DE3915708A1

DE3915708A1 - Safety valve for minute flow rates - with magnetised diaphragm fusing magnetic outflow disc of opposite polarity

Info

Publication number: DE3915708A1
Application number: DE19893915708
Authority: DE
Inventors: Axel Dr Georgi; Wolfgang Dipl Phys Lehwald; Volker Dipl Ing Ludwig; Ulrich Dipl Ing Stoeckigt
Original assignee: Medizin und Labortechnik Leipzig VEB
Current assignee: Medizin- und Labortechnik Engineering Dresden GmbH
Priority date: 1988-08-12
Filing date: 1989-05-13
Publication date: 1990-02-22
Also published as: SE468377B; DD274863A1; ATA115889A; SE8901731D0; SE8901731L

Abstract

Safety valve for minute flow rates, specially for implantable infusion pumps, has an unstressed disphragm with a bore parallel to the bottom with the valve seat. A small magnetic disc in the centre of the diaphragm with a hole at the same spot faces another magnetic disc with an offset outflow bore. The magnetic forces of the discs are opposed to each other. If the pressure of the infused liq. rises unduly, it shuts the valve against the force of magnetic repulsion. ADVANTAGE - Offers a reliable protection against undue pressure rises and needs no extraneous control or energy.

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsventil für minimale Durch flußmengen. Das Sicherheitsventil ist überall dort einsetzbar, wo kleinste Fluidströme bei gefährlicher Druckerhöhung zuver lässig gesperrt werden müssen. Bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die Medizintechnik, insbesondere implantierbare Treibgaspumpen zur Infusion von flüssigen Pharmaka, z.B. Insulin.The invention relates to a safety valve for minimal through flows. The safety valve can be used anywhere where the smallest fluid flows with dangerous pressure increases must be locked casually. Preferred area of application is medical technology, especially implantable propellant pumps for infusion of liquid pharmaceuticals, e.g. Insulin.

Bei einer in der DE-AS 25 52 446, A 61 M - 5/14 beschriebenen Pumpe wird der Fluidstrom durch die Viskosität des Fluids und durch den dem Fluidstrom entgegen wirkenden Strömungswiderstand bestimmt. Bei einer Druckerhöhung im Infusatbehälter, wie sie z. B. beim Nachfüllvorgang oder bei einem anderen Defekt auf tritt, erhöht sich zwangsläufig die Förderrate, was zu lebens bedrohlichen Zuständen des Patienten führen kann.In a pump described in DE-AS 25 52 446, A 61 M - 5/14, the fluid flow is determined by the viscosity of the fluid and by the flow resistance counteracting the fluid flow. With a pressure increase in the infusate container, as z. B. occurs during the refilling process or another defect, the delivery rate inevitably increases, which can lead to life-threatening conditions of the patient.

Die DE-OS 33 33 977, A 61 M - 5/14, sieht deshalb ein elektrisch betätigtes Sicherheitsventil vor. Betätigungs- und Steuerenergie haben eine unterschiedliche Form. Außerdem ist nachteilig, daß dafür ein Energiespeicher benötigt wird, dessen Austausch im implantierten Zustand jedoch immer einen operativen Eingriff erforderlich macht.DE-OS 33 33 977, A 61 M - 5/14, therefore provides an electrically operated safety valve. Actuation and control energy have different forms. It is also disadvantageous that an energy store is required for this, but its replacement in the implanted state always requires a surgical intervention.

In der DD-PS 2 47 607, A 61 M - 37/00, wird ein selbstschließen des Ventil aus einem hochelastischem Material beschrieben, das vor dem Ausflußkatheter angeordnet ist. Der Schließdruck muß relativ hoch sein. Damit wird die Medikamentenzufuhr zwar beim Nachfüllvorgang unterbrochen, bei kleineren Defekten der Pumpe jedoch nicht. Veränderungen am Material stellen außerdem einen bedeutenden Unsicherheitsfaktor dar.In DD-PS 2 47 607, A 61 M - 37/00, a self-closing of the valve from a highly elastic material is described, which is arranged in front of the outflow catheter. The closing pressure must be relatively high. This means that the drug supply is interrupted during the refilling process, but not in the event of minor defects in the pump. Changes to the material also represent a significant uncertainty factor.

Die DE-OS 26 38 879, F 16 K - 15/00, stellt ein Rückschlagventil vor, das besonders für den Kraftfahrzeugbau geeignet ist. In dem Ventilgehäuse aus Kunststoff ist als Ventilkörper eine Membran aus Gummi eingespannt. In die Inneseite des Bodens des Ventil gehäuses ist koaxial zur Einlaßöffnung und zum Ventilsitz ein ringförmiger Dauermagnet mlt Rechteckquerschnitt in eine Nut eingelassen. DE-OS 26 38 879, F 16 K - 15/00, presents a check valve that is particularly suitable for motor vehicle construction. A membrane made of rubber is clamped in the plastic valve housing as the valve body. In the inside of the bottom of the valve housing is coaxial with the inlet opening and the valve seat, an annular permanent magnet mlt rectangular cross section embedded in a groove.

Im Bereich des Dauermagneten ist in dem gegenüberliegenden Ab schnitt der Membran eine Ringscheibe aus Stahl eingebettet, die von dem Dauermagnet angezogen wird. Die Membran weist an ihrer Unterseite eine ringförmige Dichtlippe auf, die bei geschlosse nem Rückschlagventil am Ventilsitz anliegt. Sie ist weiterhin mit ringförmig um die Stahlscheibe angeordneten Durchgangslöchern ver sehen. Das Ventil ist geöffnet, wenn der Luftdruck in der Einlaß leitung dem Luftdruck in der Auslaßleitung und der magnetischen Kraft überwiegt. Sobald sich ein Druckausgleich einstellt, schließt das Ventil infolge der magnetischen Anziehung der Stahlscheibe durch den Dauermagnet.In the area of the permanent magnet in the opposite Ab cut the membrane a steel washer embedded, the is attracted by the permanent magnet. The membrane points to hers Underside of an annular sealing lip, which when closed a check valve rests on the valve seat. She is still with ver through holes arranged in a ring around the steel disk see. The valve is open when the air pressure in the inlet line the air pressure in the outlet line and the magnetic Power predominates. As soon as pressure equalization occurs, closes the valve due to the magnetic attraction of the steel disc through the permanent magnet.

Dieses Lösungsprinzip ist für höhere Öffnungsdrücke und damit größere Durchflußmengen geeignet, nicht aber für sehr niedrige Schließdrücke und damit minimale Durchflußmengen, wie sie für die Dauerinfusion erforderlich sind. Dies hat mehrere Gründe. Die magnetischen Kräfte können mit den angegebenen Mitteln, ins besondere mit der Stahlscheibe, für minimale Drücke überhaupt und zudem noch reproduzierbar nicht eingestellt werden. Die Verwen dung der Stahlscheibe ermöglicht nur anziehende Kräfte, was dem vorgesehenen Sicherheitsventil entgegensteht. Dichtlippen schei den bei minimalen Schließdrücken als Dichtelemente aus, weil zu ihrer Deformation höhere Drücke erforderlich sind.This solution principle is for higher opening pressures and thus larger flow rates are suitable, but not for very low ones Closing pressures and thus minimal flow rates, as for continuous infusion is required. There are several reasons for this. The magnetic forces can ins special with the steel disc, for minimal pressures at all and also not reproducible. The use The steel disc allows only attractive forces, which the provided safety valve opposes. Sealing lips shit the at minimal closing pressures as sealing elements, because too their deformation higher pressures are required.

Ziel der Erfindung ist es, den Schutz der Träger von implantier baren Infusionspumpen vor lebensbedrohlichen Förderraten sicherer zu machen und den Aufwand hierfür zu senken.The aim of the invention is to protect the wearer of implant secure infusion pumps from life-threatening delivery rates to make and reduce the effort for this.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitsventil für implantierbare Infusionspumpen zu finden, das mit sehr gerin gem Schließdruck selbsttätig einen zu hohen Infusatstrom sicher sperrt und keine Steuermittel und -energie benötigt.The invention was based on the object of a safety valve for implantable infusion pumps to find that with very little too high an infusate flow automatically due to the closing pressure locks and requires no tax resources and energy.

Die Lösung dieser Aufgabe schließt als bekannt eine im Ventil gehäuse parallel zu dem den Ventilsitz aufnehmenden Gehäuseboden spannungslos angeordnete Membran mit mindestens einer Bohrung ein. Erfindungsgemäß ist vorgesehen:As is known, the solution to this problem includes one in the valve housing parallel to the housing base receiving the valve seat tension-free membrane with at least one hole a. According to the invention it is provided:

Auf der Membran ist bis auf die Randzone flächendeckend ein Mag netplättchen befestigt, das mindestens eine Bohrung an densel ben Stellen wie die Membran aufweist. Auf dem die Ausflußöff nung enthaltenden, ebenen Gehäuseboden ist flächendeckend ein Magnetplättchen mit einer zur Ausflußöffnung koaxialen Bohrung befestigt. Die Bohrungen der Magnetplättchen sind versetzt zu einander angeordnet. Die Kräfte der Magnetplättchen sind ent gegengesetzt ausgerichtet.There is a mag all over the membrane except for the edge zone Netplättchen attached, the at least one hole on densel Ben places as the membrane has. On which the outflow The flat housing bottom that contains the voltage is fully covered Magnetic plate with a bore coaxial to the outlet opening attached. The holes in the magnetic plates are offset arranged one another. The forces of the magnetic plates are ent oppositely aligned.

In zweckmäßigen Ausführungen ist weiterhin vorgesehen: Die Magnetplättchen sind als Kunststoffolien mit eingelagerten magnetischen Teilchen ausgeführt. Die Bohrung der Membran und ihres Magnetplättchens ist mittig und koaxial zur Zuflußöffnung. Die Ausflußöffnung und die Bohrung des auf dem Gehäuseboden be festigten Magnetplättchens sind außermittig und nicht fluchtend zur Zuflußöffnung.In appropriate versions, it is also provided: The magnetic plates are embedded as plastic films magnetic particles. The bore of the membrane and its magnetic plate is in the middle and coaxial to the inlet opening. The outflow opening and the bore on the bottom of the housing strengthened magnetic plates are off-center and not in alignment to the inflow opening.

Die Zeichnung zeigt die Schnittdarstellung eines erfindungsge mäß ausgeführten Sicherheitsventils.The drawing shows the sectional view of a fiction, ge according to the safety valve.

Das Gehäuse des dargestellten Ventils setzt sich aus einem hohl zylindrischen Oberteil 1 und einem hohlzylindrischen Unterteil 2 zusammen. Zwischen dem Oberteil 1 und dem Unterteil 2 ist der Rand einer Membran 3 eingespannt. Diese teilt den Ventilraum in die im Oberteil 1 gelegene Zuflußkammer 4 und die im Unterteil 2 befindliche Ausflußkammer 5. In Randnähe besitzt die Membran 3 eine faltenartige Krümmung 6. In der Mitte der vom Oberteil 1 gebildeten Gehäusedecke 7 befindet sich die Zuflußöffnung 8, zu der die Ausflußöffnung 9 versetzt im Gehäuseboden 10 angeord net ist, der vom Unterteil 2 gebildet ist. An die Zuflußöffnung 8 schließt sich der mit dem Oberteil 1 einstückig verbundene Ein laßstutzen 11 an. Entsprechend schließt sich an die Ausflußöff nung 9 der mit dem Unterteil 2 einstückig verbundene Auslaß stutzen 12 an. Der Einlaßstutzen 11 nimmt das Ende eines zum Infusatbehälter führenden Schlauches auf, während auf den Aus laßstutzen 12 der Anfang des Ausflußkatheters aufgepreßt ist. Auf der Unterseite der Membran 3 ist ein Magnetplättchen 13 in Form einer Kunststoffolie mit eingelagerten magnetischen Teil chen so aufgeklebt, daß sein Rand an die faltenartige Krümmung 6 heranreicht. The housing of the valve shown is composed of a hollow cylindrical upper part 1 and a hollow cylindrical lower part 2 . The edge of a membrane 3 is clamped between the upper part 1 and the lower part 2 . This divides the valve chamber into the inflow chamber 4 located in the upper part 1 and the outflow chamber 5 located in the lower part 2 . The membrane 3 has a fold-like curvature 6 near the edge. In the middle of the housing cover 7 formed by the upper part 1 there is the inflow opening 8 , to which the outflow opening 9 is offset in the housing base 10 , which is formed by the lower part 2 . At the inflow opening 8 joins the one with the upper part 1 integrally connected laßstutzen 11 . Correspondingly, the outlet opening 9 connects to the outlet piece 12 connected in one piece to the lower part 2 . The inlet connector 11 receives the end of a hose leading to the infusate container, while the outlet connector 12 is pressed onto the beginning of the outflow catheter. On the underside of the membrane 3 , a magnetic plate 13 in the form of a plastic film with embedded magnetic part Chen is glued so that its edge reaches the fold-like curvature 6 .

Die Membran 3 und das Magnetplättchen 13 sind mit einer zur Zuflußöffnung 8 koaxialen und zugleich mittigen Bohrung 14 versehen. Auf dem Gehäuseboden 10 ist ebenfalls ein derarti ges Magnetplättchen 15 flächendeckend aufgeklebt, das an der Stelle der Ausflußöffnung 9 eine Bohrung 16 aufweist. Die Magnetplättchen 13, 15 werden vor dem Aufkleben quer zu ihrer flächenhaften Ausdehnung magnetisiert und so auf der Membran 3 und dem Gehäuseboden 10 angeordnet, daß sich ihre magnetischen Kräfte abstoßen. Die ferromagnetischen Teilchen sind gleich mäßig im Volumen der Magnetplättchen 13, 15 verteilt. Die Stärke ihrer Magnetfelder hängt außer von der Dichte der ferromagnetischen Teilchen von ihren geometrischen Abmessungen und von der Stromstärke der Magnetisierung ab.The membrane 3 and the magnetic plate 13 are provided with a bore 14 which is coaxial to the inflow opening 8 and at the same time central. On the bottom of the housing 10 is also a nationwide magnetic plate 15 is glued, which has a bore 16 at the location of the outflow opening 9 . The magnetic platelets 13 , 15 are magnetized transversely to their planar extent before being glued on and arranged on the membrane 3 and the housing base 10 in such a way that their magnetic forces repel one another. The ferromagnetic particles are evenly distributed in the volume of the magnetic plates 13 , 15 . The strength of their magnetic fields depends not only on the density of the ferromagnetic particles, but also on their geometric dimensions and the current strength of the magnetization.

Alle Teile des Sicherheitsventils bestehen aus einem physiolo gisch unbedenklichen und einem medikamentenverträglichen Plast werkstoff.All parts of the safety valve consist of a physiolo gisch harmless and a drug-compatible plastic material.

Das beschriebene Sicherheitsventil hat folgende Wirkungsweise: Bei normaler, zulässiger Förderrate des Infusats, z. B. Insu lin, befinden sich die Membran 3 und das Magnetplättchen 13 in einem Abstand von dem Magnetplättchen 15. Das Infusat fließt vom Einlaßstutzen 11 in die Zuflußkammer 4, von dort durch die Bohrung 14 in die Ausflußkammer 5, von wo es durch die Bohrung 16 und den Auslaßstutzen 12 in den Ausflußkathe ter gelangt. Steigt der Druck im Infusatbehälter und damit in der Zuflußkammer 4, so werden die magnetische Abstoßungskraft der Plättchen 13, 15 selbst aufeinandergedrückt. Dadurch wer den die Bohrungen 14, 16 verschlossen, wobei die Plättchen 13, 15 gleichzeitig abdichten. Die Wirkung entspricht der zweier hintereinandergeschalteter Ventile, deren Verschlußkörper gleichzeitig betätigt werden. Verschlußkörper ist im vorlie genden Fall jeweils das andere Magnetplättchen 13, 15. Ver ringert sich der Druck im Infusatbehälter wieder unter einen von der Magnetkraft abhängigen Wert, so öffnet das Ventil wie der.The safety valve described has the following mode of operation: With normal, permissible delivery rate of the Infusat, e.g. B. Insu lin, the membrane 3 and the magnetic plate 13 are at a distance from the magnetic plate 15th The Infusat flows from the inlet port 11 into the inflow chamber 4 , from there through the bore 14 into the outflow chamber 5 , from where it passes through the bore 16 and the outlet port 12 into the Ausflußkathe ter. If the pressure in the infusate container and thus in the inflow chamber 4 increases , the magnetic repulsive force of the platelets 13 , 15 themselves are pressed together. Characterized who the holes 14 , 16 closed, the plates 13 , 15 seal at the same time. The effect corresponds to that of two valves connected in series, the closure bodies of which are actuated simultaneously. Closure body is the other magnetic plate 13 , 15 in each case. If the pressure in the infusate container falls below a value dependent on the magnetic force, the valve opens again.

Auf den Ansprechdruck kann über die Magnetkräfte der beiden Plättchen 13, 15 und über den Durchmesser sowie die Länge der Bohrung 14 Einfluß genommen werden. Die Elastizitätseigen schaften der Membran 3 haben keine Auswirkungen auf die Funk tionsweise des Ventils. Durch geeignete Wahl dieser Parameter können Schließdrücke unter 1 kPa erreicht werden. The response pressure can be influenced by the magnetic forces of the two plates 13 , 15 and by the diameter and the length of the bore 14 . The elastic properties of the membrane 3 have no effect on the functionality of the valve. By appropriately selecting these parameters, closing pressures below 1 kPa can be achieved.

BezugszeichenReference numerals

1 Oberteil
2 Unterteil
3 Membran
4 Zuflußkammer
5 Ausflußkammer
6 Krümmung von 3
7 Gehäusedecke
8 Zuflußöffnung
9 Ausflußöffnung
10 Gehäuseboden
11 Einlaßstutzen
12 Auslaßstutzen
13 Magnetplättchen auf 3
14 Bohrung durch 3 und 13
15 Magnetplättchen auf 10
16 Bohrung durch 15 1 top
2 lower part
3 membrane
4 inflow chamber
5 outflow chamber
6 curvature of 3
7 housing cover
8 inflow opening
9 outflow opening
10 case back
11 inlet connection
12 outlet spigot
13 magnetic plates on 3
14 hole through 3 and 13
15 magnetic plates on 10
16 hole through 15

Claims

1. Safety valve for minimum flow rates, in particular for implantable infusion pumps, with a valve housing arranged in the Ven til housing parallel to the Ge valve bottom receiving valve seat voltage-free membrane with at least one hole, characterized in that on the membrane ( 3 ) to the edge area a Magnetic plate ( 13 ) is attached, which has at least one bore ( 14 ) at the same locations as the membrane ( 3 ) on which the outflow opening ( 9 ) containing flat housing bottom ( 10 ) covering a magnetic plate ( 15 ) with a surface Ausflußöff voltage ( 9 ) coaxial bore ( 16 ) is fixed, the bores ( 14 , 16 ) of the magnetic plate ( 13 , 15 ) are arranged offset from one another and the forces of the magnetic plate ( 13 , 15 ) are aligned opposite.

2. Safety valve for minimum flow rates according to claim 1, characterized in that the magnetic plates ( 13 , 15 ) are guided as plastic films with embedded magnetic particles.

3. Safety valve for minimum flow rates according to claim 1 and 2, characterized in that the bore ( 14 ) of the membrane ( 3 ) and its magnetic plate ( 13 ) is central and coaxial with the inlet opening ( 8 ) and the outlet opening ( 9 ) and the bore ( 16 ) of the other magnetic plate ( 15 ) are off-center and not aligned with the inflow opening ( 8 ).