DE29507808U1

DE29507808U1 - Hochintegriertes Sicherheitsventil

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Publication number: DE29507808U1
Application number: DE29507808U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-05-11
Filing date: 1995-05-11
Publication date: 1995-08-31
Anticipated expiration: 2005-05-12

Description

Hochintegriertes Sicherheitsventil

Allgemeines:

In großen Kliniken sind heutzutage Herzoperationen an der Tagesordnung. Operationen am offenen Herzen können jedoch nur durchgeführt werden, in dem man den Blutkreislauf durch eine Herz-Lungen-Maschine (HLM) aufrecht erhält. Diese Maschinen wurden mit zunehmender technischer Entwicklung im Laufe der Zeit immer aufwendiger in ihrem Aufbau und ihrer Handhabung. Dieses führte dazu, daß auch immer höhere Ansprüche an das Bedienungspersonal von Seiten der Technik gestellt wurden. Für die Technik hat das zur Folge, daß für sie der Sicherheitsaspekt in Sachen Handhabung und Bedienerfreundlichkeit immer mehr an Bedeutung gewinnt. Vor diesem Hintergrund muß auch das im folgenden beschriebene Sicherheitsventil gesehen werden, welches dazu dient Fehlfunktionen bei der Linksherzperfüsion, egal ob durch Mensch oder Maschine hervorgerufen, zu verhindern.

Für viele Herzoperationen ist es notwendig das Herz selbst ruhig zu stellen. Da der Blutkreislauf nicht unterbrochen werden darf, wird mit Kanülen das Blut vor dem Herzen abgesaugt, durch die Herz-Lungen-Maschine (HLM) gepumpt und hinter dem Herzen wieder dem Körperkreislauf zugeführt. Zuführung und Ableitung des Blutes zum Herzen werden abgebunden und das im Herz verbliebene Blut abgesaugt. Dazu legt man von der / den Herzkammer/n einen Katheter zur HLM. Da die abgebundenen Stellen leicht undicht sein können, wird über die HLM ein Unterdruck im Katheter gehalten, um evtl. nachströmendes Blut direkt abzusaugen. Hierbei ist jedoch darauf zu achten, daß der Unterdruck nicht so groß wird, daß am Ende des Katheters die Herzkammer beschädigt wird. Da sich hier die Möglichkeit für einen Bedienungsfehler ergibt, setzt man in den Saugkatheter ein Sicherheitsventil ein, welches nur einen definierten Unterdruck zuläßt. Wird der Unterdruck größer als erlaubt, öflhet das Ventil eine Verbindung zur Umgebungsluft, diese wird dann durch den Katheter zur HLM gesaugt und der Unterdruck steigt nicht weiter an. Dadurch wird eine Beschädigung der Herzkammer vermieden.

Eine andere Gefahr für das Herz ist die Dilatation, daß bedeutet, daß das Herz mit Blut überfüllt wird, wodurch eine Überdehnung des Herzmuskels stattfindet. Eine Überdehnung

des Muskels hat eine irreparable Schädigung zur Folge. Dieser Fall ist denkbar, wenn die Pumprichtung an der HLM falsch eingestellt wäre und Blut durch den Saugkatheter ins Herz gepumpt würde. Für diesem Fall besitzt das oben beschriebene Sicherheitsventil eine Rückstromsperre und ein Überdruckventil. Sollte dieser Fall eintreten, so würde das Blut an der Rückstromsperre am weiterfließen gehindert und über das Überdruckventil in die Umgebung abgeleitet. Dies bedeutet, daß das Bedienungspersonal durch herauslaufendes Blut direkt erkennen kann, das eine Fehlfunktion oder ein Bedienungsfehler vorliegt.

Da Operationen mit HLM zu vielen Tausenden jedes Jahr stattfinden und die blutberührenden Teile solcher Maschinen nur als Einwegteile verwendet werden, ergeben sich hieraus hohe Anforderungen an Konzeption und Konstruktion.

Beschreibung:

Das im folgenden beschriebene Sicherheitsventil ist ein konstruktiv hochintegriertes Bauteil, welches eine hohe Funktionalität mit einem geringen herstellungstechnischen Aufwand vereint. Ziel der Entwicklung war es, mit möglichst wenig Bauteilen und Montageaufwand ein Ventil zu schaffen, welches drei Funktionen mit möglichst hoher Funktionssicherheit und geringem Bauraum gewährleistet.

Das Ventil besteht aus fünf Kunststoffbauteilen. Kunststoff bietet sich an aufgrund der günstigen Fertigungsmethode der Bauteile (hier Spritzgießen), der hohen Reproduzierbarkeit, der guten Blutverträglichkeit und der guten Weiterverarbeitbarkeit (hier Kleben). Drei dieser Bauteile sind aus härterem Kunststoff, beispielsweise Polycarbonat (PC) und zwei sind aus weichem Kunststoff, beispielsweise Silikonkautschuk (SI). Zwei der härteren Teile bilden das Gehäuse (1,6) und die beiden weichen (2,5) bilden die bewegten Teile der Ventile, welche von einem härteren (3) gehalten werden.

Ein- und Auslaßöfihung fur das Fluid (Blut) in das Gehäuse können direkt als Schlauchkonnektierung gestaltet werden. Denkbar ist auch eine Gestaltung als genormter Luer-Lock Anschluß. Dieses vereinfacht den Anschluß an eine HLM, da man das Ventil nur in zwei Schläuche steckt.

Beschreibung der Funktion:

Das Sicherheitsventil beinhaltet drei Ventilfunktionen: Eine Rückstromsperre, die bei retrogradem Fluß sperrt, ein Überdruckventil, welches bei zu hohem Druck das Fluid in die

Umgebung austreten läßt, sowie ein Unterdruckventil welches bei zu hohem Unterdruck öffiiet und Luft aus der Umgebung einströmen läßt.

Die Rückstromsperre ist als Lippenventil (2) realisiert, welches aus einem sich in einer Ebene verjüngendem Schlauch besteht. Kommt das Fluid in Durchströmrichtung, so werden durch den durch die Strömung hervorgerufenen Druck die ,,Lippen" des Ventils auseinander gedruckt und das Fluid kann hindurchströmen. Kommt das Fluid gegen die Durchströmrichtung, so werden durch den statischen Druck die &ldquor;Lippen" aufeinandergepreßt, wodurch sie sich abdichten und den Strom sperren.

Das Überdruck- (5) und das Unterdruckventil (2) sind jeweils nach dem gleichen Wirkprinzip gestaltet. Es handelt sich hierbei um sogenannte Regenschirmventile. Dieses sind weiche, pilzförniige Ventilkappen, die mit ihrem äußeren Rand auf einer radialen Fläche aufliegen und dort die Dichtfläche bilden. Strömt nun Fluid von selten der radialen Fläche gegen die Kappe, so wird diese durch den statischen Druck abgehoben und das Fluid kann durch den entstandenen, ringförmigen Spalt zwischen Fläche und Kappe durchströmen. Kommt das Fluid von der anderen Seite, so wird die Kappe durch den statischen Druck auf die radiale Fläche gedruckt, wodurch sich die Kraft auf die Dichtfläche sogar noch vergrößert. Ab welchem Druck sich so ein Ventil öffnet, hängt von der Vorspannkraft in der Kappe ab.
Bei dem vorliegenden Sicherheitsventil wurden die drei einzelnen Ventile zu einer Baugruppe integriert. So ist in der Mitte der Kappe des Unterdruckventils (2) ein Loch, welches den Einlaufbereich des Lippenventils bildet. D. h. die Kappe Unterdruckventils und das Lippenventil sind ein Bauteil. Auf dieses Teil wird bei der Montage eine Scheibe aus hartem Kunststoff (3) geschoben, welche später für einen zentrischen und axial definierten Sitz der Baugruppe im Gehäuse sorgt. Danach wird ein weiteres, weiches Bauteil (Überdruckventil) (5) auf den Schlauch des Lippenventils geschoben, welches im Querschnitt den äußeren Bereich einer Ventilkappe darstellt. Diese drei Teile werden miteinander verklebt und als eine Baugruppe in den Auslaßteil des Gehäuses (6) eingeführt und dort ebenfalls verklebt.
Der Auslaßteil des Gehäuses (6) ist innen so gestaltet, daß er dort zwei radiale Dichtflächen und einen Sitz für die Scheibe (3) hat, welche die innere Baugruppe hält und plaziert. Desweiteren verfugt dieser Gehäuseteil über zwei Löcher (4) nach außen, durch welche Luft eintreten, bzw. Fluid (Blut) austreten kann. Diese Löcher sind zwischen den Dichtflächen von Über- und Unterdruckventil plaziert. Damit im Falle des Lufteintritts diese auch zur Kappe des Unterdrucksventils gelangen kann, muß die sich dazwischen befindliche Scheibe (3) mit Durchgangslöchern versehen werden.

• · · I

Das Sicherheitsventil zeichnet sich aus durch eine besonders einfach Montage, in dem die innenliegende Ventileinheit (2,3,5) einfach durch aufeinanderstecken und verkleben der drei Bauteile gefertigt wird und anschließend als Einheit in den Auslaßteil (6) geklebt wird. Zuletzt wird nur noch der Einlaßteil (1) in den Auslaßteil (6) geklebt. Dieses stellt eine deutliche konstruktive und fertigungstechnische Vereinfachung gegenüber bisher erhältlichen Sicherheitsventilen dar.

Bezugszeichenliste

Abb.l

1) Einlaßteil aus hartem Kunststoff

2) Kombiniertes Lippen- und Unterdruckventil aus weichem Kunststoff

3) Haltescheibe aus hartem Kunststoff

4) Löcher für Lufteinlaß bzw. Fluidauslaß

5) Ventilkappe für Überdruckventil aus weichem Kunststoff

6) Auslaßteil aus hartem Kunststoff

Abb.2

Aussenansicht des Ventils

Claims

• * M t< Schutzanspruche

1. Konstruktiv hochintegriertes Sicherheitsventil z.B. fur den Gebrauch an einer Herz-Lungen-Maschine, dadurch gekennzeichnet, daß sich in einem Gehäuse, welches Ein- und Auslaßöfrhungen für ein Fluid (vorzugsweise Blut) hat, eine konstruktiv einfach gestaltete Ventileinheit befindet, welche folgende drei Ventilfunktionen erfüllt: Öffnen zur Umgebung bei vorgegebenen Unterdruck, öffnen zur Umgebung bei vorgegebenen Überdruck und Rückstromsperre.

2. Konstruktiv hochintegriertes Sicherheitsventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse und evtl. weitere benötigte Haltebauteile aus härterem Kunststoff und die für die Ventilfunktion erforderlichen beweglichen Bauteile aus weicherem, elastischem Kunststoff bestehen.

3. Konstruktiv hochintegriertes Sicherheitsventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Gehäuse eine oder mehrere Öffnungen befinden, durch die Umgebungsluft in das Ventil eintreten, bzw. Fluid aus dem Ventil austreten kann.

4. Konstruktiv hochintegriertes Sicherheitsventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ein- und Auslaßöffhungen für das Fluid als Schlauchkonnektoren oder Luer-Lock Verbindungen ausgebildet sind.