NO139665B - Anordning for innsuging og tvungen utblaasing av gass til en pasient - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning for innsuging og tvungen utblåsing til en pasient av den ene eller den andre eller en blanding av flere behandlingsgasser, f.eks. atmosfæreluft og oxygen, med en ventilasjonsballong eller lignen-

de av den type som anvendes for å gi kunstig ånding eller gi narkose og som er selvekspanderende, dvs. gjenopptar automatisk sin form etter sammentrykking. Ballongen er utstyrt med en en-veis innsugningsventil for tilførsel av luft og/eller annen gass til ballongen, og en treveis åndningsventil som er tilsluttet til en åndningsmaske eller lignende anordning enten direkte eller via en forbindelsesledning. En slik selvekspanderende ballong fungerer i prinsipp på følgende måte: Ved sammentrykking av ballongen presses den i ballongen foreliggende gass gjennom utløpsventilen og videre til pasientens luftveier via åndningsmasken. Deretter frislippes ballongen som gjenopptar sin opprinnelige form takket være sin selvekspansjonsevne, hvorved et undertrykk dannes i ballongen.

På grunn av dette undertrykk fylles ballongen igjen med gass

via innsugningsventilen, hvoretter en ny innblåsing kan skje.

I ventilasjonsystemer av dette slag vil man ofte for-uten hovedgassen, som tilføres gjennom innsugningsventilen,

også tilsette en behandlingsgass, f.eks. oxygengass eller nar-kosegass, hvorved hovedgassen og tilsetningsgassen skal kunne blandes i vilkårlige proporsjoner. I kjente systemer tilsettes slik gass via en separat ventil som munner ut i ballongen. Ettersom slike tilsetningsgasser tilføres med relativt høyt

trykk (1-3 ato) må man foreta særskilte sikkerhetsforanstalt-ninger for at pasienten ikke skal utsettes for skadelig overtrykk forårsaket av tilsetningsgassene. Dette problem har hit-til ikke blitt løst på tilfredsstillende måte.

Hensikten med oppfinnelsen er derfor å tilveiebringe en anordning i forbindelse med ventilasjonsballonger av det angitte slag, hvilket gjør det mulig å blande en hovedgasstrøm med minst én tilsetningsgasstrøm i vilkårlige proporsjoner, dvs. trinnløst fra 100 % hovedgass til 100 % tilsetningsgass, uten at der fore-ligger noen risiko for utillatelig overtrykk i systemet på grunn av tilsetningsgassens tilførselstrykk. Den for dette formål fore-slåtte konstruksjon som defineres nærmere i det etterfølgende og i patentkravene, er også sirlig driftssiker, da den savner bevegeli-ge deler, og dessuten er meget lett å rengjøre.

Oppfinnelsen angår følgelig en anordning for innsugning og tvungen utblåsning til en pasient av den ene eller den annen eller en blanding av flere behandlingsgasser, f.eks. atmosfærisk luft og oxygen, av hvilke den ene taes ut fra et trykkløst system med en selvekspanderende lungeventilasjonsballong eller lignende som har et innløp med en deri virksom tilbakeslagsventil og et til pasienten ledende utløp, hvilken anordning er kjennetegnet ved at den omfatter en innsugningsventil med et sylindrisk hus med en utløpsåpning sentralt anordnet i eller i forbindelse med sylinderens ene endevegg, tilsluttet ballongens innløp, hvilken innsugningsventil er utstyrt med i det minste en radielt utenfor utløps-åpningen beliggende innsugning såpning i åpen forbindelse med det trykkløse system, eventuelt via en åpen gassoppsamlingsbeholder, og med i det minste én tilførselsdyse for tilført gass under trykk, som munner tangentielt i innsugningsventilen inntil innsugningsåpningen, slik at trykkgasstrømmen påvirker innsugningen gjennom innsugningsåpningen ved forandring av trykkfallet mellom innsugningsåpningen og utløpsåpningen.

I ventilkonstruksjonen ifølge oppfinnelsen dannes ved tilførsel av tilsetningsgass under trykk en hvirvelstrøm mellom den tangentielt anordnede inngangsdyse (eller dysene) og den sentrale utløpsåpning. Eftersom det trykkfall som denne hvirvel fremkaller (se videre i det etterfølgende), blir effektivt hovedsakelig bare i området mellom utløpsåpningen og den innsugningsåpning (eller del av en innsugningsåpning) som radielt befinner seg nærmest utløpsåpningen, er innsugningsåpningen eller -åpningene fortrinnsvis anordnet langs en sirkelbue med samme sentrum som utløpsåpningen. Det er herved særskilt hen-siktsmessig å anordne innsugingsåpningen henholdsvis -åpningene, hvilke fortrinnsvis er klaff-formede, langs hvirvelkammerets periferi.

Innsugingsventilene ifølge oppfinnelsen arbeider på følgende måte: Utløpsåpningen tilsluttes til innløpet på en selvekspanderende ventilasjonsballong og inngangsdysen hhv. -dysene kobles til en hvilken som helst egnet tilsetningskilde for gass, f.eks. en trykkbeholder for 02- Tilførselen av tilsetningsgass i ventilen reguleres på kjent måte med en egnet ventil, f.eks. en konvensjonell strupeventil.

Når ventilasjonsballongen under sin ekspansjonsfase suger inn hovedgass, f.eks. atmosfæreluft gjennom innsugingsåpningen eller -åpningene, vil den innsugede hovedgass normalt - dvs. når ingen tilsetningsgass tilføres - strømme radielt gjennom hvirvelkammeret til den sentrale utløpsåpning og inn i ven-tilas jonsballongen via tilbakeslagsventilen uten at det oppstår noe nevneverdig trykkfall i hvirvelkammeret. Den selvekspanderende ventilasjonsballong vil derved utelukkende suge inn hovedgass med en hastighet som bestemmes av den selvekspanderende ballongs elastiske egenskaper og trykkfallet gjennom hele inn-gangsventilen ved uhindret strømning.

Når man derimot tilfører en tilsetningsgass (f.eks. C^) fra en trykkilde via den eller de tangentielt anordnede dyser, danner tilsetningsgassen en hvirvel som løper spiralformet fra dysene mot sentrum. Som kjent for hvirvelstrømninger oppstår derved en trykkforskjell mellom dysene og sentrum der utløpsåpningen er anordnet, slik at trykket i sentrum er høyere enn ved omkretsen, der dysene og innsugingsåpningene er anordnet. Når hvirvelkammerets og inngangsdysenes dimensjoner samt størrelsen på innsugingsåpningene og den sentrale utløpsåpning er gitt avhenger størrelsen på denne trykkforskjell utelukkende av den mengde tilsetningsgass som tilføres via den eller de tangentielle inngangsdyser.

Når en slik tilsetningsgass tilføres fra en trykkilde via de tangentiale inngangsdyser under ventilasjonsballongens innsugingsfase, dannes en likevekt mellom mengden av hovedgasa og mengden av tilsetningsgass som suges inn i ballongen, ettersom dennes elastisitet skaper et karakteristisk undertrykk ved hvirvelkammerets sentrale utløpsåpning. Ved innsugingsåpningene som befinner seg lenger ut fra utløpsåpningen, fortrinnsvis ved hvirvelkammerets periferi, vil imidlertid dette undertrykk være mindre på grunn av trykkfordelingen i hvirvelen. På denne måte vil den hastighet med hvilken hovedgassen suges inn i hvirvelkammeret via innsugingsåpningene og som er bestemt gjennom størrelsen av det undertrykk som råder ved innsugingsåpningene, være bestemt ■ av hvor stor mengde tilsetningsgass som tilføres hvirvelkammeret via de tangentielle inngangsdyser. Jo større mengde tilsetningsgass som tilføres, desto mindre andel hovedgass suges inn og desto større andel tilsetningsgass suges inn i ballongen.

Når mengden av tilsetningsgass økes til en bestemt verdi vil trykkforskjellen mellom innsugingsåpningene og utløps-åpningen bli lik det undertrykk som dannes ved den. sentrale ut-løpsåpning på grunn av ballongens elastisitet. Derved blir undertrykket ved innsugningsåpningen 0. Den av tilsetningsgassen dannede hvirvel vil derved forhindre at hovedgass over hodet suges inn i ballongen, som i dette tilfelle således utelukkende fylles med tilsetningsgass. Fyllingstiden for den selvekspanderende ventilasjonsballong er i denne situasjon lik den tid som kreves for å tilføre den mengde tilsetningsgass som ventilasjonsballongen skal fylles med for å bli fullt ekspandert.

Ved å variere mengden av tilført tilsetningsgass kan man således kontinuerlig variere konsentrasjonen mellom 0 % og 100 % tilsetningsgass, og ventilasjonsballongens ekspansjonstid vil derved være kortest ved 0 % og lengst ved 100 % tilsetningsgass .

Når den selvekspanderende ventilasjonsballong har av-sluttet sin ekspansjon, skjer en strømningsdeling av tilsetningsgassen på en slik måte at en del strømmer gjennom den sentrale utløpsåpning og inn i ventilasjonsballongen, mens resten strøm-mer ut fra hvirvélkammeret via innsugningsåpningene.

Under ventilasjonsballongens kompressjonsfase vil overtrykket i ballongen stenge den tilbakeslagsventil som er plassert mellom hvirvelkammerets sentrale utløpsåpning og ventilasjonsballongen. Herved vil den av tilsetningsgassen dannede hvirvel ødelegges, hvorved all tilsetningsgass strømmer ut gjennom innsugningsåpningene uten nevneverdig trykkfall.

I ventilasjonskonstruksjonen ifølge oppfinnelsen kan således pasientens lunger aldri direkte utsettes for det livs-farlig høye tilførselstrykk på tilsetningsgassen. Hvis man vil utnytte også den del av tilsetningsgassen som strømmer ut bakveien gjennom innsugningsåpningene under ballongens hvile-og kompressjonsfase, kan man utstyre innsugingsventilen med en liten og lett håndterlig gassoppsamlingsbeholder, i hvilken tilsetningsgassen under hvile- og kompresjonsfasen akkumuleres for senere å innsuges i stedet for (eller sammen med) hovedgassen.

Enkelte spesielle utførelsesformer av innsugingsventilene ifølge oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det etter-følgende under henvisning til de medfølgende tegninger i hvilke fig. 1 og 2 viser et tverrsnitt og et lengdesnitt gjennom en innsugingsventil ifølge oppfinnelsen.

Fig. 3 viser innsugingsventilen ifølge fig. 1 og 2 anordnet på en selvekspanderende ventilasjonsballong med marker-ing av strømningsforløpet under ballongens ekspansjonsfase når ingen tilsetningsgass tilføres,

fig. 4 viser et snitt gjennom innsugingsventilen ifølge fig. 3 med strømningsbanen markert,

fig. 5 og 6 tilsvarer fig. 3 hhv. 4, men viser strøm-ningsf orløpet under ballongens ekspansjonsfase når tilsetningsgass tilføres,

fig. 7 og 8 tilsvarer fig. 3 hhv. 4, men viser strøm-ningsf orløpet for tilsetningsgassen under ballongens hvilefase,

fig. 9 og 10 tilsvarer fig. 3 hhv. 4, men viser strøm-ningsforløpet for tilsetningsgassen under ballongens kompressjonsfase,

fig. 11 viser et snitt gjennom innsugingsventilen når den er utrustet med en gassoppsamlingsbeholder,

fig. 12 viser en alternativ utførelsesform der til-bakeslagsventilelementet er anordnet på ventilasjonsballongen

1 stedet for på selve utsugningsventilen, og

fig. 13 viser en innsugingsventil ifølge oppfinnelsen som er forsynt med to inngangsdyser for tilsetningsgass og et flertall innsugingsåpninger.

Den på fig. 1 og 2 viste innsugingsventil ifølge oppfinnelsen omfatter et ventilhus 1 som inneslutter et sylindrisk hvirvelkammer 1' som har en perifert anordnet innsugingsåpning 2 i form av en sirkelbueformet spalte og en sentral utløpsåpning 4. En inngangsdyse 3 munner . tangentielt ut i hvirvelkammeret 1', og denne dyse er beregnet til å tilsluttes til en (ikke vist) trykkilde for tilsetningsgass. Den sentrale utløps-åpning 4 er ved denne utførelsesform forlenget med en rørformet tilslutningsstuss 5 med en tilbakeslagsventil innbefattet et ventilsete 6 og et bevegelig ventilelement 7. Denne tilbakeslagsventil som tillater strømning bare i retning fra hvirvelkammeret 1', kan være utformet på konvensjonell måte. På fig. 1 og 2 vises med 8 skjematisk strømningsforløpet for tilsetningsgass fra dysen 3 når tilbakeslagsventilen 6, 7 er åpen under ventilasjonsballongens ekspansjonsfase. På fig. 3 er innsugingsventilen ifølge oppfinnelsen koblet til en konvensjonell, selvekspanderende ventilasjonsballong 9 hvis utløpsende 10 på konvensjonell måte kan tilsluttes til pasientens luftveier, f.eks. via en (skjematisk vist) treveis åndningsventil av kjent type. Innsugingsventilens tilslutningsstuss 5 er herved tettende koblet til en innløpsåpning 11 i ventilasjonsballongen 9. Fig. 3 og 4 viser ventilasjonsballongens 9 ekspansjonsfase (hvilket er markert med pilene A) for det tilfelle når ingen tilsetningsgass tilføres via inngangsdysen 3. Under denne ar-beidsfase er tilbakeslagsventilen 6, 7 åpne og den innsugede hovedgass strømmer hovedsakelig radielt gjennom hvirvelkammeret 1' fra innsugningsåpningen 2 til den sentrale utløpsåpning 4 uten nevneverdig trykkfall fra periferi til sentrum. Deretter strømmer hovedgassen gjennom tilslutningsstussen 5 og tilbakeslagsventilen 6, 7 inn i ballongen 9. Hovedgassens strømnings-bane er i tegningene markert med henvisningsbetegnelsen 12.

Også fig. 5 og 6 illustrerer ventilasjonsballongens 9 ekspansjonsfase, men i dette tilfelle tilføres også tilsetningsgass gjennom dysen 3. Som det fremgår av disse figurer strøm-mer tilsetningsgassen spiralformet fra dysen 3 til utløpsåpnin-gen 4. På grunn av tilsetningsgassens 8 hvirvelstrømning vil også hovedgassen strømme spiralformet fra inngangsåpningen 2

til den sentrale utløpsåpning 4. På grunn av hvirvelstrømmin-gen i hvirvelkammeret 1' opptrer en trykkforskjell mellom innsugingsåpningen 2 og den sentrale utløpsåpning 4. Jo større mengde tilsetningsgass som tilføres via dysen 3, desto større blir trykkforskjellen mellom innsugingsåpningen 2 og utløpsåpningen 4 og desto mindre blir det drivende undertrykk ved innsugingsåpningen 2, hvorved en mindre andel hovedgass tilføres til ballongen 9. Samtidig øker også den tid som kreves for å fylle ballongen 9 med en besteiivt mengde gass. Når mengden av tilført tilsetningsgass er så stor at trykkforskjellen i hvirvelen mellom innsugingsåpningen 2 og utløpsåpningen 4 er lik det undertrykk som oppstår ved den sentrale utløpsåpning 4 på grunn av ballongens 9 ekspansjon, opphører tilførselen av hovedgass 12 til ballongen 9, da det drivende trykk ved innsugingsåpningen 2 i denne situasjon er 0 og ballongen i stedet fylles bare med tilsetningsgass.

På fig. 7 og 8 vises strømningsforløpet når ballongen

9 befinner seg i ekspandert hviletilstand for det tilfelle når tilsetningsgass tilføres via dysen 3. Derved oppdeles tilsetningsgassen i to strømningsdeler, av hvilke den første - 8 - strømmer gjennom den sentrale utløpsåpning 4 inn i ballongen 9, mens den andre - 8' - striømmer ut "bakveien", gjennom innsugingsåpningen 2.

På fig. 9 og 10 vises strømningsforløpet for tilsetningsgassen under ballongens 9 kompresjonsfase, dvs. når gass blåses inn i pasienten. Overtrykket i ballongen 9 vil derved stenge tilbakeslagsventilen 6, 7, hvorved all tilsetningsgass vil strømme ut bakveien gjennom innsugingsåpningen 2 uten nevneverdig trykkfall.

På fig. 11 vises en innsugingsventil ifølge oppfinnelsen utstyrt med en gassoppsamlingsbeholder 15 som gjør det mulig å ivareta den tilsetningsgass som under ballongens hvilefase og kompresjonsfase strømmer ut gjennom innløpsåpningen 2. Innsugingsventilen er ved denne utførelsesform forsynt med e,t forkammer 13, gjennom hvilket hovedgassen strømmer før den under

innsugingsfasen passerer innsugingsåpningen 2. Forkammeret 13

er utstyrt med en tilslutningsstuss 14 på hvilken gassoppsam-lingsbeholderen 15 er tettende tilsluttet. Beholderen 15 kan eksempelvis være utført på konvensjonell måte som en ved ytter-enden åpen slange. Når tilsetningsgass 8' under ballongens hvile-og kompresjonsfaser strømmer ut gjennom innsugingsåpningen 2, akkumuleres den i beholderen 15 for deretter å innsuges i stedet for (eller sammen med) hovedgass under ballongens ekspansjonsfase.

Den måte på hvilken ventilens tilslutning til ventilasjonsballongen er utformet er ikke kritisk for ventilens funksjon.

Således er det f.eks. ikke nødvendig at den tilbakeslagsventil som sikrer strømning bare fra ventilutløpet og inn i ballongen er anordnet i selve ventilkonstruksjonen, idet den kan være anordnet i selve ballongens innsugningsdel. En slik alternativ utførelses-form vises på fig. 12, hvori tilbakeslagsventilemenentet 6' og 7' ved ballongens 9 innsugningsdel 11 fyller samme funksjon som ven-tilelementene 6, 7 i den på fig. 1-11 viste utførelsesform.

Det er heller ikke nødvendig å utnytte en eneste, sirkelbueformet innsugingsåpning, da samme effekt kan oppnås med to eller flere innsugingsåpninger plassert på annen måte enn den på fig. 1-12 viste klaff 2, hvilket lett kan innses av fagmannen på området. Det vesentlige er at innsugingsåpningen hhv. -åpningene befinner seg radielt utenfor den sentrale ut-løpsåpning 4 slik at et trykkfall kan dannes mellom den sentrale utløpsåpning og innsugingsåpningen hhv. -åpningene når tilsetningsgass tilføres, og at innsugingsåpningene er tilstrekke-lig store for ikke å forårsake noe betydelig trykkfall. Innsugingsåpningene behøver selvsagt heller ikke å være anordnet i veggen midt imot utløpsåpningen, men de kan f.eks. også være anordnet i samme vegg som utløpsåpningen eller i hvirvelkammerets sylindriske sidevegg. Som allerede angitt ovenfor kan man også anvende to eller flere tangentielle inngangsdyser 3 for tilsetningsgass uten at konstruksjonens prinsippielle arbeids-metode forandres, og man kan derved også tilsette forskjellige tilsetningsgasser via de forskjellige dyser. For å belyse disse varianter vises på fig. 13 en alternativ utførelsesform av en ventilkonstruksjon ifølge oppfinnelsen som er forsynt dels med to tangentielt anordnede inngangsdyser 3' for tilsetningsgass og dels med et større antall innsugingsåpninger 2'.

Claims (5)

1. Anordning for innsugning og tvungen utblåsning til en pasient av den ene eller den annen eller en blanding av flere behandlingsgasser, f.eks. atmosfærisk luft og oxygen, av hvilke den ene taes ut fra et trykkløst system med en selvekspanderende lungeventilasjonsballong (9) eller lignende som har et innløp med en deri virksom tilbakeslagsventil (6, 7) og et til pasienten ledende utløp, karakterisert ved at den omfatter en innsugningsventil (1) med et sylindrisk hus med en utløpsåpning (4) sentralt anordnet i eller i forbindelse med sylinderens ene endevegg, tilsluttet balongens (7) innløp (11), hvilken innsugningsventil er utstyrt med i det minste en radielt utenfor utløpsåp-ningen (4) beliggende innsugningsåpning (2) i åpen forbindelse med det trykkløse system, eventuelt via en åpen gassoppsamlingsbeholder, og med i det minste én tilførselsdyse (3) for tilført gass under trykk, som munner tangentielt i innsugningsventilen inntil innsugningsåpningen (2), slik at trykkgasstrømmen (8) påvirker innsugningen gjennom innsugningsåpningen ved forandring av trykkfallet mellom innsugningsåpningen (2) og utløpsåpningen (4).

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at innsugningsåpningen (2) utgjøres av minst én sirkelbueformet spalte som er anordnet langs innsugningsventilens (1) periferi.

3. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at innsugningsåpningen henholdsvis -åpningene (2, 2') er anordnet på den endevegg av innsugningsventilen (1) som befinner seg midt imot utløpsåpningen (4).

4. Anordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at innsugningsåpningen henholdsvis -åpningene (2, 2<*>) er anordnet i innsugningsventilens (1) sylindriske vegg.

5. Anordning ifølge hvilke som helst av kravene 1-4, karakterisert ved at den også innbefatter en gassoppsamlingsbeholder (15) i form av et vidt rør hvis ene ende munner ut i innsugningsåpningen henholdsvis -åpningene (2, 2'), mens den annen ende er åpen.