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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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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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Es
ist Aufgabe der Erfindung, bei einem gattungsgemäßen
Schließventil bei einem möglichst einfachen und
Platz sparenden Aufbau auch eine Beeinflus sung 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:
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1:
einen liegenden Patienten mit einem Shuntsystem zur Abführung
von Gehirnflüssigkeit;
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2:
einen aufrecht sitzenden Patienten mit einem Shuntsystem zur Abführung
von Gehirnflüssigkeit;
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3:
eine perspektivische Ansicht eines in Längsrichtung geschnittenen
Schließventils zur Verwendung in einer Strömungsleitung
eines Shuntsystems;
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4:
eine Schnittansicht längs Linie 4-4 in 3 eines
horizontal angeordneten Schließventils in Offenstellung;
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5:
eine Ansicht des Schließventils der 4 in Schließstellung
und
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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.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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