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Die Erfindung betrifft ein Schließventil für eine Körperflüssigkeiten führende Strömungsleitung, insbesondere für eine Strömungsleitung für Gehirnflüssigkeit, mit einem einen Zufluss und einen Abfluss aufweisenden, in die Strömungsleitung einsetzbaren Gehäuse, mit einer einen Ventilsitz ausbildenden, mindestens eine Durchlassöffnung aufweisenden und den Innenraum des Gehäuses in eine stromabwärts und in eine stromaufwärts gelegene Kammer unterteilenden Trennwand und mit einem in der stromabwärts gelegenen Kammer angeordneten, tellerförmigen Ventilkörper aus einem flexiblem Werkstoff, der in einer Schließstellung an der Trennwand anliegt und die mindestens eine Öffnung in der Trennwand abdichtend überdeckt und in einer Offenstellung unter elastischer Verformung von der Trennwand abgehoben ist und dadurch die mindestens eine Öffnung freigibt.
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Schließventile dieser Art werden in so genannten Shuntsystemen verwendet, die bei der Behandlung des Hydrozephalus eingesetzt werden. Überschreitet bei einem Patienten der Druck der Gehirnflüssigkeit einen bestimmten Wert, so wird dadurch ein in einer Strömungsleitung angeordnetes Schließventil geöffnet und gibt einen Strömungsweg frei, durch den Gehirnflüssigkeit über die Strömungsleitung abfließen kann, beispielsweise in den Bauchraum eines Patienten. Die Öffnungskraft des Schließventils ist bauartbedingt, und abhängig von dieser Öffnungskraft öffnet das Schließventil bei einem bestimmten Überdruck der Gehirnflüssigkeit.
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Es sind derartige Schließventile bekannt, die mit kugelförmigen Ventilkörpern arbeiten, die an einem Ventilsitz das Ventil verschließend anliegen und von diesem Ventilsitz abgehoben werden können, und die außerdem mit einem so genannten Gravitationsventil kombiniert sind, also einem Ventil, das abhängig von der Orientierung des Schließventils im Schwerefeld der Erde einen Strömungsweg verschließt oder öffnet. Dadurch ist es möglich, entsprechend der jeweiligen Orientierung des Patienten im Schwerefeld die dabei auftretenden unterschiedlichen, gravitationsbedingten Druckänderungen auszugleichen. Allerdings ist dazu bei bekannten Schließventilen dieser Art ein komplizierter Aufbau notwendig, bei dem zwei getrennte Ventilanordnungen verwendet werden, nämlich eine nur druckabhängige Ventilanordnung und daneben eine orientierungsabhängige, schwerkraftunterstützte Ventilanordnung. Dies führt zu einem erhöhten Konstruktionsaufwand und insbesondere auch zu einer relativ großen Ausgestaltung derartiger Schließventile.
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Ein Schließventil mit einem kugelförmigen Ventilkörper ist in der
US 4,883,456 beschrieben.
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Daneben sind auch Schließventile bekannt, bei denen der Ventilkörper elastisch verformbar und tellerförmig ausgebildet ist, so genannte Teller- oder Umbrella-Ventile, die beispielsweise aus einem Elastomer bestehen können (
DE 68928455 T2 ). Diese Ventilkörper arbeiten im Wesentlichen unabhängig von der Orientierung im Schwerefeld der Erde, allerdings ist bei der bekannten Konstruktion keine Beeinflussung der von dem Schließventil gesteuerten Durchflussmengen möglich, die von der Orientierung des Schließventils und damit des Patienten im Schwerefeld der Erde abhängt.
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Die
US 4,904,236 beschreibt ein Schließventil mit einem tellerförmigen Ventilkörper. Zwei Ventilanordnungen können in Serie geschaltet in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einem gattungsgemäßen Schließventil bei einem möglichst einfachen und Platz sparenden Aufbau auch eine Beeinflussung der Schließkräfte in Abhängigkeit von der Orientierung des Schließventils und damit des Patienten im Schwerefeld der Erde zu erreichen.
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Diese Aufgabe wird bei einem Schließventil der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in der stromabwärts gelegenen Kammer ein Gewicht in einer quer zur Ebene des tellerförmigen Ventilkörpers verlaufenden Verschieberichtung verschieblich gelagert ist, das sich den tellerförmigen Ventilkörper belastend auf dessen der Trennwand abgewandte Seite auflegt und dadurch die Verformung des Ventilkörpers von der Schließstellung in die Offenstellung erschwert, wenn das Gehäuse so orientiert ist, dass die Verschieberichtung von einer Horizontalen abweicht.
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Es wird also ein Schließventil mit einem tellerförmigen Ventilkörper dadurch modifiziert, dass zusätzlich in dem Gehäuse auf der der Trennwand abgewandten Seite des tellerförmigen Ventilkörpers ein verschiebliches Gewicht angeordnet wird, welches sich an den tellerförmigen Ventilkörper anlegt und diesen in die Schließstellung belastet, wenn das Schließventil nicht horizontal angeordnet ist, wenn also in anderen Worten die Verschieberichtung des Gewichtes eine senkrechte Komponente aufweist. Am stärksten ist dieser Effekt natürlich dann, wenn die Verschieberichtung genau senkrecht steht, so dass dann das Gewicht mit seiner gesamten Last auf dem tellerförmigen Ventilkörper aufliegt.
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Durch das Aufliegen des Gewichtes auf dem Ventilkörper werden die Schließkräfte des Ventilkörpers modifiziert, und zwar abhängig von der Orientierung des Schließventils im Schwerefeld der Erde, eine Korrektur unterbleibt, wenn die Verschieberichtung des Gewichtes horizontal angeordnet ist, und die Schließkraft wird erhöht, wenn die Verschieberichtung - und damit das Schließventil - aus der Horizontalen in die Senkrechte verlagert wird.
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In diesem Falle ist also keine zweite Ventilanordnung notwendig, wie bei herkömmlichen Konstruktionen, sondern es wird lediglich die Schließkraft des tellerförmigen Ventilkörpers abhängig von der Lage des Gehäuses des Schließventiles modifiziert, so dass dadurch die Druckunterschiede der Gehirnflüssigkeit bei unterschiedlicher Orientierung des Patienten ausgeglichen werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Gewicht an mehreren Stellen längs des Umfanges an dem tellerförmigen Ventilkörper anliegt.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass das Gewicht kontinuierlich längs des Umfanges an dem tellerförmigen Ventilkörper anliegt.
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Insbesondere kann das Gewicht als Ring ausgebildet sein, der konzentrisch zu dem tellerförmigen Ventilkörper angeordnet ist.
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Es ist vorteilhaft, wenn das Gewicht am äußeren Rand des tellerförmigen Ventilkörpers an diesem anliegt, da dort die Modifikation der Schließkraft am wirksamsten ist.
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Das Gewicht kann insbesondere aus Metall bestehen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der tellerförmige Ventilkörper aus einem Elastomer besteht, beispielsweise aus Silikon.
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Es wäre aber auch möglich, den tellerförmigen Ventilkörper aus Metall herzustellen, beispielsweise in Form einer flexiblen Metallmembran.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der tellerförmige Ventilkörper einen zentralen, senkrecht zur Fläche des tellerförmigen Ventilkörpers verlaufenden Schaft trägt, der eine zentrale Öffnung der Trennwand durchsetzt und den tellerförmigen Ventilkörper dadurch an der Trennwand festlegt.
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Eine besonders Platz sparende Ausgestaltung ergibt sich für das Schließventil, wenn das Gehäuse zylindrisch ausgebildet ist mit einem Zufluss an einer Stirnseite und einem Abfluss an der gegenüber liegenden Stirnseite und wenn die Trennwand quer zur Längsachse des Gehäuses verläuft.
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Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass das Gehäuse an seinen Stirnseiten zu dem Zufluss und dem Abfluss hin einen sich stetig vermindernden Durchmesser aufweist, beispielsweise in Form einer balligen oder kugeligen Ausgestaltung.
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Das Schließventil ist insbesondere zur Verwendung in einer Strömungsleitung geeignet, durch die Gehirnflüssigkeit abgeführt werden soll, es wäre aber auch möglich, derartige Schließventile in anderen Strömungsleitungen zu verwenden, die Körperflüssigkeit führen, beispielsweise bei Herzschrittmachern.
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Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
- 1: einen liegenden Patienten mit einem Shuntsystem zur Abführung von Gehirnflüssigkeit;
- 2: einen aufrecht sitzenden Patienten mit einem Shuntsystem zur Abführung von Gehirnflüssigkeit;
- 3: eine perspektivische Ansicht eines in Längsrichtung geschnittenen Schließventils zur Verwendung in einer Strömungsleitung eines Shuntsystems;
- 4: eine Schnittansicht längs Linie 4-4 in 3 eines horizontal angeordneten Schließventils in Offenstellung;
- 5: eine Ansicht des Schließventils der 4 in Schließstellung und
- 6: eine Ansicht des Schließventils der 4 und 5 in Schließstellung bei senkrechter Anordnung des Schließventils.
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In 1 ist ein Patient 1 dargestellt, der auf einer Liege 2 ruht, dessen Längsachse also im Wesentlichen horizontal verläuft.
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Im Inneren des Schädels 4 des Patienten 1 beginnt eine flexible Schlauchleitung 3, die im Inneren des Körpers bis in den Bauchraum geführt ist und dort endet, in diese Schlauchleitung 3 ist im Bereich des Schädels 4 ein Schließventil 5 eingeschaltet, welches den Strömungsweg aus dem Inneren des Schädels 4 bis in den Bauchraum bei Öffnung freigibt und in verschlossenem Zustand versperrt.
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Bei dem in 1 dargestellten liegenden Patienten liegen die Eintrittsstelle der Schlauchleitung 3 im Schädel 4 und die Austrittsstelle der Schlauchleitung 3 im Bauchraum etwa auf gleicher Höhe, wenn der Patient 1 jedoch aufrecht steht oder sitzt, wie dies in 2 dargestellt ist, liegt die Eintrittsstelle des Schädels 4 oberhalb der Austrittsstelle im Bauchraum, so dass sich dem Flüssigkeitsdruck der Hirnflüssigkeit im Inneren des Schädels 4 ein hydrostatischer Druck überlagert.
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Das in den 3 bis 6 dargestellte Schließventil umfasst ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse 6, welches an seinen beiden Stirnseiten 7, 8 kugelförmig endet, beide Stirnseiten 7, 8 tragen dabei einen zentralen Rohrstutzen 9, 10, auf den die Enden der Schlauchleitung 3 aufgeschoben werden können.
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Dadurch entsteht eine Fließverbindung durch die beiden Teile der Schlauchleitung 3 und durch die Rohrstutzen 9 und 10 hindurch, die Strömung durchsetzt dabei den Innenraum 11 des Gehäuses 6. Dieser Innenraum ist durch eine quer zur Längsrichtung des Gehäuses 6 verlaufende Trennwand 12 in eine stromaufwärts liegende Kammer 13 und eine stromabwärts liegende Kammer 14 unterteilt.
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Die Trennwand 12 weist eine zentrale durchgehende Öffnung 15 auf, in diese Öffnung ist ein Schaft 16 eines tellerförmigen Ventilkörpers 17 eingeschoben. Dieser Ventilkörper 17 weist eine flexible Scheibe 18 auf, aus der zentral der Schaft 16 austritt. Der Schaft 16 verläuft dabei senkrecht zur Ebene der Scheibe 18, so dass der Ventilkörper 17 insgesamt die Form eines Pilzes oder eines Schirmes erhält, ein solches Ventil wird daher auch als Umbrella-Ventil bezeichnet.
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In der Trennwand 12 sind außerdem mehrere, die zentrale Öffnung 15 im Abstand umgebende und längs des Umfanges der Trennwand 12 verteilte Durchlässe 19 angeordnet, die von der Scheibe 18 des tellerförmigen Ventilkörpers 17 überdeckt werden, wenn die Scheibe 18 dicht an der Trennwand 12 anliegt, wie dies in 5 dargestellt ist. Dadurch werden die Durchlässe 19 versperrt, der Ventilkörper 17 befindet sich in der Schließstellung. Diese Schließstellung wird normalerweise aufgrund der Eigenelastizität des Ventilkörpers 17 eingenommen. Der Ventilkörper kann beispielsweise aus einem Elastomer bestehen, insbesondere aus Silikon. Das verwendete Material kann dabei Shore-Härten zwischen 30 und 70 Shore A aufweisen. Die Materialoberfläche kann fluoriert sein oder mit einer Beschichtung versehen sein, beispielsweise einer Parylene-Beschichtung, um die Klebeneigung, Haftreibung und Anhaftung von Partikeln zu verhindern.
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Bei anderen Ausführungen könnte die Scheibe auch als sehr dünne Metallmembran ausgeführt sein.
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Wesentlich ist lediglich, dass die Scheibe 18 so an die Trennwand 12 angelegt werden kann, dass die Durchlässe 19 verschlossen werden. Dies kann entweder allein durch die Eigenelastizität der Scheibe 18 erfolgen, oder aber auch durch Flüssigkeit des Gehäuses, die entgegen der normalen Strömung von der stromabwärts liegenden Kammer 14 in Richtung auf die stromaufwärts liegende Kammer 13 strömt.
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Zur Öffnung der Durchlässe 19 ist eine bestimmte Öffnungskraft notwendig, die den Schaft 16 von der dichtenden Anlage an der Trennwand 12 abhebt. Diese Öffnungskraft wird durch eine Druckerhöhung der anströmenden Flüssigkeit erzeugt, beispielsweise ist der Ventilkörper so ausgebildet, dass der Öffnungsdruck zwischen 2 und 12 mmHg liegt.
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In 4 ist das Schließventil in der geöffneten Stellung dargestellt, dabei ist die Scheibe 18 des tellerförmigen Ventilkörpers 17 verformt und von der Trennwand 12 abgehoben, so dass Flüssigkeit durch die Durchlässe 19 in die stromabwärts gelegene Kammer 14 strömen kann.
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Insbesondere bei der Verwendung von Elastomer-Material ist die Schließkraft des durch den Ventilkörper 17 gebildeten Schließventils unabhängig von der Orientierung des Schließventils im Schwerefeld der Erde, da die Schließkraft im Wesentlichen durch die Eigenelastizität des Ventilkörpers 17 bestimmt wird.
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Zur Erzeugung einer Abhängigkeit der Schließkraft von der Orientierung des Schließventils im Schwerefeld der Erde ist in der stromabwärts gelegenen Kammer 14 zusätzlich ein ringförmiges Gewicht 20 angeordnet, welches parallel zur Längsrichtung des Gehäuses 6 in der stromabwärts liegenden Kammer 14 frei verschieblich ist und welches mit seiner Außenfläche 21 an der Innenseite 22 der stromabwärts gelegenen Kammer 14 anliegt und dadurch in dieser geführt wird. Das Gewicht 20 kann aus Metall bestehen.
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Wenn das Schließventil 5 horizontal angeordnet ist, wie dies in den 4 und 5 dargestellt ist, bleibt das Gewicht 20 normalerweise in jeder Stellung stehen, die es innerhalb der stromabwärts liegenden Kammer 14 einnimmt, eine gravitationsabhängige Verschiebekraft des Gewichtes gibt es in diesem Falle nicht.
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Wenn dagegen das Schließventil 5 in der aus 6 ersichtlichen Weise senkrecht steht, dann wird das Gewicht 20 unter dem Einfluss der Gravitationskräfte nach unten gegen die Scheibe 18 verschoben, das Gewicht legt sich dann an die der Trennwand 12 gegenüber liegende Außenseite der Scheibe 18 an und erhöht dadurch die Schließkraft des Ventilkörpers 17, das heißt zum Abheben der Scheibe 18 von der Trennwand 12 und damit zur Freigabe der Durchlässe 19 ist eine erhöhte Druckkraft der anströmenden Flüssigkeit notwendig. Diese Druckkraft kann dann beispielsweise in der Größenordnung zwischen 10 und 40 mmHg liegen.
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In jeder Lage des Schließventils zwischen der horizontalen Lage der 4 und 5 und der senkrechten Lage der 6 ergibt sich ebenfalls eine Erhöhung der Schließkraft durch eine Verschiebung des Gewichtes, allerdings ist diese Erhöhung dann niedriger als im Falle des senkrecht angeordneten Schließventils und hängt von der jeweiligen Neigung des Schließventils gegenüber der Senkrechten ab.
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Das sich an die Scheibe 18 anlegende Gewicht 20 korrigiert damit abhängig von der Orientierung des Patienten und damit des Schließventils den Öffnungsdruck, bei dem Flüssigkeit durch das Schließventil hindurchströmen kann. Dabei ist nur ein einziges Schließventil notwendig, und es ergibt sich ein sehr einfacher Aufbau, der wenig Platz benötigt und auch mit wenigen bewegten Teilen. Die Störanfälligkeit ist dadurch sehr gering. Die Verwendung eines tellerförmigen Ventilkörpers oder eines Umbrella-Ventils hat weiterhin den Vorteil, dass keine sehr genauen Herstellungstoleranzen eingehalten werden müssen. Trotzdem arbeitet dieses Schließventil äußerst präzise, da der Ventilkörper 17 aus einem elastischen Werkstoff sich an die übrigen Teile des Schließventils anpasst, auch wenn diese gewisse Toleranzen aufweisen.
