DE69923080T2

DE69923080T2 - Stimmbildungsventil für beatmungsschlauch

Info

Publication number: DE69923080T2
Application number: DE69923080T
Authority: DE
Inventors: John Zowtiak; Thomas Young; Tony Wondka
Original assignee: Mallinckrodt Inc
Current assignee: Mallinckrodt Inc
Priority date: 1998-11-23
Filing date: 1999-10-15
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2019-10-16
Also published as: DE69923080D1; CA2348899A1; ES2233105T3; EP1131123A1; JP4443053B2; WO2000030708A1; US6334441B1; JP2002530163A; EP1131123B1

Description

Hintergrund der Erfindung
Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Lautbildungsventil für einen Beatmungsschlauch, beispielsweise einen Tracheotomie-Tubus.
Beschreibung des Standes der Technik
Lautbildungsventile ermöglichen das Sprechen seitens eines Patienten, in dessen Luftweg ein Beatmungsschlauch eingeführt ist, beispielsweise ein in die Luftröhre eines Patienten eingeführter Tracheotomie-Tubus.
Im Stand der Technik sind verschiedene Ventile für Tracheotomie-Tuben bekannt, zu denen diejenigen gehören, die in den U.S. Patenten 3,137,299, 3,952, 335, 4,040,428, 4,325,366, 4,759,356, 4,971,054 und 5,259,378 offenbart sind.
Lautbildungsventile, wie sie in dem U.S. Patent 3,137,299 offenbart sind, haben eine Ventilmembran in Klappenbauweise, die es dem Patienten ermöglicht, durch das Ventil einzuatmen, die jedoch beim Ausatmen schließt und dadurch Luft zwangsweise an den Stimmbändern vorbeiführt und dem Patienten das Sprechen erlaubt.
Lautbildungsventile mit flachen Ventilmembranen in Klappenbauweise erlauben manchmal ein harmonisches Schwingungsgeräusch während des Ausatmens aufgrund der natürlichen Schwingungsfrequenz der Membran.
Das harmonische Schwingungsgeräusch während des Ausatmens, das aus den natürlichen Schwingungsfrequenzen der Membran resultiert, kann dadurch reduziert oder ausgeschlossen werden, dass die Membran gegen den Ventilsitz vorgespannt wird. Die U.S. 4,759,356 offenbart ein Lautbildungsventil mit einer Membran, die zum Ventilsitz hin so vorgespannt ist, dass die Ventilmembran eine konvexe Form auf der Seite der Membran hat, die dem Ventilsitz zugewandt ist. Ventile mit Membranen, die flach hergestellt und gegen den Ventilsitz vorbelastet (vorgespannt) sind, um eine harmonische Schwingung während des Ausatmens zu verhindern, können jedoch für das Öffnen des Ventils einen hohen Umschlagdruck ergeben, was zu einem unbequemen Atmungswiderstand für den Patienten führt.
Die US-A-3 952 335 offenbart ein Steuerventil für eine Kehlkopfprothese mit einer Klappe, die zwischen einer normal offenen Stellung, in der die Klappe eine gekrümmte Form hat, die sich vom Ventilsitz weg biegt, um das Einatmen zu erleichtern, und einer geschlossenen Stellung beweglich ist, in der die Klappe sich ausglättet und im Ventilsitz ansprechend auf das Ausatmen anliegt. Der Zweck des Ventils der US-A-3 952 335 besteht darin, dem Patienten, dessen Kehlkopf entfernt worden ist, ein Kehlkopfsprechen zu ermöglichen. Das Kehlkopfsprechen erfordert die Erzeugung eines Geräusches. Die Prothese kann für diesen Zweck eine akustische Vorrichtung, wie eine Pfeife, aufweisen, die für das Einführen in die Steueröffnung angepasst ist, um die Klappe vom Sitz weg zu bewegen und um dem Patienten zu ermöglichen, ein akustisches Signal verlauten zu lassen. Der Zweck der US-A-3 952 335 besteht deshalb darin, ein Geräusch durch Vibration zu erzeugen. Insbesondere kann ein Vibrationselement, beispielsweise ein Federblatt, geeigneterweise eingepasst werden, um eine hörbare Schwingung zu erzeugen.
Die US-A-4 190 045 offenbart ein Dreiwege-Ausatmungs-Steuerventil mit einem dünnen kreisförmigen Flatterblatt, das auf die Fläche einer Membran mit einer einzigen zentral angeordneten konusförmigen Masse darauf ausgeformt ist.
In ähnlicher Weise offenbart die GB-A-1 146 683 ein Beatmungsventil mit einer flachen äußeren Membran, die an einer trichterförmigen inneren Membran angebracht ist. Die flache äußere Membran hat eine leicht konvexe Form auf einer Seite, die dem Ventilsitz zugewandt ist, auf dem die Membran sitzt, wenn der Patient ausatmet. Die äußere Membran hat ebenfalls eine einzige zentral angeordnete Masse, um die natürliche Schwingungsfrequenz der Membran abzusenken. Wenn sich die Membran nach innen und nach außen biegt, befindet sich die einzige zentral angeordnete Masse an der Stelle auf der Membran, die die maximale Auslenkung erfährt.
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem besteht darin, ein Lautbildungsventil bereitzustellen, das beim Atmen des Patienten eine geringe Geräuschvibration hat.
Dieses Problem wird durch ein Lautbildungsventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstände der Ansprüche 2 bis 8.
Erfindungsgemäß hat ein Lautbildungsventil, das mit einem Beatmungsschlauch zusammenwirkend verbindbar ist, der an einen Luftweg des Patienten angeschlossen ist, ein Ventilgehäuse in einem ersten und einem zweiten Ende, durch die Gas in das Ventilgehäuse hinein und aus ihm herausgeht. Das erste Ende ist an dem Beatmungsschlauch für den Durchgang von Gas zwischen dem Beatmungsschlauch und dem Ventilgehäuse anschließbar. In dem Ventilgehäuse befindet sich ein Ventilsitz zwischen dem ersten und zweiten Ende. Es ist eine dünne flexible Membran vorgesehen, die an dem Ventilsitz sitzt, wenn der Patient ausatmet. Die Membran hat den Komfort verbessernde bauliche Merkmale zu denen 1) eine Form, die wenigstens teilweise auf einer Seite der Membran, die dem Sitz zugewandt ist, konkav ist, und/oder 2) eine Bahn mit im Wesentlichen gleichförmiger Dicke gehören, wobei eine Vielzahl von getrennten Bereichen mit unterschiedlichen Dicken um die Bahn herum verteilt sind, die in der Lage sind, eine Resonanzvibration der Membran während der Beatmung durch den Patienten zu dämpfen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine teilweise schematische Schnittansicht eines Lautbildungsventils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine teilweise geschnittene schematische Darstellung, die die Verwendung eines Ventils nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
3A ist eine teilweise schematische Seitenansicht einer flexiblen Membran gemäß einer Ausführungsform.
3B ist eine Unteransicht der in 3A gezeigten flexiblen Membran.
4A ist eine teilweise schematische Seitenansicht einer flexiblen Membran gemäß einer weiteren Ausführungsform.
4B ist eine Ansicht der in 4A gezeigten Membran von unten.
5A ist eine teilweise schematische Seitenansicht einer flexiblen Membran gemäß einer weiteren Ausführungsform.
5B ist eine Ansicht der in 5A gezeigten flexiblen Membran von unten.
6A ist eine teilweise schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer flexiblen Membran.
6B ist eine Ansicht der in 6A gezeigten flexiblen Membran von unten.
6C ist eine schematische Seitenansicht eines Teils der in 6B gezeigten Membran.
6D ist eine schematische Seitenansicht eines Teils der in 6B gezeigten Membran.
Ins Einzelne gehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
1 zeigt ein Lautbildungsventil 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Lautbildungsventil 10 hat ein Ventilgehäuse 12 mit einem ersten Ende 14 und mit einem zweiten Ende 16, in die Gas, beispielsweise Luft oder Sauerstoff, in das Ventil 10 hinein oder aus ihm herausgeht.
Das erste Ende 14 des Ventils 10 ist mit einem Beatmungsschlauch, beispielsweise einem Tracheotomie-Tubus 18 verbindbar, was in 2 gezeigt ist.
Bei der gezeigten Ausführungsform ist das Lautbildungsventil 10 ein In-line-Lautbildungsventil, bei welchem das zweite Ende 16 mit einer Gasquelle, beispielsweise Sauerstoff (nicht gezeigt) durch eine Leitung 20 verbindbar ist. Die Erfindung ist jedoch gleichermaßen auf endaufpassbare Lautbildungsventile anwendbar, die beispielsweise an dem Ende eines Beatmungsschlauchs, wie eines Tracheotomie-Tubus 18 befestigt werden und die mit einer weiteren Leitung, wie der Leitung 20, nicht verbindbar sind.
Gemäß 1 ist ein Ventilsitz 22 in dem Ventilgehäuse 12 zwischen dem ersten Ende 14 und dem zweiten Ende 16 angeordnet. Um den Umfang eines Schaftes 26 herum ist eine dünne flexible Membran 24 angebracht und kann an dem Schaft 26 durch einen Vorsprung 28 oder durch eine andere geeignete Einrichtung gehalten werden.
Die Membran 24 kann aus irgendeinem geeigneten flexiblen Material, wie Silikonkautschuk, hergestellt werden und kann irgendeine geeignete Dicke haben, beispielsweise etwa 0,005 bis 0,02 Zoll (0,13 bis 0,54 mm).
Die vorliegende Erfindung stellt für einen Patienten den Komfort verbessernde Bauelemente bereit, die geringere Umschlagdrucke erfordern, um das Ventil beim Einatmen zu öffnen, und die das Auftreten eines harmonischen Schwingungsgeräusches während der Verwendung reduzieren oder verhindern.
3A und 3B zeigen eine Membran 24a, die teilweise um ihren Umfang herum im Bereich 30 an einer Seite 32 der Membran 24a konkav ist, die dem Ventilsitz 22 zugewandt ist.
Die in 3A und 3B gezeigte Membran sitzt auf dem Ventilsitz 22, wenn die Membran sich in Ruhe befindet. Bei dieser Ausführungsform ist ein äußerer ringförmiger Randbereich 34 der Membran, der eine relativ kleine Größe der Membranmasse aufweist, an dem Ventilsitz 22 in der Schließstellung angeordnet, während die Restmasse der Membranmasse, die aus dem konkaven Abschnitt 30 und dem ringförmigen inneren Membranabschnitt 36 besteht, weg von der Ebene 38 des Ventilsitzes 32 angeordnet ist. Dementsprechend ist der größte Teil der Membranmasse an der Ebene 38 des Ventilsitzes 22 angeordnet, wenn der ringförmige Membranrandbereich 34 an dem Ventilsitz 22 angeordnet ist, während sich das Ventil in Ruhe befindet, wodurch dem Ventil ein "geschlossener" Zustand erteilt wird. Während des Einatmens muss eine relativ kleine Menge der Membranmasse in die Offenstellung bewegt werden, wodurch der Umschlagdruck das Öffnen verringert und der Druckabfall reduziert wird, wenn sich das Ventil einmal in der Offenstellung befindet. Dadurch, dass die Membran an dem Ventilsitz sitzt, wenn sich die Membran in Ruhe befindet, wird außerdem eine "natürliche" Abdichtung aufrechterhalten, während sich das Ventil in Ruhe befindet, was einen Leckstrom und ein zugehöriges Schwingungsgeräusch verringert oder beseitigt.
4A und 4B zeigen eine weitere Ausführungsform, bei der eine Vielzahl von getrennten Bereichen 40 unterschiedlicher Dicken auf einer ebenen (planaren) Membran 24b vorgesehen sind. Bei der in 4A und 4B gezeigten Ausführungsform hat die Membran 24b einen Stegabschnitt 42, der eine im Wesentlichen gleichförmige Dicke von beispielsweise 0,008 Zoll (0,2 mm) aufweist. Die getrennten Bereiche 40 haben die Form von erhabenen Höckern, die auf der Bahn 42 verteilt und im Abstand und der Größe willkürlich bemessen sind, um die Membranmasse, beispielsweise während des Ausatmens dynamisch zu dämpfen, wobei eine harmonische Frequenz und eine daraus resultierende Schwingungsresonanz der Membran nicht auftritt. Wie in 4A zu sehen ist, haben die Höcker eine Dickenabmessung, die wesentlich größer als die Dickenabmessung des Bahnabschnitts 42 ist. Zusätzlich ist zu sehen, dass die Höcker über der Fläche der Bahn 42 nicht gleichförmig verteilt sind. Bei bevorzugten Ausführungsformen haben die Höcker unterschiedliche Größen und sind willkürlich zueinander beabstandet, um so eine Schwingungsresonanz der Membran zu vermeiden.
5A und 5B zeigen eine Kombinationsmembran 24c mit Höckern 40, wie vorstehend unter Bezug auf 4A und 4B beschrieben wurde. Die in 5A und 5B gezeigten Höcker sind um den Ringrandabschnitt 34 der Membran 24c angeordnet. Bei dieser Ausführungsform hat die Membran 24c einen konkaven Abschnitt 30, wie er oben unter Bezug auf die 3A und 3B beschrieben wurde.
Bei den Ausführungsformen, die in 6A, 6B, 6C und 6D gezeigt sind, bestehen die Höcker aus sich radial erstreckenden Rippen 40a, die sich von dem zentralen Bund 44 der Membran zu dem äußeren Rand 46 des ringförmigen Randabschnitts 34 erstrecken. Wie aus 6B, 6C und 6D zu sehen ist, können die Höcker 40a unterschiedliche Dicken und Breiten bezüglich einander haben und bezogen auf die Membran 24d am Umfang nicht gleichförmig beabstandet sein, so dass eine harmonische Schwingung und ein daraus resultierendes Geräusch während der Verwendung reduziert oder beseitigt werden.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Lautbildungsventil bereit, welches den Komfort eines Patienten während des Einsatzes verbessert, indem die Umschlagdrucke zum Öffnen des Ventils verringert werden und eine harmonische Schwingung der Membran und ein daraus resultierendes Geräusch während des Einsatzes reduziert oder beseitigt wird.

Claims

Lautbildungsventil (10), das an einen Beatmungsschlauch (18) für ein Zusammenwirken mit ihm anschließbar ist, der mit dem Atemweg eines Patienten verbunden ist, wobei das Ventil – ein Ventilgehäuse (12) mit einem ersten und einem zweiten Ende (14, 16), durch die Gas in das Ventilgehäuse (12) hinein und aus ihm heraus geht, wobei das erste Ende an den Beatmungsschlauch (18) für den Durchgang von Gas zwischen dem Beatmungsschlauch (18) und dem Ventilgehäuse (12) anschließbar ist, – einen Ventilsitz (22), der in dem Ventilgehäuse (12) zwischen dem ersten und zweiten Ende (14, 16) angeordnet ist, und – eine dünne flexible Membran (24) aufweist, die an dem Ventilsitz (22) sitzt, wenn der Patient ausatmet, dadurch gekennzeichnet, – dass die Membran (22) eine Bahn (42) mit im wesentlichen gleichförmiger Dicke aufweist, – wobei eine Vielzahl von getrennten Bereichen (40) mit unterschiedlichen Dicken um die Bahn (42) herum verteilt sind, die in der Lage sind, eine Resonanzvibration der Membran (24) während der Beatmung durch den Patienten zu dämpfen.
Lautbildungsventil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (24) eine Form hat, die wenigstens teilweise auf einer Seite (32) der Membran (24) konkav ist, die dem Ventilsitz (22) zugewandt ist, und die auf dem Ventilsitz (22) sitzt, wenn sich die Membran (24) in Ruhe befindet.
Lautbildungsventil (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gesonderten Bereiche (40) Dickenabmessungen haben, die wesentlich größer als eine Dickenabmessung des Abschnitts der Bahn (42) sind.
Lautbildungsventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der gesonderten Bereiche (40) ungleichförmig um den Abschnitt der Bahn (42) herum verteilt ist.
Lautbildungsventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gesonderten Bereiche (40) aus sich radial erstreckenden Rippen (40a) bestehen.
Lautbildungsventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der gesonderten Bereiche (40) eine unterschiedliche Größe bezogen auf andere der gesonderten Bereiche (40) haben.
Lautbildungsventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der gesonderten Bereiche (40) bezogen auf andere der gesonderten Bereiche (40) unterschiedliche Dicken haben.
Lautbildungsventil (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (40a) am Umfang in einem nicht gleichförmigen Abstand um die Membran (24) herum angeordnet sind.