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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verabreichung einer High-Flow-Therapie nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Stand der Technik
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Bei der sogenannten High-Flow- oder High-Flow-Humidification-Therapie (HFT) wird ein befeuchtetes, warmes Atemgas, insbesondere mit Sauerstoff angereicherte Luft, dem Patienten über eine Nasenkanüle verabreicht.
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Problematisch bei derartigen Nasenkanülen ist, dass diese leicht von der Nase eines Patienten fallen können, womit die Wirksamkeit der HFT-Therapie beeinträchtigt ist. Insbesondere bei Patienten, welche nicht in der Lage sind, die Nasenkanüle wieder in die Nase einzusetzen, beispielsweise Frühgeborenen oder Patienten, die nicht bei Bewusstsein sind, kann dies zu signifikanten Problemen bzw. Notfällen führen.
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Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Vorrichtung zur Verabreichung einer HFT-Therapie, mit der problematische Zustände oder Notfälle in einfacher Weise erkannt werden können.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Verabreichung einer High-Flow-Therapie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es in einfacher Weise möglich, einen in einer Schlaucheinheit der Vorrichtung, über welche Atemgas einem Patienten zugeführt wird, anliegenden Druck zu erfassen. Dieser Druck wird bestimmt durch den Strömungswiderstand des Atemgases in der Schlauchleitung und der Nasenkanülle sowie den Strömungswiederstand in den Atemwegen des Patieten. Dieser Gegendruck wird gegen den Druck, der vom durch die Schlaucheinheit fließenden Atemgas verursacht wird, aufgebaut. Dieser Gegendruck muss somit, um einen Strom von Atemgas zum Patienten hin zu gewährleisten, überwunden werden. Fällt der in der Schlaucheinheit herrschende Druck ab, kann, beispielsweise bei Unterschreiten eines bestimmten Druck-Schwellwertes, darauf geschlossen werden, dass die Schlaucheinheit bzw. die am proximalen Ende der Schlaucheinheit vorgesehene Kanüle nicht mehr an der Nase des Patienten anliegt. In ähnlicher Weise kann für den Fall, dass festgestellt wird, dass der erfasste Druck keine Schwankungen aufweist (also z.B. die Druckamplitude eines bestimmten Schwellwert unterschreitet), darauf geschlossen werden, dass ein Patient nicht atmet. In beiden Fällen können unter Ausnutzung der erfindungemäßen Vorrichtung entsprechende Warnsignale generiert bzw. Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Der Drucksensor zur Erfassung des in der Schlaucheinheit herrschenden Druckes ist insbesondere in der Schlaucheinheit, insbesondere einem Lumen der Schaucheinheit angeordnet.
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Desweiters kann das Zählen der charakteristischen Druckschwankungen während eines gewissen Zeitfensters genutzt werden um die Atemfrequenz zu berechnen und darzustellen. Ein Über- bzw. Unterschreiten vorgegebener Grenzwerte der Atemfrequenz kann unter Ausnutzung der erfindungemäßen Vorrichtung entsprechende Warnsignale generiert bzw. Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Er kann jedoch auch an anderen geeigneten Positionen der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordnet sein, beispielsweise in einem Bereich, in dem die Zusammensetzung des Atemgases zwar bereits in der gewünschten Weise bereitgestellt, also z.B. aus einzelnen Gasen gemischt, aber noch nicht befeuchtet ist.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wirkt der erfindungsgemäß vorgesehene Drucksensor mit einer Recheneinrichtung und einer Einrichtung zum Erzeugen eines Alarmsignals derart zusammen, dass bei Über- oder Unterschreiten wenigstens eines voreinstellbaren Druck-Schwellwertes, Druckamplituden-Schwellwertes und/oder Druckfrequenz-Schwellwertes ein Alarmsignal ausgegeben wird. Durch Voreinstellung bestimmter geeigneter Schwellwerte können verschiedenste medizinische Zustände in einfacher Weise erfasst, und entsprechende Alarmsignale ausgelöst werden. Es ist beispielsweise möglich, je nach über- oder unterschrittenem Schwellwert unterschiedliche Alarmsignale auszulösen.
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Maßgeblich für die Berechnung der voreinstellbaren Schwellenwerte sind vorzugsweise die Durchflußrate des Atemgases, die Zusammensetzung des Atemgases und die gewählten Schlauchlängen-durchmesser und -typen. Der sich abhängig von Körpergröße und Konstitution des Patienten ergebende Gegendruck wird bevorzugterweise von der Steuerheit identifiziert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Schlaucheinheit, welche die Versorgungseinheit mit dem Patienten verbindet, ein inneres Lumen zum Transport von Atemgas zu dem Patienten, und ein das innere Lumen umgebendes äußeres Lumen zum Transport eines das innere Lumen von der Umgebung der Schlaucheinheit wärmeisolierenden Gases, insbesondere zum Transport von erwärmter Luft, auf. Die Verwendung einer derartigen Schlaucheinheit verhindert in wirksamer Weise, dass durch das innere Lumen transportiertes, erwärmtes und bis zu 100% Luftfeuchtigkeit aufweisendes Atemgas beim Transport durch die Schlaucheinheit kondensiert, und somit einen im inneren Lumen der Schlaucheinheit angeordneten Drucksensor beschädigt. Auch weisen derartige Schlaucheinheiten gegenüber einlumigen Schlaucheinheiten eine größere Steifheit auf, so dass die Gefahr einer Beschädigigung des Drucksensors durch Biegen oder Knicken der Schlaucheinheit deutlich vermindert ist.
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Zweckmäßiger Weise weist die Versorgungseinheit eine Sauerstoffversorgungseinrichtung und eine Luftversorgungseinrichtung sowie Mittel zum Vermischen von Luft- und Sauerstoff zur Bereitstellung eines geeigneten Atemgases auf. Hierbei wird ein derart bereitgestelltes Atemgas in die Schlaucheinheit, insbesondere das innere Lumen der Schlaucheinheit, eingeführt.
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Als besonders bevorzugt erweist sich eine Zusatzleitung, welche mit dem äußeren Lumen der Schlaucheinheit verbunden ist, und die derart eingerichtet ist, dass Luft aus der Luftversorgungseinrichtung in das äußere Lumen eingebracht wird. Gleichfalls bevorzugt ist das Vorsehen einer Heizeinheit zur Erwärmung von durch die Sauerstoffversorgungseinrichtung bereitgestelltem Sauerstoff und/oder von der Luftversorgungseinrichtung bereitgestellter Luft. Die erfindungsgemäße Vorrichtung bevorzugt eine Befeuchtungseinheit zur Befeuchtung von Atemgas auf.
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Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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Figurenbeschreibung
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1 zeigt eine schematische, stark vereinfachte Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2 zeigt eine schematische seitliche Ansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
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3 zeigt verschiedene erfindungsgemäß, während einer High-Flow-Therapie erfasste Druckwerte in einer Schlaucheinheit, durch welche Atemgas einem Patienten zugeführt wird.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
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Die Figuren werden übergreifend beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. gleichartige Bauteile darstellen.
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Eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in 1 dargestellt und insgesamt mit 100 bezeichnet.
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Die Vorrichtung 100 weist eine Versorgungseinheit 110 zur Bereitstellung von Atemgas sowie eine mit einem proximalen Ende der Versorgungseinheit verbundene Schlaucheinheit 120 (entsprechend einem distalen Ende 120b der Schlaucheinheit) auf. Über die Schlaucheinheit 120 wird einem Patienten in der Versorgungseinheit 110 bereitgestelltes und aufbereitetes Atemgas zugeführt, wie im Folgenden weiter erläutert wird.
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An ihrem proximalen Ende 120a ist die Schlaucheinheit 120 mit einer Nasenkanüle verbindbar, welche 190 bezeichnet ist.
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Auf weitere Einzelheiten der Versorgungseinheit 110 bzw. der Schlaucheinheit 120 wird unten unter Bezugnahme auf 2 näher eingegangen. In 1 ist lediglich dargestellt, dass die Schlaucheinheit 120 mit einem Drucksensor 300 ausgebildet ist, mittels dessen Druck, der im Inneren der Schlaucheinheit 120 beim Transport von Atemgas von der Versorgungseinheit 110 durch die Schlaucheinheit 120 zum Patienten vorliegt, erfasst wird.
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Der im Rahmen einer High-Flow-Therapie zur Verfügung gestellte Gasstrom, welcher durch die Schlaucheinheit 120 zum Patienten strömt, muss einen durch die Schlaucheinheit 120, die sich hieran proximal anschließende Nasenkanüle 190 und die Atemwege des Patienten verursachten Gegendruck überwinden. Hierdurch herrscht in der Schlaucheinheit 120 (bzw. in dessen Lumen), leichter Überdruck. Der über die Zeit durchschnittliche Wert dieses bei einer High-Flow-Therapie in der Schlaucheinheit vorliegenden (Über-)Drucks ist in 3 mit p1 bezeichnet. Der Umgebungsdruck ist mit Pamb bezeichnet. Während der Atmung des mit der Schlaucheinheit 120 verbundenen Patienten kommt es zu periodischen Änderungen dieses Druckes P1 welche von dem Sensor 300 erfasst werden. Abweichungen des Druckes nach unten, welche beispielsweise während eines aktiven Einatmens des Patienten auftreten, sind mit 302 bezeichnet. Diese Absenkung des erfassten Druckes ist dadurch bedingt, dass während dieses Einatmens der Gegendruck absinkt.
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Eine Phase leicht erhöhten Drucks, welcher beispielsweise verursacht ist durch eine passive Ausatmung mit einhergehender Entleerung der Lunge und entsprechender Erhöhung des Gegendrucks, ist mit 304 bezeichnet.
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Falls die Frequenz oder Amplitude derartiger Druckabsenkungen 302 bzw. Druckerhöhrungen 304 einen bestimmten Schwellwert unterschreitet, ist davon auszugehen, dass ein Patient zu unregelmäßig bzw. gar nicht atmet. In diesem Falle steuert die mit dem Drucksensor 300 verbundene Recheneinheit 310 die Alarmeinrichtung 320 an, welche ein entsprechendes Alarmsignal ausgibt. Zweckmäßigerweise wird in diesem Fall ein erstes charakteristisches Alarmsignal ausgegeben.
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Ebenso ist bei Überschreiten eines derartigen Frequenz-Schwellwertes derartiger Druckabsenkungen 302 eine abnormale Situation detetkierbar, die an der Alarmeinrichtung 320 dargestellt werden kann.
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Fällt die Kanüle 190 dem Patienten aus der Nase, sinkt der Gegendruck innerhalb der Schlaucheinheit 120 sofort auf einen niedrigeren Wert, welcher in 3 mit P2 bezeichnet ist. Da in diesem Fall die Atmung des Patienten keinen Einfluss mehr auf den in der Schlaucheinheit vorliegenden Druck hat, ist dieser Wert P2 über die Zeit konstant. Der mittels des Sensors 300 erfassbare Druckwert P2 wird ebenfalls mittels der Recheneinheit 310 ausgewertet, beispielsweise durch Vergleich mit einem voreingebbaren Druck-Schwellwert. Falls die Recheneinrichtung 310 feststellt, dass der Druck P2 unterhalb dieses Schwellwertes liegt, wird ein entsprechendes Alarmsignal, vorzugsweise ein zweites, für diesen Zustand charakteristisches Alarmsignal, mittels der Alarmeinrichtung 320 ausgegeben.
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Die Drücke P1, P2 sowie die bei einer Atmung auftretenden Druckverminderungen 302 bzw. Druckerhöhungen 304 hängen ab von dem verwendeten Atemgas, wobei hier der Durchfluss, die Temperatur und die Sauerstoffkonzentration eine Rolle spielen, und von den physiologischen Gegebenheiten eines individuellen Patienten. Ferner können Umgebungseinflüsse wie Umgebungsdruck und Umgebungstemperatur zur Bewertung herangezogen werden.
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Insbesondere im Rahmen der High-Flow-Therapie wird zu berücksichtigen sein, dass aufgrund der hohen Luftfeuchtigkeit ein hoher Massenfluss vorliegt.
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Auf der Grundlage sämtlicher dieser Faktoren werden mittels der Recheneinheit geeignete Schwellwerte vorbestimmt.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in 2 dargestellt, und ebenfalls insgesamt mit 100 bezeichnet.
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Die Vorrichtung 100 weist eine Versorgungseinheit 110 zur Bereitstellung von Atemgas sowie eine mit einem proximalen Ende der Versorgungseinheit verbundene Schlaucheinheit 120 (entsprechend einem distalen Ende 120b der Schlaucheinheit) auf. Über die Schlaucheinheit 120 wird einem Patienten in der Versorgungseinheit 110 bereitgestelltes und aufbereitetes Atemgas zugeführt, wie im Folgenden weiter erläutert wird.
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An ihrem proximalen Ende 120a ist die Schlaucheinheit 120 mit einer Nasenkanüle verbindbar, welche rein schematisch dargestellt und mit 190 bezeichnet ist.
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Die Versorgungseinheit 110 weist in der dargestellten Ausführungsform eine Sauerstoffversorgungseinrichtung 150 und eine Luftversorgungseinrichtung 152 auf. Bei der Sauerstoffversorgungseinrichtung 150 kann es sich beispielsweise um einen geeigneten Sauerstoff-Druckbehälter handeln. Die Luftversorgungseinrichtung 152 kann ebenfalls als Druckbehälter ausgebildet sein, wobei besonders bevorzugt die Kombination einer Saugpumpe mit einem Kompressor zur Verwertung von Umgebungsluft ist. Luft von der Luftversorgungseinrichtung 152 sowie Sauerstoff aus der Sauerstoffversorgungseinrichtung 150 wird über jeweilige Leitungen 181 bzw. 182 in einem gewünschten Verhältnis in eine Leitung 183 eingespeist, in welcher eine Vermischung von Sauerstoff und Luft stattfindet. Zur genauen Einstellung des Sauerstoffgehalts in dem sich ergebenden Atemgas-Gemisch sind in den Zufuhrleitungen 181, 182 jeweils Regelventile 175, 176 ausgebildet, welche von einer schematisch dargestellten Steuereinrichtung 101 ansteuerbar sind.
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Die Leitung 183 ist mit einer Leitung 184 verbunden, über welche in einer Befeuchtungseinheit 160 erzeugter Wasserdampf zur Befeuchtung des Atemgases in die Leitung 183 einbringbar ist.
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Die Zufuhrleitungen 181, 182 und/oder die Leitung 183 sind mit einer Heizeinheit 170 ausgebildet, mittels der aus der Sauerstoffversorgungseinrichtung 150 und der Luftversorgungseinrichtung 152 austretende oder die Leitung 183 durchströmende Gase auf eine gewünschte Temperatur, bevorzugt Körpertemperatur oder höher, aufwärmbar sind.
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Insgesamt ist so durch die Sauerstoffversorgungseinrichtung 150, die Luftversorgungseinrichtung 152, die Befeuchtungseinheit 160 und die Heizeinheit 170 ein auf Körpertemperatur erwärmtes, eine Luftfeuchtigkeit von bis zu 100% aufweisendes Atemgas bereitstellbar.
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Die Versorgungseinheit 110 ist, wie erwähnt, mit der Schlaucheinheit 120 gekoppelt. Diese Schlaucheinheit weist ein inneres Lumen 186 und ein dieses konzentrisch umgebendes äußeres Lumen 187 auf. An dem distalen Ende der Schlaucheinheit ist das innere Lumen 186 mit der Leitung 183 verbunden, so dass in der Versorgungseinheit bereitgestelltes Atemgas über die Schlaucheinheit 120 zum Patienten transportiert werden kann.
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In der Leitung 181 zweigt eine Zusatzleitung 185 ab. In dieser Zusatzleitung 185 ist ein weiteres Regelventil 177 vorgesehen.
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Diese Zusatzleitung 185 ist mit dem äußeren Lumen 187 der Schlaucheinheit 120 verbunden. Wie aus der 1 zu erkennen, kann somit durch die Heizeinrichtung 170 erwärmte Luft aus der Luftversorgungseinrichtung 152 in steuerbarer bzw. regelbarer Weise in das äußere Lumen 187 der Schlaucheinheit 120 geleitet werden. Bei entsprechender Einstellung der Lufttemperatur in dem äußeren Lumen 187 ist eine wirksame Wärmeisolierung für das innere Lumen bezüglich der Umgebung bereitgestellt.
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Durch Einstellung einer geeigneten Lufttemperatur in dem äußeren Lumen 187 kann insbesondere gewährleistet werden, dass das befeuchtete und vorzugsweise 100% Luftfeuchtigkeit aufweisende Atemgas in dem inneren Lumen 186 nicht kondensiert. Somit kann sichergestellt werden, dass aus dem proximalen Ende 120a der Schlaucheinheit 120 austretendes Atemgas, welches in die Nasenkanüle 190 eintritt, die mittels der Versorgungseinheit 110 bereitgestellte Temperatur und Luftfeuchtigkeit im Wesentlichen beibehält.
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Am proximalen Ende 120a der Schlaucheinheit 120 tritt die bereitgestellte Luft aus dem äußeren Lumen 187 in die Umgebungsluft aus. Um hier einen unangenehmen Luftstrom für einen Patienten zu vermeiden, ist im Austrittsbereich des äußeren Lumens 187 beispielsweise ein Schwammeinsatz 195 vorgesehen. Anstelle eines derartigen Schwammeinsatzes wäre es ebenfalls möglich, geeignete Strömungsklappen zu verwenden.
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Die am proximalen Ende 120a aus dem inneren Lumen 186 austretende Atemluft tritt, wie erwähnt, in die mit dem Patienten verbundene Nasenkanüle 190 ein. Insgesamt kann mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung gewährleistet werden, dass die über die Nasenkanüle 190 in den Patienten eintretende Luft eine optimale Temperatur (im Wesentlichen Körpertemperatur) und Feuchtigkeit (im Wesentlichen 100% Luftfeuchtigkeit) aufweist.
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Es ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beispielsweise denkbar, die in das äußere Lumen 187 eingebrachte Luft stärker zu erwärmen als das Atemgas im inneren Lumen 186. Hiermit kann beispielsweise erreicht werden, dass das Atemgas während seines Transportes durch das innere Lumen Wärme von der durch das äußere Lumen strömenden Luft aufnimmt und somit während des Durchgangs durch das innere Lumen 186 der Schlaucheinheit 120 weiter erwärmt wird. In diesem Fall könnte die Temperatur des Atemgases bei Eintritt in das innere Lumen entsprechend niedriger gewählt werden.
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Als besonders vorteilhaft erweist sich, dass die Luft für das äußere Lumen 187 und zur Bereitstellung des gewünschten Atemgases im inneren Lumen aus der gleichen Quelle, nämlich der Luftversorgungseinrichtung 152 bereitgestellt werden kann. Es kann somit die leichte Verfügbarkeit von Umgebungsluft ausgenutzt werden, welche in sehr preiswerter Weise bereitstellbar und verarbeitbar ist.
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Zur Bereitstellung eines optimal aufbereiteten Atemgases ist es möglich, in 1 nicht gezeigte Temperatursensoren an geeigneten Positionen der Vorrichtung 100 vorzusehen, und entsprechend der erfassten Temperaturwerte eine Steuerung bzw. Regelung der Regelventile 175, 176, 177, der Heizeinrichtung 170 und/oder der Befeuchtungseinrichtung 160 vorzunehmen. Besonders bevorzugt ist jedoch, auf derartige Temperatursensoren aus Kostengründen zu verzichten, und den Luftstrom durch das äußere Lumen 187 entsprechend konservativ, d. h. mit relativ hoher Lufttemperatur und/oder -strömung, einzustellen.
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Die ein inneres und äußeres Lumen aufweisende Schlaucheinheit 120 kann an einer geeigneten Schnittstelle, welche in entsprechend koaxialer Weise Atemgas und Luft zur Verfügung stellt, mit der Versorgungseinheit 110 verbunden werden. Hiermit ist lediglich eine einzige Verbindung notwendig, wodurch eine Verbesserung gegenüber herkömmlichen Lösungen, welche zwei Verbindungen, beispielsweise für Atemgas und erwärmtes Wasser, verwenden. Auch die Winkelorientierung eines derartigen Anschlusses kann im Wesentlichen beliebig gewählt werden. Eine einfache Schlauchverbindung, wie diese beispielsweise für Ein-Lumen-Schläuche verwendet wird, ist ausreichend. Es könnten beispielsweise konische Verbinder verwendet werden.
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Erfindungsgemäß ist in besonders einfacher Weise eine Unterbrechung der Therapie, d. h. der Zufuhr von Atemgas zu einem Patienten möglich, ohne hierbei auch den Fluss von erwärmter Luft durch das äußere Lumen 187 unterbrechen zu müssen. Hierdurch kann der Isolierungseffekt in einfacher Weise aufrechterhalten werden, wobei beispielsweise im inneren Lumen verbleibendes Atemgas keiner Ausregnung unterworfen ist.
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Der Drucksensor 300 ist bei dieser Ausführungsform innerhalb des inneren Lumens 186 angeordnet. Durch die mit dieser Ausführungsform vermeidbare Kondensation bzw. Ausregnung können Beschädigungen des Drucksensors 300 wirksam vermieden werden. Im Übrigen erweist sich die Ausbildung der Schlaucheinheit mit einem inneren und einem äußeren Lumen als robuster als herkömmliche Schlaucheinheiten mit lediglich einem Lumen, so dass der Drucksensor einer geringeren Belastung bei Biegen oder Knicken der Schlaucheinheit ausgesetzt ist. Ferner ist ein im inneren Lumen angeordneter Drucksensor auch gegenüber äußeren mechanischen Einflüssen aufgrund der doppelten Wandung (Wandung des inneren Lumens und Wandung des äußeren Lumens) besser geschützt.
