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Hintergrund der Offenbarung
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1. Technisches Gebiet
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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.
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2. Allgemeiner
Stand der Technik
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Kurzdarstellung
der vorliegenden Offenbarung
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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.
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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.
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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.
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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.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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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.
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1 ist
eine Seitenansicht eines veranschaulichenden Exhalationsventils
gemäß der vorliegenden
Offenbarung.
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2 ist
eine Draufsicht auf das veranschaulichende Exhalationsventil von 1.
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3 ist
eine Querschnittsansicht des veranschaulichenden Exhalationsventils
entlang der Linie 3-3 aus 2.
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4 ist
eine Draufsicht auf eine veranschaulichende erste Dichtungsscheibe
gemäß der vorliegenden
Offenbarung.
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5 ist
eine Draufsicht auf eine veranschaulichende zweite Dichtungsscheibe
gemäß der vorliegenden
Offenbarung.
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Detaillierte
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.