DE60018911T2

DE60018911T2 - Flüssigkeitsseparator mit halterung

Info

Publication number: DE60018911T2
Application number: DE60018911T
Authority: DE
Inventors: Anders Eckerbom; Per Lindestam
Original assignee: Artema Medical AB
Current assignee: Mindray Medical Sweden AB
Priority date: 1999-02-02
Filing date: 2000-01-20
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2020-01-21
Also published as: SE9900351L; ATE291455T1; WO2000045884A1; EP1154816B1; DE60018911D1; EP1154816A1; SE512960C2; AU2836900A; SE9900351D0; US6896713B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Flüssigkeitsabscheider zum Abscheiden von Flüssigkeit aus Gasen und insbesondere zum Abscheiden von Flüssigkeiten aus Ausatmungsgasen in medizinischen Analysegeräten.
Wenn eine Gasprobe von Ausatmungsgasen in einem Patientenkreislauf zu einem Analysegerät geleitet wird, ist es unvermeidbar, dass tendenziell auch Feuchtigkeit, Sekret, Blut, Bakterien etc. in der Probe vorliegen. Bei einem Absinken der Temperatur, wenn die Gasprobe vom Patientenkreislauf in das Analysegerät geleitet wird, kondensiert im Gas vorliegende Feuchtigkeit in Form von Wassertröpfchen. Sollte Wasser, Blut oder Sekret in das Analysegerät eindringen, besteht ein ernsthaftes Risiko, dass das Gerät dauerhaft geschädigt wird, und folglicherweise wurden zum Schutz in diesem technischen Gebiet verschiedene Lösungen zum Verhindern derartiger Verunreinigung vorgeschlagen.
Die einfachste Methode, um das Eintreten von Bakterien, Blut und Sekret in die Gasprobe zu vermeiden, ist, einen hydrophoben Bakterienfilter in der Öffnung der Probenahmeleitung zu platzieren. Ein Nachteil dieser Lösung liegt in der Schwierigkeit, eine Filteroberfläche zu erhalten, die groß genug ist, um zu verhindern, dass die Anstiegsdauer des Gasmessungsvorgangs beeinträchtigt wird. Ein Filter, der eine kleine Oberfläche aufweist, wird schnell verstopft, was somit zu einer Unterbrechung des Gasmessvorgangs führt.
Die Anwesenheit eines Bakterienfilters in der Öffnung der Probenahmeleitung löst das Feuchtigkeitsproblem nicht, denn die Feuchtigkeit kondensiert nicht aus der Probe, solange die Probe sich in Strömungsrichtung hinter dem Filter befindet. Eine Lösung dieses Problems ist, ein spezielles Schlauchmaterial, Nafion^®, zu verwenden, das Feuchtigkeit ermöglicht, frei durch die Schlauchwandung zu wandern. Dieses Material ist jedoch sehr teuer, was es erschwert, bei Verwendung des Materials marktfähige Produkte zu erhalten.
Alternativ können Wassertröpfchen und möglicherweise auch Sekret, aus Ausatmungsgas in einer Wasserfalle abgeschieden werden. Ein tauglicher, preiswerter und wirksamer Abscheider kann durch Kombination der Wasserfalle mit einem Bakterienfilter erhalten werden. Jedoch ist ein Nachteil dieser Lösung, dass die Anstiegsdauer des Gasmessungsvorgangs ernsthaft beeinträchtigt wird, wenn die Wasserfalle nicht hinsichtlich des Gasvolumens, das zu diesem besonderen Zeitpunkt dem Vorgang unterworfen werden soll, angepasst ist.
Auf die Anforderung einer kurzen Anstiegsdauer wird besonderen Wert gelegt, wenn das Ausatmungsgas eines gerade erst geborenen Kinds, z.B. eines neugeborenen Patienten, gemessen wird. Kleinkinder haben gewöhnlich eine beträchtlich höhere Atmungsrate als Erwachsene. 40 – 60 Atmungen pro Minute sind für solche Kinder normal, im Vergleich zu etwa 12 Atmungen pro Minute für Erwachsene. Deshalb muss in diesem Fall das Gasprobenahmesystem eine pneumatische Anstiegsdauer von deutlich besser als 0,5 s besitzen, damit hinsichtlich der Dauer eine korrekte Gasanalyse ausgeführt werden kann, wobei eine Anstiegsdauer von 200 ms in dieser Hinsicht ein angemessener Wert ist.
Die pneumatische Anstiegsdauer des Gasprobenahmesystems ist im Wesentlichen umgekehrt proportional zum Probefluss; anders ausgedrückt führt eine hohe Flussrate zu einer kurzen Anstiegsdauer. Atmungsvolumina von mehreren Litern sind im Fall erwachsener Patienten normal, was ermöglicht, Probeflussraten in der Größenordnung von 200 – 300 ml/min zu verwenden, ohne den Atmungskreislauf zu beeinflussen. Jedoch ist es im Fall neugeborener Patienten, die Atmungsvolumina in der Größenordnung von Dezilitern besitzen, notwendig, die Flussrate auf ein Minimum zu senken. 50 ml/min ist im letztgenannten Fall eine normale Flussrate. Infolgedessen sind, wenn die Notwendigkeit für eine kurze Anstiegsdauer am größten ist, die Möglichkeiten, eine derartige Anstiegsdauer zu erhalten, am schlechtesten.
Zusätzlich zu der Notwendigkeit, dem Ausatmungsgas eines Patienten Luftfeuchtigkeit, Bakterien, etc. zu entziehen, ist es ferner notwendig, das Atemgerät vor Schmutz und anderen in der Umgebungsluft vorliegenden Verunreinigungen zu schützen. Viele Gasanalysegeräte besitzen lange Aufwärmzeiten, was bedeutet, dass das Gerät normalerweise nie ausgeschaltet wird. Folglich wird, falls das Gerät lange bei fehlendem Schutzfilter angeschaltet bleibt, die Messkammer der Analysevorrichtung zunehmend schmutziger, was eine zunehmend schlechtere Funktion zur Folge hat.
Wasserfallen waren die Lösung, die in zunehmendem Maße verwendet wurde, um Feuchtigkeit in Gasproben zu entfernen. EP-A2-0 549 266 lehrt ein Verfahren zum Entziehen sowohl von Feuchtigkeit als auch anderen Fremdpartikeln mit Hilfe eines hydrophoben Bakterienfilters. Im Falle der in dieser vorbekannten Veröffentlichung beschriebenen Wasserfalle wird die Gasprobe durch einen Durchgang geleitet, der in eine obere Hälfte und eine untere Hälfte des hydrophoben Filters unterteilt ist. Die feuchte Gasprobe wird in die Vorderkante der unteren Hälfte des Durchgangs geleitet und durch Anlegen eines starken Unterdrucks wird bewirkt, dass sie an einer Öffnung in der Hinterkante der oberen Hälfte des Durchgangs austritt. Die durch diese Anordnung entzogene Flüssigkeit wird durch Anlegen eines schwachen Unterdrucks zu einer Öffnung in der Hinterkante der unteren Hälfte des Durchgangs geleitet.
Ein Nachteil bei dieser bekannten Wasserfalle ist, dass sie eine relativ große Filterfläche – ungefähr 1 cm² – erfordert, um für das Produkt eine ausreichende Lebensdauer zu gewährleisten. Die Länge des Durchgangs wird hauptsächlich durch den Wunsch, das kleinstmögliche Bauelement zu erhalten, begrenzt. Eine Länge von etwa 3,5 cm hat sich als geeignet erwiesen. Folglich wird ein Durchgangsdurchmesser von etwa 3 mm benötigt, um eine wirksame Filteroberfläche zu erhalten. Für den Zweck der Gasprobenahme verwendete Schläuche haben jedoch normalerweise einen Innendurchmesser von etwa 1,4 – 1,5 mm, was bedeutet, dass verwirbelte Strömungen erzeugt werden und eine beeinträchtigte Anstiegsdauer erhalten wird, wenn die Gasprobe den größeren Durchmesser des Durchgangs erreicht.
Entsprechend ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Flüssigkeitsabscheider bereitzustellen, der den vorher erwähnten Nachteil der vorbekannten Wasserfalle vermeidet.
Diese Aufgabe wird durch einen Flüssigkeitsabscheider, wie in Anspruch 1 definiert, gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen 2–7 definiert.
Vorzugsweise ermöglicht die Erfindung auch, dass für Erwachsene und für Kinder Wasserfallen unterschiedlicher Größen verwendet werden, wobei die Analysegeräte in Übereinstimmung mit der Größe der verwendeten Wasserfalle automatisch umgeschaltet werden.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf ein sie nicht beschränkendes Ausführungsbeispiel und auch mit Bezug auf die dazugehörigen Zeichnungen beschrieben, von denen 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsabscheiders ist, die die Wasserfalle und die Haltereinheit getrennt voneinander darstellt; 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht der in 1 dargestellten Wasserfalle; und 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht der in 1 dargestellten Haltereinheit.
Der erfindungsgemäße Flüssigkeitsabscheider umfasst zwei Hauptteile in der Form einer Wasserfalle 1 und einer Haltereinheit 2. Die Haltereinheit 2 ist ein Teil, das normalerweise fest in das zur Analyse des Ausatmungsgases verwendete Gerät (nicht dargestellt) eingepasst werden kann. Die Wasserfalle 1 ist ein Einmalprodukt, das vorzugsweise in zwei unterschiedlichen Größen oder zwei unterschiedlichen Gestaltungen vorliegt, eines für erwachsene Patienten und eins für neugeborene Patienten.
Die Wasserfalle 1 umfasst einen Behälter 3, der sich unter einer Abscheidungskammer 4 befindet, die mit einem Anschluss 5 zur Aufnahme eines vom Patienten anströmenden Gasflusses versehen ist. Die Abscheidungskammer umfasst einen Flüssigkeitsdurchgang 6 und einen oberhalb des Durchgangs positionierten Filter 7, beispielsweise einen Bakterienfilter. Oberhalb der Abscheidungskammer 4 und mit der anderen Seite des Filters 7 verbunden ist ein oberes Kammerteil 8 angeordnet, das einen dem Flüssigkeitsdurchgang in der Abscheidungskammer entsprechenden und zu Anschlussdurchgängen 9, 10 führenden Gasdurchgang (nicht dargestellt), enthält, mittels dessen die Wasserfalle mit der Haltereinheit 2 bzw. dem Analysegerät verbunden werden kann. Die Abscheidungskammer 4 ist außen mit Verriegelungslaschen 12 eingepasst, die ermöglichen, dass die Wasserfalle fest in die Haltereinheit 12 eingerastet wird.
Die Abscheidungskammer 4 ist am oberen Kammerteil 8 vorzugsweise dauerhaft befestigt, beispielsweise an ihm ultraschallgeschweißt. Der Filter 7, der zwischen die Abscheidungskammer und das obere Kammerteil 8 eingesetzt wird, kann ein PTFE-Filter sein und besitzt eine Porengröße von etwa 0,5 μm und kann mit Hilfe einer Labyrinthdichtung, die in der Abscheidungskammer und dem oberen Kammerteil ausgebildet ist, abgedichtet sein. Der Behälter 3 der Wasserfalle ist so ausgelegt, dass er von der Abscheidungskammer 4 lösbar ist und somit ermöglicht, im Behälter gesammelte Flüssigkeit aus diesem zu leeren.
Die Haltereinheit 2 umfasst einen Hohlraum 13, in dem ein Teil der Wasserfalle 1 aufgenommen werden kann. Die Haltereinheit umfasst Verriegelungsöffnungen 14, die die Verriegelungslaschen 12 auf der Wasserfalle aufnehmen und mit diesen die Falle 1 fest in der Haltereinheit verriegeln. Zwei Verbindungsvorrichtungen 15, 16 sind hinter dem Hohlraum 13 zur Aufnahme der Anschlussdurchgänge der Wasserfalle 1 vorgesehen. Diese Verbindungsvorrichtungen 15, 16 sind mit den Schläuchen, die durch das Analysegerät verlaufen, verbunden. Zwei elektrische Kontaktelemente 17, 18 sind am hinteren Rand des Hohlraums 13 vorgesehen und werden durch Einsetzen einer Wasserfalle 1 in den Hohlraum 13 der Haltereinheit 2 aktiviert.
Die elektrischen Kontaktelemente 17, 18 sind so ausgelegt, dass ein Kontaktelement das Vorhandensein einer Wasserfalle in der Haltereinheit bestimmt, wobei, wenn die Wasserfalle 1 aus der Haltereinheit 2 entfernt ist, das Kontaktelement vorgesehen ist, sofort den Fluss zum Analysegerät zu sperren, oder den Fluss nach einer gewissen Zeitverzögerung zu sperren, so dass keine Luft und mögliche Verunreinigungen in das Gerät gesaugt werden und es verunreinigen. Das andere elektrische Kontaktelement ist ausgelegt, um den Typ der Wasserfalle, die in die Haltereinheit eingesetzt ist, zu bestimmen. Die zwei oben erwähnten unterschiedlichen Arten Wasserfallen können im Kontaktbereich mit dem anderen elektrischen Kontaktelement unterschiedlich ausgestaltet sein, zum Beispiel derart, dass bei Verwendung einer für Kinder vorgesehenen Wasserfalle der Kontakt eingedrückt wird, während eine für erwachsene Patienten vorgesehenen Wasserfalle mit einer Öffnung bereitgestellt wird, was bedeutet, dass der andere elektrische Kontakt nicht eingedrückt wird, wenn die Falle eingepasst wird. Das zweite elektrische Kontaktelement wird daraufhin so angeordnet, dass, wenn es durch Einpassen einer für neugeborene Patienten vorgesehenen Wasserfalle eingedrückt wird, das Analysegerät in einen Modus umgeschaltet wird, in dem es mit einer geringeren Flussrate betrieben wird.
Die zwei Anschlussdurchgänge 9, 10 sind mit den Verbindungsvorrichtungen 15, 16 der Haltereinheit 2 so verbunden, dass sowohl ein Hauptfluss, der von der Wasserfalle zum Analysegerät fließt, als auch ein Sekundärfluss, der durch den Behälter der Wasserfalle fließt, erhalten werden kann.
Der Hauptunterschied zwischen den zwei Ausführungsformen der Wasserfalle ist, dass eine für erwachsene Patienten vorgesehen ist und eine Durchgangsbreite von etwa 3 mm aufweist, wohingegen das Neugeborenen-Modell eine Durchgangsbreite von etwa 1,4 mm aufweist. Die geringere Durchgangsbreite im Neugeborenen-Modell bedeutet, dass die Anstiegsdauer viel kürzer als im Fall des Erwachsenen-Modells ist. In diesem Fall werden die normalerweise bei kürzeren Produktlebensdauern auftretenden Probleme durch Verwendung einer geringeren Probenflussrate kompensiert.
Da der Typ der verwendeten Wasserfalle bestimmt werden kann, kann das Analysegerät automatisch eingestellt werden, so dass es für jeweilige Modelle eine optima le Rate des Probenflusses durch das Medium der elektrischen Kontaktelemente auswählt. Im Falle des Erwachsenen-Modells wird normalerweise eine Flussrate in der Größenordnung von 200–300 ml/min verwendet, während im Falle des Neugeborenen-Modells eine Flussrate von etwa 50 ml/min verwendet wird. Das Umschalten zwischen diesen Flussraten kann somit ohne das Risiko falscher manueller Einstellung vollautomatisch stattfinden.

Claims

Flüssigkeitsabscheider zum Abscheiden von Flüssigkeit aus Gasen, umfassend eine Wasserfalle (1) und eine Haltereinheit (2), wobei die Wasserfalle (1) einen Behälter (3), einen Anschluss (5) für anströmenden Gasfluss und eine, einen Filter (7) umfassende Abscheidungskammer (4) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserfalle (1) weiterhin wenigstens einen, flüssigkeitsfreies Gas durch die Haltereinheit (2) zu einem Analysegerät leitenden Anschlussdurchgang (9, 10) umfasst; dass die Wasserfalle (1) lösbar in die Haltereinheit (2) eingepasst ist; dass die Haltereinheit (2) mit einem Analysegerät verbindbar ist; und dass die Haltereinheit (2) mit einer, den wenigstens einen Anschlussdurchgang (9, 10) aufnehmenden Verbindungsvorrichtungen (15, 16) versehen ist.
Flüssigkeitsabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsvorrichtung (15, 16) ein, mit dem wenigstens einen Anschlussdurchgang (9, 10) verbundener Schnellverschluss ist.
Flüssigkeitsabscheider nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserfalle (1) zwei Anschlussdurchgänge (9, 10) umfasst und dass die Haltereinheit (2) zwei Verbindungseinrichtungen (15, 16) umfasst.
Flüssigkeitsabscheider nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltereinheit (2) ein erstes elektrisches Kontaktelement (18) umfasst, das vorgesehen ist, die Anwesenheit einer Flüssigkeitsfalle (1) in der Haltereinheit zu bestimmen und den Fluss eines Probegases zu einem verbundenen Analysegerät zu sperren, wenn keine Wasserfalle in die Haltereinheit eingepasst ist.
Flüssigkeitsabscheider nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltereinheit (2) ein zweites elektrisches Kontaktelement (17) umfasst, das vorgesehen ist, den Typ der in die Haltereinheit eingesparten Wasserfalle (1), zu bestimmen und ein verbundenes Analysegerät in Übereinstimmung mit dem Typ der verwendeten Wasserfalle einzustellen.
Flüssigkeitsabscheider nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserfalle (1) für Kinder und Erwachsene in verschiedenen Größen ausgelegt ist; und dass eine Größe Mittel zur Betätigung des zweiten elektrischen Kontaktelementes (17) der Haltereinheit umfasst.
Flüssigkeitsabscheider nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserfalle (1) nur für eine Einmalbenutzung bestimmt ist.