DE10104462A1 - Atemstromsensor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen verbesserten Atemstromsensor mit einem rohrförmigen Gehäuse (1) in Form eines Venturirohres und mit einem darin einsetzbaren Messeinsatz (5) mit mindestens einem Hitzdraht (2, 3), der auf autoklavierbaren und damit wiederverwendbaren Komponenten mit langer Haltbarkeit besteht. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Messeinsatz (5) mittels einer Schnappverbindung auswechselbar im Gehäuse (1) befestigt ist und aus einem mittels Heißdampf autoklavierbaren Hochdrucktemperaturkunststoff besteht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Atemstromsensor nach dem Oberbegriff von An­ spruch 1.

Derartige Atemstromsensoren und insbesondere Hitzdrahtanemometer werden in der Regel in Beatmungs- und Anästhesiegeräten eingesetzt, um Gasvolumen­ ströme vom und zum beatmeten Patienten zu messen und aus den Messergeb­ nissen Schlüsse über dessen aktuellen Status zu ziehen oder um in Abhängig­ keit von den Messergebnissen die Beatmung und weitere Behandlung des Patienten zu steuern.

Ein gattungsgemäßer Atemstromsensor geht beispielsweise aus der EP 0 024 327 B1 hervor.

Je nach speziellem Aufbau des Messeinsatzes mit einem oder mehreren Hitzdrähten und einer geeigneten Messsignal-Auswertung lassen sich die im Atemstromsensor erfassten Gasvolumenströme vom und zum Patienten nach Betrag und Richtung ermitteln.

Die bisher in der Medizintechnik eingesetzten Hitzdrahtanemometer sind entweder Einwegsensoren für den einmaligen Gebrauch oder sie werden nach nur wenigen Messanwendungen ausgetauscht und müssen in jedem der beiden genannten Fälle entsorgt werden.

Bei den bekannten Hitzdrahtanemometern ist der Messeinsatz mit den Drähten fest mit dem rohrförmigen Gehäuse mit Hilfe eines geeigneten Klebers verbunden. Versuche, die bekannten Hitzdrahtanemometer zu autoklavieren, sind gescheitert, weil, bedingt durch thermisch hervorgerufene Materialspannungen und -aus­ dehnungen, die Strömungssensoren nicht mehr gasdicht oder in den Messeigen­ schaften beeinträchtigt waren. Dementsprechend hoch ist bisher der Verbrauch an derartigen Atemstromsensoren, verbunden mit entsprechend hohen Kosten für die Wiederbeschaffung sowie letztlich die Umweltbelastung für die Entsorgung.

Werden die bekannten Atemstromsensoren über einen längeren Zeitraum ein­ gesetzt, so verändern sich die messtechnischen Eigenschaften und führen unter Umständen zu fehlerbehafteten Messergebnissen.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten, nämlich wieder­ verwendbaren und autoklavierbaren Atemstromsensors mit langer Haltbarkeit der . eingangs genannten Art.

Die Lösung der Aufgabe erhält man mit den Merkmalen von Anspruch 1.

Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausbildungen des Erfindungsgegenstands nach Anspruch 1 wieder.

Beim Atemstromsensor gemäß vorliegender Erfindung wird der Messeinsatz mittels einer mechanischen Schnappverbindung lösbar, das heißt auswechselbar mit dem rohrförmigen Gehäuse des Sensors verbunden, Das rohrförmige Gehäuse ist speziell in Form eines Venturirohres ausgebildet, so dass die Gaseinlass- und Gasauslassquerschnitte von der Sensormitte ausgehend sich zu beiden Enden des Sensors stetig erweitern und in der Sensormitte im Bereich des Messeinsatzes eine Strecke minimalen und konstanten Querschnittes des Gehäuses vorhanden ist, um eine gute und reproduzierbare Messsignalauflösung zu erzielen. Sowohl der Messeinsatz als auch das Gehäuse sind vorzugsweise aus einem thermisch und mechanisch belastbaren Hochtemperaturkunststoff gefertigt, speziell aus einem Material aus der Gruppe Polysulfon (PSU), speziell Polyphenylsulfon (PPSU), oder Polyamid. Es ist ein Vorteil der Erfindung, dass hierdurch der erfindungsgemäße Atemstromsensor auch mit Heißdampf unter Druck sterilisiert, d. h. autoklaviert, und mehrfach wiederverwendet werden kann. Bei gegebenenfalls defektem Messeinsatz nach mehrfacher Verwendung kann dieser ersetzt und das rohrförmige Gehäuse weiterverwendet werden. Durch die Wiederverwendbarkeit des Atemstromsensors können Kosten eingespart und die Umwelt entlastet werden. Aufgrund der Maßhaltigkeit des Sensoraufbaus kommt es auch bei langfristigem Einsatz zu keinen Abweichungen von der Messgenauigkeit.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Hilfe der Fig. 6 erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Atemstromsensors von vorne in Gasströmungsrichtung mit Gehäuse und Messeinsatz und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den erfindungs­ gemäßen Atemstromsensor entsprechend der Schnittlinie A-A' in Fig. 1.

Das zu messende Atemgas strömt durch das rohrförmige Gehäuse 1, welches in Form eines Venturirohres mit einem minimalen und konstanten Querschnitt im Bereich des Messeinsatzes 5 ausgebildet ist. Das durch das Gehäuse 1 strömende Atemgas kühlt einen elektrisch geheizten ersten Hitzdraht 2 in Abhängigkeit vom vorbeiströmenden Gasvolumenstrom ab, wobei simultan die temperaturabhängige Widerstandsänderung eines zweiten Hitzdrahtes 3 erfasst und mit dem Messsignal des ersten Hitzdrahtes 2 verrechnet wird zur Kompensation des Temperatureinflusses auf den schließlich ermittelten Gasvolumenstrom des Atemgases. Die dem Atemgas-Volumenstrom proportionale Signalspannung des ersten Hitzdrahtes 2 wird mittels an sich bekannter Auswerteelektronik und -software in den temperaturkorrigierten Atemgas-Volumenstrom umgerechnet. Die Hitzdrähte 2, 3 sind auf Haltestiften 4 angebracht, die Teil des Messeinsatzes 5 sind, der zur äußeren Kontaktierung Kontakte 6 aufweist. In einer speziellen Ausführungsform mit zwei geheizten Hitzdrähten eines derartigen Atemstromsensors kann zusätzlich ein Luftwiderstandskörper vorgesehen sein, so dass die Richtung des Gasvolumenstroms aufgrund der unterschiedlich starken Abkühlwirkung auf die mehr oder weniger dem vorbeiströmenden Atemgas ausgesetzten Hitzdrähte 2, 3 erfasst werden kann.

Der Messeinsatz 5 und vorzugsweise auch das Gehäuse 1 ist aus einem thermisch und mechanisch belastbaren Hochtemperaturkunststoff gefertigt, wobei besonders geeignete Materialien aus der Gruppe der Polysulfone (PSU), speziell Polyphenylsulfon (PPSU), oder der Polyamide unterschiedlicher Härte und Füllung ausgewählt sind. Der Messeinsatz 5 ist mittels einer Schnappver­ bindung auswechselbar im Gehäuse 1 befestigt.

Die Schnappverbindung wird mit einem elastischen und vorzugsweise ebenfalls hitzebeständigen Dichtring 7 abgedichtet, so dass alle Komponenten des erfin­ dungsgemäßen Atemstromsensors autoklavierbar sind. Der Dichtring 7 ist insbesondere aus einem Silicon- oder Kautschukmaterial hergestellt.

Die Schnappverbindung ist wie in Fig. 2 dargestellt so ausgebildet, dass durch das Zusammenwirken des vorzugsweise umlaufenden Vorsprungs 8 einer kreis­ förmigen Öffnung des Gehäuses 1 mit Einschnitten des Messeinsatzes 5 und mit dem elastischen Dichtring 7 eine definierte, gasdichte, aber lösbare Einheit aus Gehäuse 1 und Messeinsatz 5 gebildet wird.

Im Ausführungsbeispiel hat das als Venturirohr ausgebildete Gehäuse 1 eine Länge von etwa 76 Millimetern, einen maximalen Innendurchmesser von etwa 19 Millimetern und einen minimalen Innendurchmesser von etwa 13 Millimetern.

Claims (7)

1. Atemstromsensor mit einem rohrförmigen Gehäuse und mit einem darin einsetzbaren Messeinsatz mit mindestens einem Hitzdraht, dadurch gekennzeichnet, dass der Messeinsatz (5) mittels einer Schnappverbindung auswechselbar im Gehäuse (1) befestigt ist und aus einem Hochtemperaturkunststoff besteht.

2. Atemstromsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnappverbindung durch das Zusammenwirken eines Vorsprunges (8) einer Öffnung im Gehäuse (1) mit Einschnitten im Messeinsatz (5) und mit einem Dichtring (7) beim Einsetzen des Gehäuses (1) gebildet wird.

3. Atemstromsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Messeinsatz (5) und/oder das Gehäuse (1) aus einem der Materialien Polysulfon (PSU), Polyphenylsulfon (PPSU) oder Polyamid hergestellt ist.

4. Atemstromsensor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messeinsatz (5) Hitzdrähte (2, 3) aufweist, die jeweils durch ein Paar Haltestifte (4) aufgespannt werden, wobei die Hitzdrähte (2, 3) in unterschiedlichem Abstand von der Mittellängsachse des Gehäuses (1) angeordnet sind.

5. Atemstromsensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Hitzdrähte (2, 3) in Strömungsrichtung gesehen vor oder hinter einem zusätzlich angebrachten Luftwiderstandskörper angeordnet ist, so dass die Kühlwirkung durch den vorbeiströmenden Atemstrom auf diesen Hitz­ draht (2, 3) richtungsabhängig unterschiedlich ist und somit zur Richtungs­ erkennung des Atemstroms dient.

6. Atemstromsensor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltestifte (4) über Kontakte (6) mit einer Auswerteelektronik verbunden sind.

7. Atemstromsensor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Atemstromsensor in einem Beatmungs- oder Anästhesiegerät verwendet wird.