ITTO990975A1 - Valvola di controllo per linee medicali di infusione e simili. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Valvola di controllo per linee medicali di infusione e simili"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce in generale alle valvole di controllo per linee medicali di infusione e simili. Più in particolare, l'invenzione riguarda una valvola anti-sifone (o anti-ritorno) per siffatte linee medicali.

Queste valvole comprendono tradizionalmente un primo ed un secondo elemento tubolare che definiscono rispettivamente un passaggio assiale a monte ed un passaggio assiale a valle fra i quali è disposto trasversalmente un diaframma di materiale elasticamente deformabile cooperante a tenuta di fluido con una sede anulare di valvola per mantenere normalmente chiusa la valvola, in cui una pressione di fluido predeterminata in detto passaggio a monte determina un'inflessione di detto diaframma e la conseguente apertura della valvola.

Queste valvole, normalmente chiuse, debbono essere in grado di aprirsi prontamente allorché la pressione nel passaggio a monte è superiore ad un valore di soglia predeterminato. Nel caso particolare di una valvola anti-sifone, tale valore di soglia è assai superiore a quello delle normali valvole di ritegno utilizzate in analoghe applicazioni medicali, e tipicamente compreso fra 1 e 5 psi.

Inoltre in talune applicazioni, e particolarmente proprio nel caso delle valvole antisifone, il diaframma della valvola deve poter essere posizionato nella condizione di apertura in modo comandato, indipendentemente dalla pressione nel passaggio a monte. Questa manovra può essere richiesta, ad esempio, nel caso di adescamento di una pompa (normalmente una pompa peristaltica) associata alla linea medicale, oppure qualora l'infusione debba essere attuata per semplice gravità, oppure ancora nel caso di lavaggio o spurgo della linea medicale.

Lo scopo della presente invenzione è quello di realizzare una valvola di controllo del tipo sopra definito, conformata in modo da soddisfare il suddetto requisito con una realizzazione semplice ed a basso costo, anche con riferimento al suo assemblaggio.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di realizzare una valvola del tipo suddetto la cui taratura non sia minimamente influenzata dalle condizioni ambientali di impiego, ed in particolare da variazioni di pressione atmosferica.

Un ulteriore scopo dell'invenzione è quello di realizzare una valvola di controllo del tipo sopra specificato la cui apertura comandata sia operabile in modo pratico ed agevole.

Secondo l'invenzione questi scopi vengono raggiunti essenzialmente grazie alla seguente combinazione di caratteristiche:

- il passaggio a monte della valvola è sfalsato rispetto al passaggio a valle, parallelamente a questo,

la sede di valvola ed il diaframma sono disposti coassialmente al passaggio a valle,

- su detto diaframma appoggia coassialmente un organo spintore scorrevole fra una posizione arretrata inoperativa ed una posizione avanzata operativa,

- mezzi elastici sono previsti per mantenere normalmente detto spintore nella posizione inoperativa, e

- mezzi di comando a camma sono azionabili manualmente per disporre e trattenere detto spintore in detta posizione operativa, così da determinare l'inflessione comandata del suddetto diaframma.

Ulteriori vantaggiose caratteristiche secondarie della valvola sono definite nelle rivendicazioni subordinate 2-19.

L'invenzione verrà ora descritta dettagliatamente con riferimento ai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, nei quali :

la figura 1 è una vista prospettica schematica di una valvola dì controllo secondo secondo 1' invenzione,

la figura 2 è una vista analoga alla figura 1, in maggiore scala e parzialmente sezionata,

la figura 3 è una vista esplosa della figura 1, la figura 4 è una vista in sezione assiale secondo la linea IV-IV della figura 1,

la figura 5 è una vista in sezione assiale secondo la linea V-V della figura 1, in cui è stata inserita una variante, e

la figura 6 è una vista analoga alla figura 4 che mostra la valvola in posizione di apertura comandata.

Riferendosi ai disegni, con 1 è indicata nel suo insieme una valvola secondo l'invenzione, illustrata con specifico riferimento ad una valvola anti-sifone per linee medicali di infusione e simili. Nel caso dell'esempio illustrato la valvola 1 è conformata per una connessione tubo-a-tubo: occorre rilevare tuttavia che essa potrebbe anche essere predisposta per connessioni luer-tubo, tubo-luer, oppure luerluer.

Il corpo della valvola 1 è costituito da due parti cave indicate rispettivamente con 2 e 3, entrambe normalmente realizzate con un idoneo materiale termoplastico stampato, ad esempio policarbonato, e fra loro unite in modo permanente, ad esempio tramite saldatura a ultrasuoni, oppure incollaggio o sistemi equivalenti. Tali parti sono convenientemente prive di sottosquadri, per cui esse sono realizzabili mediante stampi relativamente poco complessi.

La prima parte 2 è costituita da un coperchio di forma generalmente circolare avente un'appendice laterale 4 formante un primo elemento tubolare 5 che definisce un passaggio a monte o passaggio di ingresso 6.

Esternamente la prima parte 2 è inoltre formata con una coppia di gambe assiali diametralmente opposte 7, la cui funzione verrà chiarita nel seguito. Fra le gambe esterne 7 la parte 2 è formata con una parete anulare assottigliata 8, elasticamente molleggiente, a sua volta formata integralmente con un organo cilindrico centrale 9 atto a costituire, come verrà spiegato nel seguito, uno spintore comandato. Lo spintore 9 presenta ad un'estremità un codolo esterno di diametro ridotto 10, e la sua estremità opposta indicata con 11 presenta una superficie convessa, ad esempio sferica, o semplicemente piana.

Come pure apparirà evidente nel seguito la parete anulare elasticamente molleggiente 8 costituisce un organo elastico tendente a mantenere lo spintore 9 nella posizione arretrata inoperativa raffigurata nelle figure 2, 4 e 5. La parete elastica 8 è deformabile elasticamente in modo comandato per consentire allo spintore 9 di muoversi verso una posizione avanzata operativa, rappresentata nella figura 6.

Occorre rilevare che la parete anulare elastica 8 potrebbe presentare una conformazione diversa da quella rappresentata nella figura 4, ed essere ad esempio formata con corrugazioni anulari nel modo rappresentato nella variante della figura 5.

La seconda parte 3 del corpo della valvola 1 presenta una generale conformazione complementare a quella della prima parte 2, con una porzione a sezione generalmente circolare 12 ed un'appendice laterale 43 corrispondente all'appendice laterale 4 della parte 2. La porzione 12 è formata integralmente con un secondo connettore tubolare 13 il quale definisce un passaggio a valle o passaggio di uscita 14.

Le parti 2 e 3 del corpo di valvola 1 definiscono fra loro una camera 15 che comunica lateralmente con il primo connettore tubolare 5, ovvero con il passaggio di ingresso 6, e che è collegata assialmente con il passaggio di uscita 14 attraverso una valvola unidirezionale ad apertura spontanea ed anche comandata, indicata nel suo insieme con 16.

La valvola 16 comprende essenzialmente un otturatore elastico costituito da un elemento a forma di tazza 17, il quale comprende una parete di fondo circolare 18 ed un mantello o parete laterale 19 di forma cilindrica, più convenientemente a superficie conica divergente dalla parte opposta alla parete di fondo 18.

La parete di fondo 18 può presentare spessore costante oppure, più convenientemente, variabile e maggiore verso la sua parte centrale. Analogamente la parete laterale 19 può presentare spessore costante oppure, più convenientemente, variabile e crescente verso il suo bordo libero, indicato con 20.

Il bordo circonferenziale esterno della parete di fondo 18, indicato con 21, può essere a spigolo vivo, come nel caso dell'esempio illustrato, oppure smussato .

L'elemento a tazza 17 è normalmente formato in un sol pezzo di materiale elastomerico morbido, particolarmente silicone liquido stampato ad iniezione con punto di iniezione centrale.

L'elemento a tazza 17 è inserito, coassialmente al passaggio di uscita 14, in appoggio su una parete anulare 22 della seconda porzione 3 del corpo della valvola 1, la quale presenta una superficie scanalata formata con una raggiera di canali radiali 23 comunicanti con tale passaggio di uscita 14. L'estremità radialmente esterna di ciascun canale radiale 23 si prolunga con un rispettivo canale assiale 24 formato nella parete della seconda porzione 3 del corpo di valvola 1 affacciata alla parete laterale 19 dell'elemento a tazza 17. La superficie scanalata 22 può inoltre essere formata, nell''intorno del passaggio di uscita 14, con risalti assiali non illustrati nei disegni.

Il bordo circonferenziale esterno 21 della parete di fondo 18 dell'elemento a tazza 17 appoggia contro una sede anulare di valvola 25 la quale è definita da una superficie conica di un inserto ad anello 26 alloggiato e bloccato assialmente entro la camera 15, coassialmente al passaggio di uscita 14. L'anello 26 è attraversato coassialmente, in modo scorrevole con gioco radiale, da parte dello spintore assiale 9, la cui estremità convessa 11 è disposta in appoggio contro la faccia esterna della parete di fondo 18 dell'elemento a tazza 17.

La sede anulare di valvola 25, normalmente chiusa a tenuta dal bordo circonferenziale 21 dell'elemento a tazza 17, comunica con il passaggio di ingresso 6 attraverso la camera 15 e passaggi assiali definiti fra lo spintore 9 e l'anello 26: nel caso dell'esempio illustrato lo spintore 9 è formato con recessi longitudinali e presenta più convenientemente, come ben visibile nelle figure 2 e 3, una sezione trasversale a croce. Tale disposizione è tuttavia puramente esemplificativa.

Esternamente, la seconda porzione 3 del corpo di valvola 1 è formata con una coppia di gambe assiali sporgenti 27, disposte in condizione diametralmente opposta come le gambe assiali 7 della porzione 2 e definenti con queste un supporto a forcella 28. Attraverso il supporto a forcella 28 è montato girevole un albero trasversale 29, anch/esso normalmente di materia plastica stampata, formato ad un'estremità con un'appendice di manovra 30 e all'estremità opposta con un disco di ritegno assiale 31. L'albero trasversale 29 è disposto con la zona centrale a contatto con il codolo 10 dello spintore 9 ed è formato, in corrispondenza di tale zona, con un risalto radiale 32 costituente una camma. Dalla parte diametralmente opposta, l'albero 29 presenta una nervatura longitudinale di irrigidimento 42.

Tramite l'organo di manovra 30 l'albero 29 è girevole fra la posizione rappresentata nelle figure 1 a 5, in cui la camma 32 è sfalsata di 90° rispetto al codolo 10 dello spintore 9 e questo è disposto in condizione arretrata inoperativa, e la posizione raffigurata nella figura 6 in cui la camma 32 mantiene lo spintore 9 nella condizione avanzata operativa, deformando corrispondentemente la parete anulare elastica 8.

Il funzionamento della valvola 16 è il seguente.

La disposizione sopra descritta è tale per cui, nella condizione assemblata fra le parti 2 e 3 del corpo di valvola 1, l'elemento a tazza 17 è sottoposto ad un predeterminato precarico elastico assiale: in tal modo il bordo periferico 21 della sua parete di fondo 18 è mantenuto elasticamente premuto in contatto di tenuta contro la sede anulare di valvola 25, sotto la spinta assiale operata della parete laterale 19, nonché sotto la conseguente spinta radiale applicata da parte della parete 18 grazie alla conformazione conica della sede di valvola 25. Questa condizione corrisponde alla posizione normalmente chiusa della valvola secondo l'invenzione, in cui il flusso dal passaggio a monte 6 verso il passaggio a valle 14 viene impedito in modo efficace e sicuro.

Allorché all'interno del passaggio a monte 6 si produce una sovrapressione di entità superiore ad un valore di soglia prestabilita (ad esempio compreso fra 1 e 5 psi nel caso di applicazioni anti-sifone), la valvola, passa prontamente dalla condizione di chiusura alla condizione di apertura, per effetto dell'inflessione della parete di fondo 18 dell'elemento a tazza 17., possibilmente combinata con un parziale cedimento elastico assiale della parete laterale 19. Tale inflessione, corrispondente a quello rappresentato nella figura 6 che tuttavia mostra l'apertura non spontanea ma comandata della valvola, determina l'allontanamento del bordo periferico 21 dalla sede anulare di valvola 25, il che produce la generazione di una luce anulare 44 fra questi. Il passaggio a monte 6 viene così posto in comunicazione con il passaggio a valle 14 attraverso la camera 15, i passaggi assiali compresi fra lo spintore 9 e l'anello 26, la luce anulare 44, i canali assiali 24 ed i canali radiali 23.

Come già accennato in precedenza, l'apertura spontanea della valvola avviene prontamente anche se il diaframma costituito dalla parete di fondo 18 dell'elemento a tazza 17 è sottoposto ad un elevato precarico assiale che ne assicura la massima sicurezza ed affidabilità di chiusura. Infatti la spinta operata dalla pressione al raggiungimento del valore di soglia contro la parete di fondo 18 ne provoca la deformazione elastica in una conformazione concava sostanzialmente emisferica (nel modo rappresentato nella figura 6) per effetto della quale il bordo periferico 21 si separa dalla sede di valvola a superficie conica 25 con un certo grado dì amplificazione. In pratica è dunque sufficiente un modesto valore di pressione oltre il valore di soglia per produrre in modo pronto ed immediato l'apertura spontanea della valvola, riducendo pure qualsiasi rischio di adesione indesiderata fra il bordo 21 e la sede di valvola 25 anche a seguito di periodi prolungati di chiusura della valvola che potrebbero pregiudicarne 1'apertura.

Il ritorno spontaneo in posizione di chiusura della valvola 16, allorché si ristabilisce l'equilibrio di pressione fra il passaggio a monte 6 ed il passaggio a valle 14, oppure nel caso di sovrapressione nel passaggio a valle 14, si determina immediatamente per effetto del ritorno della parete di fondo 18 dell'elemento a tazza 17 nella configurazione non deflessa di appoggio del relativo bordo periferico 21 contro la sede anulare di valvola 25 (figure 2, 4 e 5).

Per operare l'apertura comandata della valvola 16 è sufficiente ruotare l'albero 29, mediante l'organo di azionamento manuale 30, nella posizione rappresentata nella figura 6. Per effetto di tale rotazione, e del conseguente avanzamento dello spintore 9 nella posizione operativa operato dalla camma32 contro l'azione elastica di richiamo operata dalla parete anulare 8, la parete di fondo 18 dell'elemento a tazza 17 si deforma in modo del tutto analogo a quello precedentemente descritto con riferimento all'apertura spontanea.

La condizione di apertura così operata si mantiene tale finché l'albero 29 non viene nuovamente ruotato nella posizione di partenza, nel modo rappresentato nelle figure 2, 4 e 5. In tal caso lo spintore 9 viene richiamato nella posizione arretrata inoperativa per effetto del ritorno della parete elastica 8 nella condizione indeformata di partenza, e la parete di fondo 18 dell'elemento a tazza 17 si riporta con il suo bordo 21 in contatto di chiusura ermetica contro la sede di valvola 25.

Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, i particolari di costruzione e le forme di attuazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione, così come definita nelle rivendicazioni che seguono.

Così, ad esempio, sebbene la valvola sia stata descritta con espresso riferimento ad un'applicazione anti-sifone, essa può essere facilmente adattata anche per l'impiego come semplice valvola di ritegno ( "check-vaive") ad apertura comandata, predisposta per aprirsi spontaneamente con pressioni di fluido sensibilmente più modeste, ad esempio dell'ordine di 0,01 - 0,02 bar. La taratura può essere realizzata semplicemente operando sulla caratteristica elastica dell'elemento a tazza 17, ad esempio variando lo spessore della sua parete di fondo 18 o utilizzando materiali di durezza diversa, oppure modificandone il precarico di montaggio.

Inoltre, per quanto riguarda l'apertura comandata, sebbene l'esempio illustrato nei disegni utilizzi un sistema a camma rotante, la deformazione indotta manualmente dall'esterno della parete di fondo 18 dell'elemento a tazza 17 potrebbe essere operata con qualsiasi sistema equivalente, ad esempio a camma scorrevole o a piani inclinati o eventualmente anche con attuazione motorizzata.

Claims (20)

1. RIVENDICAZIONI 1. Valvola di controllo (1) per linee medicali di infusione e simili, comprendente un primo ed un secondo elemento tubolare (5, 13) che definiscono rispettivamente un passaggio assiale a monte (6) ed un passaggio assiale a valle (14) fra i quali è disposto trasversalmente un diaframma (17) di materiale elasticamente deformabile cooperante a tenuta di fluido con una sede anulare di valvola (25) per mantenere normalmente chiusa la valvola, in cui una pressione di fluido predeterminata in detto passaggio a monte (6) determina un'inflessione di detto diaframma (18) e la conseguente apertura della valvola, caratterizzata dal fatto che: detto passaggio a monte (6) è sfalsato rispetto a detto passaggio a valle (14), parallelamente a questo, - detta sede di valvola (25) e detto diaframma (18) sono disposti coassialmente a detto passaggio a valle (14), - su detto diaframma (18) appoggia coassialmente un organo spintore (9) scorrevole fra una posizione arretrata inoperativa ed una posizione avanzata operativa, - mezzi elastici (8) sono previsti per mantenere normalmente detto spintore (9) in detta posizione inoperativa, e mezzi di comando a camma (29, 32) sono azionabili manualmente per disporre e trattenere detto spintore (9) in detta posizione operativa, così da determinare l'inflessione comandata di detto suddetto diaframma (18).
2. 2. Valvola secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti primo e secondo elemento tubolare (5, 13) sono formati ciascuno in un sol pezzo con un rispettivo primo e secondo corpo cavo (2, 3), detti corpi cavi (2, 3) essendo fra loro accoppiati permanentemente in modo da definire una camera ermeticamente chiusa (15) contenente detto diaframma (18), detta sede anulare di valvola (25) e detto spintore (9); detta camera (15) essendo collegata assialmente con detto passaggio a valle (14) e comunicando lateralmente con detto passaggio a monte (6).
3. 3. Valvola secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di comando a camma sono girevoli oppure scorrevoli.
4. 4. Valvola secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detti primo e secondo corpo cavo (2, 3) sono inoltre formati integralmente con rispettive appendici assiali (7, 27) definenti un supporto a forcella (28) disposto all''esterno di detta camera (15), e dal fatto che detti mezzi di comando a camma includono un albero trasversale (29) sopportato in modo girevole da detto supporto a forcella (28); detto albero (29) recando una camma radiale (32) cooperante con detto spintore (9), ed essendo provvisto di un organo di manovra (30).
5. 5. Valvola secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti mezzi elastici (8) sono formati integralmente a detto spintore (9).
6. 6. Valvola secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detti mezzi elastici (8) sono formati integralmente a detto primo corpo cavo (2).
7. 7. Valvola secondo le rivendicazioni 5 e 6, caratterizzata dal fatto che detti mezzi elastici sono costituiti da una parete anulare elasticamente cedevole (8) che intercollega detto spintore (9) con detto primo corpo cavo (2) e chiude ermeticamente detta camera (15).
8. 8. Valvola secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che detta parete anulare elasticamente cedevole (8) è formata con corrugazioni anulari.
9. 9. Valvola secondo la rivendicazióne 1, caratterizzata dal fatto che detto spintore (9) è formato con recessi assiali.
10. 10. Valvola secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta sede anulare di valvola è definita da una parete a superficie conica (25) coassiale a detto passaggio a valle (14) e divergente verso questo, e dal fatto che detto diaframma è costituito dalla parete di fondo (18) di un elemento a forma di tazza (17) il cui bordo periferico esterno (21) è normalmente premuto in contatto di tenuta contro detta sede anulare di valvola (25), sotto una spinta assiale operata dalla parete laterale (19) di detto elemento a tazza (17); l'inflessione di detta parete di fondo (18) dell'elemento a tazza (17) prodotta nell'uso da detta pressione di fluido predeterminata, ovvero dall'azionamento di detti mezzi di comando a camma (29, 32), determinando la contrazione radiale di detto bordo periferico esterno (21) e la sua conseguente separazione da detta sede anulare di valvola (25).
11. 11. Valvola secondo la rivendicazione 10, caratterizzata dal fatto che detta sede anulare di valvola (25) è formata in un organo anulare (26) attraverso il quale è coassialmente scorrevole detto spintore (9) .
12. 12. Valvola secondo la rivendicazione 10, caratterizzata dal fatto che detta parete laterale (19) dell'elemento a tazza (17) presenta il proprio bordo libero (20) in appoggio contro una superficie scanalata (22) di detto secondo elemento tubolare (13) comunicante con detto passaggio a valle (14).
13. 13. Valvola secondo la rivendicazione 10, caratterizzata dal fatto che detta parete laterale (19) dell'elemento a tazza (17) presenta superficie cilindrica .
14. 14. Valvola secondo la rivendicazione 10, caratterizzata dal fatto che detta parete laterale (19) dell'elemento a tazza (17) presenta superficie conica divergente verso detto passaggio a valle (14).
15. 15. Valvola secondo la rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che detta superficie scanalata (22) presenta una raggera di canali radiali (23) ciascuno dei quali si prolunga in un rispettivo canale assiale (24) affacciato a detta parete laterale (19) dell'elemento a tazza (17).
16. 16. Valvola secondo la rivendicazione 10, caratterizzata dal fatto che detto elemento a tazza (17) presenta spessore variabile.
17. 17 . Valvola secondo la rivendicazione 10 caratterizzata dal fatto che detto bordo periferico esterno (21) della parete di fondo (18) dell'elemento a tazza (17) è a spigolo vivo.
18. 18. Valvola secondo la rivendicazione 10, caratterizzata dal fatto che detto elemento a tazza (17) è formato in un solo pezzo di materiale elastomerico morbido, particolarmente silicone liquido stampato ad iniezione con punto di iniezione centrale .
19. 19. Valvola secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti primo e secondo elemento tubolare (5, 13) sono predisposti per collegamenti tubo-tubo, oppure luer-tubo, oppure tubo-luer, oppure luer-luer di detta linea medicale.
20. 20. Valvola sostanzialmente come descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.