DE19647548A1 - Medizinische Vorrichtung zur Beheizung eines Atemgases - Google Patents
Medizinische Vorrichtung zur Beheizung eines AtemgasesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine medizinische Vorrichtung zur Be
heizung und/oder zum Warmhalten eines Atemgases mit einem Be
atmungsschlauch zum Zuführen des Atemgases zu einem Patienten
und mit einer innerhalb des Beatmungsschlauches angeordneten
elektrischen Heizleitung.
Derartige Vorrichtungen kommen bei der künstlichen Beatmung
eines Patienten beispielsweise während einer Operation oder
in der Intensivpflege zum Einsatz. Hierbei wird dem Patienten
über den Beatmungsschlauch das Atemgas zugeführt. Bei letzte
rem kann es sich um reinen Sauerstoff handeln oder auch um
ein Gemisch verschiedener Gase, beispielsweise ein Gemisch
aus Sauerstoff und Stickstoff. Um die Belastung des Patienten
möglichst gering zu halten, wird das Atemgas üblicherweise
befeuchtet und auf ungefähr 37°C erwärmt. Durch die Erwär
mung soll insbesondere vermieden werden, daß bei hohem Feuch
tigkeitsgrad des Atemgases während der Zuführung zu dem Pati
enten eine Kondensation erfolgt.
Zur Erwärmung des Atemgases wurde vorgeschlagen, den Beat
mungsschlauch auf seiner Außenseite mit einem Heizdraht zu
versehen, so daß der Beatmungsschlauch und über diesen auch
das in ihm geführte Atemgas erwärmt werden können. Dies hat
allerdings zur Folge, daß der außenliegende Heizdraht eine
relativ hohe Temperatur annehmen muß, um sicherzustellen, daß
sich das Atemgas auch bei einer hohen Strömungsgeschwindig
keit und somit verhältnismäßig kurzen Aufenthaltszeit inner
halb des Beatmungsschlauchs auf eine Temperatur von ungefähr
37°C erwärmt. Kommt der aufgeheizte, außenliegende Heizdraht
mit dem Patienten in Berührung, so kann dies Verbrennungen
zur Folge haben.
Um eine derartige Verbrennungsgefahr zu vermindern, wurde
vorgeschlagen, die elektrische Heizleitung in den Beatmungs
schlauch einzuführen, so daß das Atemgas unmittelbar mit der
Heizleitung in Wärmekontakt treten kann. Bei einer derartigen
Anordnung der elektrischen Heizleitung innerhalb des Beat
mungsschlauches ist es nicht erforderlich, zunächst den Beat
mungsschlauch und über diesen dann das Atemgas zu erwärmen.
Es hat sich allerdings herausgestellt, daß auch bei einer
derartigen Ausgestaltung der Beatmungsschlauch an einzelnen
Stellen eine verhältnismäßig hohe Temperatur annimmt, so daß
die Gefahr einer Verbrennung des Patienten, der mit dem Beat
mungsschlauch in Berührung kommt, nicht in allen Fällen aus
geschlossen ist. Außerdem wurde festgestellt, daß bei der be
kannten Konstruktion nicht unwesentliche Druckverluste inner
halb des Beatmungsschlauches auftreten können, die die künst
liche Beatmung des Patienten erschweren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine medizinische
Vorrichtung zur Beheizung und/oder zum Warmhalten eines Atem
gases der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß die
Gefahr einer Verbrennung des Patienten bei Berührung des Be
atmungsschlauches vermieden wird und Druckverluste innerhalb
des Beatmungsschlauches reduziert werden.
Diese Aufgabe wird bei einer medizinischen Vorrichtung zur
Beheizung und/oder zum Warmhalten eines Atemgases der ein
gangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Heizleitung in
nerhalb des Beatmungsschlauches im Abstand zur Schlauchwand
geführt ist. Während bei der vorbekannten Konstruktion die
Heizleitung lose in den Beatmungsschlauch eingelegt wird, ist
die Heizleitung bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung in
nerhalb des Beatmungsschlauches geführt, so daß sicherge
stellt werden kann, daß die Heizleitung innerhalb des Beat
mungsschlauches eine strömungstechnisch vorteilhafte Positio
nierung einnimmt. Dies hat zur Folge, daß das Atemgas nur ei
nen geringen Druckverlust erleidet, so daß die künstliche Be
atmung des Patienten vereinfacht wird.
Außerdem liegt die Heizleitung bei der erfindungsgemäßen Kon
struktion nicht an der Innenwand des Beatmungsschlauches an,
sondern ist im Abstand zur Schlauchwand geführt. Dadurch wird
ein unmittelbarer Wärmekontakt vermieden, so daß nur eine
sehr geringe Wärmeübertragung von der Heizleitung zum Beat
mungsschlauch erfolgt. Dies hat zum einen zur Folge, daß der
Beatmungsschlauch nur unwesentlich erwärmt wird, so daß es
praktisch zu keinen Verbrennungen des Patienten kommen kann.
Zum anderen wird durch eine derartige Anordnung sicherge
stellt, daß das Atemgas innerhalb des Beatmungsschlauches ho
mogen erwärmt wird, so daß sich keine Bereiche ausbilden kön
nen, in denen sich das bereits erwärmte Atemgas wieder abküh
len kann, so daß auch bei stark befeuchtetem Atemgas eine
Kondensation innerhalb des Beatmungsschlauches vermieden
wird. Eine derartige Abkühlung des Atemgases ist bei bekann
ten Konstruktionen nicht ausgeschlossen, da bei diesen die
Heizleitung zumindest bereichsweise direkt an der Innenwand
des Beatmungsschlauches anliegt und damit die Wärmeenergie
unmittelbar an den Beatmungsschlauch abgegeben wird und somit
nicht mehr zur Erwärmung des Atemgases zur Verfügung steht.
Die erfindungsgemäße Konstruktion hat außerdem den Vorteil,
daß die gewünschte Solltemperatur der Atemluft, also ungefähr
37°C, innerhalb relativ kurzer Zeit erreicht werden kann,
denn praktisch die gesamte Wärmeenergie der Heizleitung steht
zur direkten Erwärmung des Atemgases zur Verfügung, da die
Wärmeverluste sehr gering gehalten werden.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die
Heizleitung mittels mindestens eines thermisch isolierenden
Abstandshalters an der Schlauchwand des Beatmungsschlauches
gehalten ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die
Heizleitung ihre Orientierung innerhalb des Beatmungsschlau
ches auch dann beibehält, wenn der Beatmungsschlauch bei
spielsweise gekrümmt wird. Die Heizleitung kann auch in die
sem Fall nicht unmittelbar mit der Schlauchwand des Beat
mungsschlauches in Kontakt kommen, so daß nur sehr geringe
Wärmeverluste auftreten.
Günstig ist es, wenn die Vorrichtung mehrere Abstandshalter
umfaßt, die in Längsrichtung des Beatmungsschlauches im Ab
stand zueinander angeordnet sind. Somit wird die Heizleitung
über ihre gesamte Lange zuverlässig im Abstand zur Schlauch
wand des Beatmungsschlauches gehalten, wobei die Abstandshal
ter so ausgestaltet werden können, daß Druckverluste sehr ge
ring gehalten werden. Der gegenseitige Abstand der Abstands
halter richtet sich nach der Steifigkeit der Heizleitung und
des Beatmungsschlauches sowie nach den zu erzielenden Krüm
mungen des Beatmungsschlauches. Je geringer die gewünschten
Krümmungsradien und je größer die Flexibilität der Heizlei
tung und des Schlauches, desto geringer ist der gegenseitige
Abstand der Abstandshalter. Es hat sich gezeigt, daß ein Ab
stand von etwa 0,1 bis 0,3 m, insbesondere von cirka 0,15 m,
besonders günstig ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Abstandshalter im we
sentlichen punktförmig oder linienförmig an der Schlauchwand
des Beatmungsschlauches anliegen. Dadurch wird sicherge
stellt, daß sich zwischen den Abstandshaltern und der
Schlauchwand des Beatmungsschlauches nur eine geringe Kon
taktfläche ausbildet, über die eine Wärmeleitung zwischen dem
Abstandshalter und dem Beatmungsschlauch erfolgen kann. In
Kombination mit der thermisch isolierenden Ausgestaltung der
Abstandshalter hat dies insgesamt zur Folge, daß praktisch
keine Wärmeverluste der Heizleitung gegenüber dem Beatmungs
schlauch auftreten.
Bei einer konstruktiv besonders einfachen Ausgestaltung ist
vorgesehen, daß die Abstandshalter jeweils einen ungefähr ra
dial verlaufenden Steg umfassen, der an der Schlauchwand des
Beatmungsschlauches festgelegt ist. Der Steg steht somit ra
dial von der Schlauchwand ab, so daß die endseitig am Steg
gehaltene Heizleitung im Abstand zur Schlauchwand geführt
ist.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die Abstandshalter jeweils
zwei insbesondere kolinear zueinander ausgerichtete Stege um
fassen. Die Heizleitung kann dadurch zwischen den beiden Ste
gen gehalten werden, eine Fixierung der Stege an der
Schlauchwand des Beatmungsschlauches ist nicht erforderlich,
denn die beiden Stege können sich gegeneinander abstützen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfin
dungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, daß die Abstandshal
ter drei in einem Winkelabstand von jeweils 120° zueinander
angeordnete, ungefähr radial verlaufende Stege umfassen. Dies
ermöglicht eine mechanisch besonders belastbare Halterung der
Heizleitung innerhalb des Beatmungsschlauches. So kann bei
spielsweise vorgesehen sein, daß die Vorrichtung einen im we
sentlichen koaxial zur Längsachse des Beatmungsschlauches ge
führte Heizleitung umfaßt. Die Heizleitung wird somit zentral
im Beatmungsschlauch geführt und nimmt einen Bereich ein, in
dem das Atemgas seine höchste Strömungsgeschwindigkeit ein
nimmt. Das Atemgas weist in radialer Richtung des Beatmungs
schlauches eine parabolförmige Geschwindigkeitsverteilung auf
und hat somit im zentralen Bereich des Schlauches seine höch
ste Strömungsgeschwindigkeit. Die Anordnung der Heizleitung
im Bereich der höchsten Strömungsgeschwindigkeit des Atemga
ses wiederum führt zu einer besonders guten Wärmeübertragung
zwischen der Heizleitung und dem Atemgas. Auf diese Weise
wird sichergestellt, daß das Atemgas innerhalb sehr kurzer
Zeit seine Solltemperatur erreicht. Außerdem hat eine derar
tige Positionierung der Heizleitung innerhalb des Beatmungs
schlauches den Vorteil, daß sie einen sehr geringen Strö
mungswiderstand für das Atemgas darstellt, so daß praktisch
keine Druckverluste innerhalb des Beatmungsschlauches auftre
ten.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß die Heizleitung in
nerhalb des Beatmungsschlauchs schraubenlinienförmig geführt
ist. Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, daß die
Länge der Heizleitung die Länge des Beatmungsschlauchs über
treffen kann. Dadurch kann auch innerhalb eines kurzen Beat
mungsschlauchs eine hohe Wärmeenergie zur Verfügung gestellt
werden, ohne daß hierzu die Heizleitung eine sehr hohe Tempe
ratur aufweisen muß. Dadurch kann auch bei kurzen Beatmungs
schläuchen sichergestellt werden, daß das Atemgas innerhalb
kurzer Zeit seine Solltemperatur einnimmt, ohne daß beachtli
che Wärmeverluste auftreten.
Günstig ist es, wenn die durch die Heizleitung gebildete
Schraubenlinie längs des Beatmungsschlauchs Bereiche unter
schiedlicher Steigung aufweist. Dies ist insbesondere dann
von Vorteil, wenn der Beatmungsschlauch unterschiedlich mas
siv ausgebildete Abschnitte umfaßt. So ist der Beatmungs
schlauch üblicherweise endseitig zur Ankopplung an ein Be
feuchtungsgerät einerseits und zur Ankopplung an einen Beat
mungstubus des Patienten andererseits massiver ausgestaltet
als zwischen den beiden Endbereichen. Die massivere Ausge
staltung hat zur Folge, daß der Beatmungsschlauch in Längs
richtung Abschnitte mit unterschiedlichem Wärmeaufnahmevermö
gen, d. h. unterschiedlicher Wärmekapazität, aufweist. Dies
wiederum bedingt, daß einzelne Abschnitte des Beatmungs
schlauchs während der künstlichen Beatmung des Patienten eine
unterschiedliche Wärmemenge aufnehmen. Längs des Beatmungs
schlauchs kann dem Atemgas somit eine unterschiedliche Wärme
menge entzogen werden. Um zu vermeiden, daß in den einzelnen
Abschnitten aufgrund des Wärmeentzugs eine Kondensation auf
tritt, kann die Heizleitung derart schraubenlinienförmig an
geordnet sein, daß sie innerhalb der massiveren Bereiche des
Beatmungsschlauchs eine geringere Steigung aufweist als in
weniger massiven Abschnitten. Die von der Heizleitung zur
Verfügung gestellte Wärmeenergie wird somit längs des Beat
mungsschlauchs ungleichmäßig verteilt, so daß die unter
schiedlichen Wärmekapazitäten der einzelnen Abschnitte des
Beatmungsschlauchs derart berücksichtigt werden können, daß
in Bereichen mit höherer Wärmekapazität eine höhere Wärmelei
stung zur Verfügung gestellt wird als in Bereichen mit gerin
gerer Wärmekapazität, so daß sich insgesamt eine gleichmäßige
Erwärmung des Beatmungsschlauchs ergibt. Eine Kondensation
des befeuchteten Atemgases innerhalb des Beatmungsschlauchs
wird somit zuverlässig verhindert.
Günstig ist es, wenn die durch die Heizleitung gebildete
Schraubenlinie längs des Beatmungsschlauchs Bereiche unter
schiedlichen Durchmessers aufweist. Dadurch kann ebenfalls
die von der Heizleitung zur Verfügung gestellte Wärmeenergie
längs des Beatmungsschlauchs ungleichmäßig verteilt werden,
denn in Bereichen mit größerem Durchmesser der Schraubenlinie
wird, bezogen auf die Längsrichtung des Beatmungsschlauchs,
eine höhere Wärmeleitung zur Verfügung gestellt, als in Be
reichen mit geringerem Durchmesser der Schraubenlinie. Ein
ungleichmäßiger Durchmesser der Schraubenlinie hat außerdem
zur Folge, daß die Wärmeenergie der Heizleitung dem Atemgas
über die Querschnittsfläche des Beatmungsschlauches verteilt
zugeführt wird. Dadurch entsteht eine sehr homogene Tempera
turverteilung im Atemgas.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfin
dungsgemäßen medizinischen Vorrichtung ist vorgesehen, daß
innerhalb des Beatmungsschlauchs mindestens ein Sensor zur
Bestimmung der Temperatur, des Feuchtigkeitsgehalts und/oder
der Konzentration einzelner gasförmiger Bestandteile des
Atemgases angeordnet ist, der über eine an der Heizleitung
festgelegte Meßleitung mit einem korrespondierenden Meßgerät
lösbar verbindbar ist. Dies ermöglicht es, das Atemgas der
elektrischen Heizleitung zu beheizen und zusätzlich bei
spielsweise die Temperatur des Atemgases zu ermitteln, sofern
ein temperaturempfindlicher Sensor zum Einsatz kommt. Alter
nativ oder ergänzend kann auch ein Feuchtigkeitssensor ver
wendet werden, so daß der Feuchtigkeitsgehalt des Atemgases
ermittelt werden kann. Wird dem Patienten ein Gemisch ver
schiedener Gase zugeführt, so kann auch ein Sensor zur Be
stimmung der Konzentration der einzelnen Gasbestandteile ein
gesetzt werden. Erfindungsgemäß ist hierbei vorgesehen, daß
die Meßleitung, die den Sensor mit einem zugehörigen Meßgerät
verbindet, an der Heizleitung festgelegt ist. Dies ergibt ei
nen besonders einfachen und übersichtlichen Aufbau der medi
zinischen Vorrichtung, ein Gewirr verschiedener elektrischer
Leitungen wird vermieden. Durch die Festlegung der Meßleitung
an der Heizleitung ergibt sich eine gute Überschaubarkeit und
gute Handhabbarkeit der Vorrichtung.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Meßleitung gegenüber
der Heizleitung thermisch isoliert ist und in radialer Rich
tung zwischen der Heizleitung und der Innenwand des Beat
mungsschlauchs positioniert ist. Eine derartige Ausgestaltung
ermöglicht es, die thermisch isolierte Meßleitung nicht nur
zum Verbinden des Sensors mit einem Meßgerät zu verwenden
sondern zusätzlich als Abstandshalter für die Heizleitung.
Ein zusätzlicher Abstandshalter kann somit entfallen. Dies
ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Heizleitung
schraubenlinienförmig mit unterschiedlichem Durchmesser der
Schraubenlinie innerhalb des Beatmungsschlauchs geführt ist.
Bei einer derartigen Ausgestaltung kann die von der Heizlei
tung gebildete Schraubenlinie einzelne Abschnitte mit einem
Durchmesser aufweisen, der dem Innendurchmesser des Beat
mungsschlauchs entspricht, so daß die an der Heizleitung
festgelegte Meßleitung in diesen Bereichen an der Schlauch
wand des Beatmungsschlauchs anliegt und somit die schrauben
linienförmig ausgebildete Heizleitung abschnittsweise am Be
atmungsschlauch abstützt.
Es kann vorgesehen sein, daß die Meßleitung an der Schlauch
wand des Beatmungsschlauchs fixiert ist. Dies ermöglicht eine
mechanisch besonders belastbare und trotzdem konstruktiv ein
fache Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Wie bereits eingangs erwähnt, soll durch die Beheizung des
Atemgases sichergestellt werden, daß dieses eine Temperatur
von ungefähr 37°C aufweist, wenn es den Patienten erreicht.
Hierzu wird die Temperatur des üblicherweise befeuchteten und
bereits erwärmten Atemgases innerhalb des Beatmungsschlauchs
zumindest konstant gehalten oder aber zusätzlich auf den ge
wünschten Sollwert erhöht. Um festzustellen, welcher Betrag
an Wärmeenergie erforderlich ist, um das Atemgas auf die
Solltemperatur zu erwärmen, ist es von Vorteil, wenn im Be
reich des Eintretens des Atemgases in den Beatmungsschlauch
und im Bereich des Austretens des Atemgases aus dem Beat
mungsschlauch Sensoren angeordnet sind. Dadurch kann im Ein
trittsbereich die Temperatur des Atemgases ermittelt werden,
und in Abhängigkeit von dessen Differenz zur gewünschten
Solltemperatur kann über die elektrische Heizleitung eine un
terschiedlich große Menge an Wärmeenergie zur Verfügung ge
stellt werden. Außerdem läßt sich auch die Temperatur des
Atemgases im Bereich des Austretens aus dem Beatmungsschlauch
ermitteln, so daß die Versorgung der Heizleitung mit elek
trischer Energie in Abhängigkeit von der tatsächlichen Tempe
ratur des Atemgases erfolgen kann. In gleicher Weise kann bei
Einsatz entsprechender Feuchtigkeitssensoren der Feuchtig
keitsgehalt des Atemgases zuverlässig überwacht werden.
Besonders günstig ist es, wenn die erfindungsgemäße Vorrich
tung Sensoren zur Bestimmung der Temperatur des Atemgases und
zur Bestimmung der Temperatur der Heizleitung umfaßt. Dies
ermöglicht es, sowohl die Heizleitungstemperatur als auch die
Temperatur des Atemgases auszuwerten. Eine zuverlässige Tem
peraturüberwachung in Verbindung mit einer schnellen Erwär
mung des Atemgases auf die Solltemperatur ist insbesondere
dann von Vorteil, wenn der Patient sehr ungleichmäßig atmet.
Setzt die Atmung zeitweise aus, so hat dies zur Folge, daß
die Strömung des Atemgases innerhalb des Beatmungsschlauchs
unterbrochen wird. Dauert in diesem Fall die Erwärmung des
Atemgases an, so wird dieses zunehmend erwärmt. Dies wiederum
bedingt, daß bei wiedereinsetzender Atmung dem Patienten
übermäßig erwärmte Atemluft zugeführt wird. Um dies zu ver
meiden, muß die Heizleistung verringert werden, sobald die
Temperatur des Atemgases die Solltemperatur überschreitet.
Allerdings läßt sich durch die alleinige Überwachung der Tem
peratur des Atemgases nicht ausschließen, daß dem Patienten
insbesondere bei ungleichmäßiger Atmung übermäßig erwärmtes
Atemgas zugeführt wird. Dies hat seinen Grund darin, daß bei
zunächst unterbrochener Atmung das Atemgas aufgrund der feh
lenden Strömung längs des gesamten Beatmungsschlauchs auf
Solltemperatur erwärmt wird. Setzt nun die Atmung des Patien
ten wieder ein, so strömt das Atemgas durch den Beatmungs
schlauch und wird zusätzlich erwärmt. Zeigt der Patient nun
mehr eine sehr starke Atmung, so kann bei Überwachung ledig
lich der Temperatur des Atemgases nicht in allen Fällen aus
geschlossen werden, daß dem Patienten übermäßig erwärmtes
Atemgas zugeführt wird. Soll dies verhindert werden, so ist
es günstig, zusätzlich die Temperatur der Heizleitung für die
Regelung der Heizleistung auszuwerten. Setzt die Atmung des
Patienten und damit auch die Strömung des Atemgases zeitweise
aus, so erfolgt nur noch eine geringe Abfuhr der Wärme von
der Heizleitung zum Atemgas. Dies bedingt, daß sich die Heiz
leitung stark erwärmt. Überschreitet die Temperatur der Heiz
leitung einen vorgegebenen Wert, so wird die gesamte Heizlei
stung unterbrochen, und dadurch eine weitere Erwärmung des
Atemgases bei unterbrochener Strömung verhindert. Die Gefahr,
daß dem Patienten bei sehr unregelmäßiger Atmung übermäßig
erwärmtes Atemgas zugeleitet wird, kann dadurch beträchtlich
reduziert werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Meß- und Heizleitungen
über ein gemeinsames elektrisches Anschlußelement an ein Meß-
und Steuergerät anschließbar sind. Dies ergibt eine besonders
übersichtliche Ausgestaltung der medizinischen Vorrichtung,
da beispielsweise nur ein einziger Steckverbinder erforder
lich ist, um sämtliche elektrischen Komponenten der Vorrich
tung an ein Meß- und Steuergerät anzuschließen. Die medizini
sche Vorrichtung ist auf diese Weise besonders einfach hand
habbar.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der nä
heren Erläuterung. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine
erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Beheizung eines Atemgases;
Fig. 2 eine Schnittansicht längs der Linie 2-2 in
Fig. 1;
Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt durch eine
zweite Ausführungsform einer erfindungsge
mäßen Vorrichtung zur Beheizung eines Atemga
ses;
Fig. 4 eine Schnittansicht längs der Linie 4-4 in
Fig. 3;
Fig. 5 einen schematischen Längsschnitt durch eine
dritte Ausführungsform einer erfindungsge
mäßen Vorrichtung zur Beheizung eines Atemga
ses und
Fig. 6 eine Schnittansicht längs der Linie 6-6 in
Fig. 5.
In Fig. 1 ist ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 Verse
hener Beatmungsschlauch dargestellt, der an seinem proximalen
Ende einstückig mit einem Winkelstück 12 verbunden ist mit
einem quer zur Längsrichtung des Beatmungsschlauchs 10 ausge
richteten Ansatzstück 14, das in bekannter Weise an ein übli
ches und deshalb in der Zeichnung nicht dargestelltes Gerät
zur Befeuchtung von Atemgas anschließbar ist. An seinem di
stalen Ende ist der Beatmungsschlauch 10 einstückig mit einem
Verbindungsstück 16 verbunden, das an ein bekanntes und in
der Zeichnung ebenfalls nicht dargestelltes Kupplungsstück
eines Beatmungstubus eines Patienten anschließbar ist. Über
den in Fig. 1 dargestellten Beatmungsschlauch 10 kann einem
Patienten ein befeuchtetes Atemgas zugeführt werden.
Innerhalb des Beatmungsschlauchs 10 ist kolinear zu dessen
Längsachse eine Heizleitung 18 geführt, die mittels Abstands
halter 20, 21 und 22 im Abstand zur Schlauchwand 24 des Beat
mungsschlauchs 10 gehalten ist. Am proximalen Ende des Beat
mungsschlauchs 10 ist die Heizleitung 18 in Längsrichtung des
Beatmungsschlauchs 10 durch einen Durchbruch 25 hindurch ab
gedichtet nach außen geführt und steht mit einem an sich be
kannten, in der Zeichnung nur schematisch dargestellten elek
trischen Steckverbinder 27 in elektrisch leitender Verbin
dung. Die Heizleitung 18 umfaßt eine Hin- und eine Rücklei
tung und ist von einer elektrischen und thermischen Isolation
28 umgeben, die außer der Heizleitung eine Meßleitung 30 um
hüllt, die mit in Höhe des proximalen und des distalen Endes
des Beatmungsschlauchs angeordneten Temperatursensoren 32 und
33 in elektrischer Verbindung steht und ebenfalls an den
Steckverbinder 27 angeschlossen ist.
Die in die Isolation 28 eingegossenen Heiz- und Meßleitungen
18 bzw. 30 sind mit Hilfe der Abstandshalter 20, 21 und 22
verschieblich an der Innenwand 24 des Beatmungsschlauchs 10
gehalten. Die Abstandshalter 20, 21 und 22 sind jeweils iden
tisch ausgebildet und umfassen drei in einem Winkelabstand
von jeweils 120° zueinander versetzt angeordnete, radial ver
laufende Stege 35, 36 und 37, die sich jeweils an der
Schlauchwand 24 des Beatmungsschlauchs 10 abstützen und an
der Isolation 28 festgelegt sind. Die Stege 35 bis 37 sind
jeweils flügelartig ausgestaltet und weisen in Längsrichtung
des Beatmungsschlauchs 10 eine im wesentlichen halbkreisför
mige Gestalt auf, d. h. sie verjüngen sich in radialer Rich
tung. Wie insbesondere aus Fig. 2 deutlich wird, hat eine
derartige Ausgestaltung der Stege zur Folge, daß sie im we
sentlichen lediglich punktförmig an der Schlauchwand 24 des
Beatmungsschlauchs 10 anliegen. In Querrichtung des Beat
mungsschlauches weisen die Stege 35, 36 und 37 eine sehr ge
ringe Querschnittsfläche auf verglichen mit der Strömungs
querschnittsfläche, die dem Atemgas zur Verfügung steht. Die
Stege 35, 36 und 37 bilden somit nur einen geringen Strö
mungswiderstand. Die Stege 35, 36 und 37 sind aus einem
schlecht wärmeleitenden Material, zum Beispiel aus Silikon
kautschuk, hergestellt. Da auch die die Heizleitung 18 unmit
telbar umgebende Isolation 28 aus einem thermisch isolieren
den Material, wie zum Beispiel Silikonkautschuk, gebildet
ist, hat dies zur Folge, daß sich insgesamt ein sehr geringer
Wärmeübergang zwischen der Heizleitung 18 über die Isolation
28 und die Stege 35, 36 und 37 auf die Schlauchwand 24 des
Beatmungsschlauchs 10 ergibt.
Wird dem Beatmungsschlauch 10 über das Ansatzstück 14 ein be
feuchtetes Atemgas zugeführt, so kann dieses durch den Beat
mungsschlauch 10 hindurch einem Patienten zugeführt und dabei
mittels der Heizleitung 18 erwärmt werden. Hierzu wird der
Steckverbinder 27, der mit der Heizleitung 18 elektrisch in
Verbindung steht, in bekannter Weise an ein korrespondieren
des Steuergerät angeschlossen. Mit Hilfe der Temperatursenso
ren 32 und 33 kann die Temperatur des Atemgases im Bereich
des Eintritts in den Beatmungsschlauch 10 und im Bereich des
Austretens aus dem Beatmungsschlauch 10 ermittelt werden, und
in Abhängigkeit von den Temperaturmeßwerten der Sensoren 32
und 33 kann die Heizleistung der Heizleitung 18 in bekannter
Weise gesteuert werden.
In den Fig. 3 und 4 ist eine alternative Ausgestaltung ei
ner medizinischen Vorrichtung zur Beheizung eines Atemgases
dargestellt, wobei ebenso wie in den nachfolgend beschriebe
nen Fig. 5 und 6 für identische Bauteile dieselben Bezugs
zeichen verwendet werden wie in den Fig. 1 und 2. Statt
einer linearen Anordnung der Heizleitung 18 und der mittels
der Isolation 28 an dieser festgelegten Meßleitung 30 koline
ar zur Längsachse des Beatmungsschlauchs 10 kommt bei der in
den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform eine inner
halb des Beatmungsschlauchs 10 schraubenlinienförmig geführte
Heizleitung 38 zum Einsatz, die ebenfalls zusammen mit einer
Meßleitung 40 in eine thermische und elektrische Isolation 42
eingegossen ist. Heizleitung 38 und Meßleitung 40 sind hier
bei derart relativ zur Schlauchwand 24 des Beatmungsschlauchs
10 orientiert, daß die Meßleitung 40 in radialer Richtung
zwischen der Heizleitung 28 und der Schlauchwand 24 des Beat
mungsschlauchs 10 angeordnet ist. Dies hat zur Folge, daß die
Heizleitung 38 auch bei der in den Fig. 3 und 4 darge
stellten Ausführungsform im Abstand zur Schlauchwand 24 ge
halten ist. Die Meßleitung 40 bildet in Kombination mit der
Isolation 42 einen Abstandshalter, über den die Heizleitung
38 an der Schlauchwand 24 gehalten ist. Zusätzliche Abstands
halter, wie sie bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten
Ausführungsform zum Einsatz kommen, können bei der in den Fig.
3 und 4 dargestellten Ausführungsform entfallen.
Die wendel- oder schraubenlinienförmige Ausgestaltung der
Isolation 42 und der Heiz- und Meßleitungen 38 bzw. 40 hat
zur Folge, daß die Meßleitung 40 und die Isolation 42, die
zusammen einen Abstandshalter für die Heizleitung 38 ausbil
den, nur linienförmig an der Schlauchwand 24 des Beatmungs
schlauchs 10 anliegen. Somit ergibt sich nur eine sehr gerin
ge Kontaktfläche zwischen den genannten Bauteilen, wodurch
ein Wärmeübergang zusätzlich zum Einsatz des thermisch iso
lierenden Materials der Isolation 42 erschwert wird.
Eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen medizini
schen Vorrichtung zur Beheizung eines Atemgases ist in den
Fig. 5 und 6 dargestellt. Hierbei kommt ebenfalls eine
wendel- oder schraubenlinienförmig ausgebildete Heizleitung
48 zum Einsatz, die zusammen mit einer Meßleitung 50 in eine
thermische und elektrische Isolation 52 eingegossen ist. Im
Gegensatz zu der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausfüh
rungsform weist allerdings die durch die Heizleitung 48, die
Meßleitung 50 und die Isolation 52 gebildete Schraubenlinie
Bereiche unterschiedlichen Durchmessers auf. Dies hat zur
Folge, daß die Isolation 52 nur abschnittsweise an der
Schlauchwand 24 des Beatmungsschlauchs 10 anliegt, und zwar
in den Abschnitten, in denen der Durchmesser der Schraubenli
nie dem Innendurchmesser des Beatmungsschlauchs 10 ent
spricht, während die Isolation 52 ansonsten im Abstand zur
Schlauchwand 24 des Beatmungsschlauchs 10 verläuft. Damit er
gibt sich ein besonders geringer Kontakt zwischen der Isola
tion 52 und der Schlauchwand 24, und dies hat wiederum zur
Folge, daß praktisch keine Wärmeleitung von der Heizleitung
48 zur Innenwand 24 erfolgt.
Sowohl bei der unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 be
schriebenen Heizleitung 38 als auch bei der Heizleitung 48
erfolgt die Regelung der Heizleistung in bekannter Weise da
durch, daß die Temperatur des Atemgases mit Hilfe der Tempe
ratursensoren 32 und 33 im Bereich des proximalen und des di
stalen Endes des Beatmungsschlauchs 10 erfaßt wird und die
Heizleistung in Abhängigkeit von der Differenz der ermittel
ten Temperaturen zu einer vorgegebenen Solltemperatur in Höhe
von 37° C geregelt wird.
Bei allen drei voranstehend beschriebenen Ausführungsformen
wird durch die Positionierung der Heizleitung im Abstand zur
Schlauchwand 24 des Beatmungsschlauchs 10 sichergestellt, daß
das Atemgas innerhalb kurzer Zeit erwärmt werden kann, ohne
daß zu befürchten ist, daß sich der Beatmungsschlauch 10 zu
mindest abschnittsweise übermäßig erwärmt.
Claims (17)
1. Medizinische Vorrichtung zur Beheizung und/oder zum
Warmhalten eines Atemgases mit einem Beatmungsschlauch
zum Zuführen des Atemgases zu einem Patienten und mit
einer innerhalb des Beatmungsschlauchs angeordneten
elektrischen Heizleitung, dadurch gekennzeichnet, daß
die Heizleitung (18; 38; 48) innerhalb des Beatmungs
schlauchs (10) im Abstand zur Schlauchwand (24) geführt
ist.
2. Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Heizleitung (18) mittels minde
stens eines thermisch isolierenden Abstandshalters (20,
21, 22) an der Schlauchwand (24) des Beatmungsschlauchs
(10) gehalten ist.
3. Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Vorrichtung mehrere Abstandshal
ter (20, 21, 22) umfaßt, die in Längsrichtung des Beat
mungsschlauchs (10) im Abstand zueinander angeordnet
sind.
4. Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, da
durch gekennzeichnet, daß der oder die Abstandshalter
(20, 21, 22) im wesentlichen punkt- oder linienförmig
an der Schlauchwand (24) des Beatmungsschlauchs (10)
anliegen.
5. Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 2, 3 oder 4, da
durch gekennzeichnet, daß der oder die Abstandshalter
jeweils mindestens einen ungefähr radial verlaufenden
Steg umfassen, der an der Schlauchwand (24) des Beat
mungsschlauchs (10) festgelegt ist.
6. Medizinische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Abstands
halter jeweils zwei ungefähr radial verlaufende Stege
umfassen.
7. Medizinische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Abstands
halter (20, 21, 22) drei in einem Winkelabstand von je
weils ca. 120° zueinander angeordnete, ungefähr radial
verlaufende Stege (35, 36, 37) umfassen.
8. Medizinische Vorrichtung nach einem der voranstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung
eine im wesentlichen koaxial zur Längsachse des Beat
mungsschlauchs (10) geführte Heizleitung (18) umfaßt.
9. Medizinische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
7, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleitung (38; 48)
innerhalb des Beatmungsschlauchs (10) schraubenlinien
förmig geführt ist.
10. Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß die durch die Heizleitung gebildete
Schraubenlinie längs des Beatmungsschlauchs (10) Berei
che unterschiedlicher Steigung aufweist.
11. Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, da
durch gekennzeichnet, daß die durch die Heizleitung
(48) gebildete Schraubenlinie längs des Beatmungs
schlauchs (10) Bereiche unterschiedlichen Durchmessers
aufweist.
12. Medizinische Vorrichtung nach einem der voranstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des
Beatmungsschlauchs (10) mindestens ein Sensor (32; 33)
zur Bestimmung der Temperatur, des Feuchtigkeitsgehalts
und/oder der Konzentration einzelner gasförmiger Be
standteile des Atemgases angeordnet ist, der über eine
an der Heizleitung (18; 38; 48) festgelegte Meßleitung
(30; 40; 50) mit einem korrespondierenden Meßgerät lös
bar verbindbar ist.
13. Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Meßleitung (40; 50) gegenüber der
Heizleitung (38; 48) thermisch isoliert ist und in ra
dialer Richtung zwischen der Heizleitung (38; 48) und
der Schlauchwand (24) des Beatmungsschlauchs (10) posi
tioniert ist.
14. Medizinische Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Meßleitung an der Innenseite der
Schlauchwand (24) des Beatmungsschlauchs (10) fixiert
ist.
15. Medizinische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12,
13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des
Eintretens des Atemgases in den Beatmungsschlauch (10)
und im Bereich des Austretens des Atemgases aus dem Be
atmungsschlauch (10) Sensoren (32 bzw. 33) angeordnet
sind.
16. Medizinische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12
bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung
Sensoren zur Bestimmung der Temperatur des Atemgases
und zur Bestimmung der Temperatur der Heizleitung um
faßt.
17. Medizinische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12
bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- und Heiz
leitungen (30, 18; 40, 38; 50, 48) über ein gemeinsames
elektrisches Anschlußelement (27) an ein Meß- und
Steuergerät anschließbar sind.
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
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