DE69929160T2 - Zweiweg Ventilvorrichtung - Google Patents

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exhalation valve
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    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/20Valves specially adapted to medical respiratory devices
    • A61M16/208Non-controlled one-way valves, e.g. exhalation, check, pop-off non-rebreathing valves

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Description

  • Hintergrund der Offenbarung
  • 1. Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein einzigartiges Ventilsystem, das geeignet ist, den Austritt von Gasen und/oder Fluiden in zwei Richtungen zu gestatten. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung ein Ventilsystem, das geeignet ist, den Einatmungsspitzendruck von Gasen, die Patienten zugeführt werden, zu begrenzen oder zu regeln und gleichzeitig den Spitzendruck, der stromabwärts auf der entgegengesetzten Seite eines solchen Ventilsystems zulässig ist, zu begrenzen oder zu regeln.
  • 2. Allgemeiner Stand der Technik
  • Es ist eine Vielfalt von Techniken und Systemen entwickelt worden, um Ärzte bei der Behandlung oder Unterstützung von Patienten bei Inhalations- und/oder Beatmungsproblemen zu unterstützen. Bei vielen dieser Techniken sind Ventilsysteme zweckmäßig, um zu gewährleisten, dass innerhalb des Inhalations- und/oder Beatmungssystems der optimale Druck für den Patienten während der Phasen des Ein- und Ausatmens anliegt. Es sind zahlreiche relativ komplizierte Druckbegrenzungsventile und Druckbegrenzungssysteme bekannt, die dem Steuern des Einatmungsspitzendrucks von Beatmungsgas, das einem Patienten, beispielsweise ein Kind, zugeführt wird, während der manuellen Beatmung dienen.
  • Zu den bekannten Ventilsystemen gehören wiederverwendbare, einstellbare Sicherheitsventile aus Metall mit einer Feder und einer Scheibe. Diese Ventilsysteme funktionieren im Allgemeinen so, dass sie den Einatmungsspitzendruck von Beatmungsgas steuern, sobald der voreingestellte Schwellenwert erreicht ist. Ein Problem bei diesen Sicherheitsventilen ist die Möglichkeit, dass dem Patienten eine zu große Menge an Beatmungsgas in dem Zeitraum zugeführt wird, wo sich der Druck in Richtung des voreingestellten Schwellenwertes aufbaut – ein Zustand, den man als "Positive End Expiratory Pressure" oder "PEEP" (positiver endexpiratorischer Druck) bezeichnet.
  • Veranschaulichende Ventilsysteme sind in einer Reihe von US-Patenten beschrieben, die der Vital Signs, Inc. (Totowa, NJ) erteilt wurden. US-Patent Nr. 4,180,066 an Milliken und Mitarbeiter beschreibt ein Narkosegasspülsystem, das ein erstes Unterdruckentlastungsventil und ein zweites Ventil sowohl für Überdruck- als auch für Unterdruckentlastung enthält. Das zweite Ventil, das in den 3 und 4 veranschaulicht ist, enthält ein Paar Scheiben (32, 40), die relativ zueinander und zu dem Ventilgehäuse bewegt werden können. Die Scheibe 32 ist an einer Welle angebracht, die sich durch eine Öffnung in der Scheibe 40 hindurch bewegt, um ein Entlüften durch Öffnungen 42 hindurch in Reaktion auf einen Unterdruck innerhalb des Gasspülsystems zu ermöglichen. Die Scheibe 40 wiederum ist durch eine Schraubenfeder 38 in einen abdichtenden Eingriff mit der erhöhten Wulst 30 federvorbelastet, ist aber so konfiguriert, dass sie sich entgegen der Vorspannung der Feder 38 in Reaktion auf einen ausreichenden Überdruck innerhalb des Gasspülsystems bewegen kann. Das Zweischeiben-Ventilsystem von Milliken '066, das stark toleranzabhängig ist, eignet sich besonders für ein Gasspülsystem und arbeitet mit einer relativ komplexen Reihe von Bewegungen, um die gewünschten Effekte zu erreichen.
  • Die US-Patente Nr. 5,301,667 und Nr. 5,425,358 an McGrail und Mitarbeiter offenbaren ein Druckbegrenzungsventil für eine Beatmungsgasvorrichtung, die dafür geeignet ist, in Reaktion auf Drücke oberhalb eines Beatmungsgas-Einatmungsspitzendrucks und einen Basisdruck unabhängig eine Entlüftung vorzunehmen. Bei einer offenbarten Ausführungsform ist eine Feder vorhanden, die eine Scheibe in eine Eingriffnahme mit einem Ventilsitz vorspannt. Die durch die Feder erzeugte Kraft bestimmt einen Einatmungsspitzendruck, weil ein höherer Druck innerhalb der Gasbeatmungsvorrichtung benötigt wird, um die Federvorspannung zu überwinden, um das System zu entlüften. Eine offenbarte Ausführungsform enthält des Weiteren ein Ablassloch oder eine Ablassöffnung, die die Aufgabe hat, den Basisdruck innerhalb des Beatmungssystems herzustellen und/oder zu steuern.
  • Ein weiteres Exhalationsventil zur Inhalationstherapie ist im US-Patent Nr. 4,298,023 an McGinnis offenbart. Das Exhalationsventil von McGinnis '023 enthält eine Ventilschließscheibe, die durch mehrere Druckfedern mit konstanter Kraft in einen Eingriffnahme mit einem Ventilsitz vorgespannt ist. Durch die Verwendung der mit konstanter Kraft wirkenden Druckfedern hält das Exhalationsventil von McGinnis '023 vorteilhafterweise einen erwünschten Luftwegedruck innerhalb des Inhalationssystems bei einem im Wesentlichen konstanten Druck über einen relativ breiten Bereich an Strömungsraten hinweg aufrecht. Ein kommerzielles Produkt, das unter anderem die Lehren des Patents Nr. '023 an McGinnis beinhaltet, wird seit mehreren Jahren erfolgreich von der Vital Signs, Inc. (Totowa, NJ), vermarktet.
  • Weitere Ventilsysteme werden in US 4,854,574 , US 4,823,828 und US 4,180,066 .
  • US '574 beschreibt einen Einatmungsmuskulaturtrainer, der ein erstes und ein zweites röhrenförmiges Körperstück umfasst, die einen internen Kanal für den Durchgang eines Ein- und Ausatmungsluftstromes bilden. Der Kanal verläuft linear und endet in offenen Enden. Eine innere ringförmige Lippe dient als Ventilsitz für ein Tellerventil, das mittels einer Schraubenfeder gegen die Lippe vorgespannt wird, um eine luftdichte Sperre zwischen dem Kanal und einem offenen Ende herzustellen. Das Tellerventil enthält eine Öffnung, die mit einer Silikongummiklappe bedeckt ist, die als ein Einweg-Ventilelement dient. Um die Ausrichtung des Tellerventils beizubehalten, passen Vorsprünge an dem Ventil in Längsnuten oder -ausnehmungen im Inneren des ersten Körperstücks.
  • US '828 beschreibt ein Inhalations- und Exhalationsventil mit einem abgestuften zylindrischen Aufbau und mit einem Ventilsitz, auf dem unter der Vorspannung einer Feder eine Ventilscheibe sitzt. Die Ventilscheibe enthält mehrere Inhalationsöffnungen und ein flexibles Klappenventilelement, das an der Scheibe befestigt ist, um eine Einweg-Inhalationsströmung durch die Öffnungen zu ermöglichen. Die Feder wird durch eine Eingriffnahme mit der Scheibe und einer Einstellschraubenbaugruppe gestützt, die es gestattet, den erforderlichen Grad an Expansion oder Kompression der Feder entsprechend einzustellen.
  • US '066 beschreibt eine Sicherheitsschnittstelle für Narkosegasspülung, die ein Gehäuse umfasst, das an Transfer- und Austragsschläuche angeschlossen ist. Die Schnittstelle enthält ein Steigrohr, das an dem Gehäuse befestigt ist und mit einem Kanal im Inneren des Gehäuses in strömungsmäßiger Verbindung steht. Das Steigrohr enthält ein Druckentlastungsventil, das eine erste Scheibe, die an einer Welle befestigt ist, und eine zweite Scheibe umfasst, die ein Loch aufweist, in dem die Welle in gleitender Eingriffnahme aufgenommen ist. Die Welle erstreckt sich in einen Sitz hinein, der eine Feder enthält, um die zweite Scheibe in Richtung eines Ventilsitzes in dem Gehäuse vorzuspannen. Die erste Scheibe liegt über der zweiten Scheibe und bewirkt ein Sperren von Öffnungen in der darunterliegenden Scheibe, um einen Luftstrom durch sie hindurch zu verhindern.
  • Trotz der sorgfältigen Aufmerksamkeit, die die Fachleute der Konstruktion von Ventilsystemen zur Verwendung mit Inhalations- und/oder Beatmungssystemen angedeihen ließen, besteht Bedarf an einer Verbesserung. Insbesondere die Exhalationsventile der Art, wie sie in dem oben angesprochenen Patent '023 an McGinnis offenbart sind, würden von Merkmalen profitieren, die dafür geeignet sind, Problemen entgegenzuwirken, denen man während des Gebrauchs begegnen könnte.
  • Kurzdarstellung der vorliegenden Offenbarung
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird ein Exhalationsventil nach Anspruch 1 bereitgestellt, das vorteilhafterweise so funktioniert, dass es vorteilhafterweise einen erwünschten Luftwegdruck innerhalb eines Inhalationssystems bei einem im Wesentlichen konstanten Druck über einen relativ breiten Bereich an Strömungsraten hinweg aufrecht erhält. Das Exhalationsventil der vorliegenden Offenbarung stellt darüber hinaus vorteilhafterweise ein weiteres Entlüftungsmerkmal bereit, welches die Möglichkeit eines unerwünschten Druckaufbaus innerhalb des Inhalationssystems ausschaltet, falls während des Gebrauchs des Exhalationsventils bestimmte Probleme auftauchen. Weitere Funktionen und Vorteile des im vorliegenden Text offenbarten Exhalationsventils sind aus der folgenden detaillierten Offenbarung ersichtlich.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform des hier offenbarten Exhalationsventils ist eine erste Dichtungsscheibe in dichtende Eingriffnahme mit einem Ventilsitz federvorbelastet. Die erste Dichtungsscheibe ist dafür konfiguriert, sich in Reaktion auf einen Überdruck innerhalb des Inhalationssystems, der einen vorgegebenen Wert überschreitet, aus der Eingriffnahme mit dem Ventilsitz herausbewegen. Der vorgegebene Wert wird durch die Federkraft festgelegt, die an die erste Dichtungsscheibe angelegt wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wirken mehrere Federn mit konstanter Kraft auf die erste Dichtungsscheibe, um eine relativ gleichmäßige Widerstandskraft zu erzeugen.
  • Darüber hinaus ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine zweite Dichtungsscheibe vorhanden. Die zweite Dichtungsscheibe ist allgemein im Wesentlichen mit der ersten Dichtungsscheibe koplanar, hat aber einen kleineren Durchmesser (wenn die beiden Scheiben kreisförmig sind) bzw. eine geringere Außenabmessung. Die zweite Dichtungsscheibe ist allgemein elastisch oder flexibel, dergestalt, dass sich die Scheibe entlang ihrer Oberfläche biegen kann. Die zweite Dichtungsscheibe ist einer benachbarten aneinandergrenzenden Ausrichtung relativ zu der ersten Dichtungsscheibe auf derjenigen Seite der ersten Dichtungsscheibe angeordnet, die die jener Seite gegenüberliegt, gegen die die Federvorspannung wirkt.
  • Sowohl die erste als auch die zweite Dichtungsscheibe enthalten allgemein eine erste Öffnung, durch die ein Montagestab oder -nippel hindurch reichen kann. Die erste Dichtungsscheibe enthält des Weiteren vorzugsweise wenigstens eine zusätzliche Öffnung, durch die Gas entlüftet werden kann, wie im vorliegenden Text beschrieben wird. Die zweite Dichtungsscheibe ist so bemessen, dass sie die wenigstens eine zusätzliche Öffnung in einer anfänglichen Ruheposition dergestalt überdeckt, dass ein Entlüften von Gas dort hindurch verhindert wird. Jedoch ist die zweite Dichtungsscheibe so konfiguriert, dass sie sich in Reaktion auf eine ausreichende Druckkraft dergestalt biegt, dass die wenigstens eine zusätzliche Öffnung freigegeben wird und Gas durch sie hindurch strömen kann. Sobald die ausreichende Druckkraft nicht mehr anliegt, kehrt die zweite Dichtungsscheibe automatisch in ihre ursprüngliche nicht- gebogene Position zurück, wodurch ein weiteres Strömen von Gasen dort hindurch verhindert wird.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die oben genannten Merkmale des Exhalationsventils der vorliegenden Offenbarung werden für den Fachmann anhand der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezug auf die Zeichnungen besser erkennbar und leichter verständlich.
  • 1 ist eine Seitenansicht eines veranschaulichenden Exhalationsventils gemäß der vorliegenden Offenbarung.
  • 2 ist eine Draufsicht auf das veranschaulichende Exhalationsventil von 1.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht des veranschaulichenden Exhalationsventils entlang der Linie 3-3 aus 2.
  • 4 ist eine Draufsicht auf eine veranschaulichende erste Dichtungsscheibe gemäß der vorliegenden Offenbarung.
  • 5 ist eine Draufsicht auf eine veranschaulichende zweite Dichtungsscheibe gemäß der vorliegenden Offenbarung.
  • Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
  • Wenden wir uns zunächst den 1 und 2 zu, wo ein Exhalationsventil 10 offenbart ist, das ein T-förmiges Gehäuse 12 beinhaltet, das eine erste Strömungsöffnung 14 und eine zweite Strömungsöffnung 16 definiert. Der dritte Abschnitt des T ist durch eine Wand 18 abgedichtet. Die Strömungsöffnungen 14 und 16 haben eine kreisrunde Form, und die Strömungskanäle durch das Gehäuse 12 hindurch haben im Wesentlichen einen kreisrunden Querschnitt. Das Gehäuse 12 kann aus jedem beliebigen Material hergestellt sein, das sich für medizinische Anwendungen eignet, wie beispiels weise ein geeignetes Metall oder ein geeigneter Kunststoff. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäuse 12 aus einem Polypropylenmaterial geformt, und die Wand 18 ist an das Gehäuse 12 beispielsweise mittels eines geeigneten Klebstoffs, Ultraschallschweißen oder dergleichen angebondet.
  • Wenden wir uns der Querschnittsansicht von 3 zu, wo die inneren Merkmale des Exhalationsventils 10 gezeigt sind. Bei der veranschaulichten Ausführungsform enthält die Wand 18 einen sich einwärts erstreckenden kreisrunden Flansch 19, der so bemessen ist, dass er sich nahe der kreisrunden Öffnung in dem Gehäuse 12 befindet, die durch die Wand 18 versperrt werden soll. Das Gehäuse 12 bildet einen kreisrunden Ventilsitz 22, der einen im Wesentlichen kreisrunden Durchlass 28 definiert, der mit der Öffnung 14 und der Öffnung 16 in strömungsmäßiger Verbindung steht. Wenn also kein Hindernis vorhanden ist, könnten Gase und/oder Fluide ungehindert von der Öffnung 14 durch den kreisrunden Durchlass 28, der in dem Ventilsitz 22 ausgebildet ist, und aus der Öffnung 16 heraus strömen.
  • Zusätzlich zu dem kreisrunden Flansch 19 ist eine schaftaufnehmende Verlängerung 30 entweder als ein Teil der Wand 18 geformt oder mit der Wand 18 verbunden und kann aus einem Material von ausreichender Festigkeit und Steifigkeit hergestellt sein, beispielsweise einem Polypropylenmaterial der Art, das zur Herstellung des Gehäuses 12 verwendet wird. Die schaftaufnehmende Verlängerung 30 erstreckt sich im Wesentlichen im rechten Winkel zur Wand 18 und hat vorzugsweise einen kreisrunden oder quadratischen Querschnitt. Die schaftaufnehmende Verlängerung 30 definiert einen Raum 32, in dem sich ein Schaft 34 ungehindert bewegen kann, wie im vorliegenden Text beschrieben. Die schaftaufnehmende Verlängerung 30 ist von einem Abstandshalter 35 und einem Federmontageelement 36, an dem Federn 38 angebracht sind, umgeben. Der Abstandshalter 35 und das Feder montageelement 36 können aus einem beliebigen, für medizinische Zwecke geeigneten Material hergestellt sein, aber das Federmontageelement 36 wird vorzugsweise aus einem Gummimaterial hergestellt, um unter anderem die Herstellung und das Verhalten von (nicht gezeigten) Federmontagefingern zu unterstützen, an denen die Federn 38 angebracht werden können. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden mehrere Druckfedern 38 mit konstant wirkender Kraft von der Art, wie sie in US-Patent Nr. 4,298,023 an McGinnis offenbart ist, bei dem hier offenbarten Exhalationsventil 10 verwendet. In dem oben erwähnten US-Patent Nr. 4,298,023 an McGinnis werden übrigens auch bevorzugte Federn 38 und ein bevorzugtes Verfahren zum Anbringen von Federn 38 an dem Federmontageelement 36 offenbart.
  • Wie zuvor angemerkt, ist ein Ende jeder Feder 38 an dem Federmontageelement 36 angebracht oder wird auf sonstige Weise von dem Federmontageelement 36 gehalten. Das andere Ende jeder Feder 38 ist an der Scheibenhalterung 40 angebracht oder wird auf sonstige Weise von der Scheibenhalterung 40 gehalten. Wie schon das Federmontageelement 36, kann auch die Scheibenhalterung 40 aus einem beliebigen, für medizinische Zwecke geeigneten Material hergestellt sein, doch sie wird vorzugsweise aus einem Gummimaterial hergestellt, um die Interaktion mit Federn 38 zu unterstützen. Die Scheibenhalterung 40 enthält einen Flanschabschnitt 42, eine Scheibe 44, die eine flache erste Fläche 45 und eine schräge zweite Fläche 46 aufweist, und einen Nippel 48, der sich von der schrägen zweiten Fläche 46 aus erstreckt. Der Schaft 34 ist an dem Flanschabschnitt 42 der Scheibenhalterung 40 befestigt und erstreckt sich von dort in den Raum 32 der schaftaufnehmenden Verlängerung 30 hinein. Der Raum 32 ist so bemessen, dass er die Ausrichtung des Schaftes 34 in dem Gehäuse 12 aufrecht erhält, um die Funktion der Dichtungsscheiben zu gewährleisten, die weiter unten beschrieben werden.
  • Wenden wir uns den 3 und 4 zu. Hier ist zu sehen, wie eine erste Dichtungsscheibe 50 an der Scheibenhalterung 40 angebracht ist, indem der Nippel 48 durch die mittige Öffnung 52 geschoben wird, die in der ersten Dichtungsscheibe 50 ausgebildet ist. Die Größe des Nippels 48 und die Größe der mittigen Öffnung 52 relativ zueinander brauchen nicht genau kontrolliert zu werden, weil das Halten der ersten Dichtungsscheibe 50 an dem Nippel 48 durch das Vorhandensein einer oder mehrerer anderer Strukturen gewährleistet wird, wie im vorliegenden Text beschrieben. Die erste Dichtungsscheibe 50 ist allgemein im Wesentlichen flach und besteht vorzugsweise aus einem relativ starren Kunststoff, beispielsweise dem gleichen Polypropylen, das für die Herstellung des Gehäuses 12 verwendet wird.
  • Zusätzlich zu der mittigen Öffnung 52 enthält die erste Dichtungsscheibe 50 wenigstens eine Entlüftungsöffnung 54, oder – wie in der veranschaulichten Ausführungsform offenbart – vier Entlüftungsöffnungen 54. Die Entlüftungsöffnungen 54 können in Größe und Geometrie einheitlich oder verschieden sein und können gleichmäßig oder ungleichmäßig um die mittige Öffnung 52 herum angeordnet sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind vier kreisrunde Entlüftungsöffnungen 54 gleichmäßig um die mittige Öffnung 52 herum angeordnet, wobei jede Entlüftungsöffnung 54 einen Durchmesser von 0,15 bis 0,2 Inch (0,38 bis 0,51 cm) aufweist. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform beträgt der Durchmesser der ersten Dichtungsscheibe 50 etwa 0,76 Inch (1,93 cm), und Entlüftungsöffnungen, die relativ zur mittigen Öffnung 52 einander gegenüberliegend angeordnet sind, sind in einem Mittenabstand von 0,376 Inch (0,96 cm) voneinander beabstandet. Obgleich die oben beschriebenen spezifischen Parameter (beispielsweise Geometrien, Abmessungen und räumlichen Beziehungen) eine bevorzugte Ausführungsform darstellen, ist die vorliegende Offenbarung in keiner Weise auf die spezifischen Parameter einer solchen offenbarten Ausführungsform beschränkt.
  • Wenden wir uns den 3 und 5 zu, wo eine zweite Dichtungsscheibe 56 zu sehen ist, die eine zweite mittige Öffnung 58 enthält. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die zweite mittige Öffnung 58 so bemessen und konfiguriert, dass die zweite Dichtungsscheibe 56 den Nippel 48 in Reibungseingriff nimmt, wenn sie an ihm angeordnet wird. Die zweite Dichtungsscheibe 56 selbst wird ebenfalls am Nippel 48 angeordnet und ist in ihrer in 3 dargestellten Ausgangsposition in einer benachbarten aneinandergrenzenden Ausrichtung relativ zu der ersten Dichtungsscheibe 50 angeordnet. Wenn zwischen der zweiten mittigen Öffnung 58 und dem Nippel 48 ausreichend Reibung vorhanden ist, so sind keine zusätzlichen Maßnahmen erforderlich, um zu gewährleisten, dass sowohl die erste als auch die zweite Dichtungsscheibe 50, 56 ihre gewünschte Position relativ zum Nippel 48 und dem Gehäuse 12 beibehalten. Allerdings kann gewünschtenfalls auch eine Sicherungsmutter, eine Durchführungshülse oder dergleichen (nicht dargestellt) an dem frei liegenden Ende des Nippels 48 angeordnet werden (nachdem die erste und die zweite Dichtungsscheibe 50, 56 in ihre gewünschten Positionen geschoben wurden), um die Positionierung der Dichtungsscheiben relativ zum Nippel 48 weiter zu festigen.
  • Die zweite Dichtungsscheibe 56 ist so bemessen und konfiguriert, dass sie in ihrer ursprünglichen, d. h. Ruheposition, über den Entlüftungsöffnungen 54 liegt, dergestalt, dass verhindert wird, dass Gase durch die Entlüftungsöffnungen 54 strömen. Die zweite Dichtungsscheibe 56 besteht vorzugsweise aus einem elastischen oder flexiblen Material, beispielsweise Silikon, so dass die zweite Dichtungsscheibe 56 in der Lage ist, sich (in Reaktion auf einen ausreichenden Druck) von der ersten Dichtungsscheibe 50 weg zu biegen, damit Gas durch die Entlüftungsöffnung(en) 54 strömen kann. Das heißt, der Punkt, an dem die zweite Dichtungsscheibe 56 sich genügend von der einen oder den mehreren Entlüftungsöffnungen 54 fort bewegt, um auf diese Weise Gas dort hindurch strömen zu lassen, ist direkt von den Eigenschaften der zweiten Dichtungsscheibe 56 abhängig, wodurch die Flexibilitäts- oder Biegeeigenschaften beeinflusst werden. Zu diesen Eigenschaften gehören die Art(en) des Materials, aus dem oder denen die zweite Dichtungsscheibe 56 hergestellt ist, ihre Dicke (auch, ob ihre Dicke, von der zweiten mittigen Öffnung 58 ausgehend, einheitlich oder uneinheitlich ist), eventuelle Beschichtungen oder sonstige Behandlungen, denen die zweite Dichtungsscheibe 56 unterzogen wurde, und dergleichen.
  • Bei der bevorzugten Ausführungsform, die oben hinsichtlich der geometrischen und dimensionalen Eigenschaften der ersten Dichtungsscheibe 50 beschriebenen wurde, hat bei dieser Ausführungsform die zweite Dichtungsscheibe 56 vorzugsweise einen Durchmesser von ungefähr 0,63 Inch (1,6 cm), eine Dicke von etwa 0,03 Inch (0,08 cm), und der Durchmesser der zweiten mittigen Öffnung 58 misst 0,09 Inch (0,23 cm).
  • Es wird in Betracht gezogen, dass Exhalationsventile von der im vorliegenden Text offenbarten Art auf Entlastungsdrücke von verschiedenen Druckniveaus hergestellt werden können, beispielsweise 2,5 cm Wassersäule, 5 cm Wassersäule, 7,5 cm Wassersäule, 10 cm Wassersäule, 20 cm Wassersäule und dergleichen. Diese Varianten lassen sich auf der Grundlage der Lehren des vorliegenden Textes problemlos realisieren. Beispielsweise kann das Verhalten der ersten Dichtungsscheibe 50 variiert werden, indem die Anzahl und/oder die Eigenschaften der Federn 38 verändert werden. Analog dazu kann das Verhalten der zweiten Dichtungsscheibe 56 variiert werden, indem die Dicke, die Einheitlichkeit der Dicke und/oder der Materialien, die zur Herstellung der zweiten Dichtungsscheibe 56 verwendet werden, verändert werden. Die Möglichkeit, die gewünschten Eigenschaften des Exhalationsventils 10 auf der Grundlage der Lehren der vorliegenden Offenbarung feineinzustellen, wird für den Durchschnittsfachmann ohne Weiteres ersichtlich sein.
  • Somit ist, wie in 3 gezeigt, ein Zweiweg-Ventil in einem Gehäuse 12 angeordnet. Wenn über die Strömungsöffnung 14 ein ausreichender Überdruck in das Gehäuse 12 eingeleitet wird, um die Federkraft zu überwinden, die durch die Federn 38 auf die Scheibenhalterung 40 ausgeübt wird, so bewegt sich die erste Dichtungsscheibe 50 aus ihrer abdichtenden Eingriffnahme mit dem Ventilsitz 22 heraus, um dadurch eine Gasströmung zu ermöglichen. In dem Maße, wie sich die erste Dichtungsscheibe 50 von dem Ventilsitz 22 entfernt, verschiebt sich der Schaft 34 in der Öffnung 32, die in der schaftaufnehmenden Verlängerung 30 ausgebildet ist. Außerdem verschiebt sich die zweite Dichtungsscheibe 56 im gleichen Maß mit der ersten Dichtungsscheibe 50, weil beide an dem Nippel 48 angebracht sind, der sich von der Scheibenhalterung 40 aus erstreckt. Nach einem ausreichenden Entlüften oder einer unabhängigen Verringerung des Drucks, der über die Strömungsöffnung 14 in das Gehäuse 12 eingeleitet wird, führen die Federn 38 die erste Dichtungsscheibe 50 in ihre abdichtende Eingriffnahme mit dem Ventilsitz 22 zurück.
  • Umgekehrt biegt sich – in Reaktion auf einen genügenden Überdruck, der über die Strömungsöffnung 16 in das Gehäuse 12 eingeleitet wird – die zweite Dichtungsscheibe 56 von der ersten Dichtungsscheibe 50 weg und gibt dadurch die Entlüftungsöffnung(en) 54 frei. Die Entlüftungsöffnung(en) 54 bleiben frei, und Gas strömt fortgesetzt dort hindurch, bis genügend Gas entlüftet wurde oder es zu einer unabhängigen Verringerung des Drucks, der über die Strömungsöffnung 16 in das Gehäuse 12 eingeleitet wird, gekommen ist. In dem Moment, da der Druck hinreichend verringert ist, kehrt die zweite Dichtungsscheibe 56 automatisch in ihre ursprüngliche, nicht-gebogene Position zurück und verhin dert wieder die Gasströmung durch die Entlüftungsöffnung(en) 54.
  • Das im vorliegenden Text offenbarte Zweiweg-Ventil ist in mehrfacher Hinsicht von Vorteil. Erstens stellt die vorliegende Offenbarung ein Ventilsystem bereit, das ein zuverlässiges Funktionieren des Ventils gewährleistet, unabhängig davon, ob der "Über"-Druck über die Strömungsöffnung 14 oder die Strömungsöffnung 16 eintritt. Zweitens stellt die vorliegende Offenbarung ein Ventilsystem bereit, das einen Schutz vor unerwartetem und unreguliertem Druckaufbau innerhalb eines Inhalationssystems im Fall eines Problems bietet, wie beispielsweise bei falscher Installation eines Exhalationsventils, dergestalt, dass die vorgesehene Eingangsöffnung als Ausgangskanal ausgerichtet ist. Das Zweiweg-Ventil der vorliegenden Offenbarung würde gewährleisten, dass das Inhalationssystem bei vorgegebenen Drücken entlüften würde, unabhängig von der Richtung, in der ein Druckaufbau auf das Ventil einwirkt.
  • In der vorliegenden Offenbarung wurde die Funktion des offenbarten Ventilsystems anhand von Überdrücken und Druckaufbausituationen beschrieben. Wie dem Durchschnittsfachmann aber ohne Weiteres einleuchtet, funktioniert das hier offenbarte Ventilsystem gleichermaßen zuverlässig in Reaktion auf Unterdrücke (beispielsweise teilweises Vakuum). Wenn beispielsweise im Zusammenhang mit der in 3 gezeigten Ausführungsform ein genügender Unterdruck über die Strömungsöffnung 14 in das Gehäuse 12 eingeleitet werden würde, so würde sich die zweite Dichtungsscheibe 56 in einer Weise biegen, die dem Biegen vergleichbar ist, zu dem es kommt, wenn ein ausreichender Überdruck über die Strömungsöffnung 16 in das Gehäuse 12 eingeleitet wird. Dementsprechend dürfte in der vorliegenden Offenbarung die Funktion von gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestellten Exhalationsventilen in Reaktion auf Unterdrücke ohne Weiteres klar sein.
  • Obgleich die vorliegende Offenbarung anhand offenbarter Ausführungsformen und unter Bezug auf bestimmte, derzeit bevorzugte Aspekte beschrieben wurde, ist dem Fachmann klar, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen in Form und Detail vorgenommen werden können, ohne dass vom Geltungsbereich der angehängten Ansprüche abgewichen wird. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, ausgedruckte Zeichen auf der Außenseite des Gehäuses 12 vorzusehen, um die bevorzugte Fluidströmungsrichtung durch das Exhalationsventil 10 hindurch anzuzeigen (beispielsweise Pfeile und eine zugehörige Beschriftung). Dem Fachmann fallen beim Studium der vorliegenden Offenbarung zweifellos noch weitere Modifikationen und Änderungen ein. Wie im vorliegenden Text angemerkt, versteht es sich, dass derartige Modifikationen und Änderungen nicht vom Geltungsbereich und Geist der vorliegenden Offenbarung, wie sie im vorliegenden Text beansprucht wird, abweichen.

Claims (9)

  1. Exhalationsventil zur Verwendung in einem Inhalationssystem, wobei das Exhalationsventil (10) Folgendes umfasst: (a) ein T-förmiges Gehäuse (12), das eine erste Strömungsöffnung (14) und eine zweite Strömungsöffnung (16) und eine dritte Öffnung aufweisen, die durch eine Wand (18) abgedichtet wird, wobei das Gehäuse wenigstens einen Ventilsitz (22) definiert; (b) eine erste Dichtungsscheibe (50), die beweglich in dem Gehäuse (12) montiert ist, wobei die erste Dichtungsscheibe (50) an einem Schaft (34) befestigt ist, der für eine axiale Bewegung relativ zu einem Stützelement (30) konfiguriert ist, das sich von der Wand (18) aus erstreckt, und durch eine Feder (38), die mit der Wand (18) verbunden ist, in abdichtende Eingriffnahme mit dem Ventilsitz (22) federvorbelastet ist, wobei die erste Dichtungsscheibe (50) wenigstens eine Entlüftungsöffnung (54) enthält; (c) eine zweite Dichtungsscheibe (56), die beweglich in dem Gehäuse (12) montiert ist und dafür konfiguriert ist, eine erste Position und eine zweite Position einzunehmen, wobei die erste Position die wenigstens eine Entlüftungsöffnung (54) überdeckt und die zweite Position die wenigstens eine Entlüftungsöffnung (54) freigibt.
  2. Exhalationsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dichtungsscheibe (56) aus einem elastischen Material hergestellt ist und die zweite Dichtungsscheibe (56) sich zwischen der ersten und der zweiten Position wenigstens teilweise durch Biegen bewegt.
  3. Exhalationsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dichtungsscheibe (56) in einer benachbarten aneinandergrenzenden Ausrichtung relativ zu der ersten Dichtungsscheibe (50) angeordnet ist, wenn sie sich in der ersten Position befindet.
  4. Exhalationsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich der Schaft (34) in dem Stützelement (30) bewegt, das bewirkt, dass die Ausrichtung des Schaftes (34) relativ zu dem Gehäuse (12) beibehalten bleibt.
  5. Exhalationsventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dichtungsscheibe (56) direkt oder indirekt an dem Schaft (34) befestigt ist und die Ausrichtung der ersten und der zweiten Dichtungsscheibe (50, 56) relativ zu dem Gehäuse (12) dadurch erreicht wird, dass das Stützelement (30) die Ausrichtung des Schaftes (34) relativ zu dem Gehäuse (12) aufrecht erhält.
  6. Exhalationsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtungsscheibe (50) mehrere Entlüftungsöffnungen (54) enthält.
  7. Exhalationsventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtungsscheibe (50) kreisförmig ist und einem Umfang definiert, und wobei die mehreren Entlüftungsöffnungen (54) gleich groß sind und gleichmäßig um den Umfang herum angeordnet sind.
  8. Exhalationsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtungsscheibe (50) vier Entlüftungsöffnungen (54) enthält.
  9. Exhalationsventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die vier Entlüftungsöffnungen (54) jeweils kreisrund sind und jeweils einen Durchmesser von etwa 3,8 mm (0,15 Inch) aufweisen.
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