本發(fā)明涉及一種具有如權利要求1所述的特征的閥構造及一種具有如權利要求15所述的特征的醫(yī)學功能器件。
背景技術:
在醫(yī)學或實驗室技術中,單次使用系統(tǒng)正被越來越多地實現(xiàn)為緊湊型醫(yī)學功能器件,例如,在其中的各通道及腔室內傳導液體及氣體(尤其是醫(yī)學流體及血液)的盒系統(tǒng)或血液治療盒。
在那些盒系統(tǒng)中使用了閥,不過其是作為單一構造而插入至管中,以在所需逆流方向上主動地或被動地(即,不存在主動驅動式或機動式閥)鎖住流體流動且在所需流動方向上釋放流體流動,所述釋放通常僅從某一打開壓力開始。
技術實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目標是提出另外一種用于醫(yī)學功能器件的閥及另外一種具有至少一個此種閥(在本申請中也被稱為閥構造)的醫(yī)學功能器件。
本發(fā)明的目標可通過一種具有如權利要求1所述的特征的閥構造及一種具有如權利要求15所述的特征的醫(yī)學功能器件來解決。
因此,根據本發(fā)明,提出一種閥構造,其中,所述閥構造包括閥體。所述閥體與其被單獨形成或制造的帽連接。所述閥體包括至少一個元件或彈簧元件,所述至少一個元件或彈簧元件實現(xiàn)在所述帽中對所述閥體或其至少一個區(qū)段的預應力或偏置。
根據本發(fā)明,進一步提出一種醫(yī)學功能器件,其具有閥座,所述閥座中接納根據本發(fā)明的閥構造。
在所有以下實施例中,所使用的表達語“可以是”或“可具有”等應理解為分別與“優(yōu)選地是”或“優(yōu)選地具有”等同義,且用以例示根據本發(fā)明的實例性的實施例。
每當在本申請中提及數值詞時,所屬領域的技術人員應將其理解為是對數值下限的指示。只要對于所屬領域的技術人員來說這并不引起任何明顯的矛盾,所屬領域的技術人員在這些情況下便可隱含地將例如“一個”始終理解為“至少一個”。本發(fā)明除此種理解外還包括如下解釋:例如,數值詞“一個”可替代地意指“恰好一個”,只要這對于所屬領域的技術人員來說在技術上可行即可。本發(fā)明所包括的這兩種解釋適用于本申請中所使用的所有數值詞。
本發(fā)明的有利開發(fā)形式分別是從屬權利要求及實施例的標的物。
根據本發(fā)明的實施例可以任意組合形式包括以下特征中的一個或多個。
在下文中,將會重復地提及第一位置及第二位置。據此,其可指代任何位置或閥位置,其中,可包括或呈現(xiàn)根據本發(fā)明的閥構造(例如,打開及閉合或半打開及全打開)。
在根據本發(fā)明的所有實施例中,所述帽可被實施為扣合帽。表達語“帽”與“扣合帽”可互換。
在根據本發(fā)明的一些實施例中,第一位置代表用于確保進行氣體消毒的位置,也被稱為主要打開的“初始”流動位置。在根據本發(fā)明的某些實施例中,根據本發(fā)明的閥構造尤其在所述閥構造被設計為止回閥且血液治療設備配備有功能器件時可從初始位置轉移至第二位置(所謂的“受啟用”位置)中。只有在此轉移點(在本申請也被稱為“啟用”)處,所述閥構造在被設計為止回閥時才具有止逆功能;之前并不具有此功能。
在根據本發(fā)明的功能器件的一些特定實例性實施例中,對閥的致動通常是通過路徑擠壓/移動或移位來實現(xiàn)。因此,本申請中所示的力是對此的反作用力。
在根據本發(fā)明的醫(yī)學功能器件的一些實例性實施例中,閥被實施成通過血液治療設備的致動器而被致動或操作。由此,為使功能器件運作,將所述功能器件與血液治療設備連接。
在本發(fā)明的某些實例性實施例中,預應力或偏置應被理解為對元件或彈簧元件的應力或張力或翹曲或操縱,其是在將帽與閥體嚙合在一起、將閥體嚙合在帽中、將閥體嚙合在閥座中及/或在例如通過血液治療設備的致動器首先致動閥之前就已經存在。
在根據本發(fā)明的閥構造的一些實例性實施例中,將閥構造與閥座結合彼此來實施及/或對準或協(xié)調,使得通過將帽及/或閥體在閥座內致動或移動或移位而得到的預應力或偏置會變成應力、由應力取代或與應力重疊或疊加。
應力可例如由血液治療設備的致動器來實現(xiàn)或起始。
可通過以下來實現(xiàn)預應力或偏置:閥體通過恰好兩個或至少兩個區(qū)段(與彈簧元件進行連接、優(yōu)選地進行力通量連接)觸碰或接觸帽、與帽接觸或包括帽,以便實現(xiàn)預應力或偏置。這兩個區(qū)段例如是閥體的環(huán)形前端及張力桿、居中圓錐體的支撐凸緣及圓錐形心軸或銷或支撐環(huán)及前端表面。
可取代或重疊或疊加預應力或偏置的應力可使得前面所述的閥體的相應兩對區(qū)段中的至少一對(例如張力桿、支撐凸緣或支撐環(huán))在預應力或偏置已被實現(xiàn)時停止或終止與帽的接觸。
在根據本發(fā)明的特定實施例中,并非如上所述終止接觸,而是在接觸停止之后,使閥體支撐在閥座處。
在根據本發(fā)明的功能器件的一些實施例中,當致動器作用于或影響帽時,閥體會比僅受到預應力或偏置時經歷更大的翹曲或張緊。在所述實施例中的特定實施例中,閥體因應力的出現(xiàn)而在與僅受到預應力或偏置時相同的方向上進一步受到應力。因此,在這些實施例中的一些中,應力會進一步增加通過預應力或偏置而實現(xiàn)的翹曲或張緊。
在根據本發(fā)明的功能器件的一些特定實施例中,元件或彈簧元件實質上是或僅是閥體的區(qū)段的一部分。
在根據本發(fā)明的某些實例性實施例中,元件或彈簧元件是閥體的單件式及/或一體式構件。
在根據本發(fā)明的功能器件的特定實施例中,元件或彈簧元件在閥的恰好一個或至少一個位置中受到預應力或被張緊,在根據本發(fā)明的其他實施例中,元件或彈簧元件在所有位置中、尤其在所有安裝及/或使用位置中受到預應力或被張緊。
在根據本發(fā)明的功能器件的一些實例性實施例中,閥包括或是閥體及/或所述帽或扣合帽;在這些實施例中,閥座不是閥的一部分。然而,在根據本發(fā)明的其他實例性實施例中,閥座也是閥的一部分。
在根據本發(fā)明的某些實例性實施例中,功能器件被實施成使得當閥正被打開時,帽(在存在時)不相對于閥座移動。
在根據本發(fā)明的一些特定實例性實施例中,閥體包括若干個球形物。在閥體與帽連接之后,所述球形物徑向延伸出帽的開口或貫通開口。
在根據本發(fā)明的某些實例性實施例中,閥體及帽兩者均包括排放結構。
在根據本發(fā)明的功能器件的一些實例性實施例中,在盒的閥座的圓柱形區(qū)段內在支撐環(huán)區(qū)域中實施階部或層或階狀直徑限制部。
在根據本發(fā)明的功能器件的一些特定實例性實施例中,閥座及/或密封區(qū)域中存在的密封區(qū)段被設計成圓錐形或平整形的。在閥的至少一個位置中,閥體及/或帽抵靠密封區(qū)域進行密封。
在根據本發(fā)明的功能器件的某些實例性實施例中,閥體在帽中被定位成在徑向上處于第一帽預應力或偏置下且在軸向上處于第二預應力或偏置下。此處,第二預應力或偏置可大于第一預應力或偏置。
在根據本發(fā)明的功能器件的一些實例性實施例中,閥體具有杯子的形式且?guī)в虚y盤,且視需要在閥盤處具有居中的以實例方式被剛性緊固的張力桿。由此,張力桿被設計成用于通過將張力桿扣合或嚙合在帽的扣合開口中而將閥體與所述帽或扣合帽連接。
在根據本發(fā)明的功能器件的一些特定實例性實施例中,帽包括徑向延伸的舌或銷。
在根據本發(fā)明的功能器件的某些實例性實施例中,張力桿及閥盤具有充足剛性,以使帽中的張力桿在至少一個位置(例如,第二位置)中在所有空間方向上與其他區(qū)段或所有區(qū)段維持非接觸距離。
在根據本發(fā)明的功能器件的一些特定實例性實施例中,帽具有拱架的形狀,所述拱架具有數個開口或貫通開口,所述開口或貫通開口在徑向上向外部開口且在軸向上向頂部開口。此外,貫通開口中布置有扣合舌或銷,所述扣合舌或銷在其被徑向向內彎曲時僅局部地覆蓋開口或貫通開口。
在根據本發(fā)明的功能器件的某些實例性實施例中,開口或貫通開口的數目及扣合舌或銷的數目分別是奇數。
在根據本發(fā)明的一些特定實例性實施例中,閥被實施成使得閥體被扣合或鎖定就位、擠塞、楔入或以類似方式進入帽中。由此,閥體可彈性變形。在根據本發(fā)明的某些實施例中,從而使閥體的支撐環(huán)被扣合、擠塞、楔入或以類似方式處于帽的區(qū)段(例如,帽的任選支撐舌或銷)后面或下方,而閥體的另一區(qū)段(例如其任選居中圓錐體)在彈簧元件的作用下抵靠帽的另一區(qū)段(例如其任選圓錐體接納部)進行擠壓。
在根據本發(fā)明的功能器件的某些實例性實施例中,彈簧元件被設計為優(yōu)選地閥體的彈性區(qū)段。所述彈簧元件可以是彈簧隔膜。所述彈簧隔膜可以是閉合或周邊及/或旋轉對稱的。彈簧隔膜在剖面或橫截面中可具有杯形區(qū)段。彈簧隔膜可在剖面或橫截面中包括同心區(qū)段。
在根據本發(fā)明的功能器件的一些實例性實施例中,預應力是通過彈簧元件實現(xiàn),所述彈簧元件實例性地是彈簧隔膜。
在根據本發(fā)明的功能器件的一些特定實例性實施例中,彈簧元件是閥體的區(qū)段。
在根據本發(fā)明的功能器件的一些實例性實施例中,帽包括閉合或周邊邊緣。所述閉合或周邊邊緣位于扣合舌或銷的高度處且由此形成注射成型的主要分離平面。在根據本發(fā)明的某些實例性實施例中,所述閉合或周邊邊緣可實現(xiàn)或使得帽偏離圓柱體的形式,此可在帽傾斜時或在經受傾斜移動時有利地防止帽發(fā)生側傾或擠塞。
在根據本發(fā)明的功能器件的一些特定實例性實施例中,在第一位置中會保持有閉合或周邊狹槽或狹縫(在本申請中也被稱為消毒狹槽)。此軸向安裝位置以及其消毒狹槽或狹縫是通過對彼此接觸的構件(優(yōu)選地在一端上是閥座而在另一端上是閥體)進行摩擦閉合而以夾持居中凸肋的形式(作為摩擦閉合元件的實例)被保持或維持。在打開位置中,消毒流體可流過消毒狹槽。所述消毒狹槽在閉合位置中優(yōu)選地閉合或不再存在。
在根據本發(fā)明的某些實例性實施例中,功能器件被設計為血液盒、盒、血液管或輸液管。
在根據本發(fā)明的一些實例性實施例中,功能器件被設計為血液盒,所述血液盒包括硬本體及膜,所述膜覆蓋所述硬本體或其部分。由此,閥座被設置在硬本體中。閥被布置成通過血液治療設備的致動器對膜的壓力或移動或移位而被致動或操作或移動或移位。
在根據本發(fā)明的某些實例性實施例中,閥構造被實施成通過血液治療設備的致動器而被閉合。
在根據本發(fā)明的一些實例性實施例中,閥構造被實施成用作止回閥。
在根據本發(fā)明的功能器件的一些特定實例性實施例中,閥的膜側前端表面不突出超過血液盒的膜平面。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,單件式閥體由硅橡膠構成。所述閥體可包括優(yōu)選地杯形徑向密封條,所述徑向密封條以不透流體的閉合或周邊方式被緊固至核心圓柱體。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,所述閥體包括導引夾持排放凸肋,所述導引夾持排放凸肋用于導引、夾持及排放。所述導引夾持排放凸肋優(yōu)選地以相等且奇數的劃分形式并以大于2的優(yōu)選數目被緊固至核心圓柱體。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,閥座可包括兩個相鄰圓柱體,此處是導引圓柱體(閥座中的下側)及密封圓柱體(閥座中的頂部),其中,所述密封圓柱體具有比導引圓柱體大的直徑,且其中,兩個圓柱體之間的直徑過渡部或臺部或階部區(qū)域被稱為扣合過渡部或階部。閥體的夾持導引球形物或導引夾持排放凸肋中的至少一些在一個位置中或在第一位置中被定位在導引圓柱體處。突出超過前述夾持導引球形物的夾持扣合球形物在第一位置中被定位在密封圓柱體處。夾持扣合球形物及前述夾持導引球形物兩者在第二位置中均被定位在導引圓柱體處。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,閥體的徑向密封條在軸向上不與密封圓柱體嚙合,因此存在對流體打開的環(huán)形體積(消毒狹槽)。僅通過向核心圓柱體的前端表面上操作性地施加軸向最小啟用力(優(yōu)選地是20N至40N),便會引入移位式移動。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,在第二位置中,底部排放凸肋位于導引圓柱體的下部區(qū)段(例如,底部)處。由此,所述底部排放凸肋可限制啟用凸起且與所有其他凸肋一起確保閥體的相等通氣及循環(huán)性質并且確??赏ㄟ^氣體進行安全消毒。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,閉合或周邊徑向密封條(優(yōu)選地具有尖狀密封邊緣)與盒的閥座的密封圓柱體一起形成止回閥密封系統(tǒng),且這是在已形成啟用凸起之后發(fā)生。由此,閥體(優(yōu)選地由彈性體制成)的閉合密封邊緣在徑向預應力或偏置下鄰接密封圓柱體。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,閥體由彈性體材料(優(yōu)選地,硅橡膠)組成。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,閥體的定位環(huán)包括數個排放結構(優(yōu)選地,沿周邊布置),所述排放結構在已安裝狀態(tài)中能確??墒瓜練怏w進入。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,定位環(huán)的上部環(huán)形前端表面與膜或上面懸置或焊接有膜的盒邊緣齊平或同高。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,定位環(huán)的外殼表面包括比盒中被附裝至所述定位環(huán)的臺面或改變孔大的直徑。通過直徑差異、材料的硬及/或排放結構的設計,可出現(xiàn)由摩擦引起的固持力。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,定位環(huán)的下部環(huán)形前端表面用作移動止擋且由此對閥的打開壓力及出口特性進行校準。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,出口環(huán)形區(qū)由中間具有狹槽的多個螺旋環(huán)狀單條組成。所述出口環(huán)形區(qū)例如在第二位置中用于流體出口、將閥芯保持在設定位置中并構建軸向有彈力的傾斜位置補償支撐結構。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,閥體包括優(yōu)選地蘑菇狀閥芯。所述閥芯包括優(yōu)選地更剛性芯區(qū)域,此區(qū)域在兩個軸向移動方向上充當移動限制部,即,在其上側處抵靠膜且在其下側處抵靠盒側柱塞。
只有在保持所規(guī)定壓力及體積的流動區(qū)域時才觸碰止擋件。在第一位置中,閥的密封環(huán)區(qū)包括例如大約0.4mm的環(huán)形狹槽,以便進行安全的氣體消毒。在第二位置中,所述密封環(huán)區(qū)優(yōu)選地在大約0.4mm的最小預應力或偏置下抵靠例如閥座的圓錐形或平整密封座進行密封。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,帽優(yōu)選地由熱塑性塑料(優(yōu)選地,聚丙烯(簡稱為PP))制成。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,具有密封環(huán)的閥體包括若干個球形物,在將閥體與帽預組裝在一起之后,所述球形物從帽的貫通開口中徑向向外突出。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,被稱為直徑臺面或改變部的階部(階狀直徑限制部)在盒的閥座的圓柱形區(qū)段中被設置在支撐環(huán)區(qū)域中。當將徑向突出超過直徑臺面的球形物移位至盒的閥座中時及/或當帽的環(huán)形前端表面更靠近閥座的環(huán)形前端表面直至已在其之間實現(xiàn)表面接觸時,可使用閥作為止回閥。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,帽比閥體具有更大剛性。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,根據本發(fā)明的閥構造可以是兩件式。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,閥構造可以平整方式進行密封。在根據本發(fā)明的特定實施例中,“平整”意味著,密封區(qū)域優(yōu)選完全地、實質上或局部地是平面及/或平行于膜平面。在根據本發(fā)明的一些特定實施例中,密封區(qū)域可優(yōu)選完全地或實質上被定位在與閥體的移位方向垂直的平面中。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,閥體及/或帽在第二位置中進行密封所抵靠的閥座在密封區(qū)域中被實施成圓錐形或者在剖面或橫截面中被實施成圓錐形。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,閥體具有杯子的形狀,且具有波紋管型外殼、在很大程度上平整的具剛性設計的任選閥體及任選張力桿,所述張力桿居中且被剛性地附裝至閥盤。張力桿被設計成用于例如通過將張力桿扣合或嚙合在帽的適合中心扣合開口中而在閥體與帽之間實現(xiàn)連接。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,波紋管外殼中背對閥體的環(huán)形前端在帽中被定位成在徑向上處于優(yōu)選地較輕預應力或偏置下且在軸向上處于比徑向上大的預應力或偏置下。由此,波紋管外殼被對應地壓縮且被扣合張力桿上的軸向預應力或偏置得以維持。此軸向預應力或偏置在本申請中可被稱為對閥的預應力或偏置。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,帽由相對剛性材料PP(彎曲彈性模量為大約1750N/mm)制成。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,帽被設計成具有徑向有彈力的舌或銷。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,張力桿及閥盤被實施成具有足夠剛性,以使張力桿在至少一個方向上在所有空間方向上與帽中的安裝周圍環(huán)境維持非接觸距離。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,所述帽或者扣合帽(兩種表達語應被理解為可互換,只要在相應實施例中,帽可以是扣合式即可)在下部環(huán)形前端處另外包括數個鎖定突耳,所述鎖定突耳在徑向上向內鄰接或突出。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,帽被設計成使得其可以分別具有中心熱通道交口的多次開閉注射成型來產生。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,閥體包括中心圓錐形銷,所述中心圓錐形銷以無游隙的方式被接納在帽的對應圓錐體中。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,連接隔膜或隔膜在閥體的圓錐體或支撐密封環(huán)之間延伸。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,閥體在未被置入狀態(tài)中使得其被居中布置的連接隔膜向底部略微翹曲,即,以已組裝狀態(tài)朝醫(yī)學功能器件的閥座翹曲。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,在將閥體預組裝至帽中時,此彎曲會通過以下方式而得以抵消:對閥體的支撐凸緣進行扣合,直至其與帽的固持突耳咬合,或連接隔膜已彈性變形使得在相反方向上(因此為向上,即遠離閥座)發(fā)生輕微彎曲。在根據本發(fā)明的某些實施例中,在使帽移動或移位至閥座中期間或通過此種操作,相反方向上的彎曲會再一次增強。在根據本發(fā)明的某些實施例中,在使治療流體流過時或通過此種操作,彎曲會再一次增強。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,支撐密封環(huán)相對于連接隔膜而言更緊湊及/或是厚壁型的。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,閥構造具有銷板位于帽中的形式。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,閥座不包括任何底切。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,帽具有拱架的形狀,所述拱架具有數個貫通開口,所述貫通開口在徑向上向外部開口或在軸向上向頂部開口。在這些貫通開口中布置有可徑向向外彎曲的扣合舌或銷。所述扣合舌或銷僅以某一比例(例如大約30%)閉合貫通開口。
為免出現(xiàn)疑問,如“頂部”、“底部”等空間指示是指代可在附圖中可看到的所示定向。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,貫通開口的數目及扣合舌或銷的數目優(yōu)選地分別是奇數。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,帽包括周邊(優(yōu)選地,尖銳)邊緣,所述邊緣優(yōu)選地以相同高度被定位在支撐拱架及可彎曲扣合舌或銷兩者中且從而形成注射成型的主要分離平面。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,帽的上部環(huán)形前端形成拱架構造中的最高區(qū)段且通過膜代表用于通過治療機器的致動器傳感器單元引入啟用力、啟用路徑及固持力的機械切割點。上部環(huán)形前端代表通過結構化凹口或斜面中斷的平整環(huán)形前端。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,帽在上部環(huán)形前端處及圓錐體接納部的區(qū)域中均包括眾多結構,如結構化凹口或斜面、凹槽及凹部。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,為使部件維持對稱性且當在生產期間將熱塑性塑料冷卻時具有翹曲或變形不顯著的形式,外結構及內結構以相同數目或以偶數數目被同心地布置,且相對于貫通開口或扣合舌或銷的數目被劃分。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,帽不僅包括拱架結構,而且包括垂直圓柱體壁及圓錐形(尤其是陡圓錐形)周邊壁,所述周邊壁優(yōu)選地位于帽對準凹口之內及之外。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,閥體具有或是與滾動波紋管類似的形式且包括對準圓錐體、止擋前端、至少兩個支撐對準凸丘、彈簧連接隔膜、密封環(huán)及支撐環(huán),其中,下文將參照圖3來描述前述表達語。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,為了另外提高插入可能性,帽的下部環(huán)形前端及閥座邊緣兩者均具有充當額外插入斜面的彎部。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,扣合舌或銷相對于帽的圓柱體外壁具有例如0.4mm的更大直徑。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,閥體是以力互鎖且形式互鎖的軸向上無游隙的受預應力方式被置入帽中。
根據本發(fā)明的一些或所有實施例可表現(xiàn)出上述或下述優(yōu)點中的一個或數個。
根據本發(fā)明的一些閥可在自動制造、安全消毒及閥功能質量提高方面提供優(yōu)點。通向平滑膜及平滑注射成型壁的大孔排放結構且大面積構件接觸的量很低會促成:因氣體消毒所致的性質(尤其是打開壓力)改變很少且是被界定的;在存放及運輸期間由機械、熱或輻射誘發(fā)的負荷使已安裝閥發(fā)生的性質改變得以最小化,所述負荷可能會影響安全且精確地進行啟用的過程;防止閥的膜側前端表面在迄今仍能容許的程度上突出超過盒的膜平面(閥在膜中引起局部凹陷),以基于將連續(xù)平整膜安裝至盒上而確保安全可生產的膜焊接縫;使個別部件的設計及其交互作用(在與治療機器安裝在一起并與治療機器交互作用時)具有可容許的更大公差;使打開壓力及排放壓力降曲線同時具有高的嚴密性可再現(xiàn)性,且由此在大量生產中及在市場上可獲得的許多或舊型治療機器中也實現(xiàn)安全功能;提高打開排放壓力的可再現(xiàn)性;降低排放區(qū)域中的壓力降,即,在每次體積流量排放時使壓力降最小化;使體積流量排放壓力降曲線變得平整,即,使隨著體積流量排放增加而發(fā)生的壓力降增大最小化;在排放打開壓力下/以下使精細及長期侵入嚴密性(具體來說,空氣侵入嚴密性)提高;降低在泄漏時對所存在污染離子的敏感性;以及提高自我清潔能力;在其他區(qū)域中進一步安全且嚴密地進行密封,一直達到最大壓力;以及防止振動或擺動及噪音發(fā)射。
其他優(yōu)點是:
○故障風險低;
○在大約1.2mm的最大可能軸向啟用凸起(相對于膜而測量)下也能安全地運行,所述凸起是由盒構造及血液治療設備預先決定的;
○可實現(xiàn)對流體特性值的改進,就這一點來說,如可實現(xiàn)改進的配置及小的組件公差;
○在生產期間直至功能測試時,均可進行可逆啟用;
○在注射成型生產不均勻時不會因焊縫及其相關聯(lián)泄漏而出現(xiàn)問題;
○在進行蒸汽消毒之后幾何性質足夠恒定;
○在受預應力的啟用位置期間松弛不顯著,松弛可能會在使用期間降低閥預應力或偏置且這樣一來可能會對打開壓力及流出壓力降參數具有影響;
○通過材料組合(彈性體-熱塑性塑料)且通過球形物幾何形狀實現(xiàn)高公差,因此會以大的容許波動或尺寸公差進行低成本且安全的生產;
○由于完全由彈性體制成且在軸向上因底部凸肋而是柔性的,因而實現(xiàn)安全的軸向動力限制;
○通過閥體與閥座之間寬的排放系統(tǒng)及小的壓縮表面并由于夾持對準凸肋呈凸狀而可進行良好的氣體消毒;
○觸發(fā)壓力與壓力體積流量特性僅取決于所選材料、所選壁厚度及直徑以及所測量生產公差及材料的性質,而并不取決于啟用凸起的大小(前提是有效的啟用凸起處于所規(guī)劃范圍內,此處是1.2mm至1.8mm);
○通過將閥座組裝在盒中而不會出現(xiàn)底切以及隨之出現(xiàn)的變形問題;
○組裝程序簡單;
○得到良好的公差補償,以防發(fā)生軸向組裝傾斜;
○啟用路徑以及閥預應力或偏置與機器公差解耦;
○打開壓力及壓力體積流量特性線的可再現(xiàn)性具有明顯改進;
○使壓力體積流量特性線變平整,從而實現(xiàn)更低的壓力損耗及更低的打開壓力配置;
○由于在注入藥物時僅需很小注射致動力而實現(xiàn)人類工效優(yōu)點;
○在用于血液注入時或在血液注入期間,溶血現(xiàn)象較少;
○將閥預組裝在所述帽或扣合帽中的過程較簡單,且徑向對準具有較高可再現(xiàn)性;
○在生產時在安裝盒膜之后可以測試閥構造的功能;
○由于閥的波紋管形狀,可實現(xiàn)比例如簡單蘑菇形狀更為線性的彈簧特性線;
○在如LSR注射成型(液體硅橡膠)等優(yōu)選的生產過程中,閥元件的密封環(huán)區(qū)域在流動關系上并不被設置或定位在流動路徑的末尾處(例如,這是簡單蘑菇形狀所具有的情況),且因此避免了焊縫以及隨之出現(xiàn)的焊接缺陷,這些缺陷會造成泄漏;
○制造或形成閥需要非常少的材料及非常低的成本(0.5歐分);
○可以自由旋轉定位方式輕易地對閥構造進行自動化安裝;
○密封環(huán)區(qū)域具有良好對準性能;
○在啟用及使流體流過時安全地避免閥與帽之間的摩擦;
○尤其在軸向上具有非常緊湊的閥構造并且與此相關聯(lián)地可減小流動死區(qū);
○在特性及公差性能方面與其他具有帽的預應力閥設計一樣的優(yōu)點;
○具有對氣體打開的初始位置,以確保安全氣體消毒性能;
○盡管啟用路徑很小,但在釋放擴張力較高的情況下仍會實現(xiàn)穩(wěn)健的初始位置;
○在拆卸之后,通過殘留物啟用,會避免無用流體逸出;
○在保留有安全位置的裝配期間,在拆卸之后,通過摩擦閉合及使受啟用閥具有大預應力或偏置而能進行安全的殘留物啟用;
○硬包封帽能密封軟閥,以免受機械干涉或修改;
○扣合舌或銷楔直徑臺面這種新穎機制會確保穩(wěn)健的對氣體打開的初始位置及所界定的強釋放擴張力;
○相對于閥直徑而言極低的啟用路徑使機器側被動啟用致動器能夠具有平整膜初始位置及低膜應力或壓力;
○新穎的防側傾啟動或平面承載機制,這有意識地考慮到在普通的移位方式中可能會出現(xiàn)的傾斜;
○公差鏈得以減小的特殊幾何構造;
○因由可生產的緊湊功能決定的幾何形狀較精確而使公差降低;
○通過對所組裝構件進行相互幾何校準而使閥公差降低;
○在消毒及存放過程中通過使熱應力及暫時材料應力降低而在治療期間校準并減小啟用擴張力,然而,此啟用擴張力在閥生產期間是被設定為盡可能高;
○通過帽介入而使閥到閥座的定位公差與治療機器的初始力及路徑解耦;
○預應力或偏置原理使得預應力路徑較大,且因此,使閥的特性更精確、表現(xiàn)出更低壓力降并因此也會使治療流體被更謹慎地處理(在相同體積流量下,剪切應力較低);
○圓錐形或球形分段式閥密封座實現(xiàn)公差較小的閥特性、提高非操作階部處的密封性、實現(xiàn)自我清潔能力、實現(xiàn)較高密封能力以防雜質及材料缺陷的影響;
○整體剛度及局部倒鉤以及軟閥密封環(huán)幾何性質實現(xiàn)較高密封能力以防雜質及材料缺陷的影響;
○通過以下方式而使個別構件的生產極具成本效益:開閉式脫模原理;由于相等的壁厚度以及較少的材料耗用而使注射成型循環(huán)時間最小化;以及由于較低伸長率,可應用含有相對較少彈性體的膜且因此是具成本效益的;
○通過旋轉對稱的剛性幾何性質及中心澆道而實現(xiàn)特別更精確的構件幾何形狀;
○通過使密封環(huán)區(qū)在幾何上移位遠離流動路徑的末尾而在密封環(huán)區(qū)中沒有或幾乎沒有任何氣泡及焊縫;
○可完全自動化的生產及測試概念,通過考慮到所有部件及處置公差以及所有構件的特別良好的自對準特性及旋轉定位自由度而將此概念包括在內;
○通過可逆啟用,可在閥處于最終的已裝備狀態(tài)中對其進行完整的流體測試;
○在使用期間針對特性線松弛而進行自我補償的特性;
○利用特別是滾動波紋管的變形特性來使壓力損耗-體積流量特性線變平整;
○熱塑性帽的排放系統(tǒng)及消毒模式得以優(yōu)化,這與彈性體閥構件的模式相比具有功能上的改進;
○通過帽而實現(xiàn)與大開口夾角的圓錐形對準、軸向方向上的模式、墊耐磨性及軸向支撐區(qū),以使與閥的軟粘性彈性體材料的合作功能優(yōu)化;
○可以設定打開壓力,這是因為在相同安全等級、更低值下具有更高的可再現(xiàn)性,因此,對治療流體的噴涂更具人類工效性、供應或饋送泵中的材料處理壓力等級更低或者在通過閥使血液回流時出現(xiàn)較少溶血現(xiàn)象;
○對貫通開口與扣合舌或銷的許多及/或奇數數目的相等劃分形式,這使得閥構造具有低壓力降及相等的流量(無需通過從閥座延伸出的的數個流體通道來實現(xiàn)旋轉定向)且具有良好的居中性質;
○在技術上將脫模分割線的功能用于閥的功能,例如通過軸向移位及易發(fā)生側傾的傾斜進行的摩擦,其中省略了通常所需要的以無毛邊的方式進行的注射成型生產;
○由硬熱塑性材料制成的寬廣啟用環(huán)形表面降低了對機器啟用凸丘的啟用擠壓應力且通過在機器及閥構件上具有彈性柔度而降低了啟用路徑過渡的不準確度;
○在帽及閥的中心及形狀對稱性上具有有利的形式設計,以通過提供及重新定位各部件而實現(xiàn)安全振動要求及定向分類;
○帽及閥的圓錐形、圓形中心幾何形狀實現(xiàn)更精確的抽吸過程,且以管狀真空抓取器及圓形接納孔而居中;
○可以在機器側上應用或實施特別簡單的被動式有效啟用器件,這所需要的成本會因將漸進操作式啟用凸丘彈簧集成在被密封性地密封的致動器傳感器墊中而抵消;
○可以在致動器傳感器墊后面的區(qū)域中應用同樣被密封的插入式啟用器件,其被離散地結構化有技術性彈簧;
○可以應用被密封在致動器傳感器墊后面的主動式可驅動啟用器件,其中,可能夠在開始測試之前對閥構造執(zhí)行完整功能測試且除閥功能以外進一步能夠在程序上使用雙側打開流動路徑的功能;
○將靜摩擦與滑動摩擦的差異用于帽的啟用機制中,以便在克服扣合障礙物之后維持高啟用擴張力以及低的進一步移位力;
○在致動器傳感器墊中使用凸面或尖狀球形物或軸桿結構,以便維持漸進式力路徑特性線,此可在受啟用位置中使高啟用擴張力與低殘余力相關;
○在彈性體閥中僅通過彎曲過程便可將閥打開,因此會大量地降低滯后性及可再現(xiàn)性波動;
○在閥正被打開時,通過均等且完整的密封環(huán)舉升而使得堵塞趨勢較低,同時在密封環(huán)的非舉升區(qū)處會避免流動死區(qū)以及流體滯留時間;
○對所引起的振動及噪音或聲音具有低的敏感性,這是因為閥密封環(huán)是均等地舉升且因此實質上僅容許有基本振動模式。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,可有利地根據低價開閉式概念來制造注射成型閥,其中,所需的后成型數目由于流體硅酮的交聯(lián)具有較長的特定循環(huán)時間而被設定為扣合成型的約2倍??赏ㄟ^簡單且實質上旋轉對稱的形狀、通過模具中的平面可密封失配及在支撐環(huán)的底部環(huán)繞夾角處進行的模具分離線不關鍵的脫模且通過非常小的構造體積(大約110mm3)而以極其廉價的方式來制造閥。由于LSR構件通常是最經濟地(因橫向所附裝旋轉壓板)從頂出器側模穴中排出的構件的事實,閥因此是以最優(yōu)可再現(xiàn)性而被設計且由此利用居中圓錐體作為中心饋送點,且在脫模過程期間,作為排出噴嘴,其從頂出器側模具半部中突出。根據本發(fā)明的閥設計包括將被居中成型且實質上旋轉對稱的特性,這有利于進行形狀翹曲或變形量低的成型。
此外,較佳使中心(蘑菇狀基底區(qū)域)附近不布置有大的體積部分,而密封環(huán)附近的體積部分相對較大且由此并不被定位成緊鄰流動路徑末尾及脫模劑。結果是,在填充密封環(huán)區(qū)域的過程中進行的液體注射成型不會在完成模具填充之前不久就已經發(fā)生,流動速度不會停止,且氣泡及焊縫不會進一步移動。這樣一來,不會發(fā)生如下問題:氣隙或氣穴或截留空氣及焊縫以及與此有關的表面幾何不準確度首先在密封環(huán)處出現(xiàn),且因此,降低閥在與閥座密封表面接觸的環(huán)形區(qū)域處的密封能力。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,根據本發(fā)明的閥包括在生產中特別支持對模型的填充的形狀:居中注入的液體彈性體首先碰撞支撐前端且突然被轉向或重定向至厚壁波狀形式的彈簧隔膜中,在由密封環(huán)重新轉向或重定向之后進一步流動至容積相對大的支撐環(huán),在此處,定位有脫模劑且通氣及流動路徑結束。因此,密封環(huán)被以相對高的流動速度流入均質化的注射成型化合物,且隨之,氣隙及焊縫(局部地冷凍或固化的流動前鋒)被進一步移除。因此,會獲得具有尤其更精確且更適合的密封表面的密封環(huán)。
由于彈性構件的低剛度(在本申請中約為邵氏A 40至70)且相對于帽的相對高剛度,在根據本發(fā)明的某些實施例中,存在有利地布置在帽構件而非閥構件中的結構,以便于可使消毒氣體進入、將氣體排出或流出且在組裝時降低摩擦。為將等大的連續(xù)打開的結構維持在受擠壓及已置入狀態(tài),與將對應結構布置在閥構件中相比,在帽中需要更少的深結構。這是如下事實的結果:被凸起及壓入的結構在彈性體處變平整,且因此,熱塑性塑料與彈性構件之間不可取的直接表面接觸會增大,而同時,所需的氣體傳導排放凹槽在橫截面上減小。另外,當不存在難以擠出且難以通氣的結構時,將有益于無誤差地生產彈性體部件的表面,這由于如下事實而在帽的生產中將不予以考慮:在此種情況中,表面中的小缺陷不會對功能具有影響。
其他可能優(yōu)點尤其與公差優(yōu)化有關。詳細而言:
1.通過在扣合帽中對閥的預應力或偏置,閥在數個軸向尺寸上適應扣合帽,且其還根據軸向延伸、徑向間隔及軸向對準使自身朝更堅硬且更精確生產的扣合帽而定向,借以使閥的數個尺寸公差變得更不相關或甚至無意義。
2.由于如下事實—對于“受啟用”位置,僅有的重要問題是帽的下部環(huán)形前端平整地位于閥座環(huán)形支撐件處,因而使治療機器的致動器傳感器板采取哪一路徑來將帽移位至啟用凸丘中并不重要,只要所述路徑至少大到足以使帽變平即可。這是與大多數軟性設計的已知閥設計(其中,閥的啟用路徑與機器的啟用路徑成比例)很明顯的差異。會在閥的啟用路徑與機器的啟用致動器之間獲得大致完全的解耦。
3.由于帽是剛度比彈性閥大1數量級的構件的事實,在所引入的啟用力下發(fā)生的軸向自變形相應地更少。這樣,帽的對準圓錐體出現(xiàn)軸向位置不確定性且隨之出現(xiàn)閥中心區(qū)域比不具有帽的先前設計減小約1數量級(0.02mm至0.04mm),由此治療機器的啟用凸丘的穿透深度及軸向力對閥的中心區(qū)域具有直接影響且隨之使受啟用閥受到操作預應力或偏置。因此,會在處于啟用位置的閥預應力與機器的啟用致動器的啟用力之間實現(xiàn)大致完全解耦。
4.在幾何上具有影響的機械公差鏈僅包含先前尺寸中的一小部分,即,閥的尺寸以及緊鄰其的尺寸、閥座及帽內部中與閥夾持有關的拓撲。由于所有這些拓撲在Z方向上僅具有處于0.4mm至3.6mm范圍內的小尺寸,因而注射成型拓撲的可實現(xiàn)的生產公差相應地是小的,且處于小于+/-0.03mm的范圍內。因此,會使公差鏈顯著地縮短且同時使單一公差變窄。
5.通過如上面所述使兩個環(huán)表面進行平面接觸,在通常5N至20N的連續(xù)殘余力下,兩個環(huán)形表面的軸向延伸偏差互相減小,這是因為其以彈性塑形方式互相進行調平。在軸向壓縮注射成型構件(基本上是通過夾角變形而實現(xiàn))與所面向的對接表面接觸的情況下,這是典型的過程。通過對所安裝構件進行相互設計優(yōu)化,會獲得此種提高。
6.閥的彈簧隔膜具有與滾動波紋管類似的形狀。通過對閥進行軸向偏轉或調整而進行的設計改變過程將不會等同于真正的滾動波紋管,這是因為不存在用于防止移動摩擦的圓柱形滾動或轉動表面。與滾動波紋管類似的設計與平整彈簧隔膜相比具有特定優(yōu)點:
6a.在相同的軸向預應力或偏置下,會明顯地提高密封環(huán)高度處的夾角靈活性,此通過使閥的對稱軸相對于閥座的對稱軸在徑向上及角度上不對準或移置而使得密封壓縮更均勻或穩(wěn)定且因此使得打開壓力的分布更窄。
6b.由于支撐環(huán)是相對剛度的且支撐環(huán)與密封環(huán)之間的壁區(qū)段主要是垂直的,因而會產生或出現(xiàn)通常特定的剛性密封環(huán)區(qū),所述剛性密封環(huán)區(qū)使?jié)L動隔膜作為整體而移位且因此在以成角度的徑向及軸向方式移位時適應閥座的密封環(huán)。在局部上,即,參照在將彈性閥密封環(huán)局部地壓縮至硬閥座密封環(huán)上時,對兩個表面的嚴密調整因此得以強化或增強,使得閥密封環(huán)構建出相對尖銳的邊緣(密封壓縮組合的尖狀元件),且其在閥座密封環(huán)處在約邵氏A 30至70的低硬度以上局部地變平整。由此,局部地出現(xiàn)強表面壓縮,此代表兩個密封表面的局部不規(guī)則處被局部有效地密封橋接或在密封區(qū)中局部地存在外來物體的決策性準則。在迄今所提出的大部分閥設計中,閥密封環(huán)區(qū)是薄壁的且總體上或作為整體而略微更具剛性。由此,不規(guī)則處及外來物體會使密封環(huán)區(qū)總體上變形而不會發(fā)生局部橋接及密封,因此,密封效果會因局部間隔或間隙形成而降低。因此,根據本發(fā)明的閥在密封區(qū)中所存在的局部表面缺陷及外來物體的影響下會以更可再現(xiàn)的方式及更好的方式進行密封。
6c.與滾動波紋管類似的設計也對密封環(huán)軸向移位的彈簧性質的線性度具有影響。從某一軸向最小偏轉開始,滾動波紋管在任何進一步偏轉時會包括不斷持續(xù)或甚至衰弱的力。最小偏轉則是在彎曲應力條件不再改變時實現(xiàn),即,滾動波紋管已呈現(xiàn)類似不斷持續(xù)的形式。所需的軸向偏轉路徑是通過使真正滾動波紋管來實現(xiàn),其強度是所述滾動波紋管的約3倍至5倍。通過對帽閥的預應力或偏置,可擠壓出此種路徑。對于無預應力的設計而言,這因有限的啟用路徑0.8mm而是不可能的,因為此路徑中僅剩余大約0.4mm,在已扣除最小消毒狹槽及可增加的公差之后,這已經小于用于實現(xiàn)軸向預應力或偏置的本滾動波紋管強度。典型的滾動波紋管性質(對軸向力進行限制)使得閥能夠被設計成使力路徑特性線大致水平地延續(xù)且因此可不止一次地降低打開壓力及流阻對公差的敏感性。
7.通過在帽中對閥的預應力或偏置及在第二或受啟用位置中對此預應力或偏置以及其他預應力或偏置的釋放,可以比不具有帽且不具有預應力或偏置的閥明顯更高的路徑使新穎閥受到預應力;因此,在第二位置中可利用具有更平整彈簧特性線的更柔性彈簧隔膜幾何性質,且因此,在相同的啟用路徑不規(guī)則下,使得打開壓力(如壓力降及壓力降的不規(guī)則性)具有更小的不確定性。
8.然而,由于如上所解釋的帽概念使得閥與機器致動器大范圍地解耦且此外幾何公差將通過精巧的構件構造或布局而降低的事實,上述特性線值的公差會進一步得以減小。
9.在公差較低的第二受啟用位置中,結合更平整的閥彈簧特性線及更強的預應力或偏置,會在拆卸一次性構件之后實現(xiàn)對閥特別安全的殘留物啟用。當在一次性構件中形成或出現(xiàn)超過高達0.6巴的過大壓力時,被以摩擦方式固持在受啟用位置的帽不會自身進行致動。實際上,在常規(guī)的拆卸狀態(tài)下不會出現(xiàn)此壓力,因為被排空或被排放的一次性構件的氣體依順性不允許形成此壓力。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,在打開及閉合期間,隨著閥的較強自我清潔效應會出現(xiàn)楔效應及較強密封壓縮,這是特別有用的性質,因為由于閥座密封環(huán)的楔形構造,在閥從此處提升期間正常移動與切向移動重疊,從而使切向移動引起或產生清潔效應,然而,在較長的密封持續(xù)時間之后直至閥被提升才出現(xiàn)此處所需的滯后效應(較高打開壓力)。如上文已進一步指示,優(yōu)選圓錐形閥密封座比平整閥座具有更有利的夾角公差性質,因為其更接近地類似刮管球的形狀。在理想實施例中,閥密封座可呈現(xiàn)刮管球的形式,此是由與閥軸線相對于閥座軸線的公差有限擺式傾斜對應的半徑實現(xiàn):在此種情況下,閥密封環(huán)僅需要最小的總體彈性變形便能使自身適應閥密封座環(huán)。然而,預應力或偏置關系的設定較困難,因為圓錐體壁不再具有任何恒定的增加。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,用空氣及不同流體進行的嘗試或實驗已顯示,閥在所設置的體積流動區(qū)域中不會形成任何聽得到的噪音或可測量的壓力振動。通過對連續(xù)流過的空氣進行放射線照相或X射線照相,可觀察到常規(guī)的打開行為。在根據本發(fā)明的某些實施例中,與此情況相關聯(lián)的是,閥設計僅具有被附著粒子(尤其是附著的凝固血液)堵塞或裝滿的輕微趨勢,因為不存在未被密封的區(qū)段,在所述區(qū)段中,血液流會暫?;蛲V?。圓錐形設計形成主要連續(xù)地將所指定的幾何流入路線引導成從下側向內至從上方向外的流動通道。此情況的結果還有,殼體的流量損失較低(因流動方向存在較少的突然改變),且主要流動路徑的通氣可能性得以改進(因平均流動速度較高)。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,通過在所指定區(qū)域外具有極高體積流量,帽的內部拱形覆蓋會為由流體舉升的閥固持環(huán)充當移動止擋。平整移動止擋的幾何設計方式使得不會出現(xiàn)閥被鎖止在帽拱架上的可能性。在出現(xiàn)典型的最高達約1.5巴的屏障或密封壓力且所指定體積流量范圍是0ml/min至600ml/min的情況下,閥通過彎曲移動而自身進行打開,借以使閥的內材料部分在居中圓錐體與止擋端之間保持幾乎無間隙,且剩余環(huán)在所有空間方向上被間隔開,而不會與帽及閥座進行觸碰或接觸。在滑動移動量降低(例如,通過具有可重新定位的球的閥)時,特性線是高度可再現(xiàn)的且?guī)缀鯚o滯后性。通過最高達2.5巴的正常屏障或密封壓力,閥的密封環(huán)區(qū)域不斷地更緊密地靠近閥座的密封圓錐體且增強或強化密封效應。通過最高達大約5巴的極端屏障或密封壓力,閥的彈簧隔膜區(qū)域向內部鼓起且在壓力收回時返回至恰當的初始位置中。通過正常及極端的屏障或密封壓力,閥座中心的居中突出部防止閥位置發(fā)生軸向移動或移位及軸向-徑向不對準。另外,此縮減了流動空間,且因此,有助于使流動速度一致。
在根據本發(fā)明的某些實施例中,通過進行較長階段的較高體積流量,閥會朝減小的流阻發(fā)生某一毫巴數的松弛,這是典型的彈性材料反作用。在這些材料中或在這些材料下,硅橡膠因尤其較低的松弛性而具有顯著的重要性。然而,由于在向帽施加持續(xù)的殘余軸向力時帽也會朝閥座松弛的事實,在此松弛方向與預應力或偏置增大的方向一致時,也會發(fā)生補償效應。這樣一來,帽閥設計通過補償性安裝構造而使壓力體積流量特性線具有特別較低的松弛性。通過一系列適合的測試或實驗,可使幾何構造(尤其是帽的圓錐體座區(qū)域)優(yōu)化,從而考慮到一次性構件及機器的構件或元件公差、治療溫度及時間以及機器的運作磨損,以便確定并實施對閥及帽松弛的最優(yōu)中間相互補償。
已裝配的一次性盒在閥將處于的位置中的嚴密性已證明是不可靠的,以致可使系列的一次性構件省去尤其位于置換液連接器處的閉合套筒(具有對應密封功能),此處參見WO 2010/121819 A1的圖1中的參考編號41。此同時會使致動器傳感器耦接機構進一步簡化,此機構不再需要使用凸起來對閉合套筒進行密封啟用且會同時更經濟而更可靠地運行。
附圖說明
將參照附圖來實例性地解釋本發(fā)明,其中,等同參考編號指代相同或等同元件。在很大程度上被局部簡化的圖中:
圖1a至1c顯示根據本發(fā)明在第一實例性實施例中的閥構造;
圖2a至2d顯示兩件式預應力閥的另一設計,其具有彈性閥體及熱塑性帽;
圖3a至3d以分解圖顯示根據本發(fā)明的醫(yī)學功能器件的另一實施例,此處其純粹實例性地是具有閥構造的血液盒;以及
圖3e至3h顯示圖3a至圖3d所示實施例在不同閥位置中處于被接合狀態(tài)。
附圖標記說明
1:閥構造/閥 60:閥體
60a:閥盤 60b:閥體的環(huán)形前端表面
61:帽 61a:環(huán)形表面
61b:面對膜的環(huán)形前端表面 61c:面對膜的環(huán)形表面
62:張力桿 63:銷
70:扣合帽 70a:下部環(huán)形前端
70b:閥體 71:凹口
72:致動器接觸表面 73:圓錐形心軸
74:連接隔膜 75-76-77:支撐密封環(huán)
76:支撐密封環(huán)的支撐凸緣 78:隔膜
800:膜 801:帽,被實施為扣合帽
802:閥體 803:閥座
803a:環(huán)形表面 803b:圓錐形環(huán)形區(qū)段
804:管道總成 805:開口或貫通開口
806:扣合銷 807:帽接納閥座圓柱體壁
808:流體通道 809:尖銳邊緣
810:固定支撐拱架 811:上部帽環(huán)形前端
812:下部帽環(huán)形前端 813:閥座止擋環(huán)形支撐件
814:膜條 815:圓錐體接納部
816:結構化凹槽 817:帽接納閥座圓柱體
817a:帽居中凹槽 818:支撐銷
819:垂直圓柱體壁 820:居中圓錐體
821:止擋前端 822:輔助居中凸丘
823:彈簧隔膜 824:密封環(huán)
824a:居中止擋心軸或褶皺部 825:固持環(huán)
826:密封環(huán)形區(qū)
827:尖銳邊緣 828:扣合階部
829:前端表面 830:硬本體
831:連接器側空間 836:圓柱體壁
837:閥座支撐前端 900:盒或醫(yī)學功能器件
950:致動器傳感器墊 951:致動器
具體實施方式
圖1a至1c顯示第一實例性實施例中的閥構造1。
圖1a至1c顯示根據本發(fā)明的另一實例性實施例的閥構造1。這是兩件式閥構造1,其以圓錐形進行密封,具有由彈性體(優(yōu)選地,硅橡膠)制成的閥構件及由熱塑性塑料(優(yōu)選地,PP)制成的帽構件,所述閥構件及帽構件被插入閥座803中。由此,圖1a以從底部(左)或從頂部(右)所觀看的分解圖顯示閥構造1,其中,在頂部或底部所示的構件分別與在中間所示的構件被重新在底部或頂部上進行組裝(參考附圖)。圖1b顯示閥構造1處于所謂的“預應力”(下文將解釋此表達語)位置,例如,在對閥構造1的安裝期間的第一位置,且圖1c顯示閥構造1在閥構造1被實例性地用作止回閥期間處于第二位置。圖1b至1c中在左側上再現(xiàn)的附圖分別顯示與右側上的每一附圖相關聯(lián)的剖面放大圖。
此處,閥體60實例性地具有杯或碗的形狀,且具有波紋管形外殼、在很大程度上平整且相當剛性的閥盤60a、以及緊固在閥盤60a處的中心剛性張力桿62。在進行預組裝時,通過張力桿62將閥體60扣合在帽61的適合中心扣合開口中。
盡管閥體60的構造可如圖1a至1c所示,然而,閥體60可具有在其前端處開口的容器的設計,其中,張力桿62朝開口前端延伸且在適當時從開口前端中突出。
波紋管形外殼中面對閥盤60a的環(huán)形前端60b在帽61中被定位成在徑向上處于例如約0.1mm的輕預應力或偏置下而在軸向上優(yōu)選地處于例如約0.5mm的更大預應力或偏置下。由此,波紋管被相應地壓縮,且軸向預應力或偏置在相對剛性的被扣合張力桿62上得以維持。因此,閥是以受預應力的在徑向上完全無間隙的方式居中,且在隨后將帽61啟用并通過使流體流過來打開閥時也保持此種性質。本申請中將此種軸向預應力或偏置稱為對閥的預應力或偏置。此種性質或特征僅在使用帽61時能實現(xiàn),且其提供或表現(xiàn)出多種益處或優(yōu)點。因此,在無預應力或偏置的情況下,啟用路徑將必須被選擇成非常大,以使其在本實例中確保在第一位置中具有約0.2mm的消毒狹槽(考慮到所有公差及一次性構件(包括一次性構件生產))。此外,啟用路徑將必須選擇成非常大,以使其在第一位置中(考慮到所有構件(包括機器)的所有公差)使彈性體構件的密封環(huán)抵靠閥座的密封環(huán)(此處為圓錐形)受到軸向預應力或偏置,此會在最高達所需打開壓力下仍實現(xiàn)所需安全流體密封性。對于例如180mbar的所需打開壓力,需要約1N的實例性軸向預應力。倘若帽的可安全實現(xiàn)啟用路徑是例如0.8mm(且與其相關聯(lián)的在機器側上所保持的總啟用路徑是大約1.4mm)且經預組裝或經預安裝的一次性構件的公差加在一起是0.2mm,則在第二位置中閥的實際軸向預應力或偏置仍將是0.4mm。因此,閥的軸向柔度的中間彈簧勁度是2.5N/mm或45mbar/0.1mm。在尺寸的不確定度是0.2mm時,此將使得打開壓力的不確定度是90mbar,即,設定值的50%。通過使流體流動速率提高例如600ml/min,此將例如產生600mbar的壓力降。
通過上面所述的預應力或偏置及例如0.4mm的翹曲或變形,會有利地實現(xiàn):在前面所述的相同路徑-公差關系下,在圖1b所示的閥位置中,張力桿62將剛好從帽61的環(huán)形前端61a(其被布置在張力桿62處)安全地軸向升起。因此,現(xiàn)在,閥的實際軸向預應力或偏置結果是:0.4mm+0.4mm=0.8mm。因此,閥1的中間彈簧勁度現(xiàn)在應僅為1.25N/mm或22.5mbar/0.1mm,以便使所需打開壓力再次是180mbar;然而,這次不確定度被減半至45mbar,即,僅為設定值的25%。由于彈簧特性線已變得更平的事實,會獲得更平的壓力降體積流量特性線,以便例如在流動速率是600ml/min時獲得約450mbar的壓力降。另一方面,此低壓力降會有利地影響特性線的準確度,且另外具有其他有利性質:例如通過使用根據本發(fā)明的閥,可以對應較低壓力來設計盒900及機器(圖中未顯示)中的泵以作為透析器的入口止回閥。用于靜脈魯爾接頭添加處的入口止回閥可由于打開壓力具有較大可再現(xiàn)性而被設計成具有較小打開壓力,從而使操作人員需要較少努力便能通過注射器將藥物壓入至血液回路中。由于此閥也可在治療完成時用于動脈血液回路的事實,壓力降及剪切速率也會隨著流動速度降低,從而使溶血現(xiàn)象相應地得以減少。
視需要由相對剛性材料PP(彎曲彈性模量是大約1750N/mm)制成的帽61同樣具有以無游隙的預應力方式接納優(yōu)選地彈性閥體60(其優(yōu)選地由相對柔性硅橡膠材料(彎曲彈性模量是大約15N/mm)制成)的任務,以使閥體60以較低軸向公差(例如+/-0.1mm)保持在第一位置中且在第二位置中使閥體60以同樣較低的公差進行轉移,其中,在第二位置中,帽61中面對膜的環(huán)形表面61c與閥座803的環(huán)形表面803a彼此觸碰。由此,啟用路徑的明顯更大公差及相關聯(lián)啟用軸向力(在各圖的實例中,從機器向前穿過純粹視需要而設置的致動器傳感器墊950并通過致動器傳感器墊950影響致動器951(參見圖3f))保持遠離閥且與閥解耦,而這在膜800與閥體60之間未定位有剛性帽61的情況下是不可能實現(xiàn)的。此外,在帽61的本申請所示實施例中,帽61是以一種簡單的方式齊平地安裝或裝配或置入至盒900的通道邊緣的膜平面,其中,其環(huán)形前端表面61b面對膜。帽61具有徑向延伸、徑向突出及/或徑向回彈性舌或銷63。舌或銷63負責將閥構造1以被界定且安全的摩擦閉合方式保持在閥座803中。將參照圖3a至3d來詳細地描述彈簧舌或銷功能。另一方面,帽61優(yōu)選地在所有側上均裝配有眾多排放結構及貫通開口結構,此確保能進行安全氣體消毒及通氣并且保證無壓力降的通路(在沒有閥時,在600ml/min下,壓力降的量低于大約10mbar)。
閥座803是盒900的一部分,其同樣包括具有連接器側空間831的硬本體830。
在圖1b所示實例中,對閥體60的預應力或偏置是通過將張力桿62撐靠在帽61的環(huán)形表面61a上來實現(xiàn)。然而,在圖1c所示位置中,張力桿62不再被支撐至環(huán)形表面61a上。由于包括圓錐環(huán)形區(qū)段803b(其可符合圖3d所示的密封區(qū)826),因而使閥體60出現(xiàn)張力。
圖2a至2d顯示兩件式預應力閥的另一種設計,其具有彈性閥體熱塑性帽,所述彈性閥體及熱塑性帽被插入閥座中。圖2a以分解圖(左)及組裝圖(右)顯示閥構造1。圖2b顯示閥構造處于受預應力的第一位置,圖2c顯示其處于第二位置,不過此處不具有流量,且此外,圖2d顯示其處于第二位置,不過此處具有最大流量或處于最大流量期間。
帽70在很大程度上保持其設計(這從前述各圖中已知),但現(xiàn)在在底部處另外包括環(huán)形前端70a及保持突出部或固持鼻凸71,保持突出部或固持鼻凸71徑向向內部突出。圖2a至2d所示實例性帽70被設計成是通過多次開閉式注射成型而生產,所述多次開閉式注射成型分別具有任選的中心熱通道注射且是非常經濟的。
帽70包括中心致動器工作表面或接觸表面72,致動器950可通過膜800來沖擊中心致動器工作表面或接觸表面72。
閥體70b包括中心圓錐形心軸73,其被無游隙地接納在帽70的對應圓錐體中。連接隔膜74在心軸73與固持密封環(huán)75-76-77之間延伸。
閥體70b在未裝配狀態(tài)中包括稍微翹曲的連接隔膜或隔膜78,隔膜78朝底部(參照圖2a所示)或背對膜居中地布置。在將閥體70b預組裝在帽70中(通過將固持密封環(huán)75-76-77扣合在支撐凸緣76中,直至其與帽70的固持鼻凸或突耳71咬合或互鎖為止,使得支撐凸緣76位于固持鼻凸或突耳71上)時,此翹曲將已被抵消,或者隔膜78將已彈性變形使得在相反方向上(即,向頂部)形成輕微翹曲,參見圖2b。相反方向上的翹曲會在啟用(即,在轉移至第二位置中時,參見圖2c)時被增強或強化且在治療流體流過時(參見圖2d)被再一次增強或強化。
固持密封環(huán)75-76-77相對于隔膜78是以緊湊及/或厚壁方式而構造的。在使固持密封環(huán)75-76-77相對于心軸73進行軸向移位時,在隔膜78中一側上會出現(xiàn)彎曲應力,這在原定的技術性注射成型設計中不斷地具有使固持密封環(huán)75-76-77再次向底部翹曲或變形的效應。在另一側上,通過使固持密封環(huán)75-76-77進行軸向移位也會出現(xiàn)周應力。此周應力會試圖或力圖使固持密封環(huán)75-76-77翹曲或變形回至其初始直徑。由此,固持密封環(huán)75-76-77在此情形中具有最大直徑,使得隔膜78實質上平整地翹曲且因此將壓縮應力向外施加至固持密封環(huán)75-76-77上。一旦超過此中性點,壓縮壓力便再次降低,且固持密封環(huán)75-76-77增添軸向力分量或使軸向力分量轉向,此軸向力分量會試圖使其在相反方向上(在閥打開的方向上)移動或移位。此軸向力分量與隔膜78中不斷增大的彎曲應力重疊,且會使得閥打開特性的彈簧勁度降低。僅通過帽70中的預應力,便可通過處于第二位置的閥體70b中的實際預應力而實現(xiàn)足夠高的路徑,在這種情況下,此種重新成拱形效應容許或能夠使特性線進一步變平整。
固持密封環(huán)75-76-77可以是周邊徑向區(qū)段,其包括彼此不同的兩種直徑且此兩者之間設置有階部,且此周邊徑向區(qū)段在其徑向截面中閉合閥體(即,徑向邊緣)。
由此,圖2a至2c顯示呈心軸圓盤位于帽中或閥體的心軸被插入帽的圓錐體中的形式的閥構造1,閥構造1是兩件式、由彈性體/熱塑性塑料制成且以圓錐形進行密封。
在圖2b所示實例中,對閥體70b的預應力或偏置是通過將閥體70b撐靠在扣合帽70的固持鼻凸或突耳71上來實現(xiàn)。然而,在圖2c所示位置中,閥體70b不再被支撐至固持鼻凸71上。由于包括圓錐環(huán)形區(qū)段803b(其可符合圖3d所示的密封區(qū)826),因而使閥體70b出現(xiàn)張力。
圖3a至3d顯示根據本發(fā)明的醫(yī)學功能器件的另一實施例,在此種情況中,純粹實例性地是具有閥構造1的血液盒900。圖3a至3d以呈半剖面形式的立體分解圖全面地顯示閥構造1的各部分或元件。盒總成由半打開治療盒900或其向頂部開口的閥座803及覆蓋膜800組成,閥座803優(yōu)選地由PP或其他熱塑性注射成型材料(例如,聚氯乙烯,簡稱為PVC)或聚碳酸酯(簡稱為PC)制成,參見圖3a,覆蓋膜800與通道邊緣齊平,從而將盒900閉合,然而覆蓋膜800是足夠柔性的且優(yōu)選地由PP-TPE疊層式或多層式擠制物制成(“TPE”代表熱塑性彈性體)或由其他柔性擠制物材料(例如,軟PVC或熱塑性聚氨酯(簡稱為TPU))制成。
膜800具有例如0.24mm的厚度,且以焊接、膠合或壓縮方式與周邊膜條814的邊緣齊平。所述膜優(yōu)選地在初始狀態(tài)中(即,在第一位置中)是以平整方式被布置,使得其可附裝或貼附至盒;其有利地可相對于頂部(即,遠離盒900)而凹陷以使膜800受到特別小或不受到拉伸應力,從而在進行啟用所需的移位或移動時僅出現(xiàn)一個凹陷。對于平整膜構造,使膜拉伸不足2%是啟用凸起較低(例如,0.8mm)的結果。此處所使用的具成本效益且具有很低彈性比例的膜類型可在不受破壞風險的情況下被拉伸,其中,膜800在所述拉伸中因閥啟用而首先承受最大約20N的力。此力最初是被另外施加的,其在治療過程期間通過膜的塑形變形而幾乎減小至零。
圖3d所示閥座803在幾何上被實例性地構造或設計成使得其不會由于注射成型及脫模過程而包括任何底切。由于治療盒900中的閥功能始終與從軟管管路到達且將流入盒900中的流體有關的事實,盒900無論如何均在相關點或位置處需要圓柱形管道構造804。圓柱形管道構造804通過孔通向盒900的通道及腔室構造中(即,本申請中是通向閥座803的下部區(qū)域中)。這樣一來,對于將具有所示設計的止回閥閥座集成在盒900中而言,將不會出現(xiàn)額外成本。
閥座803含有至少一個外出流體通道808。
閥座803在固定或啟用方向上被特別設計成以剛性方式穿過圓柱形的幾乎垂直的圓柱體壁836且穿過寬的閥座支撐前端837,閥座支撐前端837可以是周邊表面且可垂直或實質上垂直地設置在圓柱體壁836處或圓柱體壁836上及/或可合并至圓柱體壁836中。
管道構造804(僅優(yōu)選地,為圓柱形)可通向圓柱體壁836中。
外出流體通道808優(yōu)選地在圓柱體壁836上方向外延伸。
閥構造1由帽801(優(yōu)選地由PP制成或由其他相對剛性熱塑性注射成型材料(如PC或硬PVC)制成;參見圖3b)及閥體802(參見圖3c;優(yōu)選地由LSR(液體硅橡膠)、大量具成本效益的彈性體制成,所述彈性體具有足夠低的壓縮形變、對消毒具有良好的耐性且具有良好的血液兼容性)組成的。
帽801具有拱架形狀,且具有數個開口或貫通開口805,開口或貫通開口805在徑向上向外部開口而在軸向上向頂部開口。在這些開口或貫通開口中,布置有扣合舌或銷806??酆仙嗷蜾N806可徑向向內部彎曲,例如,扣合舌或銷806的尖點或峰每發(fā)生0.2mm徑向偏轉需要大約1N的較低力??酆仙嗷蜾N806僅局部地(例如,大約30%)閉合開口或貫通開口。
在優(yōu)選實施例中,開口或貫通開口805的數目及扣合舌或銷806的數目優(yōu)選地分別是奇數,因為奇數劃分會提高帽801在閥座803中居中的準確性(在這些實例性實施例中,兩個在二維上居中的開口或貫通開口805始終面對扣合舌或銷806,或者扣合舌或銷806與開口或貫通開口805中的每一個相鄰同時維持狹縫或狹槽)。在閥座外徑是33mm時,開口或貫通開口或扣合舌或銷806的數目優(yōu)選地是9,且有利地可處于7至11的范圍內。
由于開口或貫通開口805或者扣合舌或銷806的數目相對較大,因此不必進行所規(guī)定或所確定的旋轉定向便可將閥構造1安裝在閥座803中是可能的。甚至當優(yōu)選地垂直或實質上垂直的圓柱形壁(在本申請中被稱為帽接納閥座圓柱形壁807及817)在一至三個點處由外出流體通道中斷時,這些圓柱體壁或閥座803的剩余壁分段仍足以使帽801充分地居中或對準,從而使其維持在所需位置并在所有開口或貫通開口805中為治療流體實現(xiàn)足夠低的流阻。
在最大流量是約600ml/min時,處于已安裝及已啟用狀態(tài)的帽801的流阻僅例如為大約20mbar且因此在閥1被安裝成流入式的情況下僅構成總流阻的大約4%至5%。
帽801優(yōu)選地被設計成以不具有滑道但具有大量模穴的開閉注射成型方法且以具成本效益的方式來加以生產。
帽801包括周邊(優(yōu)選地,尖銳的)邊緣,所述周邊邊緣以參考編號809及827表示、位于相同高度上,且優(yōu)選地具有:U形支撐拱架810,向底部開口,此能夠使帽801具有穩(wěn)定性或增強帽801的穩(wěn)定性;以及扣合舌或銷806,為可彎曲或柔性的,且因此為注射成型構建了分離平面。由于因注射成型元件或構件(首先,其是通過多模穴成型而生產的)而在主要分離平面中始終出現(xiàn)邊緣及模具失配的事實,本申請中必須指出,將在以邊緣或夾角的形式進行構造時所包括的邊緣尖銳角度以及系統(tǒng)性徑向模具失配謹慎地規(guī)劃或設計成用于閥功能的功能性元件(下文將進一步進行詳述)。
在本申請中也被稱為上部帽前端811的上表面或平面形成圓頂狀或拱形構造的最高區(qū)段或部分,所述圓頂狀或拱形構造包括支撐拱架810且代表用于通過機器的致動器傳感器單元(縮寫為ASE)通過膜800引入或起始啟用力、啟用路徑及支撐力的機械界面。上表面或平面優(yōu)選地代表徑向結構化貫通凹槽816,其具有優(yōu)選地平整的無中斷前端,所述前端的直徑可處于6.5mm至8.5mm的范圍中。由此,環(huán)形前端(在對閥的啟用期間是致動器951(參見圖3f)的作用接觸表面)的直徑及大小或尺寸處于為致動器傳感器單元提供啟用凸丘(圖中未例示)的范圍內,所述啟用凸丘具有對于力及路徑來說足夠的過渡區(qū)域,然而,同時與最大座直徑13mm具有足夠遠的距離。這樣一來,在一側上,在將閥啟用時對膜800的拉伸會受限,且在另一側上,將被轉移且僅在膜800拉伸時耗費的啟用力得以最小化。
在底部上閉合或覆蓋帽801的表面或平面(在本申請中也被稱為下部帽環(huán)形前端812)與閥座803的優(yōu)選地周邊或閉合支撐表面一起為下部扣合環(huán)形前端812形成功能性系統(tǒng),以確保使啟用路徑是短的且使帽801處于恒定的精確條件。
在上部環(huán)形前端811上且在圓錐體接納部或引入口815(其在運作狀態(tài)中接納閥體的居中圓錐體820)的區(qū)域中,帽801視需要包括為使消毒氣體充分地到達帽801、閥體802以及閥座803的圓柱體壁807及817的許多表面部分而需要的數個結構,例如結構化凹槽816、凹口及回彈部。
為使元件或構件維持對稱性且不顯著的翹曲,這些外結構及內結構以偶數數目或相等數目被同心地布置且相對于貫通開口805/扣合舌或銷806的數目被劃分。由于貫通開口805/扣合舌或銷806的數目優(yōu)選地是奇數的事實,在每一半剖面圖中(或在穿過帽801的中點所截取的每一正截面中)可以在一側(右側或左側)上看到扣合舌或銷、拱架或支撐舌或銷或其區(qū)段,而由于不對稱性這在相對側上是看不到的。然而,此剖面圖不應導致如下錯誤理解/錯誤解釋:在某一點或位置處,結構或支撐件缺失,或者元件或構件未被支撐地懸在半空中。而是,在表面范圍內存在材料接觸與非接觸的均勻分別。
帽801的剛性不僅由拱形或圓頂狀結構810、而且由優(yōu)選地徑向向外設置的垂直圓柱體壁819及優(yōu)選地周邊壁(其呈陡圓錐形、位于周邊狹槽之內及之外,所述狹槽在本申請中也被稱作帽居中凹槽817a)來促成。通過高軸向剛性,可以獲得具有相對均勻壁厚度的結構。由于被支撐在帽801的下部環(huán)形前端812上,對帽801的上部環(huán)形前端811施加60N的軸向力僅能使得優(yōu)選地中心圓錐體接納部815下降約0.04mm。
閥座803中與帽801的邊緣809鄰接的圓柱體壁807的直徑以可界定方式被設計為大于帽801在拱架810的邊緣827處的剛性外徑且大于帽801在斜面周邊邊緣處朝下部環(huán)形前端812的剛性外徑。對于此種間隙式設計,帽801可傾斜最高達6度,而在兩個硬直徑處均不會抵靠硬圓柱體壁807發(fā)生側傾??傊ㄟ^應用/安裝在機械上無法實現(xiàn)使帽801傾斜大于3.4度。
閥座803視需要包括扣合臺面或階部828,扣合臺面或階部828設置在從圓柱體壁836至扣合接納閥座圓柱體壁817的路徑中。此代表直徑朝閥座803的內部是漸縮或縮小的。
閥體802視需要具有滾動波紋管形式且同樣視需要具有如下功能元件:居中圓錐體820,優(yōu)選地被居中布置且朝帽801一直上升至前端表面829或與前端表面829鎖定在一起;支撐前端821,在第二位置中,閥座803的居中止擋心軸或褶皺部824a抵靠支撐前端821進行擠壓或彎曲;至少一個輔助居中凸丘822,至少在第二位置中,輔助居中凸丘822觸碰居中止擋心軸或褶皺部824a;以及彈簧隔膜823,被設置成周邊閉合的形式(即,實例性地是圓形的),但朝向頂部而開口(參照呈已安裝狀態(tài)的圖中所示)。閥體進一步包括徑向向外突出的優(yōu)選地周邊支撐環(huán)或固持環(huán)825,其可僅突出穿過居中心軸的尖端且是閥體803中徑向突出最遠的區(qū)段。
在優(yōu)選實施例中,閥座803的內建開口具有13mm的最大直徑(在膜層的點處)。
在根據本發(fā)明的某些實例性實施例中,如圖3c中所見,居中圓錐體820是居中布置的截頭圓錐體。其圓錐體外殼表面優(yōu)選地在組裝時用作進入相關聯(lián)居中圓錐體區(qū)域或圓錐體接納部815的導入斜面,并且以所界定的低殘留間隙朝帽801徑向居中。
在根據本發(fā)明的特定實例性實施例中,止擋前端821被居中布置且可為居中圓錐體820形成截頭圓錐體的底表面。就閥座803的居中止擋心軸或突出部824a來說,當使用閥作為止回閥時,會在閥的相反方向上發(fā)生對閥的軸向低游隙限制以及通過極端操作壓力實現(xiàn)的移動止擋。
在根據本發(fā)明的某些實例性實施例中,任選的輔助居中凸丘822與居中止擋心軸或突出部824a中通常為圓形的實質上圓柱形外殼表面一起以一種有利的方式形成另一種間隙通常略微受限制的徑向居中構造。例如在進行組裝程序時,所述間隙通常略微受限制的徑向居中構造可有助于(或負責)防止閥在閥座803中傾斜,然而,在運作期間,會同時對閥的打開特性施加可能低的作用或影響。
有彈力的連接隔膜或彈簧隔膜823可有利地類似于滾動波紋管。此可有利于將密封環(huán)824正確地定位或固定在兩種操作狀態(tài)或位置中:由于密封環(huán)824是可彎曲或柔性的事實,對密封環(huán)824的軸向預應力或偏置以及軸向操作預應力或偏置可抵靠密封環(huán)區(qū)826而積累。由此,彈簧隔膜823可在徑向上形成不透流體的區(qū)一直到達密封環(huán)824。最終,彈簧隔膜823也可在預應力或偏置下將支撐或固持環(huán)825保持至固持突耳或者支撐舌或銷818上,且彈簧隔膜823在安裝期間及在操作位置期間在打開流動方向上徑向地與支撐或固持環(huán)825對準。
如圖3a至3d中所見,由于在工廠制造時閥體802已被插入帽801中,因而一旦閥體802被嚙合在扣合件801中,帽801便使閥體802處于彈性預應力位置。
以這種方式實現(xiàn)的預應力優(yōu)選地僅僅是壓力或尺寸力,由此閥在被使用時應如預期的那樣打開。
所屬領域的技術人員已從圖3c認識到圖3e至3h所詳細顯示的內容,即,當圖3c所示閥體802被嚙合在圖3b所示帽801中時,彈簧隔膜823可充當或用作彈簧或重置元件。在閥體802被嚙合在帽801中的情況下,通過彈簧隔膜823受到預應力的閥體802對其自身進行固持或支撐,其中,在一側上支撐環(huán)825位于支撐舌或銷818后面而在另一側上居中圓錐體820處于圓柱體接納部815中。在此種狀態(tài)下,彈簧隔膜823會彈性地受到預應力,這是因為閥體802由于閥體802及帽801在已裝配狀態(tài)中的尺寸而通過形式閉合被迫處于彈性受預應力狀態(tài)。
當帽801與被嚙合在其中的閥體802一起被插入圖3d所示閥座803中以使得扣合舌或銷806設置在閥座壁中或帽接納閥座圓柱體壁817中時,在此種情況下,閥座803的密封表面或密封環(huán)區(qū)826與閥體802的密封環(huán)824之間會存在寬度為b的狹槽。因此,在支撐舌或銷818與閥座止擋環(huán)形支撐件813之間會存在寬度為a的另一狹槽。當存在兩個狹槽(即,可打開或檢測到兩個狹槽)時,則會存在或實現(xiàn)適用于根據本發(fā)明的實例性實施例進行氣體消毒的第一位置。狹槽b可小于或窄于狹槽a。
通過路徑擠壓/移位或移動及/或對帽801施加比預應力大的力(此是通過將致動器951(直接地或通過致動器傳感器墊950)擠壓至膜800上而實現(xiàn)),當密封環(huán)824被緊緊地擠壓或密封地擠壓至密封表面826上時,狹槽b可閉合。由此,假設或預期盒900被安裝成固定的,且具有閥體802的帽801可相對于閥座803移動/調整。如果狹槽b被閉合,則會存在或實現(xiàn)本實例性實施例的第二位置。
被插入有閥體802的帽801因帽801的貫通開口805而能使流體通過,使得來自側面及/或頂部的流體可穿透帽。
在根據圖3a至3d的實例性實施例中,為將閥打開及閉合而需要的路徑擠壓/移位或移動在閉合位置與打開位置之間非常小,例如,僅0.8mm。這與預應力或偏置相結合會使彈簧隔膜823的彈簧特性線能夠非常平整。因此,將密封環(huán)824緊緊地擠壓至密封表面826上所需的密封力已通過非常小的路徑擠壓而實現(xiàn),且會隨著路徑擠壓增加而略微有所改變。一旦密封環(huán)824因路徑擠壓而推擠密封表面826,便會根據跳躍函數或階梯函數或不連續(xù)函數而突然或逐步地得到密封力。
圖3e至3h以已合并或已組裝狀態(tài)且以不同閥位置顯示圖3a至3d所示實施例。圖3e顯示閥在機器門被關閉之前處于第一初始位置,圖3f顯示在關閉機器門并具有最大體積流量的治療流體時閥處于第二被啟用位置,圖3g顯示在使治療流體受到最大密封壓力時閥處于第二被啟用位置,且圖3h顯示在打開機器門、隨后從治療器件拆卸盒900時閥處于第二被啟用位置。
在圖3e至3h中,大箭頭指示體積流量;小箭頭指示可在有關元件或構件之間形成的狹槽。
在圖3a至3h所示實例中,對閥體802的預應力或偏置是由如下事實產生:閥體802由其支撐或固持環(huán)825支撐至帽801的支撐舌或銷818上。此外,其居中圓錐體820閉合地安放在圓錐體接納部815處。然而,在圖3h所示位置中,閥體802不再被支撐至支撐舌或銷802上。由于閥體802包括密封環(huán)824,因而閥體802出現(xiàn)張力,閥體802將自身支撐至閥座803的密封環(huán)區(qū)826上。