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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Sicherheitsventil für einen
Infusionsschlauch der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
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Derartige
Infusionsschläuche bilden einen Teil eines Infusionsbesteckes
und dienen beispielsweise dazu, eine Infusionslösung aus
einem Vorratsbehälter zu einem Patienten zu leiten. In
der einfachsten Form hängt der Vorratsbehälter
ca. 1 m erhöht über dem Patienten und die Infusionslösung fließt
angetrieben durch die Schwerkraft und damit durch den Druck der
Höhe der Wassersäule durch das Infusionsbesteck
in die Vene oder den Magen/Darmkanal des Patienten. Das im Verlauf
des Infusionsschlauches angeordnete Sicherheitsventil öffnet
sich unter der Wirkung der von der Scherkraft angetriebenen Infusionslösung,
verhindert jedoch deren Rückströmen. Die Geschwindigkeit
der Infusion wird über eine einstellbare Klemme im Verlauf
des Infusionsschlauches eingestellt.
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Ein
Sicherheitsventil der vorstehenden Art ist aus der
DE-U1-87 17 726 bekannt.
Das bekannte Sicherheitsventil, das zur Anordnung zwischen zwei Abschnitten
des Infusionsschlauches bestimmt ist, weist ein Gehäuse
auf, das entlang einer Längsachse ein Oberteil und ein
Unterteil einschließt, die mit jeweiligen Abschnitten des
Infusionsschlauches verbindbare Anschlussstutzen aufweisen und zusammen
einen Ventil-Hohlraum bilden, in dem ein Ventilsitz und ein Anpresselement
in Form eines Dornes sowie eine elastische Dichtmembran angeordnet sind,
die durch das Anpresselement gegen den Ventilsitz gedrückt
wird und durch einen Flüssigkeitsstrom mit einem vorgegebenen
Druck von dem Ventilsitz weggedrückt werden kann, um den
Flüssigkeitsstrom freizugeben. Der Dorn kann soll in einer nicht
näher erläuterten Weise axial verschiebbar sein,
um den Öffnungsdruck des Sicherheitsventils zu verändern.
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Eine
derartige von der Schwerkraft abhängige Anordnung ist sehr
preiswert, aber auch sehr ungenau, und unter Umständen
gefährlich für den Patienten. Sie kann deshalb
nur begrenzt eingesetzt werden.
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Bei
größeren Anforderungen an die Genauigkeit und
Zuverlässigkeit bei der Infusion und insbesondere an die
Infusionsgeschwindigkeit werden häufig Infusionspumpen
eingesetzt, welche die Infusionslösung mit Hilfe des Infusionsbestecks
vom Vorratsbehälter zum Patienten pumpen. Derartige Infusionspumpen
ergeben einerseits mehr Genauigkeit und zuverlässigere
Infusion, andererseits aber auch neue Risiken, beispielsweise die
Gefahr einer Luftinfusion, die mit entsprechenden Überwachungseinrichtungen
zuverlässig verhindert werden müssen. Diese Überwachungseinrichtungen
erfordern in vielen Fällen eine spezielle Ausgestaltung
sowohl der Infusionspumpe als auch das Infusionsbesteck, so dass
die für die Infusion mit Hilfe der Schwerkraft verwendeten
Infusionsbestecke nicht in Verbindung mit Infusionspumpen verwendet
werden können.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein ein Sicherheitsventil
der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei einem einfachen
Aufbau und geringen Kosten sowohl für die Infusion unter
der Wirkung der Schwerkraft als auch unter Verwendung einer Infusionspumpe
geeignet ist.
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Diese
Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Sicherheitsventil weisen
die Ober- und Unterteile jeweilige zylindrische, teleskopartig unter
gegenseitiger Abdichtung ineinander greifende Abschnitte derart
auf, dass der Oberteil gegenüber dem Unterteil entlang
der Längsachse von einer ersten Relativstellung auf eine zweite
Relativstellung verschiebbar ist, wobei die erste Relativstellung
einem Zustand entspricht, bei welchem die Membran gegen den Ventilsitz
gedrückt ist, während eine Axialbewegung von der
ersten Relativstellung in Richtung auf die zweite Relativstellung
die von dem Anpresselement auf die Membran ausgeübte Kraft
verringert, und wobei das Sicherheitsventil lediglich in der ersten
Relativstellung in eine zur Aufnahme des Infusionsschlauches und
des Sicherheitsventils ausgebildete Ausnehmung eines Pumpengehäuses
einer Infusionspumpe einsetzbar ist.
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Gemäß einer
Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Sicherheitsventils sind zwischen dem Oberteil und dem Unterteil
des Gehäuses Eingriffseinrichtungen angeordnet, die so
ausgebildet sind, dass sie bei einer Relativdrehung des Oberteils gegenüber
dem Unterteil von einer ersten Drehstellung auf eine zweite Drehstellung
eine Axialbewegung der Ober- und Unterteile von deren erster Relativstellung
auf deren zweite Relativstellung hervorrufen.
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Auf
diese Weise ist durch ein einfaches Verdrehen der Ober- und Unterteile
gegeneinander eine Umstellung von einem Schwerkraft- auf einen Pumpenbetrieb
möglich, wobei sich für den jeweiligen Anwendungsfall
geeignete Öffnungsdrücke genau einstellen lassen,
ohne dass die Kosten für das Infusionsbesteck wesentlich
vergrößert werden.
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Dieses
Verdrehen wird gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung
dadurch erleichtert, dass die Ober- und Unterteile mit sich von
diesen nach außen von der Längsachse fort erstreckenden
Flügeln versehen sind, die in der ersten Drehstellung aneinander anliegen.
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Das
Gehäuse des Sicherheitsventils ist bei Verwendung in Verbindung
mit einer Infusionspumpe nur dann in eine erste Ausnehmung eines
Pumpengehäuses der Infusionspumpe einlegbar, wenn die beiden
Flügel aneinander anliegen, so dass das Sicherheitsventil
die erste Drehstellung einnimmt, in der der Öffnungsdruck
einen relativ hohen Wert aufweist.
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In
der Ausnehmung des Pumpengehäuses können weiterhin
Ultraschall-Sensoreinrichtungen für Lufteinschlüsse
in der Infusionslösung angeordnet sein, die einen Ultraschall-Strahl
durch den Ober- oder Unterteil de Gehäuses des Sicherheitsventils lenken,
wobei die Anordnung der Flügel auf beiden Seiten der Messstelle
eine Dämpfung der Ultraschall-Schwingung ergibt. Hierdurch
wird die Genauigkeit der Detektion von Lufteinschlüssen
wesentlich verbessert.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Sicherheitsventils sind zwischen dem Oberteil und dem Unterteil
des Gehäuses Rasteinrichtungen angeordnet, die so ausgebildet
sind, dass sie bei einem Zusammendrücken bzw. Auseinanderziehen
des Oberteils und des Unterteils und bei einer Axialbewegung der
Ober- und Unterteile gegeneinander ein Einrasten in deren erster
Relativstellung bzw. deren zweiter Relativstellung hervorrufen. Die
Ausnehmung des Pumpengehäuses der Infusionspumpe weist
in diesem Fall eine Längsabmessung auf, die der Länge
des Sicherheitsventils in dessen erster Relativstellung, das heißt,
der Sperstellung entspricht, so dass das Sicherheitsventil ebenfalls
nur in seiner Sperrstellung in das Gehäuse der Infusionspumpe
einlegbar ist.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.
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In
der Zeichnung zeigen:
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1 eine
Längsschnittansicht einer Ausführungsform des
Sicherheitsventils;
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2 eine
weggebrochene Teilansicht des Sicherheitsventils in einer ersten
Drehstellung;
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3 eine
weggebrochene Teilansicht des Sicherheitsventils in einer zweiten
Drehstellung;
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4 eine
der 2 entsprechende Ansicht von oben auf das Sicherheitsventil;
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5 eine
der 3 entsprechende Ansicht von oben auf das Sicherheitsventil;
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6 eine
weitere Längsschnittansicht einer Ausführungsform
des Sicherheitsventils;
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7 eine
vereinfachte Schnittansicht des Sicherheitventils entlang der Linie
A-A nach 6;
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8 eine
vereinfachte Schnittansicht des Sicherheitventils entlang der Linie
B-B nach 6;
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9 eine
schematische Ansicht der Anordnung eines Infusionsschlauches mit
einem Sicherheitsventil in Verbindung mit einer Infusionspumpe;
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10 eine
perspektivische Ansicht des Sicherheitsventils, bei der die Oberteile
und Unterteile des Sicherheitsventils voneinander getrennt sind;
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11 eine
perspektivische Ansicht des Sicherheitsventils, bei der die Ober-
und Unterteile des Sicherheitsventils miteinander verbunden sind.
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Die
in den 1 bis 11 gezeigte Ausführungsform
des insgesamt mit 1 bezeichneten Sicherheitsventils umfasst
ein Gehäuse, das aus einem Oberteil 10 und einem
Unterteil 20 besteht, zwischen denen Eingriffseinrichtungen 30 angeordnet
sind, die so ausgebildet sind, dass der Oberteil 10 gegenüber dem
Unterteil 20 entlang der Längsachse 2 von
einer ersten Relativstellung auf eine zweite Relativstellung verschiebbar
ist, wobei die erste Relativstellung einem Zustand entspricht, bei
welchem eine Membran 31 gegen einen Ventilsitz gedrückt
ist, während eine Axialbewegung von der ersten Relativstellung
in Richtung auf die zweite Relativstellung die von dem Anpresselement
auf die Membran ausgeübte Kraft verringert, und wobei das
Sicherheitsventil lediglich in der ersten Relativstellung in eine
zur Aufnahme des Infusionsschlauches und des Sicherheitsventils ausgebildete
Ausnehmung eines Pumpengehäuses einer Infusionspumpe einsetzbar
ist (7, 8).
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Wie
dies in den 1 und 6 zu erkennen
ist, weisen die Ober- und Unterteile 10, 20 jeweilige
zylindrische, teleskopartig unter gegenseitiger Abdichtung ineinander
greifende Abschnitte 14, 24 auf.
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Die
Eingriffseinrichtungen 30 können bei einer Ausführungsform
gemäß 1 durch ein eine große
Steigung aufweisendes Gewinde gebildet sein, wobei eines der Ober-
und Unterteile 10, 20 ein Außengewinde
und das andere der Ober- und Unterteile 10, 20 ein
Innengewinde aufweist, die an jeweiligen zylindrischen Abschnitten 14, 24 des
Ober- und Unterteils 10, 20 ausgebildet sind.
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Bei
einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsform könnten
die Eingriffseinrichtungen (30) durch einen Nockenfolger
auf einem der Ober- und Unterteile 10, 20 und
eine spiralförmige Nockenbahn auf dem anderen der Ober-
und Unterteile 10, 20 gebildet sein, die auf den
jeweiligen zylindrischen Abschnitten 14, 24 des
Ober- und Unterteils 10, 20 ausgebildet sind.
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Der
Unterteil 20 hat auf der Innenseite ein Anpresselement
in Form eines Stiftes 21, der eine elastische Membran 31 gegen
einen Ventilsitz oder eine Dichtfläche des Oberteils 10 drückt.
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In
einer ersten Endstellung bei einer Drehung der Ober- und Unterteile 10, 20 gegeneinander wird
die Membran größeren Kraft gegen die Dichtfläche
gedrückt, so dass das Ventil schließt und den Durchfluss
bei einem geringen Druck, beispielsweise entsprechend der Höhe
der Wassersäule der Infusionslösung verhindert
(2 und 4). Die Membran 31 ist
jedoch elastisch, so dass sie sich in einer ersten Drehstellung
der Ober- und Unterteile 10, 20 gemäß den 2 und 4 bei
einem höheren Druck in der Flüssigkeit, wie er
von einer Infusionspumpe aufgebaut wird, von der Dichtfläche
weg biegt und den Durchfluss frei gibt.
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Damit
ist sichergestellt, dass bei einer üblichen Höhe
des Vorratsbehälters der Infusionsflüssigkeit über
dem Patienten mit dem Druck der Flüssigkeit entsprechend
der Höhe der Wassersäule ein freier Durchfluss
durch das Ventil gesperrt wird.
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Wenn
die Infusionspumpe arbeitet, um den Patienten zu versorgen, erhöht
sie den Druck der Flüssigkeit im Infusionsschlauch so weit,
dass sich die Membran 31 verbiegt und den Durchlass für
die von der Pumpe geförderte unter Druck stehende Flüssigkeit
freigibt.
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In
einer zweiten Drehstellung der der Ober- und Unterteile 10, 20 gemäß den 3 und 5 ist die
Membran 31 von der Dichtfläche abgehoben und gibt
den Durchlass auch für Flüssigkeit ohne Druck frei.
Dieser Zustand ist für den Infusionsschlauch erforderlich,
wenn er zur Vorbereitung der Infusion mit Flüssigkeit befüllt
werden muss, und wenn er für eine Infusion ohne Pumpenunterstützung
verwendet werden soll.
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Das
Sicherheitsventil lässt sich damit durch einfaches Verdrehen
des Oberteils 10 gegenüber dem Unterteil 20 umschalten
für die Infusion mit Infusionspumpe mit Sicherung gegen
freien Durchfluss und auf freien Durchfluss zum Befüllen
des Schlauches und für Verwendung des Schlauches für
eine Infusion ohne Infusionspumpe, eine reine Schwerkraftinfusion.
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Zum
Umschalten des Sicherheitsventils 1 ist jeweils am Oberteil 10 und
Unterteil 20 ein Flügel 12, 22 angebracht.
Wenn die Ober- und Unterteile 10, 20 so gegeneinander
verdreht sind, dass die Membran 31 an die Dichtungsfläche
angepresst wird und das Sicherheitsventil 1 gegen freien
Durchfluss gesperrt ist, liegen die beiden Flügel 12, 22 aneinander
an. Sie bilden dann zusammen einen Griff, wie dies in 4 gezeigt
ist. Wenn das Sicherheitsventil 1 für freien Durchfluss
geöffnet werden soll, müssen die Flügel auseinandergezogen
werden, wie dies in den 3 und 5 gezeigt
ist.
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Wenn
das Sicherheitsventil 1 an dem von den beiden Flügeln 12, 22 gebildeten
Griff angefasst wird, werden die beiden Flügel 12, 22 durch
die Kraft beim Anfassen automatisch zusammengeklappt, das heißt
zueinandergedreht, und das Sicherheitsventil 1 automatisch
auf Sperren gegen freien Durchfluss geschaltet. Das Öffnen
für den freien Durchfluss muss bewusst mit zwei Händen
erfolgen. Diese Anordnung ergibt Sicherheit gegen unbeabsichtigtes
Umschalten auf freien Durchfluss bei der Handhabung.
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An
der gegenüberliegenden Seite der beiden Flügel
am Ventil sind bei der dargestellten Ausführungsform zwei
weiter Flügel 13, 23 angebracht, die in
gleicher Weise arbeiten, wie die Flügel des Griffes. Wenn
das Ventil gesperrt ist, liegen die beiden weiteren Flügel 13, 23 ebenfalls
aneinander.
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Wie
dies in den 7 und 8 gezeigt
ist, weist das nur schematisch und weggebrochen dargestellte Gehäuse 40 der
für einen Pumpbetrieb vorgesehenen Infusionspumpe eine
Ausnehmung 43 für die weiteren Flügel 13, 23 auf,
die so bemessen ist dass das Sicherheitsventil 1 nur in
gesperrtem Zustand – wenn die Flügel 12, 22 bzw. 13, 23 zusammengeklappt
sind – in das Gehäuse 40 der Infusionspumpe
eingelegt werden kann. Damit ist sichergestellt, dass das Sicherheitsventil 1 sperrt
und nach dem Herausnehmen aus der Infusionspumpe gesperrt bleibt,
bis es bewusst für den freien Durchfluss geöffnet
wird, wie dies in den 3 und 5 gezeigt
ist.
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Eine
Fixierung des Sicherheitsventils 1 in der Infusionspumpe
gegen unbeabsichtigtes Herausziehen oder Herausfallen des Sicherheitsventils
und damit des Bestecks kann durch eine jeweilige Nut 13a, 23a (7, 8 und 11))
in den weiteren Flügeln 13, 23 erreicht
werden, die im Gerät stecken. Eine an einem der ersten
Flügel 22 ausgebildete Feder 32 drückt
die Flügel leicht auseinander, aber nur so weit, dass die
Sperrung gegen freien Durchlauf im Sicherheitsventil 1 noch
sichergestellt ist. Beim Einlegen des Sicherheitsventils 1 in
die Ausnehmung 42, 43 des Gehäuses 40 der
Infusionspumpe sind die Flügel 12, 22 durch
das Anfassen zusammengedrückt. Das Sicherheitsventil 1 lässt
sich in die entsprechende Ausnehmung 42, 43 in
dem Gehäuse 40 der Infusionspumpe schieben. Beim
Loslassen der Flügel 12, 22 öffnen
sich die Flügel so weit, dass die Nuten 13a. 23A in
den weiteren Flügeln 13, 23 mit zwei
Rastnasen 41 (8) in Eingriff kommen und das
Sicherheitsventil 1 nicht herausgezogen werden kann. Es
kann nur herausgenommen werden, wenn die Flügel 12. 22 zum
Herausnehmen angefasst und damit zusammengedrückt werden
und damit auch die weiteren Flügel 13, 23 zusammenklappen
und die Hinterschneidung an ihrer Nut 13a, 23a freigeben.
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Die
Feder 32, welche die Flügel 12, 22 leicht auseinanderdrückt,
kann eine Kunststofffeder und direkt ein Teil eines der Flügel 12, 22 sein.
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Auf
der Innenseite eines durch die Ober- und Unterteile 10, 20 hindurchlaufenden
Rohrabschnittes sind an dessen Innenwand direkt gegenüber
den Flügeln zwei Rippen 25 (8)
angebracht, welche als Anschlag für den unteren Abschnitt 21 des
Infusionsschlauches beim Einkleben dienen.
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Dieser
Rohrabschnitt des Unterteils 10 des Sicherheitsventils,
an welchem die beiden Flügel 22, 23 angebracht
sind, dient zur Detektion von Luft im Infusionsschlauch.
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Dazu
sind in dem Gehäuse 40 der Pumpe ein Ultraschallsender
und ein Ultraschallempfänger (nicht gezeigt) angebracht,
welche bei eingelegtem Sicherheitsventil an diesem Rohrabschnitt
anliegen. Wenn das Ventil mit Flüssigkeit gefüllt
ist, gelangt das Signal des Ultraschallsenders direkt durch die
Wand des Rohrabschnittes und die Flüssigkeit zu dem Ultraschallempfänger
auf der gegenüberliegenden Seite des Rohrabschnittes. Wenn
sich Luft in dem Rohrabschnitt befindet, kann das Signal wegen fehlender Flüssigkeit
nicht übertragen werden und die Luft kann damit detektiert
werden.
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Die
Flügel 12, 22/13, 23 und
die Rippen 25 auf der Innenseite des Rohrabschnittes bilden
zugleich eine Dämpfung für den Anteil des gesendeten Ultraschallsignals,
welcher über die Wand des Rohrabschnittes zum Empfänger
laufen könnte und damit den Störabstand zwischen
den beiden Signalpegeln – Flüssigkeit, keine Flüssigkeit – so
stark verringern würde, dass eine Unterscheidung zwischen
Flüssigkeit und Luft nicht mehr möglich wäre.
Die Flügel 12, 22 und 13, 23 bilden
damit in vorteilhafter Weise gleichzeitig eine Vorrichtung zur Konzentration
und Beschränkung der Ultraschallstrahlung zur Luftdetektion
im Pumpbetrieb, so dass auf getrennte Einrichtungen zu diesem Zweck
verzichtet werden kann. Gleiches gilt auch für die Rippen 25,
die als Anschlag für den unteren Schlauchabschnitt 21 dienen.
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Obwohl
in den Zeichnungen jeweils zwei Flügel an dem Ober- bzw.
Unterteil 10, 20 des Sicherheitsventils 1 gezeigt
sind, würde es zur Erzielung der gewünschten Dämpfungseigenschaften
ausreichend sein, lediglich einzelne Flügel vorzusehen,
die dann mit entsprechenden Rastnuten versehen sein würden,
um in die Ausnehmung des Gehäuses der Infusionspumpe einlegbar
und verrastbar zu sein Bei einer Infusionspumpe mit Fingerperistaltik,
wie sie schematisch in 9 gezeigt ist, kann bei Zusammenarbeit
mit einem Infusionsbesteck mit der Ausführungsform des
Sicherheitsventil 1 ein Sperrfinger eingespart und die
Infusionspumpe vereinfacht werden. Auf der Zuflussseite des oberen
Abschnittes 11 des Infusionsschlauches in der Infusionspumpe
ist ein Sperrfinger 52 angeordnet. Zwischen diesem Sperrfinger 52 und
dem Infusionsventil 1 sind der eigentliche Pumpkolben 53 und
ein diesem zugeordnetes Gegenlager 51 angeordnet. Ein Sperrfinger
an der Ausgangsseite der Pumpe kann entfallen. Seine Funktion wird
vom Sicherheitsventil 1 übernommen.
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Bei
einem Pumpzyklus öffnet bei abgehobenem Pumpkolben 53 der
Sperrfinger 52 auf der Einlassseite und die Infusionsflüssigkeit
strömt in den Schlauchabschnitt 11, der noch vom
vorhergehenden Pumpzyklus leergedrückt ist, ein. Das Sicherheitsventil 1 sperrt,
da nur der Druck der Wassersäule auf der Flüssigkeit
lastet. Anschließend schließt der Sperrfinger 52 am
Einlass zur Pumpe und im Folgenden drückt der Pumpkolben 53 den
Schlauchabschnitt 11 gegen das Gegenlager 51 und
baut Druck in der Flüssigkeit auf. Bei diesem Druck lässt
das Sicherheitsventil 1 die Infusionsflüssigkeit
durchlaufen. Wenn der Schlauchabschnitt 11 leergedrückt
ist, wird der Pumpkolben 53 wieder zurückgezogen
und der Sperrfinger 52 am Eingang zur Pumpe öffnet.
Neue Infusionsflüssigkeit kann nachströmen. Ein
neuer Pumpzyklus kann beginnen.
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Zitierte Patentliteratur
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