FI105162B - Ventilaattori hengityksen tehostamiseksi ja hengitystä tehostavan laitteen potilaskanavaan kytketty venttiili - Google Patents

Description

1 105162

Ventilaattori hengityksen tehostamiseksi ja hengitystä tehostavan laitteen potilaskanavaan kytketty venttiili

Keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista venti-5 laattoria hengityksen tehostamiseksi ja patenttivaatimuksen 18 johdannon mukaista hengitystä tehostavan laitteen potilaskanavaan kytkettyä venttiiliä.

Ventilaattoreita käytetään tehostamaan potilaiden, joiden oma hen-gitysaktiviteetti ei ole syystä tai toisesta riittävää, hengitystä. Tyypillisiä käyttöalueita ovat leikkauksen aikana nukutetut ja relaksoidut sekä tehohoidossa ole-10 vat potilaat. Tavanomainen ventilaattori tuulettaa keuhkoja syklisesti. Syklin päävaiheet ovat sisäänhengitys ja uloshengitys. Sykli toistuu halutussa säädettävässä rytmissä. Yksinkertaisimmillaan ventilaattori on pääasiallisesti patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen, jolloin tarvittava paine aikaansaadaan esimerkiksi puhaltimen avulla.

15 Sisäänhengityskaasu on tehoventilaattoreissa tavallisimmin hapen ja typen seos, jolloin happipitoisuus voidaan säätää halutusti 21% ja 100% välille. Seoksen säätämiseksi ventilaattoreissa on liitännät kahteen painesäiliöön. Pai-nesäiliöiden paine vakioidaan ensin paineregulaattoreiden avulla vakiotasolle. Paineen vakioinnilla toisaalta edesautetaan virtauksen säädettävyyttä ja toi-20 saalta lievennetään sisäänhengitysventtiileihin, joita käytetään kyseisen kanavan kaasuvirtauksen säätöön, kohdistuvia vaatimuksia. Kanavien kaasuvirtauk-set säädetään toteuttamaan yllä mainittu seoksen happipitoisuus ja haluttu ko-konaisvirtaus. Kokonaisvirtaus voi olla joko suoraan käyttäjän määrittämä pa-. . rametri, tai epäsuorasti muista parametriasetuksista ja/tai mittaussignaaleista 25 säätöjärjestelmän laskema haluttu virtausarvo. Säätöjärjestelmä ohjaa sisään-hengitysventtiilejä vertaamalla vallitsevaan kaasuvirtaukseen verrannollista mittasignaalia haluttuun kaasuvirtaukseen ja muuttamalla ohjausta tarvittaessa. Kyseinen mittasignaali on kuvatussa järjestelmässä virtausta mittaava elin, mutta se voi olla myös esimerkiksi sisäänhengitysventtiilin sulkuelimen pai-: 30 kanilmaisin, painesignaali, lämpötilaan verrannollinen signaali, tai jokin näiden yhdistelmä.

Erillisten kaasuvirtausten mittauksen ja säädön jälkeen virtaukset yhdistetään ja muodostetaan kaasuseos. Tämä sisäänhengityskanavasta mitattu kaasuseoksen paine on tässä vaiheessa useimmassa tapauksessa riittävän 35 tarkasti samassa paineessa kun mitä se on potilaalle johdettaessa. Näin ollen kyseinen paine voi osallistua myös yllä mainitun halutun kaasuvirtauksen mää- 2 105162 ritykseen mikäli säätöjärjestelmä on asetettu säätämään potilaalle johdettava si-säänhengityksen aikainen paine vakiona. Sisäänhengityskanavan paine mitataan eropaineena ympäröivään ilmanpaineeseen. Muita moduliin sisältyviä toimintoja ovat seoksen happipitoisuuden mittaus, joka tosin voi sijaita myös lä-5 hempänä potilasta.

Seoskaasumodulista kaasuvirtaus johdetaan sisäänhengityskanavaa pitkin Y-kappaleeseen, jonka toiseen haaraan potilas on kytkettynä joko hengi-tysmaskin tai intubaatioputken avulla, ja kolmanteen haaraan uloshengitys-kanava. Sisäänhengitys tapahtuu siten laskemalla ylipaineista kaasuseosta pai-10 nesäiliöstä sisäänhengitysventtiilin kautta sisäänhengityskanavaan, jolloin sisäänhengityskanavan paine nousee. Uloshengityskanava on tällöin suljettuna uloshengitysventtiilin avulla, joten kaasuseos ohjautuu edelleen keuhkoihin aiheuttaen paineen kohoamisen myös täällä.

Uloshengitys tapahtuu spontaanisti antamalla keuhkoihin sisään-15 hengityksen aikana varastoituneen ylipaineen purkautua ulos. Tämä toteutetaan sulkemalla sisäänhengitysventtiili(t) ja avaamalla uloshengityskanavassa sijaitseva uloshengitysventtiili, jolloin potilaaseen vaikuttava sisään- ja uloshengitys-kanavien paine laskee. Tällöin keuhkoissa oleva ylipaine purkautuu kaasuvirta-uksen muodossa uloshengityskanavan kautta ulos. Säätöjärjestelmä ohjaa ulos-20 ja tarvittaessa myös sisäänhengitysventtiilejä siten, että uloshengityksen aikainen painetaso saavutetaan mahdollisimman nopeasti ja sen jälkeen säilytetään mahdollisimman vakiona. Uloshengityksen aikaisen paineen säätämiseksi ven-tilaattori on varustettu usein uloshengityskanavaan asetetulla paineanturilla, . . joskin useimmissa tapauksissa ulos- ja sisäänhengityskanavien paineet ovat hy- 25 vin lähellä toisiaan.

Nykyaikaiset ventilaattorit hyödyntävät täysimääräisesti elektroniikan tarjoamat mahdollisuudet säätää hengitys sykliä asetusten mukaisesti. Säätö tapahtuu ohjaamalla sisään- ja uloshengitysventtiileitä toteuttamaan paramet-riasetukset. Tällaisia asetuksia ovat esimerkiksi sisäänhengityksen ylipaine, ; 30 uloshengityksen ylipaine, sisäänhengitystilavuus, sekä sisään- ja uloshengitys- ten kestoajat.

Ollessaan elämää ylläpitävä laite, ventilaattorin tulee olla turvallinen. Tämän turvallisuusvaatimuksen mukaisesti laite ei saa aiheuttaa vaaraa potilaalle tai käyttäjälle normaalitoiminnassa tai yhden vian tapauksessa. Tämän 35 toteuttamiseksi ventilaattori on varustettava perustoiminnoista riippumattomilla suojapiireillä, jotka laukeavat toimintaan perustoiminnon syystä tai toisesta vi- 3 105162 taantuessa. Eräs pahimmista vaaratilanteista mitä ventilaattori voi potilaalle aiheuttaa on keuhkojen ylipaineistaminen. Ylipaine saattaa vaurioittaa sairasta keuhkoa äärimmäisen nopeasti. Mahdollisia vikatilanteita, jotka voivat johtaa ylipaineeseen, ovat esimerkiksi uloshengitysventtiilin lukkiutuminen suljettuun 5 tilaan tai sisäänhengitysventtiilin jääminen auki. Vaurioiden estämiseksi myös näissä vikatilanteissa ventilaattoreihin on tyypillisesti asennettu ylipaineen ra-joitusventtiili. Tavanomainen sijaintipaikka on seostaasu-sisäänhengitystana-vassa.

Olemassa oleva tekniikan taso käsittää kahta tyyppiä olevat ylipai-10 neen rajoitustoiminnot. Perinteisempi näistä on jousikuormitteinen venttiili. Jousi on kalibroitu avautumaan tietyssä vakiopaineessa. Tyypillinen kalibraatiopaine vaihtelee 10-12 kPa välillä. Vakio rajoituspaine ei kuitenkaan takaa täysin riittävää suojapiiriä tehohoidon potilaiden vaihtelevat vaatimukset huomioon ottaen. Kriittisesti sairailla potilailla ylipaine voi muodostua vaaralliseksi jo paljon ennen 15 mainittuja painerajoja. Toinen mainitun turvaventtiilin heikkous on, että se vapauttaa vain kalibroitua painerajaa suuremman ylipaineen, ja näin ollen vikatilanteessa potilas jää ylipaineistetuksi mainittuun painerajaan sen sijaan, että paine putoaisi normaalille uloshengityspainetasolle.

Kehittyneempi versio tästä turvaventtiilistä on korvata kalibroitu jousi 20 säätöjärjestelmällä. Tämä säätöjärjestelmä pitää venttiilin suljettuna joko sähköisesti tai sähkö-pneumaattisesti. Säätöjärjestelmän mukanaan tuoma etu on mahdollisuus asettaa rajoituspaine potilaan vaatimusten mukaiseksi ja toisaalta vapauttaa ylipaine kokonaan uloshengityspaineen tasolle asti. Ylipaineventtiilin . . säätöjärjestelmä sisältää paineherkän elementin. Tämän elementin antamaa • * 25 signaalia verrataan asetettuun rajoituspaineeseen. Signaalin ylittäessä rajapai-neen säätöjärjestelmä avaa ylipaineen rajoitusventtiilin.

Toinen erityisesti tehohoidon ventilaattoreihin liittyvä turvapiirre on spontaanihengityksen mahdollistaminen. Olkoonkin liitettynä ventilaattoriin, nämä potilaat usein kykenevät ja heidän annetaan hengittää itse. Tavallisesti hen-; 30 gitettävä kaasu sekoitetaan sisäänhengitysventtiilien avulla haluttuun happipi toisuuteen. Sekoitusjärjestelmän vaurioitumisen varalta olemassa oleva tekniikan taso avaa sisäänhengityskanavan ympäristöön sallien spontaanihengityksen jatkamisen huoneilmasta. Sisäänhengityskanavan avaamiseksi käytetään joko erillistä venttiiliä tai sitten toiminto on yhdistetty edellä mainittuun yli-35 paineen rajoitusventtiiliin. Toteuttamistavasta huolimatta, ventilaattorin normaalitoiminnan kannalta on ensiarvoisen tärkeää, että venttiili sulkeutuu tiiviisti sil- 4 105162 loin kun sen avautumista ei tarvita, sillä mahdollisten vuotojen kautta potilaalle tarkoitettu kaasu vuotaisikin ulos pienentäen potilaan hengitystilavuutta aiheuttaen muita vaaratilanteita ja vuotohälytyksiä. Vuotomahdollisuudet tietenkin lisääntyvät mitä enemmän hengityskanavistossa on avautuvia komponentteja.

5 Myöskin potilaiden välillä suoritettava laitteen puhdistus ja puhdistuksen jälkeinen kasaus monimutkaistuu lisäten virhemahdollisuuksia.

Spontaanihengitykseen liittyvä lisävaatimus on takaisinhengityksen, eli uloshengitys- ja sisäänhengityskaasun sekoittumisen välttäminen. Sisään- ja uloshengityskaasujen ohjaamiseen eri virtauskanaviin käytetään kyseisiin kana-10 viin sijoitettuja suuntaisventtiilejä. Nämä sijaitsevat tunnetussa tekniikassa tyypillisesti seoskaasumodulissa ja uloshengitysventtiilimodulissa. Perusvaatimus näille venttiileille on pieni kaasun virtausvastus potilaan hengitystyön pienentämiseksi. Sisäänhengityskanavassa suuntaisventtiilin tulee sijaita potilaan ja si-säänhengityskanavan avautumiskohdan välissä. Tekniikan tason mukaisissa 15 järjestelmissä, missä ylipaineen rajoitusventtiili ja sisäänhengityskanavan avautuminen on yhdistetty, syntyy mainitun suuntaisventtiilin johdosta mahdollisuus vaaratilanteeseen suuntaisventtiilin estäessä kaasuvirtauksen potilaasta ylipaineen rajoitus ventti itiin eli toiminnon mitä varten kyseinen venttiili on laitteeseen rakennettu.

20 Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on edellä kuvattujen epäkoh tien poistaminen. Tähän päämäärään päästään keksinnön mukaisella venti-laattorilla ja venttiilillä, joille on pääasiallisesti tunnusomaista, että sulkuelin on sovitettu turvaventtiiliin siten, että se pysyy suljetussa asennossa ainakin osittain painovoiman vaikutuksesta, jolloin turvaventtiili muodostaa myös sisäänhengi- «f 25 tyksen suuntaisventtiilin, joka uloshengityksen aikana sulkee yhteyden ympäröivään ilmaan.

Kun sulkuelin on sovitettu venttiilirunkoon oleellisesti pystysuunnassa tapahtuvaa liikettä varten, pysyy venttiili normaaliolosuhteissa suljetussa asennossa pääasiallisesti painovoiman vaikutuksesta, jolloin sulkuelintä sulke-30 vat mahdolliset lisävälineet voidaan tehdä kooltaan ja teholtaan pieniksi, mikä tältä osin pienentää koko turvaventtiilin kokoa.

Sulkuelin käsittää edullisesti mahdollisimman pienimassaisen mutta suuripinta-alaisen, esimerkiksi lautasmaisen, kartiomaisen tai pallomaisen osan, joka tiivistyy istukkaa vasten. Tällainen sulkuelimen rakenne edistää venttiilin s 105162 sulkeutumista, kun hengityskaasu tulee painesäiliöistä, ja toisaalta tekee spon-taanihengityksen helpoksi, kun laite on vapautettu aktiivisesta tilasta.

Seuraavassa keksintöä selitetään lähemmin viitaten oheiseen piirustukseen, jossa 5 kuvio 1 esittää tehohoidossa käytettävän keksinnön mukaisen venti- laattorin toiminnallista lohkokaaviota ja potilaan kytkeytymistä tähän, kuvio 2 esittää poikkileikkauksena keksinnön mukaista turvaventtiiliä suljetussa tilassa, kuvio 3 esittää kuvion 2 mukaista venttiiliä avatussa tilassa, 1 o kuvio 4 esittää kuvion mukaista venttiiliä ylhäältäpäin katsottuna, kuvio 5 esittää erästä vaihtoehtoista keksinnön mukaisen turvavent-tiilin toteutusta, ja kuvio 6 esittää erästä toista vaihtoehtoista keksinnön mukaisen tur-vaventtiilin toteutusta.

15 Kuviossa 1 esitetty ventilaattori käsittää painehappisäiliöön 1 yhdis tettävän painehappiliitännän 2 painehappikanavineen 3, paineilmasäiliöön 4 yhdistettävän paineilmaliitännän 5 paineilmakanavineen 6; seoskaasukanavan 7, jossa painehappi- ja paineilmakanavat 3 ja 6 yhdistyvät; seoskaasukanavan 7 jatkeena olevan sisäänhengityskanavan 8, joka liittyy Y-kappaleen 9 yhteen 20 haaraan 10, Y-kappaleen 9 muiden haarojen ollessa potilashaara 11 ja venti-laattorin uloshengityskanavaan 13 johtava haara 12.

Kanavaan 3 on sijoitettu paineregulaattori 14, virtausta mittaava elin 15 ja sisäänhengitysventtiili 16 ja vastaavasti kanavaan 6 paineregulaattori 17, virtausta mittaava elin 18 ja sisäänhengitysventtiili 19.

25 Paineregulaattoreita 14 ja 17 käytetään vakioimaan painesäiliöiden 1 ja 4 paine vakiotasolle, millä edistetään virtauksen säädettävyyttä ja lievennetään kanavien 3 ja 6 virtausten säätöön käytettäviin sisäänhengitysventtiileihin 16 ja 19 kohdistuvia vaatimuksia.

Seoskaasu- sisäänhengityskanavakokonaisuuteen 7, 8 on puoles-30 taan sijoitettu paineenmittauselin 20, turvaventtiili 21, jota selitetään yksityiskohtaisesti myöhemmin, ja happipitoisuuden mittauselin 22.

. Uloshengityskanava 13 on lopuksi varustettu paineenmittauselimellä 23, uloshengitysventtiilillä 24 ja virtausta mittaavalla elimellä 25.

Potilas P on kytketty haaraan 11 hengitysmaskin tai intubaatioputken 35 (ei esitetty piirustuksessa) avulla, jolloin sisäänhengitys tapahtuu laskemalla 6 105162 ylipaineista kaasuseosta painesäiliöistä 1 ja 4 sisäänhengitysventtiilien 16 ja 19 kautta sisäänhengityskanavaan 8, jolloin sisäänhengityskanavan 8 paine nousee. Uloshengityskanava 13 on tällöin suljettuna uloshengitysventtiilin 24 avulla, joten kaasuseos ohjautuu edelleen potilaan P keuhkoihin aiheuttaen paineen 5 kohoamisen myös täällä.

Uloshengitys tapahtuu spontaanisti antamalla keuhkoihin sisään-hengityksen aikana varastoituneen ylipaineen purkautua ulos. Tämä toteutetaan sulkemalla sisäänhengitysventtiilit 16 ja 19 ja avaamalla uloshengitysventtiili 24, jolloin potilaaseen P vaikuttava sisään- ja uloshengityskanavien 8 ja 13 paine 10 laskee. Tällöin keuhkoissa oleva ylipaine purkautuu kaasuvirtauksen muodossa uloshengityskanavan 13 kautta ulos.

Kuviossa 1 esitetty järjestelmä käsittää lisäksi säätöjärjestelmän 26, joka saa tietoa väyliä 27, 28 ja 29 pitkin virtausta mittaavilta elimiltä 15,18 ja 25, väyliä 30 ja 31 pitkin paineenmittauselimiltä 20 ja 23, ja väylää 32 pitkin happi-15 pitoisuuden mittauselimeltä 22. Saatujen mittaustietojen perusteella järjestelmä 26 tarvittaessa ohjaa sisäänhengitysventtiilejä 16,19 väyliä 33 ja 34 pitkin, ulos-hengitysventtiiliä 24 väylää 35 pitkin ja turvaventtiiliä 21 väylää 36 pitkin.

Lisäksi on huomattava, että edellä kuvatussa järjestelyssä pai-neenmittauselinten 20 ja 23 sijainti ei ole oleellinen ja ainakin virtausta mittaavat 20 elimet 15 ja 18 voidaan joissakin tapauksissa mahdollisesti jättää pois.

Periaatteessa riittää yksi paineenmittauselin, joka sijaitsee sisään- ja uloshengitysventtiilien välissä, esimerkiksi kanavissa 7, 8,11,12 tai 13.

Mikäli ventilaattori on taas sellainen, jossa paine aikaansaadaan esimerkiksi puhaltimen avulla, voi sen rakenne olla huomattavasti yksinkertai-25 sempi. Tällöin edellä kuvatusta järjestelmästä jää yksinkertaisimmillaan jäljelle yksi painekaasuliitäntä (puhallin, jolla voidaan korvata paineilmaliitäntä ja siihen liittyvä venttiili); tämän jatkona oleva sisäänhengityskanava 7, 8; sisäänhengityskanavan yhteyteen järjestetyt paineenmittausvälineet 20, ylipaineen rajoitusvent-tiili, venttiili, joka mahdollistaa ympäröivän ilman hengittämisen, sisäänhengi-30 tyksen suuntaisventtiili; uloshengityskanava 13 uloshengitysventtiileineen 24 ja uloshengityksen suuntaisventtiileineen; Y-kappale 9; säätöjärjestelmä 26; ja tur-vaventtiili 21. Tämä rakenne on myöhemmin kuvattavaa turvaventtiiliä 21 ja sen ohjausta lukuunottamatta tavanomaista tekniikkaa, joten sitä ei ole esitetty erikseen piirustuksissa eikä sitä kuvata tässä sen tarkemmin.

7 105162

Vastaavasti edellä kuvatun kuvion 1 mukaisen järjestelmän yleistä toimintaa, lukuunottamatta turvaventtiiliä 21 ja sen ohjausta, on selitetty yksityiskohtaisesti jo alussa tunnetun tekniikan kuvauksen yhteydessä, joten tätä toimintaa ei tässä enää sen tarkemmin ryhdytä selvittämään, vaan keskitytään 5 seuraavassa itse keksinnön kannalta oleelliseen turvaventtiiliin 21 ja sen rakenteen ja toiminnan selvittämiseen ja erityisesti kuvion 1 mukaisen rakenteen yhteydessä.

Kuvioiden 2-4 esimerkkitoteutuksessa turvaventtiili 21 käsittää pystysuoran pitkänomaisen venttiilimngon 37, jonka yläpäässä on rengasmainen 10 laippa 38, josta turvaventtiili kiinnitetään valittuun ventilaattorin kanavaan. Runkoon 37 on sovitettu sulkuelin 39 rungon 37 akselin suunnassa tapahtuvaa liikettä varten. Sulkuelin 39 käsittää varren 40 mainitun liikkeen mahdollistamiseksi ja venttiililautasen 41, joka venttiilin suljetussa tilassa tiivistyy laipan 38 yläpintaan muodostettua, poikkileikkausprofiililtaan edullisesti kolmiomaista istuk-15 kaa 42 vasten. Istukan 42 kehän sisäpuolelle laippaan 38 on muodostettu aukkoja 43, jotka mahdollistavat yhteyden ventilaattorin valitusta kanavasta huoneilmaan silloin, kun venttiili on avatussa tilassa. Tässä on huomattava, että istukkarakenne voi tietysti muodostua myös esimerkiksi suorasta pinnasta ja siihen mahdollisesti liittyvästä tiivisteestä.

20 Venttiili 21 asennetaan edullisimmin ventilaattorin inspiraatiohaa- raan, siis seoskaasu-sisäänhengityskanavakokonaisuuteen 7, 8 esimerkiksi kuvion 1 osoittamaan kohtaan oleellisesti pystysuoraan asentoon siten, että sulkuelin 39 tiivistyy istukkaa 42 vasten gravitaation avulla. Tämä tiivistyminen tehostuu sisäänhengityksen aikaisella ylipaineella. Koska kuitenkin sisäänhengi-25 tysvirtaus voi olla turbulenttia ja ylipaine pieni, riski sisäänhengityksen aikaiseen vuotoon on olemassa. Riskiä voidaan pienentää lisäämällä sulkuelimen 39 massaa, mutta kuten myöhemmin ilmenee, tämä lisää hengitystyötä.

Venttiilin 21 sulkeutumisen varmistamiseksi rungon 37 ja varren 40 välille on sovitettu ensimmäinen toimilaite 44, edullisesti solenoidikela, joka tii-30 vistää venttiililautasen 41 istukkaa 42 vasten vetämällä venttiilin vartta 40 alaspäin, kun kelaan 44 johdetaan sähkövirtaa johtimia 44a pitkin. Koska ensisijai-, nen sulkeva voima tulee edelleen painovoimasta ja sisäänhengityksen aikai sesta ylipaineesta, toimilaitteen 44 kohdistama voima sukuelimeen 39 voi olla pieni. Tämä mahdollistaa sekä kooltaan että tehontarpeeltaan pienen toimilait-35 teen.

β 105162

Mikäli ventilaation aikainen paine nousee turvaventtiilille 21 asetetun ylipainerajan yli, säätöjärjestelmä 26 aktivoi toisen toimilaitteen 45. Tämän tehtävänä on nostaa sulkuelin 39 istukastaan 42 sisäänhengityskanavan 8 paineen vapauttamiseksi. Toisen toimilaitteen 45 tulee olla vahva, koska sisäänhengitys-5 kanavan 8 paine voi vikatilanteessa olla korkea, jopa edellä mainittu 12 kPa, ja sulkuelimen 39 sulkupinta suuri mahdollistaen alhaisen spontaanihengityksen (jota kuvataan myöhemmin) sisäänhengitysvastuksen. Lisäksi vikatilanteessa toinen toimilaite voi joutua toimimaan ensimmäistä toimilaitetta 44 vastaan.

Kuvioiden 2-4 esimerkkiratkaisussa on varren 40 alapuolelle on 10 järjestetty oleellisesti tämän kaltainen toinen varsi 46, jolloin toinen toimilaite 45 on järjestetty toisen varren 46 ja rungon 37 välille vastaavalla tavalla kuin ensimmäinen toimilaite 44. Tämä toimilaite 45 on edullisesti solenoidikela kuten ensimmäinenkin toimilaite 44. Tosin sen täytyy edellä kuvatuista syistä johtuen olla huomattavasti tehokkaampi kuin ensimmäinen toimilaite 44. Aktivoimalla 15 toinen toimilaite 45 johtimia 45a pitkin johdettavalla sähkövirralla toinen varsi 46 painaa ensimmäistä vartta 40 ylöspäin vapauttaen venttiililautasen 41 istukastaan, jolloin sisäänhengityskanavan 8 ylipaine pääsee purkautumaan ympäröivään huoneilmaan. Varret 40 ja 46 on kuvattu tässä erillisinä kappaleina, mutta ne voitaisiin myös muodostaa yhtenäiseksi kappaleeksi (ei esitetty piirustuksis-20 sa). Jotta toisen toimilaitteen 45 vapauttamisen jälkeen tilanne palautuisi ennalleen mahdollisimman nopeasti ja varmasti, on varren 46 alapäähän järjestetyn laipan 47 ja toisen toimilaitteen 45 välille järjestetty vartta 46 alaspäin pakottava jousi 48. Tämä jousi 48 ei kuitenkaan ole välttämätön.

Sulkuelimen 39 vapauttaminen voidaan myös toteuttaa jommasta 25 kummasta säiliöstä 1, 4 (kuvio 1) saatavan paineväliaineen avulla. Tämä voi tapahtua johtamalla paineväliainetta venttiilirungon 37 alapinnassa olevaan aukkoon 49 järjestetyn paineliitännän kautta siten, että paine vaikuttaa laippaan 47. Tällöin laippa 47 on tietysti tiivistettävä rungon 37 sisäpintaa 50 vasten. Rakenne voi olla tällöin muilta osin edelleen kuvioiden 2 - 4 mukainen tai kuvion 5 ;; 30 mukainen, jolloin toimilaite 45 on poistettu. Kuvion 5 tapauksessa venttiilirunko 37' ja varsi 46' voivat puuttuvan toimilaitteen 45 johdosta olla lyhyempiä kuin kuvioissa 2-4.

Paineilmaratkaisun haittana on kuitenkin se, että jossain erikoistilanteessa vain toinen painesäiliö 1, 4 on kytkettynä. Mikäli tällöin tulee vikatilan- g 105162 ne, joka edellyttää turvaventtiilin 21 avautumista, se ei avaudu, ellei sitä ole kytketty johonkin muuhun painelähteeseen.

Huoneilman spontaanihengitys toimilaitteilla 44 ja 45 varustetun turvaventtiilin 21 kautta mahdollistuu vapauttamalla molemmat toimilaitteet, mikä 5 tapahtuu automaattisesti esimerkiksi silloin, kun ventilaattori ei ole kytkettynä sähköverkkoon tai menettää sähköisen käyttövoiman syystä tai toisesta. Potilaan sisäänhengityksen synnyttämä alipaine synnyttää tällöin alipaineen myös sisään-ja uloshengityskanaviin 8 ja 13. Tämä alipaine aiheuttaa uloshengityska-navan 13 suuntaisventtiilin (ei esitetty piirustuksissa) sulkeutumisen ja 10 keksinnön mukaisen venttiilin 21 sulkuelimen 39 avautumisen. Koska venttiili sijaitsee seoskaasu-sisäänhengityskanavakokonaisuudessa 7, 8, si-säänhengitys tapahtuu sitä pitkin venttiilin 21 aukkojen 43 kautta huoneilmasta. Venttiilin 21 avautumisen vaatima alipaine riippuu sulkuelimen 39 painosta. Hengitystyön minimoimiseksi sulkuelimen massan on siten oltava niin pieni kuin 15 mahdollista. Uloshengityksen synnyttämä ylipaine sisäänhengityshaarassa 7, 8 ja toisaalta sulkuelimen 39 massa saavat puolestaan venttiilin 21 ja siten koko sisäänhengityskanavan sulkeutumaan. Koska ylipaine voi olla pieni, sulkuelimen 39 painon on oltava riittävä siihen vaikuttavien kitkavoimien voittamiseksi. Sama ylipaine vaikuttaa myös uloshengityskanavaan 13 ja siellä olevaan suun-20 taisventtiiliin avaamalla sen. Näin ollen järjestelmässä olevat kaksi suuntais-venttiiliä, siis itse turvaventtiili 21 ja uloshengityksen suuntaisventtiili, tehokkaasti estävät takaisinhengityksen.

Keksinnön mukainen turvaventtiili 21 siis muodostaa rakenteellisesti ylipaineen rajoitusventtiilin ja ympäröivän ilman hengittämisen mahdollistavan 25 venttiilin ja pääasiassa toiminnallisesti sisäänhengityksen suuntaisventtiilin, joita valvotaan ja ohjataan edellä kuvatun säätöjärjestelmän 26 avulla, jonka tärkein ohjaustieto saadaan paineenmittauselimeltä 20. Kun toimilaitteita on kaksi kappaletta, väylä 36 säätöjärjestelmältä 26 käsittää erilliset ohjaukset näille kummallekin toimilaitteelle.

. 30 Keksinnön mukaisen turvaventtiilin muita vaihtoehtoisia toteutus- muotoja on esitetty kuvioissa 5 ja 6. Kuviossa 5 esitetty turvaventtiili 2T on muutoin kuvioissa 2-4 esitetyn kaltainen paitsi että toinen toimielin 45 on poistettu ja korvattu kokonaan paineväliainekäytöllä, jolloin runko-osa 37' on voitu tehdä hyvin lyhyeksi. Tämä ratkaisu edellyttää, että venttiili 2T on oltava aina 35 kytkettynä paineväliainelähteeseen, jotta se toimisi kaikissa tilanteissa. Paine- 10 105162 väliainelähteestä (ei esitetty kuviossa) tuleva letku 51 on kiinnitetty turvaventtiilin 21' pohja-aukkoon 52 ja letkussa on venttiili 53, jota ohjataan edellä kuvatun säätöjärjestelmän 26 avulla omalla ohjauksella. Tässäkin on huomattava, ettei esitetty jousi 48 ole aivan välttämätön. Tätä rakennetta voitaisiin yksinkertaistaa 5 vielä lisää poistamalla jousen 48 lisäksi vielä varsi 46' ja korvaamalla ne liikkuvalla kalvolla, joka sijaitsee varren 40 alapuolella ja on tiivistetty reunoiltaan runkoon 37' siten, että kalvon paineliitoksen väliin muodostuu tiivis kammio. Tämän kammion paineistaminen johtaa siten venttiilin 2T avautumiseen. Kalvoratkaisua ei ole esitetty erikseen piirustuksissa.

10 Kuvion 6 mukaisessa ratkaisussa puolestaan toimilaitteet ja raken teen alaosa ovat kuten kuvioissa 2-4. Sen sijaan sulkuelin 39" ja istukkaraken-ne 42" ovat erilaisia. Tässä ratkaisussa sulkuelin 39" käsittää sulkupalion 41", joka on yhteistoiminnassa kartion 38" kartiomaisen istukkapinnan 42" kanssa aukkojen 43" avaamiseksi ja sulkemiseksi. Sulkupallo 41" voitaisiin tässä kor-15 vata myös jollain sopivalla, mutta piirustuksissa esittämättä jätetyllä kartiora-kenteella.

Kuvioiden 2-4 tapauksessa voi lisäksi sulkulautasen 41 alapinta ja/tai istukkaankaan 42 pinta olla varustettu pehmeällä, esimerkiksi kumia olevalla tiivistyskerroksella tai elimellä tiivistyksen parantamiseksi. Myös kuvion 6 20 mukaiseen sulkupalloon 41" ja kartiopintaan voidaan ajatella samantapaista lisätiivistystä. Näitä ratkaisuja ei ole esitetty piirustuksissa.

Edellä keksintöä on selitetty vain esimerkinomaisesti ja selitys on tarkoitettu ainoastaan havainnollistamaan keksintöä. Alan ammattimies voi kuitenkin toteuttaa keksinnön yksityiskohdat lukuisilla vaihtoehtoisilla tavoilla. Niinpä 25 esimerkiksi keksinnön mukaisen venttiilin sulkuelin ja sen vastepinta on mahdollista toteuttaa hyvinkin monella eri tavalla. Oleellista on ainoastaan se, että se avautuu ja sulkeutuu edellä esitettyjen periaatteiden mukaisesti.

*

Claims (27)

1. Ventilaattori hengityksen tehostamiseksi, joka ventiiaattori käsittää ainakin yhden painekaasuliitännän (2, 3; 5, 6) sisäänhengitettävää 5 kaasua varten, sisäänhengityskanavan (7, 8), joka on yhteydessä painekaasuliitän-tään (2,3; 5,6) mainitun kaasun sisäänhengittämistä varten, sisäänhengityskanavan (7, 8) tai siihen virtausyhteydessä olevan tilan yhteyteen järjestetyt sisäänhengitettävän kaasun paineenmittausvälineet 10 (20); sisäänhengityskanavan ylipaineen rajoitusventti il in; sisäänhengityskana- vaan järjestetyn venttiilin, joka mahdollistaa pelkästään ympäröivän ilman hengittämisen sisäänhengityskanavan kautta; ja sisäänhengityskanavaan järjestetyn sisäänhengityksen suuntaisventtiilin, uloshengityskanavan (13) uloshengitettävää kaasua varten uloshen-15 gitysventtiileineen (24) ja uloshengityksen suuntaisventtiileineen, ja säätöjärjestelmän (26), joka ohjaa ylipaineen rajoitusventtiiliä sisäänhengitettävän kaasun paineenmittauksen perusteella, jolloin ylipaineen rajoitusventtiili ja ympäröivän ilman hengittämisen mahdollistava venttiili on yhdistetty turva ventti i I i ks i (21; 21'; 21"), joka on järjes-20 tetty ohjattavaksi mainitun säätöjärjestelmän (26) avulla ja joka käsittää sukuelimen (39, 39"); välineet (44, 45) ainakin sulkuelimen avaamiseksi; ja yhteyden (43; 43") ympäröivään ilmaan, joka on avattavissa ja suljettavissa mainitun sulkuelimen (39; 39") avulla, tunnettu siitä, että sulkuelin (39, 39") on sovitettu turvaventtiiliin 25 (21; 21'; 21") siten, että se pysyy suljetussa asennossa ainakin osittain paino voiman vaikutuksesta, jolloin turvaventtiili (21; 21'; 21") muodostaa myös sisäänhengityksen suuntaisventtiilin, joka uloshengityksen aikana sulkee yhteyden (43; 43") ympäröivään ilmaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ventilaattori, tunnettu siitä, 30 että se käsittää ainoastaan yhden painekaasuliitännän, joka on toteutettu puhal- timen avulla.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ventilaattori, tunnettu siitä, että paineenmittausvälineet (20) sijaitsevat sisäänhengitys- ja uloshengityska-navien välissä. 12 105162

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ventilaattori, tunnettu siitä, että se käsittää painesäiliön (1) avulla toteutetun painehappiliitännän (2) painehappi-kanavineen (3), 5 painesäiliön (4) avulla toteutetun paineilmaliitännän (5) paineilmaka- navineen (6), seoskaasukanavan (7), jossa on painehappi- ja paineilmakanavista (3,6) tulevat virtaukset yhdistyvät.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen ventilaattori, tunnettu siitä, 10 että painehappi- ja paineilmakanaviin (3, 6) on järjestetty virtausta mit-taavat elimet (15,18) ja sisäänhengitysventtiilit (16,19), seoskaasu-sisäänhengityskanavakokonaisuuteen (7, 8) on järjestetty happipitoisuuden mittausvälineet (22), 15 uloshengityskanavaan (13) on järjestetty paineenmittausvälineet (23) ja virtausta mittaavat välineet, jolloin säätöjärjestelmä (26) ohjaa myös sisäänhengitysventtiilejä ja uloshengitysventtiiliä mitattujen paineiden ja sekä virtausten perusteella.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 5 mukainen ventilaattori, tunnet- 20. u siitä, että sulkuelin (39; 39") on sovitettu venttiilirunkoon (37; 37') oleellisesti pystysuunnassa tapahtuvaa liikettä varten, jolloin ympäröivään ilmaan avattavissa ja suljettavissa oleva yhteys (43,43") sijaitsee suikuelimen alapuolella.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 6 mukainen ventilaattori, tunnet- . t u siitä, että turvaventtiili (21; 21'; 21") käsittää ensimmäiset välineet (44) sul- 25 kuelimen (39; 39") sulkemiseksi ja toiset välineet (45) suikuelimen avaamiseksi.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen ventilaattori, tunnettu siitä, että toiset välineet (45) kykenevät avaamaan suikuelimen ensimmäisten välineiden (44) aiheuttamaa sulkuvoimaa ja potilaskanavassa (7, 8) vallitsevaa painetta vastaan.

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen ventilaattori, tunnettu siitä, että sulkuelin käsittää varren (40) sen sulkeutumis- ja avautumisliikettä varten, että ensimmäiset suikuelimen sulkevat välineet käsittävät venttiilirungon (37; 37') ja suikuelimen varren (40) välille sovitetun ensimmäisen toimilaitteen (44). 13 105162

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen ventilaattori, tunnettu siitä, että ensimmäinen toimilaite (44) käsittää sulkuelimen varren (40) ympärille järjestetyn solenoidin.

11. Patenttivaatimuksen 8 mukainen ventilaattori, tunnettu siitä, 5 että toiset välineet sulkuelimen avaamiseksi käsittävät sulkuelimen varren (40) kanssa yhteistoimintaan saatettavan osan (46), ja että mainitun osan ja venttiilirungon (37; 37') välille on järjestetty jousivälineet (48), jotka normaalitilassa pakottavat kyseistä osaa erilleen sulkuelimen varresta (40).

11 105162

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen ventilaattori, tunnettu siilo tä, että sulkuelimen varren (40) kanssa yhteistoimintaan saatettava osa muodostaa venttiilirungossa (37; 37') liikkuvan männän (46, 47), ja että vent-tiilirungossa on paineväliaineliitäntä (49) paineväliaineen johtamiseksi männän sukuelimestä poispäin olevan pinnan ja venttiilirungon sisäpinnan (50) väliseen tilaan sulkuelimen avaamiseksi.

13. Patenttivaatimuksen 11 mukainen ventilaattori, tunnettu sii tä, että sulkuelimen varren (40) kanssa yhteistoimintaan saatettava osa on muodostettu oleellisesti sulkuelimen vartta vastaavaksi toiseksi varreksi (46), ja että toisen varren ja venttiilirungon välille on sovitettu toinen toimilaite (45), joka on tehokkaampi kuin ensimmäinen toimilaite (44).

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen ventilaattori, tunnettu sii tä, että toinen toimilaite (45) käsittää toisen varren (46) ympärille järjestetyn solenoidin.

15. Patenttivaatimuksen 6 mukainen ventilaattori, tunnettu siitä, . että sulkuelin (39) käsittää sulkulautasen (41), joka on yhteistoiminnassa profil es Hitaan oleellisesti kolmiomaisen istukkarenkaan (42) kanssa, ja että yhteys ympäröivään ilmaan muodostuu istukkarenkaan vieressä sen sisäpuolella olevista aukoista (43).

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen ventilaattori, tunnettu siitä, että sulkulautasen alapinta ja/tai istukkarenkaan pinta on varustettu peh- . 30 meällä, esimerkiksi kumia olevalla tiivistyskerroksella.

17. Patenttivaatimuksen 6 mukainen ventilaattori, tunnettu siitä, . että sulkuelin (39") käsittää sulkupallon, joka on yhteistoiminnassa kartiomaisen istukkapinnan (42") kanssa.

18. Hengitystä tehostavan laitteen potilaskanavaan (7, 8) kytketty 35 turvaventtiili, joka muodostaa potilaskanavassa (7, 8) sisäänhengitettävän kaa- 105162 sun ylipaineen rajoitusventtiilin ja ympäröivän ilman hengittämisen potilaskana-vaa pitkin mahdollistavan venttiilin, joka turvaventtiili on ohjattavissa siihen kytketyn säätöjärjestelmän (26) avulla, joka antaa ohjauskäskyt turvaventtiilille po-tilaskanavassa mitattujen sisäänhengityskaasun paineiden perusteella ja jossa 5 turvaventtiilissä on sulkuelin (39; 39"), välineet (44, 45) ainakin sulkuelimen avaamiseksi, ja yhteys (43; 43") ympäröivään ilmaan, joka on avattavissa ja suljettavissa mainitun sulkuelimen (39; 39") avulla, tunnettu siitä, että sulkuelin (39, 39") on sovitettu turvaventtiiliin (21; 21'; 21") siten, että se pysyy suljetussa asennossa ainakin osittain painovoiman vaikutuksesta, jolloin turvavent- 10 tiili (21; 21'; 21") muodostaa myös sisäänhengityksen suuntaisventtiilin, joka uloshengityksen aikana sulkee yhteyden (43; 43") ympäröivään ilmaan.

19. Patenttivaatimuksen 18 mukainen venttiili, tunnettu siitä, että sulkuelin (39; 39") on sovitettu venttiilirunkoon (37; 37') oleellisesti pystysuunnassa tapahtuvaa liikettä varten, jolloin ympäröivään ilmaan avattavissa ja sul- 15 jettavissa oleva yhteys (43, 43") sijaitsee sulkuelimen alapuolella.

20. Patenttivaatimuksen 18 tai 19 mukainen venttiili, tunnettu siitä, että turvaventtiili (21; 21'; 21") käsittää ensimmäiset välineet (44) sulkuelimen (39; 39") sulkemiseksi ja toiset välineet (45) sulkuelimen avaamiseksi, jolloin toiset välineet (45) kykenevät avaamaan sulkuelimen ensimmäisten välineiden 20 (44) aiheuttamaa sulkuvoimaa ja potilaskanavassa (7, 8) vallitsevaa painetta vastaan.

21. Patenttivaatimuksen 20 mukainen ventilaattori, tunnettu siitä, että sulkuelin käsittää varren (40) sen sulkeutumis- ja avautumisliikettä varten, että ensimmäiset sulkuelimen sulkevat välineet käsittävät venttiilirungon 25 (37; 37') ja sulkuelimen varren (40) välille sovitetun ensimmäisen toimilaitteen (44).

22. Patenttivaatimuksen 21 mukainen ventilaattori, tunnettu siitä, että ensimmäinen toimilaite (44) käsittää sulkuelimen varren (40) ympärille järjestetyn solenoidin.

23. Patenttivaatimuksen 20 mukainen ventilaattori, tunnettu sii tä, että toiset välineet sulkuelimen avaamiseksi käsittävät sulkuelimen varren (40) kanssa yhteistoimintaan saatettavan osan (46), ja että mainitun osan ja venttiilirungon (37; 37') välille on järjestetty jousivälineet (48), jotka normaalitilassa pakottavat kyseistä osaa erilleen sulkuelimen varresta (40). « 105162

24. Patenttivaatimuksen 23 mukainen ventilaattori, tunnettu siitä, että sulkuelimen varren (40) kanssa yhteistoimintaan saatettava osa muodostaa venttiilirungossa (37; 37') liikkuvan männän (46, 47), ja että vent-tiilirungossa on paineväliaineliitäntä (49) paineväliaineen johtamiseksi männän 5 sukuelimestä poispäin olevan pinnan ja venttiilirungon sisäpinnan (50) väliseen tilaan sulkuelimen avaamiseksi.

25. Patenttivaatimuksen 23 mukainen ventilaattori, tunnettu siitä, että sulkuelimen varren (40) kanssa yhteistoimintaan saatettava osa on muodostettu oleellisesti sulkuelimen vartta vastaavaksi toiseksi varreksi (46), ja 10 että toisen varren ja venttiilirungon välille on sovitettu toinen toimilaite (45), joka on tehokkaampi kuin ensimmäinen toimilaite (44).

26. Patenttivaatimuksen 25 mukainen ventilaattori, tunnettu siitä, että toinen toimilaite (45) käsittää toisen varren (46) ympärille järjestetyn solenoidin.

27. Patenttivaatimuksen 18 mukainen ventilaattori, tunnettu sii tä, että sukuelin (39) käsittää sulkulautasen (41), joka on yhteistoiminnassa profiililtaan oleellisesti kolmiomaisen istukkaankaan (42) kanssa, ja että yhteys ympäröivään ilmaan muodostuu istukkaankaan vieressä sen sisäpuolella olevista aukoista (43). 20 105162