DE2908978A1

DE2908978A1 - Ventilsystem fuer beatmungsgeraete

Info

Publication number: DE2908978A1
Application number: DE19792908978
Authority: DE
Inventors: Ronald William Holmes
Original assignee: Medishield Corp Ltd
Current assignee: Edwards High Vacuum International Ltd
Priority date: 1978-03-07
Filing date: 1979-03-07
Publication date: 1979-09-13
Also published as: AU4486679A; GB2015349A; US4239038A; AU522423B2; SE7902028L; NL7901842A; CA1113341A; FR2419076A1; JPS54164398A; NZ189826A

Description

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8900 AUGSBUJttG

818475 TELEX SSS202 poiol d

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Augsburg, den 5. März I979

The Medishield Corporation Limited, Hammersmith House, London W6 9DX, England

Ventilsysteni für Beatmungsgeräte

Die Erfindung betrifft ein Ventilsystem für Beatmungsgeräte.

Insbesondere handelt es sich dabei um ein Ventilsystem für handbetätigbare Beatmungsgeräte zur unterstützung oder zum Ersatz der Eigenatmung eines Patienten, wenn diese durch Ertrinken, durch einen Elektroschock oder einen sonstigen Unfall oder Krankheitszustand ausgefallen oder beeinträchtigt ist.

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L>erartige Eeatmungsgeräte weisen üblicherweise einen als sich selbst aufblasenden, zusammendrückbaren Beutel aus- ^ebilaeten Ateragasbehälter auf, in welchem beim Aufblasen Atemgas eingesaugt v.lrd und aus welchem das Atemgas dem Patienten zugeführt werden kann. Weiter weisen solche Beatmung^eräte eine Ventilsystem auf, über welches das Atemgas aum Patienten geleitet und vorn Patienten ausgeateietes Jas in die Außenluft abgeführt wird. An das Ventilsyster-'i ist eine Atemmaske oder ein Sndotrachealrohr angeschlossen, die bzw, das beim Gebrauch des Beatmungsgeräts in bekannter ;«Jeise mit den Atemwegen des Patienten in Verbindung gebracht wird.

Zur Verbesserung der Wirkung von handbetatigbaren Beatmungsgeräten ist es bekannt, eine Zusatzsauerstoffzufuhr zur Anreicherung der jeweils in den Beutel eingesaugten Auiienluft vorzusehen, so daß man in der Atemluft eine Sauerstoffkonzentration von beispielsweise 50 % erhält.

Trotzdem weisen derartige handbetatigbare Beatmungsgeräte bekannter Bauart den Nachteil auf, daß nach jeder Ausatmung des Patienten ein gewisses, wieder einatembares Gasvolumen in System verbleibt, das bei dem folgenden Zusammendrück- und Aufblasvorgang des Ateragasbehälters wieder in diesen eintreten kann. Dadurch verringert sich die für den Patienten bei der

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folgenden Einatmung verfügbare Sauerstoffmenge und außerdem wird ein Teil des zuvor ausgeatmeten Kohlendioxids dem Patienten wieder zugeführt, was wegen der schädlichen Wirkungen des Kohlendioxids unerwünscht ist.

Ein weiterer Nachteil bekannter Beatmungsgeräte liegt darin, daß deren Ventilsystem im allgemeinen eine große Vielzahl von Bauteilen aufweist. Dadurch besteht die Gefahr, daß wegen der Kompliziertheit und der schlechten überschaubarkeit des Aufbaus solcher bekannter Ventilsysteme bestimmte Bauteile falsch zusammengesetzt oder sogar beim Zusammenbau vergessen werden. Derartige komplizierte und aus vielen Teilen bestehende Ventilsysteme erfordern auch einen vergleichsweise großen Raumbedarf, was einerseits in manchen Fällen zu einer Verschlechterung der Handhabung und Handlichkeit des Beatmungsgeräts im Gebrauch und andererseits zu einem zu großen Gasspeichervolumen und somit zu einer zu großen Rückhaltefähigkeit für ausgeatmetes Gas führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventilsystem für Beatmungsgeräte der eingangs genannten Gattung derart auszubilden, daß ausgeatmetes Gas nicht in den Atemgasbehälter zurückgelangen kann und daß der Raum, in welchem jeweils nach einer Ausatmung Ausatemgas verbleiben kann, sehr klein gehalten und dadurch sichergestellt

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wird, daß bei der jeweils folgenden Einatmung das zum Patienten sugeführte Atemgas nur einen sehr kleinen Kohlendioxidanteil enthält.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Anordnung gelöst.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben» Es zeigen:

Fi3, 1 einen Schnitt durch ein Ventilsystem

nach der Erfindung im Einatmungszustand,

Firi« 2 einen Schnitt durch eine weitere Aus

führung sform eines Ventilsystems nach der Erfindung im Ausatmungszustand,

Fig, 3 einen Schnitt durch ein Beatmungs

gerät mit einem Ventxlsystem nach Fig. 2,

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Pig. 4 einen Halbschnitt durch ein über

druckventil, das bei dem Ventilsystem nach Pig, 2 wahlweise vorgesehen sein kann,

Fig. 5 einen Querschnitt längs der Linie 5-5

in Fig. 4,

Fig. 6 eine Darstellung ähnlich Fig. 1 einer

dritten Ausführungsform der Erfindung während der Aufblasphase,

Fig. 7 das Ventilsystem nach Fig. 6 während

der Ausatmung, und

Fig. 8 · das Ventilsystem nach Fig. 6 während

der Einatmung,

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung weist ein zweiteiliges Ventilgehäuse mit einem Gehäuseteil 6, an welchem ein Atemgaseinlaß in Form eines Einlaßstutzens 7 gebildet ist, der mit seinem einen Ende an einen Atemgasbehälter anschließbar ist und an seinem anderen

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Ende als iinlaßventilsitz 8 ausgebildet ist, und ein zweites Gehäuseteil auf, an welchem ein Anschlußstutzen 9, der an eine Atemmaske, ein Mundstück oder ein sonstiges, iiiit den Atemwegen eines Patienten in Verbindung zu bringendes Gerät anschließbar ist, und ein eine Auslaßöffnung begrenzender Auslaßventilsitz 10 gebildet ist.

Das erstere Gehäuseteil 6 weist einen nach außen weisenden Stirnflansch 11 auf, dessen Rand von einem in Umfangsriehtung verlaufenden, im Querschnitt U-förmigen Teil 12 einer aus einem Elastomer bestehenden, gasundurchlässigen Ventiiine/abran 13 umgriffen ist.

Die Tentilmembran 13 weist außer dem im Querschnitt ü-förrnigen Umfanssteil 12 eine Ventilscheibe 14 auf, die durch einen biegsamen, ringförmigen I-lembranteil 15 mit dem im Querschnitt ü-förmigen Umfangsteil 12 verbunden ist. Außerdem v/eist die Ventilmembran einen ringförmigen, radial nach innen v/eisenden und in Umfangsrichtung verlaufenden schürzenartigen Teil 16 auf.

Der Flansch 11 ist mit einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen 17 versehen, die durch Anlegen des Schürzenteils der Yentilineiabran an die zugeordnete Planschstirnseite verschließbar sind. Der Flansch 11 bildet daher zusammen mit dem Schürzenteil 16 der Ventilmembran ein Rückschlagventil,

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das als Wiedereinatraungssperre für ausgeatmetes Gas dient.

Zur Einatmung wird dem Patienten Atemgas aus dem Atemgasbehälter unter Druck zugeführt, und die Druckdifferenz zwischen den Lungen des Patienten und dem Atemgasbehälter bewirkt ein Aufblähen der Ventilmembran 13 und ein Abheben von deren schürzenartiger Klappe 16 vom Flansch 11, so daß der Atemgaszustrom zum Patienten gemäß den in Pig, I eingezeichneten Pfeilen stattfinden kann. Außerdem wird die Ventilscheibe 14 aufgrund der Aufblähung der Ventilmembran in die in Fig. 1 gezeigte Stellung gebracht, d.h, an den Auslaßventilsitz 10 angelegt, so daß die Auslaßöffnung verschlossen wird.

Nach Beendigung einer solchen erzwungenen Einatmung des Patienten läßt man den zuvor zusammengedrückten Atemgasbehälter sich wieder ausdehnen und dadurch für die nächste Einatmungsphase mit Atemgas füllen. Dabei kehrt die Ventilmembran wieder in ihre Ursprungsstellung zurück, in welcher ihre Ventilscheibe 14 sich wieder an den Einlaßventilsitz 8 anlegt und die schürzenartige Klappe 16 die öffnungen 17 des Flansches 11 verschließt. Die Ausatmung des Patienten unterstützt die Rückstellung der Ventilmembran, und das Ausatmungsgas gelangt durch die Auslaßöffnung, die vom Auslaßventilsitz 10 umschlossen ist, in die Außenluft.

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Es ist also ersichtlich, daß die Bewegung der Ventilscheibe 14 zusammen mit der Bewegung der Klappe 16 im Zusammenhang mit der Einsatmung und Ausatmung des Patienten die Gasströmung jeweils so steuert, daß Atemgas aus dem Atemgasbehälter unter Druck zu dem Patienten strömt und ausgeatmetes Gas vom Patienten direkt in die Außenluft gelangt, wobei nach Beendigung jeder Ausatmung fast keine Wiedereinatmung von zuvor vom Patienten ausgeatmetem Gas stattfindet.

Das Ventilsystem gemäß Pig, 2 entspricht hinsichtlich seiner Funktion und hinsichtlich zahlreicher Bauteile dem Ausführungsbeispiel nach Fig, I, wobei entsprechende Bauteile mit der jeweils gleichen Bezugsziffer, jedoch unter Beifügung des Zusatzes "A" bezeichnet sind. Soweit die Bauteile des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 demjenigen nach Fig, I direkt entsprechen, sind sie nicht nochmals im einzelnen beschrieben.

Der Hauptunterschied zvrischen den Ausführungsbeispielen nach Fig. 2 und nach Fig. 1 liegt darin, daß bei dem Ventilsystern nach Fig. 2 zusätzlich ein überdruckventil 18 vorgesehen ist, das in den Fig, 4 und 5 mehr im einzelnen dargestellt ist.

Das Überdruckventil 18 weist ein Gehäuse 19 auf, das in einen Anschlußstutzen 20 des zweiten Gehäuseteils des Ventilgehäuses einschraubbar und mit einer Entlüftungs-

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öffnung 21 und einem Ventilsitz 22 versehen ist sowie einen Ventilkörper 23 enthält. Die Schließkraft, mit welcher der Ventilkörper 23 an den Ventilsitz 22 angedrückt wird, kann mittels einer Einstellschraube 24 eingestellt werden, welche den Ventilkörper 23 trägt und welche durch Drehung in einer sie aufnehmenden Gewindebohrung 25 axial in Richtung zum Ventilsitz 22 hin oder von diesem weg bewegt werden kann.

Das überdruckventil 18 dient dazu, sicherzustellen, daß die Lungen eines Patienten nicht mit zu hohem Druck beaufschlagt werden, wenn eine Bedienungsperson den Atemgasbehälter zur Einatmung zu kräftig zusammendrückt. Bei zu starkem Einatmungsdruck wird der Ventilkörper 23 elastisch vom Ventilsitz 22 abgehoben und entlüftet den überdruck in die Außenluft, Selbstverständlich kann das überdruckventil gewünschtenfalls auch eine von der dargestellten Ausführungsform abweichende Bauform haben,

Fig. 3 zeigt ein vollständiges Beatmungsgerät mit einem Ventilsystem 26 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den Fig, 2, 4 und 5. Das Ventilsystem 26 ist an einen Atemgasbehälter angeschlossen, der mit einer Einlaßventileinrichtung 28 versehen ist.

Die Einlaßventileinrichtung 28 weist ein Mundstück 29 auf, an welches ein Verbindungsschlauch einer druckregulierten

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Atemgasquelle anschließbar ist. Weiter weist die Einlaßventileinrichtung ein Ilembran-Rückschlagventil 30 und ein Membran-Rückschlagventil 31 auf. Diese beiden Rückschlagventile 30 und 31 dienen dazu, sicherzustellen, daß aus der Atemgasquelle zuströmendes Atemgas zwar durch das Ventil 30 in den Atemgasbehälter 27 einströmen, danach aber diesen Atemgasbehälter auf keinem anderen Weg mehr als durch das Ventilsystem 26 zum Patienten verlassen kann. Andererseits soll, falls eine Störung der Atemgaszufuhr aus der Atemgasquelle, beispielsweise wenn diese leer ist, der Patient wenigstens noch mit normaler Außenluft versorgt werden können, die jeweils nach manuellem Zusammendrücken des Atemgasbehälters bei dessen folgender Wiederausdehnung aufgrund seiner natürlichen Elastizität durch das Ventil 31 angesaugt wird.

Außerdem ist an der Exnlaßventileinrichtung 28 ein Reservebeutel 32 befestigt, der durch einen ungedrosselten, einen groäen Durchmesser aufweisenden Kanal 33 der Exnlaßventileinrichtung 38 mit dem Inneren des Atemgasbehälters 27 in Verbindung steht« Dieser Reservebeutel 32 dient als Atemgas-Reservespeicher zum Wiederauffüllen des Behälters 27 bei dessen Rückkehr in seine aufgeblasene Ruhestellung, nachdem er zuvor zum Zwecke des Einpumpens von Atemgas in die Lungen des Patienten zusammengedrückt worden ist. Dabei bezweckt der Reservebeutel eine ausreichend schnelle

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Wiederauffüllung des Atemgasbehälters 27 entsprechend dem Atemgasbedarf des Patienten, falls die Atemgaszufuhr aus der Atemgasquelle über das Mundstück 29 kurzfristig nicht ausreichend schnell erfolgt. Nach einer Entleerung des Reservebeutels 32 steht dann während des nächsten Zusammendrückens des Behälters 27 ausreichend Zeit zu seiner Wiederauffüllung über das Hundstück 29 durch die Atemgasquelle zur Verfügung,

Der Beutel 32 kann aus einer Anzahl, beispielsweise aus vier Segmenten hergestellt sein, die an ihren Rändern miteinander verschweißt sind und es können kleine öffnungen 3^ im Verlauf der Schweißnähte vorgesehen sein, um eine Überdruckbeanspruchung des Beutels durch den kontinuierlichen Gaszustrom aus der Atemgasquelle über das Mundstück 29 bei verhältnismäßig geringem Atemgasbedarf des Patienten zu schützen.

Das in den Pig, 6 bis 8 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in funktioneller Hinsicht und im Hinblick auf viele Bauteile ähnlich dem Ventilsystem nach Pig, I und braucht insofern nicht im einzelnen beschrieben zu werden. Soweit die Bauteile des Ventilsystems nach den Pig, 6 bis 8 direkt denjenigen des Ausführungsbeispiels nach Pig, I entsprechen, sind sie mit gleichen Bezugszeiehen wie in Pig, I, jedoch jeweils mit dem Zusatz "B" versehen,

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Die Unterschiede zwischen der Ausführungsform nach den Fig. 6 bis 8 und dem Ausführungsbeispiel nach Fig, 1 liegen darin, daß die Ventilscheibe 14 des Ausführungsbeispiels nach Pig, 1 bei dem Ventilsystem nach den Fig. bis 8 durch ein Tandemventil 35 ersetzt und außerdem ein Auslaß-Rückschlagventil J>6 vorgesehen ist.

Das Tandemventil 35 weist einen pilzartigen Ventilkörper mit einem Schaft 37 und einem elastischen Teller auf. Der Schaft 37 ist gasdicht in eine mittige öffnung der Ventilniembran 13B eingesetzt und der Teller 38 kann sich dicht gegen den Auslaßventilsitz 1OB (bei der in Fig, 6 dargestellten Stellung) oder gegen einen ringförmigen, an der Ilembran 13B gebildeten Sitz 39 anlegen, welch letzterer ui eine Anordnung von in der Membran gebildeten öffnungen herum verläuft. In der vom Auslaßventilsitz 1OB umschlossenen äffnun^ kann eine Kreuzverstrebung 45 angeordnet sein, um die Abstützung des Tellers 38 bei Anlage desselben am Auslaßventiloitz 1OB zu unterstützen.

Das Rückschlag-Auslaßventil 36 weist eine starre Verschlußscheibe 4l auf, welche die Auslaßöffnung mit Ausnahme einer in dieser Scheibe gebildeten kranzartigen Anordnung von Bohrungen 42 verschließt, Weiter weist das Auslaßventil eine elastisches ringförmiges Ventilelement 43 auf, das mittels eines Illeaimrings 44 an der Verschlußscheibe 4l befestigt ist

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und dessen Bohrungen 42 überdeckt.

Das Tandemventil 35 und das Rückschlag-Auslaßventil ermöglichen den Gebrauch des Beatmungsgeräts zur Beatmung eines patienten in einer giftigen Umgebungsatmosphäre, Wenn der Patient nicht spontan atmet, werden die Drücke durch das Zusammendrücken und die Wiederausdehnung des Aterngasbehälters bestimmt, wobei die Anordnung weitgehend in der gleichen Weise wie die zuvor beschriebenen Anordnungen arbeitet und wobei der pilzförmige Ventilkörper des Tandemventils sich als Ganzes' gemeinsam mit dem mittigen Teil der Ventilmembran bewegt und as Rückschlag-Auslaßventil die Ausatmung des Patienten in die Umgebungsatrnosphäre ermöglicht.

Wenn jedoch der Patient beginnt, spontan zu atmen, ist es möglich, daß er gerade während der Ausdehnungsphase des Atemgasbehälters einzuatmen versucht. In diesem Fall könnte er bei Fehlen des Rückschlag-Auslaßventils giftige Umgebungsluft einatmen, was jedoch bei der letzteren Ausführungsform der Erfindung durch das sich schließende Rückschlagventil verhindert wird, so daß sich das Tandemventil öffnet und der Patient ausschließlich atembares Gas aus dem Atemgasbehälter einatmen kann. In diesem Fall wird das Rückschlagventil 31 weggelassen.

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Claims

PATENTANWALT

pin., iso. Ii. HOIiiä

PKϊ Μ Ι'ΡΓΝΕ - WELSEIl - STBASSE 1*

SüftO ACGSBUKG

TELEFON S16475

Patentansprüche

1,/Ventilsystem für Beatmungsgeräte, gekennzeichnet durch ein hohles Ventilgehäuse (6) mit einem Einlaß (8) 2un Anschluß eines von Hand zusammendrückbaren und sich selbsttätig wieder ausdehnenden Atemgasbehälters (27) und :nit einem, mit zu den At em wegen des Patienten führenden rütteln zu verbindenden Anschluß (9) sowie mit einem Auslaß (10), weiter durch eine verformbare Ventilmembran (13), die im Ruhezustand den Einlaß verschließt und gleichzeitig eine Verbindung zwischen dem, dem Patienten zugeordneten Anschluß (9) und dem Auslaß (10) offen hält und die bei Druckbeaufschlagung über den Einlaß in eine Stellung auslenkbar ist, in welcher sie den Auslaß (10) verschließt und den Einlaß freigibt, und durch ein im Ruhezustand geschlossenes Rückschlagventil (11, 16), das nur in der ausgelenkten Stellung der Ventilmembran (13) mit dem Einlaß Verbindung hat und in diesem Zustand eine Gasströmung aus dem Einlaß zu dem, dem Patienten zugeordneten Anschluß (9) gestattet, jedoch eine Gasrückströmung zum Einlaß verhindert.

2, Ventilsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (8) von einem sich radial nach außen erstreckenden Flansch (11) umschlossen ist, daß weiter die Ventilruembran (13) einen im Querschnitt ü-förmigen, den Flansch-

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ORIGINAL INSPECTED

rand umgreifenden Umfangsteil (12) aufweist, und daß das Rückschlagventil (l6) eine von diesem Umfangsteil radial einwärts ragende, ringförmige, elastische Klappe ist, die mit einer oder mehreren in dem Flansch gebildeten Durchgangs Öffnungen (17) zusammenwirkt,

3. Ventil system, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (6) mit einem Überdruckventil (18) ausgestattet ist,

4. Ventilsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mittige Teil der Ventilmembran (13) ein Tandemventilelement (37, 38) aufweist, das bei Unterdruck in dem, dem Patienten zugeordneten Anschluß (9B) eine Gasströmung aus dem Einlaß (8B) zu dem, dem Patienten zugeordneten Anschluß auch bei nicht ausgelenkter Ventilmembran gestattet, und daß der Auslaß mit einem Auslaß-Rückschlagventil (36) versehen ist, der eine Gasrückströmung aus der Umgebungsatmosphäre durch den Auslaß in das Ventilgehäuse unterbindet.

5. Beatmungsgerät, gekennzeichnet durch ein Ventilsystem (26) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter durch einen manuell zusammendrückbaren und sich selbsttätig wiederausdehnenden Atemgasbehälter (27), ferner durch einen

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über einen ungedrosselten Strömungskanal (33) mit dem Atemgasoehälter verbundenen Reservebeutel (32), weiterhin durch mittel (28, 29) zur Atemgaszufuhr aus einer Druckgasquelle in den Ate:iigasbehälter und den Reservebeutel, und durch ein Rückschlagventil (30), das eine Gasströmung aus dem Atemgasbehillter (27) in den Reservebeutel (32) verhindert.

6« I;eat:nun;53gerät, gekennzeichnet durch ein Ventilsysteri nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter durch einen .ianuell 3usa:^;x";ienarückbaren und sich selbsttätig wiederausäeimenden, an den Einlaß des Ventilsystems (26) angeschlossenen aca.^-.jasbfc-hill'fcer (27), ferner durch einen über einen ungedrosselten f:tr;5::iun^ske.nal (33) niit dera Atemgasbehälter verbundenen "-•arservebeutel (32), xieiterhin durch Mittel (28, 29) zur Atemlassufuhi·* aus einer Druckgasquelle in den Atemgasbehälter und :i6H Reservebeutel, fernerhin durch ein dem Atemgasbehälter zügeor¹ jietes -wckschla^ventil (30), das eine Gasströmung aus dem •rte/.,/;asbehulter in den Reservebeutel unterbindet, und durch eil: iiinla.t-Rückschlagventil (3I)₅ durch welches Uragebungslaffc in len Ateia-^asbehälter einströmen kann, wenn der Druck in .iiese.'ii unter den Umgebungsluftdruck abfällt,

7, Heateiun^s.ierät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch e^ennseiclmet, daß der Reservebeutel (32) mit einer Über-Uruc-centlüftuns ausgestattet ist.

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