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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erwärmen von dem menschlichen Körper zuzuführenden Flüssigkeiten mit einer Leitung zum Durchleiten der Flüssigkeit, wobei die Leitung einen durchströmten Leitungsabschnitt hat, auf den eine elektrische Heizeinrichtung einwirkt, um die hindurch strömende Flüssigkeit zu erwärmen.
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Die Erfindung ist insbesondere auf Vorrichtungen zum Erwärmen von Spülflüssigkeiten gerichtet, zum Beispiel zum Spülen mit physiologischer Kochsalzlösung bei Laparotomien, Pelviskopien und Laparoskopien. Derartige Vorrichtungen werden bei minimalinvasiven und anderen chirurgischen Eingriffen verwendet, um das Operationsgebiet durch Spülen zu reinigen. Über eine weitere Vorrichtung wird die mit Blut, Geweberesten und anderen Partikeln versetzte Spülflüssigkeit dann wieder abgesaugt. Haupteinsatzgebiete liegen in der Urologie (insbesondere Prostata-Resektionen) und in der Gynäkologie (insbesondere Endometrium-Resektionen). Weiterhin werden mit solchen Vorrichtungen endoskopische Bauch- oder Beckenspülungen vorgenommen, die während oder nach einer Pelviskopie oder Laparoskopie erforderlich werden können. Die Spülflüssigkeit wird in der Regel in Kunststoffbeuteln bereitgestellt. An den Kunststoffbeutel wird unten ein Schlauch angeschlossen. Daneben ist eine Drucksteuerung und eine Pumpe vorhanden, so dass die Spülflüssigkeit mit dem gewünschten Druck durch einen Schlauch zum Anwendungsort gefördert werden kann.
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Nicht alle Spülvorrichtungen verwenden Vorrichtungen zum Erwärmen der Spülflüssigkeit. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Verwendung von nicht vorgewärmten oder nicht präzise auf Körpertemperatur vorgewärmten Spülflüssigkeiten erhebliche Nachteile und Risiken mit sich bringt. So liegt bei Verwendung einer präzise vorgewärmten Spülflüssigkeit mit 36,6°C das Infektionsrisiko bei 6%, das sich aber bereits bei Verwendung einer nicht ausreichend vorgewärmten Spülflüssigkeit mit der Temperatur 34,7°C auf 19% steigert. Ferner haben sich bei unzureichend vorgewärmten Spülflüssigkeiten Beeinträchtigungen des Herzkreislaufsystems und des Nervensystems gezeigt. Außerdem sinkt bei unzureichend vorgewärmten Spülflüssigkeiten lokal die Körpertemperatur am Einsatzort, was zu einer Verschlechterung der Blutgerinnung in diesem Bereich führt. Ferner hat sich ergeben, dass bei Verwendung nicht ausreichend vorgewärmter Spülflüssigkeiten der Krankenhausaufenthalt im Durchschnitt um 2,6 Tage länger ist. Schließlich lässt zu kühle Spülflüssigkeit die umliegenden Gefäße kontrahieren, was etwaige Blutungen zurückgehen lässt, die dann für den Operateur nicht unmittelbar erkennbar sind und bei deswegen fehlender Behandlung später Komplikationen verursachen können.
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Herkömmliche Vorrichtungen zur Erwärmung von Spülflüssigkeiten setzen beispielsweise Heizplatten mit einer ebenen Heizfläche ein, wobei die Heizplatte in flächigen Kontakt mit dem Kunststoffbeutel mit der Spülflüssigkeit gebracht wird. Dabei entstehen jedoch große Wärmeverluste auf dem Weg von der Wärmequelle zur Flüssigkeit, da verschiedene Grenzen und Materialien überwunden werden müssen. Auch ist häufig die Kontaktfläche nicht exakt reproduzierbar oder ändert sich bei Leerung des Kunststoffbeutels im Verlaufe der Zeit, zum Beispiel wenn der Kunststoffbeutel mit Spülflüssigkeit auf einer Heizplatte aufliegt, wie in
EP 0 800 835 A2 beschrieben. Andere bekannte elektrische Heizeinrichtungen verwenden eine Heizwendel mit einem spiralförmig um den zu erwärmenden Leitungsabschnitt Heizleiter. Der zu erwärmende Leitungsabschnitt besteht aus einem Kunststoffschlauch oder einem Rohrabschnitt aus Stahl.
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Eine weitere Vorrichtung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus
U.S. 7,153,285 B2 bekannt, die insbesondere auf eine Vorrichtung zur Erwärmung Dialyseflüssigkeit gerichtet ist. Die Vorrichtung hat ein Gehäuse als Leitungsabschnitt, das in eine hereinführende und eine herausführende Leitung unterteilt ist. An dem Gehäuse aus Kunststoff liegt an einer Seite eine elektrische Heizeinrichtung in Form einer Heizplatte an. Auf die gegenüberliegende Seite des Gehäuses wirkt eine Infrarotstrahlungsquelle ein. Die Hauptlast der Wärmeleistung soll die elektrische Widerstandsheizeinrichtung erbringen.
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Solche herkömmliche Vorrichtungen, die zur Erwärmung der Spülflüssigkeit Heizplatten oder andere Widerstandsheizungen verwenden, benötigen relativ lange Aufheizzeiten. Eng damit verknüpft ist auch ein weiterer Nachteil, nämlich eine relativ langsame Reaktionszeit, mit der sich die Heizeinrichtung auf einen veränderten Heizbedarf bei sich ändernden Volumenströmen oder Eingangstemperaturen der Spülflüssigkeiten einstellen kann. Mit anderen Worten sind die herkömmlichen Heizeinrichtungen eher träge und können sich schnellen Änderungen der Einsatzbedingungen (Volumenstromänderungen oder Eingangstemperaturänderungen der Spülflüssigkeit) nicht hinreichend schnell anpassen.
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Das ist auch dadurch begründet, dass von der Heizeinrichtung erzeugte Wärme durch Wärmeleitung zumindest das Material der Wand des Leitungsabschnitts passieren muss, um schließlich zu der zu erwärmenden Flüssigkeit zu gelangen. In manchen Fällen müssen auch noch weitere Materialien, die zwischen dem eigentlichen Widerstandsheizleiter und dem zu erwärmenden Leitungsabschnitt liegen, durchdrungen werden, was zum einen eine schnelle Anpassung der momentan wirksamen Heizleistung unmöglich macht und die Wärmezufuhr zu der Flüssigkeit durch die Heizeinrichtung uneffizient macht.
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Schließlich ist eine elektrische Heizeinrichtung, die auf die Außenwand des durchströmten Leitungsabschnitts einwirkt, auch deswegen wenig effizient, da dadurch nur die unmittelbar an der Innenwand des Leitungsabschnitts entlang fließenden Anteile der strömenden Flüssigkeit erwärmt werden.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Heizvorrichtung für dem menschlichen Körper zuzuführende Flüssigkeiten anzugeben, die in ihrer der Flüssigkeit momentan zugeführten Heizleistung reaktionsschnell einstellbar ist und die in Bezug auf Energieverbrauch effizient arbeitet.
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Zur Lösung dieser Aufgabe dient die Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass im inneren Durchflussraum des Leitungsabschnitts eine elektrisch leitfähige Induktionsleiteranordnung vorgesehen ist. Außerhalb des Leitungsabschnitts ist ein Generator zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes angeordnet, der dazu eingerichtet ist, um bei Aktivierung des Generators im Inneren des Leitungsabschnitts im Bereich der Induktionsleiteranordnung ein elektromagnetisches Wechselfeld zu erzeugen. Die dadurch in der Induktionsleiteranordnung bewirkten Induktionsströme haben die Erzeugung von Ohmscher Wärme zur Folge, die direkt an die die Leiteranordnung umspülende Flüssigkeit abgegeben wird. Durch die direkte Erwärmung der die Induktionsleiteranordnung umströmenden Flüssigkeit werden sämtliche Verzögerungen und Störungen, die durch die Wärmeleitung durch eine Leitungswand oder andere Materialien bedingt sind, vermieden. Ferner treten in dem System kaum Verluste wie durch Wärmeleitung auf. Schließlich lässt sich die Temperatur der erwärmten Flüssigkeit gut nachregeln, da die durch die Induktionsströme erzeugte und direkte an die umströmende Flüssigkeit abgegebene Wärme die Flüssigkeit praktisch instantan aufheizt und die Nachregelung so sehr schnell zu dem gewünschten Zielwert führt. Ferner kommt der Generator für das Wechselfeld nicht mit Flüssigkeit in Kontakt, wodurch keine aufwendige Reinigungsschritte bei der Wiederverwendung der Vorrichtung anfallen.
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Der Leitungsabschnitt mit der integrierten Induktionsleiteranordnung und die anschließenden Leitungen können durch Schläuche gebildet werden z.B. durch Kunststoffschläuche aus PVC oder Silikon. Diese Schlauchanordnung kann für den Einmalgebrauch oder zur Wiederverwendung vorgesehen sein.
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Da der Induktionsleiter von Flüssigkeit umströmt wird, die in den menschlichen Körper gelangt, muss der Induktionsleiter biokompatible Eigenschaften haben. Der Induktionsleiter kann zum Beispiel vollständig aus biokompatiblem Metall gebildet sein, wie z.B. aus Gold oder Platin. Wegen der relativ hohen Kosten solcher Materialien kann der Induktionsleiter auch aus einem anderen Metall, wie etwa Kupfer, gebildet sein, das mit einem biokompatiblen Material beschichtet ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Induktionsleiteranordnung ein sich über den Querschnitt des Durchflussraums des Leitungsabschnitts erstreckendes Metallgitter auf, das zum Beispiel senkrecht zur Längsachse des Leitungsabschnitts angeordnet ist und in der Wand des Leitungsabschnitts verankert sein kann. Durch diese Anordnung wird eine gleichmäßige Erwärmung der strömenden Flüssigkeit über die Querschnittsfläche des Strömungsraums erreicht.
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Alternativ kann die Induktionsleiteranordnung eine Leiterspirale aufweisen, die vom Zentrum (Mittelachse) des Leitungsabschnitts radial immer weiter nach außen und schließlich bis hin zur Innenwand des Leitungsabschnitts verläuft, wo die Induktionsleiterspirale verankert sein kann.
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Alternativ kann die Induktionsleiteranordnung auch eine Induktionsspule aufweisen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform können in dem Leitungsabschnitt in Richtung von dessen Längsachse mehrere Induktionsleiteranordnungen hintereinander angeordnet sein. Beispielsweise können zwei oder mehr parallel und in Längsrichtung des Leitungsabschnitts auf Abstand zueinander angeordnete Metallgitter oder Induktionsleiterspiralen vorgesehen sein.
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Wie bereits erwähnt, kann die Induktionsleiteranordnung durch Verankerung in der Wand des Leitungsabschnitts in dessen Innenraum gehalten sein.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Generator zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes wenigstens eine Spule mit einem Anschluss für Wechselstrom auf.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist an der Leitung stromabwärts der Induktionsleiteranordnung ein Temperatursensor zum Messen der Temperatur der Flüssigkeit in der Leitung angeordnet. Ferner ist eine Steuereinrichtung vorhanden, die dazu eingerichtet ist, die Leistung des Generators zur Erzeugung des elektrischen Wechselfeldes in Abhängigkeit von der vom Temperatursensor erfassten Temperatur so nachzuregeln, dass die Flüssigkeit nach Passieren der Induktionsleiteranordnung eine vorgegebene Solltemperatur hat.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass stromaufwärts der Induktionsleiteranordnung ein Temperatursensor an der Leitung zum Messen der Temperatur der Flüssigkeit darin angeordnet ist. Ferner ist eine Steuereinrichtung vorhanden, die dazu eingerichtet ist, die Leistung des Generators zur Erzeugung des elektromagnetische Wechselfeldes in Abhängigkeit von der durch den Temperatursensor stromaufwärts der Induktionsleiteranordnung erfassten Temperatur und von dem Volumenstrom der Flüssigkeit so zu steuern, dass die Temperatur der Flüssigkeit nach Passieren der Induktionsleiteranordnung möglichst nahe an einer vorgegebenen Solltemperatur liegt.
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Es kann auch eine Kombination einer Vorsteuerung in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur der Flüssigkeit vor Passieren der Induktionsleiteranordnung und vom Volumenstrom der Flüssigkeit zusammen mit einer Nachregelung der Leistung des Generators zur Erzeugung des elektromagnetischen Wechselfeldes in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur stromabwärts der Induktionsleiteranordnung durchgeführt werden.
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Die Erfindung ist auch auf eine Vorrichtung zum Zuführen von Flüssigkeit zu einem menschlichen Körper gerichtet, die eine Anschlusseinrichtung für einen Flüssigkeitsbehälter, eine Vorrichtung zum Erwärmen der Flüssigkeit nach der vorliegenden Erfindung, sowie eine Pumpe zum Fördern der Flüssigkeit durch die Leitung und eine Drucksteuerung zur Einstellung des Druckes der Flüssigkeit aufweist.
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Die Erfindung ist ferner auf einen Schlauch mit integrierter Induktionsleiteranordnung, die in seinem inneren Durchflussraum angeordnet ist, zur Verwendung als Leitungsabschnitt in einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche gerichtet.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert, in denen:
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1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Leitung für eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit integriertem Metallgitter zeigt,
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2 eine seitliche Ansicht einer Leitung wie aus 1 mit einem Generator zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes zeigt und
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3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Zuführen von dem menschlichen Körper zuzuführenden erwärmten Flüssigkeiten zeigt.
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1 zeigt eine Leitung 2, deren Leitungswand im Bereich der Induktionsleiteranordnung 4 durchsichtig dargestellt ist, so dass die Induktionsleiteranordnung 4 in Form eines Metallgitters von außen sichtbar ist. Das Metallgitter ist ein regelmäßiges Gitter aus senkrecht zueinander angeordneten Leitern, die wiederum in gleichen Abständen zueinander angeordnet sind. Das Metallgitter ist so ausgelegt, dass es den gesamten inneren Querschnitt des Leitungsabschnitts der Leitung 2 ausfüllt. Dadurch wird eine Erwärmung über das gesamte Strömungsprofil der strömenden Flüssigkeit in der Leitung erreicht.
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Wie in 2 dargestellt kann ein Generator zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes im Bereich der Induktionsleiteranordnung 4 beispielsweise eine den Leitungsabschnitt im Bereich der Induktionsleiteranordnung 4 umgebende Spule 8 aufweisen. Bei Anlegen eines Wechselstroms an die Spule 8 wird in deren Innenraum und damit auch im inneren Durchflussraum des Leitungsabschnitts mit der Induktionsleiteranordnung 4 ein elektromagnetisches Wechselfeld erzeugt. Die dadurch in der Induktionsleiteranordnung 4 im Inneren des Leitungsabschnitts induzierten Ströme erzeugen Ohmsche Wärme, die direkt an die vorbeiströmende Flüssigkeit abgegeben wird und diese somit direkt, ohne jegliche Wärmeleitungsverluste und praktisch ohne Zeitverzögerung aufheizt. Die erzeugten Wechselfelder können zum Beispiel eine mittlere Frequenz im Bereich von 1 bis 1000 kHz haben, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 500 kHz, noch weiter bevorzugt im Bereich von 10–100 kHz.
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3 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Zuführen von Spülflüssigkeit zum Spülen eines Operationsgebiets. Es ist ein Vorratsbehälter 10 für Spülflüssigkeit vorhanden, an den die Leitung 2 zum Durchleiten der Spülflüssigkeit angeschlossen ist. In der Leitung 2 ist wenigstens ein Ventil 12 vorhanden. Weiterhin ist eine steuerbare Pumpe 14 vorgesehen, die die Spülflüssigkeit durch die Leitung 2 zum Einsatzort fördert. Die Förderleistung der Pumpe 14 wird von einer Steuereinheit 30 eingestellt, so dass ein gewünschter Druck Spülflüssigkeit erzeugt wird. Stromabwärts der Pumpe 14 ist ganz allgemein eine Vorrichtung 1 zum Erwärmen der dem menschlichen Körper zuzuführenden Spülflüssigkeit gezeigt. Diese hat einen Aufbau wie in der vorliegenden Anmeldung beschrieben und kann zum Beispiel entsprechend der Ausführungsform aus 1 und 2 aufgebaut sein. Die Leistung des Generators für die Erzeugung der elektromagnetischen Wechselfelder kann zum Beispiel durch Einstellen der Amplitude des den Generator speisenden Wechselstromes eingestellt werden. Die Leistung des Generators wird ebenfalls von der Steuereinheit 30 gesteuert. In diesem Zusammenhang sind an der Leitung 2 Temperatursensoren 20 und 22 vorgesehen, die die Temperatur der hindurchfließenden Spülflüssigkeit erfassen. Aufgrund der Messwerte des Temperatursensors 20 kann die Steuereinheit 30, in Abhängigkeit vom Volumenstrom der Spülflüssigkeit, eine Vorsteuerung der Leistung des Generators zur Erzeugung der elektromagnetischen Wechselfelder vornehmen. Aufgrund der Messwerte des Temperatursensors 22 stromabwärts der Induktionsleiteranordnung kann die Steuereinrichtung 30 eine Nachregelung der Leistung des Generators vornehmen, so dass die gewünschte Temperatur der Flüssigkeit möglichst genau erreicht wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0800835 A2 [0004]
- US 7153285 B2 [0005]
