DE2032421C3 - Vorrichtung zum Erwärmen und Befeuchten von Gasen oder Gasgemischen für die Beatmung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erwärmen und Befeuchten von Gasen oder Gasgemischen für die Beatmung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Es ist eine derartige Vorrichtung bekannt (US-PS 34 471), bei welcher die Befeuchtungseinheit wie auch die in das Wasser des Behälters der Befeuchtungseinheit eintauchende Heizeinheit sterilisiert werden müssen. Zu der hierdurch gegebenen Gefahr von Korrosion und Kurzschlüssen in den elektrischen Einrichtungen bzw. dem Nachteil einer aufwendigen Konstruktion zur Vermeidung dieser Gefahr kommt der weitere Nachteil, daß die elektrischen Kabel für die Energieversorgung der Heizeinheit vor dem Sterilisieren abgeklemmt und danach wieder angeklemmt werden müssen. Die bekannte Vorrichtung hat den weiteren Nachteil, daß auch die mit einer Kühleinrichtung versehene Abgabeeinheit für die befeuchtete Luft sterilisiert werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, Haß das Sterilisieren wesentlich vereinfacht wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Erwärmen und Befeuchten von Gasen und Gasgemischen für die Beatmung gemäß Patentanspruch

Bei der neuen Vorrichtung hat die Heizeinheit keinen direkten Kontakt mit dem Wasser bzw. dem Beatmungsgas, so daß ihre Sterilisierung unterbleiben kann. Die Befeuchtungseinheit kann auf einfache Weise und sehr schnell von der Heizeinheit gelöst werden, so daß ίο die Sterilisierung sehr einfach vorgenommen werden kann. Es ist nicht erforderlich, elektrische Kabel anoder abzuklemmen. Dabei ist die Gesamtkonstruktion unkompliziert, einfach aufgebaut, und mit vergleichsweise niedrigen Herstellungskosten behaftet.
Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 2 kann das Sterilisieren einer zusatzlich vorzusehenden Abgabeeinheit ebenfalls sehi einfach erfolgen, da der Einlaß dieser Abgabeeinheit auf dem Auslaß der Befeuchtungseinheit sitzt. Die Verbindung an dieser Stelle ist leicht lösbar ausgebildet

Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 3 ergibt

sich der Vorteil, daß auch die Heizschaltung für die Heizeinheit und die Steuerschaltung für die Beheizung der Abgabeeinheit in der Heizeinheit untergebracht

sind. Die Abgabeeinheit kann somit ohne Gefahr des Feuchtwerdens mit einhergehender Korrosion und Kuri-schlußrisiko auf einfache Weise sterilisiert werden.

Dennoch ist für eine genaue Steuerung der Temperatur der durch die Abgabeeinheit abgegebenen, befeuchteten Luft gesorgt.

Die Ausiührungsform gemäß Anspruch 4 hat den Vorteil, daß auch die Temperaturregeleinrichtung so ausgebildet ist, daß eine Sterilisierung der Temperaturfühler unterbleiben kann.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Die Zeichnungen zeigen in

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung mit Abgabeeinheit, Befeuchtungseinheit und Heizeinheit in voneinander getrenntem Zustand,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung bei abgenommener Abgabeeinheit,

Fig.3 einen Schnitt durch die Vorrichtung in der Ebene A -A der F i g. 2, und

Fig.4 ein Schaltbild für die Heizschaltung zur Wassererwärmung und die Steuerschaltung für die Widerstandsheizung in der in den F i g. 1 bis 3 gezeigten Vorrichtung.

In F i g. 1 weist die Abgabeeinheit 1 eine Kappe 4 mit einem Einlaß 5 für das befeuchtete Beatmungsgas beispielsweise Luft und/oder Sauerstoff, sowie einen Auslaß 6 auf. An den Auslaß 6 schließt sich ein Abgaberohr 7 an, das eine elektrische Widerstandsheizung 8 enthält, die von einem Anschluß 9 ausgeht und zt diesem zurückgeführt ist. Der Anschluß 9 wird durch eir Kabel 10 mit Strom versorgt, welches an die Heizeinheii 3 angeschlossen ist.

Im folgenden wird insbeondere auf die F i g. 1 und ~ Bezug genommen:

Die Kappe 4 ist mit einer Wasserfüllkappe 1 versehen, die abnehmbar ist, wenn in die Befeuchtungs einheit 2 Wasser gefüllt werden soll. Die Befeuchtungs einheit 2 weist einen Behälter 12 aus vorzugsweisi transparentem Werkstoff auf, der einen Boden 15 um oben einen offenen Querschnitt 14 aufweist. Der flach' Boden 15 hat eine beträchtliche Auflagefläche zu Auflage auf einer Heizplatte 28 der Heizeinheit 3.

Über den Behälter 12 ist ein Deckel 19 gesetzt, der einen Luftauslaß 13 sowie einen Lufteinlaß 20 trägt Der Deckel 19 besteht vorzugsweise ebenfalls ajs transparentem Werkstoff, so daß die Wasserhöhe in dem Behälter 12 durch Sichtkontrolle feststellbar ist Der Deckel 19 ist gegenüber dem Behälter 12 durch einen O-Ring 21 abgedichtet Zur Bildung eines an sich bekannten Schnellverschlusses weist der Deckel 19 an seiner unteren Kante Ansätze 26 auf, die mit einem Verschlußring 27 zusammenwirken, welcher sie und ι ο obere Ansätze 17 an dem Behälter 12 umgreift Hierdurch kann der Deckel 19 schnell auf dem Behälter 12 befestigt werden.

Der Auslaß 13 der Befeuchtungseinheit 2 ist mit dem Einlaß 5 der Abgabeeinheit 1 verbindbar, z.B. aufsteckbar.

An dem Behälter 12 sind ferner untere Ansätze 18 vorgesehen, weiche mit einem Verschlüßring 36 zusammenwirken, der sie und an der Heizeinheit 3 bzw. deren Körper 35 ausgebildete Ansätze 39 umgreift Auf diese Weise kann der Behälter 12 und mit ihm die Befeuchtungseinheit 2 schnell auf die Heizeinheit 3 aufgesetzt und mit dieser verbunden werden.

Das öffnen und Schließen dieser Schnellverschlüsse erfolgt dadurch, daß durch Drehen der Ringe 27 bzw. 36 in diesen Ringen vorgesehene Lücken den jeweiligen Ansätzen gegenübergestellt oder diesen gegenüber verschoben werden (Fig. 3).

In dem Behälter 12 der Befeuchtungseinheit 2 befindet sich eine Leiteinrichtung 23, die vorzugsweise aus Metall, beispielsweise Aluminiumblech geeigneter Stärke, besteht. Die Leiteinrichtung 23 ist mit einem sich mit Wasser vollsaugenden Material 24 belegt, beispielsweise mit Löschpapier. Die Leiteinrichtung 23 und das sich mit Wasser vollsaugende Material 24 ragen über den Behälter 12 hinaus in den Luftraum 25 bis unterhalb der Deckfläche des Deckels 19. Es ergibt sich dennoch eine ausreichende Wärmeübertragung vom Boden 15 des Behälters 12 bis zur Oberkante der Leiteinrichtung 23. Im Betrieb sind der Luftraum 25 und der mit Wasser gefüllte Raum im Behälter 12 etwa volumengleich.

In der Heizplatte 28 der Heizeinheit 3 liegt ein Heizelement 31. Die Heizplatte 28 ist durch eingeschraubte Zapfen 33 an dem Körper 35 der Heizeinheit 3 befestigt und wird durch Federn, die um die Zapfen 33 angeordnet sind, von dem Körper 35 weg und nach oben gedruckt. Hierdurch ergibt sich ständig ein enger Kontakt zwischen der Heizplatte 28 und dem Boden 15 des Behälters 12.

Zur Steuerung der Wassertemperatur im Behälter 12 ist ein Temperaturfühler 40 vorgesehen, der in einer öffnung in der Heizplatte 28 befestigt ist, hiervon durch eine Wärmeisolierung 41 isoliert ist und den Boden 15 des Behälters in engem Kontakt berührt. Hierdurch ist die Temperatur des Wassers im Behälter 12 in zufriedenstellender Weise meßbar und regelbar; trotzdem wird der Temperaturfühler 40 von einem Sterilisationsvorgang nicht betroffen, weil diesem nur der entfernbare Behälter 12 unterworfen wird.

Für die Überwachung des Betriebes sind Kontrollampen 42 und 43 vorgesehen, vor die eine Linse 44 gesetzt ist. Zwischen Linse und Kontrollampen befindet sich ein Grünfiiter 45. Die gesamte Anordnung ist in den Körper 35 der Heizeinheit 3 eingesetzt.

Die in Fig.4 gezeigte Schaltung ist in Blöcke oder Einheiten unterteilt, im wesentlichen eine Steuerschaltung 48 für die Widerstandsheizung 8, eine Thermostatschaltune 49 für die Wassererwärmung und eine Heizschaltung 50 für die Wassererwärmung.

Von einem Transformator 51 wird Strom mit einer geeigneten Spannung zugeführt Die an die Widerstandsheizung 8 angelegte Spannung beträgt 24 Volt. Der Transformator 51 besitzt ferner eine 19-Volt-Speisung 52, die weiter unten noch näher erläutert werden soll.

Die Steuerschaltung 48 weist eine Gleichrichter-Brückenschaltung mit Gleichrichtern 52 und 72 auf, die einen gesteuerten Siliziumgleichrichter 53 speist. Die Speisung der Widerstandsheizung 8 kann mittels eines variablen Widerstands 54 manuell gesteuert werden. Ferner ist eine Einstellung 55 vorgesehen, die als Trimmer wirkt und nonnalerweise so eingestellt ist, daß die Phase der Speisung um 90° verschoben ist, so daß die Heizung 8 mit einem minimalen Strom gespeist wird.

Die Thermostatschaltung 49 wird von einem 19-Volt-Abgriff 56 versorgt und besitzt eine Brückenschaltung mit festen Widerständen 58,59 und 60. Im vierten Zweig der Brücke liegt der Thermistor 40 zusammen mit einem variablen Eich widerstand 61.

Die Brücke wird über einen Widerstand 63 versorgt und durch eine Zehnerdiode 62 reguliert, die in den Differenz- bzw. Differentialeingang eines Operationsverstärkers 64 eine Abgleichspannung liefert. Der Ausgang des Verstärkers 64 ist an ein Reed-Relais 65 geführt, dessen IContakte bei 66 gezeigt sind. Der Ausgang des Verstärkers 64 ist über eine Leitung 66a und einen Widerstand 67 zum nichtinvertierenden Eingang 68 desselben positiv rückgekoppelt, so daß sich eine zusätzliche Stabilität ergibt und im Betrieb ein kleines Differential verwendet werden kann.

Die Heizschaltung 50 wird mit der Eingangsspannung, beispielsweise 230VoIt, 50 Hz versorgt. Das in F i g. 3 gezeigte Heizelement 31 ist im Schaltbild in zwe Abschnitte 33/4 und 33ß unterteilt. Diese Flemente werden über ein Triac 69 gespeist, das durch die Schaltkontakte 66 getriggert wird, die an das Gatter 67 des Triac ein Signal zuführen. Das Reed-Relais 65 ist so angeordnet, daß die Niederspannungs-Schaltkreise von den Hauptspannungs-Schaltkreisen elektrisch isoliert sind, wobei die Kontakte 66 des Reed-Relais ein Teil der Hauptspannungs-Schaltkreise sind. Der Widerstand 70 dient zur Steuerung des an das Gatter 67 angelegten Potentials, so daß eine zufällige und ungewollte Triggerung des Triac 69 vermieden wird.

Als Anzeigeeinheiten dienen die oben erwähnten Kontrollampen 42 und 43, die im Normalbetrieb durch den Grünfilter 45 die richtige Arbeitsweise des Gerät: anzeigen. Die Lampen 42 und 43 bilden die Belastung] eines gesteuerten Siliziumgleichrichters 71. Die Arbeits-i weise ist während der positiven Halbwelle derj 24-Volt-Leitung 57 folgendermaßen: Durch die Ein schaltverzögerung des gesteuerten Silizümgleichrich ters 53 ist das Potential einer Verbindung der Dioden 52j so hoch, daß der gesteuerte SiHziumgleichrichter 71 voij dem gesteuerten Siliziumgleichrichter 53 eingeschalte wird. Liegt aus irgendeinem Grund die Klemme 73| gegenüber der Leitung 74 auf 0-Potential, so schaltet de geheuerte Siliziumgleichrichter 71 nicht ein, so daß did Lampen 42 und 43 nicht aufleuchten. Da die Zuführung über die Leitung 75 weiterhin besteht, wird das Potentia an der Anode des gesteuerten Siliziumgleichrichters 7) positiv, so daß der Kondensator 77 über die Diode 7( aufgeladen wird. Dadurch wird die Diode 78 ii Durchlaßrichtung vorgespannt, die über die Leitung 7! mit dem invertierenden Eingang 80 des Verstärkers 6< verbunden ist. Dadurch wird der Verstärker ausgeschal

tet, so daß durch öffnung der- Kontakte 66 des Reed-Relais 65 die Leistungszufuhr unterbrochen wird. Unter diesen Bedingungen wird daher die Heizeinheit nicht eingeschaltet. Die Spannung an der Klemme 73 kann entweder bei offener Widerstandsheizung 8 oder wenn diese nicht eingesteckt ist gleich Null sein. Der Widerstand 81 dient dazu, die Sicherheitseinrichtungen weiter arbeiten zu lassen, wenn zwischen den Heizanschlüssen 9 ein hoher Widerstand liegt Der Widerstand 82 dient dazu, die Sicherheitseinrichtungen weiter ₎₀ arbeiten zu lassen, auch wenn die Kontrollampen 42 und 43 offen sind. Durch die Widerstände 83 wird der durch die Lampen fließende Strom begrenzt, so daß ihre Lebensdauer durch diese Widerstände erhöht wird.

Bei Überhitzung, wenn ein Hilfsthermostat 84 schließt, wird entweder die Sicherung 85 geöffnet oder der Elementabschnitt 33 abgeschaltet. Dadurch wird die der Heizschaltung zugeführte Leistung verringert Diese Fehlfunktion wird durch rote Neonleuchten 86 angezeigt. Diese Schaltung besitzt nun einen hohen Widerstand, da die zusätzlichen Widerstände 87 hoch sind. Dementsprechend wird die dem Transformator 51 über die Leitung 88 zugeführte Leistung verringert, da der hohe Widerstand in Reihe mit der Primärwicklung des Transformators liegt. Infolge der Zuführung über die Primärwicklung des Transformators bleiben die Neonleuchten 86 eingeschaltet, auch wenn der Schalter 34 wieder geöffnet wird, bis entweder die Sicherung 85 oder der Heizabschnitt 33 wiederhergestellt sind.

Das Abgaberohr 7 ist mit einer Hilfseinrichtung verbunden, beispielsweise einem Mundstück od. dgl.

durch das einem künstlich beatmeten Patienten Lufi zugeführt werden kann.

Die dem Widerstandsdraht 8 im Abgaberohi zugeführte Energie wird so gesteuert, daß im Betrieb eir Temperaturanstieg der einzuatmenden Luft, der durch den Widerstandsdraht erzeugt wird, gleich oder größer ist als der Temperaturabfall in der so geheizten Luft aul ihrem Weg zwischen dem Ausgang der Befeuchtungseinheit und dem Patienten. In jedem Fall wird der Temperaturanstieg so eingestellt, daß die dem Patienter zugeführte Luft keine höhere als die maximal erwünschte Temperatur erreichen kann. Das Abgaberohr 7 besitzt eine hinreichende Flexibilität entsprechend dem beabsichtigten Gebrauch. Die Rohrwandung ist so stark oder so gut isolierend, daß die vom Heizelement erzeugte Wärme innerhalb des Rohres gehalten und nicht von der Außenwand desselben abgegeben wird Ein geeignetes Material hierfür ist plastifiziertes PVC.

Die Befeuchtungseinheit 2 der Vorrichtung kann zur Sterilisation der Füllung, zum Auswechseln des Löschpapiers oder zu anderen Bedienungshandlungen sehr einfach und schnell von der Heizeinheit abgenommen werden. Durch die Sicherheitseinrichtungen ist die Sicherheit des Patienten hinreichend gewährleistet. Der Aufbau ist dabei so gewählt, daß beim Ausfall einer Einheit andere Einheiten von der elektrischen Versorgung getrennt oder die elektrische Versorgung verringert wird, so daß der Patient einfach gesättigte Luft oder andere Gase erhält, z. B. Sauerstoff bei Raumtemperatur, der überheizter Luft vorzuziehen ist

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. / Patentansprüche:

   - - 1. Vorrichtung zum Erwärmen und Befeuchten von Gasen oder Gasgemischen für die Beatmung, bestehend aus einer Befeuchtungseinheit mit einem von einem Deckel verschlossenen, teilweise mit Wasser gefüllten Behälter, der einen Einlaß und einen Auslaß für das Beatmungsgas aufweist, sowie einer thermostatgesteuerten Heizeinheit für das Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinheit (3); und die Befeuchtungseinheit (2) durch einen an sich bekannten Schnellverschluß (18, 36, 39) miteinander verbindbar sind, wobei die Heizplatte (28) der Heizeinhett (3) gegen der« Boden (15) der Befeuchtungseinheit (2) gedrückt ist, und daß die den Deckel der Befeuchtungseinheit bildende und den Behälter (12) überdeckende Kappe (19) mit dem Behälter (12) verbindbar ist, an dessen der Heizplatte (28) gegenüberliegender Bodenseite eine mit einem sich mit Wasser vollsaugenden Material (24) belegte, über den Wasserspiegel im Behälter (12) vorstehende Leiteinrichtung (23) angebracht ist
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Auslaß (13) der Kappe (19) eine Abgabeeinheit (1) verbindbar ist, in deren Abgaberohr{7) eine elektrische Widerstandsheizung (8) vorgesehen ist, die von einer Steuerschaltung (48) so betätigbar ist. daß das Beatmungsgas an der Abgabestelle die gewünschte Temperatur hat.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinheit (3) die Heizschaltung (50) für die Wassererwärmung und die Steuerschaltung (48) für die Widerstandsheizung (8) im Abgaberohr (7) umfaßt.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizplatte (28) eine öffnung hat, in der ein in Kontakt mit dem Boden (15) des Behälters (12) bringbarer Temperaturfühler (40) sitzt.