SE432055B

SE432055B - Hand-operated apparatus for supplying gas to the lungs of a patient

Info

Publication number: SE432055B
Application number: SE7813401A
Authority: SE
Inventors: O B Kohnke
Original assignee: Hesse Ruth Lea
Priority date: 1977-12-28
Filing date: 1978-12-28
Publication date: 1984-03-19
Also published as: SE7813401L; DK583878A; NO784395L; NO144317B; NO144317C

Abstract

A hand-operated lung ventilation apparatus comprises a self-expanding bladder 15 having an inlet 16 through which treatment gas is drawn into the bladder when the latter expands and an outlet 26 through which treatment gas is driven out of the bladder 15 while the latter is pressed together. The apparatus additionally comprises a valve device having a housing 1 which is fixed to the bladder, an inlet chamber 1' in the housing, a valve inlet 2 through which the bladder 15 and the inlet chamber 1' are in connection, a valve outlet 3 which is in uninterrupted connection with the inlet chamber 1' and which is arranged to be connected, via a three-way valve 17, to the airways of a patient. The valve device additionally comprises a moveable element which comprises a valve bar 11 and an elastically flexible, soft valve disc 20 which is supported by the valve bar and supported in the housing and cooperates with a seat 22 which is formed by the valve inlet 26 for the purpose of opening and, respectively, closing it. The valve device additionally comprises a connection 14, which is flexibly prestressed against the opening position of the valve disk 20, with the valve bar for the purpose of moving the movable valve bar 11, and retaining it in a closing position, when the pressure in the inlet chamber 1' exceeds a predetermined value above the surrounding pressure, and for moving the valve bar 11, and retaining it in an opening position, when the pressure in the inlet chamber 1' lies below the predetermined value. Owing to the elastic flexibility of the valve disc 20 in combination with its flexible pretension against the opening position, only an insignificant increase in the pressure in the inlet chamber 11 is required, after the first contact of the valve disc 20 with the seat 22, in order to move the valve disc 20 to the closing position. <IMAGE>

Description

'ZSÉÉÅﬂÉH-Z 2 medföra att den kvarvarande gasmängden icke är tillräckligt för att fylla patientens behov. Detta förhållande är av sär- skilt stor betydelse, när patienten har förhöjt luftvägsmot- stånd före alveolerna, eftersom tryckfallet över luftvägsmot- ståndet kan medföra att trycket i systemet överstiger över- trycksventilens öppningstryck, innan alveolerna fyllts till- räckligt med gas; det föreligger sålunda stor risk för otill- räcklig tillförsel av andningsluft till patienten. 'ZSÉÉÅ ﬂ ÉH-Z 2 means that the remaining amount of gas is not sufficient to meet the patient's needs. This condition is particularly important when the patient has elevated airway resistance before the alveoli, as the pressure drop across the airway resistance may cause the pressure in the system to exceed the opening pressure of the overpressure valve, before the alveoli are sufficiently filled with gas; there is thus a great risk of insufficient supply of breathing air to the patient.

En annan nackdel med dessa kända system med övertrycks- ventil är att behandlingsgas avgår till omgivningen, vilket dels medför slöseri med behandlingsgas och dels kräver anord- ningar för eliminering av den utströmmande, eventuellt skadliga behandlingsgasen.Another disadvantage of these known systems with overpressure valve is that treatment gas is emitted to the environment, which partly leads to waste of treatment gas and partly requires devices for eliminating the outflowing, possibly harmful treatment gas.

Problemen med volymförlust på grund av att behandlingsgas avgår till omgivningen genom övertrycksventilen har särskilt stor betydelse när man använder en självexpanderande ventila- tionsblåsa för lungventilation, eftersom sådana blåsor kännetecknas av att endast en begränsad maximal slagvolym står till förfogande, vilket innebär att volymförluster icke kan kompenseras genom obegränsad ökning av slagvolymen. Eftersom sådana självexpanderande ventilblåsor dessutom har enkel konstruktion, kan man inte på enkelt sätt mäta hur stor del av den totala pumpvolymen som patientens lungor faktiskt har mottagit jämfört med den volym av gasen som förlorats till om- givningen. Bedömningen av hur stor volym patientens lungor mottagit måste därför ske enligt en subjektiv bedömning, som det krävs lång erfarenhet att göra med någorlunda god noggrann- het.The problems of volume loss due to treatment gas escaping to the environment through the pressure relief valve are particularly important when using a self-expanding ventilation bladder for pulmonary ventilation, since such bubbles are characterized by only a limited maximum stroke volume being available, which means that volume losses cannot be compensated. by unlimited increase in stroke volume. In addition, since such self-expanding valve bladders have a simple construction, it is not easy to measure how much of the total pump volume the patient's lungs have actually received compared to the volume of gas lost to the environment. The assessment of how much volume the patient's lungs received must therefore be made according to a subjective assessment, which requires long experience to do with reasonably good accuracy.

Uppfinningen syftar till att åstadkomma en förbättrad handmanövrerad lungventilationsapparat försedd med en ventil- anordning, som skyddar lungorna mot skadliga övertryck, sam- tidigt som ingen behandlingsgas går förlorad till omgivningen och patientens lungor fyllts med en gasvolym, som endast be- stäms av patientens lung/thorax-karakteristika och det för- valda regleringstrycket, men som är oberoende av luftvägsmot- ståndet.The object of the invention is to provide an improved hand-operated lung ventilation apparatus provided with a valve device which protects the lungs from harmful overpressures, at the same time as no treatment gas is lost to the environment and the patient's lungs are filled with a gas volume determined only by the patient's lung. thoracic characteristics and the preselected pressure, but which are independent of airway resistance.

Ett annat syfte med uppfinningen är att åstadkomma en förbättrad handmanövrerad lungventilationsapparat, som säker- 7813 ställer att det normala arbetstrycket hos behandlingsgasen (luft) kan vara endast något lägre än säkerhetsavstängningstrycket, varigenom man säker- ställer att detta arbetstryck endast utsättes för minimala ändringar, då luft tillföres eller icke tillföres från ventilanordningen till patienten.Another object of the invention is to provide an improved hand-operated pulmonary ventilation apparatus which ensures that the normal working pressure of the treatment gas (air) can be only slightly lower than the safety shut-off pressure, thereby ensuring that this working pressure is only subjected to minimal changes when air is supplied or not supplied from the valve device to the patient.

För uppnående av dessa ändamål utgår uppfinningen från en hand- manövrerad apparat för tillförsel av gas till en patients lungor från en efter sammantryckning självexpanderande blåsa, som har ett inlopp, genom vilket behandlingsgas dras in i blåsan under dess utvidgning, och ett utlopp, genom vilket gasen vid blåsans hoptryckning utdrives till en patients lungor via en trevägs-andningsventil, varvid en mellan blåsans utlopp och trevägs-ventilens inlopp irxbyggd tryckregleringsventil har ett ventilhus med en däri genom en rörlig skiljevägg avgränsad inloppskaznrnare med ett till blåsans utlopp anslutet inlopp och ett utlopp i förbindelse rned trevägs-ventilens inlopp, vilken skiljevägg, som på den från inlopps- kammaren vända sidan är utsatt för atmosfärtrycket, genom en ventilstångär kopplad till. ett ventilstängningselement, som på ventilhusets mot blåsans utlopp vända sida är rörligt mellan lägen, i vilka tryckregleringsventilens inlopp är öppet respektive stängt gentemot ett kring blåsans utlopp anordnat säte, varvid skiljeväggen är så förspänd i riktning för det därtill kopplade ventilstängningselementets öppningsläge, att förbindelsen mellan blåsans utlopp och trevägs-ventilens inlopp tillslutes, när trycket på den mot inloppskammaren vända sidan om skiljeväggen överstiger omgivningstrycket med ett förutbestämt värde, och öppnas, när nämnda tryck åter sjunkit under det förutbestämda värdet eller då blåsans samman- tryckning upphört efter slutet av en gastillförselfas.To achieve these objects, the invention is based on a hand-operated apparatus for supplying gas to a patient's lungs from a post-compression self-expanding bladder having an inlet through which treatment gas is drawn into the bladder during its expansion, and an outlet through which the gas at the compression of the bladder is expelled to a patient's lungs via a three-way breathing valve, wherein a pressure regulating valve built between the outlet of the bladder and the inlet of the three-way valve has a valve housing with an inlet housing defined by a movable partition connection to the inlet of the three-way valve, which partition wall, which on the side facing away from the inlet chamber is exposed to atmospheric pressure, is connected to a valve rod. a valve closing element, which on the side of the valve housing facing the outlet of the bladder is movable between positions in which the inlet of the pressure control valve is open and closed towards a seat arranged around the outlet of the bladder, the partition wall being so biased towards the opening position of the valve closing element the outlet and the inlet of the three-way valve are closed when the pressure on the side of the partition facing the inlet chamber exceeds the ambient pressure by a predetermined value, and opens when said pressure drops again below the predetermined value or when the bladder compression ceases after the end of a gas supply phase.

Till skillnad från alla tidigare tillämpade konstruktioner, där ventiltallriken varit relativt styv, kännetecknas uppfinningen av att ventilstängningselementet är elastiskt deformerbart för alternativt antagande av ett läge i beröring med sätet (fig. 5), ett i sätet indraget tillslutningsläge (fig. 6) samt eventuella, av ventilstångens läge oberoende, tryckbetingade deformeringstillstånd (fig. 7, 8, 9), och att det av skiljeväggen, ventilstången och ventilstängningselementet bestående aggregatet är så förspänt mot öppningsläget, att efter en förflyttning av ventilastéirlgjningqselelneratet till lös beröring med slitet endasl- enpbetydlig tryckökrling i inloppskamrnareri är tillräcklig för att förflytta ventilstäng- ningselementet till tillslutningsläget (fig. 5).Unlike all previously applied constructions, where the valve plate has been relatively rigid, the invention is characterized in that the valve closing element is elastically deformable for alternatively assuming a position in contact with the seat (Fig. 5), a closing position retracted in the seat (Fig. 6) and any , pressure-dependent deformation conditions independent of the position of the valve stem (Figs. 7, 8, 9), and that the assembly consisting of the partition wall, the valve stem and the valve closing element is so prestressed towards the opening position that after a movement of the valve stem in the inlet chamber is sufficient to move the valve closing element to the closed position (Fig. 5).

Jämfört med tidigare använda konstruktioner med styva ventilskivor möjliggör uppfinningskonstruktionen en avsevärd minskning av skillnaden mellan det normala driftstrycket och ventilstängningstrycket, vilket betyder en stor förbättring av verkningsgraden. h Û1'2 7813111-01-'2 Tillslutningstrycket för ventilen skall väljas på sådant sätt att patienten icke utsättes för skadliga övertryck.Compared with previously used constructions with rigid valve discs, the inventive construction enables a considerable reduction of the difference between the normal operating pressure and the valve closing pressure, which means a great improvement of the efficiency. h Û1'2 7813111-01-'2 The closing pressure of the valve must be selected in such a way that the patient is not exposed to harmful overpressures.

Stängningstrycket kan variera för olika patientkategorier (vuxna, barn, etc). I praktiken kommer stängningstrycket van- ligtvis att uppgå till omkring 30 - 40 cm H20 (övertryck).The closing pressure can vary for different patient categories (adults, children, etc). In practice, the closing pressure will usually amount to about 30 - 40 cm H 2 O (overpressure).

Vid utformningen av ventilen enligt uppfinningen är det viktigt att undvika väsentligt strömningsmotstånd hos ventilen i dess öppningstillstånd för att patienten skall kunna andas spontant ur systemet utan otillbörlig ansträngning. ' Fig 1 och 2 är schematiska sektionerade sidovyer av en föredragen utföringsform i öppnings- resp. stängningsläge.When designing the valve according to the invention, it is important to avoid significant flow resistance of the valve in its opening state so that the patient can breathe spontaneously out of the system without undue effort. Figures 1 and 2 are schematic sectional side views of a preferred embodiment in aperture and closing mode.

Fig 3 är en schematisk sidovy i sektion av samma ut- föringsform i förminskad skala och i förbindelse med en själv- expanderande blåsa och en andningsmask.Fig. 3 is a schematic side view in section of the same embodiment on a reduced scale and in connection with a self-expanding bladder and a breathing mask.

Fig 4 - 9 är förstorade sidovyer i sektion av en ut- föringsform av en del av den föredragna utföringsformen, som visas i olika driftslägen.Figs. 4-9 are enlarged sectional side views of an embodiment of a portion of the preferred embodiment, shown in various operating modes.

Fig 1 och 2 visar en säkerhetsventilanordning i öppet resp. stängt läge, vilken anordning är anordnad att på i fig 3 visat sätt kombineras med en självexpanderande blåsa 15 och en andningsmask 18, som leder till en patients andningsvägar.Figs. 1 and 2 show a safety valve device in open resp. closed position, which device is arranged to be combined in the manner shown in Fig. 3 with a self-expanding bladder 15 and a breathing mask 18, which leads to a patient's airways.

Blåsan 15 är fastsatt till ventilanordningens inloppssida, medan andningsmasken 18 är fastsatt vid dess utloppssida.The bladder 15 is attached to the inlet side of the valve device, while the breathing mask 18 is attached to its outlet side.

Säkerhetsventilanordningen innefattar ett ventilhus 1 som innesluter en inloppskammare 1' med en eller flera inlopps- öppningar 2 och en eller flera utloppsöppningar 3. Huset 1 begränsar även en ringformad samlingskammare 4, som är i för- bindelse med inloppskammaren 1' genom utloppsöppningarna 3.The safety valve device comprises a valve housing 1 which encloses an inlet chamber 1 'with one or more inlet openings 2 and one or more outlet openings 3. The housing 1 also delimits an annular collecting chamber 4, which is in communication with the inlet chamber 1' through the outlet openings 3.

Samlingskammaren 4 står via en anslutningsstuds 5 i förbindelse med en andningsventil 17, som i sin tur leder till patientens andningsvägar. Inloppsöppningarna 2 är på längre fram beskrivet sätt i förbindelse med den självexpanderande blåsans 15 inre.The collection chamber 4 communicates via a connecting piece 5 with a breathing valve 17, which in turn leads to the patient's airways. The inlet openings 2 are in a manner described later in connection with the interior of the self-expanding bladder 15.

Ventilhuset 1 innesluter dessutom en tillkommande kammare 6, som via en öppning 7 är i förbindelse med det om- givande atmosfärtrycket.The valve housing 1 also encloses an additional chamber 6, which via an opening 7 is in communication with the ambient atmospheric pressure.

En lufttät skiljevägg 8 skiljer kamrarna 1' och 6 från varandra. Skiljeväggen 8 är rörlig under inverkan av tryck- skillnaden mellan kamrarna 1' och 6 i riktning mot eller bort '?813¿:-O1-2 från inloppsöppningarna 2. En sådan rörlighet kan uppnås på många olika konventionella sätt. I den visade utföringsformen består skiljeväggen 8 av en styv centralplatta 8' med ett om- givande elastiskt, företrädesvis veckformat parti 9, som till- försäkrar denna tryckberoende förflyttningsbarhet hos skilje- väggen 8.An airtight partition 8 separates the chambers 1 'and 6 from each other. The partition wall 8 is movable under the influence of the pressure difference between the chambers 1 'and 6 in the direction towards or away'? 813¿: -O1-2 from the inlet openings 2. Such mobility can be achieved in many different conventional ways. In the embodiment shown, the partition wall 8 consists of a rigid central plate 8 'with a surrounding elastic, preferably fold-shaped portion 9, which ensures this pressure-dependent displaceability of the partition wall 8.

Ett rörligt ventilelement, exempelvis en ventilskiva 10 i ett läge uppströms inloppsöppningarna 2 och i samverkan med dessa i och för öppningarnas öppning eller tillslutning bero- ende på de i systemet rådande tryckbetingelserna (enligt efter- följande närmare beskrivning) är förbundet med en ventilstång 11.A movable valve element, for example a valve disc 10 in a position upstream of the inlet openings 2 and in cooperation with these in and for the opening or closing of the openings depending on the pressure conditions prevailing in the system (as described in more detail below) is connected to a valve rod 11.

Denna sträcker sig från ventilskivan 10 genom en làgfriktions- styrning 12, inloppskammaren 1', skiljeväggens 8 centrala platta 8' och kammaren 6, där omgivningstrycket är rådande.This extends from the valve disc 10 through a low friction control 12, the inlet chamber 1 ', the central plate 8' of the partition 8 and the chamber 6, where the ambient pressure prevails.

Ventilstångens fria ände uppbäres glidbart i en bussning 13 i ytterväggen för kammarens 6 yttervägg och slutar i en för hand- påverkan tillgänglig del 11", som skjuter ut från bussningen 13.The free end of the valve rod is slidably supported in a bushing 13 in the outer wall of the outer wall of the chamber 6 and terminates in a part 11 "accessible by hand action, which projects from the bushing 13.

Ventilstången 11 är försedd med en anslagshylsa 11', som i ventilskivans 10 helt öppna läge anligger mot styrningens 12 innervägg och därmed begränsar ventílstângens 11 slaglängd.The valve rod 11 is provided with a stop sleeve 11 ', which in the fully open position of the valve disc 10 abuts against the inner wall of the guide 12 and thereby limits the stroke of the valve rod 11.

Den centrala plattan 8' är tätande fastsatt vid ventilstången 11, så att sistnämnda tillsammans med ventilskivan 10 förskjuts tillsammans med den centrala plattan 8' medan skíljeväggens 8 elastiska del 9 deformeras. En tryckfjäder 14 är anordnad i kammaren 6 kring ventilstången 11. Fjäderns 14 ena ände an- ligger mot bussningen 13 medan fjäderns 14 andra ände är i ingrepp med den centrala plattan 8'. Följaktligen kommer fjä- dern 14, som är inbyggd i förspänt tillstånd, att hela tiden sträva att föra ventilen 10 till dess öppna läge.The central plate 8 'is sealingly attached to the valve rod 11, so that the latter together with the valve disc 10 is displaced together with the central plate 8' while the elastic part 9 of the partition wall 8 is deformed. A compression spring 14 is arranged in the chamber 6 around the valve rod 11. One end of the spring 14 abuts against the bushing 13 while the other end of the spring 14 engages with the central plate 8 '. Consequently, the spring 14, which is built into the biased state, will constantly strive to move the valve 10 to its open position.

Av fig 3 framgår även att blåsan 15, på i och för sig känt sätt, är försedd med en envägs-insugningsventil 16 i den ena ändväggen, medan ventilanordningen enligt uppfinningen är inbyggd i blåsans 15 utloppsöppning 26. Nippeln 5 är ansluten till en konventionell trevägs-andningsventil 17, som i sin tur är i förbindelse med en patients andningsvägar exempelvis genom andningsmasken 18.Fig. 3 also shows that the bladder 15, in a manner known per se, is provided with a one-way suction valve 16 in one end wall, while the valve device according to the invention is built into the outlet opening 26 of the bladder 15. The nipple 5 is connected to a conventional three-way breathing valve 17, which in turn is connected to a patient's respiratory tract, for example through the breathing mask 18.

Den relativt styva ventilskivan 10 enligt fig 1 och 2 ersättes i enlighet med en fördelaktig utföringsform av 7815401-2 ventilkonstruktionen enligt uppfinningen med en lätt efter- givlig, mjuk, elastisk ventilskiva 20 bestående av gummi eller annat syntetiskt elastmaterial. Ventilskivan 20 fasthålles centralt genom en fasthållningsdel 21 vid ventilstångens 11 ände. Ett med ventilskivan 20 samverkande ventilsäte bildas av en cirkulär upphöjning 22 på ytterytan av den ändvägg som bildar en del av huset 1. Fig 4 ~ 9 visar olika lägen för ventilskivan 20 i förhållande till sätet 22 under inverkan av olika tryck- och driftsbetingelser i enlighet med följande' beskrivning.The relatively rigid valve disc 10 according to Figs. 1 and 2 is replaced in accordance with an advantageous embodiment of the valve construction according to the invention with an easily resilient, soft, elastic valve disc 20 consisting of rubber or other synthetic elastic material. The valve disc 20 is held centrally by a holding part 21 at the end of the valve rod 11. A valve seat cooperating with the valve disc 20 is formed by a circular elevation 22 on the outer surface of the end wall forming part of the housing 1. Figs. 4 ~ 9 show different positions of the valve disc 20 relative to the seat 22 under the influence of different pressure and operating conditions in accordance with the following 'description.

För erhållande av ventilens beskrivna funktion kan en ventilskiva 20 och det därmed samverkande sätet 22 ha följande, såsom exempel angivna dimensioner: Om ventilsätets 22 diameter från topp till topp uppgår till 13 mm, bör ventilskivan ha en' ytterdiameter av omkring 15 mm. Silikongummi är ett utmärkt material för ventilskivan, eftersom detta materials elasticitet förblir praktiskt taget konstant inom driftstemperaturområdet för detta slags lungventilationsapparater. Vid ovan exempelvis angivna dimensioner bör ventilskívans 20 tjocklek uppgå till omkring 0,6 mm.To obtain the described function of the valve, a valve disc 20 and the cooperating seat 22 may have the following dimensions, as exemplified: If the diameter of the valve seat 22 from top to top is 13 mm, the valve disc should have an outer diameter of about 15 mm. Silicone rubber is an excellent material for the valve disc, as the elasticity of this material remains practically constant within the operating temperature range of this type of pulmonary ventilation apparatus. At the dimensions stated above, for example, the thickness of the valve disc 20 should amount to about 0.6 mm.

I I efterföljande beskrivning fastställes driftssättet för ovan beskrivna lungventilationsapparat.In the following description, the mode of operation of the lung ventilation apparatus described above is determined.

Innan lungventilationsapparaten tas i drift, föreligger icke någon tryckskillnad mellan kamrarna 1' och 6, varför fjädern 14, som pressar ventilstången 11 utåt (åt vänster,sett som i figurerna), fasthâller ventilskivan 10(fig 1) eller ventilskivan 20 (fig 4) i öppningsläget.Before the pulmonary ventilation device is put into operation, there is no pressure difference between the chambers 1 'and 6, so the spring 14, which presses the valve rod 11 outwards (to the left, as seen in the figures), holds the valve disc 10 (Fig. 1) or the valve disc 20 (Fig. 4) in the open position.

Vid driftens början hoppressas blåsan genom betjänings- personen, varigenom envägs-insugningsventilen 16 stänges och luften pressas in i patientens lungor genom de öppna öppningarna 2, inloppskammaren 1', utloppsöppningarna 3, den ringformade kammaren 4, trevägs-andningsventilen 17 och andningsmasken 18.At the beginning of the operation, the bladder is compressed by the operator, thereby closing the one-way intake valve 16 and forcing the air into the patient's lungs through the open openings 2, the inlet chamber 1 ', the outlet openings 3, the annular chamber 4, the three-way breathing valve 17 and the breathing mask 18.

'Under denna driftsfas är trycket i inloppskammaren 1' större än trycket i kammaren 6, där omgivningstrycket råder, men under den normala inandningsfasen är den förinställda spänningen hos fjädern 14 större än den i motsatt riktning verkande tryckskillnaden, så att ventilskivan 10 kvarhålles i öppet läge. 7813M14 Då vid normal drift inandningsfasen upphör och utand- ningsfasen börjar, avbryter trevägs-andningsventilen 17 för- bindelsen 19 mellan andningsmasken 18 och blásan 15, men öppnar istället förbindelsen mellan andningsmasken 18 och atmosfären.During this operating phase the pressure in the inlet chamber 1 'is greater than the pressure in the chamber 6, where the ambient pressure prevails, but during the normal inhalation phase the preset tension of the spring 14 is greater than the pressure difference acting in the opposite direction, so that the valve disc 10 is kept in the open position. . 7813M14 When during normal operation the inhalation phase ends and the exhalation phase begins, the three-way breathing valve 17 interrupts the connection 19 between the breathing mask 18 and the bladder 15, but instead opens the connection between the breathing mask 18 and the atmosphere.

Samtidigt släpper betjäningspersonen den självexpanderande blåsan 15, varigenom envägs-insugningsventilen 16 öppnas och blåsan 15 fylles med luft för genomföring av följande kompres- sions-(inandnings-)fas.At the same time, the operator releases the self-expanding bladder 15, whereby the one-way suction valve 16 is opened and the bladder 15 is filled with air to perform the following compression (inhalation) phase.

Säkerhetsventilanordningen säkerställer att det tryck för vilket patientens andningsorgan utsättes under den under- stödda andningen begränsas till ett förutbestämt värde. Detta åstadkommes genom att en stängning av ventilen 10 framkallas, då trycket i inloppskammaren 1' uppnår ett förutbestämt maximi- värde eller, med andra ord, då tryckskillnaden mellan ínlopps- kammaren 1' och omgivningstryckkammaren 6 är stark nog att övervinna kraften hos den ventilen öppnande fjädern 14. I största allmänhet har det visat sig att det maximala säker- hetstrycket för vuxna patienter ligger vid omkring 30 - 40 cm H20. Detta maximala säkerhetstrycket betecknas i det följande såsom "tillslutningstryck".The safety valve device ensures that the pressure to which the patient's respiratory organs are exposed during the assisted breathing is limited to a predetermined value. This is accomplished by inducing a closure of the valve 10 when the pressure in the inlet chamber 1 'reaches a predetermined maximum value or, in other words, when the pressure difference between the inlet chamber 1' and the ambient pressure chamber 6 is strong enough to overcome the force of the valve opening spring 14. In general, it has been shown that the maximum safety pressure for adult patients is around 30 - 40 cm H20. This maximum safety pressure is hereinafter referred to as "closure pressure".

I största allmänhet finns tre skäl vilka tillsammans eller i kombination kan vara ansvariga för att ventilanord- ningen uppnår tillslutningstrycket: En alltför kraftig hop- tryckning av blåsan 15, ett onormalt kraftigt motstånd i patientens andningsvägar och ett högt tryck i patientens alve- oler.In general, there are three reasons which together or in combination may be responsible for the valve device reaching the closing pressure: an excessive compression of the bladder 15, an abnormally strong resistance in the patient's respiratory tract and a high pressure in the patient's alveoli.

Då ovan nämnda tryckskillnad i kamrarna 1' och 6 över- vinner fjäderns 14 kraft, dras ventilskivan 10 mot sätet genom ventilstången 11 då skiljeväggen 8 rör sig åt höger under in- verkan av det faktum att tryckskillnaden övervinner fjäderns 14 kraft.When the above-mentioned pressure difference in the chambers 1 'and 6 overcomes the force of the spring 14, the valve disc 10 is pulled towards the seat through the valve rod 11 as the partition wall 8 moves to the right under the influence of the fact that the pressure difference overcomes the force of the spring 14.

Hos den förhållandevis styva ventilskivan 10 åstadkommer en begynnelseberöring mellan ventilskivan 10 och dess säte kring öppningarna 2 icke en omedelbar fullständig tillslutning av öppningarna 2, eftersom den kraft,med vilken ventilskivan 10 då pressas mot sätet, ännu icke åstadkommer en tillräckligt tätande tillslutning mellan blåsan 15 (som håller på att pressas ihop) och ventilkammaren 1'. Till följd därav kommer i 781311-1231 m2 tryckluft, visserligen på kraftigt strypt sätt, att fortfarande flyta från blåsan 15 in i inloppskammaren 1', varigenom tryck- skillnaden ytterligare ökas, vilket innebär dels en ökning av det tryck för vilket patientens lungor utsättes och dels en ökning av det tillslutningstryck som ventilen 10 utsättes för.In the relatively rigid valve disc 10, an initial contact between the valve disc 10 and its seat around the openings 2 does not provide an immediate complete closure of the openings 2, since the force with which the valve disc 10 is then pressed against the seat does not yet provide a sufficiently tight closure between the bladder 15 (which is being compressed) and the valve chamber 1 '. As a result, in 781311-1231 m2 of compressed air, albeit in a strongly restricted manner, will still flow from the bladder 15 into the inlet chamber 1 ', thereby further increasing the pressure difference, which means partly an increase in the pressure to which the patient's lungs are exposed and secondly, an increase in the closing pressure to which the valve 10 is subjected.

Endast efter en tillkommande ökning av trycket i inloppskamma- ren 1' sluter ventilen 10 i tillräcklig grad för att helt spärra genomströmning av luft från blåsan 15, så att icke någon tillkommande tryckökning sker i inloppskammaren 1'. Härav följer att fjädern 14 bör inställas på sådant sätt att ovan- nämnda tillkommande tryckökning i inloppskammaren 1' till följd av den inledningsvis ofullständiga tillslutningseffekten hos ventilen 10 tas med i beräkning vid bestämmande av tillslut- nings-(avstängnings-)tryckets storlek.Only after an additional increase in the pressure in the inlet chamber 1 'does the valve 10 close sufficiently to completely block the flow of air from the bladder 15, so that no additional pressure increase takes place in the inlet chamber 1'. It follows that the spring 14 should be adjusted in such a way that the above-mentioned additional pressure increase in the inlet chamber 1 'due to the initially incomplete closing effect of the valve 10 is taken into account when determining the size of the closing (shut-off) pressure.

Detta betyder att fjädern 14 måste börja ge efter i betydande utsträckning, innan det maximala säkerhetstrycket (tíllslutningstrycket) av 30 - 40 cm H20 uppnåtts i inlopps- kammaren 1'. Det praktiska resultatet är att det normala driftstrycket (normalt inandningstryck) måste vara betydligt lägre än ett fortfarande säkert driftstryck. Denna omständighet innebär en onödig begränsning av den uppnåeliga maximala in- blåsningsgraden och innebär följaktligen att lungventilations- apparatens driftsmöjligheter är onödigt inskränkta.This means that the spring 14 must start to yield to a considerable extent, before the maximum safety pressure (closing pressure) of 30 - 40 cm H 2 O is reached in the inlet chamber 1 '. The practical result is that the normal operating pressure (normal inhalation pressure) must be significantly lower than a still safe operating pressure. This circumstance entails an unnecessary limitation of the achievable maximum degree of inhalation and consequently means that the operating possibilities of the pulmonary ventilation apparatus are unnecessarily limited.

Med hänsyn till föregående är det önskvärt att kunna *driva lungventilationsapparaten med normala inblåsningstryck, som ligger nära tillslutningstrycket. Detta resultat erhålles genom att den förhållandevis styva ventilskivan 10 ersättes med den förhållandevis elastiskt böjliga ventilskivan 20 enligt fig 4 - 9.In view of the foregoing, it is desirable to be able to * operate the pulmonary ventilation apparatus at normal supply pressures, which are close to the closing pressure. This result is obtained by replacing the relatively rigid valve disc 10 with the relatively elastically flexible valve disc 20 according to Figs. 4-9.

Under normal drift antager ventilskivan 20 ett läge enligt fig 4, som svarar mot det läge för ventilskivan 10 som visas i fig 1.During normal operation, the valve disc 20 assumes a position according to Fig. 4, which corresponds to the position of the valve disc 10 shown in Fig. 1.

Fjädern 14 är så inställd att ventilen 20 börjar sin tillslutningsrörelse (dvs att ventilstången 11 börjar sin rörelse åt höger) vid ett sådant tryck i inloppskammaren 1', som endast är något lägre än tillslutningstrycket. Under in- verkan av ventilstångens 11 förskjutning åt höger kommer ven- tilskivan 20 i beröring med sätet 22 på i fig 5 visat sätt. 7813401-2 Trycket i inloppskammaren 1', som ígångsätter ventilens 20 förflyttning mot sätet 22 måste ökas endast i ringa utsträck- ning för att ventilläget enligt fig 5 skall uppnås, ifall fjädern 14 är en mjuk fjäder med kraftig förspänning. På grund av ventílskivans 20 egenskap att lätt anpassa sin form erfordras endast en mycket liten tryckökning i inloppskammaren 1' för att ventilskivan från det första beröringsläget enligt fig 5 skall komma till det helt slutna läget enligt fig 6 (fullstän- dig tätningsverkan hos ventilskivan 20).The spring 14 is set so that the valve 20 begins its closing movement (ie that the valve rod 11 begins its movement to the right) at such a pressure in the inlet chamber 1 ', which is only slightly lower than the closing pressure. Under the influence of the displacement of the valve rod 11 to the right, the valve disc 20 comes into contact with the seat 22 in the manner shown in Fig. 5. The pressure in the inlet chamber 1 ', which initiates the movement of the valve 20 towards the seat 22, must be increased only to a small extent in order for the valve position according to Fig. 5 to be reached, if the spring 14 is a soft spring with strong pretension. Due to the ability of the valve disc 20 to easily adjust its shape, only a very small pressure increase in the inlet chamber 1 'is required for the valve disc from the first contact position according to Fig. 5 to the fully closed position according to Fig. 6 (complete sealing effect of the valve disc 20) .

Erfarenheten har visat att en ventilskiva 10 (fig 1 och 2), som fullständigt tätar vid 30 cm H20 skulle behöva komma i begynnelseberöring med sätet vid ett tryck i kammaren 1' uppgående till 25 cm H20 eller mindre. I jämförelse därmed kan ventilskivan 20 (fig 4 - 9) lätt inställas för en begyn- nelseberöring i ett så sent skede som vid 29,5 cm H20 för att fortfarande åstadkomma en fullständig tillslutning vid 30 cm H20.Experience has shown that a valve disc 10 (Figs. 1 and 2), which completely seals at 30 cm H 2 O, would need to come into initial contact with the seat at a pressure in the chamber 1 'amounting to 25 cm H 2 O or less. In comparison, the valve disc 20 (Figs. 4 - 9) can be easily adjusted for an initial contact at a stage as late as 29.5 cm H 2 O to still achieve a complete closure at 30 cm H 2 O.

Eftersom en typisk ventilering skulle medföra en tryck- ökning i alveolen med omkring 15 cm H20 finns i det första fallet endast 10 cm H20 tillgängligt för övervinnande av flödesmotståndet vid ventilationscykelns ände, medan i sist- nämnda fall 14,5 cm H2 Således kommer lungventilationsapparaten att arbeta med O står till förfogande, dvs 45 % mer. betydligt större verkningsgrad än vid användning av den för- hållandevis styva ventilskivan 10, eftersom det normala arbets- trycket inom säkra gränser kan föras närmare avstängningstrycket än vid användning av ventilskivan 10. Varje ytterligare ökning av gasens drivtryck, dvs en tillkommande forcerad hoptryckning av blåsan 15, ökar tryckskillnaden mellan de båda sidorna hos den redan tätt tillslutna ventilskivan 20, vilket innebär en ökning av den kraft med vilken ventilskivan 20 pressas mot sitt säte 22. Effekten av denna kraftökning visas i fig 7 som åskådliggör att läget för stången 11 icke har förändrats i förhållande till läget enligt fig 6; däremot har ventilskivan 20 blivit i högre grad deformerad.Since a typical ventilation would lead to an increase in pressure in the alveolus of about 15 cm H 2 O, in the first case only 10 cm H 2 O is available to overcome the flow resistance at the end of the ventilation cycle, while in the latter case 14.5 cm H 2 Thus the pulmonary ventilation apparatus will work with O is available, ie 45% more. significantly greater efficiency than when using the relatively rigid valve disc 10, since the normal working pressure within safe limits can be brought closer to the shut-off pressure than when using the valve disc 10. Any further increase in the gas driving pressure, i.e. an additional forced compression of the bladder 15 , increases the pressure difference between the two sides of the already tightly closed valve disc 20, which means an increase in the force with which the valve disc 20 is pressed against its seat 22. The effect of this increase in force is shown in Fig. 7 which illustrates that the position of the rod 11 has not changed in relation to the position according to Fig. 6; on the other hand, the valve disc 20 has become more deformed.

Om det övertryck som åstadkommit en stängning av säker- hetsventilanordningen hade samband med ett alltför kraftigt inblåsningstryck på blåsan 15 eller berodde på ett onormalt en co a-:à m .zz- ca -å I N» 10 kraftigt motstånd i patientens andningsvägar, kommer trycket nedströms ventilanordningen att sjunka, så snart gasen (luften) trängt in längre i luftvägarna, och efter en kort tid kommer trycket i inloppskammaren 1' att ligga nedanför ventilanord- ningens tillslutningstryck. Till följd härav kan fjädern 14 övervinna den minskade tryckskillnaden mellan inloppskammaren 1' och omgivningstryckkammaren 6, och följden blir att ventil- stången 11 åter rör sig åt vänster och intager det i fig 1 eller 4 visade läget. När trycket i patientens lungalveoler är lika med tillslutningstrycket, kan trycket i inloppskammaren 1' icke minskas genom tillförsel av mer luft_genom studsen 5 i patientens lungor. I nedanstående förklaring beskrives till- kommande medel för avlastning av trycket från inloppskammaren 1'.If the overpressure which caused a closure of the safety valve device was related to an excessive inhalation pressure on the bladder 15 or was due to an abnormal co a-: à m .zz- ca -å IN »10 strong resistance in the patient's airways, the pressure will downstream of the valve device to sink as soon as the gas (air) penetrates further into the airways, and after a short time the pressure in the inlet chamber 1 'will be below the closing pressure of the valve device. As a result, the spring 14 can overcome the reduced pressure difference between the inlet chamber 1 'and the ambient pressure chamber 6, and the consequence is that the valve rod 11 again moves to the left and assumes the position shown in Fig. 1 or 4. When the pressure in the patient's lung alveoli is equal to the closing pressure, the pressure in the inlet chamber 1 'cannot be reduced by supplying more air through the bounce 5 into the patient's lungs. The following explanation describes additional means for relieving the pressure from the inlet chamber 1 '.

Då säkerhetsventilen stänger, upphör blåsan 15 att ge efter för betjäningspersonens manuella tryck, varigenom betjä- ningspersonen görs uppmärksam på att tillslutningstrycket har uppnåtts. Om han därefter släpper blåsan 15, omkastas tryck- skillnaden mellan blåsan 15 och inloppskammaren 1', vilket betyder att trycket i inloppskammaren 1' är större än det tryck som råder i blåsan 15. Denna tryckskillnad åstadkommer icke en öppningsrörelse (rörelse åt vänster) hos ventilstången 11; en sådan rörelse igångsättes endast ifall trycket i inlopps- kammaren 1' sjunker i förhållande till trycket i omgivnings- tryckkammaren 6. Lämpligen har emellertid ventilskivan 20 ut- förts med sådan elasticitet att den reagerar omedelbart, då tryckskillnaden mellan ventilskivans 20 två sidor omkastas, dvs då trycket i inloppskammaren 1' blir större än trycket i blåsan 15 (till följd av att det utifrån manuellt utövade trycket gentemot blåsan har upphört). Under inverkan av en 'sådan omkastning av tryckskillnaden lyfter sig ventilskivan 20 från sitt säte 22 enbart genom sin elasticitet, dvs utan att ventilstången 11 rör sig åt vänster. En sådan rörelse åt vänster kan vid denna tidpunkt vara omöjlig, eftersom tryck- skillnaden mellan inloppskanalen 1' och omgivningstryckkamma- ren 6 ännu icke ändrats.When the safety valve closes, the bladder 15 ceases to yield to the operator's manual pressure, thereby alerting the operator to the fact that the closing pressure has been reached. If he then releases the bladder 15, the pressure difference between the bladder 15 and the inlet chamber 1 'is reversed, which means that the pressure in the inlet chamber 1' is greater than the pressure prevailing in the bladder 15. This pressure difference does not cause an opening movement (movement to the left) of valve stem 11; such a movement is initiated only if the pressure in the inlet chamber 1 'drops in relation to the pressure in the ambient pressure chamber 6. Preferably, however, the valve disc 20 is made with such elasticity that it reacts immediately when the pressure difference between the two sides of the valve disc 20 is reversed. when the pressure in the inlet chamber 1 'becomes greater than the pressure in the bladder 15 (as a result of the pressure exerted manually from the outside against the bladder having ceased). Under the influence of such a reversal of the pressure difference, the valve disc 20 rises from its seat 22 only by its elasticity, i.e. without the valve rod 11 moving to the left. Such a movement to the left may be impossible at this time, since the pressure difference between the inlet duct 1 'and the ambient pressure chamber 6 has not yet changed.

En avböjning av ventilskivan 20 under inverkan av ett högre tryck i inloppskammaren 1' än i blåsan 15 åskådliggörs i fig 8. Då detta inträffar kommer luft till följd av den om- 7313401-2 11 kastade tryckskillnaden att flyta tillbaka från inloppskammaren 1' genom öppningarna 2 in i blåsan 15, vilket medför ett tryck- fall i inloppskammaren 1'. Härigenom minskar i sin tur tryck- skillnaden mellan inloppskammaren 1' och omgivningstryckkamma- ren 6, så att öppningsfjädern 14 sättes istånd att förflytta ventilstången åt vänster, varvid ventilen antar det i fig 4 visade öppningsläget.A deflection of the valve disc 20 under the influence of a higher pressure in the inlet chamber 1 'than in the bladder 15 is illustrated in Fig. 8. When this occurs, air due to the inverted pressure difference will flow back from the inlet chamber 1' through the openings. 2 into the bladder 15, which causes a pressure drop in the inlet chamber 1 '. This in turn reduces the pressure difference between the inlet chamber 1 'and the ambient pressure chamber 6, so that the opening spring 14 is enabled to move the valve rod to the left, the valve assuming the opening position shown in Fig. 4.

Genom att med utnyttjande av ventilskivans 20 elasticitet trycket i inloppskammaren 1' omedelbart kan sjunka, då den manuella hoptryckningen av blåsan 15 upphör, kan ventilen - öppnas snabbt oberoende av patientens andningsprocess. Det är av särskild vikt att säkerställa ett förnyat öppnande av säker- hetsventilen genom åstadkommande av ett tryckfall i inlopps- kammaren 1' oberoende av patientens andningsverksamhet, ifall lungventileringsapparaten användes hos patienter, vilka står i begrepp att återvinna sin egen andningsförmâga, men fort- farande kräver viss hjälp. Sådana patienter skulle av egen kraft kunna alstra ett sådant tryck i inloppskammaren 1' som är större än det genom hoptryckning av blåsan alstrade inand- ningstrycket. I ett sådant fall skulle trycket i kammaren 1' hålla fjädern 14 i jämvikt, om trycket i blåsan 15 minskas, såvida det icke fanns möjligheten att avlasta trycket i rikt- ning bakåt (från kammaren 1' in i blåsan 15) på ovan i samband med fig 8 beskrivet sätt.By utilizing the elasticity of the valve disc 20, the pressure in the inlet chamber 1 'can drop immediately, when the manual compression of the bladder 15 ceases, the valve can be opened quickly independently of the patient's breathing process. It is of particular importance to ensure a re-opening of the safety valve by providing a pressure drop in the inlet chamber 1 'independent of the patient's respiratory activity, if the pulmonary ventilator is used in patients who are about to regain their own ability to breathe, but still requires some help. Such patients could on their own generate a pressure in the inlet chamber 1 'which is greater than the inhalation pressure generated by compressing the bladder. In such a case, the pressure in the chamber 1 'would keep the spring 14 in equilibrium, if the pressure in the bladder 15 is reduced, unless there was the possibility of relieving the pressure in the rearward direction (from the chamber 1' into the bladder 15) on the above in connection with the method described in Fig. 8.

Ytterligare en fördel av den elastiska ventilskivan 20 i jämförelse med den förhållandevis styva ventilskivan 10 kan observeras i fig 9. Det framgår där att även ifall av en icke helt axiell styrning av ventilstången 11 en god tätning mellan ventilskivan 20 och dess säte 22 erhålles till följd av skivans 20 böjlighet som medger assymetrisk deformering. Detta innebär bl a en mera ekonomisk konstruktion, eftersom åtminstone i detta avseende icke några snäva toleranser behöver inne- hållas.A further advantage of the elastic valve disc 20 in comparison with the relatively rigid valve disc 10 can be observed in Fig. 9. It can be seen there that even in the case of a not completely axial guide of the valve stem 11 a good seal between the valve disc 20 and its seat 22 is obtained as a result. of the flexibility of the disc 20 which allows asymmetric deformation. This means, among other things, a more economical construction, since at least in this respect no tight tolerances need to be included.

I nödlägen (exempelvis nervgasskador) kan betjänings- personen anse det nödvändigt att pressa in behandlíngsgas i patientens lungor även under tryck som överstiger tillslut- ningstrycket. I sådana situationer är det viktigare att tillföra patienten en tillräcklig mängd behandlingsgas än att observera 'ïfšå1šlsß1 -2 12 lsäkerhetstryckgränser. För erhållande av en sådan funktion av lungventileringsapparaten enligt uppfinningen kan betjänings- personen sätta ventilens tillslutningsmekanism ur funktion genom att förhand pressa in den utskjutande fria änden 11" på ' ventilstången 11 inåt och därigenom hålla ventilen tvångsmässigt öppen. Denna mekanism, som sätter ventilen ur verksamhet, kan även vara värdefull vid ett ventilfel (exempelvis ett brott hos fjädern 14) som eljest skulle stänga ventilen vid ett uppen- barligen för lågt tryck. Den utskjutande änden 11" på ventil- stången 11 utgör dessutom en synlig indikering av säkerhets- ventilens momentana läge och utväxlingen av patientens and- ningsfunktion.In emergency situations (eg nerve gas injuries), the operator may consider it necessary to force treatment gas into the patient's lungs even under pressure that exceeds the closing pressure. In such situations, it is more important to supply the patient with a sufficient amount of treatment gas than to observe safety pressure limits. To obtain such a function of the pulmonary ventilation apparatus according to the invention, the operator can deactivate the valve closing mechanism by pre-pressing the projecting free end 11 "of the valve rod 11 inwards and thereby forcibly keeping the valve open. This mechanism, which puts the valve out of operation , can also be valuable in the event of a valve failure (for example a break in the spring 14) which would otherwise close the valve at an apparently too low pressure. The projecting end 11 "of the valve rod 11 is also a visible indication of the instantaneous safety valve position and the exchange of the patient's respiratory function.

Det är givet att ovanstående beskrivning av föreliggande _uppfinning lämnar plats för olika modifikationer, ändringar och anpassningar och att dessa skall omfattas av grundtanken och ekvivalensområdet hos bifogade krav.It is to be understood that the foregoing description of the present invention leaves room for various modifications, alterations and modifications, and that these are to be embraced within the spirit and scope of the appended claims.

Claims

7313401-2 13 PATENT REQUIREMENTS

A hand-operated device for supplying gas to a patient's lungs from a post-compression self-expanding bladder (15) having an inlet (16) through which treatment gas is drawn into the bladder during its expansion, and an outlet (26), by which the gas is expelled to a patient's lungs during compression of the bladder via a three-way breathing valve (17), a pressure regulating valve built between the outlet of the bladder and the inlet of the three-way valve having a valve housing (1) having a movable partition therein ( 8) delimited inlet chamber (1 ') with an inlet (2) connected to the bladder outlet (26) and an outlet (3) in connection with the inlet of the three-way valve (17), which partition wall (8), which on the the side of the inlet chamber (1 ') is exposed to atmospheric pressure, through a valve rod (11) is connected to a valve closing element (20), which on the side of the valve housing (1) facing the outlet (26) of the bladder is movable between positions in which the inlet (2) of the pressure control valve is open respectively closed against a seat (22) arranged around the bladder outlet (26), the partition wall being so prestressed (14) in the direction of the opening position of the valve closing element (20) connected thereto that the connection between the bladder outlet (26) and three-way the inlet of the valve (17) is closed when the pressure on the side of the partition wall (8) facing the inlet chamber (1) exceeds the ambient pressure by a predetermined value, and opens when said pressure drops again below the predetermined value or when the bladder (15) compression ceased after the end of a gas supply phase, characterized in that the valve closing element (20) is elastically deformable for alternatively assuming a position in contact with the seat (22) (fig. 5), a closing position retracted in the seat (Fig. 6) and any pressure-dependent deformation conditions (Figs. 7, 8, 9) independent of the position of the valve rod (11), and that the partition (8), the valve rod (11) ) and the valve closing element (20) consisting of the valve closing element (20) are so biased towards the opening position that after a movement of the valve closing element (20) into loose contact with the seat (22) only a slight increase in pressure in the inlet chamber (1 ') is sufficient to move the valve closing element to the closed position (fig. 5).

Apparatus according to claim 1, characterized in that the valve closing element (20) is asymmetrically deformable for assuming the closing position, when the valve rod (11) assumes a position in which the angle between its longitudinal dimension and the direction of displacement in the longitudinal direction differs from zero. in

Apparatus according to claim 1, characterized in that the valve seat consists of an elevation (22) with a closed course.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the valve rod (ll) is provided with a stop (ll '), which limits the stroke of the valve rod (ll) in the opening direction.

Apparatus according to claim 1, characterized by hand-operable means connected to said assembly (8, 11, 20) for making the assembly inoperative for maintaining the valve disc in the opening position independent of the pressure in the inlet chamber.

Apparatus according to claim 5, characterized in that the valve rod (ll) has an end portion (ll "L projecting from the housing at a distance from the valve inlet which is accessible for manual operation of the valve closing element (20) independently of the pressure in the inlet chamber.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the partition wall (8) comprises a rigid central plate (8 ') and a surrounding elastic part (9), the valve rod (11) being attached to the rigid central plate (8'). .

Apparatus according to claim 7, characterized in that the preload for said assembly (8, 11, 20) consists of a spring (14) arranged in the housing (1), preferably a compression spring which engages with the partition wall ( 8) central plate (8 ') and which has soft suspension properties.