NL1034284C2 - Regelbare klep. - Google Patents

Description

Titel: Regelbare klep

De uitvinding heeft betrekking op een regelbare klep volgens de aanhef van conclusie 1.

5

Een dergelijke klep kan worden toegepast voor het regelen van een druk, in het bijzonder van de druk waarmee gas met behulp van een beademingsapparaat wordt toegediend aan een persoon of dier.

10 Dergelijke kleppen zijn uit de praktijk bekend. WO 01/66175 beschrijft een regelbaar apparaat voor het toedienen van een gas, waarbij zowel de maximale inspiratiedruk (PIP) als de einddruk na expiratie (PEEP) en de plateaudruk tijdens de adempauze met een dergelijke regelbare klep kan worden ingesteld. Daartoe bedient een draaiknop een as die is voorzien van 15 lineaire links- of rechtsdraaiende schroefdraad, die samenwerkt met een corresponderende schroefdraad in een klephuis, waarbij tussen de draaiknop en de klep een spiraalveer is aangebracht, welke spiraalveer kan worden aangespannen respectievelijk ontspannen door de draaiknop rechtsom respectievelijk linksom te draaien. Een dergelijke klep wordt ook 20 wel aangeduid als APL klep (Airway Pressure Limitation).

Het voordeel van een dergelijke constructie is dat de gewenste drukwaarde traploos kan worden ingesteld. Het nadeel daarvan is dat voor het instellen van de druk tussen minimum en maximum de draaiknop verschillende 25 slagen moet worden gedraaid. Een verder nadeel is dat de beweging van de draaiknop niet recht evenredig is met de variatie van de veerspanning. Hierdoor is het in de praktijk niet mogelijk een overzichtelijke 1034284 2 schaalverdeling aan te brengen waarmee in één oogopslag vast kan worden gesteld welke druk is ingesteld. Tevens is het hierdoor moeilijk om tijdens het toedienen van een gas de ingestelde druk eenvoudig te wijzigen.

5 Bij gebruik van een dergelijke regelbare klep bevindt zich een dood volume in het klephuis en de uitgang van het beademingsapparaat, dat door de patiënt eerst moet worden weggeduwd vooraleer hij kan uitademen. Dit dood volume kan met name voor patiënten met een klein longvolume, zoals pasgeborenen, een probleem vormen.

10

Nadelig aan de bestaande regelbare kleppen is tevens dat er leklucht kan optreden. Hierdoor kan, bijvoorbeeld bij een PEEPklep, de restdruk na uitademing langzaam minder worden. Om dit tegen te gaan wordt gewoonlijk de klep kleverig uitgevoerd, echter hierdoor wordt een extra 15 drempel gevormd voor de patiënt.

De uitvinding beoogt een regelbare klep waarmee met behoud van de voordelen, ten minste één van de genoemde nadelen kan worden tegengegaan.

20 Daartoe voorziet de uitvinding in een klep overeenkomstig conclusie 1.

Door te voorzien in een variërende spoed, d.w.z. een niet-lineaire verplaatsing, kan via het verloop van de schroefdraad de veerkarakteristiek worden gecompenseerd, zodat het verband tussen verzwenking van de 25 draaiknop en de variatie van de sluitkracht op de klep bij ontwerp vrijer kan worden gekozen. De veerkarakteristiek kan betrekking hebben op een enkele spiraalveer, maar kan ook de resultante zijn van een samenstel van spiraalveren, waarbij een spiraalveer voor sluitkracht op de klep bijvoorbeeld samenwerkt met een spiraalveer voor demping van de klep.

30 3

De spiraalveer kan bijvoorbeeld een niet-lineaire veerkarakteristiek hebben. Door de variatie in de spoed van de schroefdraad af te stemmen op de niet-lineare veerkarakteristiek, kan worden bereikt dat de sluitkracht toch lineair varieert met de verzwenking van de draaiknop. Bij voorkeur heeft de 5 schroefdraad daarbij functioneel minder dan één omwentelingsgang, waardoor in de praktijk met minder dan één slag van de draaiknop, bijvoorbeeld 270° verzwenking, de sluitdruk van de klep lineair kan worden ingesteld over het instelbereik.

10 Een dergelijke regelbare klep kan op velerlei manieren worden uitgevoerd, waardoor deze op eenvoudige wijze kan worden aangebracht zowel in een bestaand apparaat voor het toedienen van een gas als in een beademingsballon (resuscitator). Bij voorkeur is de klep zo gedimensioneerd dat in geopende stand van de klep de lucht vrij en zonder restricties door de 15 geopende klep kan stromen. De klep volgens de uitvinding kan zowel gebruikt worden om de maximale inspiratiedruk (PIP) te regelen als de restdruk na uitademing (PEEP). Het volgens de uitvinding regelen van de maximale druk is breder toepasbaar dan beademingsapparaten, en kan bijvoorbeeld ook worden gebruikt voor het regelen van de maximale druk in 20 gasleidingen, tapinstallaties e.d.

In een voordelige uitvoeringsvorm is de regelbare klep geïntegreerd met een terugslagklep, een doorstromingsklep, een tegendrukklep of combinaties van deze kleppen. De regelbare klep kan tevens zijn geïntegreerd in de kop 25 van een beademingsballon.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van uitvoeringsvoorbeelden die in een tekening zijn weergegeven. In de tekening toont:

Fig. 1 een schematische dwarsdoorsnede van een regelbare maximaalklep 30 overeenkomstig de uitvinding.

4

Fig. 2 een uiteengenomen aanzicht van de regelbare maximaalklep van Fig.

1.

Fig 3 een schematische dwarsdoorsnede van een regelbare PEEP klep overeenkomstig de uitvinding.

5 Fig. 4 een schematische dwarsdoorsnede van een PEEP klep overeenkomstig de uitvinding geïntegreerd in de kop van een beademingsballon.

Fig. 5 een schematische dwarsdoorsnede van de PEEP klep van Fig. 4 tijdens expiratie.

10 De tekeningen zijn slechts schematische, niet limiterende weergaven van voorkeur uitvoeringsvormen van de uitvinding.

Figuur 1 toont een regelbare maximaalklep 1, omvattende een klephuis 10 en een van een draaiknop 5 voorziene spindel 3 die via schroefdraadverbinding 3A, 4A zwenkbaar is opgenomen in het klephuis 10. 15 De spindel 3 is hier uitgevoerd met schroefdraad met een doorgaande draadgang 3A en stuwmoer 4 met schroefdraad met een onderbroken draadgang 4A voor samenwerking met de schroefdraad 3A.

De onderbroken draadgang 4A omvat hier een aantal steunen. De steunen fungeren als aangrijpingspunten voor samenwerking met de schroefdraad 20 3A van de spindel 3. Eventueel kan de onderbroken draadgang ook poten of tongen omvatten. De aangrijpingspunten 4A vormen in dit uitvoeringsvoorbeeld geleidingsdelen voor opname in groeven van de ermee samenwerkende schroefdraad 3A.

De schroefdraad 3A heeft in dit uitvoeringsvoorbeeld een langs de 25 draadgang variërende spoed, en heeft functioneel minder dan één omwentelingsgang. De schroefdraad 3A kan zijn voorzien van meervoudige draadgangen.

De spindel 3 kan verdraaid worden in een geleider 2, waardoor de stuwmoer 4 kan worden bewogen via de schroefdraadverbinding omvattende de in 30 elkaar grijpende schroefdraad van de spindel 3A en aangrijpingspunten van 5 de stuwmoer 4A. Hierdoor wordt een spiraalveer 6 tegen een klep 7 geklemd, die rust op een klepzitting 10A. In de klep 7 is een terugslagklep 9 aangebracht. De spiraalveer 6 heeft hier een niet-lineaire veerkarakteristiek en is gekoppeld met een as van de draaiknop 5. De as 5 van de draaiknop 5 valt hier samen met de spindel 3.

De aangrijpingspunten 4A zijn aangebracht op een stuwmoer 4 die via een rechtgeleiding 2A rotatiegeborgd rechtlijnig verplaatsbaar met de geleider 2 is verbonden. De stuwmoer 4 is daartoe voorzien van een geleidingsuitsparing 4B die samenwerkt met de rechtgeleiding 2A.Via de 10 rechtgeleiding 2A kan de zwenkbeweging van de knop 5 worden omgezet in een rechtlijnige beweging voor het samendrukken dan wel ontspannen van de spiraalveer 6.

Genoemde onderdelen kunnen bijvoorbeeld zijn vervaardigd uit kunststof materiaal. Wanneer gekozen wordt voor metaal, bijvoorbeeld voor de 15 spiraalveer, kan daarbij bijvoorbeeld fosforbrons worden toegepast om magnetische invloeden te voorkomen. Hierdoor is het opzetstuk te gebruiken in en op de MRI.

Terugslagklep 9 rust bij voorkeur slechts met de buitenrand op klep 7 teneinde verkleving ten gevolge van bijvoorbeeld vervuilingen, sterilisatie 20 en/of opdroging van vocht ter plaatse van het contactoppervlak tegen te gaan. Om verkleving tegen te gaan kan de klep voorts worden uitgevoerd in keramisch gecoat of massief keramisch materiaal. Door het terugleggen van de grens van het oppervlak is het contactoppervlak van de zelfaanzuigende klep afgenomen. Hierdoor wordt voorkomen dat openingskrachten anders 25 dan onderdruk in de ballon een rol kunnen gaan spelen.

Klep 7 wordt bij voorkeur uitgevoerd met een relatief grote diameter zodat bij opening een relatief grote doorlaat ontstaat waardoor de overmatig samengedrukte lucht met een lage weerstand uit de ballon kan ontsnappen. Bovendien zorgt het relatief grote oppervlak van de klep 7 voor een 30 nauwkeurige regeling van de inspiratiedruk die wordt bereikt in de patiënt.

6

Figuur 2 toont een uiteengenomen aanzicht van de regelbare klep 1 waarin zichtbaar zijn de schroefdraad 3A van de spindel, de aangrijpingspunten 4A, geleidingsuitsparing 4B van de stuwmoer 4 en de rechtgeleiding 2B van de 5 geleider 2.

De schroefdraad kan als een 4-voudige draadgang zijn opgezet waarbij één van de draadgangen breder is uitgevoerd dan de 3 overige. Hierdoor is het mogelijk een sleutel aan te brengen, waardoor de spindel 3 slechts op één wijze in de stuwmoer 4 kan worden opgenomen voor het op één wijze 10 opnemen van de knop 5 in het klephuis 10.

In de stuwmoer 4 wordt daartoe een aantal aangrijpingspunten 4A aangebracht, die corresponderen met het aantal draadgangen van de schroefdraad 3A en de dimensies van elk van die draadgangen. Daarbij wordt zorg gedragen voor geleiding van de stuwmoer 4 via een uitsparing 15 4B die samenwerkt met een in de geleider 2 aangebrachte rechtgeleiding 2B. De spoed in de schroefdraadverbinding wordt bij voorkeur complementair gemaakt aan de veerkarakteristiek, waardoor een verdraaiing overeenkomt met een lineaire verandering van veerkracht. De aangrijpingspunten 4A vormen daarbij de posities waar de draadgang van 20 de stuwmoer 4 feitelijk is aangebracht. Deze gedeeltelijk in de stuwmoer 4 aangebrachte onderbroken draadgang 4A voorkomt dat de niet-lineaire schroefdraad 3A van de spindel 3 daarin kan vastlopen. De variatie in de spoed van de schroefdraadverbinding 3A, 4A is zodanig afgestemd op de veerkarakteristiek dat de sluitkracht op de klep 7 over althans een deel van 25 het verstelbereik lineair varieert met de verzwenking van de draaiknop 5.

In een voordelige uitvoeringsvorm is het verstelbereik van de draaiknop 5 minder dan 360°, bij voorkeur circa 270°. De schroefdraad 3A van de spindel 3 kan minder dan één omwentelingsgang hebben voor het bij volledige verstelling van de draaiknop over het hele instelbereik instellen van de 30 sluitdruk op de klep 7. Door de spoed in de schroefdraad 3A over een 7 omwenteling bijvoorbeeld op ongeveer 15 mm te leggen, is de verplaatsing van de stuwmoer 4 door een verdraaiing van de as over 270°, ongeveer gelijk aan 11,25 mm.

De met de sleutel gerealiseerde positiecodering maakt het mogelijk om de 5 draaiknop 5 te voorzien van een schaalverdeling. Op de geleider 2 kan een schaal die recht evenredig is met de sluitkracht op de klep worden aangebracht met een pointer op de knop 5. Ook kan de schaalverdeling op de spindel 3 van de knop 5 worden aangebracht met de pointer op de geleider 2. Bij voorkeur is de schaal een geijkte schaal. De schaal kan aan de 10 bovenzijde of aan de zijkant zijn gepositioneerd.

De schroefdraadverbinding op stuwmoer 4 en spindel 3 is bij voorkeur voorzien van linkse schroefdraad zodat met een rechtse draai een hoger wordende veerbelasting wordt gerealiseerd.

Met een pasgeleiding kan worden tegengegaan dat de ingestelde 15 drukwaarde door spontane verdraaiing verloren gaat. Dit is ook

realiseerbaar door het plaatsen van een O-ring die spontane verdraaiing tegengaat. Figuur 2 toont een praktische uitvoering van een beveiliging tegen spontane verdraaiing, waarin de geleider 2 is voorzien van uitsparingen 2C met daartussen op regelmatig afstand aangebrachte 20 nokken 2D. De uitsparingen 2C komen overeen met vergrendelde voorkeurinstellingen van de klep, bijvoorbeeld beginstand 20 hPA, tussenstanden 35 en 45 hPA, en eindstand 60 hPa. De afstand tussen de uitsparingen wordt met nokken 2D in nagenoeg gelijke stappen verdeeld van bijvoorbeeld 1 hPa. De spindel 3 is aan de binnenzijde voorzien van een 25 in de uitsparing 2C passende nok (niet zichtbaar op de tekening) waarmee een voorkeurinstelling van de klep kan worden vergrendeld. Met de hefboom 3B kan deze vergrendeling worden opgeheven waarna de spindel 3 kan worden verdraaid tot een volgende voorkeurinstelling. Tijdens het verdraaien zal de nok van de spindel 3 in contact komen met de nokken 2D

8 waardoor een rateleffect zal optreden dat als hoorbare indicator zal fungeren voor elke gewenst dan wel spontane verdraaiing.

De combinatie van stuwmoer, linksdraaiend, voorzien van een beveiligde 5 borging tegen het draaien, de gecodeerde meervoudige draad met grove spoed die op meerdere punten draagt en de geborgde positie van de pointer of schaalverdeling op de spindel maken een multifunctionele geijkte instelling mogelijk die op verschillende klepfuncties geplaatst kan worden. In basis kan deze constructie op elke instelbare klep worden voorzien, zoals 10 een APL klep (Airway Pressure Limitation), Pmaximaal klep of PEEP klep.

De montage van het klephuis kan middels een kleminrichting op de ballon geschieden. Daartoe is in figuur 2 een klemring 11 zichtbaar met schroefdraad 1 IA, die kan samenwerken met schroefdraad 2A van geleider 15 2 om tussen klemring en geleider de uitgang van de ballon vast te klemmen.

Fig. 3 toont een toont een regelbare PEEP klep 1, omvattende een klephuis 10, een geleider 2, een spindel 3 en stuwmoer 4. De schroefdraad 3A heeft een langs de draadgang variërende spoed, en heeft minder dan één 20 omwentelingsgang. De schroefdraad is hier voorzien van meervoudige draadgangen.

Op dezelfde wijze als eerder uitgelegd bij figuur 1 kan de spindel 3 verdraaid worden in de geleider 2, waardoor stuwmoer 4 kan worden bewogen. Hierdoor wordt een spiraalveer 6 tegen een klep 7 geklemd, die 25 rust op een klepzitting 10A. In tegenstelling tot de terugslagklep in figuur 1, die met een zo klein mogelijk contactoppervlak op de klepzitting rust, wordt klep 7 in dit geval zodanig uitgevoerd dat een relatief groot contactoppervlak wordt verkregen met de klepzitting 10A, zodat deze in gesloten toestand de uitstroomopening 10B hoofdzakelijk lekdicht afsluit, 30 waardoor de opgebouwde druk nagenoeg constant blijft. Daardoor wordt 9 bereikt dat in de longen van de patiënt een relatief constante restdruk (PEEP) heerst die het dichtklappen van longblaasjes tegengaat. Bovendien is klep 7 voorzien van een geleidestang 7A die samenwerkt met geleiding IOC om zijwaartse beweging van klep 7 tegen te gaan.

5 Genoemde onderdelen kunnen bijvoorbeeld zijn vervaardigd uit kunststofmateriaal. Wanneer gekozen wordt voor metaal, bijvoorbeeld voor de spiraalveer, kan daarbij bijvoorbeeld fosforbrons worden toegepast om magnetische invloeden tegen te gaan. Hierdoor is het opzetstuk te gebruiken in en op de MRI.

10

Fig. 4 toont een regelbare PEEP klep 1, die is geïntegreerd in de kop van een beademingsballon (resuscitator) omvattende een klephuis 10, een sluitlichaam 12, een spindel 3 en stuwmoer 4. De schroefdraad 3A heeft een langs de draadgang variërende spoed, en heeft minder dan één functionele 15 omwentelingsgang. De schroefdraad is hier voorzien van meervoudige draadgangen.

Op dezelfde wijze als eerder uitgelegd bij figuur 1 kan de spindel 3 verdraaid worden, waardoor stuwmoer 4 kan worden bewogen. Hierdoor klemt een spiraalveer 6 via contactzitting 6A de vrij beweegbare klep 7 20 tegen een klepzitting 11A zodat het kanaal tussen de patiëntaansluiting 11 en de uitlaatopening 11C wordt afgesloten. Door de ballon te knijpen stijgt de druk in het klephuis 10 en opent de snavel 7A in klep 7 waardoor lucht uit de ballon naar de patiënt stroomt. Zodra de ballon niet langer wordt geknepen sluit de snavel 7A en kan de expiratie beginnen.

25

Zoals getoond in figuur 5 wordt klep 7 tegen sluitlichaam 12 geklemd doordat de druk in de longen van de patiënt hoger is dan de kracht die de spiraalveer 6 uitoefent op klep 7. Hierdoor wordt het kanaal tussen de patiëntaansluiting 11 en de uitlaatopening 11C geopend en stroomt lucht 30 uit de patiënt naar de omgeving. Zodra de druk in de longen van de patiënt 10 gelijk is aan de omgevingsdruk wordt klep 7 opnieuw tegen klepzitting 11A geklemd en sluit het kanaal tussen patiëntaansluiting 11 en uitlaatopening 11C. Hierna treedt een adempauze in, waarna de cyclus zich als hierboven beschreven kan herhalen.

5 Door de PEEP klep te integreren in de kop van een beademingsballon wordt het volume van het uitlaatkanaal aanzienlijk verminderd en wordt de flap overbodig, die normaal de uitlaatopening afsluit om hergebruik van uitgeademde lucht tijdens spontane ademhaling te voorkomen. Deze voordelen doen zich met name gelden wanneer met zeer kleine slagvolumes 10 wordt beademd zoals bij pasgeborenen. Het volume kan verder worden verminderd door te voorzien in een sluitlichaam 12 dat een afgesloten holle ruimte vormt in het klephuis 10.

In de praktijk kan bijvoorbeeld worden voorzien in verschillende typen 15 kleppen met een verschillend regelbereik. Zo zullen APL en Pmaximaal kleppen bijvoorbeeld regelbaar zijn tussen respectievelijk circa, 20 - 60 hPa en 40-120 hPa. PEEP kleppen zullen bijvoorbeeld regelbaar zijn tussen circa 0 — 20 hPa. Voordeligerwijs kunnen onderdelen van de verschillende kleptypen daarbij bewust incompatibel worden uitgevoerd om foutieve 20 assemblage uit te sluiten.

De uitvinding is niet beperkt tot de hier beschreven uitvoeringsvoorbeelden. Vele variaties zijn mogelijk binnen het bereik van de uitvinding zoals verwoord in de hierna volgende conclusies.

1 034284

Claims (15)

1. Regelbare klep, omvattende een klephuis en een van een draaiknop voorziene spindel die via een schroefdraadverbinding zwenkbaar is opgenomen in het klephuis, voorts omvattende een met behulp van een spiraalveer tegen een klepzitting van het klephuis bekrachtigde klep, 5 waarbij de spiraalveer met een as van de knop is gekoppeld, zodat door verdraaiing van de knop de veerlengte kan worden ingesteld om de sluitkracht op de klep te regelen, met het kenmerk, dat de schroefdraadverbinding is voorzien van variërende spoed.

2. Regelbare klep volgens conclusie 1, waarbij de spiraalveer een niet-10 lineaire veerkarakteristiek heeft.

3. Regelbare klep volgens conclusie 1 of 2, waarbij de variatie in de spoed van de schroefdraadverbinding zodanig is afgestemd op de veerkarakteristiek, dat de sluitkracht op de klep over althans een deel van het verstelbereik lineair varieert met de verzwenking van de draaiknop.

4. Regelbare klep volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de schroefdraadverbinding een doorgaande draadgang omvat die samenwerkt met een onderbroken draadgang.

5. Regelbare klep volgens conclusie 4, waarbij de onderbroken draadgang een aantal steunen omvat.

6. Regelbare klep volgens een der conclusies 4 of 5, waarbij de onderbroken schroefdraad geleidingsdelen omvat voor opname in groeven van de ermee samenwerkende schroefdraad.

7. Regelbare klep volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het klephuis een rechtgeleiding omvat voor het omzetten van een 25 zwenkbeweging van de knop in een rechtlijnige beweging voor het samendrukken dan wel ontspannen van de spiraalveer. 1034284

8. Regelbare klep volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de schroefdraadverbinding een sleutel omvat voor het op één wijze op nemen van de knop in het klephuis.

9. Regelbare klep volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de 5 draaiknop is voorzien van een schaalverdeling, waarvan de schaal recht evenredig is met de sluitkracht op de klep.

10. Regelbare klep volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het verstelbereik van draaiknop minder dan 360° is, bij voorkeur circa 270°.

11. Regelbare klep volgens conclusie 10, waarbij de schroefdraad 10 minder dan één gang heeft voor het bij volledige verstelling van de draaiknop over het hele instelbereik instellen van de sluitdruk op de klep.

12. Regelbare klep volgens een der voorgaande conclusies, waarbij ten minste één van de delen van de schroefdraadverbinding is voorzien van meervoudige draadgangen.

13. Regelbare klep volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de schroefdraad in de schroefdraadverbinding is uitgevoerd als linkse schroefdraad.

14. Regelbare klep volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de klep is geïntegreerd in de kop van een beademingsballon.

15. Regelbare klep volgens conclusie 14, waarbij in het klephuis een sluitlichaam is voorzien. 1034284