WO2021027983A1 - Kopplungsteil für beatmungskreislauf - Google Patents

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WO2021027983A1
WO2021027983A1 PCT/DE2019/100733 DE2019100733W WO2021027983A1 WO 2021027983 A1 WO2021027983 A1 WO 2021027983A1 DE 2019100733 W DE2019100733 W DE 2019100733W WO 2021027983 A1 WO2021027983 A1 WO 2021027983A1
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Stefan Kern
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Nebu-Tec Med. Produkte Eike Kern Gmbh
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    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/08—Bellows; Connecting tubes ; Water traps; Patient circuits
    • A61M16/0816—Joints or connectors
    • A61M16/0833—T- or Y-type connectors, e.g. Y-piece
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61M16/04—Tracheal tubes
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61M15/00—Inhalators

Definitions

  • the present invention relates to a coupling part for use in a ventilation circuit consisting of a housing with a first opening at a first end which is suitable for connection to a ventilator, a second opening at a second end which is suitable for connection to a patient line, and a third opening at a third end, which is suitable for connection to another medical device, in particular a nebuliser.
  • a common ventilation circuit has a Y-shaped coupling part with three connections.
  • a line leading to the patient or an endotracheal tube directly is connected to one connection.
  • a line supplied with fresh air from the ventilator, the inspiration line, is connected to the second.
  • the third connection is reserved for the expiration line, through which the used air is sent back from the patient to the ventilator and, if necessary, filtered before being discharged into the ambient air.
  • additional medical or therapeutic measures should be carried out on ventilated patients, such as endoscopic examinations of the airways, suction of secretions from the bronchi or lungs, or administration of medication.
  • additional devices for example an endoscope camera, a catheter or a nebuliser for moistening or for aerosolising a medicinal liquid.
  • the connection of additional medical devices is usually carried out by means of hollow-cylindrical connections with plug-in or screw connections.
  • These connecting pieces known from the prior art have a T-shaped shape, the contacted line of the ventilation circuit, for example the patient line, running through the crossbar of the “T” and the connection protruding vertically therefrom is provided for the additional medical device.
  • This T-shaped design has the disadvantage for the additionally connected device that an angle of 90 ° must first be overcome in order to get into the end of the coupling part leading to the patient.
  • an angle of 90 ° must first be overcome in order to get into the end of the coupling part leading to the patient.
  • it When inserting a catheter, it must be guided, for example, along a path with a very small radius of curvature, which makes handling more difficult.
  • unwanted precipitation of aerosol droplets occurs on the wall of the patient line opposite the nebulizer connection. This is due to the fact that the aerosol droplets introduced vertically into the patient line are not completely entrained by the flow of the breathing air, but rather traverse the cross section of the patient line due to their input pulse. The impacting aerosol particles condense on the opposite wall and separate out in the form of a liquid film. The water molecules or medicinal agents bound in this way are therefore not available for the intended therapeutic purpose. In the worst case, after some operating time, such amounts of liquid precipitate that the flow rate of the breathing
  • the present invention has the task of providing a coupling part for a ventilation circuit create, in which there is improved accessibility of the line leading to the patient from the coupled device.
  • the present invention presents a coupling part with the features of claim 1.
  • the essential idea of the coupling part according to the invention is to suitably align the opening of the end facing the patient with the opening of the end with device connection, at least so far that their normals are blunt Include angles of 120 degrees. This is to ensure a freer passage between these two openings. For examinations or treatments with inserted probes, this has the advantage that the pushing through of the probe and the cable harness that is carried along takes place with little friction, which makes handling easier.
  • the design proposed here means that a larger part of the aerosol droplets introduced is carried away by the air flow entering through the first opening and carried through the third opening from the coupling part into the line leading to the patient. because the aerosol is injected essentially tangentially into the flow of breathable air.
  • the inventive design of the coupling part helps to reduce the amount of aerosol transported to the first opening during exhalation. This is of great advantage, particularly in patients who are ventilated for long periods of time, in whom an air conditioning filter, also called an HME filter, is usually inserted between the Y-piece and the patient line to humidify and warm the breathing air.
  • an air conditioning filter also called an HME filter
  • the positive effects described above of the design of the coupling part according to the invention when connecting a nebulizer In other words, both the loss-free introduction of aerosol during inhalation and the reduced moisture entry of any air conditioning filter inserted between the Y-piece and coupling part, the greater the closer the angle of the surface normal of the second and third opening is to 180 degrees.
  • the acute angle between the surface normals of the first and third opening should preferably be 90 degrees or less. This angle is particularly preferably 60 degrees or less.
  • the coupling part according to the invention can be suitable for connecting different medical devices, in particular a nebuliser, a catheter or an endoscope being addressed.
  • the nebulizer is not detachably connected to the coupling part, its integration in the associated end piece, for example by means of an adhesive connection, in particular contributing to a considerable reduction in undesired dead volume.
  • the ends of the coupling part be designed as hollow cylinders.
  • An exemplary embodiment can have the shape of a T-piece with a reversed sequence of connections compared to the prior art, in such a way that the transverse bar of the “T” is formed by the ends facing the patient and the connected device.
  • FIG. 1 a schematic structure of a ventilation circuit with a coupling part according to the invention
  • FIG. 2 a schematic structure of the coupling part according to the invention with an integrated nebulizer
  • FIG. 1 shows the schematic structure of a ventilation circuit with a coupling part according to the invention and a coupled one
  • Nebulizer 40 The housing 10 of the coupling part is connected with its end piece 11 and the opening 110 to a Y-piece 23, which provides an inspiration line 21 and an expiration line 22 of a ventilator 20.
  • the patient line 30 is connected to the end piece 12 with the opening 120.
  • Opposite is the nebulizer 40 at the end 13 with the opening tion 130.
  • the arrows drawn in the various lines indicate the respective main flow directions of the transported breathing air or the aerosol.
  • Figure 2 shows an advantageous embodiment of the invention
  • Coupling part in the form of a T-piece, in which the nebulizer 40 is integrated directly into the end piece 13, whereby undesired dead volume is reduced.
  • a medicament reservoir 41 is located on the inlet side of the nebulizer 40.

Abstract

Kopplungsteil zur Verwendung in einem Beatmungskreislauf, umfassend ein Gehäuse (10) mit einer ersten Öffnung (110) an einem ersten Endstück (11), welches zum Anschluss an einem Beatmungsgerät (20) geeignet ist, einer zweiten Öffnung (120) an einem zweiten Endstück (12), welches zum Anschluss an eine Patientenleitung (30) oder ein Endotrachealtubus geeignet ist, einer dritten Öffnung (130) an einem dritten Endstück (13), welches zum Anschluss an ein weiteres medizinisches Gerät (40) geeignet ist, wobei die zweite Öffnung (120) und die dritte Öffnung (130) derart zueinander angeordnet sind, dass die Normalen durch die Flächenschwerpunkte beider Öffnungen miteinander einen stumpfen Winkel von mindestens 120° einschließen.

Description

Kopplunqsteil für Beatmunqskreislauf
Vorliegende Erfindung betrifft ein Kopplungsteil zur Verwendung in einem Beatmungskreislauf bestehend aus einem Gehäuse mit einer ersten Öffnung an einem ersten Ende, welches zum Anschluss an ein Beatmungsgerät geeignet ist, einer zweiten Öffnung an einem zweiten Ende, welches zum Anschluss an eine Patientenleitung geeignet ist, und einer dritten Öffnung an einem dritten Ende, welches zum Anschluss an ein weiteres medizinisches Geräte, insbesondere einen Vernebler, geeignet ist.
Künstliche Beatmung von Patienten dient der Unterstützung oder dem Ersatz unzureichender oder nicht vorhandener Spontanatmung. Zu diesem Zweck wird der Patient über einen Beatmungskreislauf an eine Beatmungsmaschine angeschlossen. Ein üblicher Beatmungskreislauf weist ein Y-förmiges Kopplungsteil mit drei Anschlüssen auf. An einem Anschluss wird eine zum Patienten führende Leitung oder auch direkt ein Endotrachealtubus angeschlossen. An den zweiten wird eine von der Beatmungsmaschine mit Frischluft beaufschlagte Leitung, die Inspirationsleitung, angeschlossen. Der dritte Anschluss ist der Expirationsleitung Vorbehalten, durch welche die verbrauchte Luft vom Patienten an das Beatmungsgerät zurückgeschickt und ggfs vor dem Ausleiten in die Umgebungsluft gefiltert wird.
Oft sollen bei beatmeten Patienten zusätzlich noch weitere medizinische oder therapeutische Maßnahmen durchgeführt werden, etwa endoskopische Untersuchungen der Atemwege, Absaugen von Sekreten aus Bronchien oder Lunge oder Verabreichung von Medikamenten. Hierzu ist es nötig, an den Beatmungskreislauf weitere Geräte anzuschließen, etwa eine Endoskopkamera, einen Katheter oder einen Vernebler zum Befeuchten oder zur Aerosolisierung einer Medika- mentenflüssigkeit. Der Anschluss von zusätzlichen medizinischen Geräten, ob patientenseitig oder auch anderen Stellen des Beatmungskreislaufs, erfolgt üblicherweise mittels hohlzylinderförmiger Anschlüsse mit Steck- oder Schraubverbindungen. Diese aus dem Stand der Technik bekannten Anschlussstutzen weisen eine T-förmige Gestalt auf, wobei die kontaktierte Leitung des Beatmungskreislaufs, z.B. die Patientenleitung, durch den Querbalken des „T“ verläuft und der vertikal davon abstehende Anschluss für das zusätzliche medizinische Gerät vorgesehen ist.
Diese T-förmige Bauform hat für das zusätzlich angeschlossene Gerät den Nachteil, dass zunächst ein Winkel von 90° überwunden werden muss, um in das zum Patienten führende Ende des Kopplungsteils zu gelangen. Beim Einführen eines Katheters muss dieser bspw. entlang eines Pfades mit sehr kleinem Krümmungsradius geführt werde, wodurch das Handling erschwert wird. Beim Betrieb eines Verneblers kommt es zu ungewolltem Niederschlag von Aerosoltröpfchen an der dem Vernebleranschluss gegenüberliegenden Wand der Patientenleitung. Dies ist entsteht dadurch, dass die in die Patientenleitung vertikal eingebrachten Aerosoltröpfchen nicht vollständig von der Strömung der Atemluft mitgerissen werden, sondern aufgrund ihres Eingangsimpulses den Querschnitt der Patientenleitung traversieren. An der gegenüberliegenden Wand kondensieren die auftreffenden Aerosolteilchen und scheiden sich in Form eines Flüssigkeitsfilmes ab. Die auf diese Art gebundenen Wassermoleküle oder medizinischen Wirkstoffe stehen somit nicht für den vorgesehenen therapeutischen Zweck zur Verfügung. Im ungünstigsten Fall kommt es nach einiger Betriebsdauer zum Niederschlag derartiger Flüssigkeitsmengen, dass die Durchflussrate der Atemluft merklich beeinträchtigt wird.
Die vorliegende Erfindung hat sich vor diesem Hintergrund die Aufgabe gestellt, ein Kopplungsteil für einen Beatmungskreislauf zu schaffen, bei dem vom angekoppelten Gerät aus eine verbesserte Zugänglichkeit der zum Patienten führenden Leitung gegeben ist.
Als Lösung präsentiert vorliegende Erfindung ein Kopplungsteil mit den Merkmalen des Anspruches 1. Die wesentliche Idee des erfindungsgemäßen Kopplungsteils besteht darin, die Öffnung des zum Patienten weisenden Endes mit der Öffnung des Endes mit Geräteanschluss geeignet zueinander auszurichten, zumindest so weit, dass ihre Normalen einen stumpfen Winkel von 120 Grad einschließen. Dadurch soll ein freierer Durchgang zwischen diesen beiden Öffnungen gewährleistet werden. Für Untersuchungen oder Behandlungen mit eingeführten Sonden hat dies den Vorteil, dass das Durchschieben von Sonde und mitgeführtem Kabelstrang reibungsarm erfolgt, was die Handhabung erleichtert. Beim Betrieb eines Verneblers an der erfindungsgemäßen Ausführung des Kopplungsteils wird durch die hier vorgeschlagene Gestaltung während eines Einatemvorgangs ein größerer Teil der eingebrachten Aerosoltröpfchen von der durch die erste Öffnung eintretenden Luftströmung mitgerissen und durch die dritte Öffnung aus dem Kopplungsteil in die zum Patienten führende Leitung getragen, da das Aerosol im Wesentlichen tangential in den Strom der Atemluft injiziert wird.
Dies kann noch weiter optimiert werden, wenn der Winkel zwischen den Flächennormalen 180 Grad angenähert, und bei der Gestaltung des Innenraums des erfindungsgemäßen Kopplungsteils darauf geachtet wird, dass ein freier Durchgang zwischen der zweiten und dritten Öffnung vorhanden ist. Durchgang bedeutet, dass eine Strömung zwischen der zweiten und dritten Öffnung überhaupt möglich ist, also vollständig im Inneren des Gehäuses verlaufende Strecken existieren, deren Endpunkte auf den Öffnungsflächen liegen. Darüber hinaus ist es jedoch sinnvoll, einen freien Durchgang zu schaffen, welcher keine Strömungshindernisse in Form von in einen gedachten Schlauch um eine Verbindungslinie der Flächenschwerpunkte ragenden Stufen o- der Vorsprüngen aufweist. Die Verbindungslinie sollte möglichst direkt sein, idealer- aber nicht notwendigerweise also eine Gerade. Der Radius des gedachten Schlauchs entspricht mindestens dem Radius des größten Kreises um den Flächenschwerpunkt der zweiten Öffnung, welcher noch vollständig innerhalb der durch die Öffnung definierten Fläche liegt.
Erfolgt die Aerosolerzeugung kontinuierlich, wie es bei älteren bzw. weniger fortgeschrittenen Verneblern noch der Fall ist, so hilft die erfindungsgemäße Gestaltung des Kopplungsteils die Menge des beim Ausatmen zur ersten Öffnung transportierten Aerosols zu verringern. Dies ist von großem Vorteil besonders bei langzeitbeatmeten Patienten, bei denen zur Befeuchtung und Erwärmung der Atemluft üblicherweise zwischen Y-Stück und Patientenleitung ein Klimatisierungsfilter, auch HME-Filter genannt, eingefügt ist. Bei der im Stand der Technik üblichen Gestaltung von T-Stücken zum Anschluss von Verneblern, bei denen sich erste und zweite Öffnung gegenüberstehen, wird ein Großteil des während der Expiration erzeugten Aerosols durch den Ausatemluftstrom in den Klimatisierungsfilter gedrückt. Durch den übermäßigen Feuchteeintrag verstopft dieser schnell und muss schon nach kurzer Zeit, d.h. maximal einer Stunde ausgetauscht werden. Beim erfindungsgemäßen Kopplungsteil gelangt auch bei kontinuierlichem Betrieb nur ein geringerer Anteil des Aerosols in den Klimatisierungsfilter, so dass dessen Lebensdauer vorteilhaft erhöht ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen vorliegender Erfindung, welche Einzeln oder in Kombination realisierbar sind, insofern sie sich nicht gegenseitig offensichtlich ausschließen, sollen im Folgenden näher beschrieben werden.
Die oben beschriebenen positiven Wirkungen der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kopplungsteils beim Anschluss eines Verneblers, also sowohl die verlustfreiere Aerosoleinleitung während des Einatmens, als auch der verringerte Feuchtigkeitseintrag etwaig zwischen Y-Stück und Kopplungsteil eingefügter Klimatisierungsfilter, sind umso größer, je näher der Winkel der Flächennormalen von zweiter und dritter Öffnung bei 180 Grad liegt. Zusätzlich sollte zur weiteren Optimierung, d.h. Reduktion, des Aerosolaustrages aus der ersten Öffnung während des Ausatmens der spitze Winkel zwischen den Flächennormalen der ersten und dritten Öffnung bevorzugt 90 Grad oder weniger betragen. Besonders bevorzugt beträgt dieser Winkel 60 Grad oder weniger.
[Ul]
Es ist ferner darauf zu achten, dass das durch den Geräteanschluss erzeugte Totvolumen minimal bleibt. Dies ist z. B. dadurch erreicht, dass ein Verschlussmechanismus vorgesehen ist, welcher das zum angekoppelten Gerät weisende Ende verschließen kann. Eine solche Vorrichtung ist auch für den Vorgang des An- oder Abkoppelns des Gerätes von Nutzen. Als geeignete Variante wird ein Verschlussmechanismus in Form eines Schiebeventils empfohlen, weil dieses etwa im Vergleich zu einem Drehventil geringeres Volumen innerhalb des Kopplungsteils beansprucht und damit im geöffneten Zustand weniger Totvolumen erzeugt.
Das erfindungsgemäße Kopplungsteil kann für den Anschluss unterschiedlicher medizinischer Geräte geeignet sein, wobei insbesondere ein Vernebler, ein Katheter oder ein Endoskop adressiert sind. In vorteilhafter Ausführung ist der Vernebler nicht lösbar mit dem Kopplungsteil verbunden, wobei insbesondere seine Integration in das zugehörige Endstück, bspw. durch eine Klebeverbindung, zu einer erheblichen Reduktion unerwünschten Totvolumens beiträgt.
Es empfiehlt sich ferner für den Luftkanal im Inneren des Kopplungs teils einen kreisförmigen Querschnitt vorzusehen, da hierdurch die Kondensation der durchströmenden Atemluft an den Wandungen sowie die Wärmeableitung über die Außenflächen des Kopplungsteils minimiert wird. Es wird dementsprechend vorgeschlagen, die Enden des Kopplungsteils als Hohlzylinder auszuführen.
Eine beispielhafte Ausführung kann die Gestalt eines T-Stücks mit ge- genüber dem Stand der Technik vertauschter Reihenfolge der Anschlüsse aufweisen, derart, dass der Querbalken des „T“ von den zum Patienten und zum angekoppelten Gerät weisenden Enden gebildet wird. Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile vorliegender Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläuterten Ausführungsbeispielen. Diese sollen vorliegende Erfindung nur erläutern und in keiner Weise in ihrer Allgemeinheit einschränken.
Es zeigen:
Figur 1: schematischer Aufbau eines Beatmungskreislaufs mit erfindungsgemäßem Kopplungsteil
Figur 2: schematischer Aufbau des erfindungsgemäßen Kopplungsteils mit integriertem Vernebler
Figur 1 zeigt den schematischen Aufbau eines Beatmungskreis- laufs mit erfindungsgemäßem Kopplungsteil und angekoppeltem
Vernebler 40. Das Gehäuse 10 des Kopplungsteils ist mit seinem Endstück 11 und der Öffnung 110 an ein Y-Stück 23 angeschlossen, welches eine Inspirationsleitung 21 und eine Expirationsleitung 22 eines Beatmungsgeräts 20 bereitstellt. An das Endstück 12 mit der Öffnung 120 ist die Patientenleitung 30 angeschlossen. Dem gegenüber befindet sich der Vernebler 40 am Ende 13 mit der Öff- nung 130. Die in die diversen Leitungen eingezeichneten Pfeile zeigen die jeweiligen Hauptströmungsrichtungen der transportierten Atemluft bzw. des Aerosols an. Figur 2 zeigt eine vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemäßen
Kopplungsteils in Form eines T-Stücks, bei welcher der Vernebler 40 direkt in das Endstück 13 integriert ist, wodurch unerwünschtes Totvolumen reduziert wird. Auf der Eingangsseite des Verneblers 40 befindet sich ein Medikamentenreservoir41.
Bezugszeichenliste
10 Gehäuse
11 erstes Ende
12 zweites Ende
13 drittes Ende
110 erste Öffnung
120 zweite Öffnung
130 dritte Öffnung
20 Beatmungsgerät
21 Inspirationsleitung
22 Expirationsleitung
23 Y-Stück
30 Patientenleitung
40 Vernebler
41 Medikamentenreservoir

Claims

Patentansprüche
1. Kopplungsteil zur Verwendung in einem Beatmungskreislauf, umfassend:
- ein Gehäuse (10), mit
- einer ersten Öffnung (110) an einem ersten Endstück (11 ), welches zum Anschluss an einem Beatmungsgerät (20) geeignet ist,
- einer zweiten Öffnung (120) an einem zweiten Endstück (12), welches zum Anschluss an eine Patientenleitung (30) oder einen Endotrachealtubus geeignet ist,
- einer dritten Öffnung (130) an einem dritten Endstück (13), welches zum Anschluss an ein weiteres medizinisches Gerät (40) geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- die zweite Öffnung (120) und die dritte Öffnung (130) derart zueinander angeordnet sind, dass die Normalen durch die Flächenschwerpunkte beider Öffnungen miteinander einen stumpfen Winkel von mindestens 120 Grad einschließen.
2. Kopplungsteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der zweiten Öffnung (120) und der dritten Öffnung (130) ein Durchgang besteht, dass also Strecken existieren, deren jeweilige Endpunkte auf der zweiten Öffnung (120) und auf der dritten Öffnung (130) liegen und die ausschließlich durch freies Volumen im Inneren des Gehäuses (10) verlaufen.
3. Kopplungsteil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Gehäuses zwischen der zweiten Öffnung (120) und der dritten Öffnung (130) ein freier Durchgang ohne Strömungshindernisse besteht.
4. Kopplungsteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der spitze Winkel zwischen der Normalen durch den Flächenschwerpunkt der ersten Öffnung (110) und der Normalen durch den Flächenschwerpunkt der dritten Öffnung (130) 90 Grad oder weniger, insbesondere 60 Grad oder weniger, beträgt.
5. Kopplungsteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Öffnung (130) mit einem Verschlussmechanismus ausgestattet ist.
6. Kopplungsteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlussmechanismus ein Schieberventil ist.
7. Kopplungsteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das am dritten Endstück (13) angeschlossene medizinische Gerät ein Vernebler (40) ist.
8. Kopplungsteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Vernebler (40) in das dritte Endstück (13) integriert ist.
9. Kopplungsteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das am dritten Endstück (13) angeschlossene medizinische Gerät ein Katheter ist.
10. Kopplungsteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das am dritten Endstück (13) angeschlossene medizinische Gerät ein Endoskop ist.
11. Kopplungsteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Normalen durch die Flächenschwerpunkte der zweiten Öffnung (120) und der dritten Öffnung (130) einen stumpfen Winkel von im Wesentlichen 180 Grad bilden
12. Kopplungsteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Öffnung (120) und die dritte Öffnung (130) derart planparallel und in Deckung zu einander angeordnet sind, dass die Normalen durch die Flächenschwerpunkte beider Öffnungen identisch sind.
13. Kopplungsteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endstücke (11, 12, 13) hohlzylinderförmig sind.
14. Kopplungsteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) die Form eines T-Stücks aufweist, wobei das zweite Endstück (12) und das dritte Endstück (13) gemeinsam den Querbalken des „T“ bilden.
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