-
Die
vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen für die Konditionierung medizinischen
Gases und insbesondere Befeuchtungsgeräte.
-
Unter
physiologischen Bedingungen ist es die Funktion der Nase, eine aktive
Erwärmung
und Befeuchtung der Atemluft bereitzustellen. Wenn ein Patient allerdings
künstlich
beatmet wird, wird die Nase durch ein flexibles Rohr umgangen, dessen
distales Ende in die Luftröhre
eingeführt
wird. Um unerwünschte
Effekte, wie Hustenreiz oder Austrocknung der Schleimhäute zu verhindern,
muss die zugeführte
Beatmungsluft einer Behandlung unterworfen werden. Dies ist notwendig,
weil die Schleimhäute
der Nase und des Rachens, die normalerweise diese Aufgabe übernehmen,
unter diesen Umständen
nicht mehr verfügbar
sind. Die Befeuchtungs- und
Erwärmungsbehandlung
der zugeführten
Beatmungsgase, die für
eine normale Funktion der Lungen unabdingbar ist, wird heutzutage
unter Zuhilfenahme von Vorrichtungen ausgeführt, die üblicherweise aus einem Befeuchtungs-
und Heizapparat bestehen.
-
Befeuchtungsgeräte sind
im Stand der Technik bekannt. Befeuchtungsgeräte werden verwendet, um medizinisches
Gas zu erwärmen
und zu befeuchten, das einem Patienten zugeführt wird. Es sind Befeuchtungsgeräte erhältlich,
in denen sich das Wasser für
die Befeuchtung des zirkulierenden Gases in einem beheizten Reservoir
befindet, und das zirkulierende Gas, das befeuchtet werden soll, über das
Reservoir geleitet wird. Diese Befeuchtungsgeräte aus dem Stand der Technik
umfassen im Allgemeinen eine Luftquelle (oder ein anderes Gemisch
von Gasen), eine Befeuchtungskammer einschließlich einer Wasserquelle und
eine Heizvorrichtung, um das Wasser zu verdampfen, und eine Leitung,
um die befeuchteten Gase dem Patienten oder dem Verwender zuzuführen. Diese
Befeuchtungsgeräte
können
weiter Verdunstungsmittel umfassen, die üblicherweise aus Fließpapier
hergestellt sind.
-
Das
US-Patent Nr. 3,638,926 offenbart einen Befeuchtungs- und Erwärmungsapparat,
der eine spiralförmig
gewundene, mittels Widerständen
beheizbare Platte umfasst, die sich in einem thermalen Kontakt mit
einem Blatt Wasser absorbierenden Fließpapiers befindet. Die Luft
eines Respirators fließt
entlang eines spiralförmigen
Durchgangs, der von der Platte, der Wasseroberfläche in einem Reservoir und
einem Deckel ausgebildet wird, um einen im Wesentlichen gesättigten
Dampf mit einer erwünschten
Temperatur zu erzeugen.
-
Im
Allgemeinen ist die Größe des Reservoirs ausreichend,
um genügend
Wasser fassen zu können,
um ein ständiges
Wiederauffüllen
zu vermeiden; das Gesamtvolumen an Wasser in dem Reservoir wird
auf eine erwünschte
Temperatur aufgeheizt und bei dieser gehalten, so dass die Aufrechterhaltung und Änderung
der erwünschten
Wassertemperatur schwieriger ist als für geringere Wasservolumina. Weiter
steht das Wasser in diesen Vorrichtungen für längere Zeit und neigt daher
zur Kontamination durch bakterielle Vermehrung. Die Wartung und
Säuberung dieser
Befeuchtungsgeräte
ist ferner schwierig auszuführen.
Darüber
hinaus kann deren komplexer Aufbau ihrer Wiederverwendung nach einer
einzigen Verwendung entgegenstehen.
-
WO
97/07845 offenbart einen Apparat zur Kompensierung des Verlusts
an Wärme
und Feuchtigkeit in einer Vorrichtung, die einem Patienten warme
und feuchte Luft verabreicht oder zuführt. Die Vorrichtung, die in
diesem Dokument beschrieben ist, ist allerdings nicht geeignet für die Zuführung eines hohen
Volumens an feuchtem und warmem medizinischem Gas, das für einen
Patienten, der einen hohen Luftstrom benötigt, wichtig ist.
-
EP A 567 158 offenbart
ein Befeuchtungsgerät
gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
-
Es
ist ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung für die Konditionierung
medizinischen Gases bereitzustellen, die das Wärmeniveau und den Feuchtigkeitsanteil
des medizinischen Gases auf dem benötigten Niveau halten kann.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
für die
Konditionierung medizinischen Gases bereitzustellen, wobei die Luft
mit einer hohen Fluss- und Feuchtigkeitsausstoßrate bereitgestellt wird.
Es ist ein weiteres Ziel, eine Vorrichtung für die Konditionierung medizinischen
Gases bereitzustellen, die eine Alles-in-Allem-Vorrichtung mit Heiz-
und Befeuchtungsfunktionen darstellt, die mit einer Gasversorgungsleitung
an jedem beliebigen Standpunkt verbunden werden kann, so dass eine
sehr große Flexibilität der Vorrichtung
sichergestellt ist. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin,
eine Vorrichtung für
die Konditionierung medizinischen Gases bereitzustellen, die leicht
sterilisiert werden kann. Es ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden
Erfindung, eine Vorrichtung für
die Konditionierung medizinischen Gases bereitzustellen, die wieder
verwendbar sein kann. Es ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden
Erfindung, eine Vorrichtung zur Befeuchtung von Gas bereitzustellen,
das einem Patienten zugeführt wird,
wobei das Gas ein Atemgas ist. Es ist noch ein weiteres Ziel der
vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung für die Befeuchtung von Gas,
das einem Patienten zugeführt
wird, bereitzustellen, wobei das Gas zum Zweck der laparoskopischen
Chirurgie verwendet wird.
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Konditionierung
medizinischen Gases, wobei die Vorrichtung ein Gehäuse, das
mit einem Einlass für
nicht behandeltes medizinisches Gas und einen Auslass für das behandelte
medizinische Gas versehen ist, wobei in dem Gehäuse Konditionierungsmittel
für die
Befeuchtung und Erwärmung
des medizinischen Gases bereitgestellt sind, die einen starren Verdampfungskörper, einen
Einlass für
die Wasserversorgung und eine Heizvorrichtung umfassen, wobei der
Einlass für
die Wasserversorgung mit dem Gehäuse
solchermaßen
verbunden ist, dass eine dünne
Wasserschicht zwischen die Heizvorrichtung und den starren Verdampfungskörper eingeführt werden
kann. In einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung sind die Konditionierungsmittel zwischen
dem Einlass und dem Auslass angeordnet.
-
Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung, wie sie beansprucht ist, eine
Vorrichtung für
die Konditionierung medizinischen Gases, dadurch gekennzeichnet,
dass der starre Verdampfungskörper und
die Heizvorrichtung auf eine konzentrische Weise angeordnet sind,
so dass ein Raum zwischen ihnen ausgebildet wird und wobei der Einlass
für die Wasserversorgung
mit dem Gehäuse
solchermaßen verbunden
ist, dass eine dünne
Wasserschicht in den Raum zwischen der Heizvorrichtung und dem starren Verdampfungskörper eingeführt werden
kann. Der starre Verdampfungskörper
und die Heizvorrichtung können
jede geeignete Form aufweisen, so dass sie die Ausbildung eines
Raums erlauben, wenn sie konzentrisch angeordnet werden. Der starre
Verdampfungskörper
und die Heizvorrichtung können
eine zylindrische Form aufweisen, so dass sie einen zylindrischen
Raum ausbilden, wenn sie konzentrisch angeordnet werden. Andere
geeignete Formen beinhalten, sind jedoch nicht beschränkt auf
rechteckig, oktagonal und dergleichen. In einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Raum zwischen der Heizvorrichtung und dem starren Verdampfungskörper zylindrisch.
-
Die
Vorrichtung gemäß der Erfindung
erlaubt die Befeuchtung und Erwärmung
von hohen Volumina und Flussraten medizinischen Gases, das einem Individuum
zugeführt
wird, das es benötigt.
Der Einlass der Wasserversorgung ist mit dem Gehäuse solchermaßen verbunden,
dass eine dünne
Wasserschicht in den Raum zwischen der Heizvorrichtung und dem starren
Verdampfungskörper
eingeführt werden
kann. In einer bevorzugten Ausführungsform kann
der Raum zwischen der Heizvorrichtung und dem starren Verdampfungskörper im
Bereich von 0,1 bis 0,001 cm liegen.
-
Der
Raum zwischen der Heizvorrichtung und dem starren Verdampfungskörper kann
auch größer als
0,1 cm sein, und er kann in diesem Fall weiter mit einem Wasser
absorbierenden Produkt wie Fließpapier,
Schwamm, Keramik, einem synthetischen Wasser absorbierenden Material
und dergleichen versehen werden. Zum Beispiel kann der Raum zwischen der
Heizvorrichtung und dem starren Verdampfungskörper mit einem zweiten starren
Verdampfungskörper
mit Wasser absorbierenden Eigenschaften versehen werden. Die dünne Wasserschicht
würde in
die zweiten Wasser absorbierenden Eigenschaften eingeführt werden.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung gemäß der Erfindung
mit einer Heizvorrichtung versehen werden, die sich in einem engen
Kontakt mit dem starren Verdampfungskörper befindet, wobei die Heizvorrichtung
oder der starre Verdampfungskörper
mit zylindrischen oder longitudinalen Furchen versehen werden, was
es möglich
macht, dass eine dünne
Wasserschicht in die Furchen eingeführt werden kann.
-
Wie
hierin verwendet, betrifft eine dünne Wasserschicht eine Schicht,
die im Bereich von 0,1 bis 0,001 cm liegt. Die Wasserverdampfung
in einer dünnen
Schicht erlaubt es, einen Druckaufbau im Raum zwischen dem starren
Verdampfungskörper und
der Heizvorrichtung zu verhindern. Diese Wasserverdampfung in einer
dünnen
Schicht in dem Raum erlaubt beispielsweise eine Wassereinspeisung
mittels Schwerkraft und einen präzisen
Dampfausstoß mittels
Regulierung der Temperatur des Heizelements.
-
In
der vorliegenden Erfindung ist der starre Verdampfungskörper mikroporös. Wie hierin
verwendet, betrifft der starre Verdampfungskörper auch einen monolithischen
Körper.
Weiter besitzt der starre Verdampfungskörper die Eigenschaften, im
Wesentlichen wasserundurchlässig
und wasserdampfdurchlässig
zu sein. Ein geeigneter starrer Verdampfungskörper kann aus jedem starren
Material bestehen, das im Stand der Technik bekannt ist und die
Eigenschaften besitzt, wasserundurchlässig und wasserdampfdurchlässig zu
sein. Der starre Verdampfungskörper
besteht vorzugsweise aus einem festen Material mit Maschen, welche
die Eigenschaften besitzen, wasserundurchlässig und wasserdampfdurchlässig zu
sein. In einer Ausführungsform
kann der starre Verdampfungskörper
aus einem Material bestehen, das eine Maschenweite im Bereich von
0,05 μm
bis 1 μm
besitzt, vorzugsweise eine Maschenweite von 0,2 μm besitzt. Die Verwendung eines
starren Verdampfungskörpers
in der vorliegenden Vorrichtung bietet mehrere Vorteile wie Genauigkeit
und Stabilität
der Vorrichtung. Der starre Körper
verformt sich nicht auf Grund der Hitze und des Drucks, die durch
das Wasser verursacht werden, wenn es aufgeheizt wird. Weiter bleibt
der Raum zwischen dem festen Verdampfungskörper und dem Heizelement konstant
auf Grund der Starrheit und bietet ferner eine Sicherheit gegen
Wasserlecks.
-
In
der vorliegenden Erfindung besteht der starre Verdampfungskörper aus
keramischem Material wie porösem
Aluminiumoxid, das mit einem hydrophoben Produkt, beispielsweise
einem Wasser abstoßenden
Produkt, behandelt wurde oder nicht behandelt wurde. In einer bevorzugten
Ausführungsform
ist der starre Verdampfungskörper
ein mikroporöser
keramischer Zylinder, der vorzugsweise hohl ist. Um die Eigenschaften
der Wasserundurchlässigkeit
und Wasserdampfdurchlässigkeit
für den
keramischen Zylinder zu erreichen, können die Poren des Zylinders
mit einem hydrophoben Produkt imprägniert werden. Der starre Verdampfungskörper kann aus
einem Monolith aus mikroporösem
PTFE bestehen. Der mikroporöse
PTFE-Monolith besteht vorzugsweise aus einem hohlen Zylinder mit
einer Wanddicke im Bereich von 1 bis 10, vorzugsweise von 3 bis
10 mm und am meisten bevorzugt im Bereich von 5 bis 6 mm. Der aus
Keramik oder monolithischem PTFE bestehende starre Verdampfungskörper besitzt
den Vorteil, robust und hitzeresistent zu sein, und er kann ferner
leicht sterilisiert werden, indem Mittel verwendet werden, die im
Stand der Technik bekannt sind, zum Beispiel mittels Ofensterilisierung.
-
Die
Vorrichtung besitzt den Vorteil, hitzeresistent zu sein, und kann
leicht gesäubert, örtlich versetzt
und/oder sterilisiert werden. Die Vorrichtung kann daher wieder
verwendbar sein.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung gemäß der Erfindung
mit einer weiteren isolierenden Ummantelung ausgestattet sein, die
das Gehäuse
der Vorrichtung umgibt. Diese Ummantelung erlaubt die thermale Isolierung
der Vorrichtung.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
können die
Gehäusewände der
Vorrichtung gemäß der Erfindung
zusätzlich
von einer zweiten Heizvorrichtung auf konzentrische Weise umgeben
werden. Dies erlaubt die Verminderung der Wasserkondensation und stellt
eine weitere Erwärmung
des medizinischen Gases bereit. Gemäß dieser Ausführungsform
kann die zusätzliche
Heizvorrichtung weiter in einer isolierenden Ummantelung eingeschlossen
sein, um die Vorrichtung thermal zu isolieren.
-
Die
Vorrichtung besitzt ein Gehäuse,
worin Konditionierungsmittel für
die Befeuchtung und Erwärmung
medizinischen Gases bereitgestellt sind, die einen starren Verdampfungskörper, einen
Wassereinlass und eine Heizvorrichtung umfassen, dadurch gekennzeichnet,
dass der starre Verdampfungskörper
und die Heizvorrichtung auf eine konzentrische Weise angeordnet
sind, so dass ein Raum zwischen ihnen ausgebildet wird. In einer
Ausführungsform umringt
der starre Verdampfungskörper
die Heizvorrichtung. In einer weiteren Ausführungsform umringt die Heizvorrichtung
den starren Verdampfungskörper.
-
Die
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung stellt sicher, dass die korrekte
Feuchte des zirkulierenden Gases ständig aufrechterhalten wird,
während
sie gleichzeitig das Gas erwärmt.
Weiter besitzt die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung den Vorteil,
Raum sparend und leicht bedienbar zu sein. In der Tat bestehen die
meisten Vorrichtungen aus dem Stand der Technik aus einem Befeuchtungsapparat und
einem Erwärmungsapparat
in Form eines Wasserreservoirs und eines Heizmittels, um das Wasser zu
verdampfen, und sind gegebenenfalls mit Verdunstungsmitteln ausgestattet.
Das Zusammensetzen solcher Teile ist mühsam und weist Nachteile auf, wenn
solche Apparate örtlich
versetzt oder gesäubert werden
müssen.
Darüber
hinaus können
Fehler gemacht werden, wenn das Gerät an eine Gasversorgung angeschlossen
oder mit einem Patienten verbunden wird, da zu viele Einlässe, Auslässe und Schläuche beteiligt
sind. Die vorliegende Erfindung stellt eine Befeuchtungs- und Erwärmungseinheit
bereit, die beide in einer einzigen Vorrichtung kombiniert sind,
wobei das medizinische Gas gleichzeitig befeuchtet und erwärmt wird.
Diese Vorrichtung besitzt den Vorteil, wenigstens einen Gaseinlass,
der an die Gasversorgung angeschlossen wird, und einen Gasauslass
zu besitzen, der an einen Patienten angeschlossen wird. Da es nur
eine Möglichkeit
gibt, die neue Vorrichtung anzuschließen, gibt es keine Verwechslung.
Weiter besitzt die Vorrichtung gemäß der Erfindung den Vorteil,
eine dünne
Wasserschicht zu besitzen, die zirkuliert und kontinuierlich verdampft wird,
während
in den Vorrichtungen des Stands der Technik das zu verdampfende
Wasser bei 37°C
bis 40°C
stagniert, was die Entwicklung von Mikroorganismen fördert.
-
Die
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung erlaubt die Konditionierung
des Atemgases mit einem hohen Fluss- und Feuchtigkeitsausstoß, was insbesondere
in Fällen
schwieriger Situationen künstlicher
Beatmung geeignet ist, zum Beispiel bei der künstlichen Beatmung von früh geborenen
Babys mit hohen Respirationsraten und geringen Vitalkapazitäten.
-
Die
vorliegende Erfindung wird im Folgenden weiter im Detail offenbart
werden, wo die bevorzugten Ausführungsformen
der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung detailliert offenbart
werden. Die Beschreibung dient lediglich der beispielhaften Erläuterung
und beschränkt
die Erfindung nicht. Die Bezugsnummern beziehen sich auf die vorliegend
anhängenden
Figuren.
-
1 stellt
eine Aufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung
gemäß der Erfindung
dar.
-
2 stellt
eine Schnittzeichnung entlang der Linie II-II der Vorrichtung aus 1 dar.
-
3 stellt
eine Schnittzeichnung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
einer Vorrichtung gemäß der Erfindung
dar.
-
4 stellt
eine Querschnittzeichnung einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform
einer Vorrichtung gemäß der Erfindung
dar.
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die für die Konditionierung
medizinischen Gases geeignet ist.
-
Wie
hierin verwendet, betrifft der Ausdruck "medizinisches Gas" jedes atembare Gas, das für ein Individuum
geeignet ist, das es benötigt.
Er betrifft auch jedes Gas, das Körperhöhlen oder Organen eines Individuums
zugeführt
werden soll, das es benötigt,
wie zum Beispiel normale Luft, die über die Nase oder den Mund
den Lungen zugeführt
werden soll, oder O2/CO2-Gasgemische, die
während
einer laparoskopischen Operation bereitgestellt werden. Wie hierin
verwendet, betrifft der Begriff "Individuum" Tiere, vorzugsweise
Säugetiere,
und noch bevorzugter den Menschen.
-
Die
Vorrichtung ist insbesondere geeignet für die Konditionierung von Atemgas,
das den Lungen zugeführt
werden soll, und auch für
die Konditionierung von Gas, das einer Körperhöhle zugeführt werden soll, beispielsweise
in einer laparoskopischen Operation.
-
Wie
hierin verwendet, betrifft der Ausdruck "Konditionierung medizinischen Gases" und/oder "Behandlung medizinischen
Gases" die Befeuchtung/Anfeuchtung
und die Erwärmung
des Gases.
-
Eine
Vorrichtung gemäß der Erfindung
besteht aus einem Gehäuse 1,
das, wie in 3 dargestellt ist, zylindrisch
sein kann, aber es kann auch andere geeignete Formen besitzen. In
einer bevorzugten Ausführungsform
besitzt die Vorrichtung eine Form, wie sie in 2 oder 4 dargestellt
ist. Das Gehäuse
kann aus einem Material bestehen, das für medizinische Verwendungen
geeignet ist. Es besteht vorzugsweise aus Plastik oder Metall.
-
Wie
in 2 gezeigt ist, kann die Vorrichtung ein Gehäuse 1 mit
einem Boden 2, eine periphere Wand 3 und eine
Abdeckung 4 umfassen, wobei das Gehäuse 1 mit einer Einlassöffnung 5 für die Zufuhr medizinischen
Gases, wie es mit dem Pfeil 13 dargestellt ist, und einer
Auslassöffnung 6 ausgestattet
ist, aus der das behandelte medizinische Gas 14 austritt. Das
Gehäuse 1 umfasst
weiter Konditionierungsmittel für
die Befeuchtung und Erwärmung
des Gases, wobei die Mittel im Wesentlichen aus einem starren Verdampfungskörper 7,
der in dem Gehäuse 1 zwischen
dem Einlass 5 und dem Auslass 6 angeordnet ist,
einer Heizvorrichtung 8 und einem Wassereinlass 9 bestehen.
Der starre Verdampfungskörper 7 und die
Heizvorrichtung 8 sind auf eine konzentrische Weise angeordnet,
so dass ein Raum 11 zwischen ihnen ausgebildet wird, und
wobei der Wassereinlass 9 mit dem Gehäuse solchermaßen verbunden
ist, dass eine dünne
Wasserschicht in dem Raum 11 zwischen der Heizvorrichtung 8 und
dem starren Verdampfungskörper 7 eingeführt werden
kann. In dieser Ausführungsform
umringt der Verdampfungskörper 7 die Heizvorrichtung 8.
Die Einwirkung der Heizvorrichtung 8 auf das Wasser, das
dem Raum 11 zugeführt wurde,
erlaubt die Erzeugung von Wasserdampf, der hierin schematisch durch
Punkte 15 dargestellt ist. Das vorbeiströmende Gas
nimmt dadurch effizient selbstständig
den Wasserdampf 15 auf. Die Heizvorrichtung 8 kann
ein selbstregelnder Widerstand des PTC-Typs sein. Die Heizvorrichtung 8 kann
aus einem zentralen Heizungsbestandteil 10 bestehen, der zylindrisch
sein kann und von einem Metallelement umringt sein kann, wie in 2 gezeigt
ist. Geeignete Metallelemente umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf
jegliche Metallelemente, die Wärme
leiten, wie Aluminium, Titan, Edelstahl, Silber und dergleichen.
In einer bevorzugten Ausführungsform
wird eloxiertes Aluminium verwendet. In einer weiteren Ausführungsform
kann das Gehäuse 1 weiter
von einer zusätzlichen
Heizvorrichtung auf konzentrische Weise umringt sein.
-
In
einer weiteren Ausführungsform,
die in 3 gezeigt ist, umfasst die Vorrichtung ein Gehäuse 1 mit
einem Boden 2 und eine Abdeckung 4, wobei das
Gehäuse 1 mit
einer Einlassöffnung 5 für die Zufuhr
medizinischen Gases, wie es mit dem Pfeil 13 dargestellt
ist, und einer Auslassöffnung 6 für das behandelte
medizinische Gas, wie es mit dem Pfeil 14 dargestellt ist,
versehen ist, weiter umfassend Konditionierungsmittel für die Befeuchtung
und Erwärmung des
Gases. Diese Konditionierungsmittel bestehen im Wesentlichen aus
einem starren Verdampfungskörper 7,
der in dem Gehäuse 1 zwischen
dem Einlass 5 und dem Auslass 6 angeordnet ist,
einer Heizvorrichtung 8 und einem Wassereinlass 9,
dadurch gekennzeichnet, dass der starre Verdampfungskörper 7 und
die Heizvorrichtung 8 auf eine konzentrische Weise angeordnet
sind, so dass ein Raum 11 zwischen ihnen ausgebildet wird,
und wobei der Wassereinlass 9 mit dem Gehäuse solchermaßen verbunden
ist, dass eine dünne
Wasserschicht zwischen die Heizvorrichtung 8 und den starren
Verdampfungskörper 7 eingeführt werden
kann. Wie in 3 dargestellt ist, wird der
starre Verdampfungskörper 7 von
der Heizvorrichtung 8 auf eine konzentrische Weise umringt,
so dass ein Raum 11 zwischen ihnen ausgebildet wird. Darüber hinaus
befindet sich der Auslass 6 am Kopfende des starren Verdampfungskörpers 7,
und der Einlass 5 befindet sich auf dem Boden des starren
Verdampfungskörpers 7.
Wie in 3 gezeigt ist, ist der starre Verdampfungskörper 7 vorzugsweise
ein hohler Zylinder. Die Einwirkung der Heizvorrichtung 8 auf
das Wasser, das dem Raum 11 zugeführt wurde, erlaubt die Erzeugung
von Wasserdampf, der hierin schematisch durch Punkte 15 dargestellt
ist. Die Heizvorrichtung 8 kann ein selbstregulierender
Widerstand des PTC-Typs sein. Sie kann einen Heizungsbestandteil 10 umfassen, der,
wie es in 3 gezeigt ist, zylindrisch sein
kann, der einen Metallelement-Zylinder umringt, beispielsweise einen
eloxierten Aluminiumzylinder. Obwohl hierin nicht gezeigt, kann
der Heizungsbestandteil 10 Temperatursensoren aufweisen,
die an ihn angebracht sind. Die Temperatursensoren 12 können am Kopfende
oder auf dem Boden des Heizungsbestandteils 10 angebracht
sein. In einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Temperatursensoren auf dem Boden des Heizungsbestandteils 10 angebracht.
-
Für die Zwecke
der thermalen Isolierung der Vorrichtung und um die einfache Bedienbarkeit
der Vorrichtung, wie sie in 3 dargestellt
ist, zu erlauben, werden im Gehäuse
zwischen der Decke 4 und dem Boden 2 weiter isolierende
Wände bereitgestellt,
die dadurch die Heizvorrichtung 8 umringen.
-
Ein
geeigneter starrer Verdampfungskörper 7 ist
vorzugsweise mikroporös
und besitzt die Eigenschaften, im Wesentlichen wasserundurchlässig und wasserdampfdurchlässig zu
sein. Ein geeigneter starrer Verdampfungskörper 7 kann aus jedem
festen Material bestehen, das im Stand der Technik bekannt ist und
die Eigenschaften besitzt, wasserundurchlässig und wasserdampfdurchlässig zu
sein. Der starre Verdampfungskörper 7 besteht
vorzugsweise aus einem festen Material mit Maschen, welche die Eigenschaften
besitzen, wasserundurchlässig
und wasserdampfdurchlässig
zu sein. In einer Ausführungsform kann
der starre Verdampfungskörper 7 aus
einem Material bestehen, das eine Maschenweite im Bereich von 0,05 μm bis 1 μm besitzt,
vorzugsweise eine Maschenweite von 0,2 μm besitzt. Der Verdampfungskörper 7 erlaubt
die Erwärmung
des ihn durchströmenden
Gases auf Grund seiner Wärmeübertragungseigenschaften.
-
In
der vorliegenden Erfindung besteht der starre Verdampfungskörper 7 aus
keramischem Material. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der starre Verdampfungskörper 7 ein
poröser
keramischer Zylinder. Damit der keramische Zylinder die Eigenschaften
erhält,
wasserundurchlässig
und wasserdampfdurchlässig
zu sein, werden die Poren des Zylinders vorzugsweise mit einem hydrophoben
Produkt imprägniert.
Die Verwendung des starren Verdampfungskörpers 7, dessen Poren
mit einem hydrophoben Produkt imprägniert sind, erlaubt, dass
nur Wasserdampf 15 in die Vorrichtung eintritt und dass das
Mitreißen
von Wassertropfen durch den Gasstrom, der durch die Vorrichtung
strömt,
verhindert wird. Hydrophobe Produkte für die Imprägnierung des Verdampfungskörpers sind
im Stand der Technik bekannt. Beispiele solcher Produkte sind Silan,
Silica und Produkte, die im Stand der Technik verwendet werden,
um Wände
undurchlässig
zu machen. In der vorliegenden Erfindung besteht der starre Verdampfungskörper 7 aus
einem Monolith aus mikroporösem PTFE.
Der mikroporöse
PTFE-Monolith besteht vorzugsweise aus einem hohlen Zylinder mit
einer Wanddicke im Bereich von 1 bis 10 mm, vorzugsweise von 3 bis
10 mm, am meisten bevorzugt von 5 bis 6 mm. Die hydrophobe Natur
des PTFE erlaubt es dem flüssigen
Wasser, von den Poren abgestoßen
zu werden, während
Wasserdampf 15 hindurchströmen kann.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform,
wie sie in 2 gezeigt ist, kann die Vorrichtung
gemäß der Erfindung
in dem Gehäuse 1 Öffnungen
aufweisen, wobei sich der Einlass 5 im Boden 2 befindet und
sich der Auslass 6 in der Abdeckung 4 des Gehäuses 1 befindet.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform,
wie sie in 4 gezeigt ist, kann die Vorrichtung
gemäß der Erfindung
in dem Gehäuse 1 Öffnungen
aufweisen, wobei sich der Einlass 5 am Boden der peripheren
Wand 3 befindet und sich der Auslass 6 am Kopfende
der peripheren Wand 3 befindet.
-
Die
Vorrichtung, wie sie in 2 oder 4 dargestellt
ist, stellt auf Grund der großen
Oberfläche des
starren Verdampfungskörpers 7 eine
schnelle und optimale Konditionierung des durch die Vorrichtung
strömenden
Gases sicher. Das Gehäuse
der Vorrichtung, wie sie vorliegend gestaltet ist, optimiert die
Erwärmung
und Befeuchtung des durch die Vorrichtung fließenden Gases. In der Tat stellt
die teilweise Blockierung des Gasflusses durch die Konditionierungsmittel,
die von der Vorrichtung gemäß den 2 oder 4 umfasst
werden, eine längere
Kontaktzeit mit den Konditionierungsmitteln sicher, wodurch es möglich wird,
dass das Gas effizient den von den Konditionierungsmitteln erzeugten
Wasserdampf 15 selbstständig
aufnimmt.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
besitzen der Einlass 5 und der Auslass 6 Anschlussrohre,
die in den 2 und 4 als 5a bzw. 6a dargestellt
sind, die für
die Anbringung einer Röhre
ausgelegt sind. Der Einlass und Auslass 5 und 6 und
die entsprechenden Anschlussrohre können identische oder unterschiedliche
Größen aufweisen.
Die Flussrate durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann durch
die Anpassung der Position und der Größe des Einlasses und des Auslasses
und/oder der entsprechenden Anschlussrohre moduliert werden. Wenn ein
reduzierter Ausfluss aus der Vorrichtung benötigt wird, kann die Größe des Auslasses 6 reduziert
werden. Die Position des Einlasses und des Auslasses kann auch so
angepasst werden, dass die beste Konditionierung der durch diese
Vorrichtung zirkulierenden Luft erreicht wird. Das Anschlussrohr
auf dem Einlass kann mit einem Gasversorgungsschlauch verbunden
werden. Unter einem Gasversorgungsschlauch muss der Teil des Schlauches
verstanden werden, der mit einer Gasversorgung oder einem Anästhesie-
oder einem nicht dargestellten Beatmungsgerät oder einer Gasversorgung
für eine
laparoskopische Operation verbunden ist. In einer bevorzugten Ausführungsform,
wie sie in den 2 und 4 dargestellt
ist, kann das Anschlussrohr 5a aus zwei Zylindern mit verschiedenen
Durchmessern bestehen, welche die Anpassung von Schläuchen mit
verschiedenen Durchmessern gemäß der Anwendung erlauben.
Das Anschlussrohr 6a auf dem Auslass kann mit einem Schlauch
verbunden werden, der einem Patienten Gas zuführt. Die Anschlussrohre können in
einer bevorzugten Ausführungsform
zylindrisch sein. In einer weiteren Ausführungsform können die
Anschlussrohre durch im Stand der Technik bekannte Mittel zusätzlich beheizt
werden, um die Erwärmung
des zugeführten
medizinischen Gases auf eine erwünschte
Temperatur sicherzustellen und in Folge dessen eine Wasserkondensation
zu verhindern.
-
Die
Vorrichtung gemäß der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung in dem Gehäuse 1 einen
starren Verdampfungskörper 7 und eine
Heizvorrichtung 8 aufweist, die in dem Gehäuse 1 auf
eine konzentrische Weise zwischen dem Einlass 5 und dem
Auslass 6 angeordnet sind.
-
In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umringt der starre Verdampfungskörper 7 in
dem Gehäuse 1 die
Heizvorrichtung 8 auf eine konzentrische Weise, so dass
ein Raum 11 zwischen ihnen, wie es in 2 dargestellt
ist, ausgebildet wird.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wie sie in 3 dargestellt
ist, wird der starre Verdampfungskörper 7 von der Heizvorrichtung 8 auf
eine konzentrische Weise umringt, so dass ein Raum 11 zwischen
ihnen ausgebildet wird. In dieser Ausführungsform umfasst die Vorrichtung
gemäß der Erfindung
ein Gehäuse 1,
das mit einem Auslass 6, der sich am Kopfende des starren Verdampfungskörpers 7 befindet,
und mit einem Einlass 5, der sich auf dem Boden des starren
Verdampfungskörpers 7 befindet,
versehen ist.
-
Ein
Wassereinlass 9 ist mit dem Gehäuse solchermaßen verbunden,
dass eine dünne
Wasserschicht in dem Raum 11 zwischen der Heizvorrichtung 8 und
dem starren Verdampfungskörper 7 eingeführt werden
kann. Die dünne
Wasserschicht kann eine Schicht im Bereich von 0,1 bis 0,001 cm
sein. Zum Beispiel kann die dünne
Wasserschicht in der Vorrichtung im Bereich von 0,08 bis 0,01 cm
liegen. Das Wasser kann durch den Wassereinlass 9 in dem Raum 11 mittels
einfacher Kapillarität,
aktiven Pumpens, Diffusion und/oder durch Schwerkraft fließen. In
einer bevorzugten Ausführungsform
fließt
das Wasser mittels Schwerkraft hinein. Der Wassereinlass 9 ist
mit dem Raum 11 verbunden. Das zuzuführende Wasser befindet sich
vorzugsweise in einem Wasserreservoir, der mit dem Einlass 9 verbunden ist.
Das Wasser erreicht das Innere des Raums 11 über den
Einlass für
die Wasserversorgung 9. Um die Wirkung der Schwerkraft
für die
Zuführung
des Wassers in die Vorrichtung gemäß der Erfindung zu optimieren,
kann die Höhe
des Wasserreservoirs im Bereich von 70 cm bis 120 cm liegen. In
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wie sie hierin gezeigt ist, ist der
Wassereinlass 9 mit dem Raum 11 am Kopfende der
Vorrichtung verbunden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform,
die hierin nicht gezeigt ist, ist der Wassereinlass 9 am
Boden der Vorrichtung gemäß der Erfindung
verbunden.
-
Um
die Beibehaltung der Temperatur und der Feuchtigkeit des Gases,
das einem Patienten verabreicht werden muss, auf dem erwünschten
Niveau zu halten, fließt
das Gas durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung, wobei es durch
den Einlass 5 eintritt und durch die Konditionierungsmittel
strömt.
Das Gas nimmt selbstständig
den Wasserdampf 15 auf, der durch die Einwirkung der Heizvorrichtung 8 auf das
zugeführte
Wasser erzeugt wird.
-
Mit
der Heizvorrichtung können
Temperaturen im Bereich von 120°C
bis 150°C
erreicht werden. Die Heizvorrichtung 8 kann ein selbstregulierender Widerstand
des PTC-Typs sein. Sie kann aus einem zentralen Bestandteil 10 bestehen,
der zylindrisch sein kann und, wie in 2 gezeigt
ist, von einem Metallelement umringt sein kann, oder die Heizvorrichtung 8 umfasst,
wie in 3 dargestellt ist, einen Metallelement-Zylinder,
der von einem zentralen Bestandteil 10 umringt wird. Geeignete
Metallelemente umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf
alle Metallelemente, die Wärme
leiten, beispielsweise Aluminium, Titan, Edelstahl, Silber und dergleichen.
In einer bevorzugten Ausführungsform
wird eloxiertes Aluminium verwendet. Weiter kann der Bestandteil 10 Temperatursensoren 12 besitzen,
die an ihm angebracht sind. Die Temperatursensoren 12 können am
Kopfende der Vorrichtung angebracht sein, wie es in 2 dargestellt
ist, oder sie können
an dem Bestandteil 10 am Boden des Bestandteils 10 angebracht
sein. Der Heizungsbestandteil 10 ist vorzugsweise auf jede
geeignete Art mittels Stromkabeln mit einer Quelle elektrischer
Energie verbunden. Der Bestandteil 10 kann mit Mitteln
ausgestattet sein, um die Stromkabel anzuschließen und um gegebenenfalls eine
LED (Licht emittierende Diode)-Anzeige anzuschließen.
-
Um
die größtmögliche Menge
an feuchtem Gas, das auf die erwünschte
Temperatur gebracht wurde, auf einem konstanten Niveau zu halten
und um es in dem Zustand einem Patienten zuzuführen, umringt der starre Verdampfungskörper 7 die
Heizvorrichtung 8 (2, 4),
oder, wie es in 3 gezeigt ist, umringt die Heizvorrichtung 8 den
starren Verdampfungskörper 7.
Eine Kondensation kann anschließend
mit Hilfe der Heizvorrichtung verringert oder verhindert werden,
was sicherstellt, dass das zirkulierende Gas nicht nur durch den
Wasserdampf in der Vorrichtung, sondern auch mit Hilfe des Verdampfungskörpers auf
der korrekten Temperatur gehalten wird. Der Feuchtigkeitsausstoß 15 kann
auf eine kontinuierliche Art von 10 bis 50 ml/h eingestellt werden,
indem die Temperatur der Heizvorrichtung 8 geregelt wird.
Auf Grund der großen
Oberfläche
des starren Verdampfungskörpers
wird eine schnelle und optimale Konditionierung des hindurchströmenden medizinischen
Gases sichergestellt. Weiter kann wegen der hohen Arbeitstemperaturen
im Bereich von 120°C
bis 150°C
in der Vorrichtung eine konstante Sterilisierung des Wasserdampfes
erreicht werden, wodurch eine mikrobielle Kontaminierung und Infektionen
verhindert werden.
-
Auf
dem Wassereinlass 9 kann ein Kontrollventil angebracht
werden. Das Kontrollventil wird dazu beitragen, die Wirkung des
Gegendrucks auf Grund des starren Verdampfungskörpers 7, der als ein
Verdampfungsraum wirkt, zu minimieren, und es wird es ebenfalls
erlauben, die Wirkung des Höhenunterschieds
des Wasserreservoirs zu reduzieren.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
gemäß der Erfindung
kann das Gehäuse 1 Flanschen
besitzen, die das Kopfende und den Boden der peripheren Wand 3 umringen.
Das Vorhandensein der Flanschen erlaubt es, dass die Vorrichtung
besonders leicht und sicher gegriffen werden kann. Dies ermöglicht die
einfache Handhabung der Vorrichtung gemäß der Erfindung. Die Vorrichtung
kann von der Seite sicher gegriffen werden, so dass ein Entgleiten praktisch
ausgeschlossen ist und das Abtrennen der Vorrichtung leicht und
problemlos auszuführen
ist. Das Gehäuse
der Vorrichtung kann ebenfalls mit einer isolierenden Ummantelung
für die
thermale Isolierung der Vorrichtung versehen werden, so dass Brandfälle praktisch
unmöglich
sind.
-
Der
von der Heizvorrichtung 8 durchgeführte Wärmeaustausch kann bidirektional
sein und daher durch seine Feedbackeigenschaften die selbstregulierende
Funktion des Heizwiderstandes, der in dem Bestandteil 10 vorliegt,
beeinflussen, so dass im Fall eines größeren Gasflusses der Widerstand
eine größere Wassermenge
verdampfen wird. Die Widerstände
der Heizvorrichtung gemäß der Erfindung
können vom
PTC-Typ sein.
-
Die
vorliegende Vorrichtung gemäß der Erfindung
ist solchermaßen
hergestellt, dass die Säuberung
und/oder die Ortsveränderung
der Vorrichtung leicht ausgeführt
werden kann, was eine Wiederverwendung der Vorrichtung ermöglicht.
Die vorliegende Vorrichtung ist ebenfalls geeignet für einen einzigen
Gebrauch und kann auch teilweise oder vollständig ein Wegwerfprodukt sein.
Alle Bestandteile der Vorrichtung sind hitzeresistent, und die Vorrichtung
kann daher sterilisiert und wieder verwendet werden. Darüber hinaus
sind die Gestaltung und der Aufbau der Vorrichtung solchermaßen, dass
die Vorrichtung kompakt und robust ist. Dies ermöglicht es, dass während der
Verwendung der Vorrichtung zur Befeuchtung und Erwärmung medizinischen
Gases nicht nur eine optimale Konditionierung des Gases für den Patienten
stattfindet, sondern ferner ein Schutz gegen Infektion und eine
Kostenersparnis. In der Tat wird auf Grund der hohen Arbeitstemperatur im
Bereich von 120°C
bis 150°C
und durch die Tatsache, dass das Wasser kontinuierlich verdampft
wird, eine mikrobielle Kontaminierung in der Vorrichtung verhindert.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann
weiter Heiz- und Befeuchtungskörper
besitzen, die abnehmbar sein können
und leicht gesäubert
und sterilisiert werden können.
Die Vorrichtung kann jede beliebige Größe aufweisen, die geeignet
ist, um ein medizinisches Gas in Abhängigkeit von seiner Verwendung
effizient zu konditionieren. Nicht beschränkende Beispiele für geeigneten
Größen für die Vorrichtung
gemäß der Erfindung
können
im Bereich von 5 bis 20 cm, vorzugsweise von 10 bis 15, am meisten bevorzugt
von 11 bis 13 cm bezüglich
der Höhe
der Vorrichtung liegen. Die Breite der Vorrichtung kann im Bereich
von 6 bis 3 cm, bevorzugterweise von 4 bis 5 cm liegen.
-
Die
vorliegende Vorrichtung gemäß der Erfindung
erlaubt die Konditionierung des gesamten durch die Vorrichtung fließenden Gases,
da das Gas vollständig
und gleichzeitig befeuchtet und erwärmt wird, wenn es durch die
Konditionierungsmittel der Vorrichtung zirkuliert.
-
Die
vorliegende Erfindung stellt daher eine Vorrichtung bereit, welche
die Konditionierung medizinischen Gases erlaubt, nämlich die
Befeuchtung und Erwärmung
des Gases. Sie ist leicht zu bedienen, anzuschließen und
abzutrennen. Darüber
hinaus kann die Bildung von zu viel Kondenswasser darin verhindert
werden, indem die Temperatur des feuchten Gases in der Vorrichtung
streng unter Kontrolle gehalten wird.
-
Die
Vorrichtung ermöglicht
ganz klar die Befeuchtung hoher Volumina an zugeführtem Gas, während sie
den Wasserdampf in den Schläuchen, die
das Gas dem Patienten zuführen
oder abführen, auf
dem erwünschten
Wärmeniveau
hält und
ein Feuchtigkeitsniveau sicherstellt, wodurch ein Minimum an Kondensation
in diesen Schläuchen
stattfindet. Bei den abführenden
Schläuchen
können
zusätzliche
Wasserabscheider verwendet werden, um die Ansammlung von Wasser
im Schlauchsystem zu verhindern.
-
Wenn
sie für
die Konditionierung von Atemluft verwendet wird, kann die Vorrichtung
bei den zuführenden
Schläuchen
eines Atemgeräts
platziert werden, und sie kann entweder in der Nähe des Patienten oder in der
Nähe des
Luftversorgungsgeräts positioniert
werden.
-
Zwei
oder mehrere Vorrichtungen gemäß der Erfindung
können
in Serie verwendet werden, wodurch zum Beispiel die korrekte Konditionierung
eines hohen Luftflusses sichergestellt wird. Die Vorrichtung kann
auch mit jedem vorhandenen klassischen Befeuchtungsgerät kombiniert
werden, um deren Leistung zu erhöhen.
Die Vorrichtung kann auch in Kombination mit einem Wärme- und
Feuchtigkeitsaustauscher (HME; heat and moisture exchanger) verwendet
werden.
-
Die
Vorrichtung kann weiter mit einem HME gekoppelt oder in einen HME
integriert werden. Wenn sie in Kombination mit einem HME verwendet wird,
oder wenn sie mit dem HME gekoppelt oder in den HME integriert wird,
kann die Vorrichtung kleinere Abmessungen aufweisen. Nicht beschränkende Beispiele
für geeignete
Größen für die kleinere
Vorrichtung können
im Bereich von 1 bis 3 cm bezüglich der
Höhe und
1 bis 3 cm bezüglich
der Breite liegen. Sie kann weiter mit einer künstlichen Nase verbunden werden.
Die Vorrichtung kann weiter bei allen Anwendungen verwendet werden,
welche die Befeuchtung und Erwärmung
von Gas erfordern. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist dabei geeignet für die Konditionierung
medizinischen Gases. Sie kann auch bei Anästhesie- und allen anderen
medizinischen Maßnahmen
angewendet werden, bei denen die Zufuhr von Gas zu Körperhöhlen oder
Organen erforderlich ist. Zum Beispiel kann sie bei einer laparoskopischen
Operation für
die Befeuchtung und Erwärmung
des Gases verwendet werden, das der Peritonealhöhle zugeführt wird. Der Nutzen dieser
besonderen Verwendung kann darin bestehen, während der Operation eine systemische
Wirkung einer lokalen Anästhesie
auf die Peritonealhöhle
zu vermitteln und daher einen stark verminderten Schmerz nach dem
Eingriff.
-
Darüber hinaus
kann die Vorrichtung gemäß der Erfindung
mit einem Beatmungsgerät
verbunden werden, das einem Patienten Gas zuführt oder zurückgibt.
Es kann überall
in den Beatmungskreislauf platziert werden, sogar dicht am Patienten.
-
Die
vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren für die Konditionierung medizinischen
Gases, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, eine Vorrichtung
gemäß der Erfindung
mit einer Gasversorgung zu verbinden und das Gas durch die Vorrichtung
strömen
zu lassen.
-
Die
vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren für die Konditionierung medizinischen
Gases, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, eine Vorrichtung
gemäß der Erfindung
mit einer Gasversorgung zu verbinden und das Gas durch die Vorrichtung
strömen
zu lassen. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren
für die
Konditionierung medizinischen Gases, wobei das Gas befeuchtet und
erwärmt
wird, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, durch eine Einlassöffnung nicht
behandeltes medizinisches Gas zuzuführen, das zugeführte Gas durch
die Einwirkung von verdampftem Wasser zu befeuchten und zu erwärmen, das
durch einen porösen
starren Körper
getrieben wurde, indem eine kleine Wassersäule erhitzt wird.