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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein System zum Reinigen
einer inneren Körperhöhlung und
insbesondere ein System zum Durchspülen eines Dickdarms, um Fäkalmaterial
zu entfernen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Es
ist wohlbekannt, dass Individuen mit chirurgisch erzeugten Stomata
einige besondere Bedürfnisse
haben, die mit der Entleerung von Darminhalten durch das Stoma zusammenhängen. Das
Bedürfnis
nach einer sanften Spülmethode,
die Darminhalte aggressiv aufbricht, ohne die empfindliche Darmauskleidung
zu schädigen,
hat bekannte Vorrichtungen daran gehindert, eine schnelle Darmentleerung
erfolgreich und sicher zu erleichtern. Eine Spülung, insbesondere wenn sie
wiederholt vorgenommen wird, kann Schleimauskleidungen gefährden, was
zu aktinischen Veränderungen
schleimiger Membrangewebe führt.
Der Einsatz bekannter Systeme zur Spülung einer Körperhöhlung, typischerweise
eines Dickdarms, braucht eine lange Zeit, was die Lebensführung eines
Benutzers sehr stören
kann. Es ist daher wünschenswert,
ein System bereitzustellen, das eine sanfte Spülung erzeugt und es gleichzeitig
erlaubt, das zu entfernende Material aggressiv aufzubrechen.
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Versuche,
Systeme zu entwickeln, die als sanft zum Gewebe angesehen werden,
bestehen typischerweise aus Zuführbeuteln
auf Schwerkraftbasis mit einem einzigen Lumen und einer Düse mit fester
Durchflussmenge. Diese Systeme sind sehr langsam und werden im Allgemeinen
von Pflegekräften und
nicht vom Patienten zur Spülung
verwendet.
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Ein
bekanntes elektromechanisches System, gepulste Spülung und
Entleerung (Pulsed Irrigation and Evacuation (PIE)), pumpt ein sehr
großes Wasservolumen
(etwa 11,5 bis ungefähr
19 Liter) mit einer Durchflussmenge von zwei bis drei Litern pro Minute.
Das Wasser wird durch ein in das Rektum oder Stoma eingeführtes Spekula
gepumpt. Das Wasser wird in Aliquoten (25 – 1 – ml), die den Dickdarm in
sehr rascher Folge (z.B. ein bis vier Sekundenzyklen) wiederholt
füllen
und entleeren, gepumpt. Dieses System ist viel zu aggressiv, um
ständig
verwendet zu werden, außer
in ernsten Fällen
chronischer Darmverstopfung, in denen Alternativen begrenzt sind.
Diese Fälle
schließen
Patienten mit chronisch neurogenem Darm aufgrund einer Rückenmarksverletzung
oder -erkrankung ein. Somit ist das PIE-System viel zu aggressiv
für einen
breiten Einsatz und ist auf Fälle
beschränkt,
in denen andere, weniger aggressive oder weniger invasive Alternativen
nicht existieren. Die vorliegende Erfindung stellt eine Einrichtung
bereit, um die obigen Probleme anzugehen.
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Das
US-Patent 4,294,251 offenbart ein Saugspülsystem, das dazu benutzt werden
kann, die Grenzfläche
zwischen einer Prothese, etwa einer künstlichen Hüfte, und der kontaktierten
Spongiosa zu verbessern, in der sie befestigt ist. Das System umfasst
eine Sonde mit einem Wasserkanal, der allgemein außerhalb
einer Saugleitung angeordnet ist. Die Außenfläche der Sonde ist mit Öffnungen
versehen, um es dem Wasser in dem Wasserkanal zu erlauben, aus der
Sonde in Gestalt pulsierender Strahlen auszutreten. Die Öffnungen
können
so angeordnet sein, dass die Strahlen rechtwinklig zu der Längsachse
des Wasserkanals oder parallel zu ihm sind.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Ein
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist kurz gesagt ein Reinigungssystem
für den
Darm eines Patienten.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Düsenanordnung
bereitzustellen, wie sie im Anspruch 1 angegeben ist. Die Düsenanordnung
ist in der Vorrichtung des Anspruchs 9 enthalten.
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Diese
und andere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden teils ersichtlich
und teils im Folgenden herausgestellt. Dies sind lediglich illustrative
Aspekte der vorliegenden Erfindung und sollten nicht als vollständige Aufzählung der
zahllosen mit der vorliegenden Erfindung verbundenen Aspekte gesehen werden.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnung
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1 ist
eine perspektivische Ansicht der Düsenanordnung der vorliegenden
Erfindung.
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2 ist
ein Querschnitt entlang der Linie 2-2 in 1.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht des Inneren einer Übergangsnabe der Düsenanordnung aus 1.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht des Äußeren der Übergangsnabe aus 3.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht des Inneren des Nabendeckels der Düsenanordnung
aus 1.
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6 ist
eine perspektivische Ansicht des Äußeren des Nabendeckels aus 5.
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7 ist
eine perspektivische Ansicht des distalen Endes der Düsenanordnung
aus 1, die eine Ausführungsform mit drei Lumen illustriert.
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8 ist
eine perspektivische Ansicht des distalen Endes der Düsenanordnung
aus 1, die eine Ausführungsform mit zwei Lumen illustriert.
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9 ist
eine perspektivische Ansicht des distalen Endes der Düsenanordnung
aus 1, die eine Ausführungsform mit vier Lumen illustriert.
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10 ist
eine Querschnittsansicht, die die winkelmäßige Projektion der Lumen in
einer bevorzugten Ausführungsform
darstellt.
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11 ist
eine perspektivische Ansicht der Spülleitungsanordnung der vorliegenden
Erfindung.
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12 ist
eine auseinandergezogene Ansicht der Spülleitungsanordnung aus 11.
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13 ist
eine Querschnittsansicht entlang der Linie 13-13 aus 11.
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Detaillierte
Beschreibung
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Die
vorliegende Erfindung ist eine Reinigungssystemvorrichtung zum Spülen eines
Hohlraums zur Entfernung von festem und kolloidalem Material. Diese
Erfindung hat einen Nutzen für
eine breite Vielfalt industrieller, medizinischer und kosmetischer Anwendungen.
Ohne den breiten Ansatz dieser Erfindung zu verlassen, wird zur
Illustration eine medizinische Anwendung der Technologie benutzt.
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In
den 1 und 2 ist eine allgemein mit 10 bezeichnete
Düsenanordnung
gezeigt. Die Düsenanordnung 10 stellt
die Hauptkomponente eines Fördersystems
dar. Die Düsenanordnung 10 ist durch
einen Polyethylenschlauch 12 mit einem nicht gezeigten
Pumpsystem verbunden. Die Anordnung 10 umfasst ferner einen Übergangsnabendeckel 14 und
eine Übergangsnabe 16,
die genauer in den untenstehend erläuterten 3 bis 6 gezeigt
sind. Innere und äußere Düsenrohre 18 bzw. 20,
eine Düsenspitze 22 und
ein Positionierungsbund 24 vervollständigen die Hauptdüsenanordnung 10.
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Die 3 und 4 illustrieren
die Übergangsnabe 16 im
Detail. Die Übergangsnabe 16 umfasst
eine zentrale Öffnung 26,
mit einem Gewinde versehene Schraubenaufnahmen 28 und 30 sowie eine
Schulter 32. Die 5 und 6 illustrieren
den Übergangsnabendeckel 14 mit
einer zentralen Öffnung 34 und
einer zugehörigen
vorspringenden Schulter 35 und Schraubenlöchern 36 und 38.
Der Übergangsnabendeckel 14 umfasst
ferner eine Reinungsflüssigkeitseinlassöffnung 42,
einen gegenüberliegenden
Vorsprung 40 und eine Schulter 44.
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Die
Düsenspitze 22 weist
eine Vorderfläche 48,
einen inneren vorspringenden Abschnitt 52 und einen äußeren vorspringenden
Abschnitt 50 auf, wie am besten aus 7 bis 10 ersichtlich.
Es sind eine Reihe von Düsenanordnungen
entwickelt worden, die ein unterschiedliches Leistungsvermögen zeigen
und aus denen abhängig
von der speziellen Anwendung für
einen Einsatz ausgewählt
werden kann. In einer in 7 dargestellten ersten Ausführungsform
umfasst die Vorderfläche 48 drei Öffnungen
oder Lumen 54, 56 und 58, die als Resultat
eines Schneidens oder Einarbeitens von Fluidlumen in den Düsenkörper gebildet
sind. Der Winkel der Lumen bezüglich
der Achse der Düsenrohre 18, 20 ist
in 10 gezeigt. Dieser Winkel führt zur Abgabe des Fluidstroms
aus der Düsenspitze 22 unter
einem bevorzugten Winkel von 60° bezüglich der
Achse der Düsenrohre 18, 20.
Ein akzeptabler Bereich für
die Abgabe des Fluidstroms bezüglich
der Achse der Düsenrohre
liegt zwischen ungefähr
30° bis
ungefähr 60°. Der Zweck
dieses Winkels besteht darin, dem Fluid beim Verlassen der Düsenanordnung
einen Drall mitzugeben und kann abhängig von der speziellen Anwendung
variiert werden. Den Fluidabgabelumen werden intermittierend nacheinander
oder gleichzeitig, wie gewünscht,
Pulse zugeführt.
Dies ergibt eine Verwirbelung (Strudel), die eine Scherwirkung auf
das aufzubrechende Material ausübt,
die es zu Klumpen auseinanderbrechen lässt. Besonders wichtige Elemente zum
Erzeugen dieses Verwirbelungseffekts sind: 1) die Neigung der Öffnungen
in Verbindung mit 2) pulsierender (sequentieller) Strömung und
3) einer Mehrzahl gewinkelter Lumen und 4) der Energie der Fluidströme. Die
stoßweise
Wirkung der Impulse ergibt eine „presslufthammerartige" Wirkung, um die
Klumpen weiter aufzubrechen. In ähnlicher
Weise, nur mit gleichzeitigem Strom aus derselben Düsenkonstruktion
wird lediglich die „Presslufthammerwirkung" erzeugt, die sich
als nicht so wirksam beim Aufbrechen von Klumpen erwiesen hat, wenn
alle anderen Parameter (d.h. Öffnungswinkel,
Anzahl der Öffnungen
und Energie des Fluidstroms) konstant bleiben.
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Ein
weiterer Faktor, der die Wirksamkeit des Fluidstroms beim Aufbrechen
fäkaler
Klumpen bedeutend beeinflusst ist, ist die Größe der Lumenöffnungen.
Damit die richtige Düsenstromgeschwindigkeit
erhalten wird, sollten die Öffnungen
im Bereich von ungefähr
1,0 mm bis ungefähr
0,5 mm im Durchmesser betragen. Die Gesamtkonstruktion der Übergangsnabe
und des Nabendeckels (das „Verteilersystem") ist dafür ausgelegt,
einen gleichwertigen Strom aus jeder Öffnung bereitzustellen. Die
Integration der Düse
mit dem Verteiler ist dafür
konstruiert, solche gleichwertigen Ströme zu liefern.
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In
einer alternativen Ausführungsform
kann diese Düsenanordnung
mit einem zusätzlichen
Lumen versehen werden, um einen Zugang zu der Körperhöhlung zu bieten, in der die
Düse platziert
wird, um das Überwachen
von Druck oder Temperatur zu erleichtern. Insbesondere das Überwachen
von Druck innerhalb der Körperhöhlung ist
aus Sicherheitsgründen
notwendig, um ein mögliches
Reißen der
Körperhöhlung zu
verhindern.
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In
einer anderen, in 8 dargestellten Ausführungsform
umfasst die Vorderfläche 148 zwei Öffnungen
oder Lumen 154, 156, die einander gegenüberliegend
auf dem Rand des Düsenrohrs
angeordnet sind. Diesen wird durch das Pumpsystem Fluid in Form
von abwechselnd intermittierenden oder gleichzeitigen Pulsen zugeführt. Ein
Einsatz dieser Düse gestattet
es, dass das Material durch Hin- und Herschlagen desselben mittels
der Fluidpulse aufgebrochen wird. In einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform
kann diese Düsenanordnung
auch ein Lumen umfassen, um einen Zugang zu der Körperhöhlung zu
bieten, in die die Düse
platziert wird, um das Überwachen
von Druck oder Temperatur wie zuvor beschrieben zu vereinfachen.
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In
noch einer anderen Ausführungsform,
die in 9 dargestellt ist, enthält die Vorderfläche 248 vier Öffnungen
oder Lumen 254, 256, 258 und 260, die
gleichmä ßig voneinander
beabstandet um den Rand des Düsenauslasses
herum angeordnet sind. Diese Düsenausgestaltung
erlaubt eine aggressive Fluidpulsationsanwendung, um ein wirksames
Aufbrechen des Inhalts einer Körperhöhlung ohne
Schädigung
des benachbarten Gewebes zu gestatten. In einer nicht dargestellten
alternativen Ausführungsform
sind die Düsen
vorzugsweise in zwei Paaren angeordnet, wobei jedes Paar in Aufeinanderfolge
mit dem gegenüberliegenden
Paar betrieben wird. Das erste Paar verleiht dem Fluid einen Drall
im Uhrzeigersinn, während
das zweite Paar dem Fluid eine Strömung gegen den Uhrzeigersinn
verleiht. Die resultierende Wirkung des Betreibens dieser Paare
als Pulsstrahlen in einer Abfolge in und außer Phase besteht darin, auf
das Zielmaterial eine zusätzliche Scherwirkung
auszuüben,
die zu einem raschen Auseinanderbrechen des Zielmaterials führt. Diese
Anordnung kann darüber
hinaus mit Druck/Temperatursensier/Verbindungslumen und einer zentralen
Abführleitung
wie bei den anderen Düsenanordnungen versehen
werden. Andere Konstruktionen und Abänderungen der beschriebenen
Düsen und
Pumpsysteme sind denkbar, die als im Bereich der Erfindung liegend
angesehen werden, wie etwa das Variieren der Zahl von Lumen in jedem
Satz.
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Wie
am besten in der Querschnittsansicht der 2 zu sehen,
ist der Spülschlauch 12 über den Vorsprung 40 mit
dem Übergangsnabendeckel 14 verbunden.
Die Übergangsnabe 16 und
der Nabendeckel 14 sind aneinander entlang von Schultern 32 bzw. 44 mittels
einer nicht gezeigten Silikondichtung befestigt und durch Schrauben
in Stellung gehalten, die sich durch Schraubenlöcher 36, 38 in
Schraubenaufnahmen 28, 30 erstrecken. Die Übergangsnabe 16 und
der Nabendeckel 14 bilden einen Düsenkörper, der einen Hohlraum 46 beherbergt,
wobei der Hohlraum über
den Vorsprung 40 in Fluidverbindung mit dem Spülschlauch 12 steht.
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Zentrale Öffnungen 26, 34 nehmen
das innere Düsenrohr 18 auf,
welches zur Atmosphäre
durch die zentrale Öffnung 34 offen
ist. Das Innere des inneren Düsenrohrs 18 und
der zentralen Öffnung 34 können so
ausgestaltet sein, ein relativ großes zentrales Abflussloch in
der Mitte der Düsenanordnung bereitzustellen,
das schwerkraftgespeist, druckgespeist oder unter Unterdruck gesetzt
ist, wie gewünscht.
Der Zweck einer solchen Ausgestaltung ist es, das von der Düse aufgebrochene
Material zusammen mit dem Spülfluid
aus der Körperhöhlung abzuführen. Das äußere Düsenrohr
ist koaxial um das innere Düsenrohr
angeordnet und ist an der vorspringenden Schulter 35 des
Nabendeckels 14 abgedichtet. Die koaxiale Anordnung der
inneren und äußeren Düsenrohre 18, 20 bildet
einen Ringraum, der in Fluidverbindung mit dem Hohlraum 46 steht.
Die Düsenrohre 18, 20 sind
durch jegliche geeignete Mittel, beispielsweise durch eine Silberlotverbindung, wenn
die Bestandteile aus Metall be stehen, mit dem aus 10 ersichtlichen
vorspringenden Abschnitt 50 der Düsenspitze verbunden.
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Im
Betrieb wird der Düsenanordnung
durch die Spülleitung 12 und
durch den Vorsprung 40 in den Hohlraum 46 ein
Reinigungsfluidstrom zugeführt. Das
Fluid füllt
den Hohlraum 46 und wird dann in den ringförmigen Strömungskanal 48 gezwungen
und durch Düsenspitzenlumen 54, 56, 58 abgegeben. Dieses
Düsensystem
sorgt auch für
die Entleerung des gespülten
Bereichs durch ein relativ großes
Abflussrohr, das durch eine zentrale Öffnung 34 in das innere
Rohr 18 eingeführt
werden kann. Das Abflussrohr kann offen gelassen werden oder periodisch
geschlossen werden, wie es die Bedingungen zulassen.
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Stromabwärts der
Spülleitung 12 ist
eine in den 11 und 13 gezeigte,
allgemein mit 50 bezeichnete, Spülleitungsanordnung angebracht. Die
Leitungsanordnung 50 gestattet es, den Innendruck zu überwachen,
um eine Strömungsblockierung
oder -leckage festzustellen.
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Eine
Rohrleitung 52 ist an einem Verbinder 54, einem
Drucksensorgehäuse 56,
Verbindern 58, 60, einer Leiterplatte 62 und
einem Drucksensor 64 befestigt. Der elektronische Drucküberwacher
und die zugehörige
Leiterplatte können
von jeglicher bekannter Ausführung
sein, wie sie Fachleuten wohlbekannt ist.
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Die
Düsenanordnung 10 ist
durch die Spülleitungsanordnung 50 mit
einem nicht dargestellten Pumpsystem verbunden. In einer Ausführungsform verwendet
das neue System eine peristaltische Pumpvorrichtung, die eine hygienische
Fluidzufuhr gewährleistet.
Dieses System kann ein Motorsteuergerät haben, das zu einer An/Austemperatursteuerung
der Pumpvorrichtung in der Lage ist, und ein Innendrucküberwachungssystem
zur Erfassung einer Pumpenströmungsblockierung
oder -leckage. Dieses Überwachungssystem
kann mit einem im Lumen angeordneten Drucksensor mit dem Atmosphärendruck als
Bezugsgröße gekoppelt
sein, um die anatomischen Hohlraumdrücke zu überwachen, die dem Düsenabschnitt
der Vorrichtung zugehörig
sind. Ein Beispiel dieser Art von Pumpsystem ist im US-Patent Nr. 09/362,638
beschrieben, welches am 28. Juli 1999 eingereicht wurde.
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Geeignete
Pumpsysteme bieten eine unabhängige
Einstellbarkeit von Druck und Durchflussmenge und auch der Pulsierrate.
Andere Einstellungen können
die Durchflussrate, die Pulsdauer, das Pulsvolumen, das Gesamtvolumen,
die Zeit zwischen Pulsen und die Druckhaltezeit umfassen. Voreingestellte
Parameter können
den Flu idzufuhrdruck, die aufgrund der Zahl, Größe und Öffnungsgeometrie von Strömungslumen
bei jeglicher gegebener Durchflussmenge erforderliche Fluidgeschwindigkeit
und die Temperatur der zugeführten
Flüssigkeit
umfassen.
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Eine
alternative Ausführungsform
des Pumpsystems erzeugt einen Fluiddruck, der in einem blasenartigen
Tank gespeichert wird. In diesem Fall wird die Pumpe durch einen
einstellbaren Druckerfassungsschalter gesteuert. Das Fluid wird
aus dem Blasenspeichertank zu einem motorbetriebenen Pulsiermechanismus
geführt.
Eine Ausführungsform
umfasst eine Reihe nockenbetätigter
Ventile, deren Eingänge
durch einen Fluidbus mit dem Blasentank verbunden sind. Der Ausgang
jedes Ventils wird unabhängig
durch separate Leitungen zu der Fluidabgabedüsenanordnung geleitet. Der
Arbeitszyklus jedes Pulses wird durch eine Kombination der Nockenkonstruktion
und der Anordnung der Ventile relativ zum Nocken gesteuert. Eine
Ausführungsform
hat zwei separate Nocken und Ventilsätze, die vorgesehen sind, um
die Verwendung jeder der Düsenanordnungen
zu erlauben. Die Nocken dieser Ausführungsform sind motorbetrieben
mittels eines Motors, dessen Drehzahl vom Benutzer steuerbar ist.
Diese Ausführungsform
umfasst auch einen Drehzahlmesser, um die Rotationsgeschwindigkeit
des Nockens zu messen und anzuzeigen, um es dadurch dem Benutzer
zu erlauben, die Geschwindigkeit der Pulse präzise einzustellen. Ein zusätzliches
Merkmal ist die Fähigkeit,
allen Fluidleitungen gleichzeitig einen gleichförmigen Strom zuzuführen. Zusätzlich bietet diese
Ausführungsform
auch die Fähigkeit
einer benutzerwählbaren,
drucklosen Zeitdauer, während
der kein Pumpen stattfindet.
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Obwohl
spezielle Ausführungsformen
gezeigt und beschrieben wurden, sind viele Variationen möglich. Weitere
Abwandlungen innerhalb des Bereichs der Erfindung sind wie folgt.
Düsenkörper können aus
starrer Materialfertigung oder flexibler Materialfertigung gebildet
werden oder aus Kombinationen daraus, um eine Anpassung an Durchlässe (wie etwa
einen Stomatrakt) zu erreichen, die zur Düseneinführung, für Abflusskonfigurationen und
zur Fluidlumengeometrie verwendet werden. Die Fluidlumen können aus
separaten Konfigurationen bestehen, die als eine Düse weiter
ausgestaltet sind durch Umhüllen,
Verbinden oder Einsatzformen solcher Leitungsabschnitte in Düsenformen.
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Ferner
kann der Düsenkörper integral
mit einem Katheter, Stint oder einer Anschlussstruktur ausgeführt sein
(siehe beispielsweise US-Patent 6,033,390), wobei der Katheter,
Stint oder Anschluss eine permanente oder semipermanente Fluidverbindung
zwischen der Körperhöhlung und
der Atmosphäre
bietet und mit der Pump vorrichtung durch den Spülaufbau verbunden wird, wenn
ein Spülen
der Körperhöhlung gewünscht ist.
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Die
Düsenöffnungen
sind dargestellt worden als geformt durch das Resultat eines Schneidens oder
Einarbeitens von Fluidlumen in ein Düsenkörpermaterial und Freilegen
von Lumenöffnungen
zum Fluidaustritt. Jedoch können
Lumen auch aus separaten Bestandteilen gebildet sein, die in Düsenlumen eingeführt sind,
um eine definierte Öffnung
und ein definiertes Fluidaustrittsmuster zu erreichen. Solche Öffnungsbauteile
sind einfach aus Kunststoffen und Metallen herzustellen.
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Die
Pumpsequenzen können
die ständige oder
intermittierende Fluidabgabe mit ununterbrochenem Abfluss, periodischem
Abfluss oder gar keinem Abfluss, bis die Fluidabgabe vollständig ist,
umfassen. Druckhaltezeiten können
zur weiteren Auflösung
und Befeuchtung betroffener Massen zu jedem Zeitpunkt der Pumpsequenz
verwendet werden, zu der eine Pulsation oder Zuführströmung nicht erfolgt.
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Zwar
sind geeignete Materialien zum Konstruieren der vorliegenden Erfindung
angegeben worden, jedoch können
die Bauteile aus jedem geeigneten, medizinisch akzeptablem Material
gefertigt werden.