JP2000354632A - 方向性バルブ - Google Patents

方向性バルブ

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JP2000354632A JP2000124628A JP2000124628A JP2000354632A JP 2000354632 A JP2000354632 A JP 2000354632A JP 2000124628 A JP2000124628 A JP 2000124628A JP 2000124628 A JP2000124628 A JP 2000124628A JP 2000354632 A JP2000354632 A JP 2000354632A
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coil
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directional
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 問題を解決した方向性バルブを提供すること
である。 【解決手段】 バルブ本体は強磁性材料を含み、少なく
とも1つのコイルが磁気的にバルブ本体と結合可能であ
り、電流源がコイルと接続されており、制御ユニットが
電流源を制御し、これによりコイルを流れる電流が制御
され、コイルはバルブ本体と磁気的に、閉鎖方向または
開放方向の一方で結合されるように構成して解決され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、呼吸装置用の方向
性バルブであって、バルブ本体とバルブシートとを有
し、該バルブシートの、バルブ本体との接触面は恒久的
に水平である形式の方向性バルブに関する。
【0002】
【従来の技術】方向性バルブは呼吸装置、とりわけ麻酔
装置で、流れの方向を切り換えるために使用される。一
般的には麻酔装置の吸気ラインに1つの方向性バルブが
配置され、その呼気ラインに1つの方向性バルブが配置
される。方向性バルブは患者の呼気抵抗および吸気抵抗
に影響を及ぼしてはならず、また麻酔装置の流量測定を
妨げてもならない。この条件に適合するための1つの手
段は、開口抵抗をできるだけ小さくした方向性バルブで
ある。従って方向性バルブは一般的にディスクバルブと
して構成される。すなわち方向性バルブはディスク形状
のバルブ本体を有し、これはバルブシートの上にルーズ
に静止している。
【0003】しかしこの形式の方向性バルブは欠点を有
する。1つの欠点は、湿潤ガスが麻酔装置に存在するた
めに生じる。バルブ本体が湿ることがあり、そのため表
面に張力が生じ、これにより開口抵抗が増大する。
【0004】別の欠点は、バルブ本体の形状である。こ
のバルブ本体がソフトで軽量のディスクとして構成され
れば、逆行性の漏れが発生することがある。さらにバル
ブ本体は、高い背圧によってバルブ開口部まで押圧さ
れ、変形してしまうことがある。このことはもちろん重
大な問題である。なぜなら方向性バルブが動作を停止す
ることがあるからである。逆行性の漏れは比較的に重い
方向性バルブを使用することで低減することができる。
しかしそのためもちろん、バルブの開口圧力が増大し、
バルブ本体が湾曲するようになる。剛性の高いバルブ本
体(セラミックディスクの使用)には、カルシウム等が
バルブシートに堆積することにより漏れる危険性があ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、前記
の問題を解決した方向性バルブを提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によ
り、バルブ本体は強磁性材料を含み、少なくとも1つの
コイルが磁気的にバルブ本体と結合可能であり、電流源
がコイルと接続されており、制御ユニットが電流源を制
御し、これによりコイルを流れる電流が制御され、コイ
ルはバルブ本体と磁気的に、閉鎖方向または開放方向の
一方で結合されるように構成して解決される。
【0007】
【発明の実施の形態】バルブ本体が強磁性材料を含み、
2つのコイルの一方をバルブ本体の上部に、他方をバル
ブ本体の下方に配置すれば、バルブ本体をバルブシート
に対して押圧したり、バルブシートから離したりを、そ
れぞれのコイルを流れる電流の制御によって行うことが
できる。
【0008】バルブ本体が恒久的に磁化された材料を含
み、コイルがバルブ本体とバルブ開口部を包囲すれば
(最大可能な磁気結合をコイルとバルブ本体との間で得
るために)、方向性バルブはサーボシステムとして動作
することができる。方向性バルブが閉鎖位置にあるべき
場合には、電流がコイルを介して供給され、バルブ本体
をバルブシートに対してより強く押圧する磁界が発生さ
れる。これにより相応に漏れの危険性が低減される。
【0009】方向性バルブが開放位置にあるべき場合に
は、電流が逆転され、これにより電磁界がバルブ本体を
持ち上げる。このようにして最小の開口圧力が達成され
る。
【0010】無電流状態になれば、方向性バルブは従来
技術と同じようにして動作することとなる。従って方向
性バルブの動作は中断されない。このことは、バルブが
麻酔装置およびその他の呼吸装置に使用される場合、重
要な安全面となる。
【0011】コイルを流れる電流は電流源から制御さ
れ、電流源はまた制御ユニットにより制御される。基本
的に制御ユニットは電流源を、方向性バルブの動作が呼
吸装置の吸気フェーズおよび呼気フェーズと平行するよ
うに制御する。吸気ラインの方向性バルブは吸気の間開
放し、呼気の間閉鎖する(呼気ラインの方向性バルブに
対しては反対のことが当てはまる)。しかしこの単純化
した形式の制御は所定の制限された条件下(例えばバイ
アスフローが使用されず、患者が自発呼吸しない)での
み可能である。
【0012】より精緻な、呼吸の種々のフェーズに向け
られた、例えば麻酔中の制御も可能である。従って制御
ユニットは、これが電流源をバルブ本体の位置のセンシ
ングにより制御するように構成できる。このことはコイ
ルのインダクタンスをセンシングすることにより達成さ
れる。択一的に、バルブ本体の運動により発生されたE
MFをセンシングし、電流源の制御に使用することがで
きる。バルブ本体の変形さえもインダクタンスの変化か
ら検知することができる。
【0013】他のパラメータを制御に使用することもで
きる。例えば方向性バルブのインレット側とアウトレッ
ト側との間の圧力勾配、および方向性バルブを流れる流
量を使用できる。これらのパラメータは、圧力計または
流量計を備えた方向性バルブの構成によって、または呼
吸装置に存在する圧力計または流量計からの測定信号を
使用することにより得られる。
【0014】
【実施例】図1は、従来公知のように吸気ライン6,患
者ライン8および呼気ライン10により患者4に接続さ
れた呼吸装置2を示す。呼吸装置2は例えば麻酔装置で
あってもよく、患者ライン8は気管チューブとYピース
であってもよい。
【0015】第1の方向性バルブ12が吸気ライン6
(または吸気ライン6と患者ライン8との間)に、第2
の方向性バルブ14が呼気ライン10(または呼気ライ
ン10と患者ライン8との間)に配置されている。
【0016】方向性バルブ12,14の機能は主とし
て、ライン6,8,10を流れるガスの一方向通過を達
成することである。従って方向性バルブは逆行性の漏れ
を許容してはならない。同時に方向性バルブ12,14
には、患者4に対して付加的な呼吸抵抗を吸気および呼
気中に形成しないことが所望される。従って方向性バル
ブはフォワード方向に簡単に開放しなければならない。
【0017】図2は、第1の方向性バルブ12(第2の
方向性バルブも同じ構造を有する)の第1実施例を示
す。この実施例では、吸気ライン6は第1の方向性バル
ブ12のインレット側に接続されており、患者ライン8
は第1の方向性バルブ12のアウトレット側に接続され
ている。この実施例ではバルブ本体18がディスク形状
であるが、他のデザインも可能である。バルブ本体18
の表面はバルブシート16と接触しており、ソフトな材
料から作製しなければならない。フード20がバルブシ
ート16とバルブ本体18を包囲している。フード20
は有利には透明であり、オペレータが可視検査すること
ができる。
【0018】コイル22が第1の方向性バルブ12の一
部を取り囲んでおり、バルブ本体18と磁気結合する。
バルブ本体は永久的に磁化された強磁性材料を含むか、
またはこれからなる。電流がコイル22に電流源24か
ら供給されると、バルブ本体18はコイルを流れる電流
の方向に依存してバルブシート16に押圧されるか、ま
たはバルブシート16から持ち上げられる。方向性バル
ブ12の基本機能は、電力がなくなっても相応に無駄な
く強化できる。これは患者の安全性に対して非常に重要
である。
【0019】電流源24は制御ユニット26により、適
切な制御パラメータに基づいて制御される。これら制御
パラメータのいくつかは、EMF、インダクタンス等の
変化から得られ、バルブ本体18がライン6,8のガス
によって影響を受けると、コイル22に変化が発生す
る。これらパラメータの検出は、例えばコイル22の電
圧を電圧計28により測定し、測定値を制御ユニット2
6に送出することにより行われる。択一的にまたは補充
的に、コイル22の電流を測定し、測定値を制御ユニッ
ト26に送出することもできる。
【0020】図1を再度参照する。制御ユニット26は
図示の実施例では呼吸装置2に組み込まれており、第1
の方向性バルブ12の制御のために第1の電流源24A
を制御し、第2の方向性バルブ14の制御のために第2
の電流源24Bを制御する。択一的に別個の制御ユニッ
ト(マイクロチップ等の形態で)をそれぞれの方向性バ
ルブ12,13に組み込むこともできる。
【0021】制御パラメータを得るための付加的手段
は、第1の流量計30を吸気ライン6に、第2の流量計
32を呼気ライン19に、第1の圧力計34を吸気ライ
ン6に、第2の圧力計36を患者ライン8に、そして第
3の圧力計38を呼気ライン10に設けることである。
それぞれの方向性バルブ12,14を流れる流量、また
はそれぞれの方向性バルブ12,14のインレット側と
アウトレット側との間の圧力勾配を検出し、方向性バル
ブ12,14の制御のために制御ユニット26で使用す
ることができる。
【0022】ここで流量計と圧力計30,32,34,
36,38は方向性バルブ12,14に組み込まれた要
素とすることもでき、また呼吸装置2(またはこれに接
続された他の)の要素とすることもできる。
【0023】制御ユニット26は、電流源24を介しパ
ラメータを用いて、方向性バルブ12、14を制御す
る。ここでの制御は呼吸サイクルの各フェーズでバルブ
の自然位置(開放−閉鎖)が強化されるように行われ
る。多くの適用例に対して、制御ユニット26は、呼吸
装置の制御システムから呼吸サイクル等についての情報
を受け取るように構成することができる。択一的に制御
ユニット26は呼吸装置2の制御システムの組み込み部
分とすることもできる。
【0024】図3は、方向性バルブ12の第2実施例を
示す。第1実施例と同じように、吸気ライン6は方向性
バルブ12のインレット側と接続されており、患者ライ
ン8は第1の方向性バルブ12のアウトレット側に接続
されている。第1の方向性バルブ12は主として水平方
向にバルブシート16を有する。ディスク形状のバルブ
本体18がバルブシート16に静止している。バルブ本
体18は、これがバルブシート16と接触する箇所では
ソフトな材料から作製すべきである。フード20がバル
ブシート16とバルブ本体18を取り囲んでいる。フー
ド20は有利には透明であり、オペレータが可視検査す
ることができる。
【0025】この第2実施例では、方向性バルブ12は
第1のコイル40と第2のコイル42を有しており、第
1のコイルはバルブ本体18の下方に配置されている。
また第2のコイルはバルブ本体18の上方に配置されて
いる。バルブ本体は強磁性材料を含むか、またはこれか
ら作製される。
【0026】電流を第1のコイル40に第1の電流源4
4から、また第2のコイル42に第2の電流源46から
供給することができる。電流源44,46は制御ユニッ
ト26により適切な制御パラメータに基づいて第1実施
例と同じように制御される。これらのパラメータは、電
圧計28から、または電流源44,46から直接、また
は上記と同じように得ることができる。しかし電流源4
4,46の制御は異なる。なぜなら、電流は第1のコイ
ル40と第2のコイル42にそれぞれ交互に供給される
からである。
【0027】方向性バルブの別の実施例も可能である。
例えばコイルを別の箇所に配置して同じように作用させ
ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による方向性バルブを組み込んだ呼吸装
置の実施例である。
【図2】方向性バルブの第1実施例である。
【図3】方向性バルブの第2実施例である。
【符号の説明】
2 呼吸装置 4 患者 6 吸気ライン 8 患者ライン 10 呼気ライン 12,14 方向性バルブ 16 バルブシート 18 バルブ本体 20 フード 22;40,42 コイル

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 呼吸装置(2)用の方向性バルブ(1
    2,14)であって、バルブ本体(18)とバルブシー
    ト(16)とを有し、 該バルブシートの、バルブ本体(18)との接触面は恒
    久的に水平である形式の方向性バルブにおいて、 バルブ本体(18)は強磁性材料を含み、 少なくとも1つのコイル(22;40,42)が磁気的
    にバルブ本体(18)と結合可能であり、 電流源(24,24A,24B;44,46)がコイル
    (22;40,42)と接続されており、 制御ユニット(26)が電流源(24,24A,24
    B;44,46)を制御し、これによりコイル(22;
    40,42)を流れる電流が制御され、 コイル(22;40,42)はバルブ本体(18)と磁
    気的に、閉鎖方向または開放方向の一方で結合される、
    ことを特徴とする方向性バルブ。
  2. 【請求項2】 制御ユニット(26)はまた、電流源
    (24,24A,24B;44,46)を制御し、これ
    によりコイル(22;40,42)を流れる電流が制御
    され、 コイル(22;40,42)はバルブ本体(18)と磁
    気的に、閉鎖方向または開放方向の他方で結合される、
    請求項1記載の方向性バルブ。
  3. 【請求項3】 バルブ本体(18)は永久的に磁化され
    た強磁性材料を含む、請求項1または2記載の方向性バ
    ルブ。
  4. 【請求項4】 制御ユニット(26)は電流源(24;
    44,46)を、バルブ本体(18)の位置の誘導性セ
    ンシング、および/またはコイル(22;40,42)
    にバルブ本体(18)の運動により発生されるEMF、
    および/またはバルブ本体(18)の変形により引き起
    こされるインダクタンスの変化に基づいて制御する、請
    求項1から3までのいずれか1項記載の方向性バルブ。
  5. 【請求項5】 制御ユニット(26)は電流源(24,
    24A,24B;44,46)を、第1の圧力計(3
    4;36)と第2の圧力計(36;38)により供給さ
    れる測定値から得られた圧力勾配に基づいて制御し、 前記第1の圧力計は、方向性バルブ(12;14)のイ
    ンレット側圧力を測定するように構成されており、 前記第2の圧力計は、方向性バルブ(12;14)のア
    ウトレット側圧力を測定するように構成されている、請
    求項1から4までのいずれか1項記載の方向性バルブ。
  6. 【請求項6】 制御ユニット(26)は電流源(24,
    24A,24B;44,46)を、方向性バルブを流れ
    る流量に基づいて制御し、 該流量は、方向性バルブ(12;14)を流れる流量を
    測定するように構成された流量計(30;32)により
    供給される測定値から検出される、請求項1から5まで
    のいずれか1項記載の方向性バルブ。
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