DE60004946T2

DE60004946T2 - Rückschlagventil für medizinische Infusionsschläuche und dergleichen

Info

Publication number: DE60004946T2
Application number: DE60004946T
Authority: DE
Inventors: Gianni Guala
Original assignee: Industrie Borla SpA
Current assignee: Industrie Borla SpA
Priority date: 1999-11-12
Filing date: 2000-11-10
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2020-11-11
Also published as: ITTO990973A1; EP1099457A3; HK1036764A1; ES2204490T3; IT1311347B1; SG92754A1; EP1099457B1; EP1099457A2; ATE248622T1; ITTO990973A0; US6390120B1; DE60004946D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Steuerventile für medizinische Infusionsleitungen und dergleichen. Derartige Steuer- (oder Einweg-) Ventile umfassen normalerweise ein erstes und zweites Rohrelement, die ein erstes und zweites Rohrelement aufweisen, die koaxial zueinander angeordnet sind, um jeweils einen Zulaufseiten- und einen Ablaufseitendurchlauf zu definieren, und zwischen denen ein Diaphragma aus elastisch verformbarem Material quer angeordnet ist, worin das Diaphragma mit einem ringförmigen Ventilsitz des ersten Rohrelements dichtend zusammenwirkt, um eine Fluid-Dichtung zu bilden, die das Steuerventil in einer normal geschlossenen Position hält, und worin ein bestimmter Flüssigkeitsdruck in dem Zulaufseitendurchlauf eine Verformung des Diaphragmas und eine nachfolgende Öffnung des Steuerventils bewirkt.
Steuerventile des vorstehend aufgeführten Typs sind aus den US-A-3465786 und US-A-3601152 bekannt, worin der ringförmige Ventilsitz durch eine vordere Oberfläche des ersten Rohrelements definiert ist, und worin das Diaphragma aus der Bodenwandung eines becherförmigen Elements besteht, die koaxial zu den Zulauf- und den Ablaufseitendurchläufen angeordnet ist.
Derartige Steuerventile müssen mehreren wichtigen Anforderungen genügen: in erster Linie müssen sie normalerweise geschlossen sein und sich nur dann ununterbrochen oder periodisch öffnen, wenn der Druck in dem Zulaufseitendurchlauf höher als ein bestimmter Schwellenwert ist, der normalerweise ein geringesNiveau hat, beispielsweise 0,005-0,02 bar. Das Steuerventil muss weiter jeglichen Rückfluss von dem Ablaufseitendurchlauf zu dem Zulaufseitendurchlauf mit größter Sicherheit verhindern können, d.h. es muss in der Lage sein, sich in Fällen, bei denen ein minimaler Überdruck in den Ablaufseitendurchlauf eintritt, schnell zu schließen.
Die Steuerventile gemäß den vorstehend aufgeführten Dokumenten des Standes der Technik genügen derartigen Anforderungen nicht, deren becherförmiges Element ist
Eine weiter Anforderung an Steuerventile, die in den fraglichen medizinischen Vonichtungen eingesetzt werden, besteht im Aufbau, der einfach sein soll und billig, sowohl in Verbindung mit der Herstellung und der Montage des Steuerventils.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Steuerventil des vorstehend aufgefihrten Typs bereitzustellen, das den vorstehend aufgeführten Anforderungen gänzlich genügt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Steuerventil des vorstehend aufgeführten Typs bereitzustellen, das bei der Herstellung im Hinblick auf die Bedürfnisse des Benutzers leicht einzustellen ist.
Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 gelöst.
Lösungsgemäß erfolgt während des Betriebs die Öffnung des Steuerventils auch dann sofort, wenn das Diaphragma, das durch den Kuppelbereich des becherförmigen Elements ausgebildet ist, einer relativ hohen axialen Vorbelastung ausgesetzt ist, um das maximale Maß an Verschlusssicherheit und -verlässlichkeit zu garantieren. Des weiteren führt im offenen Zustand des Ventils jeder Anstieg der Fluid-Strömungsmenge zu einer proportional größeren Verformung der Bodenwandung des becherförmigen Elements, und daher zu einem proportional größeren Abstand des Kuppelbereichs relativ zum Ventilsitz.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden auch der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen offenkundig, die als ein nicht-einschränkbares Beispiel bereitgestellt werden, worin:
1 eine schematische, axial Schnittansicht ist, die ein axiale, Anschlussstück für medizinische Infusionsleitungen zeigt, in das ein erfindungsgemäßes Steuerventil eingegliedert ist,
2 eine Teilansicht wie 1 ist, jedoch um 90° gedreht,
3 eine Querschnittansicht entlang der Linie III-III von 1 ist,
4 eine erste Variante von 1 in verkleinertem Maßstab zeigt,
5 eine zweite Variante von 1 in verkleinertem Maßstab zeigt,
6 eine Teilansicht entlang der Linie VI-VI von 5 zeigt,
7 eine dritte Variante von 1 in verkleinertem Maßstab zeigt, und
8 eine Teilansicht entlang der Linie VIII-VIII von 7 ist.
In den 1–3 bezeichnet das Bezugszeichen 1 allgemein eine axiale Ausstattung für Rohr-an-Rohr-Verbindungen in medizinischen Infusionsleitungen und dergleichen. Es sollte sofort klar sein, dass sie auch für Luer-Rohr-, Rohr-Luer- oder Luer-Luer-Verbindungen angeordnet werden kann.
Das Anschlussstück umfasst in einer an sich allgemein bekannten Art ein erstes Rohrverbindungsstück 2 und ein zweites Rohrverbindungsstück 3, die normalerweise beide aus einem relativ starren Kunststoffmaterial bestehen, wie zum Beispiel Polycarbonate, Acrylpolymeren, ABS und dergleichen, und die, beispielsweise durch Ultraschall-Schweißen oder Bonden oder vergleichbaren Methoden auf dauerhafte Weise koaxial miteinander verbunden werden.
Das erste und das zweite Rohrverbindungsstück 2, 3 definieren jeweils einen Zulaufseitendurchlauf, oder Einlassdurchlauf 4, und einen Ablaufseitendurchlauf, oder Auslassdurchlauf 5, die derart aufgebaut sind, dass sie mit entsprechenden Röhrenabschnitten der medizinischen Leitung verbunden werden können.
Ein Steuerventil, das allgemein mit 6 bezeichnet ist, und die vorliegende Erfindung speziell verkörpert, ist zwischen dem Zulaufseitendurchlauf 4 und dem Ablaufseitendurchlauf 5 angeordnet.
Das Steuerventil 6 umfasst hauptsächlich eine elastische Sperreinrichtung, die aus einem Kuppelbereich 8 besteht, der axial von dem Mittelstück der Bodenwandung 9 eines umgekehrt becherförmigen Elements 7 hervorragt, welches in 1 und 2 in einem Zustand gezeigt ist, der der geschlossenen Position des Ventils entspricht.
Das becherförnvge Element 7 umfasst eine Gehäuseseitenwandung 10, die eine zylindrische Form aufweist, geeigneter mit einer konischen Gberfläche, die auf die dem Kuppelbereich 8 entgegengesetzte Seite auseinanderläuft.
Das becherförmige Element 7 ist normalerweise einstöckig aus weichem elastomerem Material, insebsondere aus flüssigem Silikon oder sogar thermoplastischem Gummi, der durch einen zentralen Spritzpunkt spritzgegossen wird, hergestellt.
Das becherförmige Element 7 kann eine gleichmäßige Dicke oder, zweckmäßiger, eine variable Dicke aufweisen, nämlich in Bezug zu dem Kuppelbereich 8 größer, in Bezug zu der ringförmigen Bodenwandung 9 kleiner und wiederum in Bezug zu der Seitenwandung 10 größer. Die Dicke der Seitenwandung 10 kann tatsächlich gegen ihr freies Ende hin zweckermäßigerweise zunehmen.
Der Kuppelbereich 8 des becherförmigen Elements ist vorzugsweise flach, kann jedoch auch an seiner Außenumfangskante mit einer ringförmigen Rippe ausgebildet sein, die eine Dichtungslippe 12 definiert.
Das becherförmige Element 7 ist innerhalb einer Kammer 13 zwischen dem ersten Rohrelement 2 und dem zweiten Rohrelement 3 koaxial darin definiert. Die Kammer 13 ist an einer Seite durch ein planare seitliche Wandung 14 des ersten Rohrelements 2 abgegrenzt, die zusammen mit dem axialen Innenende des Einlassdurchlaufs 4 einen ringförmigen Ventilsitz definiert, mit dem der Kuppelbereich 8 (oder die Dichtungslippe 12 davon) des becherförmigen Elements 7 in Verbindung steht.
Auf der anderen Seite ist die Kammer 13 durch eine geriffelte Oberfläche 17 koaxial zu dem Auslassseitendurchlauf 5 abgegrenzt, die durch einen Hof an seitlich verlaufenden Kanälen 15 ausgebildet ist, die mit dem Auslassseitendurchlauf 5 in Verbindung stehen. Das seitlich äußere Ende jedes seitlichen Kanals 15 verschmilzt mit einem entsprechenden axialen Kanal 16, der in der Wandung des zweiten Rohrelements 3 gebildet ist, der die Kammer 13 seitlich begrenzt.
Wie bereits erwähnt, ist das becherförmige Element 7 innerhalb der Kammer 13 koaxial eingebettet, worin dessen Kuppelbereich 8 dem Einlassdurchlauf 4 gegenüber, wie ein Querdiaphragma, angeordnet ist, und worin seine Seitenwandung 10 den axialen Kanälen 15 gegenüber angeordnet sind. Die freie Kante 11 der Seitenwandung 10 ruht auf den geriffelten Oberfläche 17 des zweiten Rohrelements 3.
Der Kuppelbereich 8 (oder die Dichtungslippe 12 davon) drückt gegen den ringförmgen Ventilsitz 14, wie in 1 und 2 gezeigt, wobei das Ventil normalerweise geschlossen ist. Die Anordnung ist derart, dass das becherförmige Element 7 im geschlossenen Zustand einer bestimmen axialen Vorbelastung ausgesetzt ist: auf diese Weise wird die Wandung des Kuppelbereichs (oder der Dichtungslippe 12 davon) gegen den ringförmigen Ventilsitz 14 unter dem Axialdruck, der durch die Seitenwandung 10 ausgeübt wird, durch die ringförmige Bodenwandung 9 hindurch in Dichtungskontakt gedrängt. Wie gezeigt, entspricht dieser Zustand der normal geschlossenen Position des erfindungsgemäßen Steuerventils 6, wodurch eine Strömung von dem Zulaufseitendurchlauf 4 zu dem Aulaufseitendurchlauf 5 effektiv und sicher verhindert wird.
Immer wenn sich in dem Zulaufseitendurchlauf 4 ein Überdruck entwickelt, der einen bestimmten Schwellenwert, beispielsweise im Bereich von 0.005-0-02 bar, überschreitet, schaltet das Anti-Siphon-Steuerventil 6 automatisch und unverzüglich wegen der Verformung der ringförmigen Bodenwandung 9 des becherförmigen -Elements 7 vom geschlossenen Zustand in den offenen Zustand um, gegebenenfalls in Verbindung mit einem teilweise, axialen, elastischen Nachgeben seiner Seitenwandung 10. Diese Verformung bringt die Oberfläche des Kuppelbereichs 8 (oder der ringförmigen Lippe 12 davon) dazu, sich von dem ringförmigen Ventilsitz 14 zu entfernen. Der Zulaufseitendurchlauf 4 wird so mit dem Ablaufseitendurchlauf 5 über die axialen Kanäle 16 verbunden, die der Seitenwandung 10 des becherförmigen Elements 7 und den seitlich verlaufenden Kanälen 15, die unterhalb der freien Kante 11 der Seitenwandung 10 angeordnet sind, gegenüberstehen.
Im offenen Zustand des Ventils 6 werden, wenn sich der Fluid-Fluss erhöht, die ringförmige Bodenwandung 9, und möglicherweise auch der Kuppelbereich 8 proportional mehr und mehr verformt und folglich wird die Größe des Durchflusswegs proportional gesteigert.
Das Steuerventil 6 kehrt unmittelbar in die geschlossene Position zurück, wenn der Druckausgleich zwischen dem Zulaufseitendurchlauf 4 und dem Ablaufseitendurchlauf 5 wiederhergestellt ist, oder, im Fall eines Überdrucks im Ablaufseitendurchlauf 5, da dabei die ringförmige Bodenwandung 9 in die unverformte Konfiguration zurückkehrt und der Kuppelbereich 8 folglich in die Kontaktposition seiner Oberfläche (oder der ringförmigen Lippe 12 davon) gegen den Ventilsitz 14 zurückkehrt.
Eine Eichung des Steuerventils 6 kann durch einfache Bearbeitung der elastischen Eigenschaften des becherförmigen Elements 7, bweispielsweise durch Variieren der Stärke seiner Bodenwandung 9 oder durch den Einsatz von Werkstoffen unterschiedlicher Härte, oder durch deren Verändern, Zusammenfügen und Vorbelasten innerhalb der Kammer 13, ausgeführt werden.
Der Kuppelbereich 8 ist nicht unbedingt erforderlich, und tatsächlich haben die drei bevorzugten alternativen Ausführungsformen, die nachstehend unter Bezugnahme auf die 5 mit 8 (worin Teile, die identisch oder ähnlich zu den bereits gezeigten sind, durch dieselben Bezugszeichen angegeben werden) offenbart werden, keinen derartigen Kuppelbereich. In diesen alternativen Ausführungsformen definiert die Bodenwandung 9 des becherförmigen Elements 7 selbst das Diaphragma, das normalerweise in Dichtungskontakt gegen den ringförmigen Ventilsitz 14 unter dem Axialdruck, der durch die Seitenwandung 10 bereitgestellt wird, gezwängt wird.
In allen drei alternativen Ausführungsformen, weist die Seitenwandung 10 des becher förmigen Elements 7 eine zylindrische oder konische Oberfläche auf, die gegen die geriffelte Oberfläche 17 und eine ansteigende Dicke der Bodenwandung 9 gegen seine freie Kante 11 auseinanderläuft. Des weiteren, wird die Dichtungslippe 12, die dem Ventilsitz 14 gegenübersteht, in allen drei alternativen Ausführungsformen in einem Abstand von der Seitenwandung 10 bereitgestellt.
In der in 4 gezeigten Ausführungsform ist die Bodenwandung 9 leicht nach außen gegen den Ventilsitz 14 gewölbt, und die Dicke des Bereichs der Bodenwandung 9, der mit der Dichtungslippe in Verbindung steht, ist verringert. Die vordere Oberfläche, die den ringförmigen Ventilsitz 14 definiert, ist mit einem um 90° unterschiedlichen Winkel relativ zu der Achse des ersten Rohrelements 2 ausgerichtet. Beispielsweise, kann der Winkel zwischen der Ebene der vorderen Oberfläche 14 und der allgereinen Ebene der geriffelten Oberfläche 17 des zweiten Rohrelements 3 den Bereich zwischen 1° und 10° umfassen.
In der Ausführungsform von 5 und 6 ist die Bodenwandung 9 auch leicht nach außen gegen den Ventilsitz 14 gewölbt, während sie mit einer im wesentlichen gleichmäßigen Dicke ausgestattet ist. Die vordere Oberfläche, die den ringförmigen Ventilsitz 14 definiert, ist in diesem Fall vollkommen seitlich ausgerichtet, d.h. sie ist senkrecht zur Achse des ersten Rohrelements 2 angeordnet.
Letztendlich ist die äußere Oberfläche mit der Dichtungslippe 12 der Bodenwandung 9 in der Ausführungsform der 7 und 8 im allgemeinen planar, mit einer größer werdenden Dicke gegen deren Mitte hin entlang einer diametrischen Richtung, mit einer verlängerten Vertiefung 18, die in der inneren Oberfläche der Bodenwandung 9 entlang einer zweiten diametrischen Richtung, die senkrecht zu der ersten diametrischen Richtung angeordnet ist, ausgestattet. Die Form der Vertiefung 18 kann von der in den Zeichnungen dargestellten verschieden sein.
Natürlich könnten die baulichen Einzelheiten und die Ausführungen in Bezug auf die beschriebenen und dargestellten weitgehend verändert werden, ohne von dem Geltungsbereich dieser Erfindung abzuweichen, wie in den angehängten Ansprüchen definiert. Zusätzlich könnte das Ventil, obwohl es mit ausdrücklicher Bezugnahme als Steuerventil beschrieben wurde, leicht für die Verwendung als Anti-Siphon-Ventil angepasst werden.

Claims

Steuerventil (6) für medizinische Infusionsleitungen und dergleichen, umfassend, ein erstes und zweites Rohrelement (2, 3), die koaxial zueinander angeordnet sind, um jeweils ein Zulaufseiten- (4) und eine Ablaufseiten-Durchlauf (5) zu definieren, wobei zwischen diesen ein Diaphragma (7) aus elastisch verformbarem Material quer angeordnet ist, worin das Diaphragma (7) mit einem ringförmigen Ventilsitz (14) des ersten Rohrelements (2) dichtend zusammenwirkt, um eine Fluid-Dichtung zu bilden, die das Steuerventil (6) normalerweise in einer geschlossenen Position hält, und worin ein bestimmter Flüssigkeitsdruck in dem Zulaufseitendurchlauf (4) eine Verformung des Diaphragmas (7) und eine darauffolgende Öffnung des Steuerventils (6) bewirkt, worin: – der ringförmige Ventilsitz durch eine vordere Oberfläche (14) des ersten Rohrelements (2) defmiert ist, – das Diaphragma aus der Bodenwandung (9) eines Becher-förmigen Elements (7) besteht, das koaxial zu den Zulaufseiten- und Ablaufseiten-Durchläufen (4, 5) positioniert ist, und eine Seitenwandung (10) aufweist, worin die während des Gebrauchs durch den bestimmten Flüssigkeitsdruck erzeugte Verformung der Bodenwandung (9) des Becher-förmigen Elements (7) eine axiale Trennung davon relativ zu dem ringförmigen Ventilsitz (14) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das Becher-förmige Element (7) einer bestimmten axialen Vorbelastung ausgesetzt ist, um die Bodenwandung (9) in der normal geschlossenen Position unter einer axialen Schubkraft, die durch die Seitenwandung (10) des Becherförmigen Elements (7) bereitgestellt wird, in dichtenden Kontakt gegen den ringförmigen Ventilsitz (14) zu drängen.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwandung (10) des Becher-förmigen Elements (7) einen freie Kante (11) aufweist, die an einer geriffelten Oberfläche (17) des zweiten Rohrelements (3) ruht, worin die geriffelte Oberfläche (17) mit dem Ablaufseiten-Durchlauf (5) in Verbindung steht.
Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwandung (10) des Becher-förmigen Elements (7) eine zylindrische Oberfläche aufweist
Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwandung (10) des Becher-förmigen Elements (7) eine konische Oberfläche aufweist, die gegen die geriffelte Oberfläche (17) auseinanderläuft.
Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die geriffelte Oberfläche (17) einen Hof an radial verlaufenden Kanälen (15) aufweist, worin jeder in einen entsprechenden axialen Kanal (16) verschmilzt, der in dem zweiten Rohrelement (3) ausgebildet ist, und der Seitenwandung (10) des Becher-förmigen Elements (7) gegenübersteht.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere Oberfläche, die den ringförmigen Ventilsitz (14) definiert, senkrecht zur Achse des ersten Rohrelements (2) ausgerichtet ist.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere Oberfläche, die den ringförmigen Ventilsitz (14) definiert, mit einem um 90° unterschiedlichen Winkel relativ zur Achse des ersten Rohrelements (2) ausgerichtet ist.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenwandung (9) des Becherförmigen Elements (7) mit einer ringförmigen Rippe ausgebildet ist, die eine Dichtungslippe (12) bestimmt, die dem Ventilsitz (14) gegenüberliegt.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenwandung (9) des Becherförmigen Elements (7) eine variable Dicke aufweist.
Ventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenwandung (9) des Becherförmigen Elements (7) einen zentralen Bereich mit einer verringerten Dicke aufweist.
Ventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Bereich der Bodenwandung (9) des ringförmigen Elements (7) mit einer Vertiefung (18) ausgebildet ist.
Ventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (18) diametrisch ausgerichtet ist.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenwandung (9) des Becherförmigen Elements (7) leicht gegen den Ventilsitz (14) gewölbt ist.
Ventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwandung (10) des Becher-förmigen Elements (7) von der Bodenwandung (9) gegen die freie Kante (11) hin eine ansteigende Dicke aufweist.
Ventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenwandung (9) des Becher-förmigen Elements (7) einen axialen nach vorne ragenden Kuppelbereich (8) aufweist, der das Diaphragma definiert.
Ventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Becher-förmige Element (17) aus einem einzelnen Stück von weichem elastomerem Material, nämlich flüssigem Silikon oder thermoplastischem Gummi gebildet ist, das unter Verwendung eines zentralen Injektionspunktes spritzgegossen wird.
Ventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Rohrelement (2, 3) an der medizinischen Leitung für eine Rohr-Rohr-, Luer-Rohr-, Rohr-Luer- oder Luer-Luer-Verbindung angeordnet ist.