geschwindigkeitsmagneten 84, der ein Permanentmagnet ist und in der unteren Ankerwelle in einer Bohrung beabstandet von passiven stationären Geschwindigkeitsspulen 86 angeordnet ist, die sich in dem Geschwindigkeitsspulengehäuse 88 der unteren Kappe 90 befinden, das den Magneten, den magnetischen Ring und die flexible Verbindungseinrichtung überdeckt. Normalerweise ist auch eine Kappen-Klappe 92 in der Kappe vorgesehen, um auf die flexible Schaltungsverbindungseinrichtung und den Thermistor des Ventils zugreifen zu können.
Aus dem Vorstehenden ist offensichtlich, dass es, obwohl spezielle Formen der Erfindung dargestellt und beschrieben sind, nicht beabsichtigt ist, dass die Erfindung beschränkt ist, außer durch die beigefügten Ansprüche.

Claims

Ausatmungsventil (10) für ein Patienten-Beatmungsgerät, das einen Patienten-Luftweg für Atemgas aufweist, mit: einem Ventilgehäuse (12), das dazu ausgestaltet ist, um mit dem Patienten-Beatmungsgerät verbunden zu werden, wobei das Ventilgehäuse einen Ausatmungsleitungseinlassanschluss (14) zum Einleiten von Atemgas von dem Patienten-Luftweg, einen Ventilsitz (20) an dem Einlassanschluss und einen Ausatmungsauslassanschluss (16) aufweist; einem Ventilteller (26), der in dem Ventilgehäuse (12) benachbart zu dem Ventilsitz (20) angeordnet ist; einem magnetischen Körper (36), der in dem Ventilgehäuse (12) angeordnet ist und eine im wesentlichen zylindrische längsgerichtete Bohrung (34) aufweist; einem ringförmigen Permanentmagnet (60), der um den magnetischen Körper (36) herum angeordnet ist, um ein Magnetfeld mit vorbestimmter Flussdichte zu erzeugen; einem ringförmigen magnetischen Ring (62), der um den magnetischen Körper (36) herum und benachbart zu dem ringförmigen Permanentmagnet (60) angeordnet ist, um einen Flusspfad vorzusehen, wobei der ringförmige Permanentmagnet (60) und der ringförmige magnetische Ring (62) von dem magnetischen Körper (36) beabstandet sind, um zwischen sich einen Luftspalt zu bilden; einem Anker (68), der benachbart zu dem magnetischen Körper (36) angeordnet ist und eine elektromagnetische Spule (66) aufweist; einem Steuermechanismus zum Zuführen von Strom zu der elektromagnetischen Spule (66), um eine axiale Kraft für eine axiale Verlagerung des Ventiltellers (26) bezüglich des Ventilsitzes (20) zu bewirken; dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilteller (26) einen längsgerichteten Schaft (32) und eine Fläche (25) aufweist, die senkrecht zu dem Schaft verläuft und eine Oberfläche hat, in der eine ringförmige Nut (24) ausge bildet ist, und dass der Ventilsitz (20) eine ringförmige Schulter (22) aufweist, die der ringförmigen Nut (24) des Ventiltellers entspricht und dazu ausgestaltet ist, um mit dieser passend eingreifen zu können.
Ausatmungsventil nach Anspruch 1, bei dem der Ventiltellerschaft (32) in der im wesentlichen zylindrischen längsgerichteten Bohrung (34) in dem magnetischen Körper angeordnet ist.
Ausatmungsventil nach Anspruch 2, bei dem der Ventiltellerschaft (32) durch eine Vielzahl von ringförmigen reibungsarmen Lagern (38) in der im wesentlichen zylindrischen längsgerichteten Bohrung (34) in dem magnetischen Körper (36) gelagert ist.
Ausatmungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Ventiltellerschaft (32) eine im wesentlichen zylindrische längsgerichtete Bohrung (72) aufweist und der Anker (68) einen zylindrischen längsgerichteten Schaft mit einem oberen Bereich (70) aufweist, der sich in die mittlere Bohrung (72) von dem Ventiltellerschaft erstreckt.
Ausatmungsventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, außerdem mit einer weichelastischen Membrandichtung (28), die zwischen dem Ventilsitz (20) und der Fläche (25) des Ventiltellers (26) angeordnet ist.
Ausatmungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die elektromagnetische Spule (66) mit dem Steuermechanismus durch eine flexible Verbindungseinrichtung (73) verbunden ist, die ausreichend Spiel zur Verfügung stellt, so dass durch die flexible Verbindungseinrichtung nur eine minimale Kraft quer zu der Längsachse (33) des Ventils aufgebracht wird.
Ausatmungsventil nach Anspruch 6, bei dem das Ventilgehäuse (12) eine untere Kappe (90) aufweist, die den Anker (68) und die flexible Verbindungseinrichtung (73) des Ventils überdeckt, und ein unterer Bereich (76) von dem Schaft in Richtung auf den Ventilsitz (20) mit Hilfe einer Feder (78) vorgespannt ist, die durch eine Federauflage (80) gehalten ist, die an der Kappe (90) angebracht ist.
Ausatmungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, außerdem mit einer Einrichtung zum Positionieren des magnetischen Körpers, die äußere Gewindegänge (54) an einem Bereich des Ventilgehäuses (12) und eine Befestigungsmutter (50) mit entsprechenden inneren Gewindegängen (52) aufweist, um mit den äußeren Gewindegängen am Ventilgehäuse einzugreifen.
Ausatmungsventil nach Anspruch 8, bei dem der magnetische Körper (36) einen sich nach außen erstreckenden Ausrichtungsring (46) aufweist, wobei das Ventilgehäuse (12) gegen eine Fläche (48) von dem Ausrichtungsring anstößt, und wobei die Befestigungsmutter (50) vorzugsweise einen im rechten Winkel verlaufenden inneren Kragen (56) aufweist, der mit einer gegenüberliegenden Seite von dem Ausrichtungsring (46) des magnetischen Körpers eingreift, um den magnetischen Körper (36) und den Ventilteller (26), der darin gelagert ist, so zu positionieren, dass die Position von dem Ventiltellerschaft (32) zu dem Ventilsitz (20) senkrecht ist.
Ausatmungsventil nach einem der Ansprüche 1–4, außerdem mit einer variablen Geschwindigkeitsrückkopplungsbaugruppe (82), um dem Steuermechanismus ein elektrisches Signal, das die Geschwindigkeit und die Richtung des Ventiltellers (26) angibt, zur Verfügung zu stellen.
Ausatmungsventil nach Anspruch 10, bei dem die variable Geschwindigkeitsrückkopplungsbaugruppe (82) einen Permanentmagnet (84), der in dem unteren Schaftbereich (76) des Ankers angeordnet ist, und eine passive stationäre Geschwindigkeitsspule (86) aufweist, die an der Kappe (90) montiert und um den Permanentmagnet (84) in dem unteren Schaftbereich (76) des Ankers herum angeordnet ist, um dem Steuermechanismus ein elektrisches Signal zur Verfügung zu stellen, das die Geschwindigkeit und die Richtung des Ventiltellers (26) angibt.
Ausatmungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Ausatmungsventil einen Temperatursensor (75) aufweist, der angeschlossen ist, um dem Steuermechanismus Temperatursignale, die die Temperatur des Ventils angeben, zur Verfügung zu stellen, und der Steuermechanismus den Strom einstellt, der zu der elektromagnetischen Hauptspule (66) geleitet wird, basierend auf den Temperatursignalen und auf einem vorbestimmten thermischen Koeffizienten der Magnetfeldstärke des Ventils.
Ausatmungsventil nach Anspruch 12, bei dem der Steuermechanismus Drucksignale empfängt, die den proximalen Druck angeben, und die Stromzufuhr zu der elektromagnetischen Spule (66) einstellt, um Veränderungen der magnetischen Feldstärke des Ventils (10) infolge der Veränderungen von Temperatur, Geschwindigkeit des Ventiltellers (26) und Druck im Patienten-Luftweg zu kompensieren.
Ausatmungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, außerdem mit einer flexiblen Membran (44), die zwischen dem Ventilteller (26) und dem magnetischen Körper (36) vorgesehen ist, um eine Quer-Kontaminierung zwischen dem Ausatmungsventil (10) und dem Atemgas zu verhindern.
Ausatmungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Dichtungskraft des Ventiltellers (26) im wesentlichen proportional zu dem Strom ist, der der elektromagnetischen Spule (66) zugeführt wird, und durch die Verlagerung des Ventiltellers (26) im wesentlichen nicht beeinflusst wird.