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GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese
Offenbarung betrifft allgemein ein System und Verfahren für einen
Durchflusssensor, die in einem medizinischen Beatmungssystem eingesetzt werden
können.
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HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
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Medizinische
Beatmungssysteme werden verwendet, um eine Atmungsunterstützung für Patienten,
die einer Narkose unterzogen werden, und eine Atmungsbehandlung
zu bieten, wenn die Fähigkeit
eines Patienten zu atmen beeinträchtigt
ist. Die primäre
Funktion des medizinischen Beatmungsgerätes besteht darin, einen geeigneten
Druck und Durchfluss von durch den Patienten eingeatmeten und ausgeatmeten
Gasen aufrechtzuerhalten. Die Betriebsweise eines medizinischen
Beatmungsgerätes
wird gewöhnlich
auf der Basis einer Rückmeldung von
einem oder mehreren Durchflusssensoren geregelt. Die Durchflusssensoren
sind im Allgemeinen innerhalb eines Beatmungskreislaufes angeordnet oder
ansonsten pneumatisch mit diesem gekoppelt. Ein Problem bei herkömmlichen
Beatmungssystemen besteht darin, dass derartige Systeme genaue und
betriebssichere Durchflusssensoren erfordern, die teuer herzustellen
sind.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorstehend erwähnten
Unzulänglichkeiten,
Nachteile und Probleme werden hierin angegangen, wie dies durch
Lesen und Verstehen der folgenden Beschreibung verständlich wird.
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In
einer Ausführungsform
enthält
ein Durchflusssensor für
ein medizinisches Beatmungssystem eine Ventilanordnung. Die Ventilanordnung
enthält einen
Ventilsitz und eine Ventilklappe, die an dem Ventilsitz angebracht
ist. Die Ventilklappe ist aus einem elastomeren Material gebildet.
Das elastomere Material der Ventilklappe ist konfiguriert, um eine
Vorspannkraft zu erzeugen, die die Ventilklappe in Eingriff mit
dem Ventilsitz vorspannt, so dass die Ventilanordnung bei Fehlen
einer von außen
angewandten Kraft geschlossen bleibt. Der Durchflusssensor enthält ferner
einen Druckaufnehmer, der konfiguriert ist, um einen ersten Druckwert
an einer stromaufwärtigen
Position relativ zu der Ventilanordnung und einen zweiten Druckwert
an einer stromabwärtigen
Position relativ zu der Ventilanordnung zu messen. Der Durchflusssensor
enthält
ferner einen Prozessor, der mit dem Druckaufnehmer verbunden ist.
Der Prozessor ist konfiguriert, um die Durchflussrate eines durch ein
medizinisches Beatmungssystem hindurchströmenden Fluids auf der Basis
des ersten und des zweiten Druckwertes zu bestimmen bzw. zu berechnen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
enthält ein
medizinisches Beatmungssystem ein Beatmungsgerät, einen mit dem Beatmungsgerät pneumatisch
gekoppelten Beatmungskreislauf und einen Durchflusssensor, der mit
dem Beatmungskreislauf pneumatisch gekoppelt ist. Der Durchflusssensor enthält eine
Ventilanordnung, die einen Ventilsitz und eine Ventilklappe aufweist,
die aus einem elastomeren Material ausgebildet ist. Die Ventilklappe
weist einen Vorsprung auf, der konfiguriert ist, um die Ventilklappe
an dem Ventilsitz zu halten. Der Ventilklappenvorsprung wird während des
Vorgangs des Anbringens der Ventilklappe an dem Ventilsitz elastisch verformt.
Die elastische Verformung des Ventilklappenvorsprungs erzeugt eine
Vorspannkraft, die die Ventilklappe mit dem Ventilsitz in Anlage
vorspannt, so dass bei Fehlen einer von außen zugeführten Kraft die Ventilanordnung
geschlossen bleibt. Das medizinische Beatmungssystem enthält ferner
einen Druckaufnehmer, der konfiguriert ist, um ein erstes Druckniveau
an einer stromaufwärtigen
Position relativ zu der Ventilanordnung und ein zweites Druckniveau
an einer stromaufwärtigen
Position relativ zu der Ventilanordnung zu messen. Das medizinische Beatmungssystem
enthält
ferner einen Prozessor, der mit dem Druckaufnehmer verbunden ist.
Der Prozessor ist konfiguriert, um die Durchflussrate eines Fluids,
das durch das medizinische Beatmungssystem strömt, auf der Basis des ersten
und des zweiten Druckniveaus zu berechnen bzw. zu bestimmen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
enthält ein
Verfahren zum Bestimmen einer Durchflussrate eines durch ein medizinisches
Beatmungssystem hindurchströmenden
Fluids ein Bereitstellen eines Beatmungskreislaufes, ein Bereitstellen
einer Ventilanordnung, die eine Ventilklappe aufweist, die aus einem
elastomeren Material gebildet ist, und eine Montage der Ventilklappe
an einem Ventilsitz in einer derartigen Weise, dass das elastomere
Material der Ventilklappe während
des Montageprozesses elastisch verformt wird. Die elastische Verformung
ruft eine Vorspannkraft hervor, die die Ventilklappe mit dem Ventilsitz
in Eingriffsverbindung vorspannt, so dass die Ventilklappe bei Fehlen
einer von außen ausgeübten Kraft
geschlossen bleibt. Das Verfahren zum Bestimmen einer Durchflussrate
eines durch ein medizinisches Beatmungssystem hindurchströmenden Fluids
enthält
ferner ein Bestimmen eines ersten Druckwertes innerhalb des Beatmungskreislaufes
an einer stromaufwärtigen
Position relativ zu der Ventilanordnung. Das Verfahren zum Bestimmen
einer Durchflussrate eines durch ein medizinisches Beatmungssystem
hindurchströmenden
Fluids enthält ferner
ein Bestimmen eines zweiten Druckwertes innerhalb des Beatmungskreislaufes
an einer stromabwärtigen
Position relativ zu der Ventilanordnung. Das Verfahren zum Bestimmen
ei ner Durchflussrate eines durch ein medizinisches Beatmungssystem
hindurchströmenden
Fluids enthält
ferner ein Bestimmen einer Durchflussrate eines durch den Beatmungskreislauf
hindurchströmenden
Fluids auf der Basis des ersten und des zweiten Druckwertes.
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Verschiedene
weitere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden für Fachleute
aus den beigefügten
Zeichnungen und deren detaillierter Beschreibung offensichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine schematisierte Darstellung unter Veranschaulichung eines an
einen Patienten angeschlossenen Beatmungssystems gemäß einer Ausführungsform;
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2 zeigt
eine isometrische Schnittansicht unter Veranschaulichung einer Durchflusssensor-Ventilanordnung
in der geschlossenen Stellung gemäß einer Ausführungsform;
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3 zeigt
eine isometrische Schnittansicht unter Veranschaulichung einer Durchflusssensor-Ventilanordnung
in der geöffneten
Stellung gemäß einer
Ausführungsform;
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4 zeigt
eine isometrische Schnittansicht unter Veranschaulichung einer Ventilklappe
der Ventilanordnung nach 3 gemäß einer Ausführungsform;
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5 zeigt
eine isometrische Ansicht unter Veranschaulichung eines Ventilsitzes
der Ventilanordnung nach 3 gemäß einer Ausführungsform;
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6 zeigt
eine explodierte Schnittansicht unter Veranschaulichung der Ventilanordnung
nach 3 gemäß einer
Ausführungsform;
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7 zeigt
eine Schnittansicht unter Veranschaulichung der Ventilanordnung
nach 3 gemäß einer
Ausführungsform;
und
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8 zeigt
eine Schnittansicht unter Veranschaulichung einer Ventilanordnung
gemäß einer Ausführungsform.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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In
der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen
Bezug genommen, die einen Teil derselben bilden und in denen zu Veranschaulichungszwecken
spezielle Ausführungsformen
veranschaulicht sind, die umgesetzt werden können. Diese Ausführungsformen
sind in ausreichenden Einzelheiten beschrieben, um Fachleute in die
Lage zu versetzen, die Ausführungsformen
umzusetzen, wobei es verständlich
ist, dass andere Ausführungsformen
verwendet werden können
und dass logische, mechanische, elektrische und sonstige Änderungen
vorgenommen werden können,
ohne dass von dem Rahmen der Ausführungsformen abgewichen wird.
Die folgende detaillierte Beschreibung ist deshalb nicht in einem
den Schutzumfang der Erfindung beschränkenden Sinne aufzufassen.
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Bezugnehmend
auf 1 ist ein schematisiert dargestelltes Beatmungssystem 10 gemäß einer
Ausführungsform
veranschaulicht, wie es mit einem Patienten 12 verbunden
ist. Das Beatmungssystem 10 enthält ein Beatmungsgerät 14,
einen Beatmungskreislauf 16, einen Inspirations-Durchflusssensor 18 und
einen Exspirations-Durchflusssensor 20. Das Beatmungsgerät 14 enthält einen
Inspirationsanschluss 22, einen Exspirationsanschluss 24 und
einen Prozessor 25. Der Beatmungskreislauf 16 enthält einen
Inspirationszweig 26, einen Exspirationszweig 28,
einen Y-Verbinder 30 und einen Patientenzweig 32.
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Das
Beatmungsgerät 14 ist
eingerichtet, um Beatmungsgase zu dem Patienten 12 zu liefern.
Die Beatmungsgerätanschlüsse 22, 24 nehmen
jeweils den Inspirationszweig 26 und den Exspirationszweig 28 auf
und koppeln dadurch das Beatmungsgerät 14 pneumatisch mit
dem Beatmungskreislauf 16. Der Prozessor 25 des
Beatmungsgerätes
ist mit den Durchflusssensoren 18, 20 betriebsmäßig verbunden und
konfiguriert, um Daten von diesen zu empfangen. Gemäß einer
Ausführungsform
können
die Daten von den Durchflusssensoren 18, 20 durch
den Prozessor 25 umgesetzt werden, um eine Rückmeldung über den
Zustand des Patienten 12 zu liefern und den Betrieb des
Beatmungsgerätes 14 zu
unterstützen.
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Gemäß der in 1 veranschaulichten
Ausführungsform
setzt das Beatmungssystem 10 den Beatmungsgerätprozessor 25 ein,
um Druckdaten von den Durchflusssensoren 18, 20 in
Durchflussratendaten umzuwandeln. Alternativ können die Durchflusssensoren 18, 20 gemäß einer
etwas anderen Ausführungsform
einzeln einen (nicht veranschaulichten) gesonderten Prozessor aufweisen,
der konfiguriert ist, um ähnliche
Durchflussratendaten zu liefern. Der Inspirations-Durchflusssensor 18 ist
konfiguriert, um die Durchflussrate der Inspirationsgase, die durch
den Inspirationszweig 26 des Beatmungskreislaufes 16 hindurchströmen, abzuschätzen bzw. zu
bestimmen, und der Exspirations-Durchflusssensor 20 ist
konfiguriert, um die Durchflussrate der Exspirationsgase, die durch
den Exspirationszweig 28 des Beatmungskreislaufes 16 hindurchströmen, zu bestimmen.
Die Durchflusssensoren 18, 20 können an
den Beatmungskreislauf 16 betriebsmäßig angeschlossen oder innerhalb
dessen angeordnet sein, wie dies in 1 veranschaulicht
und hier nachstehend in Einzelheiten beschrieben ist. Alternativ
können
die Durchflusssensoren 18, 20 in dem Beatmungsgerät 14 eingebaut
und derart positioniert sein, dass sie mit dem Beatmungskreislauf 16 pneumatisch
verbunden bleibt.
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Der
Durchflusssensor 18 ist nachstehend in größeren Einzelheiten
beschrieben, wobei verständlich
ist, dass der Durchflusssensor 20 im Wesentlichen gleich
ist. Der Durchflusssensor 18 enthält eine Ventilanordnung 40,
die mit einem entfernt angeordneten Druckaufnehmer 42 über eine
Hochdruckleitung 44 und ein Niederdruckleitung pneumatisch
gekoppelt ist. Der Druckaufnehmer 42 ist mit dem Beatmungsgerätprozessor 25 betriebsmäßig verbunden. Gemäß einer
Ausführungsform
ist die Ventilanordnung 40 im Inneren des Inspirationszweiges 26 des Beatmungskreislaufes 16 angeordnet,
während
der Druckaufnehmer 42 innerhalb des Beatmungsgerätes 14 angeordnet
ist.
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Indem
nun auf 2 Bezug genommen wird, veranschaulicht
eine isometrische Schnittansicht den Durchflusssensor 18,
wie er gemäß einer
Ausführungsform
teilweise innerhalb des Inspirationszweiges 26 des (in 1 veranschaulichten)
Beatmungskreislaufes 16 angeordnet ist. 2 zeigt
die Ventilanordnung 40 in ihrer Schließstellung. Für die Zwecke dieser
Offenbarung ist der Begriff Fluid als eine Substanz definiert, die
bei einer aufgebrachten Scherbeanspruchung sich ständig verformt
oder strömt,
und folglich sowohl Flüssigkeiten
als auch Gase umfasst.
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Gemäß der dargestellten
Ausführungsform enthält die Ventilanordnung 40 eine
scheibenförmige Ventilklappe 50,
die mit einem kreisringförmigen
Ventilsitz 52 schwenkbar verbunden ist. Die Hochdruckleitung 44 ist
mit dem Inspirationszweig 26 auf der stromaufwärtigen Seite
der Ventilanordnung 40 pneumatisch gekoppelt, während die
Niederdruckleitung 46 mit dem Inspirationszweig 26 auf
der stromabwärtigen
Seite der Ventilanordnung 40 pneumatisch gekoppelt ist.
Der Druckaufnehmer 42 überwacht
die Druckdifferenz zwischen dem Druckniveau in der Hochdruckleitung 44 und
dem Druckniveau in der Niederdruckleitung 46. Die Durchflussrate
eines durch die Ventilanordnung 40 hindurchströmenden Fluids
ist zu dieser Druckdifferenz proportional und kann durch den (in 1 veranschaulichten)
Prozessor 25 des Beatmungsgerätes auf eine bekannte Weise
berechnet werden.
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Bei
Fehlen einer von außen
aufgebrachten Kraft (z. B. einer Einatmung durch einen Patienten) liegt
der Umfangsrand der Ventilklappe 50 an dem kreisringförmigen Ventilsitz 52 an,
um einen umfangsseitigen dichten Verschluss zu bilden und dadurch
die Ventilanordnung 40 zu verschließen. Wenn die Ventilanordnung 40 geschlossen
ist, ist der Druck innerhalb der Hochdruckleitung 44 im
Wesentlichen identisch mit demjenigen innerhalb der Niederdruckleitung 46,
so dass der durch den Druckaufnehmer 42 gemessene Differenzdruck
null ist. Demgemäß zeigt
eine Druckdifferenz von null, wie sie durch den Druckaufnehmer 42 gemessen
wird, eine Null-Durchflussrate durch den Inspirationszweig 26 an.
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Wenn
der Patient 12 ein Beatmungsgas von dem Beatmungsgerät 14 (wie
in 1 veranschaulicht) einatmet oder empfängt, wird
auf die Ventilklappe 50 eine Kraft ausgeübt, die
dazu neigt, die Ventilklappe 50 von dem Ventilsitz 52 weg
zu schwenken, so dass die Ventilanordnung 40 öffnet. Bezugnehmend
auf 3 ist die Ventilanordnung 40 in ihrer geöffneten
Stellung dargestellt, die die Übertragung von
Fluid durch den Inspirationszweig 26 zulässt. Die Pfeile 53 repräsentieren
Inspirationsgase, die durch die offene Ventilanordnung 40 hindurch
und durch den Inspirationszweig 26 hindurch treten. Es
sollte verstanden werden, dass der Prozess des schwenkbaren Öffnens der
Ventilanordnung 40 als Reaktion auf die Kräfte, die
durch ein Einatmen durch einen Patienten erzeugt werden, den Effekt
einer Behinderung der Inspirationsströmung haben. Diese Inspirationsströmungsbehinderung
erzeugt eine Druckdifferenz über
der Ventilanordnung 40, die durch den Druckaufnehmer 42 gemessen
und durch den Prozessor 25 des Beatmungsgerätes umgesetzt
werden kann, um die Durchflussrate zu bestimmen.
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Nachdem
die Funktionsweise des Durchflusssensors 18 beschrieben
worden ist, sind nachstehend einige der Komponenten des Durchflusssensors 18 im
Einzelnen beschrieben. Bezugnehmend auf 4 ist die
Ventilklappe 50 des (in 3 veranschaulichten)
Durchflusssensors 18 gemäß einer Ausführungsform
dargestellt. Die Ventilklappe 50 ist vorzugsweise aus einem
Material, das wiederholt elastisch verformt werden kann, ohne zu
versagen, wie beispielsweise einem Elastomer, ausgebildet. Die Ventilklappe 50 enthält einen
im Wesentlichen scheibenförmigen
Dichtungsabschnitt 60 und einen oder mehrere Vorsprünge 62.
Die Ventilklappe 50 ist hier nachstehend beschrieben, wie
sie zwei im Wesentlichen identische Vorsprünge 62 enthält, die
gemeinsam konfiguriert sind, um einer Ventilklappenverdrehung zu
widerstehen, wobei es jedoch verständlich ist, dass eine andere
Anzahl und andere Konfigurationen vorgesehen sein können.
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Bezugnehmend
auf 5 ist der Ventilsitz 52 des (in 3 veranschaulichten)
Durchflusssensors 18 gemäß einer Ausführungsform
veranschaulicht. Der Ventilsitz 52 ist vorzugsweise aus
einem Material ausgebildet, das kostengünstig und leicht herzustellen
ist, wie beispielsweise einem spritzgießbaren Kunststoff. Der Ventilsitz 52 enthält einen
Sitzring 54 und eine (in 6 veranschaulichte)
Halteschulter 55. Der Ventilsitz 52 definiert
eine oder mehrere Befestigungsöffnungen 56 und
eine Fluiddurchflussöffnung 58.
Der Ventilsitz 52 ist hier nachstehend beschrieben, wie
er gemäß einer
Ausführungsform
zwei im Wesentlichen identische Befestigungsöffnungen 56 definiert,
die jeweils konfiguriert sind, um einen der (in 4 veranschaulichten)
Vorsprünge 62 aufzunehmen,
wobei es jedoch verständlich
ist, dass eine andere Anzahl und andere Konfigurationen vorgesehen
sein können.
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6 zeigt
eine explodierte Schnittansicht, die die Komponenten der Ventilanordnung 40 vor
der Montage veranschaulicht, gemäß einer
Ausführungsform.
Die Ventilklappe 50 ist in fluchtender Ausrichtung mit
dem Ventilsitz 52 dargestellt, so dass, wenn die Komponenten
zusammenkommen, der äußere Rand
der Ventilklappe 50 an dem Sitzring 54 des Ventilsitzes 52 anliegt
und eine Abdichtung mit diesem bildet, während der Vorsprung 62 der
Ventilklappe 50 sich wenigstens teilweise durch die Befestigungsöffnung 56 des
Ventilsitzes 52 hindurch erstreckt. 7 zeigt
eine Schnittansicht unter Veranschaulichung der Ventilanordnung 40 gemäß einer Ausführungsform.
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Indem
nun auf 6 und 7 Bezug
genommen wird, enthält
der Vorsprung 62 einen Abschlussendabschnitt 70,
einen einen reduzierten Durchmesser aufweisenden Abschnitt 72 und
einen dazwischen ausgebildeten konischen Abschnitt 74. Die
Verbindungsstelle zwischen dem konischen Abschnitt 74 und
dem Abschnitt 72 mit reduziertem Durchmesser definiert
einen Flansch 76. Der Abschnitt 72 mit reduziertem
Durchmesser ist hier beschrieben, wie er eine Länge X aufweist, während der Abschlussendabschnitt 70 beschrieben
ist, wie er einen Durchmesser V aufweist, und der konische Abschnitt 74 derart
definiert ist, dass er einen maximalen Durchmesser (d. h., wie er
an dem Flansch 76 gemessen wird) von W aufweist, wie dies
in 6 veranschaulicht ist. Der konische Abschnitt 74 ist
optional und kann ausgeführt
sein, um durch Vereinfachung des Prozesses des Einführens des
Vorsprungs 62 durch die Befestigungsöffnung 56 die Montage
zu erleichtern.
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Die
Halteschulter 55 des Ventilsitzes 52 definiert
eine Oberfläche 80.
Die Halteschulter 55 umgibt und definiert dadurch auch
die Befestigungsöffnung 56.
Die Halteschulter 55 ist beschrieben, wie sie eine Weite
Y aufweist, während
die Befestigungsöffnung 56 beschrieben
ist, wie sie einen Durchmesser Z aufweist, wie dies in 6 veranschaulicht
ist.
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Wenn
die Ventilklappe 50 an dem Ventilsitz 52 montiert
wird, wird der Abschlussendabschnitt 70 des Vorsprungs 62 in
die Befestigungsöffnung 56 des Ventilsitzes 52 eingeführt. Der
Durchmesser V des Abschlussendabschnitts 70 ist vorzugsweise
kleiner als der Durchmesser Z der Befestigungsöffnung 56, um die
Einführung
zu erleichtern. Der maximale Durchmesser W des konischen Abschnitts 74 ist
jedoch vorzugsweise größer als
der Durchmesser Z der Befestigungsöffnung 56, so dass
der konische Abschnitt 74 mit Kraftaufwand durch die Befestigungsöffnung 56 auf
eine Weise durchgeführt
werden muss, die den Vorsprung 62 komprimiert. Wie zuvor
beschrieben, kann die Ventilklappe 50 aus einem elastomeren
Material aufgebaut sein, so dass sich der Vorsprung 62 während dieser
Kompression elastisch verformt und anschließend in seine stationäre Konfiguration
zurückkehrt,
in der der maximale Durchmesser W des konischen Abschnitts 74 größer ist
als derjenige der Befestigungsöffnung 56.
Nachdem der konische Abschnitt 74 in die Befestigungsöffnung 56 eingesetzt
worden ist und vollständig durch
diese hindurchtritt, steht der Flansch 76 mit der Oberfläche 80 der
Halteschulter 55 in Anlage, um die Ventilklappe 50 an
dem Ventilsitz 52 zu sichern.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist die stationäre
Länge X
des Abschnitts 72 mit reduziertem Durchmesser kleiner als
die Weite Y der Halteschulter 55, so dass der Abschnitt 72 mit
reduziertem Durchmesser während
des hier vorstehend beschriebenen Montageprozesses verformt oder
langgestreckt werden muss. Der Vorgang der Verformung des Vorsprungs 62 durch
Dehnen bzw. Strecken des Abschnitts 72 mit reduziertem
Durchmesser hat den Effekt, dass eine Vorspannkraft erzeugt wird.
Diese Vorspannkraft spannt die Ventilklappe 50 mit dem Ventilsitz 52 in
Eingriff bzw. in Anlage, so dass die Ventilanordnung 40 bei
Fehlen einer von außen
aufgebrachten Kraft geschlossen bleibt. Wenn eine externe Kraft
(z. B. von dem Einatmen eines Patien ten) der Ventilklappe 50 zugeführt wird,
kann die Vorspannkraft überwunden
werden, und das Ventil öffnet.
Sobald die externe Kraft entfernt wird, hat die Vorspannkraft vorteilhafterweise
den Effekt, dass sie die Ventilklappe 50 zurück in Eingriff
mit dem Ventilsitz 52 bringt, so dass die Ventilanordnung 40 automatisch
schließt.
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Die
Stärke
der Vorspannkraft, die durch Strecken des einen reduzierten Durchmesser
aufweisenden Abschnitts 72 des Vorsprungs 62 erzeugt
wird, ist wählbar,
so beispielsweise durch Modifizieren der Materialzusammensetzung,
des Grades, bis zu welchem der Abschnitt 72 mit reduziertem
Durchmesser langgestreckt wird, und/oder der Geometrie des Vorsprungs 62.
Es ist vorgesehen, dass die Stärke
der Vorspannkraft derart ausgewählt
sein kann, dass sie ausreichend groß ist, um bei Fehlen einer
externen Kraft die Ventilanordnung 40 durchwegs zu schließen, und
dass sie ausreichend klein ist, um durch die Einatmung und/oder
Ausatmung eines typischen Patienten überwunden zu werden. Auf diese
Weise, indem die Stärke
der Vorspannkraft geeignet gewählt wird,
kann die Ventilanordnung 40 als Reaktion auf ein Einatmen
und/oder Ausatmen durch einen Patienten automatisch geöffnet werden,
und anschließend kann die Ventilanordnung 40 automatisch schließen.
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Während die
vorerwähnte
Vorspannkraft gemäß einer
Ausführungsform
beschrieben worden ist, wie sie von der Geometrie und Zusammensetzung der
(in 4 veranschaulichten) Vorsprünge 62 herrührt, sollte
es verständlich
sein, dass andere Ausführungsformen
eine ähnliche
Vorspannkraft von einer anderen Quelle aus erzeugen kann. Als ein
Beispiel könnte
eine elastomere Ventilklappe, die eine konkave oder in sonstiger
Weise gekrümmte
Dichtungsfläche
aufweist (nicht veranschaulicht) während des Montagevorgangs durch
Krafteinsatz mit dem Ventilsitz 52 in Eingriff gebracht
werden, so dass die Geomet rie und Zusammensetzung der gesamten Ventilklappe
die Vorspannkraft hervorruft.
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Bezugnehmend
auf 8 zeigt eine Schnittansicht die Ventilanordnung 90 gemäß einer
anderen Ausführungsform.
Gemeinsame Bezugszeichen werden verwendet, um ähnliche Komponenten aus zuvor beschriebenen
Ausführungsformen
zu kennzeichnen. Die Ventilanordnung 90 weist die Ventilklappe 50 und
einen Ventilsitz 92 auf.
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Der
Ventilsitz 92 enthält
einen Zapfen 94, wie er hier nachstehend im Einzelnen beschrieben
ist, ist jedoch ansonsten dem (in 5 veranschaulichten) Ventilsitz 52 ähnlich.
Der Zapfen 94 ist ein örtlich
begrenzter Vorsprung, der in enger Nähe zu dem Sitzring 54 an
einer radialen Position angeordnet ist, die der Befestigungsöffnung 56 im
Wesentlichen gegenüberliegt.
Der Zapfen 94 ragt vor oder erstreckt sich weg von dem
Rest des Ventilsitzes 92 in einer Axialrichtung um ein
Maß, das
etwas größer ist
als dasjenige des Sitzrings 54. Wenn die Ventilanordnung 90 sich
in ihrer Schließstellung
befindet, steht der Zapfen 94 mit einem diskreten Abschnitt
der Ventilklappe 50 in Eingriff und erhält dadurch eine teilweise Trennung
bzw. einen teilweisen Abstand zwischen der Ventilklappe 50 und
dem Sitzring 54 aufrecht. Durch Aufrechterhalten einer
teilweisen Trennung zwischen der Ventilklappe 50 und dem
Sitzring 54 ist die Gefahr kleiner, dass die Oberflächenspannung,
die Feuchtigkeit innerhalb des (in 1 veranschaulichten).
Beatmungssystems 10 zugerechnet werden kann, die Funktionsweise
der Ventilanordnung 90 stört. Genauer gesagt ist die
Gefahr kleiner, dass die Oberflächenspannung,
die der Feuchtigkeit zugerechnet werden kann, eine Haftung zwischen
der Ventilklappe 50 und dem Sitzring 54 derart,
dass die Ventilanordnung 90 in der Schließstellung
sitzenbleibt bzw. festklebt, erzeugt.
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Diese
Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich der
besten Form, zu offenbaren und auch um jeden Fachmann in die Lage zu
versetzen, die Erfindung umzusetzen, wozu die Herstellung und Verwendung
jeglicher Vorrichtungen oder Systeme und die Durchführung jeglicher
enthaltener Verfahren gehören.
Der patentierbare Umfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert
und kann weitere Beispiele enthalten, die Fachleuten einfallen.
Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Ansprüche enthalten
sein, wenn sie strukturelle Elemente haben, die sich von dem Wortsinn
der Ansprüche
nicht unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente
mit gegenüber
dem Wortsinn der Ansprüche
unwesentlichen Unterschieden enthalten.
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Es
ist hier ein Durchflusssensor 18 offenbart. Der Durchflusssensor 18 enthält eine
Ventilanordnung 40 mit einem Ventilsitz 52 und
einer Ventilklappe 50, die an dem Ventilsitz 52 angebracht
ist. Die Ventilklappe 50 ist aus einem elastomeren Material ausgebildet,
das konfiguriert ist, um eine Vorspannkraft zu erzeugen, die die
Ventilklappe 50 mit dem Ventilsitz 52 in Eingriff
vorspannt, so dass die Ventilanordnung 40 bei Fehlen einer
von außen
zugeführten
Kraft geschlossen bleibt. Der Durchflusssensor 18 enthält einen
Druckaufnehmer 42, der konfiguriert ist, um einen ersten
Druckwert an einer stromaufwärtigen
Position relativ zu der Ventilanordnung 40 und einen zweiten
Druckwert an einer stromabwärtigen Position
relativ zu der Ventilanordnung 40 zu messen.
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1
- 10
- Beatmungssystem
- 12
- Patient
- 14
- Beatmungsgerät
- 16
- Beatmungskreislauf
- 18
- Inspirations-Durchflusssensor
- 20
- Exspirations-Durchflusssensor
- 22
- Inspirationsanschluss
- 24
- Exspirationsanschluss
- 25
- Prozessor
- 26
- Inspirationszweig
- 28
- Exspirationszweig
- 30
- Y-Anschluss
- 32
- Patientenzweig
- 40
- Ventilanordnung
- 42
- Druckaufnehmer
- 44
- Hochdruckleitung
- 46
- Niederdruckleitung
-
2
- 18
- Inspirations-Durchflusssensor
- 26
- Inspirationszweig
- 40
- Ventilanordnung
- 42
- Druckaufnehmer
- 44
- Hochdruckleitung
- 46
- Niederdruckleitung
- 50
- Ventilklappe
- 52
- Ventilsitz
-
3
- 18
- Inspirations-Durchflusssensor
- 26
- Inspirationszweig
- 40
- Ventilanordnung
- 42
- Druckwandler
- 44
- Hochdruckleitung
- 46
- Niederdruckleitung
- 50
- Ventilklappe
- 52
- Ventilsitz
- 53
- Inspirationsfluss
-
4
- 50
- Ventilklappe
- 60
- Dichtungsabschnitt
- 62
- Vorsprung
-
5
- 52
- Ventilsitz
- 54
- Sitzring
- 56
- Befestigungsöffnung
- 58
- Fluiddurchflussöffnung
-
6
- 40
- Ventilanordnung
- 50
- Ventilklappe
- 52
- Ventilsitz
- 54
- Sitzring
- 55
- Halteschulter
- 56
- Befestigungsöffnung
- 58
- Fluiddurchflussöffnung
- 62
- Vorsprung
- 70
- Abschlussende
- 72
- Abschnitt
mit reduziertem Durchmesser
- 74
- Konischer
Abschnitt
- 76
- Flansch
- 80
- Oberfläche
-
7
- 40
- Ventilanordnung
- 50
- Ventilklappe
- 52
- Ventilsitz
- 54
- Sitzring
- 55
- Halteschulter
- 62
- Vorsprung
- 70
- Abschlussende
- 72
- Abschnitt
mit reduziertem Durchmesser
- 74
- Konischer
Abschnitt
- 76
- Flansch
- 80
- Oberfläche
-
8
- 50
- Ventilklappe
- 52
- Ventilsitz
- 54
- Sitzring
- 56
- Befestigungsöffnung
- 90
- Ventilanordnung
- 92
- Ventilsitz
- 94
- Zapfen