DE19854585A1 - Rohr - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Rohr mit einem ersten und einem zweiten Ende und einer durch das Rohr hindurchgehenden Bohrung zum Durchlaß eines Fluids längs des Rohres und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Die Erfindung betrifft insbesondere verstärkte Rohre, wie sie beispielsweise für medizinische und chirurgische Zwecke verwendet werden.

Es ist bekannt, medizinische Rohre durch das Einfügen von wendelförmigen Verstärkungselementen zu verstärken. Derartige wendelförmige Verstärkungselemente helfen das Risiko zu reduzieren, daß das Rohr durch Einwirken seitlicher Kräfte verschlossen wird, wobei das Rohr eine dünnere Wandung annimmt. Obwohl derartige Verstärkungselemente den Zerquetschwiderstand erhöhen, verglichen mit einem nicht verstärkten Rohr, so ist dennoch das verstärkte Rohr empfindlich gegenüber einem Zerquetschen, wenn die seitliche Kraft auf einem Bereich wirkt, der schmäler ist als die Steigung des Verstärkungselements. Das Rohr ist weiterhin empfindlich in Bezug auf ein Knicken, falls das Rohr um einen kleinen Radius gebogen wird. Beispiele verstärkter Rohre und ihrer Herstellung sind beschrieben in den GB 2043201 und GB 2321095.

Es besteht die Aufgabe, das Rohr so auszubilden, daß die Gefahr des Verschließens bei Einwirken von seitlichen Kräften wesentlich verringert wird.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Rohrs sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Gemäß der Erfindung weist das Verstärkungselement ein geneigte Wendelform auf. Die Windungen des Verstärkungselements weisen jeweils eine Windungshälfte auf, die etwa halbkreisförmig verläuft, also in der Projektion etwa rechtwinklig zur Rohrachse. Die sich anschließende Windungshälfte verläuft in der Rohrwandung auch in der Projektion gesehen schräg zur Rohrachse.

Benachbarte Windungen des Verstärkungselements sind in Seitenansicht gesehen in der gleichen Richtung geneigt, wie beispielsweise unter einem Winkel von 70° bis 80°. Das Rohr ist bevorzugt längs seiner Länge gekrümmt, wobei das Verstärkungselement in der Ebene der Krümmung des Rohrs geneigt ist. Das Verstärkungselement kann einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Die Wand des Rohres kann aus einem ersten Kunststoffmaterial, wie beispielsweise PVC bestehen, während das Verstärkungselement aus einem zweiten dazu steiferen Kunststoffmaterial bestehen kann, wie beispielsweise aus Polyester oder Nylon, das unterschiedlich ist zum ersten Material.

Das Rohr kann ein Luftröhrenkatheter sein, bei welchem das erste Ende zum Einsetzen in die Luftröhre ausgebildet ist und das zweite Ende sich aus dem Mund des Patienten erstreckt.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt die Herstellung des verstärkten Rohres im ersten Schritt der Bildung eines Basisrohres, weiterhin das Umwickeln des Basisrohres mit einer verstärkenden Faser in schräg verlaufender Wendelform, bevorzugt durch das Oszillieren eins Schiffchens in Längsrichtung, wenn die Faser aufgewickelt wird und letztlich Aufbringen einer äußeren Materialschicht über die Faser.

Das Basisrohr wird bevorzugt durch Extrusion hergestellt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der begleitenden Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht des Rohres;

Fig. 2 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht eines Teil des Rohres in vergrößertem Maßstab; und

Fig. 3 und 4 Seitenansichten zur Darstellung der Wirkung des Einwirkens seitlicher Kräfte auf das Rohr.

Bezugnehmend auf die Fig. 1 und 2 besteht der Luftröhrentubus aus PVC, welcher einen kreisförmigen Durchmesser mit einem Außendurchmesser zwischen etwa 3 mm und 12 mm bei einer Wanddicke zwischen etwa 1 mm und 2,5 mm aufweist. Das Rohr ist typischerweise 300 mm lang und längs seiner Länge mit einem Krümmungsradius von etwa 140 mm gekrümmt. Das patientenseitige Ende des Rohres ist konisch verrundet und weist an einer Seite ein Murphy-Auge 2 konventioneller Art auf. In das maschinenseite Ende 3 des Rohres ist ein Ansatzstück an einem Ende eines Verbindungsstücks 4 eingesetzt, dessen anderes Ende zur Aufnahme einer passenden Kupplung dient, die beispielsweise mit einem nichtdargestellten Patientenbeatmungsgerät verbunden ist. Das Rohr kann einen aufblasbaren Ring nahe dem patientenseitigen Ende aufweisen, welcher über eine Aufblasleitung mit einem Aufblasballon verbunden ist. Soweit beschrieben, ist das Rohr konventionell aufgebaut.

Das Rohr umfaßt ein Verstärkungselement 10, welches sich von einer Stelle unmittelbar hinter dem Murphy-Auge 2 zu einer Stelle unmittelbar vor dem maschinenseitigen Ende 3 erstreckt. Das Verstärkungselement 10 ist eine Polyester- oder Nylonfaser rechteckigen Querschnitts mit etwa 0,25 mm Dicke, welche in geneigter, schräg verlaufender Wendelform aufgewickelt ist. Anstelle eines rechteckigen Querschnitts kann das Verstärkungselement auch einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, jedoch ist die Rechteckform vorzuziehen, da dies zu einer geringen Wandungsstärke führt.

Die Faser kann auch aus anderen Materialien bestehen, wie beispielsweise Metall, Polyester, Nylon, Kevlar, Polyäthylen oder Polypropylen. Der Unterschied zwischen einer geneigten Wendel und einer konventionellen Wendel ist in Fig. 2 gezeigt, wo die konventionelle Wendel als gestrichelte Linie 10' dargestellt ist, während das geneigt wendelförmige Verstärkungselement in Form einer Faser 10 ausgezogen dargestellt ist. In der Seitenansicht weist eine konventionelle Wendel eine Sägezahnform au?, bei dem in der Projektion gegenüberliegende Flanken jedes "Zahns" (entsprechend einer Windung) unter gleichen und entgegengesetzten Winkeln verlaufen. Im Gegensatz dazu weist eine geneigte Wendel in Seitenansicht bei jedem "Zahn" zwei Flanken auf, die unter unterschiedlichen Winkeln verlaufen, wobei eine Flanke steiler ist als die andere. Zur Illustration, eine geneigte Wendelform ergibt sich, wenn eine Seite einer konventionellen Wendel relativ zur anderen Seite in Längsrichtung verschoben wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die geneigte Wendel geneigte Flanken au?, welche in gleicher Richtung geneigt sind, während die anderen diese geneigten Flanken verbindenden Flanken etwa rechtwinklig zur Rohrachse verlaufen. Der Neigungswinkel zwischen zwei benachbarten Flanken kann typischerweise zwischen 70° und 80° liegen.

Ein Vorteil der geneigten Wendelfaser 10 beim Einwirken von seitlichen Kräften auf das Rohr ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Falls eine seitliche Kraft über eine Länge des Rohres entsprechend mehreren Steigungen oder Windungen des Verstärkungselements einwirkt, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, ist eine hohe Kraft erforderlich, um das Rohr zusammenzudrücken, da eine Flanke des Elements im wesentlichen vertikal zur angelegten Kraft verläuft. Falls die Seitenkraft demgegenüber über eine kurze Rohrlänge einwirkt, welche geringer ist als die Steigung des Verstärkungselements 10, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, bewirkt dies im Bereich der einwirkenden Seitenkraft ein Zusammendrücken benachbarter Windungen des Elements gegeneinander. Dies hat den Effekt einer Vergrößerung der Widerstandskraft des Rohres, da die Windungen des Verstärkungselements 10 enger gegeneinander gepreßt werden. Solch eine lokalisierte Kraft kann beispielsweise durch Zähne erzeugt werden, welche in das Rohr beißen. Bei konventionellen wendelförmigen Verstärkungen würde eine lokale Kraft dieser Art die Windungen der Verstärkung voneinander trennen. Das geneigte Verstärkungselement 10 gibt somit dem Rohr einen größeren Widerstand gegenüber einem Zerquetschen in der Neigungsebene im Vergleich zu einem Rohr mit einem konventionellen wendelförmigen Verstärkungselement.

Das Verstärkungselement 10 ist in der Ebene der Krümmung des Rohres geneigt, so daß die Windungen des Verstärkungselements längs der Außenseite der Krümmung des Rohres in Längsrichtung relativ zu den Windungen längs der Innenseite der Krümmung versetzt sind. Dies stellt sicher, daß das Rohr den größten Widerstand gegenüber einem Zerquetschen aufgrund seitlicher Kräfte in der Ebene der Krümmung aufweist, welches die Mehrzahl der einwirkenden Kräfte ist, wie beispielsweise beim Einbeißen der Zähne in einen Luftröhrentubus. Die Übergänge zwischen den schräg und etwa rechtwinklig zur Rohrachse verlaufenden Flanken liegen also in der Krümmungsebene des Rohrs.

Wenn ein Rohr gebogen wird, liegt die Kompressionszone an der Innenseite der Biegung, während die Streckzone an der Außenseite der Biegung liegt. Mit dem Rohr gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine größere Anzahl von Faserwindungen in einer Kompressions-/Streckzone einer gegebenen Länge angeordnet, als dies bei einem konventionellen Rohr der Fall ist, so daß die beim Biegen erzeugte Energie wirkungsvoller verteilt wird, mit einem geringeren Risiko des Knickens. Dieses verringerte Risiko des Knickens ist in allen Ebenen vorhanden, jedoch speziell in der geneigten Ebene.

Das Rohr wird durch Extrudieren eines Basisrohrs aus PVC hergestellt, auf das dann die Windungen der Verstärkungsfaser um die Außenseite dieses Basisrohrs in geneigter Wendelform gewickelt wird. Dies kann mittels eines Schiffchens erfolgen, das in Längsrichtung oszilliert, wenn die Faser um dieses Rohr gewickelt wird. Die verstärkende Faser wird sodann auf dem Basisrohr festgehalten, indem darauf eine weitere Schicht eines Rohres aufgebracht wird, was durch Extrudieren von PVC, Polyurethan oder TPE erfolgen kann. Weiterhin ist es möglich, diese Außenschicht durch Beschichten aufzubringen, wie beispielsweise durch Eintauchen des Basisrohrs mit der Verstärkung in eine Beschichtungsflüssigkeit. Jedes Rohr kann individuell gefertigt werden, mit nicht verstärkten Abschnitten an den gegenüberliegenden Enden des Rohres. Alternativ dazu kann eine kontinuierliche Länge eines verstärkten Rohres hergestellt werden, welche in geeignete Abschnitte abgeschnitten wird. Das Verstärkungselement wird sodann an beiden Endabschnitten entfernt. In einigen Anwendungsfällen ist es nicht notwendig, daß die Endabschnitte keine Verstärkung aufweisen.

Die Erfindung ist bei anderen Rohren anwendbar, die zum Durchlaß eines Fluid geeignet sind. Hierbei kann es sich um medizinische Tuben handeln, wie beispielsweise Herzkatheter, kardiologische Katheter, urologische Katheter und Darmkatheter. Das Rohr ist auch für industrielle Anwendungszwecke geeignet.

Claims (10)

1. Rohr mit einem ersten und zweiten Ende (1, 3) und einer durch das Rohr sich erstreckenden Bohrung zum Durchlaß eines Fluids längs des Rohres, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Rohres ein Verstärkungselement (10) von geneigter Wendelform umfaßt.

2. Rohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Seitenansicht benachbarte Windungen des Verstärkungselements (10) in gleicher Richtung geneigt sind.

3. Rohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Windungen des Verstärkungselements (10) unter einem Winkel von im wesentlichen 70° bis 80° zueinander geneigt sind.

4. Rohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr längs seiner Länge gekrümmt ist und daß das Verstärkungselement (10) in der Ebene der Krümmung des Rohres geneigt ist.

5. Rohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (10) einen rechteckigen Querschnitt aufweist.

6. Rohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des Rohrs aus einem ersten Kunststoffmaterial und das Verstärkungselement (10) aus einem zweiten zum ersten unterschiedlichen Kunststoffmaterial besteht.

7. Rohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrwandung aus PVC und das Verstärkungselement (10) aus Polyester oder Nylon besteht.

8. Luftföhrenkatheter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ende (1) zum Einsatz in die Luftröhre und das zweite Ende (3) zum Überstand vom Mund des Patienten ausgebildet sind.

9. Verfahren zur Herstellung eines verstärkten Rohres, welches umfaßt die Bildung eines Basisrohrs, das Umwickeln des Basisrohrs mit einer verstärkenden Faser in einer geneigten Wendelform durch Oszillieren eines Schiffchens in Längsrichtung, wenn die Faser aufgewickelt wird und das Aufbringen einer äußeren Materialschicht über die Faser.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Basisrohr durch Extrusion hergestellt wird.