DE102007003455A1 - Heater for breathing tube, has adapter with control circuit, where inputs of control circuit is electrically connected with control module by cable and outputs of control circuit is connected with connectors for heating sections - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft die Beatmungstechnik, insbesondere die Beheizung von Atemgasschläuchen.The The invention relates to the ventilation technique, in particular the heating of breathing gas hoses.
Bei der maschinellen Beatmung wird der zu beatmende Patient mittels eines Beatmungsschlauches pneumatisch mit dem Beatmungsgerät verbunden. Der komplette Beatmungsschlauch besteht wiederum aus einem Inspirationsschlauch und einem Exspirationsschlauch, die auf der Patientenseite mittels eines so genannten Y-Stückes pneumatisch miteinander verbunden sind.at Mechanical ventilation is the patient to be ventilated by means of a breathing tube pneumatically connected to the ventilator. The complete breathing tube again consists of an inspiratory tube and an expiratory tube on the patient side using a so-called Y-piece pneumatically connected to each other.
Um eine Austrocknung der Atemwege zu vermeiden wird das Beatmungsgas üblicherweise mittels eines aktiven Atemgasanfeuchters angefeuchtet, der zwischen Heizungssteuerung und Anfang des Inspirationsschlauches angeordnet ist.Around to avoid dehydration of the airways, the respiratory gas is usually by means of of an active respiratory gas humidifier moistened between heating control and the beginning of the inspiratory tube is arranged.
Wenn keine Vorkehrungen getroffen werden, kondensiert jedoch ein Teil des im Atemgas enthaltenen Wasserdampfes im Beatmungsschlauch. Dies führt zu Wasseransammlungen und zu einer Reduktion der effektiven Feuchte des dem Patienten zugeführten Atemgases.If no precautions are taken, but condenses a part of the water vapor contained in the breathing gas in the breathing tube. This leads to water retention and to a reduction in the effective humidity of the patient supplied Respiratory gas.
Aus diesem Grund werden nach dem Stand der Technik zumindest der Inspirationsschlauch, günstigerweise jedoch auch der Exspirationsschlauch elektrisch beheizt. Bekannt sind für diese Beheizung mehrere Varianten:
- • durch je eine sich innerhalb des Inspirations- und Exspirationsschlauches erstreckende Heizdrahtschleife
- • durch Umwicklung von Inspirations- und Exspirationsschlauch mittels einer Heizdrahtwendel, wobei die Heizdrahtwendel des Inspirationsschlauches und die Heizdrahtwendel des Exspirationsschlauches gerätefern mittels eines elektrischen Drahtes verbunden werden,
- • each with a heating wire loop extending inside the inspiratory and expiratory tubing
- By wrapping inspiratory and expiratory tubing by means of a heating wire coil, wherein the heating wire coil of the inspiratory tube and the heating coil of the expiratory tube are connected remotely by means of an electric wire,
Gemeinsam ist allen Varianten, dass es immer einen vom Beatmungsgerät oder Atemgasanfeuchter (nachfolgend mit Steuergerät bezeichnet) in Richtung Y-Stück hinführenden Heizdraht und einen vom Y-Stück zum Beatmungsgerät zurückführenden Heizdraht gibt. Beide bilden zusammen mit dem Steuergerät einen geschlossenen Stromkreis.Together All variants, it is always one of the respirator or respiratory gas humidifier (hereinafter with control unit designated) in the direction of Y-piece afferent Heating wire and one of the Y-piece to the ventilator returning heating wire gives. Both together with the control unit form a closed circuit.
Die Regelung der Atemgastemperatur erfolgt gemäß dem Stand der Technik mittels eines am Ende des Beatmungsschlauches, vorzugsweise des Inspirationsschlauches oder am Y-Stück angeordneten Temperatursensors, der über einen Temperaturregelkreis die Heizleistung regelt.The Regulation of the breathing gas temperature is carried out according to the prior art by means of one at the end of the breathing tube, preferably the inspiratory tube or on the Y-piece arranged temperature sensor, via a temperature control circuit the heating power regulates.
Bei der Beatmung von Säuglingen besteht die Besonderheit darin, dass diese in Inkubatoren oder Wärmebetten liegen, deren Temperatur normalerweise oberhalb der Umgebungstemperatur ist.at the ventilation of infants the peculiarity is that these are used in incubators or warm beds which are normally above ambient temperature is.
Das führt dazu, dass dem innerhalb des Inkubators oder Wärmebettes befindlichen Teil des Beatmungsschlauches eine geringere Heizleistung zugeführt werden muss, als dem außerhalb des Inkubators befindlichen Teil. Andernfalls würde das dem Patienten zugeführte Atemgas zu warm werden. Hinzu kommt, dass auch der für die Temperaturregelung erforderliche Temperatursensor unmittelbar vor dem Inkubatoreingang angeordnet werden muss. Befände er sich innerhalb des Inkubators würde auf Grund der hohen Inkubator-Innentemperatur der Heizungsregelkreis ausschalten und es käme wieder zu einer Kondensation des Wasserdampfes im Beatmungsschlauch.The leads to, that part inside the incubator or thermal bed the breathing tube are supplied with a lower heating power must, than the outside part of the incubator. Otherwise, the breathing gas supplied to the patient would get too warm. In addition, that also required for the temperature control Temperature sensor located immediately in front of the incubator input must become. He would find would be within the incubator due to the high incubator internal temperature of the heating loop switch off and it would come again to a condensation of water vapor in the breathing tube.
Um alle möglichen Einsatzfälle abdecken zu können, muss die Beheizung des Beatmungsschlauches aus zwei unabhängig voneinander bestehenden Heizstrecken bestehen, von denen sich die eine gerätenah außerhalb des Inkubators (Erste Heizstrecke) und die andere gerätefern innerhalb des Inkubators (Zweite Heizstrecke) befindet. Dabei kann man wegen der gegenüber dem Inkubator kühlen Umgebungstemperatur davon ausgehen, dass die Erste Heizstrecke eine größere Wärmeleistung aufbringen muss als die Zweite Heizstrecke und dass es den Fall gibt, wo zwar die Erste Heizstrecke eingeschaltet, die Zweite Heizstrecke jedoch ausgeschaltet ist. Dies erfordert eine von der Zweiten Heizstrecke unabhängige Ansteuerung der Ersten Heizstrecke.Around all possible applications to be able to cover The heating of the breathing tube must consist of two independently exist existing heating sections, of which the device is outside of the incubator (first heating section) and the other devices within of the incubator (second heating section). You can because of opposite cool the incubator Ambient temperature assume that the first heating a greater heat output has to raise as the second heating section and that there is the case where the first heating section is switched on, the second heating section however, it is off. This requires one of the second heating section independent Control of the first heating section.
Im Falle der Variante einer innenliegenden Heizdrahtschleife müssten eine kurze und eine lange Heizdrahtschleife vorgesehen werden, die kurze für die Erste Heizstrecke, die lange Heizschleife für die Erste und die Zweite Heizstrecke zusammen. Diese Ausführung hat den Nachteil, dass die doppelten Heizschleifen einen höheren Kontaktierungsaufwand erfordern und dass zusätzlich der freie Strömungsquerschnitt im Schlauch verringert wird.in the Case of the variant of an internal Heizdrahtschleife would have a short and a long heating wire loop are provided, the short one for the First heating section, the long heating loop for the first and the second Heating section together. This execution has the disadvantage that the double heating loops require a higher contacting costs and that in addition the free flow cross section is reduced in the hose.
Im Falle der Variante einer außen aufgebrachten Heizwendel müsste die Heizwendel der Ersten Heizstrecke doppelt ausgeführt sein um nach der Ersten Heizstrecke in die Heizwendel für die Zweite Heizstrecke übergehen zu können. All dies ist sehr aufwändig und technologisch schwer beherrschbar.in the Trap of the variant of an outside applied heating coil would have the heating coil of the first heating section be made double after the first heating section in the heating coil for the second Go over heating section to be able to. All this is very expensive and technologically difficult to control.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Heizung für einen Beatmungsschlauch zu schaffen, die mit lediglich einem hinführenden und einem rückführenden Heizdraht innerhalb jeder Heizstrecke eine unabhängige Beheizung beider Heizstrecken gestattet.task The invention is to provide a heater for a breathing tube create, with only one leading and one returning heating wire independent heating of both heating sections within each heating section allowed.
Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben.A inventive solution this Task is specified in claim 1.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass die Spannungsversorgung der Beatmungsschlauch-Heizung nicht wie üblich gerätenah, d. h. am Eingang des Beatmungsschlauches erfolgt, sondern über einen Adapter, der im Übergang zwischen Erster und Zweiter Heizstrecke angebracht ist. Von diesem Adapter gehen beide Heizstrecken aus: die Erste Heizstrecke in Richtung Beatmungsgerät, die Zweite Heizstrecke in Richtung Patient. Im einfachsten Fall hat der Adapter drei Elektrische Anschlüsse. Ein Anschluss ist z. B. jeweils mit dem Anfang beider Heizstrecken verbunden, der zweite Anschluss mit dem Ende der Ersten Heizstrecke und der dritte Anschluss mit dem Ende der Zweiten Heizstrecke. Somit können beide Heizstrecken vollkommen unabhängig voneinander beheizt werden. Diese drei Leitungen werden mit einem Steuergerät für die Schlauchheizung verbunden, welches die Heizspannungen für die einzelnen Heizstrecken erzeugt.The Essence of the invention is that the power supply the breathing tube heater does not operate as usual, d. H. at the entrance of the Ventilation hose is made but via an adapter that is in transition between the first and second heating section is attached. Of this Adapters go off both heating sections: the first heating section in the direction Ventilator, the second heating section in the direction of the patient. In the simplest case the adapter has three electrical connections. A connection is z. B. each connected to the beginning of both heating sections, the second Connection with the end of the first heating section and the third connection with the end of the second heating line. Thus, both heating sections can be perfect independently be heated from each other. These three lines will come with a control unit for the hose heating connected, which determines the heating voltages for the individual heating sections generated.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, zusätzlich den Ersten Temperatursensor innerhalb dieses Adapters zu integrieren, damit er die Temperatur am Ende der Ersten Heizstrecke vorzugsweise des Inspirationsschlauches misst. Es ist zweckmäßig, die zwei Signalleitungen des Ersten Temperatursensors gemeinsam mit den Leitungen für die Heizung innerhalb eines Kabels zu führen. Um mit lediglich einem Kabel vom Beatmungsschlauch zum Steuergerät gehen zu können, ist es weiterhin vorteilhaft, auch die Leitungen des Zweiten Temperatursensors mit dem Adapter zu verbinden und von dort über das gemeinsame Kabel zum Steuergerät zu führen. Dieses Kabel benötigt drei Leitungen für die Heizspannung und drei Leitungen für beide Temperatursensoren.A further embodiment of the invention provides, in addition to the Integrate first temperature sensor inside this adapter, so he prefers the temperature at the end of the first heating section of the inspiratory tube. It is convenient to use the two signal lines of the first temperature sensor together with the pipes for heating within a cable. To go from the breathing tube to the control unit with only one cable to be able to it is also advantageous, even the lines of the second temperature sensor to connect with the adapter and from there via the common cable to control unit respectively. This cable is needed three lines for the heating voltage and three wires for both temperature sensors.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung enthält der Adapter eine Steuerschaltung mit zwei Schaltern. Es wird lediglich die ungeschaltete Heizspannung des Steuergerätes an die Steuerschaltung angelegt. Diese ist mit einem Pol z. B. mit den Anfängen beider Heizstrecken verbunden. Der andere Pol der Heizspannung ist über einen Ersten Schalter mit dem Ende der Ersten Heizstrecke und über einen Zweiten Schalter mit dem Ende der Zweiten Heizstrecke verbunden. Es werden hierbei zwei weitere Anschlüsse für die Ansteuerung der Schalter benötigt.In another embodiment of the invention the adapter has a control circuit with two switches. It will only the unswitched heating voltage of the controller applied to the control circuit. This is with a pole z. B. connected to the beginnings of both heating sections. The other pole of the heating voltage is via a first switch with the End of the first heating section and over a second switch connected to the end of the second heating section. There are two further connections for controlling the switches needed.
Eine vorteilhafte Lösung besteht darin, auf der Steuerschaltung eine Elektronik vorzusehen, die ausgehend vom Signal des Ersten Temperatursensors unter Einbeziehung bekannter Regelalgorithmen den Ersten Schalter so steuert, dass die Temperatur am Ende der Ersten Heizstrecke einer gewünschten Solltemperatur entspricht. Besonders vorteilhaft ist es, wenn diese Auswerteelektronik zusätzlich noch das Signal des Zweiten Temperatursensors auswertet und in gleicher Weise den Zweiten Schalter ansteuert. Damit reduziert sich die Anzahl der erforderlichen Leitungen im Kabel zum Steuergerät auf zwei.A advantageous solution is to provide electronics on the control circuit, based on the signal of the first temperature sensor including Known control algorithms controls the first switch so that the temperature at the end of the first heating section of a desired Set temperature corresponds. It is particularly advantageous if this Evaluation electronics additionally still evaluates the signal of the second temperature sensor and in the same Way the second switch controls. This reduces the number the required lines in the cable to the controller on two.
Die Schalter müssen nicht stationär ein und ausgeschaltet werden, es kann eine Pulsweitenmodulation oder alle bekannten Arten zur Änderung eines Widerstandes einer elektrischen Verbindung angewandt werden.The Need to switch not stationary can be switched on and off, it can be a pulse width modulation or all known types for modification a resistance of an electrical connection can be applied.
Ein Erster Temperatursensor ist nicht zwingend notwendig, da die der Ersten Heizstrecke zugeführte Wärmeleistung lediglich einen Mindestwert übersteigen muss. So muss die der Ersten Heizstrecke zugeführte Wärmeleistung nicht geregelt werden, sie kann auch gesteuert sein.One First temperature sensor is not absolutely necessary, because of the First heating section supplied heat output only exceed a minimum value got to. Thus, the heat output supplied to the first heating section does not need to be regulated they can also be controlled.
Die
Anordnung der Heizdrähte
ist wie folgt:
Im Falle der innenliegenden Heizdraht-Schleife
sind mit dem Adapter vier Heizdrahtschleifen verbunden, innerhalb
des Inspirationsschlauches und Exspirationsschlauches je eine in
der Ersten und Zweiten Heizstrecke. Dabei werden die zur Ersten
Heizstrecke und die zur Zweiten Heizstrecke gehörenden Heizdrahtschleifen paarweise
elektrisch parallel geschaltet.The arrangement of the heating wires is as follows:
In the case of the internal heating wire loop, four heating wire loops are connected to the adapter, one each in the first and second heating sections within the inspiratory tube and the expiration tube. The heating wire loops belonging to the first heating section and the second heating section are connected electrically in parallel in pairs.
Im Falle der auf der Schlauchwandung aufgebrachten Heizdrahtwendeln gibt es insgesamt vier Wendeln: eine Erste und Zweite inspiratorische Heizdrahtwendel und eine Erste und Zweite exspiratorische Heizdrahtwendel, die alle im Adapter elektrisch angeschlossen werden. Damit die Stromkreise geschlossen sind, muss die Erste inspiratorische Heizstrecke mit der Ersten exspiratorischen Heizstrecke gerätenah durch einen Draht als Erste elektrische Verbindung verbunden werden. Ebenfalls muss die Zweite inspiratorische Heizstrecke mit der Zweiten exspiratorischen Heizstrecke gerätefern durch einen Draht als Zweite elektrische Verbindung verbunden werden.in the Trap of the applied on the hose wall Heizdrahtwendeln There are a total of four coils: a first and second inspirational Heating wire coil and a first and second expiratory heating wire coil, all of which are electrically connected in the adapter. So that the circuits are closed, the first inspiratory heating section must The first expiratory heating device is operated by a wire First electrical connection to be connected. Likewise, the second must inspiratory heating section with the second expiratory heating section device remotely be connected by a wire as a second electrical connection.
Um dem Steuergerät auch eine Information über die geräteferne Temperatur zu geben, wird eine dritte Leitung vom Adapter zum Steuergerät benötigt, die das Temperatursignal des Zweiten Temperatursensors an dieses Gerät übermittelt. Damit werden maximal vier Leitungen innerhalb des Kabels vom Adapter zum Steuergerät benötigt.Around the control unit also an information about the device remote To give temperature, a third line from the adapter to the controller is needed transmits the temperature signal of the second temperature sensor to this device. This will allow a maximum of four wires within the cable from the adapter to the control unit needed.
Es ist jedoch auch möglich die erforderlichen Informationen zwischen Adapter und Steuergerät in zwei Richtungen zu übertragen, wobei die zusätzlichen zwei Leitungen eine serielle Zweirichtungs-Übertragung gestatten, z. B. vom Steuergerät zum Adapter die Temperatursollwerte und vom Adapter zum Steuergerät die Temperatur-Istwerte. Falls jedoch die Temperatursollwerte festgelegt sind, benötigt man lediglich eine Signalrichtung vom Adapter zum Steuergerät. Natürlich kann auch durch eine weitere Leitung der Temperatursoliwert als analoger Wert Vom Steuergerät zum Adapter übertragen werden. So ist unter Leitung generell auch eine mehrdrahtige Leitung zu verstehen.However, it is also possible to transmit the required information between adapter and controller in two directions, the additional two lines allow a serial bidirectional transmission, z. For example, from the controller to the adapter, the temperature setpoints and from the adapter to the controller, the actual temperature values. However, if the temperature setpoints are set, you only need one signal direction from the adapter to the controller. Of course, also by another line of the Temperatursoliwert as analog Value To be transferred from the controller to the adapter. Thus, a cable is generally also understood to mean a multi-wire cable.
Der Adapter kann mit dem Inspirationsschlauch und Exspirationsschlauch fest verbunden sein und mit beiden eine integrale Einheit bilden.Of the Adapter can with the inspiratory tube and expiratory tube be firmly connected and form an integral unit with both.
Er kann jedoch auch lösbar mit beiden Schläuchen verbunden sein, wobei die elektrischen Verbindungen über Steckanschlüsse hergestellt werden und der Erste Temperatursensor pneumatisch dicht in den Inspirationsschlauch eingesteckt wird. Aus hygienischen Gründen sollten alle elektronischen Komponenten hermetisch gegenüber der Umwelt abgedichtet sein. Auf diese Weise enthält der Adapter die gesamte Elektronik für die Temperaturregelung der Schlauchheizung und stellt ein autonomes Gerät dar. Dies ist ein großer Vorteil.He But it can also be solved with both hoses be connected, wherein the electrical connections made via plug connections and the first temperature sensor are pneumatically sealed into the inspiratory tube is inserted. For hygienic reasons, all electronic Hermetically opposed components sealed to the environment. This way the adapter contains all the electronics for the temperature control of the hose heating and provides an autonomous Device is. This is a big one Advantage.
Für den Fachmann ist offensichtlich, dass die Zuordnungen der Heizstrecken und Schalter zu Inspirationsschlauch oder Exspirationsschlauch und ebenso die Polarität des Steuergeräts willkürlich gewählt sind und problemlos vertauscht werden können.For the expert is obvious that the assignments of the heating sections and switches to inspiratory tube or expiratory tube and also the polarity of the control unit arbitrarily chosen are and can be swapped easily.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass auf einfachste aber zugleich auch komfortable Art eine unabhängige Beheizung der einzelnen Heizstrecken des Beatmungsschlauches vorgenommen werden kann. In einer bevorzugten Ausführung stellt der Adapter ein autonomes Gerät zur Regelung der Schlauchheizung dar.Of the Advantage of the invention is that at the same time but at the same time also comfortable type an independent Heating of the individual heating sections of the breathing tube made can be. In a preferred embodiment, the adapter adjusts autonomous device for regulating the hose heating.
Die
Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert werden.
Dabei wird der Adapter
Der
Beatmungsschlauch besteht aus Inspirationsschlauch
Die
Erste Heizstrecke
Die
Zweite Heizstrecke
Der
Anfang der Ersten Heizstrecke
In
der Muffe
Der
Adapter
In
Im
Ausführungsbeispiel
wird ein Draht als gemeinsame Masseleitung verwendet. Die Elektronik
Die
Wirkungsweise ist wie folgt:
Wenn die Temperatur am Ersten
Temperatursensor
When the temperature at the first temperature sensor
- 11
- Inspirationsschlauchinspiration tube
- 22
- Exspirationsschlauchexpiratory
- 33
- Erste HeizstreckeFirst heating section
- 44
- Zweite HeizstreckeSecond heating section
- 55
- Erster Temperatursensorfirst temperature sensor
- 66
- Zweiter Temperatursensorsecond temperature sensor
- 77
- Steuergerätcontrol unit
- 88th
- Erster Spannungsausgangfirst voltage output
- 99
- Zweiter Spannungsausgangsecond voltage output
- 1010
- Adapteradapter
- 1111
- Steuerschaltungcontrol circuit
- 1212
- Erste inspiratorische HeizdrahtwendelFirst inspiratory heating wire coil
- 1313
- Erste elektrische VerbindungFirst electrical connection
- 1414
- Erste exspiratorische HeizdrahtwendelFirst expiratory heating coil
- 1515
- Zweite inspiratorische HeizdrahtwendelSecond inspiratory heating wire coil
- 1616
- Zweite elektrische VerbindungSecond electrical connection
- 1717
- Zweite exspiratorische HeizdrahtwendelSecond expiratory heating coil
- 1818
- Erster Schalterfirst switch
- 1919
- Zweiter Schaltersecond switch
- 2020
- Elektronikelectronics
- 2121
- Leitungmanagement
- 2222
- Leitungmanagement
- 2323
- Y-StückY-piece
- 2424
- Steckerplug
- 2525
- Steckerplug
- 2626
- Steckerplug
- 2424
- BuchseRifle
- 25'25 '
- BuchseRifle
- 26'26 '
- BuchseRifle
- 2727
- Muffesleeve
- 2828
- Öffnung für TemperatursensorOpening for temperature sensor
- 2929
- Öffnung für TemperatursensorOpening for temperature sensor
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- 3131
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Claims (9)
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