DE10156558A1 - Verschlusssystem und ein Verfahren hierzu - Google Patents
Verschlusssystem und ein Verfahren hierzuInfo
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Abstract
Beschrieben wird ein Verschlusssystem und ein hierzu geeignetes Verfahren zum wahlweisen Öffnen und Schließen eines rohrförmigen Körperorgans, bestehend aus einem Schließelement und einem das Schließelement steuernden Regelungssystem. Das Regelungssystem stellt einen ersten Zustand des Verschlusssystems ein und führt eine Abweichung von dem ersten Zustand selbstregulierend auf den ersten Zustand zurück, um in dem zu verschließenden Körperorgan auftretenden Druckerhöhungen kurzzeitig entgegen zu wirken und somit eine große Gefahr nahezu ausgeschlossen ist.
Description
- Die folgende Erfindung betrifft ein Verschlusssystem und ein hierzu geeignetes Verfahren zum wahlweisen Öffnen und Schließen eines rohrförmigen Körperorgans.
- Aus der DE 43 31 658 ist eine implantierbare Vorrichtung zum wahlweisen Öffnen und Schließen von rohrförmigen Körperorganen bekannt, wobei ein in das rohrförmige Körperorgan einführbarer länglicher Ventilkörper vorgesehen ist. Der Ventilkörper weist eine Absperreinrichtung auf, die wahlweise verschlossen und freigegeben werden kann. Dazu besitzt der Ventilkörper einen elastischen Schlauchabschnitt, in welchem ein Blähkörper angeordnet ist, der durch ein Fluid aufblähbar ist und dann das Lumen des Schlauchabschnitts verschließt. Sowohl das Öffnen als auch das Schließen erfolgt durch eine manuelle Handhabung, d. h. das Aufblähen des Blähkörpers erfolgt durch eine manuelle Betätigung einer Pumpe und das Öffnen erfolgt durch ein manuelles Betätigen eines Schalters. Grundsätzlich ist jedoch bei dem bekannten System darauf zu achten, dass der Blähkörper nicht derart stark aufgebläht wird, dass zum Einen sich das Körperorgan in Folge eines häufigen Öffnens und Schließens ebenfalls vergrößert und ausdehnt, und zum Anderen der durch den Blähkörper erzeugte Druck, die Durchblutung des Körperorgans unterbinden würde und somit das Gewebe des Körperorgans absterben würde. Diese Vorgaben erfordern somit, dass das Verschließen des Körperorgans mit dem bekannten System nur innerhalb eines beschränkten Druckbereiches möglich ist, wobei hingegen entstehende Druckspitzen bzw. kurzzeitig auftretende Druckbelastungen bzw. -erhöhungen in dem Körperorgan, einen sicheren Verschluss des Körperorgans nicht sicherstellen kann, da das bekannte System nicht geeignet ist, kurzzeitig nachgeführt zu werden.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, das bekannte Verschlusssystem bzw. das bekannte Verfahren zum wahlweisen Öffnen und Schließen eines rohrförmigen Körperorgans derart weiterzubilden, dass in den zu verschließenden Körperorgan auftretende Druckerhöhungen kurzzeitig entgegengewirkt wird und eine Nekrosegefahr nahezu ausgeschlossen ist.
- Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verschlusssystem bereitzustellen, das jederzeit Kontinenz sicherstellt.
- Gelöst werden die Aufgaben vorrichtungstechnisch mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und verfahrenstechnisch mit den Merkmalen des Anspruchs 9.
- Anmeldungsgemäß weist das Verschlusssystem bzw. das anmeldungsgemäße Verfahren zum wahlweisen Öffnen und Schließen eines rohrförmigen Körperorgans die Bereitstellung eines Schließelementes und ein das Schließelement steuerndes Regelungssystems auf, wobei das Regelungssystem einen ersten Zustand des Verschlusssystems einstellt und eine Abweichung von dem ersten Zustand selbstregulierend auf den ersten Zustand zurückführt. Mit dieser anmeldungsgemäßen Maßnahme wird erreicht, dass bei auftretenden Druckspitzen bzw. -belastungen durch Husten, Niesen, Lachen oder Bücken weiterhin die erforderlichen Aufgaben des Verschlusssystems erfüllen kann. Mit dieser anmeldungsgemäßen Maßnahme kann beispielsweise, wenn das Verschlusssystem bei der Urethra angelegt wird, ein Sphinkter Ersatzsystem zur Verfügung gestellt werden, welches die Funktion des äußeren Schließmuskels der Harnröhre beim erwachsenen Menschen ersetzt. Das anmeldungsgemäße Verschlusssystem kann somit als implantierbares adaptives feinsensorisches Sphinkter- Ersatzsystem eingesetzt werden. Dadurch, dass lediglich kurzzeitig durch Druckspitzen ein erster Zustand des Regelungssystems verlassen wird, wird die Nekrosegefahr vermindert bzw. Nekroseerscheinungen können verhindert werden. Mit dem anmeldungsgemäßen Verschlusssystem wird somit vermieden, dass ein konstant hoher Schließdruck auf das Körperorgan bzw. die Urethra einwirkt, wodurch das umliegende Gewebe des Körperorgans zur Nekrose bzw. zu Entzündungen führen würde. Da das anmeldungsgemäße Verschlusssystem eine einfach konzipierte Selbstregelung bereitstellt, ist auch das Implantieren in den menschlichen Körper unbedenklich. Darüber hinaus ist es möglich, die Miktion manuell durch dieses leicht bedienbare Verschlusssystem zu steuern, wobei auch die Steuerung des Verschlusssystems automatisch durch einen Abgriff der neurologischen Signale direkt an die Nervenbahn des Körperorgans im Falle der Urethra der Sphinkter Urethrer mit Hilfe einer künstlichen Synapsis möglich ist. Mit den anmeldungsgemäßen Verschlusssystem ist es darüber hinaus möglich, dass aufgrund der Einfachheit des Verschlusssystems der Energieverbrauch gering gehalten ist und somit eine lange Lebensdauer gegeben ist. Mit dem anmeldungsgemäßen Verschlusssystem erhält der Patient durch die Sicherstellung seiner Kontinenz mit diesem Implantat ein großes Maß an Lebensqualität zurück und wird durch die Wartungsfreiheit des Systems nicht in seinem Aktionsradius eingeschränkt.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Ist das Regelungssystem mit dem Schließelement gemäß Anspruch 2 als geschlossener Kreislauf ausgestaltet, so ist eine separate Zuführung des Übertragungsmediums, beispielsweise Hydraulikmittel nicht erforderlich.
- Mit den in Anspruch 3 dargelegten Merkmalen wird das selbstregulierende Verschlusssystem auf einfache Weise umgesetzt, so dass das Verschlusssystem als solches einfach zu implantieren ist und nur einen geringen Energieverbrauch aufweist. Die Selbstregulierung wird insbesondere durch das wechselseitige Öffnen und Schließen der Absperrventile erreicht. An dieser Stelle soll jedoch darauf hingewiesen werden, dass auch an Stelle der Pumpeinrichtung und erstes Absperrventil auch eine schnellschaltende Pumpe bzw. schnellschaltender Aktor eingesetzt werden kann.
- Um die Selbstregulierung je nach Körperorgan bestmöglich einstellen zu können, d. h. der Schließdruck auf einen bestimmten Schwellenwert gehalten wird und diesbezüglich ein entsprechender Arbeitsdruck eingestellt werden kann, so sind unterschiedliche Sensorelemente vorgesehen, die an geeigneter Positionierung optimal die selbstregulierende Maßnahme herbeiführt.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.
- Anhand nachfolgender Zeichnung soll eine bevorzugte Ausführungsform des Anmeldungsgegenstandes beschrieben werden.
- In Fig. 1 ist das Verschlusssystem gezeigt, welches in diesem Fall eine Urethra als Körperorgan wahlweise öffnet und schließt. Die Urethra weist bei dem anmeldungsgemäßen Verschlusssystem ein Schließelement 1 auf, welches in dieser Ausführungsform hydraulisch ansteuerbar ist. Bei dieser Gelegenheit wird darauf hingewiesen, dass jede andere Ansteuerung ebenfalls denkbar ist. An das Schließelement 1 ist ein Regelungssystem 3, in diesem Fall hydraulisch, anschließbar. Das Regelungssystem 3 dient dazu, einen ersten Zustand des Verschlusssystems, beispielsweise einen Schließzustand des Schließelements 1, einzustellen. Hierzu weist das Regelungssystem 3 bei der hydraulischen Ausführung, ein erstes Reservoir 5 auf, um über eine Pumpeinrichtung 7 einen bestimmten Druck, sogenannter Schließdruck am Schließelement 1 aufzubauen. Die an das Schließelement ankommende Verbindungsleitung teilt sich in eine erste Zuführungsleitung Z1 und eine zweite Zuführungsleitung Z2 auf, wobei die erste Zuführungsleitung die Pumpeinrichtung 7 und vorzugsweise ein erstes Absperrventil V1 aufweist und die zweite Zuführungsleitung ein zweites Absperrventil V2 aufweist, wobei sowohl die erste Zuführungsleitung als auch die zweite Zuführungsleitung mit dem ersten Reservoir 5 verbunden ist. Herkömmlicherweise kann das anmeldungsgemäße Verschlusssystem auch lediglich als eine Vorrichtung zum wahlweisen Öffnen und Schließen eines Körperorgans, in diesem Fall der Urethra herangezogen werden. Zum Betreiben des wahlweisen Öffnens und Schließens ist es von Vorteil, wenn die Pumpeinrichtung 7, das erste Absperrventil V1 und das zweite Absperrventil V2 mit einer Steuerungseinheit 11 verbunden sind, welche das herkömmliche Öffnen und Schließen des Schließelements 1 übernimmt. Das anmeldungsgemäße Verschlusssystem weist ferner eine erste Sensoreinheit S1, welche am Schließelement 1, des rohrförmigen Körperorgans vorzugsweise stromaufwärts vorgesehen ist, eine zweite Sensoreinheit S2, welche den Druck in der Verbindungsleitung misst und eine dritte Sensoreinheit S3 an der Pumpeinrichtung 7 auf. Damit wird eine Differenzdruckmessung möglich.
- Das anmeldungsgemäße Verschlusssystem arbeitet nunmehr nach folgendem Funktionsprinzip.
- Die Pumpeneinrichtung 7 bedient sich aus dem Reservoir 5 als Speisevorrat und erzeugt einen Schließdruck am Schließelement 1, welcher derart gewählt ist, dass der Schließdruck das Körperorgan über das Schließelement abdichtet, jedoch die Durchblutung des Körperorgans nicht beeinträchtigt. Der Schließdruck entspricht einem Druckbereich, der von unterschiedlichen Parametern, wie z. B. Körperorgan, Gefäßdicke, Durchblutungsstärke usw. abhängig ist.
- Bei einem kurzzeitig auftretenden Druckanstieg in dem Körperorgan, beispielsweise bei der Urethra in der Harnblase durch Husten, Niesen, Lachen oder anderwertige Anstrengung, reicht der Schließdruck nicht aus und der Durchfluss im Körperorgan würde kurzzeitig stattfinden. Für diesen Fall ist es von Vorteil, wenn der Schließdruck sich ebenfalls kurzzeitig erhöht, um somit weiterhin die Dichtheit des Körperorgans aufrecht zu erhalten. Das mit dem anmeldungsgemäßen Verschlusssystem hervorgerufene, kurzzeitige Erhöhen des Schließdruckes führt aber nicht zu einer Nekrosenbildung, d. h. die Durchblutung des Körperorgans wird nur kurzzeitig beeinflusst und ist somit für das Körperorgan nicht schädigend. Um diese Mechanik aufrechtzuerhalten, ist es notwendig, dass das Regelungssystem 3 unterschiedliche Druckbereiche aufweist. In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform erzeugt die Pumpeneinrichtung 7, welche beispielsweise als schnellschaltende Pumpe oder auch als schneller Aktor ausgestaltet sei, über das erste Absperrventil V1 den erforderlichen Schließdruck. Hierzu muss das zweite Absperrventil V2 geschlossen sein. Bei Erreichen des Schließdruckes wird das erste Absperrventil V1 geschlossen, wobei die Pumpeneinrichtung 7 bis zum ersten Absperrventil V1 einen gegenüber dem Schließdruck erhöhten Arbeitsdruck aufbaut. Sollte mit dem Schließelement der Durchfluss durch das Körperorgan durchgeführt werden, so muss lediglich das zweite Absperrventil V2 geöffnet werden, um den Schließdruck über das Reservoir 5 abzubauen. Treten aber nunmehr stromaufwärts des Schließelementes 1 Druckspitzen bzw. kurzzeitig anhaltende Druckbelastungen auf, so werden die mit der Sensoreinrichtung S1 registriert bzw. erfasst und an die Steuereinheit 11 weitergegeben. Die Steuereinheit 11 öffnet nahezu gleichzeitig das erste Absperrventil V1, so dass der erhöhte Arbeitsdruck das Schließelement 1 beaufschlagt und somit kurzzeitig gewährleistet, dass auch das Körperorgan gegenüber den Druckspitzen abgedichtet ist. Hierbei ist es denkbar, dass in Abhängigkeit der Durchblutungsfunktion des Körperorgans die Steuereinheit 11 nach einer Zeitkonstante das erste Absperrventil wiederum schließt und das zweite Absperrventil öffnet, um von dem erhöhten Arbeitsdruck auf den erforderlichen Schließdruck herunterzuregeln. Gleichzeitig oder zwischenzeitlich kann dann erneut die Pumpeneinrichtung 7 einen erhöhten Arbeitsdruck, welches an den erstem Arbeitsventil V1 anliegt, aufbauen und sich somit für einen zweiten Vorgang vorbereiten.
- Auf diese Weise ist somit anmeldungsgemäß das Regelungssystem 3 in der Lage, von einem ersten Zustand des Verschlusssystems, welcher herkömmlicherweise mit dem Verschließen des Körperorgans über das Schließelement 1 über das wahlweise Öffnen zu vergleichen ist, eine Abweichung von dem ersten Zustand selbstregulierend auf den ersten Zustand zurückführen. Mit dieser Maßnahme wird erreicht, dass das Verschlusssystem in jeder Situation, also auch bei Belastungen wie Husten oder Niesen, die an das Verschlusssystem gestellte Aufgabe erfüllt. Da der Schließdruck mittels einer feinsensorischen Steuerung den in dem Körperorgan stromaufwärts herrschenden Druck bzw. Blasendruck in der Harnblase angepasst wird, werden Nekroseerscheinungen verhindert, die normalerweise durch einen konstant hohen Schließdruck hervorgerufen werden, wodurch die Durchblutung des Körperorgans unterdrückt wird und somit Langzeitschäden hervorruft.
- An dieser Stelle soll erneut hervorgehoben werden, dass wie in Fig. 1 gezeigt ist, die Pumpeneinrichtung 7 auch über eine normale Pumpe im Zusammenspiel mit einem zweiten Reservoir R2 und einem dritten Absperrventil V3 ersetzt werden kann. In diesem Fall wird der gegenüber dem Schließdruck erhöhte Arbeitsdruck dadurch erreicht, dass die Pumpe bei geöffnetem dritten Absperrventil das Reservoir R2 bis zu dem erforderlichen Arbeitsdruck beaufschlagt, danach das dritte Absperrventil V3 dann geschlossen wird. Mit dieser Maßnahme wird erreicht, dass die Verwendung einer schnellschaltenden Pumpe nicht erforderlich ist, da die kurzzeitige Beaufschlagung des Schließelements 1 bei Auftreten von Druckspitzen über dem in dem zweiten Reservoir R2 aufgebaute Arbeitsdruck durch Öffnen des ersten Absperrventils an das Schließelement angelegt wird.
- Grundsätzlich soll festgehalten werden, dass die Sensorelemente nicht lediglich als Drucksensoren betrachtet werden, sondern ebenfalls mit kapazitiven oder induktiven Sensoren der Druck bestimmt werden kann, wobei ebenso Volumenänderungen über Ultraschall oder über Dehnstreifen gemessen werden können, oder eine Abstandsänderung, die sich bei Druckerhöhung ergibt, mit Licht gemessen wird.
Claims (11)
1. Verschlusssystem, vorzugsweise implantierbares Verschlusssystem, zum
wahlweisen Öffnen und Schließen eines rohrförmigen Körperorgans
bestehend aus einem Schließelement und einem das Schließelement
steuernden Regelungssystem, wobei das Regelungssystem einen ersten
Zustand des Verschlusssystems einstellt und eine Abweichung von dem
ersten Zustand selbstregulierend auf den ersten Zustand zurückführt.
2. Verschlusssystem nach Anspruch 1, wobei das Regelungssystem mit dem
Schließelement einen geschlossenen Kreislauf darstellt.
3. Verschlusssystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das
Regelungssystem ein erstes Reservoir und mit einer Steuereinheit in
Verbindung stehenden Sensorelemente aufweist, und sich die
Verbindungsleitung von dem Schließelement in eine erste Zuführungsleitung
und eine zweite Zuführungsleitung aufteilt, wobei die erste Zuführungsleitung
eine Pumpeneinrichtung und ein erstes Absperrventil und die zweite
Zuführungsleitung ein zweites Absperrventil zwischen dem ersten Reservoir
und dem Schliesselement aufweist.
4. Verschlusssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei am
Schliesselement eine erste Sensoreinheit, zwischen erstem Absperrventil
und dem Schliesselement eine zweite Sensoreinheit und an der
Pumpeneinrichtung eine dritte Sensoreinheit als Sensorelement vorgesehen
ist.
5. Verschlusssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die
Pumpeneinrichtung eine schnell schaltende Pumpe ist.
6. Verschlusssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die
Pumpeneinrichtung eine Speisepumpe ist, die über drittes Absperrventil mit
einem zweiten Resevoir in Verbindung steht.
7. Verschlusssystem nach Anspruch 1, wobei das Regelungssystem über ein
Fluidum das Schließelement steuert.
8. Verschlusssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die
Sensoreinheiten Drucksensoren sind.
9. Verfahren zum wahlweisen Öffnen und Schließen eines rohrförmigen
Körperorgans, insbesondere unter Verwendung des Verschlusssystems
nach einem der Ansprüche 1 bis 7, welches die Schritte aufweist:
a) Bereitstellen eines Schließelements für die rohrförmigen Körperorgane
und eines Regelungssystems
b) Einstellen eines ersten Zustands eines Verschlusssystems durch das
Regelungssystems
c) Selbstregulierende Zurückführung des Verschlusssystems auf den ersten
Zustand bei Abweichung von dem ersten Zustand.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Einstellen des ersten Zustands durch
Bereitstellen eines Reservoirs erfolgt, aus dem über eine Pumpeinrichtung
eine Druckbeaufschlagung auf das Schließelement erfolgt und durch
Schließen eines Absperrventils der Druck am Schließelement gehalten wird.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei eine Druckerhöhung im
rohrförmigen Körperorgan über eine Sensoreinheit erfasst wird und
kurzzeitig durch Erhöhung des Drucks am Schließelement entgegengewirkt
wird.
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