Pierwszenstwo: Opublikowano: 12.111.1966 (P 113 467) 15.111.1965 dla zastrz. 1-6,9,12-14 21.IV.1965 dla zastrz. 7,8,10 i 11 Wielka Brytania 20.XI.1971 63841 KI. 61 a, 29/05 MKP A 62 b, 9/02 UKD Wspóltwórcy wynalazku: Holger Hesse, Frantz Hansen Wlasciciel patentu: Holger Hesse, Kopenhaga (Dania) Zawór oddechowy Przedmiotem wynalazku jest zawór oddechowy, za po¬ moca którego doprowadza sie do pluc pacjenta powie¬ trze lub gaz, na przyklad z worka elastycznego scisli¬ wego do oddychania (dla anestezjologii lub ratownictwa) lub zbiorników podobnych, lub tez z butli ze sprezo¬ nym gazem.Znane zawory oddechowe zawieraja ruchomy, sztyw¬ ny element który przesuwany jest do róznych polozen roboczych, za pomoca sprezyn, elektromagnesów lub ich sily ciezkosci. Wraz z sila sprezyn lub elektromagnesów wspóldziala napór dynamiczny powietrza wzglednie ga¬ zu przy jego wlocie do zaworu, albo tez podcisnienie w jednym z przewodów na przyklad w wyniku naturalnego wdychania. Zaden ze znanych zaworów, wyposazonych w sztywny element jakiegokolwiek typu, nie sprostal dotychczas wymienionym wymogom w stopniu w pelni zadowalajacym, poniewaz duza bezwladnosc tego ele¬ mentu oraz tarcie wewnetrzne powodowalo znaczne opóznienie otwierania kanalów doprowadzajacych po¬ wietrze do chorego. Skomplikowany uklad szczelin po¬ wodowal czeste ich zatykanie sie i zamarzanie, co jest niedopuszczalne w tego rodzaju urzadzeniach.Celem wynalazku jest opracowanie zaworu oddecho¬ wego, nie posiadajacego wyzej wymienionych wad i nie¬ dogodnosci, zawierajacego jako element zamykajacy — elastyczny element gumowy o malej bezwladnosci wy¬ korzystujacy wlasna sprezystosc.Zawór oddechowy wedlug wynalazku zawiera element zaworowy w postaci elastycznego kolpaka z materialu elastycznego posiadajacy czasze oraz szczeliny obwodo- 10 15 20 25 30 we przy czym kolpak ten osadzony jest na koncówce przewodu wlotowego wewnatrz komory obudowy zawo¬ ru, przy czym szczeliny tego kolpaka w jego stanie swo¬ bodnym sa zamkniete a koncówki przewodu wlotowego i wylotowego stanowia pierscieniowe scianki umiesz¬ czone wewnatrz komory obudowy naprzeciwlegle i wza¬ jemnie oddalone przy czym czasza kolpaka znajduje sie miedzy tymi koncówkami i przynajmniej jedna szczeli¬ na kolpaka znajduje sie z boku czaszy kolpaka.Wedlug wynalazku kolpak sklada sie z dwóch czesci z elastycznego tworzywa, z których jedna stanowi pla¬ ska membrane zewnetrzna a druga w ksztalcie lejka membrane wewnetrzna, przy czym membrany te maja jednakowy ksztalt obwodowy i polaczone sa ze soba na ograniczonych odcinkach obwodu zewnetrznego, a odcinki nie polaczone stanowia szczeliny obwodowe otwarte przy stosunkowo niskim cisnieniu w obudowie równym lub wiekszym niz w przewodzie wlotowym, przy czym zewnetrzna membrana ma ksztalt wklesly a jej strona wypukla zwrócona jest w obudowie w kie¬ runku przewodu wlotowego.Zgodnie z wynalazkiem koncówka przewodu wloto¬ wego ma kolowy przekrój poprzeczny a srednica otwo¬ ru elementu zaworowego jest mniejsza od zewnetrznej srednicy tej koncówki. Ponadto zewnetrzna membrana polaczona jest z membrana wewnetrzna dwiema prze¬ ciwleglymi od siebie czesciami obwodu znajdujacego sie na mniejszej srednicy podluznego otworu membrany przy czym srednica osadzenia membrany wewnetrznej na koncówce przewodu wlotowego jest mniejsza niz 63841(3841 srednica zewnetrzna te koncówki. Ponadto, w czesciach obwodu polaczenia membran elementu zaworowego, membrana wewnetrzna posiada wystepy umieszczone pionowo w stosunku do membrany zewnetrznej, a na powierzchni zewnetrznej membrany umieszczona jest na¬ kladka do tlumienia drgan, przy czym nakladka ta umieszczona jest na wewnetrznej powierzchni tej mem¬ brany.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykla¬ dzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 — przed¬ stawia schemat zaworu oddechowego typu trójdrozne- go, z elementem elastycznym w przekroju podluznym, fig. 2 — schemat zaworu oddechowego, z elastycznym elementem w przekroju podluznym, fig. 3 — zawór od¬ dechowy w przekroju podluznym, fig. 4a — elastyczny element zaworu w polozeniu swobodnym zajmowanym wewnatrz korpusu zaworu w przekroju podluznym, fig. 4b — element elastyczny, w widoku od strony otwo¬ ru, fig. 5a — element elastyczny w stanie swobodnym w przekroju podluznym, fig. 5b — ten sam element w widoku od strony otworu.Przedstawiony schematycznie na fig. 1 i 2 zawór ma obudowe 1, w której znajduje sie komora 2. Do wew¬ natrz komory 2 doprowadzony jest przewód wlotowy 3 osadzony szczelnie w sciance szczytowej 4 obudowy, przy czym wewnetrzna koncówka 3a przewodu 3, znaj¬ duje sie w pewnym odstepie od wewnetrznej koncówki Sa przewodu wylotowego 5, osadzonego szczelnie w przeciwleglej sciance szczytowej 6 obudowy 1. Konców¬ ka zewnetrzna 3b przewodu wlotowego 3, polaczona jest ze zródlem powietrza lub gazu na przyklad z wor¬ kiem oddechowym. W bocznej sciance obudowy % za¬ woru w jej czesci srodkowej pomiedzy przeciwleglymi sciankami szczytowymi 4 i 6 znajduje sie otwór, któ¬ rego wyprowadzony na zewnatrz kolnierz 7, stanowi ka¬ nal oddechowy polaczony z drogami oddechowymi pacjenta albo zaopatrzony w urzadzenie do doprowa¬ dzania gazu lub powietrza do jego dróg oddechowych.Element elastyczny wykonany jest w postaci kolpaka 10 z miekkiej gumy, albo podobnego materialu, przy czym jego otwarta strona umieszczona jest szczelnie na koncówce 3a przewodu wlotowego 3 w komorze 2. Cza¬ sza 11 kolpaka 10 umieszczona jest w poblizu koncówki 5a przewodu wylotowego 5. Kolpak 10 wyposazony jest miedzy czasza 11 a polaczona czescia osadzona na kon¬ cówke 3a w szczeliny 12, z których trzy uwidoczniono na fig. 2.Rozmiary kolpaka, odstep pomiedzy koncówkami 3a i 5a przewodów wlotowego 3 i wylotowego 5, oraz ob¬ wód przeciwleglych do siebie koncówek tych przewo¬ dów sa dobrane tak, ze czasza 11 kolpaka, w stanie na¬ prezenia przedstawionym na fig. 2, zamyka przewód wylotowy 5 a w stanie swobodnym (przedstawionym na fig. 1) stanowi zawór zwrotny zamykajacy przewód wlotowy 3.W przykladowym wykonaniu zawór oddechowy przed¬ stawiony na fig. 3 elastyczny element zaworu 5a wyko¬ nany jest w postaci miecha.Obudowa 30 zaworu ma walcowa czesc srodkowa 31, w której zawarta jest komora 32. Z czescia srodkowa 31 polaczony jest przewód wylotowy 33, którego sredni¬ ca zewnetrzna jest mniejsza od srednicy czesci srodko¬ wej 31, a jego otwór wewnetrzny 34 stanowi kanal wy¬ lotowy komory 32, przy czym srednica otworu 34 jest mniejsza od srednicy komory 32. Przewód wylotowy 33 zawiera wewnatrz komory 32 koncówke 36, tworzaca gniazdo wylotowe otworu 34.W otwartym koncu obudowy 30, przeciwleglym da przewodu wylotowego 33, osadzony jest przewód wlo- 5 towy 37, posiadajacy otwór wewnetrzny 38, który sta¬ nowi kanal wlotowy komory 32. Przewód wlotowy 37, zakonczony jest koncówka 39 umieszczona wewnatrz, komory 32 przeciwlegle z odstepem w stosunku do kon¬ cówki 36 i posiadajacej krawedz 40, tworzaca gniazdo 10 przewodu wlotowego 37.W bocznej sciance srodkowej czesci 31 obudowy za¬ woru znajduje sie otwór kanalu 42 znajdujacego sie w przewodzie 41 prowadzacego do maski tlenowej pacjenta. 15 Elastyczny element 50 zaworu, przedstawiony na fig. 5a i 5b w stanie swobodnym, po zdjeciu z gniazda zaworu 3fi sklada sie z dwóch membran z podatnego elastycznego tworzywa na przyklad z gumy, a mianowi¬ cie z plaskiej membrany wewnetrznej 52, przy czym 20 obie te membrany maja jednakowy ksztalt okragly i po¬ laczone sa ze soba w obwodach zewnetrznych na przy¬ klad przez stopienie lub sklejenie w czesciach 53, 54 obwodu. Scianka otworu mniejszego membrany wew¬ netrznej 52 jest pogrubiona tworzac zgrubienie 55, któ- 25 rego czesc zewnetrzna 55a ma otwór wewnetrzny odpo¬ wiadajacy wewnetrznej srednicy czesci 39a koncówki 39.Czesc 55b zgrubienia 55, ma otwór wewnetrzny mniej¬ szy od otworu czesci 52a i osadzona jest mocno w row¬ ku 39b koncówki 39. 30 Gaz doprowadzany przewodem wlotowym dostaje sie do wewnatrz zaworu 50 i przeplywa przez nie polaczo¬ ne ze soba czesci obwodów membrany do komory 32 w obudowie zaworu. Przy zalozonym cisnieniu gazu wnetrze elementu zaworu, pomimo stalego odplywu ga- 3S zu przez szczeliny obwodowe, rozszerza sie do tego stopnia, ze wewnetrzna powierzchnia zewnetrznej mem¬ brany gumowej 51 styka sie z otworem koncówki 36 przewodu wylotowego 34 w komorze 32, w wyniku cze¬ go przewód wylotowy 34 zostaje zamkniety, przy rów- 4o noczesnym wymuszeniu przeplywu gazu, przez szczeliny obwodowe elementu 50 zaworu, do przewodu 42, pro¬ wadzacego do chorego.Przy zmianie warunków cisnienia w zaworze na przy¬ klad w wyniku wydechu chorego szczeliny obwodowe 45 elementu 50 zaworu zamykaja sie natychmiast, gdy ci¬ snienie w komorze 32 w obudowie zaworu równe jest cisnieniu gazu doplywajacego przewodem wlotowym 38.Gdy cisnienie w komorze 32 przekroczy cisnienie do¬ plywu gazu przewodem 33, element 50 zaworu, zostaje 50 cofniety do polozenia, w którym wewnetrzna powierzch¬ nia zewnetrznej membrany 51 przylega scisle do kra¬ wedzi 40 koncówki 39. Opisane wyzej podwójne dzia¬ lanie zaworu zamykajacego, wyklucza mozliwosc jakie¬ gokolwiek wstecznego przeplywu gazu do przewodu 55 wlotowego, przy czym zamkniete szczeliny obwodowe przerywaja natychmiast przeplyw gazu, gdy tylko osiag¬ niete zostaje zrównowazenie cisnien w komorze 32 we wnetrzu elementu 50.W pewnych przypadkach pozadane jest aby dzialanie 50 zamykajace elementu zaworu, w stosunku do przewodu wlotowego bylo na tyle silne, aby wytworzony zostal pewien opór przeciwko równomiernemu doprowadzaniu powietrza lub gazu i umozliwic w ten sposób napelnia¬ nie sie worka oddechowego, polaczonego z przewodem 65 wlotowym. Zawór wedlug wynalazku, moze równiez63841 s 6 przy bardzo malym cisnieniu doplywu gazu, stawiac maly opór, i w ten sposób umozliwic staly odplyw gazu lub powietrza przez przewód wylotowy, zamiast do wor¬ ka oddechowego.W tym celu zewnetrzna membrana 51 elementu zawo¬ ru 50 przedstawiona na fig. 3 — 5 ma w stanie swo¬ bodnym od zewnatrz ksztalt wklesly, tak, ze strona wy¬ pukla zwrócona jest do przewodu wlotowego 38. Pod¬ czas rozszerzenia sie elastycznego elementu zaworu pod wplywem cisnienia, nastepuje nagle przejscie membrany zewnetrznej 51 ze stanu wkleslego na zewnatrz, do sta¬ nu wypuklego na zewnatrz, na skutek czego element zaworu przeskakuje w polozenie zamykajace wylot.Przy spadku cisnienia gazu w przewodzie wlotowym 38, wzglednie w przypadku wystapienia przewazajacego przeciwcisnienia, pochodzacego na przyklad z przewo¬ du 42 prowadzacego do chorego, element 50 zaworu przeskakuje bardzo szybko, jako zawór zwrotny, w swoje polozenie normalne, zamykajac przewód wloto¬ wy, poniewaz zewnetrzna membrana 51 powraca z po¬ lozenia, w którym jest wypukla na zewnatrz, uwarun¬ kowanego dzialania cisnienia, do normalnego polozenia wkleslego. Porównanie figur 4a i 5a wskazuje, ze w sta¬ nie swobodnym membrana zewnetrzna 51 jest plaska, natomiast w polozeniu roboczym elementu zaworu na pierscieniowo ksztaltnej sciance 39 zewnetrzna membra¬ na 51 jest silnie Wygieta do wewnatrz.Po odksztalceniu zewnetrznej membrany 51 przy za¬ kladaniu zaworu na koncówke 39, otwór elementu 50, ograniczony krawedzia zgrubienia 55a, ma w stanie roz¬ prezonym wzglednie niezamontowanym, ksztalt podluz¬ ny co przedstawiono na fig. 5b, przy czym wieksza srednica otworu znajduje sie pomiedzy strefami zamo¬ cowania 53, 54. Przy nakladaniu na scianke 39 zgrubie¬ nia 55 przybiera ksztalt kola, i to uksztaltowanie powo¬ duje elastyczne skurczenie sie elementu zaworu pomie¬ dzy strefami zamocowania 53, 54 jak równiez elastycz¬ ne rozszerzanie sie pionowo w stosunku do kierunku kurczenia sie, tak, ze element zaworu przyjmuje ksztalt, przedstawiony na fig. 4b, w którym zewnetrzna mem¬ brana 51 uksztaltowana jest zasadniczo eliptycznie, dluz¬ sza osia elipsy pionowo w stosunku do tej linii, która laczy polozone przeciwlegle do siebie strefy zamocowa¬ nia 53, 54. Krzywizna membrany zewnetrznej jest w wyniku jej eliptycznego uksztaltowania, zasadniczo cy¬ lindryczna, przy czym os cylindryczna przebiega równo¬ legle do dluzszej osi elipsy.Pozadane, wklesle uksztaltowanie zewnetrznej mem¬ brany mozna oczywiscie otrzymac za pomoca róznych sposobów, na przyklad przez takie odlanie wzglednie uksztaltowanie elementu zaworu juz w czasie produkcji, albo tez przez nadanie plaskiej poczatkowo membranie zewnetrznej ksztaltu wkleslego do wewnatrz i utrwalenie go. Podobne wyniki mozna otrzymac przez to, ze prze¬ krój poprzeczny gniazda wlotu 40 koncówki 39 nie jest kolowy, a koncowy otwór elementu zaworu ma w za¬ sadzie ksztalt kola.W kazdej z wymienionych wyzej konstrukcji element zaworu jest tak uksztaltowany, ze przylegajace do siebie czesci gumowe naprezone sa w pozadany sposób.Ksztalt, i tym samym sztywnosc elementu zaworu zwieksza sie szczególnie w tych strefach, które stanowia otwór lub otwory zaworu, dzieki czemu osiaga sie po¬ zadany opór, stawiany równomiernemu przeplywowi gazu o niskim cisnieniu przed otworem wlotowym.Inna odmiana konstrukcyjna, w której element zawo¬ ru usztywniony jest i ma wieksza sile oporu w poblizu otworów, polega na tym, ze uzywa sie elastycznej czesci zaworu, wykonanej w ksztalcie lejka, której szyjka 5 przymocowana jest do gniazda wlotu, a ujscie zwróco¬ ne w kierunku gniazda wylotu. Zewnetrzna krawedz wylotu lejka ma ksztalt falisty, na skutek czego pewne odcinki polozone sa w wiekszym odstepie od gniazda wylotu, niz inne odcinki. Tarcza gumowa, której ksztalt odpowiada otworowi wylotu, umocowana jest na krawe¬ dzi otworu wylotu w strefach polozonych w wiekszym odstepie od gniazda wylotowego, przy czym nie pola¬ czone ze soba odcinki otworu czesci lejkowej i tarczy gumowej tworza otwory wargowe, które maja pozadane zamykajace naprezenie wstepne dzieki temu, ze tarcza gumowa przymocowana jest do wglebionych odcinków krawedzi wylotu lejka i przez to sa uksztaltowane i wstepnie naprezone.Celowe jest zaopatrzenie elementu zaworu, który przedstawiaja fig. 3 — 5 i wystepy 56, polozone piono¬ wo w stosunku do zewnetrznej powierzchni membrany zewnetrznej i wykonane jako jeden element z membra¬ na zewnetrzna, tego rodzaju czopiki ulatwiaja obsluge elementu zaworu i stanowia równiez czesc wzmacnia¬ jaca na tych ograniczonych odcinkach obwodu 53, 54, na których sa polaczone obydwie membrany 51, 52.Przy prawidlowym dzialaniu elastycznych elementów zaworów, szczególnie uksztaltowanych w postaci zawo¬ rów wargowych, zdarza sie, ze niektóre egzemplarze z nich w czasie doprowadzania powietrza lub gazu do pacjenta wykazuja nieprzyjemna sklonnosc do brzecze¬ nia, przy czym brzeczenie to wywolywane jest drganiem zewnetrznej powierzchni na zewnetrznym koncu kolpaka zaworu w polozeniu zamykajacym wylot. Tego rodzaju drgania mozna stlumic lub zlagodzic, przez zalozenie w srodku górnej czesci kolpaka masy inercjalnej, która obniza naturalna czestotliwosc drgan ponizej krytycznej granicy brzeczenia.Najkorzystniejsze jest umieszczenie tej masy na zew¬ netrznej membranie gumowej wewnatrz otworów, jak równiez wewnatrz strefy zewnetrznej powierzchni ele¬ mentu zaworu, przeznaczonej do zamykania gniazda wylotu. Korzystne jest uzycie takiej masy w postaci ma¬ sywnego kawalka gumy, który umieszcza sie na srodku zewnetrznej membrany przez przyklejenie, lub wyko¬ nuje razem z membrana w postaci jednego elementu, na jej powierzchni wewnetrznej i/lub zewnetrznej. W pelni zadowalajacy skutek tlumienia, które usuwa wszy¬ stkie sklonnosci do brzeczenia, osiagnieto w elemencie zaworu, przedstawionym na fig. 3 — 5 dzieki temu, ze na srodkowej czesci wewnetrznej powierzchni membra¬ ny zewnetrznej 51 to znaczy powierzchni zwróconej do wlotu 38 umieszczono nakladke 57 wykonana w postaci tarczy lub wystepu.Ilosc szczelin obwodowych pomiedzy membranami, nie jest wazna, przy czym zamiast dwóch otworów po¬ dluznych w przykladzie przedstawionym na fig. 3 — 5, moze byc wieksza ilosc szczelin krótszych.W elemencie elastycznym zaworu z przylegajacymi do siebie membranami, mozna otrzymac w pewnej mie¬ rze udoskonalony otwór wargowy dzieki temu, ze kra¬ wedzie membran polaczone sa ze soba na wglebieniach i wycieciach, które ciagna sie na przestrzeni od obwo¬ du membrany, w kierunku srodka, przy czym tego ro¬ dzaju miejscowe polaczenie na wglebieniach lub wycie- 15 20 25 30 35 40 45 50 55 607 63841 8 ciach, powoduje tworzenie sie pomiedzy miejscami po¬ laczen otworów wargowych, ograniczonych polaczony¬ mi z soba strefami obydwóch membran, które maja pewne promieniowe skladniki kierunkowe. Tego rodza¬ ju wglebienia lub wyciecia nadaja sie równiez do usta¬ lania dlugosci otworów wargowych.Gniazdo, umieszczone na wewnetrznym koncu prze¬ wodu wlotowego, moze byc na zewnatrz rozszerzone, na skutek czego wewnetrzna membrana elementu zawo¬ ru jest zakotwiona w swoim polozeniu, w tym przypad¬ ku korzystne jest zaopatrzenie membrany w zewnetrz¬ ne zgrubienie, które zalozone za rozszerzony koniec gniazda, przytrzymuje elastyczny element zaworu w jego polozeniu. PL