DE9308980U1

DE9308980U1 - Erwärmungsvorrichtung

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Publication number: DE9308980U1
Application number: DE9308980U
Authority: DE
Original assignee: Wisap Gesellschaft fuer Wissenschaftlichen Apparatebau mbH
Current assignee: Wisap Gesellschaft fuer Wissenschaftlichen Apparatebau mbH
Priority date: 1992-04-09
Filing date: 1993-03-29
Publication date: 1993-08-26
Anticipated expiration: 2003-03-30

Description

ERWARMUNGSVORRICHTUNG

Die Erfindung betrifft je —1— eine Erwärmungsvorrichtung gemäß Oberbe

griff des Anspruchs /^.

Bei medizinischen Untersuchungen oder chirurgischen Eingriffen im Bereich des Abdomen oder Thorax insbesondere bei der Laparoskopie und Pelviskopie, werden heute InsuffIationsgeräte eingesetzt, mit deren Hilfe ein Gas, z.B.

CO Gas oder N O-Gas, in die entsprechende Körper-2 2

höhle insuffliert wird. Dieses mit einem relativ geringen Überdruck von z.B. 14 mm/Hg bis 50 mm/Hg in die entsprechende Körperhöhle zugeführte Gas, das vom Körper selbst postoperativ resorbiert wird, gestattet es dem Chirurgen, den entsprechenden Organbereich bzw. Gewebebereich endoskopisch untersuchen oder chirurgisch behandeln zu können.

Diese Insufflationsgeräte sind daher in der jüngeren endoskopischen Chirurgie hinreichend bekannt.

Ein Problem, das bisher noch nicht gelöst worden ist, besteht darin, daß das über verschiedene Druckreduzierungsstufen auf den erforderlichen und gewünschten Druck reduzierte Gas derzeit am Ausströmnippel des Insufflationsgerätes etwa eine Temperatur von 16 bis 24⁰C aufweist und mit dieser Temperatur, die medizinisch gesehen weit unter der Körpertemperatur liegt, in den Körper insuffliert wird.

Diese relativ niedrige Temperatur resultiert daraus, daß das Gas aus einer Flüssigkeitsdruckflasche bei einem Druck

von etwa 60 bar und Raumtemperatur von etwa 23⁰C dem Insufflationsschlauch zugeführt wird. Das aus Flüssigkeit durch Druckreduzierung über mehrere Stufen entspannte Gas führt zunächst zu einer extremen Temperaturabsenkung aufgrund der volumenmäßigen Expansion des Gases bis weit unter 0⁰C.

Zwar kann im weiteren Leitungsverlauf im Insufflationsgerät vornehmlich aber im Insufflationsschlauch die Temperatur auf Raumtemperatur von etwa 21⁰C angehoben werden, so daß das in den Körper insufflierte CO -Gas etwa diese Temperatur aufweist. Es liegt damit aber noch erheblich unter der Körpertemperatur von 37⁰C.

Der Temperaturunterschied zwischen dem insufflierten Gas und dem Gewebe mit Körpertemperatur bei 37⁰C kann zu katarrhalischen Effekten im Abdomen und damit zu Schmerzen unspezifischer Art führen, die medizinisch noch nicht genau diagnostizierbar sind.

Es besteht daher ohne Zweifel medizinisch das Bedürfnis, diesen Temperaturunterschied zwischen dem zu insufflierenden Gas und der Körpertemperatur zu egalisieren, um medizinisch jegliche unspezifische Disposition für den Patienten zu vermeiden.

Versuche, die Erwärmung des CO -Gases während einer Insufflation mittels eines Warmwasserbades zu erreichen, indem das Gas durch eine V2A-Leitung bei einer Temperatur von etwa 50⁰C geführt wird, haben einen schlechten Wirkungsgrad bei der Erwärmung gezeigt, wobei auch die Länge der Leitung unbefriedigend war.

Eine weitere Alternative, das Gas durch eine kästchenartige Erwärmungsbox zu führen, in der ein Heizstern vorgesehen ist, mußte aufgrund verschiedener problematischer Effekte

aufgegeben werden. Diesbezügliche Probleme liegen vor allem darin, daß das Gas zu stark aufgeheizt werden kann, was gerade bei einer sehr niedrigen Gasströmung (Flow) und einem nachfolgend erforderlichen hohen Flow auftreten kann.

Zudem jedoch ist die Erwärmungsbox unter den Gesichtspunkten medizinisch steriler Geräte unbrauchbar, da die in der Erwärmungsbox entstehende Feuchtigkeit und Wärme ein ideales Medium für Pilze wäre, so daß eine erhebliche Kontaminationsgefahr darin gesehen werden muß.

Hinzu treten selbstverständlich die medizinisch erforderlichen Sterilisationskriterien, wobei die Geräte z.B. bei einer Dampfsterilisation einer Temperatur von ca. 134⁰C ausgesetzt werden. Denkbar ist jedoch auch eine Gassterilisation z.B. mit Ethylenoxid bei etwa 60⁰C, was jedoch über eine lange Zeitdauer erfolgen muß und in Zukunft auch nicht mehr zugelassen sein wird.

Unter Berücksichtigung dieser Probleme liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Probleme zu überwinden und eine kostengünstige Erwärmungsvorrichtung für ein irreales Gas zu schaffen, die die medizinischen Erfordernisse erfüllt und gegebenenfalls im Sinne eines Nachrüstsatzes an vorhandene Insufflationsgeräte angeschlossen werden kann.

Diese Aufgabe, im Falle von CO -Gas eines irrealen Gases, wird erfindungsgemäß durch die Aufheizung des entsprechenden Gases und durch eine Erwärmungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs ^ gelöst.

Ein essentieller Gedanke der Erfindung beruht daher darauf, das zu insufflierende Gas nicht wie bisher mit etwa Raumtemperatur in den biologischen Körper zu leiten, sondern

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das Gas weitgehend auf die Körpertemperatur anzugleichen, so daß nachteilige Auswirkungen auf den Körper vermieden werden könne. Üblicherweise bedeutet dies eine Erwärmung des Gases von Raumtemperatur auf eine Temperatur im Bereich von 37⁰C.

Insbesondere im Hinblick auf die weitgehend zur Norm gewordenen Insufflationsgeräte, die einen einzigen Geräteausgang als Leitungsanschlußnippel für die Leitung zum Patienten wie auch gleichzeitig als Meßausgang und -eingang aufweisen, geht die Erfindung den Weg, zwischen diesem Geräteausgang und der distalseitig am Ende der Leitung vorgesehenen Veress-Nadel einen Heizschlauch vorzusehen. Dieser Heizschlauch besteht bevorzugterweise aus mehreren Schlauchmänteln, die selbst aus sterilisierbarem Material z.B. extrudiert sind. Hierfür eignet sich besonders ein Silikonmaterial oder PU-Material. Nahe am Bereich der Innenwandung des Heizschlauches, was gegebenenfalls auch zwischen den beiden Schlauchmänteln sein kann, wird ein Heizdraht, insbesondere als Heizdrahtwicklung vorgesehen, die auch direkt mitextrudiert werden kann.

Alternativ hierzu kann auch eine reine Längsorientierung von Heizdrähten vorgesehen werden, die proximal- oder distalseitig - abgesehen von einem Leiter als Rückleiter miteinander elektrisch verbunden, z.B. verschweißt, sind.

Obwohl Silikon kein guter Wärmeleiter ist, hat es sich bei CO -Gas überraschenderweise gezeigt, daß die gewünschte Temperaturerhöhung über eine Heizschlauchlänge von etwa 2 m erreicht wird. Dies gilt sowohl für den Fall eines Flows von Null als auch für den Fall eines Flows im Bereich von 10 l/min bis 18 oder 20 l/min.

Dieses Phänomen einer ausreichenden Wärmeübertragung von

der Heizdrahtwicklung durch die geringe Schichtdicke des Silikons auf das CO -Gas wird darauf zurückgeführt, daß es sich beim CO aufgrund seiner hohen spezifischen Dichte im Bereich von 1,977 kg/m um eine weitgehend laminare Strömung handelt. Die Wärmeaufnahme des CO Gases geschieht daher primär durch Verwirbelungen an der Innenwandungsfläche des Heizschlauches.

Aufgrund dieses überraschenden Effekts folgt daher beim Flow Null auch bei längerem Stillstand nur eine relativ geringe, aber gewünschte Erwärmung. Andererseits ist bei hohen Flowraten die Verwirbelung an der Innenwandfläche sehr groß, wodurch auch die Wärmeaufnahme des CO Gases im erwünschten hohen Maß gegeben ist.

Der Heizschlauch wird daher erfindungsgemäß insbesondere in einer Länge von 2 m bis 2,4 m direkt an dem Ausgangsnippel des Insufflationsgerätes angeschlossen. Distalseitig ist der Heizschlauch vorzugsweise über 1 bis 2 cm ohne Heizwicklung ausgestattet. Hierdurch ist sichergestellt, daß die angeschlossenen Elemente, wie Torsionskupplung, Veress-Nadel etc., keine ungewünschte Erwärmung erfahren und auf alle Fälle ein elektrischer Kontakt zur Heizwicklung eliminiert ist.

In diesem Bereich ist vorteilhafterweise auch ein Temperaturfühler integriert, der jedoch keine zusätzlichen Verwirbelungen bewirken sollte, da dies zu einer Meßverfälschung führen kann.

In optimaler Weise ist die Temperaturfühlerleitung mit in den Heizschlauch integriert bzw. extrudiert.

Unter Stabilitäts- und fertigungstechnischen Gesichtspunkten können die Heizdrahtwicklungen auf einer schlauchform!- gen textil- oder glasfaserähnlichen Matte vorgesehen sein, so daß die Einbettung zwischen zwei Schlauchmänteln leich-

ter möglich ist. Während der Innenmantel aus einem etwas weicheren Silikonmaterial bestehen kann, wird für den äusseren Schlauchmantel ein stabileres Silikonmaterial gewählt. Es wird jedoch sichergestellt, daß keinerlei Partikelablösung oder eine Kondensation des Gases am Innenwandungsbereich vor sich geht.

Bei einem Nachrüstsatz der Erwärmungsvorrichtung werden die Heizleiter proximalseitig an einen Trafo mit Spannungskonstanter, hinter der Gleichrichtung, angeschlossen. Sekundärseitig genügt etwa eine Leistung von 20 Watt bei einer Gleichspannung von konstant 20 V. Aufgrund der eingesetzten Gleichspannung werden daher elektromagnetische Störstrahlungen auf andere Geräte vermieden.

Im Idealfall jedoch wird die Spannungsversorgung der Heizdrahtwicklung direkt am Ausgangsnippel des Insufflationsgerätes durch kontaktiertes Aufschieben des Schlauches auf den Nippel herbeigeführt. Die Spannungsversorgung selbst ist ebenso wie die Temperaturanzeige distalseitig am Heizschlauch, in das Insufflationsgerät integriert.

Vorteilhafterweise ist der Heizdraht als Kaltleiter bzw. Widerstandsdraht ausgelegt, so daß in der Anfangsphase, insbesondere der Aufheizzeit von etwa 10 min, ein anfänglich hoher Strom gezogen wird. Mit zunehmender Erwärmung erhöht sich der Heizleiterwiderstand und der Strom sinkt auf einen etwa konstanten Wert. Hierdurch ist im Normalbetrieb auch eine kleinere Wärmeleistung erforderlich.

Elektrisch vorteilhaft ist eine dreiadrige Kabelverbindung zwischen Heizschlauch und der Spannungsversorgung; die dritte Ader dient als Masse- oder Entladungsleitung bei statischer Aufladung des Heizschlauches. Des weiteren wird dadurch eine höhere mechanische Druckbelastung an der Spannzange des Steckers erreicht.

Für eine kraftmäßige Entkopplung zwischen Veress-Nadel und Heizschlauch kann eine Torsionskupplung vorgesehen sein, die rotative Bewegungen und Kräfte zwischen Veress-Nadel und Heizschlauch ausgleicht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer schematischen Darstellung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze der Druckreduzierung in einem Insufflationsgerät mit ausgangsseitig vorgesehenem Heizschlauch;

Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung eines Insufflationsgerätes mit angeschlossenem Heizschlauch einschließlich distalseitiger Veress-Nadel und

Fig. 3 einen Radialschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Heizschlauchs.

Das in Fig. 1 dargestellte Prinzip der Druckreduzierung zeigt zunächst eine Druckflasche 4 mit flüssigem CO -Gas. Die Temperatur des Gases entspricht etwa der Raumtemperatur bei ca. 21⁰C, wobei jedoch ein Flüssigkeitsdampf-Druck von raumtemperaturabhängig 40 bis 60 bar vorliegt. Dieses unter 60 bar stehende CO -Gas wird in einem ersten Druckminderer 1 auf etwa 0,8 bar entspannt, wobei ein Temperaturabfall bis in den Bereich von 0⁰C auftreten kann. Dem ersten Druckminderer nachgeschaltet ist in der Gasleitung 5 ein zweiter Druckminderer 2, der eine weitere Druckreduzierung bis auf ca. 50 mm/Hg durchführt. Dem zweiten Druckminderer 2 schließt sich dann ein Druckregler 3 an, mit dem das zu insufflierende CO -Gas in einem Druckbereich von 0 bis 14 mm/Hg bzw. bis 50 mm/Hg reguliert werden kann.

Am Ausgang dieses Druckreglers 3 hat das entspannte CO -Gas noch eine Temperatur im positiven ^oC-Bereicl jedoch unter der Raumtemperatur angenommen.

Damit dieses relativ kalte CO -Gas nicht in den Körper insuffliert wird, wird erfindungsgemäß ein Heizschlauch 10 mit mehreren Heizdrahtwicklungen 11 am Ausgang des Insufflationsgeräts angeschlossen. Distalseitig am Heizschlauch 10 erfolgt z.B. der Anschluß der Veress-Nadel 19.

Um den erfindungsgemäßen Heizschlauch 10 ebenfalls bei herkömmlichen Insufflationsgeräten einsetzen zu können, kann eine separate Trafoeinheit 6 vorgesehen sein, die primärseitig an das Netz 7 mit 220 Volt und sekundärseitig über einen Spannungskonstanter 20 V Gleichspannung mit einer Ausgangsleistung von etwa 20 W liefert.

In der Darstellung nach Fig. 2 ist an einem Insufflationsgerät 8, und zwar an dessen Gasanschluß 9, direkt der Heizschlauch 10 aufgebracht. Distalseitig ist bei diesem Heizschlauch etwa ein Längenbereich 17 von 1 bis 2 cm ohne Heizdrahtwicklungen 11 ausgestattet. Der Gasanschluß 9 kann auch ein kombinierter Gas- und Meßanschluß sein.

Um Torsionskräfte bei einer Schlauchlänge von 2 m zu egalisieren, ist distalseitig eine Torsionskupplung 18 vorgesehen, die wiederum mit einer Veress-Nadel zur Insufflation des Gases in den Körper in Verbindung steht. Mit 21 ist ein Temperaturfühler, z.B. ein PT 100, angedeutet, der über eine integrierte, im Heizschlauch 10 vorgesehene Leitung mit dem Insufflationsgerät 8 in Verbindung steht.

Hierdurch besteht auch die Möglichkeit, in Abhängigkeit vom Flow und der am Temperaturfühler 21 ermittelten Temperatur die Heizleistung im Heizschlauch zu regeln.

Der Heizschlauch 10 gewährleistet daher nach einer Anwärmzeit von 15 bis 20 min und einer elektrischen Beschaltung von etwa 20 Volt sekundärseitig bei etwa 1 Ampere und einer Leistung von ca. 20 Watt eine Erwärmung des CO -Gases nahezu unabhängig vom Flow auf einen Temperaturbereich, der etwa der Körpertemperatur entspricht.

Im Radialschnitt ist ein Ausführungsbeispiel des Heizschlauchs in Fig. 3 dargestellt. Der Heizschlauch 10 weist hierbei einen Innenmantel 13 und einen Außenmantel 14 z.B. aus unterschiedlichen Silikonmaterialien auf. Zwischen dem Innen- und dem Außenmantel sind z.B. auf einer Textilfasermatte sechs bis acht Heizdrähte 11 über den Umfang verteilt vorgesehen. Diese Heizdrähte 11 stehen daher nicht direkt, sondern indirekt über die relativ dünne Mantelschicht mit dem durch den Heizschlauch fließenden oder stehenden

CO -Gas in Wärmeaustausch.
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Claims

T&Lgr;T^.&Tgr;-**-*-r O "IU*=k-i&tgr;-&Ugr;&Iacgr; D-8000 MÜNCHEN 71

Weber & Heim _ j. _ Hofbrunnstrasse 36

Deutsche Patentanwälte Telefon: (089)79 90 47

European Patent Attorneys Telex: 5-212877

Telefax: (0 89)7 9152 56

WISAP

W 285 - Hmc/bn

Neue Schutzansprüche

1. Erwärmungsvorrichtung für ein in einen biologischen Körper einzuleitendes Gas, insbesondere eines CO -Gases, das mittels eines Insufflationsgerätes und einer davon ausgehenden Schlauchleitung in den Körper insuffliert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schlauchleitung als Heizschlauch (10), insbesondere mit einer steuerbaren Heizleistung, ausgebildet ist.
2. Erwärmungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizschlauch (10) einen integrierten Heizdraht aufweist, der insbesondere als Heizdrahtwicklung (11) ausgebildet und in der Nähe der Innenwandungsfläche (15) vorgesehen ist.
3. Erwärmungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizschlauch (10) mindestens im Innenbereich eine medizinisch geeignete Silikonschicht (13) aufweist, in oder um die die Heizdrahtwicklung (11) vorgesehen ist.
4. Erwärmungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß der Heizschlauch (10) mindestens eine innere und äußere Schlauchlage (13, 14) aus Kunststoff, insbesondere aus einem extrudierten Silikonmaterial oder PU-Material aufweist, zwischen denen die Heizdrahtwicklung (11) vorgesehen ist.
5. Erwärmungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die Heizdrahtwicklung (11) am distalen Bereich (17) des Heizschlauches (10) etwas abgesetzt ist und daß in diesem Längenbereich (17) ein Temperaturfühler (21) vorgesehen ist, dessen Fühlerleitung in den Heizschlauch (10) integriert, insbesondere mitextrudiert ist.
6. Erwärmungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß der Heizschlauch (10) eine Länge von etwa 1,8 bis 2,5 m, insbesondere von 2,0 bis 2,4 m, entsprechend den klinischen Bedingungen, aufweist.
7. Erwärmungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, daß dem Heizschlauch (10) eine Heizleistung von etwa 20 W zur Erwärmung des Gases von etwa 20⁰C auf 30° bis 37⁰C zuführbar ist.
8. Erwärmungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, daß distalseitig am Heizschlauch (10) ein Torsionskupplungsglied (18), insbesondere vor einer nachfolgenden Veress-Nadel (19) vorgesehen ist.
9. Erwärmungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, daß eine direkte elektrische Heizleistungsverbindung zwischen dem Heizschlauch (10) und dem Insufflationsgerät (8) besteht oder der Heizschlauch (10) über eine Trafoeinheit (6) leistungsbeaufschlagt ist.
10. Erwärmungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, daß der Heizdraht (11) als Kaltleiter mit etwa konstanter Stromaufnahme nach einer Aufheizzeit von etwa 10 min ausgelegt ist.