DE102020002738A1

DE102020002738A1 - Gehäuseanordnung eines Rauchgasfiltrationssystems mit einer integrierten Möglichkeit zur Flüssigkeitsabscheidung

Info

Publication number: DE102020002738A1
Application number: DE102020002738.5A
Authority: DE
Inventors: Fabian Langen; Tobias Kluge
Original assignee: WOM World of Medicine GmbH
Current assignee: WOM World of Medicine GmbH
Priority date: 2020-05-07
Filing date: 2020-05-07
Publication date: 2021-11-11

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein für chirurgische Eingriffe bestimmtes Schlauchset mit Geräteankopplung, welches in einem einteiligen Gehäuse eine Anordnung von Wasserfalle und Filter beinhaltet.

Description

Erfindungsgegenstand
Gegenstand der Erfindung ist ein für chirurgische Eingriffe bestimmtes Schlauchset mit Geräteankopplung, welches in einem einteiligen Gehäuse eine Anordnung von Wasserfalle und Filter beinhaltet.
Stand der Technik
Typischerweise erfolgt die Aufdehnung von Körperhöhlen im Rahmen minimalinvasiver chirurgischer Eingriffe mittels Kohlenstoffdioxid-Gas (Insufflation). Diese Erfindung ist auch für jedes andere gasförmige Aufdehnungsmedium nutzbar.
Neben rein mechanischen Instrumenten wie Zangen oder Scheren existieren weitere Gruppen chirurgischer Werkzeuge, die das Gewebe mittels bspw. thermischen Effekten manipulieren können. Zu den gängigen Techniken zählt die Elektrochirurgie (auch Hochfrequenz/ HF-Chirurgie), sowie die Anwendungen von Laserstrahlung oder Ultraschall (US). Die genannten Techniken ermöglichen das Schneiden von Gewebe und eine simultane Blutstillung (Koagulation). Durch die thermische Veränderung des Gewebes entstehen chirurgische Rauchgase, die zum einen die Sicht des Chirurgen beeinträchtigen und zum anderen eine Vielzahl toxischer Bestandteile enthalten. Die Abgasfahne ist ein Aerosol und besteht aus abgelösten Zellfragmenten und Kondensationspartikeln, die inklusive der entstandenen Schadgase aus dem Situs abgeführt werden sollten. Es bedarf demnach einer Vorrichtung, welche den erzeugten Rauch absaugt und zugleich die gesundheitsschädigenden Stoffe herausfiltert, bevor die Abluft in den OP-Saal zurückgeführt wird.
Es hat sich gezeigt, dass eine Vorrichtung basierend auf Faser- oder Membranfiltermedien nicht ausreichend ist, um die während einer OP anfallenden Rauchgase zu filtern. Es hat sich herausgestellt, dass eine zusätzliche Flüssigkeitsabscheidung (im weiteren Verlauf Wasserfalle genannt) insbesondere bei minimal-invasiven chirurgischen Eingriffen erforderlich ist. Nur durch die Abscheidung kondensierter und eingesaugter Flüssigkeiten kann die Standzeit von Faser- oder Membranfiltermedien ausreichend sichergestellt werden. Die Nutzung einer von der Geräteankopplung separierten oder externen Wasserfalle ist zunächst materialaufwändig. Besonders nachteilig ist jedoch die erforderliche Positionierung der Wasserfalle entlang des Schlauches und insbesondere in einer definierten Orientierung relativ zur Schwerkraft.
Bislang wurden separate Gehäuse als externe Wasserfallen im Gasweg des Absaugkanals eingefügt. In der technischen Lösung sind Wasserfallen in vielfachen Ausführungen bekannt und wenden das Prinzip der Trennung durch Schwerkraft an (Wasser sinkt, Gas steigt auf). Zudem sind Lösungsansätze bekannt, bei denen absorbierende Medien genutzt werden sowie Gehäuseanordnungen, die beispielsweise durch eine Trennwand Flüssigkeit von den Filtermedien abgrenzen.
Die freie Lage derartiger Wasserfallen ist besonders negativ aufgefallen, da ein Anheben des Schlauchsets (z.B. durch die OP-Schwester) dazu führen kann, dass die Flüssigkeit zum Partikelfilter gelangt.
Erfindungsgemäße Lösung
Zur Lösung der oben geschilderten Probleme lehrt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Rauch- und Wasserabscheidung eines medizintechnischen Insufflators mit einer Saugpumpe zur Desufflation,
enthaltend
mindestens ein flüssigkeitsdichtes Gehäuse mit ersten Anschluss zur mechanischen Kopplung des Gehäuses an das Insufflatorgehäuse,
mindestens ein zweiter Anschluss zum Anschluss mindestens eines Desufflationschlauches,
mindestens ein Schwebstofffilter,
mindestens ein Hohlraum,
wobei der Gassstrom vom Patienten durch den ersten Schlauch in das Gehäuse durch den Hohlraum und dann durch das Schwebstofffilter zur Saugpumpe führt,
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Hohlraum des Gehäuses als Wasserfalle dient.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse welches mit der Saugpumpe eines Insufflators mechanisch gekoppelt wird. Die Kopplung erfolgt so, dass die Orientierung des Gehäuses feststeht, so dass eine Drehung um die Verbindungsachse ausgeschlossen ist. Gleichwohl erlaubt die Kopplung eine Fluidverbindung zwischen der Saugpumpe und dem Inneren des Gehäuses. Hierfür sind zahlreiche Lösungsmöglichkeiten bekannt, die an dieser Stelle nicht weiter beschrieben werden müssen.
Das Gehäuse enthält ferner mindestens einen zweiten Anschluss zum Anschluss mindestens eines Desufflationschlauches, welcher Gas aus dem Körperinneren eines Patienten absaugt. Patientenseitig enthält der Desufflationschlauch vorzugsweise einen Trokar.
Das Gehäuse enthält mindestens einen fachüblichen Schwebstoffilter zur Entfernung von Partikeln aus dem Gasstrom. Derartige Filter sind dem Fachmann bekannt und handelsüblich, so dass an dieser Stelle keine weiteren Erläuterungen notwendig sind. Vor dem Hauptschwebstofffilter (flach oder gefaltet, bspw. ULPA-Klasse) kann noch ein Vorfilter (flach oder gefaltet, bspw. EPA-Klasse) angeordnet sein.
Mindestens ein Hohlraum des Gehäuses dient als Wasserfalle zur Abscheidung und Sammlung von Wassertröpfchen aus dem Gassstrom. Die Abscheidung erfolgt dabei rein mechanisch, z.B. dadurch, dass der Gasstrom gegen eine Wand geführt wird, an der die Tropfen dann nach unten ablaufen. Gegebenenfalls können weitere Wassertröpfchen- oder Wasserdampf-Abscheideelemente angeschlossen sein, die weiter unten näher beschrieben werden.
Da das Gehäuse der erfindungsgemäßen Vorrichtung das abgeschiedene Wasser sammeln soll muss das Gehäuse flüssigkeitsdicht ausgestaltet sein.
Die Anordnung der Komponenten im Gehäuse erfolgt so, dass der Gassstrom vom Patienten durch den ersten Schlauch in das Gehäuse führt. Im Gehäuse führt der Gasstrom zunächst durch den Hohlraum zum Zweck der Wasserabscheidung. Anschließend wird das Gas durch das Schwebstofffilter zur Saugpumpe geführt.
Die Gehäuselösung weist mehrere Aspekte auf:

- Durch eine Integration in das Gehäuse des Filtersystems wird das Handling (Positionierung der Gehäuse/Schlauch-Einheit (Schlauchset) und korrekter Anschluss am Gerät) vereinfacht und die Wasserfalle selbst wird in ihrer Lage fixiert. Durch die fixierte Orientierung des Gehäuses ist dieses mit dem Gerät in alle Richtungen nicht drehbar verbunden, ein Auskippen etc. ist nicht möglich.
- Im Gegensatz zu einer Wasserfalle, die beispielsweise mittels einer Trennwand die angesammelte Flüssigkeit in einem ausschließlich dafür vorgesehenen Hohlraum abgrenzt, ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung, dass die Flüssigkeit die enthaltene Baugruppe mit den Filtermedien (dreidimensional) umgibt. Das im Inneren freie Volumen des Gehäuses wird demnach bestmöglich zur Flüssigkeitsansammlung genutzt.
- Die Maximierung der Flüssigkeitskapazität erfolgt, indem der Übergang zum Partikelfilter bei fixierter Ausrichtung möglichst weit oben und mit Nutzung aller sich ergebender Hohlräume erfolgt. Die Baugruppe zur Aufnahme der Filtermedien ist derart gestaltet, dass der Fluidfüllstand die Medien nicht erreichen kann, bevor das innere freie Volumen fast vollständig ausgenutzt ist. Die Verwendung des gesamten sich bietenden Hohlraumes erfordert, dass das Gehäuse vollständig flüssigkeitsdicht ist.
- Die Integration der Wasserfalle in das Gehäuse erlaubt eine Positionierung der Schlauchanschlüsse sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Lage. Bislang treten die Schläuche senkrecht zur Gerätefront aus, was immer wieder zum Knicken und somit einer zumindest teilweisen Okklusion führt. Daraus resultiert wiederum eine verminderte Absaug- und Insufflationsleistung.
- Die Wasserfalle kann neben der Ausnutzung der Schwerkraft zusätzliche Wirkprinzipien beinhalten, die die Flüssigkeitsabscheidung oder Kondensation der im abgesaugten Gas enthaltenen Feuchte begünstigen. Beispiele hierfür sind eine Beschleunigung oder Zirkulation der Strömung durch Axial-/ Tangentialzyklone, Nutzung weiterer Massenträgheitseffekte zum Umlenken oder Erzwingen einer definierten Strömung (z.B. 180° Umlenkung, Prallwand, Düsenströmungen), Einbringung von adsorbierenden oder absorbierenden Medien (z.B. Aktivkohle, superabsorbende Polymere, Öltrennvliese), Nutzung von Wirbelwäscher-Prinzipien sowie die Nutzung von Koaleszenzeffekten durch Drahtgewebe, synthetische Gewebe oder Schäume. Auch die Kombinationen mehrerer genannter Prinzipien ist möglich.
- Mögliche fluidische Schnittstellen/Anschlüsse des Gehäuses können unter Beibehaltung der erfindungsgemäßen Gestaltung sein:
- Gaszufuhr zum Patienten (inflow);
- Gasabfuhr vom Patienten (outflow, auch zur gezielten Entlüftung (desufflation) / Rauchgasabsaugung, wobei dieses Lumen auch zur vermehrten Gaszufuhr zum Patienten (double insufflation) genutzt werden kann oder als Unterdruck für einen Absaugbehälter, der Flüssigkeiten und Gewebereste aus der Körperhöhle saugt (chirurgischer Sauger);

Druckmesskanal zur Echtzeitüberwachung des Kavitätsdrucks in der Körperhöhle im Patienten.

- Das Gehäuse ist das patientenferne/proximale Ende des Schlauchsets und dient der Weiterführung aller Geräteverbindungen fluidischer (Inflow, Outflow / Absaugung, Druckmesskanäle) und elektrischer Art (Gasheizung, Temperatursensorik, etc.). Die Schlauchlumen können daran fest (beispielsweise durch Verklebung) oder lösbar (beispielsweise durch Steckkupplungen oder ähnliches) gekoppelt werden.
- Das Schlauchset bevorzugt ist als Disposable zum einmaligen Gebrauch vorgesehen. Das bedeutet, es erfolgt normalerweise keine Entleerung, Aufbereitung oder Wiederverwendung.
- Variante 1: Das Gehäuse enthält eine Füllstandsanzeige durch mindestens an einer Stelle transparentes Gehäuse mit oder ohne Skala. Füllstandserfassung durch andere Methoden sind ebenfalls erfindungsgemäß, wie z.B. eine kapazitive Füllstanderfassung oder Füllstandsensor am Gerät der z.B. mit Ultraschall die Füllung erfasst.
- Variante 2: Entleerungsmöglichkeit des (möglicherweise kontaminierten) Wasserfalleninhaltes zu Verlängerung der Nutzungsdauer durch beispielsweise ein Septum in der Gehäusewand oder einen Verbinder (z.B. einen Anschluss für eine Spritze mit Luer-Anschluss, oder einen herausgeführten Schlauch mit Schlauchklemme) mit Verschlussmöglichkeit etwa durch ein Rückschlagventil.
- Variante 3: Aufbau eines Gehäuses ohne Insufflationskanal zur Verwendung als mehrfach nutzbares „Tagespatienten“-Schlauchset. Mittels eines zusätzlichen, für jeden Patienten erneuerbaren Schlauchs und einer separaten Insufflationsleitung kann die Kassette zur Rauchgasabsaugung im Gerät verweilen und ohne Aufbereitung für mehrere Patienten verwendet werden.

Weitere optionale Merkmale:

- Umschaltmöglichkeit im Gerät zur Nutzung eines weiteren Lumens, z.B. der Absaugleitung, als zusätzliche Insufflations-/ Zufuhrleitung (double insufflation). So kann ohne ein zusätzliches Lumen die doppelte Gasmenge eingebracht werden.
- Während der diskontinuierlichen Insufflation sind sogenannte Messpausen vorgesehen, also ein Stopp der aktiven Druckregelung. In diesen Messpausen wird die Gaszufuhr unterbrochen und der sich einstellende Gleichgewichtsdruck in der Körperhöhle durch Sensoren im Gerät ermittelt. In diesen Pausen bricht bei entsprechenden Leckagen der Abdominaldruck etwas ein. Über die Absaugleitung können zum Ausgleich der Leckage kleine Gasvolumina des Aufdehnungsmediums als Stabilisierungspulse abgegeben werden. Zur Vermeidung der Rückführung von Wasserfalleninhalt kann die Wasserfalle in dieser Nutzungsform umgangen werden, z.B. mittels einer Schlauchverbindung im Gehäuse. Auch ein passend positionierter Anschlussort, den der Wasserfalleninhalt nicht erreichen kann, ist erfindungsgemäß.

Alternativ kann ein drittes Lumen benutzt werden, das über einen zusätzlichen Anschluss im Gehäuse die Stabilisierungspulse in die Körperhöhle leitet.

- Ist die Nutzung eines separaten Druckmesskanals (sense line) in Form eines dritten oder vierten Lumens der Schlauchverbindung zur Echtzeit-/ dauerhaften Messung des in der Körperhöhle vorhandenen Druckes mit einem Sensor im Gerät vorgesehen, erfolgt dies ohne Beeinträchtigung der erfindungsgemäßen Funktionen der Gehäuseanordnung. Ähnlich ist eine elektrische Verbindung zu einem im Schlauchset oder am patientennahen Ende positionierten Sensors zu sehen, der durch die Gehäuseanordnung geführt werden kann, ohne die erfindungsgemäße Anordnung verändern zu müssen. Die Positionierung der Schnittstellen erfolgt in Bereichen des Gehäuses, die eine direkte Durchleitung des Messkanals/elektrischen Verbindung vom Gerät zum Schlauchlumen ermöglichen, ohne dabei den Filter durchdringen zu müssen. Der Druckmesskanal kann durch das Volumen der Wasserfalle oder an der Außenseite des Gehäuses entlanggeführt werden, muss jedoch gegenüber der Umgebung abgedichtet sein.
- Die erfindungsgemäße Lösung der Gehäuseanordnung ermöglicht, den Füllstand der Wasserfalle durch eine Sensorik im Gerät zu ermitteln (beispielsweise mittels kapazitiver Sensoren). Diese Erkennung ermöglicht wiederum, dass das Gerät rechtzeitig einen Alarm z.B. durch Warntöne oder optische Signalisierung ausgeben kann oder den aktuellen Füllstand auf dem Gerätedisplay anzeigt.
- Mittels einer zusätzlichen Schnittstelle zum Gerät kann der statische Druck in der Wasserfalle über eine Sensorik ermittelt werden. In einer bevorzugten Lösung ist diese Sensorik über Messkanäle mit Sensoren im Gerät verbunden. Diese Messung erlaubt, den bei der Nutzung zunehmenden Differenzdruck über die Filtermedien zu überwachen und rechtzeitig Warntöne auszugeben, bevor die Saugleistung nachlässt oder die Filtermedien vollständig zugesetzt sind.

Bezugszeichenliste

(1): Gehäusehälfte mit Geräteschnittstellen
(2): Gehäusehälfte mit Schlauchschnittstellen
(3): Kosmetische Gehäusekappe mit Schlauchdurchführung
(4): Baugruppe mit Filtrationsmedien
(5): Funktionselement zur Unterstützung der Flüssigkeitsabscheidung
(6): Gas- und flüssigkeitsdichte Verbindung
(7): nicht zwingend gas- und flüssigkeitsdichte Verbindung
(8): Geräteschnittstelle für Insufflationskanal
(9): Geräteschnittstelle für Desufflations-/Absaugkanal
(10): Geräteschnittstelle für bspw. Differenzdruckmessung [falls nicht benötigt -> gas- und flüssigkeitsdicht verschlossen]
(11): Geräteschnittstelle für bspw. Echtzeit-Druckmesskanal [falls nicht benötigt -> gas- und flüssigkeitsdicht verschlossen ansonsten -> gas- und flüssigkeitsdicht mit (18) verbunden]
(12): Eingangsschnittstelle von (4) für Insufflation [gas- und flüssigkeitsdicht mit (8) verbunden]
(13): Ausgangsschnittstelle von (4) für Desufflation/Absaugung [gas- und flüssigkeitsdicht mit (9) verbunden]
(14): Ausgangsschnittstelle von (4) für Insufflation
(15): Eingangsschnittstelle von (4) für Desufflation/Absaugung
(16): Eingangsschnittstelle von (2) für Insufflation [gas- und flüssigkeitsdicht mit (14) verbunden]
(17): Ausgangsschnittstelle von (2) für Desufflation/Absaugung
(18): Eingangsschnittstelle von (2) für bspw. Echtzeit-Druckmesskanal
(19): Ausgangsschnittstelle von (2) für Insufflation [Anschluss für (24)]
(20): Eingangsschnittstelle von (2) für Desufflation/Absaugung [Anschluss für (24)]
(21): Ausgangsschnittstelle von (2) für bspw. Echtzeit-Druckmesskanal [Anschluss für (24)]
(22): Öffnung in (3) für ein- oder mehrlumigen Schlauch (24)
(23): Maximal erreichbarer Füllstand in der Wasserfalle
(24): Ein- oder mehrlumiger Schlauch
(25): Patientenschnittstelle (nicht dargestellt), bspw. Luer-Konnektor(en)
(26): Insufflationsfilter (flach oder gefaltet)
(27): Zusätzliches Strömungshindernis am Einlass (15)
(28): Vorfilter (flach oder gefaltet), bspw. EPA-Klasse
(29): Hauptschwebstofffilter (flach oder gefaltet), bspw. ULPA-Klasse
(30): Adsorbierendes Medium, bspw. Aktivkohle
(31): Fluidsperre, bspw. PVDF, PTFE
(32): Hauptkörper von (4) zur Aufnahme der Filtrationsmedien (26) bis (31)
(33): Deckel zum gas- und flüssigkeitsdichten Abschluss von (32)
(34): Filter, bspw. Für Differenzdruckmessung über (4)
(35): Dichtungen für Gerät-Schlauchset-Schnittstellen

Claims

Vorrichtung zur Rauch- und Wasserabscheidung eines medizintechnischen Insufflators mit einer Saugpumpe zur Desufflation, enthaltend mindestens ein flüssigkeitsdichtes Gehäuse mit ersten Anschluss zur mechanischen Kopplung des Gehäuses an das Insufflatorgehäuse, mindestens ein zweiter Anschluss zum Anschluss mindestens eines Desufflationschlauches, mindestens ein Schwebstofffilter, mindestens ein Hohlraum, wobei der Gassstrom vom Patienten durch den ersten Schlauch in das Gehäuse durch den Hohlraum und dann durch das Schwebstofffilter zur Saugpumpe führt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Hohlraum des Gehäuses als Wasserfalle dient.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, enthaltend mindestens ein Bauelement zur zusätzlichen Wasserabscheidung ausgewählt aus: - Axial- oder Tangentialzyklon, - Prallwand - Gasstromumlenkeinrichtung zur Umlenkung des Gasstroms um 90° bis 180° - Düsen - adsorbierenden oder absorbierenden Medien - Wirbelwäscher - Drahtgewebe- - synthetische Gewebe oder Schäume.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, enthaltend mindestens ein Druckmesskanal zur Echtzeitüberwachung des Kavitätsdrucks in der Körperhöhle des Patienten.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, enthaltend mindestens eine Füllstandsanzeige.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, enthaltend eine verschließbare Öffnung Entnahme abgeschiedenen Wassers.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, enthaltend mindestens einen Sensor zur Überwachung der verbleibenden Schwebstofffilterkapazität.