DE69323750T2

DE69323750T2 - Ventil

Info

Publication number: DE69323750T2
Application number: DE69323750T
Authority: DE
Inventors: Charles Hart; Henry Kahle
Original assignee: Applied Medical Resources Corp
Current assignee: Applied Medical Resources Corp
Priority date: 1992-07-02
Filing date: 1993-05-18
Publication date: 1999-10-21
Anticipated expiration: 2013-05-19
Also published as: US5803919A; US5782812A; EP0652730A4; EP0652730B1; EP0652730A1; CA2138247C; DE69323750D1; US5443452A; JP3408536B2; CA2138247A1; WO1994001036A2; WO1994001036A3; JPH07508899A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf chirurgische Ventile.
Zugangseinrichtungen werden in der Chirurgie üblicherweise dazu benutzt, um das Einführen unterschiedlicher chirurgischer Instrumente in Gefäße, Kanäle, Höhlungen und andere innere Bereiche des Körpers einzuführen. Diese Zugangseinrichtungen schließen beispielsweise Geräte ein, die das Einführen einer Nadel in ein Gefäß ermöglichen, und Trokare, die das Einführen von laproskopischen Instrumenten in die Bauchhöhle des Körpers ermöglichen.
Einige dieser Zugangsgeräte werden in Bereiche eingeführt, die ein unter Druck stehendes Fluid enthalten. Im Falle eines nadelförmigen Zugangsgerätes kann dieses Fluid eine Flüssigkeit wie Blut sein. Im Falle eines Trokars kann dieses Fluid ein Gas wie ein Insufflationsgas sein. In jedem Fall ist es wünschenswert, das Einführen des chirurgischen Instrumentes in die Körperhöhle zu ermöglichen, ohne das unter Druck stehende Fluid entweichen zu lassen.
Um dieses Entweichen des Fluids zu verhindern, werden in einem Zugangsgerät üblicherweise Verschlußmechanismen eingesetzt. Solche Mechanismen hatten typischerweise ein Loch oder Septumventil, das befriedigend funktioniert hat, um eine Dichtung um die äußere Oberfläche eines im Zugangsgerät befindlichen Instruments zu bilden. Wenn dieses Instrument aber herausgezogen worden ist, konnten solche Loch- oder Septumventile nur vergleichsweise uneffektiv einen kompletten Verschluß oder einen Dichtverschluß gewährleisten, um das Auslaufen des unter Druck stehenden Fluids zu verhindern. Aus diesem Grund ist im Dichtungsmechanismus typischerweise ein Dichtverschluß enthalten gewesen. Während man sich normalerweise nicht auf Dichtverschlüsse zum vollständigen Abdichten bei einem eingeführten Instrument verläßt, geht man jedoch davon aus, daß sie einen effektiven Verschluß gewährleisten, wenn das Instrument herausgezogen ist.
In der Vergangenheit haben Dichtverschlüsse Klappenventile eingeschlossen, die das Durchführen des Instruments durch das Ventil gestatten, die aber automatisch eine geschlossene Position einnehmen, wenn das Instrument herausgezogen ist. Ein Problem des Klappenventils ist seine Komplexität, die generell zu teueren und schwierigen Herstellungsprozessen führt. Ein Beispiel für ein Klappenventil von Moll et al. ist im U.S. Patent 4 654 030 offenbart.
Eine andere Ausführung eines Dichtverschlusses wird gewöhnlich als "Entenschnabel"-Ventil bezeichnet. Dieser besondere Mechanismus kann einen Dichtverschluß bilden, hat aber den Nachteil hoher Reibungskräfte, die das Einführen und Herausziehen eines Instruments behindern. Der Entenschnabelmechanismus neigt ebenfalls dazu, sich beim Herausziehen des Instruments umzustülpen. Ein Beispiel eines "Entenschnabel"- Ventils ist von Edwards et al. im U.S. Patent 4 566 493 offenbart.
In der U.S. Patentbeschreibung 4 492 253 wird ein Ventil offenbart, das nach dem Tiedentorprinzip arbeitet, in dem mindestens drei konvergierende Seiten im verjüngten Bereich einer flexiblen Tülle vorgesehen sind, so daß ein Gegendruck, der durch einen Rückfluß des Fluids aufgebaut wird, verhindert wird. Gleichzeitig stülpt sich die Ventiltülle nicht um oder kollabiert.
U.S. Patent 5 141 498 offenbart ein flexibles Ventil mit einem flexiblen Körper aus elastischem Material, und einem zylindrischen Wandabschnitt mit einer hindurchführenden Bohrung, und so dazu geeignet ist, um ein Gerät dort hindurch einzuführen. Der zylindrische Wandabschnitt ist mit mindestens drei flexiblen Klappen versehen, die untereinander und mit einem durch den zylindrischen Wandabschnitt eingeführten Instrument eine dehnbare Dichtung bilden.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Ventil mit einer Dichtung herzustellen.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Ventil mit einer Achse, die sich zwischen einem proximalen Ende und einem gegenüberliegenden distalen Ende erstreckt, vorgesehen, umfassend:
eine Außenwand, die eine kontinuierliche Außenfläche um die Achse herum bildet; einen Flansch, der an einem proximalen Ende der Außenwand radial nach außen ragt; mehrere Faltensegmente, die von der Außenwand nach innen ragen und eine kontinuierliche innere Oberfläche des Ventils bilden, wobei jedes der Faltensegmente einen offenen oder geschlossenen Zustand einnehmen kann; ein erstes Faltensegment, dessen nach distal weisende Oberfläche generell konkav und dessen nach proximal weisende Oberfläche generell konvex ist; ein zweites Faltensegment, das unmittelbar neben dem ersten Faltenabschnitt angeordnet ist und mit diesem einen Schlitz beschreibt, der dicht verschlossen ist, wenn die Faltenabschnitte ihren geschlossenen Zustand einnehmen und der unverschlossen ist, wenn die Faltenabschnitte ihren offenen Zustand einnehmen,
dadurch gekennzeichnet, daß
die kontinuierliche innere Oberfläche des Ventils sich nur an der distalen Endfläche des Ventils selbst berührt, wenn die Faltensegmente ihren geschlossenen Zustand einnehmen, wobei beim Verschieben eines länglichen Instruments vom proximalen Ende entlang der Achse zum distalen Ende, dieses das Ventil durch Berührung der inneren Wand entlang der inneren Faltenlinien der Faltensegmente öffnet und die Oberfläche dabei die Reibung zwischen dem Instrument und dem Ventil begrenzt.
Weiterhin ist nach der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Betätigen eines Ventils mit einem länglichen Instrument vorgesehen, wobei die Ventilachse zwischen einem proximalen Ende und einem gegenüberliegenden distalen Ende verläuft, und das folgende Verfahrensschritte umfaßt:
Versehen des Ventils mit einer Außenwand, die einen Kanal durch das Ventil bestimmt;
Versehen des Ventils mit mehreren distalen Wänden mit jeweils einer Außenoberfläche und einer Innenoberfläche und sich diese distalen Wände von der Außenwand distal nach innen erstrecken, um sich nur an den distalen Endflächen zu berühren, und dort ohne ein eingeführtes Instrument einen Verschluß bilden;
Einführen des Instruments in den Kanal;
Berühren der Innenoberfläche der distalen Wände mit dem Instrument;
Auseinanderbringen der distalen Wände beim Bewegen des Instruments in distaler Richtung durch das Ventil, und
Herausziehen des Instruments aus dem Ventil, durch den Verfahrensschritt gekennzeichnet, daß sich mindestens die distalen Wände des Ventils umstülpen, um das Instrument während des Herausziehvorgangs abzustreifen.
Die hier beschriebenen Zugangseinrichtungen haben Dichtverschlüsse, die in Formen und daher kostengünstig herzustellen sind, die minimalen Widerstand beim Einführen oder Herausziehen eines Instruments leisten, die signifikante Dichtkräfte bieten, und die im Falle des Umstülpens automatisch in einen bedienbaren Zustand zurückkehren. Die Ventile enthalten mehrere Wände, die Faltensegmente bilden, die automatisch einen geschlossenen Zustand einnehmen und bei einem anliegendem Fluiddruck in diesem Zustand bleiben. Mindestens drei Faltensegmente sollten vorhanden sein, um zu gewährleisten, daß sich die inneren Oberflächen entlang der Linien, die das Instrument beim Einführen berühren, treffen. Die verringerte Fläche, die durch diese Kontaktlinien erreicht wird, reduziert die Kräfte zum Einführen eines Instruments erheblich und erlaubt es dem Ventil, sich zu entfalten und einen das Einführen erleichternden offenen Zustand einzunehmen.
Ausführungen von Ventilen und Zugangseinrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun beispielhaft anhand der schematischen Begleitzeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 einen teilweise geschnittenen Seitenriß eines Trokars zeigt, um einen Dichtverschluß in einer Ausführung nach der vorliegenden Erfindung zu illustrieren;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Dichtverschlusses aus Fig. 1 darstellt;
Fig. 3 einen vergrößerten Seitenriß des Dichtverschlusses von Fig. 1 darstellt;
Fig. 4 eine Frontalansicht (4-4) des Ventils von Fig. 3 darstellt;
Fig. 5 eine Rückansicht (5-5) des Ventils von Fig. 3 darstellt;
Fig. 6 einen Seitenriß eines Instruments zeigt, welches operativ in das Ventil von Fig. 3 eingeführt ist;
Fig. 7 eine Vorderansicht (7-7) von Fig. 6 zeigt;
Fig. 8 eine Rückansicht (8-8) von Fig. 6 zeigt;
Fig. 9 typische Schließkräfte für ein Ventil nach der vorliegenden Erfindung in einem Diagramm veranschaulicht;
Fig. 10 in einer perspektivischen Ansicht ähnlich Fig. 2 eine Ausführung mit drei Faltensegmenten zeigt;
Fig. 11 eine Vorderansicht (11-11) von Fig. 10 zeigt;
Fig. 12 eine Rückansicht (12-12) von Fig. 10 zeigt; und
Fig. 13 eine weitere Ausführung der Erfindung zeigt, bei dem das distale Ende des Ventils eine konvexe Form aufweist;
Fig. 14 eine weitere Ausführung des Trokars und des Ventils der vorliegenden Erfindung in einem Axialschnitt zeigt;
Fig. 15 das Ventil, das in Fig. 14 gezeigt ist, mit einem in das Ventil eingeführten Instrument in einem Axialschnitt zeigt;
Fig. 16 eine Rückansicht (16-16) von Fig. 15 zeigt;
Fig. 17 das Instrument beim Herausziehen, um das Umstülpen des Ventils zu ermöglichen, in einer Rückansicht, ähnlich der in Fig. 16, zeigt; und
Fig. 18 ein Verbundventil in einer weiteren Ausführung der Erfindung in einem Axialschnitt des Trokars zeigt.

Beschreibung von bevorzugten Ausführungen und des besten Verfahrens der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein Trokar dargestellt und generell mit der Bezugszahl 10 gekennzeichnet. Der Trokar 10 ist als einer vieler möglicher Typen chirurgischer Zugangseinrichtungen dargestellt, die ein Gehäuse 12 und eine Kanüle 14 enthalten die geeignet ist, durch eine Körperwand in eine Körperhöhlung zu reichen. Im Falle des Trokars 10 ist die Kanüle 14 so gestaltet, um durch eine Bauchwand 16 hindurch in eine Höhlung, wie die Bauchhöhle 18, hineinzuragen. Das Gehäuse 12 schließt eine Kammer 21 ein, die durch eine innere Oberfläche 23 begrenzt ist. Diese Kammer 21 des Gehäuses 12 steht mit einem Lumen 25 in der Kanüle 14 in Verbindung, das durch eine innere Oberfläche 27 begrenzt ist.
Mit diesen Merkmalen kann der Trokar 10 ein Instrument 28 mit einer länglichen Form und einer Außenfläche 29 aufnehmen. Das Instrument 28 ist als Schere dargestellt, die lang genug ist, um durch den Trokar 10 und in die Höhlung 18 zu reichen, um eine chirurgische Operation durchzuführen. Unbeachtet der Darstellung einer Schere in Fig. 1 kann das Instrument 28 selbstverständlich die verschiedensten Instrumente wie Nadeln, Retraktoren, Skalpelle, Klemmen und verschiedenste andere chirurgische Instrumente einschließen.
Das Gehäuse 12 ist so gestaltet, daß es Formstabilität für einen Dichtmechanismus bietet, der in der bevorzugten Ausführung eine hoch- oder Septumdichtung 30 und einen Dichtverschluß 32 enthält. Die Aufgabe dieser Dichtungen 30, 32 ist es, das Austreten eines beliebigen unter Druck stehenden Fluids aus der Höhlung 18 zu verhindern, entweder wenn das Instrument 28 operativ im Trokar 10 angeordnet ist, oder wenn das Instrument 28 aus dem Trokar entfernt ist. In jedem Fall ist es wünschenswert die Ventile 30, 32 so zu gestalten, daß sie beim Einführen in den Trokar oder beim Herausziehen aus dem Trokar 10 minimale Reibungkräfte hervorrufen.
Mit diesen widersprüchlichen Anforderungen an einen wirksamen, reibungsarmen Verschluß ist das Ventil 30 typischerweise mit einer kreisförmigen Öffnung 34 versehen. Diese Form der Öffnung 34 ermöglicht einen engen Kontakt mit der Außenfläche 29 eines Instruments 28 und das Bilden einer Dichtung um das Instrument 28, wenn es operativ angeordnet ist.
Das Ventil 30 wird typischerweise aus einem Elastomer hergestellt, so daß sich die Öffnung 34 dichtend um die Außenfläche 29 spannt. Um maßgebliche Reibungskräfte zu verhindern, ist der Durchmesser 34 vorzugsweise geringfügig kleiner als der Durchmesser der Oberfläche 29. Da jedoch bei einer bestimmten Operation unterschiedliche Instrumente mit unterschiedlichen Durchmessern der Außenfläche 29 erforderlich sein können, ist das Ventil 30 typischerweise so gestaltet, daß die Größe der Öffnung 34 dehnbar ist, um Instrumente in einem bestimmten Größenbereich aufnehmen zu können.
Insbesondere für Instrumente mit einem größeren Durchmesser wird die Öffnung 34 einen Mindestdurchmesser größer Null im Normalzustand aufweisen. Dadurch ist das Ventil 30 offen, wenn sich das Instrument 28 nicht im Trokar 10 befindet. Obwohl schon erwogen wurde, Septumventile 30 mit Öffnungen 34 zu versehen, die in ihrem Normalzustand geschlossen sind, erzeugen solche Ventile an Instrumenten 28 mit einem größeren Durchmesser deutliche Reibungskräfte. Daher verläßt man sich bei Septumventilen, wie dem Ventil 30, normalerweise nicht darauf, daß sie einen vollständigen Verschluß bieten, wenn das Instrument 28 herausgezogen ist.
Diesen Zweck erfüllt typischerweise ein Ventil wie das Ventil 32, das gewöhnlich als Dichtverschluß bezeichnet wird. Wie bereits bemerkt, schlossen solche Ventile in der Vergangenheit Klappenventile, die komplex und teuer waren und Entenschnabelventile, die durch hohe Reibungskräfte gekennzeichnet waren, ein.
Eine bevorzugte Ausführung eines Dichtverschlusses 32 ist in den Fig. 2 bis 5 dargestellt. In dieser Ausführung hat das Ventil 32 eine Achse 41, die sich von einem distalen Ende 43 zu einem proximalen Ende 45 erstreckt. Eine zylindrische Außenwand 50 weist eine Außenfläche 52 und eine Innenfläche 54 auf, die am besten in Fig. 5 gezeigt sind. Die Außenwand 50 verläuft typischerweise vom distalen Ende 43 bis zum proximalen Ende 45, an dem sie in einen vergrößerten Flansch 56 eingreift. Dieser Flansch 56 ragt von der Wand 52 radial nach außen und ist so gestaltet, daß er eine Dichtung mit dem Gehäuse 12 des Trokars 10 bildet.
Bei der vorliegenden Erfindung ist das distale Ende des Ventils 32 besonders interessant, das zum einen so gestaltet ist, daß es die Reibungskräfte beim Einführen des Instrumentes 28 reduziert, und zusätzlich Dichtschlußeigenschaften aufweist, wenn das Instrument 28 herausgezogen ist. Dieses distale Ende 43 hat drei oder mehr Faltensegmente, wie sie mit den Bezugszahlen 61a, 61b, 61c und 61d in Fig. 2 bezeichnet sind.
In der dargestellten Ausführung hat jedes dieser Segmente Bestandteile, die denen in den anderen Segmenten ähnlich sind. Zur Vereinfachung sind die diesen Bestandteilen zugeordneten Bezugszahlen gleich, gefolgt von einem Buchstaben, der das jeweils zugeordnete Faltensegment bezeichnet. Wenn auf die ähnlichen Bestandteile (unterschiedlicher Segmente) insgesamt Bezug genommen wird, werden die Buchstaben weggelassen.
Das Faltensegment 61 enthält ein Paar Wände 63 und 65, mit den jeweiligen Außenoberflächen 67, 70 und den Innenoberflächen 72, 74 (in Fig. 5 am besten gezeigt). In einer bevorzugten Ausführung sind die Wände 63 und 65 einander zugeneigt und haben eine Stärke von etwa 1,5 bis 2,54 mm (0,06 bis 0,10 inches), wie die Außenwand 50.
Die äußeren Oberflächen 67, 70 und die inneren Oberflächen 72, 74 sind in dieser Ausführung eben und erstrecken sich in Winkeln, die teilweise von der Anzahl der Faltensegmente 61 abhängen. In der Ausführung nach Fig. 2 treffen sich die Wände 63, 65, die jeweils zu einem Faltensegment 61 gehören, unter einem ersten Winkel, der in Fig. 2 mit 71 beziffert ist, und die Achse 41 unter einem zweiten Winkel, der in Fig. 3 mit 73 bezeichnet ist.
Der erste Winkel 71 zwischen den zueinander gehörenden Wänden 63, 65 beträgt typischerweise 360º geteilt durch die Anzahl der Faltensegmente 61. In der dargestellten Ausführung beträgt der erste Winkel 71 zwischen den Wänden 63 und 65 90º. In einer Ausführung mit nur drei Faltensegmenten 61 betrüge der erste Winkel 71 120º. In einer Ausführung mit fünf Faltensegmenten 61 betrüge der erste Winkel 71 typischerweise 72º.
In einer symmetrischen Ausführung wäre der zweite Winkel 73 zwischen jedem der Wände 63, 65 und der Achse 41 gleich. Dieser Winkel, der in der bevorzugten Ausführung 26º beträgt, könnte vergrößert werden, um eine kürzere axiale Ausdehnung des Ventils 32 zu erreichen, oder verringert werden, um eine längere axiale Ausdehnung des Ventils 32 zu erreichen.
In der dargestellten Ausführung geben die Oberflächen 67a, 70a dem Faltensegment 61a eine generell konkave äußere Oberfläche und treffen sich untereinander entlang einer Linie 81a. Diese Schnittlinie 81a erstreckt sich mit zunehmendem proximalem Verlauf radial nach außen, bis sie die Fläche 52 am Punkt 83a berührt. Mit zunehmender Bewegung des Punktes 83 in Richtung auf den Flansch 56 verringert sich der zweite Winkel 73 zwischen jeder der Oberflächen 67a, 70a und der Achse 41. Der Abstand zwischen dem Punkt 83 und dem Flansch 56 sollte für eine angemessene Beweglichkeit des Materials ausreichen, ohne ein Setzen oder eine andere Überspannung des Materials zu ermöglichen. In einer bevorzugten Ausführung hat das Ventil 30 eine Gesamtlänge von 2,86 cm (1,125 inches) und der Flansch 56 hat eine axiale Stärke von 3, 2 mm (0, 125 inches). Der Abstand zwischen dem Punkt 83 und dem Flansch beträgt 1,27 cm (0,5 inches); daraus folgt, daß der Punkt 83 in dieser Ausführung etwa auf halber Strecke zwischen dem distalen Ende des Ventils 30 und des Flansches 56 liegt.
Die Reibungskräfte, die beim Bewegen des Instrumentes 28 im Ventil 32 entstehen, hängen mit der Gestaltung der inneren Flächen 72 und 74 zusammen. Bezüglich Fig. 5 ist festzustellen, daß diese Flächen 72, 74 im Faltensegment 61 generell konvex ausgebildet sind und sich entlang einer Linie 85 treffen, die mit zunehmender distaler Lage radial nach innen verläuft. Die gleiche Beziehung zwischen den Oberflächen 72, 74 und den Linien 85 kann für jedes der Faltensegmente 61 bestehen. Somit haben für das Faltensegment 61b die Oberflächen 72b und 74b eine konvexe Gestalt und treffen sich eine innere Linie 85b beschreibend, die mit zunehmender distaler Lage entlang dem Ventil 32 radial nach innen verläuft.
Da die innerste Erstreckung der Oberflächen 72 und 74 eben diese Linie 85 bildet, berührt ein entlang der Achse 41 eingeführtes Instrument 28 das Ventil 10 zwangsläufig entlang dieser Linien 85a-d. Vorzugsweise berührt das Instrument 28 die Oberflächen 72a-d und 74a-d nicht. Dieses Ergebnis ist sehr vorteilhaft, da die Berührungsfläche zwischen dem Ventil 32 und dem Instrument 28 sehr stark verringert ist. Die mit dem Einführen und Herausziehen des Instrumentes 28 zusammenhängenden Reibungskräfte sind daher auch sehr stark herabgesetzt.
Diese Eigenschaft hinsichtlich der herabgesetzten Reibung ist deutlich in Fig. 6 bis 8 dargestellt. Beim Einführen des Instrumentes 28 in das Ventil 32, in seinem normalen geschlossenen Zustand, entfalten sich die Faltensegmente 61, um das Passieren des Instrumentes 28 durch das Ventil 32 in seinem offenen Zustand zuzulassen. Beim Einführen des Instrumentes 28 berührt seine äußere Oberfläche 29 das Ventil 32 entlang der inneren Linien 85a-d, bringt dabei die Faltensegmente 61a-d radial nach außen und schafft und erweitert so eine Öffnung 92 in die Kanüle 14. Diese Öffnung 92 ist am besten in den Rückansichten von Fig. 7 und 8 dargestellt. Beim Einführen des Instrumentes 28 entlang der Achse 41 berührt es die inneren Linien 85a-d in vergleichsweise kurzen Abschnitten, die mit 96a-d bezeichnet sind. Abhängig vom Durchmesser des Instrumentes 28 können diese Abschnitte 96a-d sehr kurz im Vergleich zur Gesamtlänge der Linien 85a-d sein und in einigen Fällen kann der Abschnitt 96 auf der Linie 85 im wesentlichen auf einen Kontaktpunkt reduziert sein. Je schmaler die Linie 85 und je kürzer der Kontaktabschnitt 96 darauf ist, umso geringer sind die mit dem Einführen und Herausziehen des Instrumentes 28 zusammenhängenden Reibungskräfte.
Obwohl der Verschluß 32 der vorliegenden Erfindung hinsichtlich seiner Reibungseigenschaften gegenüber dem Instrument 28 besonders interessant ist, besteht eine Primäraufgabe des Ventils 32 darin, einen Verschlußmechanismus vor dem Einführen des Instrumentes 28 und nach dem Herausziehen des Instrumentes zu bilden. Das Ventil 32 stellt in diesem Fall einen Dichtverschluß sicher, den normale Septumdichtungen nicht ermöglichen.
Der dichtschließende Zustand ist am besten in Fig. 2 dargestellt, wo zu erkennen ist, daß sich die Wände 63 und 65, die die Faltensegmente 61 definieren, in distaler Richtung bis zu einer Fläche 101 erstrecken, die in dieser speziellen Ausführung in einer radialen Ebene definiert ist. Beim Einführen des Instrumentes 28 in das Ventil 32 bewegt sich das Ventil von seinem normalen geschlossenen Zustand in seinen offenen Zustand, wie in den Fig. 6 bis 8 dargestellt. Die inneren Oberflächen 72, 74 in benachbarten Faltensegmenten 61 berühren sich entlang eines Schlitzes 103, der von der Innenseite des Verschlusses 32 und durch die distale Fläche 101 hindurch verläuft. In einer bevorzugten Ausführung verläuft jeder Schlitz 103 von der inneren Fläche 54 der Wand 50 bis zur Achse 41. Jedes Faltensegment 61 weist einen Schlitz auf. So sind in der dargestellten Ausführung mit vier Faltensegmenten 61 vier Schlitze 103 gezeigt. Bei einer Anordnung dieser vier Schlitze mit gleichmäßigen Abständen um die Achse 41 herum liegen jeweils alternierende Schlitze in einer gemeinsamen Ebene und alle Schlitze 103 beschreiben zusammen ein Kreuz.
Da eine Hauptaufgabe des Ventils 32 darin besteht, einen dichtschließenden Mechanismus zu ermöglichen, ist es wichtig, die Art der Schließkräfte zu betrachten, die auftreten, ohne daß ein Instrument 28 eingeführt ist. Das Ventil 32 ist besonders vorteilhaft, wenn es so angeordnet ist, daß die Oberfläche 101 zu dem Fluidüberdruck zeigt, der z. B. mit einem Insufflationsgas, das üblicherweise in der laproskopischen Chirurgie Verwendung findet, zusammenhängt. So ausgerichtet, weisen die äußeren Flächen 67, 70 jeweils in Verbindung mit den Wänden 63 und 65 mit mindestens einer Komponente in distaler Richtung vom Ventil 32. Dadurch sind die Flächen 67, 70 so angeordnet, daß ein auf diese Oberflächen aufgebrachter Fluiddruck das Schließen der Schlitze 103 bewirkt. In einer besonderen Ausführung, bei der die Oberflächen 67, 70 parallel zu den Schlitzen 103 verlaufen, wirkt diese Kraftkomponente senkrecht auf die jeweiligen Schlitze 103.
Dies ist besser anhand von Fig. 9 zu verstehen, die die Wand 65b im Querschnitt zeigt. In diesem Diagramm repräsentiert ein Pfeil 110 die axiale Richtung aus der Fluidkräfte auftreten. Sowie diese Kräfte auf die äußere Fläche 67b der Wand 65b auftreffen, verursachen sie eine Kraft entlang Pfeil 112, der senkrecht auf die Fläche 67b steht. Dieser Pfeil 112 kann in eine axiale Komponente, dargestellt durch einen Pfeil 114, und eine radiale Komponente 116 zerlegt werden. Diese radiale Kraft ist durch den Pfeil 116 dargestellt, die senkrecht auf den Schlitz 103 steht. So bewirkt ein Fluiddruck in Richtung des Pfeiles 110 eine Kraftkomponente in Richtung des Pfeiles 116, der den Schlitz 103 dazu bringt, eine geschlossene Position einzunehmen.
Es zeigt sich nun, daß sich beim Vergrößern des Winkels 73 zwischen der Fläche 65b und der Achse 41 die Länge des Pfeiles 116 verringert und damit eine reduzierte Schließkraft zur Verfügung steht. Diese Verringerung der Schließkraft muß gegen die Länge des Ventils 32 abgewogen werden, die mit einem zunehmenden Winkel 73 verkürzt werden kann. In gleicher Weise können die mit dem Pfeil 116 zusammenhängenden Schließ kräfte durch eine Verringerung des Winkels 73 erhöht werden, was aber typischerweise ein längeres Ventil 32 erfordert.
Wie vorher erwähnt, ist das Konzept der Erfindung nicht durch die Anzahl der Faltensegmente 61 beschränkt. Eine besonders interessante Ausführung kann, wie in Fig. 10 bis 12 gezeigt, nur drei Faltensegmente 61a-c aufweisen. In einer solchen Ausführung wären die Flächen 67, 70 größer und könnten daher erhöhte Schließkräfte auf die Schlitze 103 bewirken. Weniger Faltensegmente 61 würden ebenfalls den Abstand der Schlitze 103 in Umfangsrichtung zueinander erhöhen. Dies würde zu längeren Hebelarmen führen, die der Auswärtsbewegung der Linien 81 beim Entfalten des Ventils 32 widerstehen. Dies könnte schließlich die Reibungskräfte reduzieren, die dem Einführen des Instrumentes 28 entgegenwirken. Mit erhöhten Schließkräften und herabgesetzter Reibung wäre eine Ausführung mit drei Faltensegmenten 61 besonders interessant.
Die Erfindung schließt ebenfalls eine bevorzugte Methode zum Einführen des Instrumentes 28 durch das Ventil 32 hindurch ein. Bei dieser Methode hat das Ventil eine Achse 41 und drei oder mehr Faltensegmente 61. Jedes dieser Segmente beschreibt eine Öffnung wie den Schlitz 103, und ist zwischen einem ersten Zustand, bei dem der Schlitz 103 geschlossen ist, wie in Fig. 2 dargestellt, und einem zweiten Zustand, in dem der Schlitz 103 offen ist, wie in Fig. 6 dargestellt, beweglich. Beim Einführen des Instruments 28 in das Ventil 32 berührt das Instrument die Wände 63, 65 des Ventils entlang der Linien 85. Beim weiteren Einführen des Instruments bewegen sich die Faltensegmente 61 vom geschlossenen ersten Zustand in den offenen zweiten Zustand. Wenn das Instrument 28 vollständig aus dem Ventil 32 herausgezogen ist, kehren die Faltensegmente 61 vom offenen zweiten Zustand, wie in Fig. 6 dargestellt, in den geschlossenen ersten Zustand, wie in Fig. 2 dargestellt, zurück.
Das Ventil 32 ist besonders wertvoll für die Nutzung in einer unter Druck stehenden Umgebung, wenn das Ventil 32 so ausgerichtet ist, daß die Außenflächen 70, 72 in distale Richtung weisen. Wenn zum Beispiel die Kanüle 14 für eine laproskopische Operation in die Bauchhöhle eingeführt ist, bewirkt ein gewöhnlich verwendetes Insufflationsgas einen Druck auf die nach distal weisenden äußeren Flächen 67, 70. Wie vorher mit Bezug auf Fig. 9 offenbart, unterstützen die durch das Insufflationsgas verursachten Kräfte das Ventil 32 dabei, seinen dichtschließenden Zustand einzunehmen.
Eine weitere Ausführung der Erfindung ist in der perspektivischen Ansicht von Fig. 13 dargestellt. Diese Ausführung ähnelt der in Fig. 2 und 10 dargestellten Ausführung mit der Ausnahme, daß das distale Ende 43 des Ventils 30 (32) generell gekrümmt ausgeführt ist. Diese Krümmung ist vorzugsweise konvex, so daß die Fläche 101 am distalen Ende des Ventils 30 (32) mit zunehmend proximaler Lage entlang der Achse 41 und nach außen hin abnehmender radialer Ausrichtung verläuft. In einer bevorzugten Ausführung bildet die Oberfläche 101 einen Kreisquadranten. So verläuft die Fläche 101 im wesentlichen senkrecht zur Fläche 52 an der Achse 41 und im wesentlichen parallel zur Achse 41 an der Fläche 52.
Es hat sich herausgestellt, daß diese besondere Ausführung mit einem gekrümmten distalen Ende 43 verbesserte Eigenschaften für das Zurückkehren in die normale Gestalt im Fall des Umstülpens aufweist. Während alle vorstehenden Ausführungen diese Eigenschaft bis zu einem gewissen Grade aufweisen, scheint jedoch diese besondere Ausführung den höchsten Widerstand gegen Umstülpen und die stärkste Tendenz zum Zurückkehren in die normale Gestalt aufzuweisen.
Eine weitere in Fig. 14 dargestellte Ausführung der Erfindung enthält ein distales Ende 43, eine äußere Wand 50 mit einer Außenfläche 52 und einen proximalen Flansch 56. In dieser Ausführung kann das distale Ende 43 ähnlich den vorbeschriebenen Ausführungen ausgeführt werden. Hier unterscheidet sich die äußere Wand 50 von den vorstehenden Ausführungen darin, daß sie eine mehr kegelstumpfartige Form aufweist als eine zylindrische Form. Die Wand 50 bildet so eine rotations symmetrische Fläche zur Achse 41 und erstreckt sich radial nach innen mit zunehmend distaler Lage entlang der Achse 41.
Diese kegelige Form der Außenwand 50 verschafft dem Ventil 30 signifikant andere Eigenschaften, die besonders vorteilhaft für das Herausziehen des Instrumentes 28 sind. In der vorstehenden Ausführung, bei der die Außenwand 50 eine generell zylindrische Form aufweist, funktioniert das Ventil 32, ohne ein Umstülpen beim Herausziehen des Instrumentes 28. Während in einigen Situationen eine nicht umstülpende Ausführung vorteilhaft sein kann, kann das Umstülpen in anderen Fällen dagegen gerade erwünscht sein. Es hat sich zum Beispiel herausgestellt, daß das durch das Herausziehen des Instrumentes 28 verursachte Umstülpen des Ventils 32 dazu dient, das Instrument 28 beim Herausziehen aus dem Trokar 10 abzustreifen.
Dieses Umstülpen der Außenwand 50 in der Ausführung nach Fig. 14 wird durch die kegelige Gestalt der Wand 50c ermöglicht. Dies ist besser anhand von Fig. 15 (ähnlich Fig. 6) zu verstehen. Die Rückansicht von Fig. 15 ist in Fig. 16 dargestellt. Diese Darstellungen zeigen am besten die am Ventil 32 angreifenden Kräfte, die beim Herausziehen des Instrumentes 28 aus dem Ventil 32, in die Blattebene der Fig. 16 hinein, auftreten. Beim Herausziehen des Instrumentes 28 bringt der Reibungskontakt zwischen dem kurzen Abschnitt 96 des Ventils 32 und dem Instrument 28 die Faltensektionen 61 dazu, sich nach innen einzurollen. In der Ausführung nach Fig. 7 wirkt diesem Einrollen die zylindrische Außenwand 50 entgegen, die in einer festen radialen Distanz zur Achse 41 des Ventils 32 verbleibt. Im Gegensatz dazu divergiert die konische Außenwand 50 in der Ausführung nach Fig. 16 von der Achse 41c in proximaler Richtung, so daß jeglicher Widerstand gegen Umstülpen sehr stark verringert ist. Das Herausziehen des Instrumentes 28 bringt das Faltensegment 61 dazu, sich radial nach innen zu rollen. Die konische Gestalt der Außenwand 50c, deren Umfang mit zunehmend proximaler Lage entlang der Achse 41 zunimmt, ermöglicht hier das Umstülpen des Ventils 32.
Wenn das Ventil 32 umstülpt, kehren die Faltensegmente 61 ihre Außenseite nach innen. Bei diesem Umstülpen ändert sich die Berührungsform mit dem Instrument 28 von einer Linienberührung, bei der die kurzen Abschnitte 96 das Instrument berühren, zu einer Flächenberührung, bei der die Außenflächen der Faltensegmente 61 (zum Beispiel die Oberflächen 67 und 70) das Instrument 28 berühren. Bei diesem Übergang von Linienberührung zu Flächenberührung kann, wie in Fig. 17 gezeigt, das Ventil 32 die gesamte Außenfläche des Instrumentes 28 sauber abwischen.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung zeigt Fig. 18 ein Ventil 32 mit einem distalen Abschnitt 120, der einer der vorher beschriebenen Ausführungen ähneln kann. Zusätzlich ist dieses Ventil 32 einstückig mit einem Abschnitt 122 in Form eines schwimmenden Septumverschlusses ausgebildet. Dieses Kombinationsventil 32d hat einen Umfangsring 124, der zwischen dem distalen Abschnitt 120 und dem proximalen Abschnitt 122 angeordnet ist. Der Trokar 10 dieser Ausführung enthält eine Kanüle 14d, die in das Gehäuse 12d einschnappen kann, wie durch den Pfeil 126 gezeigt. Eine Fazialschraube 128 ist einrastbar mit der Kanüle 14d, wie durch Pfeil 130 gezeigt, verbunden. Eine Kappe 132 ist mit einem Bajonettverschluß 134 versehen, der in die am Gehäuse 12d angebrachten Mitnehmer 136 paßt.
Das Gehäuse 12d ist mit einem ringförmigen Rücksprung 138 versehen, um den Ring 124 des Ventils 32d aufzunehmen. Mit diesem Ring, der zwischen dem Rücksprung 138 des Gehäuses 12d und einem Bund 141 an der Kappe 132 eingeklemmt ist, ist die äußere Fläche des Ventils 32d wirksam am gesamten Umfang in das Gehäuse 12d eingedichtet.
Obwohl die Erfindung im Hinblick auf besondere Ausführungen und Verfahren offenbart wurde, ist es für den Fachmann offensichtlich, daß das Konzept in andere Ausführungen eingegliedert und das Verfahren mit anderen Schritten ausgeführt werden kann. Beispielsweise und ohne Einschränkung können andere Ausführungen mehr als vier Faltensegmente 61 enthalten. Genauso können die Außenflächen 67, 70, die die Wände 64, 65 der Faltensegmente 61 definieren, in unterschiedliche Richtungen abgewinkelt sein. Dieser Winkel kann, wie schon vorher erwähnt, nicht nur die Schließkräfte, sondern auch die axiale Ausdehnung des Ventils 32 beeinflussen.
Während die dargestellten Ausführungen alle mit einer distalen Fläche 101, die in einer radialen Ebene liegt, enden, ist es offensichtlich, daß diese distale Fläche in anderen Winkeln relativ zur Achse 41 angeordnet sein kann. Ebenso kann die Symmetrie, die für die Faltensegmente 61 die Flächen 67 und 70, die Länge des Schlitzes 103 und die Länge der Linien 81 und 85 dargestellt und offenbart ist, variiert werden, um eine asymmetrische Ausführung zu erhalten.
Die inneren Flächen 54, 72 und 74 können auch in ihren jeweiligen Formen verändert werden. Wenn möglich, sollen jedoch diese unterschiedlichen Formen einen Kontaktpunkt oder eine Kontaktlinie, wie die Linie 85, bilden. Wie erwähnt, vermindert diese reduzierte Kontaktfläche die mit dem Einführen und Herausziehen des Instrumentes 28 zusammenhängenden Reibungskräfte deutlich.

Claims

1. Ein Ventil (32) mit einer Achse (41), die sich zwischen einem proximalen Ende (45) und einem gegenüberliegenden distalen Ende (43) erstreckt, umfassend:

eine Außenwand (50), die eine kontinuierliche Außenfläche (52) um die Achse (41) herum bildet;

einen Flansch (56), der an einem proximalen Ende (45) der Außenwand (50) radial nach außen ragt;

mehrere Faltensegmente (61a, 61b, 61c, 61d), die von der Außenwand (50) nach innen ragen und eine kontinuierliche innere Oberfläche (54) des Ventils bilden, wobei jedes der Faltensegmente (61a, 61b, 61c, 61d) einen offenen oder geschlossenen Zustand einnehmen kann;

ein erstes Faltensegment (61a), dessen nach distal weisende Oberfläche generell konkav und dessen nach proximal weisende Oberfläche generell konvex ist;

ein zweites Faltensegment (61b), das unmittelbar neben dem ersten Faltenabschnitt (61a) angeordnet ist und mit diesem einen Schlitz (103) beschreibt, der dicht verschlossen ist, wenn die Faltenabschnitte (61a, 61b, 61c, 61d) ihren geschlossenen Zustand einnehmen und der unverschlossen ist, wenn die Faltenabschnitte (61a, 61b, 61c, 61d) ihren offenen Zustand einnehmen;

dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierliche innere Oberfläche (54) des Ventils (32) sich nur an der distalen Endfläche des Ventils selbst berührt, wenn die Faltensegmente (6ia, 61b, 61c, 61d) ihren geschlossenen Zustand einnehmen, wobei beim Verschieben eines länglichen Instrumentes (28) vom proximalen Ende entlang der Achse zum distalen Ende, dieses das Ventil durch Berührung der inneren Wand entlang der inneren Faltenlinien (85a, 85b, 85c, 85d) der Faltensegmente öffnet und die Oberfläche (54) dabei die Reibung zwischen dem Instrument (28) und dem Ventil (32) begrenzt.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

jedes der Faltensegmente (61a, 61b, 61c, 61d) eine erste Wand (63) und eine zweite Wand (65) einschließt; und

der Schlitz durch die erste Wand (63) des ersten Faltensegmentes (61a) und der zweiten Wand (65) des zweiten Faltensegmentes (61b) gebildet wird.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die konvexe nach proximal weisende Oberfläche zwei im wesentlichen ebene Oberflächen einschließt, die sich an den genannten Faltlinien (85a, 85b, 85c, 85d) treffen.

4. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die genannten Faltlinien (85a, 85b, 85c, 85d) mit zunehmend distalen Verlauf entlang der Ventilachse radial nach innen erstrecken.

5. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (103) in einer Ebene liegt, die durch die Achse (41) des Ventils (32) hindurch verläuft.

6. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierliche Oberfläche eine rotationssymmetrische Oberfläche bezüglich der Achse (41) des Ventils (32) ist.

7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die kontinuierliche Oberfläche einen Kegelstumpf bildet.

8. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegel (stumpf) eine Basis hat und diese Kegelbasis unmittelbar neben dem Flansch (56) des Ventils (32) angeordnet ist.

9. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene des Schlitzes (103) generell senkrecht zur Achse (41) des Ventils (32) steht.

10. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil geeignet ist, ein längliches Instrument aufzunehmen, und daß die Außenwand (50) einen ersten Umfang in der Nähe der distalen Endfläche und einen zweiten Umfang in der Nähe des Flansches (56) aufweist und dadurch, daß der zweite Umfang größer als der erste Umfang ist, um das Umstülpen des Ventils (32) zu ermöglichen, wenn das Instrument (28) aus dem Ventil (32) herausgezogen wird.

11. Ventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der distale Endbereich der Außenwand (50) Außenoberflächen (67, 70) aufweist, die das Instrument (28) abstreifen, wenn sich das Ventil (32) beim Herausziehen des Instruments (28) umstülpt.

12. Trokar mit einer Öffnung oder einem Septumverschluß und einem in axialem Abstand dazu befindlichen Dichtverschluß (30, 32), dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtverschluß (32) ein Ventil (32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.

13. Verfahren zum Betätigen eines Ventils (32) mit einem länglichen Instrument (28), wobei die Ventilachse (41) zwischen einem proximalen Ende und einem gegenüberliegenden distalen Ende verläuft, das folgende Verfahrensschritte umfaßt:

Ausstatten des Ventils (32) mit einer Außenwand (50), die einen Kanal durch das Ventil bestimmt;

Ausstatten des Ventils (32) mit einer Vielzahl von distalen Wänden (63, 65) mit jeweils einer Außenoberfläche (67, 70) und einer Innenoberfläche (72, 74) und sich diese distalen Wände von der Außenwand distal nach innen erstrecken, um sich nur an den distalen Endflächen zu berühren, und dort ohne ein eingeführtes Instrument einen Verschluß bilden;

Einbringen des Instruments (28) in den Kanal;

Berühren der Innenoberfläche (72, 74) der distalen Wände (63, 65) mit dem Instrument (28);

Auseinanderbringen der distalen Wände (63, 65) beim Bewegen des Instrumentes in distaler Richtung durch das Ventil (32); und

Herausziehen des Instrumentes (28) aus dem Ventil (32), dadurch gekennzeichnet, daß sich mindestens die distalen Wände (63, 65) des Ventils (32) umstülpen, um das Instrument (28) während des Herausziehvorgangs abzustreifen.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand (50) in Kegelform gestaltet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Ausstattungsschritt die Gestaltung der Außenwand (50) in Kegelform einschließt und das Verfahren weiterhin die Ausrichtung der Außenwand (50) mit ihrer Kegelbasis in proximaler Richtung zum Ventil weisend umfaßt.

16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Ausstattungsschritt das Versehen der Außenwand (50) mit einem Umfang umfaßt, der in seinem distalen Verlauf entlang der Achse des Ventils (32) abnimmt.