EP4281755A1 - Messeinrichtung zur analyse eines atemgasstromes - Google Patents

Messeinrichtung zur analyse eines atemgasstromes

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EP4281755A1
EP4281755A1 EP22701149.1A EP22701149A EP4281755A1 EP 4281755 A1 EP4281755 A1 EP 4281755A1 EP 22701149 A EP22701149 A EP 22701149A EP 4281755 A1 EP4281755 A1 EP 4281755A1
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EP
European Patent Office
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measuring device
cuvette
sensor
sensor unit
unit
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EP22701149.1A
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Fritz MEHR
Otto STRÖBEL
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Loewenstein Medical Technology SA
Original Assignee
Loewenstein Medical Technology SA
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Publication date
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Abstract

Messeinrichtung (1) zur Analyse eines Atemgasstromes, umfassend zumindest eine Messeinheit (4) und eine Küvette (5), wobei die Küvette (5) lösbar mit der Messeinheit (4) verbunden ist und eingerichtet und ausgebildet ist, von einem Atemgas durchströmt zu werden, wobei die Messeinheit (4) mindestens zwei Sensoreinheiten (41, 42) aufweist, wobei mindestens eine Sensoreinheit (41) ausgebildet ist einen Atemgasfluss zu bestimmen und mindestens eine Sensoreinheit (42) ausgebildet ist eine CO2-Konzentration in einem Atemgases zu bestimmen und die Küvette (5) mindestens zwei Sensoranschlüsse (51, 52) zum Anschluss der Sensoreinheiten (41, 42) zur Bestimmung von zumindest einem Atemgasfluss und zumindest einer CO2-Konzentration eines Atemgases umfasst.

Description

Messeinrichtung zur Analyse eines Atemgasstromes
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung zur Analyse eines Atemgasstromes, welcher durch eine Messeinrichtung auf zumindest zwei Parameter gleichzeitig analysiert werden kann.
Insbesondere in der Beatmung von Frühgeborenen ist ein geringes Totraumvolumen der verwendeten Messgeräte zur Überwachung der Atmung wichtig. Messgeräte zur Analyse eines Atemgasstromes aus dem Stand der Technik zeigen dabei Ansätze, um die eigentliche Messküvette und damit auch das Totraumvolumen zu verkleinern. Die Messgeräte umfassen dabei aber regelmäßig nur einzelne Sensoreinheiten um den Atemgasstrom des Lebewesens bzw. Patienten zu überwachen. Daher ist es notwendig mehrere Sensoreinheiten mit entsprechenden Anschlüssen und Küvetten bzw. Verbindungen hintereinander zu schalten, wodurch sich das Totraumvolumen entscheidend vergrößert. Insbesondere bei der Beatmung von Frühgeborenen im Klinikbereich kann ein zu großes Totraumvolumen dazu führen, dass dem Patienten keine ausreichende frische Atemluft zugeführt werden kann und ein erhebliches Maß an CO2-Rückatmung zu beobachten ist. Zum Teil werden daher auf einige Sensoren verzichtet, was wiederum zur Folge haben kann, dass zum Beispiel lebensbedrohliche Änderungen nicht erfasst und übersehen werden können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Messeinrichtung zur effektiven und sicheren Atemgasstromanalyse eines Lebewesens. Die Aufgabe wird durch die erfinderische Messeinrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Messeinrichtung zur Analyse eines Atemgasstromes, umfassend zumindest eine Messeinheit und eine Küvette, wobei die Küvette lösbar mit der Messeinheit verbunden ist und eingerichtet und ausgebildet ist, von einem Atemgas durchströmt zu werden und wobei die Messeinheit mindestens zwei Sensoreinheiten aufweist, wobei mindestens eine Sensoreinheit ausgebildet ist einen Atemgasfluss zu bestimmen und mindestens eine Sensoreinheit ausgebildet ist eine CO2-Konzentration in einem Atemgases zu bestimmen und die Küvette mindestens zwei Sensoranschlüsse zum Anschluss der Sensoreinheiten zur Bestimmung von zumindest einem Atemgasfluss und zumindest einer CO2-Konzentration eines Atemgases umfasst.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette mindestens drei Sensoranschlüsse umfasst, wobei der mindestens dritte Sensoranschluss ein Sensoranschluss für eine Sensoreinheit zur Bestimmung eines Atemgasdruckes ist. In dieser Ausführungsform umfasst die Küvette also einen Anschluss für eine Sensoreinheit zur Bestimmung (bzw. Messung) der CO2-Konzentration des Atemgases, des Atemgasflusses sowie des Atemgasdruckes. In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit mindestens drei Sensoreinheiten umfasst, wobei die mindestens dritte Sensoreinheit eine Sensoreinheit zur Bestimmung des Atemgasdruckes ist. In dieser Ausführungsform umfasst die Messeinheit also jeweils eine Sensoreinheit zur Bestimmung (bzw. Messung) der CO2-Konzentration des Atemgases, des Atemgasflusses sowie des Atemgasdruckes.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit zur Bestimmung der CO2-Konzentration im Atemgas mindestens eine Strahlenquelle, mindestens eine Detektoreinheit, mindestens einen Spiegel, mindestens zwei Linsen und mindestens ein Prisma umfasst.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Linsen als Fresnel -Linsen ausgebildet sind und mindestens eine der zwei Linsen an dem mindestens einem Prisma angeordnet ist.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit mindestens zwei Prismen umfasst, wobei an jedem Prisma mindestens eine der mindestens zwei Linsen angeordnet sind.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel ein Hohlspiegel ist.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel zur hohen Reflexion von Strahlen in einem Wellenlängenbereich von 3500 nm bis 4600 nm, insbesondere im Wellenlängenbereich von 3910 +/- 100 nm und 4260 +/- 100 nm, bevorzugt mit Gold, beschichtet ist.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel asphärisch ausgebildet ist.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel anamorphotisch ausgebildet ist.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoreinheit mindestens zwei Detektorflächen umfasst.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der mindestens zwei Detektorflächen zur Detektion einer von Wellenlängen in einem Bereich von 3950 nm bis 4550 nm, bevorzugt im Wellenlängenbereich von 4260 +/- 100 nm, ausgebildet ist und mindestens eine der mindestens zwei Detektorflächen zur Detektion von Wellenlängen in einem Bereich von 3600 nm bis 4200 nm, bevorzugt im Wellenlängenbereich von 3910 +/- 100 nm, ausgebildet ist.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der mindestens zwei Detektorflächen als Messdetektor ausgebildet ist und mindestens eine der mindestens zwei Detektorflächen als Vergleichsdetektor ausgebildet ist, wobei die mindestens zwei Detektorflächen die gleiche Größe aufweisen und wobei die Detektorfläche zur Detektion von Wellenlängen in einem Bereich von 3950 nm bis 4550 nm, bevorzugt im Wellenlängenbereich von 4260 +/- 100 nm, als Messdetektor ausgebildet ist.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlenquelle eine Infrarot-Strahlenquelle, bevorzugt eine Glühlampe ist. Dabei ist sowohl an eine herkömmliche Glühlampe zu denken, als auch an eine speziell als Infrarot-Strahlenquelle ausgebildete Glühlampe zu denken.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Prisma als Umkehrprisma, bevorzugt als Dachkantprisma, ausgebildet ist.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Prisma materialmäßig mit mindestens einer der mindestens zwei Linsen verbunden ist.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Prisma einteilig mit mindestens einer der mindestens zwei Linsen hergestellt ist. In manchen Ausführungsformen umfasst die Messeinrichtung zumindest zwei Prismen, wobei bei beide Prismen mit jeweils einer der mindestens zwei Linsen einteilig hergestellt ist.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette zwischen einer der mindestens zwei Linsen und dem mindestens einem Prisma angeordnet ist.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette zwischen zwei Prismen angeordnet ist, wobei die zwei Prismen zwischen zwei Linsen angeordnet sind, sodass sich eine Abfolge Linse, Prisma, Küvette, Prisma, Linse ergibt.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel, die Strahlenquelle, die Linsen, die Prismen der Sensoreinheit und der Sensoranschluss der Küvette zum Anschluss der Sensoreinheit zur Bestimmung der CO2-Konzentration nicht mit einer Antireflexionsbeschichtung beschichtet sind.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamttransmission der Optik bestehend aus Spiegel, Strahlenquelle, Linsen und Prismen der Sensoreinheit sowie der Küvette, über 50% beträgt, bevorzugt über 60%.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Prismen, die Linsen und die Küvette aus einem Kunststoff hergestellt sind, wobei der Kunststoff bei einer Materi al stärke von 2 mm eine Transmission von Infrarot- Strahl en, bevorzugt im Wellenlängenbereich zwischen 3910 +/- 100 nm bis 4260 +/- 100 nm, von über 85 %, bevorzugt über 90%, mehr bevorzugt über 92%, aufweist.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die
Prismen, die Linsen und die Küvette bei einer Materi al stärke von 2 mm eine Transmission von Infrarot- Strahl en, bevorzugt im Wellenlängenbereich von 3910 +/- 100 nm und 4260 +/- 100 nm, von über 85 %, bevorzugt über 90%, mehr bevorzugt über 92%, aufweisen.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff zu über 90 Gewichts-% ein Polysulfon, ein Polyethersulfon, ein Polymethylenmethacrylat, ein Polycarbonat, ein Polytetrafluorethylen (Teflon), Polyethersulfon, Poly(arylensulfon), ein Polyimid, ein Polyamid und/oder eine Mischung aus mindestens einem der aufgezählten Polymere und optional einem weiteren Polymer ist.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Prisma der Sensoreinheit aus einem Polysulfon und/oder einem Polyethersulfon und/oder einem Polycarbonat hergestellt ist.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Linsen aus einem Polysulfon und/oder einem Polyethersulfon und/oder einem Polycarbonat hergestellt sind.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Linsen und das mindestens eine Prisma der Sensoreinheit zur Bestimmung der CO2-Konzentration, sowie die Küvette aus einem Polysulfon und/oder einem Polyethersulfon und/oder einem Polycarbonat hergestellt sind.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche eines der Prismen zusammen mit einer Oberfläche eines zweiten Prismas eine sich verjüngende Spalte bilden, wobei die Küvette im Bereich des Sensoranschlusses zum Anschluss der Sensoreinheit zur Bestimmung der CO2-Konzentration einen zu der verjüngenden Spalte passenden äußeren Querschnitt aufweist.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette einen Innenraum aufweist, wobei der Innenraum zumindest zwei Seitenflächen aufweist, welche parallel zueinander verlaufen, wobei die beiden Seitenflächen jeweils eine Ebene (C) definieren, und wobei die Küvette zumindest zwei Außenflächen aufweist, wobei die Außenflächen jeweils eine Ebene (B, E) definieren und die beiden Ebenen (B, E) in einem Winkel (A) zueinanderstehen, und wobei die Ebenen (C) in einem Winkel (D) zu den Ebenen (B, E) stehen, wobei der Winkel (D) halb so groß ist wie der Winkel (A).
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette eine Kopplung umfasst, wobei die Kopplung dazu ausgebildet und eingerichtet ist, ein Y-Stück und/oder eine Ausatemeinrichtung mit der Küvette gasleitend zu verbinden.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette und das Y-Stück und/oder die Ausatemeinrichtung drehbar miteinander verbunden sind. In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette und das Y-Stück und/oder die Ausatemeinrichtung so verbunden sind, dass sie gegen ein versehentliches Lösen gesichert sind.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung zur Verbindung von Küvette und Y-Stück und/oder die Ausatemeinrichtung zumindest eine Dichtung, zumindest einen Sicherungsring und zumindest ein Axiallager aufweist, wobei der Sicherungsring gegen das versehentliche Lösen sichert.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Axiallager und ein Sicherungsring gemeinsam als ein Funktionsbauteil ausgebildet sind.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette einen Anschluss für eine gasleitende Verbindung zu einem Patienteninterface aufweist, wobei dieser Anschluss einteilig mit der Küvette hergestellt ist.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette und die Messeinheit über zumindest ein Verbindungselement der Messeinheit und zumindest ein Verbindungselement der Küvette miteinander lösbar verbunden sind.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass das die Verbindungselemente ein Klick-System ausbilden.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Sensoranschluss zum Anschluss einer Sensoreinheit zur Bestimmung des Atemgasflusses zumindest eine Durchführung für zumindest einen Sensorstift aufweist.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Sensoranschluss zumindest eine Aufnahme zur Aufnahme der Sensoreinheit zur Bestimmung des Atemgasflusses aufweist, wobei die zumindest eine Durchführung für den zumindest einen Sensorstift in der Aufnahme angeordnet ist.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Sensoranschluss zum Anschluss einer Sensoreinheit zur Bestimmung der CO2-Konzentration ausgebildet und eingerichtet ist, die Küvette aufzunehmen, sodass die Außenflächen der Küvette formschlüssig an den Prismen und/oder der Linse anliegen.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Sensoranschluss zum Anschluss einer Sensoreinheit zur Bestimmung der CO2-Konzentration im Wesentlichen als zwei sich gegenüberliegende, ebene, glatte Außenflächen der Seitenwände der Küvette ausgebildet ist.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Sensoranschluss zum Anschluss einer Sensoreinheit zur Bestimmung des Atemgasdruckes zumindest eine Aussparung zur Aufnahme des Sensorkopfes der Sensoreinheit sowie eine Bohrung von der Aussparung in den Innenraum der Küvette aufweist. In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette eine gesamte Länge von weniger als 120 mm, bevorzugt weniger als 80 mm, aufweist. Ist eine externe Druckmessung vorgesehen, so ist in manchen Ausführungsformen vorgesehen, dass die Länge inklusive Y-Stück unter 75 mm, in manchen Ausführungsformen unter 65 mm liegt. Bei einer internen Druckmessung kann vorgesehen sein, dass die Länge inklusive Y-Stück unter 70 mm, in manchen Ausführungsformen unter 55 mm liegt.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke der Küvette im Bereich des Sensoranschlusses zum Anschluss einer Sensoreinheit zur Bestimmung der CO2-Konzentration zwischen 0,5 mm und 3 mm, bevorzugt zwischen 0,8 mm und 2 mm beträgt.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke der Küvette im Bereich des Sensoranschlusses zum Anschluss einer Sensoreinheit zur Bestimmung der CO2-Konzentration ein sich verjüngendes Querschnittsprofil aufweist.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette in ein Patienteninterface integrierbar ist.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Sensoreinheiten der Messeinheit gemeinsam in einem Gehäuse angeordnet sind.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass in dem einen Gehäuse zumindest drei Sensoreinheiten (41, 42, 43) der Messeinheit angeordnet sind.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit zur Bestimmung des Atemgasflusses nach dem Prinzip einer thermischen Gasflussbestimmung arbeitet.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit zur Bestimmung des Atemgasflusses nach dem Prinzip der thermischen Anemometrie, bevorzugt der Hitzdrahanemometrie, arbeitet.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit zur Bestimmung des Atemgasflusses zumindest einen Sensorstift umfasst, wobei der zumindest eine Sensorstift durch die Durchführung zumindest teilweise in den Innenraum der Küvette geführt wird.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit zur Bestimmung des Atemgasdruckes den Atemgasdruck über eine Differenz zum Atmosphärendruck bestimmt.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit zumindest einen Sensorkopf umfasst. In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette ein Gewicht von unter 80 g, bevorzugt unter 30 g aufweist.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung, bestehend aus Messeinheit und Küvette ein Gesamtgewicht von unter 120 g, bevorzugt unter 60 g aufweist.
In manchen Ausführungsformen ist die Messeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit als Mehrwegartikel und wiederverwendbar ausgeführt ist und/oder die Küvette 5 als Einwegartikel ausgeführt ist.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein System zur Analyse eines Atemgasstromes mindestens umfassend ein Beatmungsgerät, ein Patienteninterface, wobei das System ferner eine oben beschriebene Messeinrichtung umfasst, wobei die Messeinrichtung mit dem Patienteninterface und dem Beatmungsgerät gasleitend verbunden ist.
In manchen Ausführungsformen ist das System dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette über den Anschluss mit dem Patienteninterface verbunden ist und die Küvette über das Y-Stück mit dem Beatmungsgerät verbunden ist.
In manchen Ausführungsformen ist das System dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Messeinheit der Messeinrichtung im und/oder am Beatmungsgerät angeordnet ist.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Küvette zur Verwendung in einer Messeinrichtung zur Analyse eines Atemgasstromes, wobei die Küvette mindestens zwei Sensoranschlüsse zum Anschluss von Sensoreinheiten zur Bestimmung von zumindest einem Atemgasfluss und zumindest einer CO2-Konzentration eines Atemgases umfasst.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Messeinheit zur Verwendung in einer Messeinrichtung zur Analyse eines Atemgasstromes, wobei die Messeinheit mindestens zwei Sensoreinheiten aufweist, wobei mindestens eine Sensoreinheit ausgebildet ist einen Atemgasfluss zu bestimmen und mindestens eine Sensoreinheit ausgebildet ist eine CO2- Konzentration in einem Atemgases zu bestimmen.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Sensoreinheit zur Bestimmung der CO2- Konzentration eines Atemgases, wobei die Sensoreinheit mindestens eine Strahlenquelle, mindestens eine Detektoreinheit, mindestens einen Spiegel, mindestens zwei Linsen und mindestens ein Prisma umfasst.
In manchen Ausführungsformen ist die Sensoreinheit dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Linsen als Fresnel-Linsen ausgebildet sind und mindestens eine der zwei Linsen an dem mindestens einen Prisma angeordnet ist. In manchen Ausführungsformen ist die Sensoreinheit dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Prisma materialmäßig mit mindestens einer der mindestens zwei Linsen verbunden ist.
In manchen Ausführungsformen ist die Sensoreinheit dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Prisma einteilig mit mindestens einer der mindestens zwei Linsen hergestellt ist.
In manchen Ausführungsformen ist die Sensoreinheit dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Prisma und die Linsen aus einem Kunststoff hergestellt sind, wobei der Kunststoff bei einer Materi al stärke von 2 mm eine Transmission von Infrarot- Strahl en, insbesondere im Wellenlängenbereich von 3910 +/- 100 nm und 4260 +/- 100 nm, von über 85 %, bevorzugt über 90%, mehr bevorzugt über 92%, aufweist.
In manchen Ausführungsformen ist die Sensoreinheit dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff zu über 90 wt% ein Polysulfon, ein Polyethersulfon, ein Polymethylenmethacrylat, ein Polycarbonat, ein Polytetrafluorethylen (Teflon), Polyethersulfon, Poly(arylensulfon), ein Polyimid, ein Polyamid und/oder eine Mischung aus mindestens einem der aufgezählten Polymere und eines oder mehreren weiteren beliebigen Polymeren ist.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Prisma zur Verwendung in einer oben beschriebenen Sensoreinheit, wobei das Prisma einteilig mit einer Linse hergestellt ist, wobei die Linse eine Fresnel-Linse ist
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von optischen Bauteilen aus Polysulfon und/oder Polyethersulfon und/oder Polycarbonat durch Spritzguss, wobei die optischen Bauteile Prismen und Linsen sind.
In manchen Ausführungsformen des Verfahrens wird das Prisma einteilig mit einer Linse hergestellt.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
Es sei ferner darauf hingewiesen, dass eine hierin verwendete, zwischen zwei Merkmalen stehende und diese miteinander verknüpfende Konjunktion „und/oder“ stets so auszulegen ist, dass in einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gegenstands lediglich das erste Merkmal vorhanden sein kann, in einer zweiten Ausgestaltung lediglich das zweite Merkmal vorhanden sein kann und in einer dritten Ausgestaltung sowohl das erste als auch das zweite Merkmal vorhanden sein können.
Unter einem Beatmungsgerät ist jedwedes Gerät zu verstehen, welches einen Anwender oder Patienten bei der natürlichen Atmung unterstützt, die Beatmung des Anwenders bzw. Lebewesens (z.B. Patient und/oder Neugeborener und/oder Frühgeborene) übernimmt und/oder zur Atemtherapie dient und/oder anderweitig die Atmung des Anwenders bzw. Patienten beeinflusst. Darunter fallen zum Beispiel, aber nicht ausschließend, CPAP- sowie BiPAP- Geräte, Narkose- bzw. Anästhesiegeräte, Atemtherapiegeräte, (klinische, außerklinische oder Notfall-) Beatmungsgeräte, Highflow-Therapiegeräte und Hustenmaschinen. Beatmungsgeräte können auch als Diagnosegeräte für die Beatmung verstanden werden. Diagnosegeräte können dabei allgemein zur Erfassung von medizinischen und/oder atmungsbezogenen Parametern eines Lebewesens dienen. Darunter fallen auch Geräte, welche medizinische Parameter von Patienten in Kombination mit der Atmung oder ausschließlich die Atmung betreffend, erfassen und optional verarbeiten können.
Als Patienteninterface kann, soweit nicht ausdrücklich anders beschrieben, jegliches Peripheriegerät verstanden werden, welches zur Interaktion, insbesondere zu Therapie- oder Diagnosezwecken, der Messeinrichtung mit einem Lebewesen gedacht ist. Insbesondere kann ein Patienteninterface als Maske eines Beatmungsgerätes bzw. eine mit dem Beatmungsgerät verbundene Maske verstanden werden. Im Lichte der Erfindung ist es möglich die erfinderische Küvette beziehungsweise die Messeinrichtung auch zwischen der Maske und dem Beatmungsgerät anzuordnen, sodass die Maske über die Küvette mit dem Beatmungsgerät verbunden wird. Diese Maske kann eine Full-Face Maske, also Nase und Mund umschließende, oder eine Nasenmaske, also eine nur die Nase umschließende Maske, sein. Auch Trachealtuben bzw. -kanülen und sogenannte Nasenbrillen können als Maske beziehungsweise Patienteninterface eingesetzt werden. In manchen Fällen kann das Patienteninterface auch ein einfaches Mundstück, beispielsweise ein Rohr, sein, durch welches das Lebewesen zumindest ausatmet und/oder einatmet. Eine Verbindung mit einem Beatmungsgerät ist für die erfinderische Messeinrichtung nicht in allen Ausführungsformen notwendig.
Die erfinderische Messeinrichtung eignet sich insbesondere nicht nur zur Anwendung im Bereich der Therapie und Beatmung von Patienten, sondern kann darüber hinaus auch Anwendung in anderen Bereichen, bei denen eine Analyse der natürlichen Atmung gewünscht sein kann, wie zum Beispiel bei Tauchern, Bergesteigem, in der Schutzausrüstung von Einsatzkräften der Feuerwehr, etc., finden. Auch im Bereich der Bestimmung verschiedener physiologischer Parameter eines Lebewesens - nicht nur in Hinblick einer Diagnostik - lässt sich die erfinderische Messeinrichtung einsetzen.
Die erfinderische Messeinrichtung vereinigt zumindest eine Sensoreinheit zur Bestimmung eines Atemflusses oder eine Sensoreinheit zur Bestimmung des Atemgasdruckes zusammen mit mindestens einer Sensoreinheit zur Bestimmung der CO2-Konzentration in einem gemeinsamen Gehäuse. Entsprechend ist die Küvette der Messeinrichtung auch so ausgestaltet, dass sie mindestens zwei entsprechende Sensoranschlüsse aufweist. Mit in die Küvette integriert ist zudem ein Anschluss für beispielsweise ein Patienteninterface, wobei die Küvette grundsätzlich auch in ein Patienteninterface integrierbar sein kann. In manchen Ausführungen der Messeinrichtung sind auch drei Sensoreinheiten - zur Bestimmung von jeweils Atemgasfluss, Atemgasdruck und CO2-Konzentration - in der Messeinheit verbaut. Bevorzugt ist die Messeinrichtung so ausgebildet, dass für die Messung von Atemgasdruck und/oder Atemgasfluss keine Bypass-Leitung benötigt wird, sondern die Messungen direkt in der Küvette durchgeführt werden können. Die Sensoreinheit zur Bestimmung der CO2-Konzentration umfasst dabei optische Komponenten, insbesondere Prismen und Linsen, welche aus einem für IR-Strahlung durchlässigen Polymer gefertigt sind. Idealerweise ist auch die Küvette aus einem solchen Material gefertigt. Die Fertigung aus einem Polymer erlaubt auch eine einfache Herstellung der Prismen einteilig mit den Linsen.
Die Messeinrichtung ist sowohl mit einem Beatmungsgerät als auch ohne Beatmungsgerät verwendbar. Für eine Benutzung der Messeinrichtung mit einem Beatmungsgerät verfügt die Küvette zusätzlich über eine Kopplung, über die zum Beispiel eine Ausatemeinrichtung (z.B. ein durch das Beatmungsgerät gesteuertes Ausatemventil oder ein Leckagesystem) für eine 1- Schlauch-Konfiguration oder ein Y-Stück für eine 2-Schlauch-Konfiguration angeschlossen werden kann. Die Kopplung ist dabei bevorzugt so ausgelegt, dass es zu keiner ungewollten Leckage kommt, die Küvette und das angeschlossene Y-Stück bzw. die Ausatem einrichtung leicht gegeneinander drehbar sind.
Je nach Lebewesen, an/mit/von welchem die Messeinrichtung verwendet werden soll, sind gewissen Änderungen bzw. Anpassungen, insbesondere in den Querschnitten der gasleitenden Komponenten wie der Küvette, zu berücksichtigen. Während beispielsweise Frühgeborene ein geringes Atemzugs- und Lungenvolumen sowie eher geringe Atemdrücke und -flüsse zeigen, ist hier eine möglichst kleine Ausführung (geringe Querschnitte) mit geringen Totraumvolumen erstrebenswert. Bei größeren Lebewesen, beispielsweise erwachsenen Menschen, kann aber aus dem geringen Querschnitt ein zu hoher Atem widerstand entstehen, sodass die Küvette entsprechend größer ausgeführt werden muss, als für Frühgeborene.
Die Erfindung wird anhand der Figuren 1 bis 16 beispielhaft näher beschrieben.
Figur 1 : Schematische Darstellung der Messeinrichtung 1
Figur 2: Querschnitt durch Küvette 5 und optische Bauteile der Sensoreinheit 42
Figur 3 : Querschnitt Küvette 5
Figur 4: Querschnitt Prismen 424a, 424b und Küvette 5
Figur 5: Perspektivische Ansicht Messeinheit 4 mit Gehäuse 453
Figur 6: Verbindungselemente Messeinheit 4 und Küvette 5
Figur 7: Perspektivischer Schnitt durch Küvette 5 mit optischen Bauteilen der Sensoreinheit 42
Figur 8: Querschnitt entlang Messeinrichtung 1 in Aufsicht
Figur 9: Querschnitt durch Sensoreinheit 42 und Küvette 5
Figur 10: Querschnitt entlang Messeinrichtung 1 durch Sensoreinheiten 41, 43
Figur 11 : Bemaßung Küvette 5 mit Y-Stück 54 Figur 12 a): Durchmesser Küvette 5
Figur 12 b): Bemaßung Küvette 5 ohne Y-Stück 54
Figur 13: Schematische Darstellung Messeinrichtung 1 mit Patienteninterface 3
Figur 14: Schematische Darstellung Messeinrichtung 1 mit Patienteninterface 3
Figur 15: Schematische Darstellung Messeinrichtung 1 mit Patienteninterface 3 und
Beatmungsgerät 2 in 2-Schlauch-Konfiguration
Figur 16: Schematische Darstellung Messeinrichtung 1 mit Patienteninterface 3 und
Beatmungsgerät 2 in 1 -Schlauch-Konfiguration
In Figur 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform der erfinderischen Messeinrichtung 1 zur Analyse eines Atemgasstromes schematisch dargestellt. Die gezeigte Ausführungsform umfasst eine Messeinheit 4 sowie eine dazu passende Küvette 5. Die Messeinheit 4 umfasst beispielhaft die drei Sensoreinheiten 41, 42, 43. Komplementär dazu weist die Küvette 5 zum Anschluss der Sensoreinheiten 41, 42, 43 drei Sensoranschlüsse 51, 52, 53 auf. Die Messeinheit
4 weist zusätzlich noch mindestens eine Schnittstelle 44 auf, über welche die von den Sensoreinheiten 41, 42, 43 generierten Messdaten und/oder elektrische Signale an eine entsprechende Signalverarbeitungseinheit (nicht dargestellt) weitergeleitet und/oder übertragen werden können. Die Küvette 5 weist auch einen Anschluss 59 auf, welcher beispielsweise mit einem Patienteninterface 3 gasleitend verbunden werden kann. In manchen Ausführungsformen kann die Küvette 5 auch in das Patienteninterface 3 integriert werden. Dabei wird die Küvette
5 beispielsweise statt eines Schlauchanschlusses an den Maskenkörper eines Patienteninterface 3 angeschlossen. Der Anschluss 59 bildet so beispielsweise dann den Übergang von dem Patienteninterface 3 zur Küvette 5.
Beispielsweise ist die Schnittstelle 44 als kombinierte Schnittstelle ausgebildet, welche die Signale der Sensoreinheiten 41, 42, 43 gebündelt weiterleitet, es ist aber zudem auch möglich, dass jede Sensoreinheit über eine eigene Schnittstelle zur Übertragung der Signale an eine Signalverarbeitungseinheit verfügt. Die Signalverarbeitungseinheit dient beispielsweise zur Umwandlung der durch die Sensoreinheiten 41, 42, 43 erzeugten elektrischen Signale in Messwerte und/oder Daten, welche dann durch entsprechende Aufbereitungs-, Ausgabe-, Auswerte- und/oder Berechnungseinheiten und eventuell Anzeigeelemente interpretiert, angezeigt und/oder weiterverarbeitet werden können. In manchen Ausführungsformen der Messeinheit 4 ist die Signalverarbeitungseinheit in die Messeinheit 4 integriert. Alternativ oder ergänzend kann die Signalverarbeitungseinheit, beispielsweise zusammen mit weiteren Aufbereitungs-, Auswerte- und/oder Berechnungseinheiten und gegebenenfalls auch Anzeige- und Bedienelementen als ein externes Gerät bereitgestellt werden. Neben einer Signalverarbeitungseinheit kann die Messeinheit 4 ferner auch eingerichtet und ausgebildet sein, die durch die Signal Verarbeitungseinheit ausgegebenen Werte und/oder Daten anzuzeigen, zu interpretieren und/oder weiter zu verarbeiten, beispielsweise durch in der Messeinheit integrierte Aufbereitungs-, Auswerte- und/oder Berechnungseinheiten. Beispielsweise kann eine Anzeige, optional zusammen mit Bedienelementen und/oder als Touchscreen, an der Messeinheit 4 angeordnet sein, welche die Messwerte der Sensoreinheiten 41, 42, 43 anzeigen und/oder ausgeben kann.
Die Sensoreinheit 41 ist zum Beispiel als Sensoreinheit zur Bestimmung des Atemgasflusses („Flow“), also dem Wert des Flusses (Volumen pro Zeit) des Atemgasstromes, ausgebildet. Komplementär dazu ist der Sensoranschluss 51 für den Anschluss einer solchen Sensoreinheit 41 ausgebildet. Die Sensoreinheit 41 ist beispielsweise ein Flusssensor, welcher auf einem thermischen Messprinzip basiert. Ein solches Messprinzip ist beispielsweise die thermische Anemometrie. Eine beispielhafte Ausführungsform der Sensoreinheit 41 ist ein Hitzdrahtanemometer. Dazu wird zumindest ein Sensorstift 411 in dem Atemgasstrom platziert, wobei dieser Sensorstift 411 einen dünnen Draht aufweist, welcher zwischen zwei Metallspitzen eingespannt bzw. an diese angeschweißt oder angelötet ist. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass auch andere, alternative Methoden und Sensoreinheiten zur Messung des Atemgasflusses in der Messeinheit 4 verbaut werden können. Beispielsweise ist für diese alternativen Methoden der Messung des Atemgasflusses keine Bypass-Leitung notwendig, sondern kann direkt in der Küvette 5 gemessen werden.
Die Sensoreinheit 42 ist zum Beispiel als Sensoreinheit zur Bestimmung der CO2- Konzentration des Atemgases ausgebildet und eingerichtet. In manchen beispielhaften Ausführungsformen ist die Sensoreinheit 42 eine Infrarot-Sensoreinheit, welche die CO2- Konzentration anhand der absorbierten Infrarotstrahlung des die Küvette 5 durchströmenden Atemgases misst. Der passende Sensoranschluss 52 der Küvette 5 ist dementsprechend so ausgebildet, dass die Küvette 5 zumindest im Bereich des Sensoranschlusses 52 für die Infrarotstrahlung transparent ist.
Die Sensoreinheit 43 ist zum Beispiel als Sensoreinheit zur Bestimmung des Atemgasdruckes in der Küvette 5 ausgebildet. Der Sensoranschluss 53 der Küvette 5 ist komplementär dazu so ausgebildet, dass er die Sensoreinheit 43 aufnehmen kann und in einer Verbindung mit dem Innenraum 57 der Küvette 5 steht. Beispielsweise wird diese Verbindung zwischen Sensoreinheit 43 und dem Innenraum 57 der Küvette 5 durch eine Bohrung 531 im Bereich des Sensoranschlusses 53 realisiert. Beispielsweise wird der Atemgasdruck durch die Sensoreinheit 43 über eine Differenz zum Atmosphärendruck beziehungsweise dem Umgebungsluftdruck gemessen. Dazu verfügt die Sensoreinheit 43 zum Beispiel über zumindest einen Sensorkopf 431.
Figur 2 zeigt beispielhaft die wesentlichen Elemente der Sensoreinheit 42 zur Bestimmung der CO2-Konzentration des Atemgases in Verbindung mit der Küvette 5. Die Bestimmung der CO2-Konzentration basiert beispielhaft auf der Absorption von Infrarotstrahlung der CO2- Moleküle im Atemgas, welches durch den Innenraum 57 der Küvette 5 strömt.
Zur Generierung der Infrarotstrahlung umfasst die Sensoreinheit 42 zumindest eine Strahlenquelle 422, beispielsweise einen Infrarot- Strahl er und/oder eine Glühlampe. In der Regel emittieren Strahlenquellen die Strahlung im Wesentlichen nicht gerichtet und omnidirektional. Um möglichst viel der durch die Strahlenquelle 422 erzeugten Strahlung zur Analyse des Atemgasstromes in der Küvette 5 nutzen zu können umfasst die Sensoreinheit 42 einen Spiegel 421, welche dazu eingerichtet ist die von der Strahlenquelle 422 erzeugte Strahlung im Wesentlichen in die Richtung der Küvette 5 zu reflektieren. Dazu ist der Spiegel 421 beispielsweise als Hohlspiegel ausgebildet. In manchen Ausführungsformen ist der Spiegel 421 zudem aspherisch und/oder anamorphotisch, wodurch eine bessere Anpassung der Form des Strahlengangs 429 möglich ist. Weiter ist der Spiegel 421 für eine hohe Reflexion beispielsweise mit Gold beschichtet. Neben Gold sind auch andere Beschichtungen für den Spiegel 421 denkbar, soweit diese eine Reflexion der durch die Strahlenquelle 422 erzeugten Strahlung gewährleisten. In manchen Ausführungsformen kann die Strahlenquelle 422 selbst auch über eine spiegelnde Beschichtung verfügen, sodass die durch die Strahlenquelle 422 erzeugte Strahlung bereits durch die Strahlenquelle 422 in Richtung der Küvette 5 reflektiert wird. Alternativ ist der Einsatz einer gerichteten Strahlenquelle 422, beispielsweise eines (Infrarot-)Lasers, denkbar.
Nach Spiegel 421 und Strahlenquelle 422 ist im Strahlengang 429 eine Linse 423 angeordnet. Die Linse 423 ist beispielsweise als plankonkave Linse ausgeführt, welche unter anderem zur Strahl entwicklung vor der Küvette 5 eingesetzt wird. Die Linse 423 ist ferner ausgebildet und eingerichtet als Strahlteiler zu wirken. Beispielsweise ist die Linse 423 als Fresnel-Linse ausgeführt, welche eine platzsparende Bauweise der Sensoreinheit 42 ermöglicht. An direkt an der Linse 423 ist ein Prisma 424b angeordnet. In manchen Ausführungsformen der Küvette 5 sind die Außenflächen 521a der Küvette 5 abgeschrägt, wie besonders in Figuren 3 und 4 zu sehen, was zu einem prismatischen Effekt der Küvette 5 führt. Das Prisma 424b ist im gleichen Maße abgeschrägt, sodass insgesamt keine Brechungsflächen bzw. Brechungskanten zwischen Linse 423 und Außenfläche 521a der Küvette 5 entstehen. In manchen Ausführungsformen der Sensoreinheit 42 sind die Linse 423 und das Prisma 424b einteilig und aus einem Material gefertigt. Beispielsweise können die Linse 423 und das Prisma 424b in einem Spritzgussverfahren einteilig aus einem Kunststoff, zum Beispiel einem Polysulfon, einem Polyethersulfon und/oder einem Polycarbonat, hergestellt werden. In manchen Ausführungsformen kann auch vorgesehen sein, dass das Material Teflon ist. Entscheidend für die Wahl des Kunststoffes ist eine hohe Transmission der Infrarotstrahlung. Beispielsweise sollte der Kunststoff bei einer Materi al stärke von 2 mm eine Transmission von einzelnen Wellenlängen im Bereich zwischen 3600 nm und 4550 nm, bevorzugt im Wellenlängenbereich von 3910 +/- 100 nm und 4260 +/- 100 nm, von über 85% aufweisen. In manchen Ausführungsformen ist eine Transmission von über 90% oder über 92% zu bevorzugen. Die hohe Transmission ist insbesondere für die Wellenlängen im Bereich von 4200 nm bis 4400 nm sowie 3800 nm bis 4000 nm, bevorzugt im Wellenlängenbereich von 3910 +/- 100 nm und 4260 +/- 100 nm, erforderlich.
Die Verwendung eines Kunststoffes/Polymers für Küvette 5 und wesentliche Teile (z.B. Prismen 424a, 424b, Linsen, etc.) der Messeinheit 4 ermöglicht, dass die gesamte Messeinheit ein sehr geringes Gewicht aufweist. Beispielsweise wiegen Küvette 5 und Messeinheit 4 zusammen weniger als 120 g, bevorzugt weniger als 60 g, weiter bevorzugt weniger als 30 g. Sowohl Küvette 5 als auch Messeinheit 4 wiegen jeweils beispielsweise weniger als 80g, bevorzugt weniger als 30 g, weiter bevorzugt weniger als 15 g. Im Innenraum 57 der Küvette 5 trifft die Infrarotstrahlung auf den Atemgasstrom, wobei Teile der Infrarotstrahlung durch CO2-Moleküle, welche im Atemgas enthalten sind, absorbiert werden. Dabei wird insbesondere der Wellenlängenbereich um 4260 (+/- 10) nm absorbiert, wobei der Wellenlängenbereich um 3910 (+/- 10) nm im Wesentlichen nicht von den CO2- Molekülen oder anderen (regulären) Bestandteilen des Atemgases eines Lebewesens absorbiert wird. Der vom Atemgas nicht absorbierte Teil der Infrarotstrahlung passiert durch die Seitenfläche 571b die Seitenwand 522b der Küvette 5 und tritt aus der Außenfläche 521b aus. An die Außenfläche 521b ist das Prisma 424a formschlüssig anliegend angeordnet. Durch die Oberfläche 428a des Prismas 424a tritt die Infrarotstrahlung in das Prisma 424a ein. Das Prisma 424a ist beispielsweise als Umkehrprisma, bevorzugt als Dachtkantprisma, ausgebildet. Zudem ist das Prisma 424a so ausgerichtet und ausgebildet, dass die Infrarotstrahlen zum Beispiel in einem Winkel von mindestens 45° oder mehr auf die Fläche 428b des Prismas 424a treffen. Die Infrarotstrahlen werden an der Fläche 428b in Richtung der Linse 425, welche an dem Prisma 424a angeordnet ist, totalreflektiert. Die Linse 425 ist beispielhaft als Fresnel-Linse ausgebildet und in manchen Ausführungsformen beispielsweise einteilig mit dem Prisma 424a hergestellt, sodass das Prisma 424a materialmäßig zur Linse 425 übergeht. Prisma 424a und Linse 425 können zum Beispiel durch Spritzgießen hergestellt werden und dabei gleichzeitig im gleichen Werkzeug gefertigt werden.
Die Linse 425 ist zudem so eingerichtet und ausgebildet, dass ein gleichmäßiges Bild auf die Detektoreinheit 426 projiziert wird. Die Detektoreinheit 426, welche beispielsweise zwei Detektorflächen 426a, 426b aufweist, wandelt die eintreffende Infrarotstrahlung in elektrische Signale um. Die Detektorfläche 426a ist beispielsweise ausgebildet um Infrarotstrahlung im Wellenlängenbereich um 4260 (+/- 100) nm zu detektieren und die Detektorfläche 426b ist beispielsweise ausgebildet um Infrarotstrahlung im Bereich um 3910 (+/- 100) nm zu detektieren. Durch den Vergleich der beiden von der Detektoreinheit 426 detektierten Strahlungsintensitäten ist es möglich zu ermitteln, wie viel der Infrarotstrahlung im Wellenlängenbereich um 4260 (+/- 100) nm von dem CO2 des Atemgases absorbiert wird. Es ist also wichtig, dass beide Detektorflächen 426a, 426b gleich bestrahlt werden. Die Detektorfläche 426b zur Detektion von Infrarotstrahlung im Wellenlängenbereich um 3910 (+/- 100) nm wird daher als Referenzdetektor herangezogen, während die Detektorfläche 426a zur Detektion von Infrarotstrahlung im Wellenlängenbereich um 4260 (+- 100) nm als Messdetektor betrachtet werden kann. Anordnung der Prismen 424a, 424b sowie der Linsen 423, 425 dient zur Strahlführung und Strahl entwicklung, sodass auf beide Detektorflächen 426a, 426b die gleiche Abbildung projiziert werden kann, also die Strahlen gleich geteilt werden. In manchen Ausführungsformen umfasst die Detektoreinheit 426 mehr als zwei Detektorflächen, beispielsweise um weitere Gasbestandteile des Atemgasstromes zu messen. Beispielseise könnten weitere Detektorflächen zur Bestimmung der O2-Konzentration (bspw. Bereich um 1580 nm und/oder 1270 nm) und/oder der CO -Konzentration (bspw. Bereich um 4670 nm und/oder 2340 nm) des Atemgases als Teil der Detektoreinheit 426 verbaut werden.
Die einzelnen Bestandteile der Sensoreinheit 42 und des Sensoranschlusses 52 bzw. der Küvette 5, insbesondere Linsen, Prismen und die Küvette 5 selbst, sind beispielsweise aus einem für Infrarotstrahlen transparenten Kunststoff gefertigt. Beispiele für solche Kunststoffe sind Polysulfon, Polyethersulfon, Polymethylenmethacrylat, Polycarbonat, Polytetrafluorethylen, Polyethersulfon, Poly(arylensulfon), Polyimid, Polyamid. In manchen Ausführungsformen ist auch ein Gemisch der genannten Kunststoffe denkbar oder auch ein Gemisch von einem und/oder mehrerer der Kunststoffe mit weiteren Kunststoffen. Bei einem Gemisch von Kunststoffen sollten der bzw. die genannten Kunststoffe über 90 Gewichts-% des Kunststoffgemisches ausmachen. So könnte Beispielsweise ein Kunststoffgemisch aus 46 % Polysulfon, 46 % Polyethersulfon und 8% Polystyrol bestehen. Bevorzugt sind Kunststoffe und Kunststoffgemische, welche bei einer Materi al stärke von 2mm eine Transmission der Infrarotstrahlung, insbesondere im Wellenlängenbereich von 3600 nm bis 4550 nm, bevorzugt im Wellenlängenbereich von 3910 +/- 100 nm und 4260 +/- 100 nm, besonders im Bereich von 3850 nm bis 3960 nm und 4200 nm bis 4300 nm, von über 85 %, bevorzugt über 90 %, aufweisen. In manchen Ausführungsformen ist eine Transmission von über 92 % wünschenswert. Besonders Polysulfone, Polyethersulfone und/oder Polycarbonate sind als Material für die Linsen 423, 425, Prismen 424a, 424b und die Küvette 5 geeignet.
Während in manchen beispielhaften Ausführungsformen die Linsen, Prismen und die Küvette 5 aus dem gleichen Material gefertigt sind, ist es auch denkbar, dass die Materialien der einzelnen Bestandteile variieren. In manchen Ausführungsformen können beispielsweise die Linsen und/oder Prismen statt aus einem Kunststoff aus einem Mineral bzw. einem anorganischen Material gefertigt sein.
Ein weiterer Aspekt, welcher die Materialwahl der Küvette 5, der Prismen und der Linsen beispielsweise auszeichnet, ist darin zu sehen, dass die gesamte optische Anordnung (Spiegel, Strahlenquelle, Linsen, Prismen, Küvette) ohne den Einsatz einer Anti -Reflexionsbeschichtung auskommt.
Figur 3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der Küvette 5 ausschnittsweise als Querschnitt im Bereich des Sensoranschlusses 52 zum Anschluss der Sensoreinheit 42 zur Bestimmung der CO2-Konzentration im Atemgasstrom. Die Außenflächen 521a, 521b der Küvette 5 verlaufen beispielsweise abgeschrägt, sodass diese keilförmig auf einander zulaufen. Die Außenflächen 521a, 521b sind zum Beispiel plan, sodass die Außenflächen 521a, 521b Ebenen B bzw. E definieren, welche sich in einem Winkel A schneiden. Zur Strahlführung weißt die der Innenraum 57 der Küvette 5 zumindest im Bereich des Sensoranschlusses 52 zwei planparallele Innenflächen 571a, 571b auf, welche die Ebenen C definieren. Die Ebenen C schneiden dabei die Ebenen B bzw. E in einem Winkel D, welcher beispielsweise die Hälfte des Winkels A beträgt. In manchen Ausführungsformen sind die Außenflächen 521a, 521b nicht abgeschrägt, sodass sich die Ebenen B, E und C nie schneiden, die Außenflächen 521a, 521b verlaufen also planparallel zu den Innenflächen 571a, 571b, welche zueinander ebenfalls planparallel verlaufen. Soweit die Prismen 423, 425 in ihrer Anordnung und dem Verlauf der Oberflächen 427, 428a auf den Verlauf der Außenflächen 521a, 521b abgestimmt sind, tritt die Infrarotstrahlung beispielsweise etwa in einem 90° Winkel aus der Innenfläche 521a in den Innenraum 57 der Küvette 5 ein und trifft dann in einem ca. 90° Winkel auf die Innenfläche 521b. In manchen Ausführungsformen verläuft die Strahlung nicht genau Achsparallel, beispielsweise wird die Strahlung bereits hier in Richtung der Detektoren gebündelt. Dadurch kann es vorkommen, dass die Strahlung nur annähernd in einem 90° Winkel verläuft bzw. auf die genannten Flächen trifft und dabei Abweichungen vom 90° Winkel entstehen. Der entsprechende Strahlenverlauf wird beispielsweise durch die Linse 423 entwickelt, sodass die Strahlen senkrecht zu den Innenflächen 571a, 572b verlaufen.
In Figur 4 sind die Prismen 424b, 424a und die Küvette 5 schematisch dargestellt um den Verlauf der Oberflächen 427, 428a der Sensoreinheit 42 im Verhältnis zu den Außenflächen 521a, 521b des Sensoranschlusses 52 der Küvette 5 zu verdeutlichen. Beispielsweise sind sowohl die Oberflächen 427 und 428a keilförmig zulaufend abgeschrägt, als auch die Außenflächen 521a, 521b. Durch die Flächen 427, 428a, 521a und 521b werden verschiedene Ebenen B, E, F, G definiert: die Oberfläche 427 definiert die Ebene F, die Oberfläche 428a definiert die Ebene G, die Außenfläche 521a definiert die Ebene B und die Außenfläche 521b definiert die Ebene E. Die Flächen 427, 428a, 521a, 521b sind so ausgebildet, dass die Ebenen F und B parallel zueinander verlaufen und die Ebenen G und E parallel zueinander verlaufen. Die Ebenen F und B stehen dabei in einem Winkel A zu den Ebenen G und E. Wie bereits beschrieben, sind die Flächen 427, 428a, 521a, 521b in manchen Ausführungsformen nicht abgeschrägt, sondern stehen alle planparallel zueinander, was entsprechend auch für die Ebenen B, E, F, G gilt. Es kann beispielsweise von Vorteil sein, wenn die Flächen 427, 428a, 521a, 521b zumindest geringfügig abgeschrägt sind und keilförmig zulaufen, damit eine einfachere Positionierung der Küvette 5 in der Sensoreinheit 42 erreicht werden kann und auch ein formschlüssiges Anliegen der Außenflächen 521a, 521b an den jeweiligen Oberflächen 427 bzw. 428a sichergestellt werden kann.
Vorteilhafterweise sind die drei Sensoreinheiten 41, 42, 43 zusammen in einem Gehäuse 45 angeordnet, wie beispielhaft in einer perspektivischen Ansicht in Figur 5 dargestellt. Das Gehäuse ist beispielsweise im Groben U-förmig ausgebildet, sodass die Küvette 5 in den entstehenden Zwischenraum eingeführt werden kann. Die Sensoreinheiten 41, 43 zur Bestimmung des Atemgasflusses und Atemgasdruckes sind beispielsweise nebeneinander im Gehäuseboden 453 des Gehäuses 45 angeordnet. Um einen Strahlengang 429 durch die Küvette 5 und damit auch durch das Atemgas zu gewährleisten, sind die optischen Bauteile der Sensoreinheit 42 zur Bestimmung der CO2-Konzentration des Atemgases in den Gehäuseseiten 452, 454 angeordnet. So ist beispielsweise die Strahlenquelle 422 zusammen mit dem Spiegel 421, der Linse 423 und dem Prisma 424b in der einen Gehäuseseite 452 und das Prisma 424a mit der Linse 425 in der anderen Gehäuseseite 454 angeordnet. Der Detektor 426 beziehungsweise die Detektorflächen 426a, 426b sind beispielsweise ebenfalls in der Gehäuseseite 454 oder unterhalb der Gehäuseseite 454 im Gehäuseboden 453 oder am Übergang von der Gehäuseseite 454 zum Gehäuseboden 453 angeordnet. Soweit die Messeinheit 4 eine Schnittstelle 44 zum Anschluss von externen Geräten verfügt, ist diese Schnittstelle 44 beispielsweise auch im Gehäuseboden 453 angeordnet, alternativ ist auch eine Anordnung der Schnittstelle 44 in einer der Gehäuseseiten 452, 454 denkbar.
Die Stromversorgung der Messeinheit 4 beziehungsweise der Sensoreinheiten 41, 42, 43 wird beispielsweise über eine in dem Gehäuse 45 integrierte, optional wechselbare Batterie oder Akku hergestellt. In manchen Ausführungsformen wird die Messeinheit 4 über eine Schnittstelle mit Strom versorgt. Beispielsweise kann ein angeschlossenes Beatmungsgerät auch die Energieversorgung der Messeinheit 4 übernehmen. Dazu kann die Schnittstelle zwischen Beatmungsgerät und Messeinheit 4 beispielsweise so eingerichtet sein, dass neben der Signal- und/oder Datenübertragung auch die Energieversorgung stattfindet. Alternativ oder ergänzend erhält die Messeinheit 4 ein internes oder externes Netzteil, welche eine direkte Stromversorgung ermöglicht.
Zur sicheren und lösbaren Verbindung zwischen Messeinheit 4 und Küvette 5 können beispielsweise sowohl Messeinheit 4 als auch Küvette 5 Verbindungselemente 451, 61 aufweisen, wie stark vereinfacht in Figur 6 anhand einer beispielhaften Ausführungsform dargestellt. Zum Beispiel können die Verbindungselemente 451, 61 in einander greifen und sich gegenseitig blockieren. Beispielsweise können die Verbindungselemente 451, 61 zusammen einen Klick-Mechanismus ausbilden, sodass die Messeinheit 4 an die Küvette 5 angeklickt werden kann. Dazu ist auch denkbar, dass ein Klick-Geräusch ein hörbares Feedback gibt, dass die Messeinheit 4 mit der Küvette 5 verbunden ist.
In manchen Ausführungsformen ist es beispielsweise auch ergänzend oder alternativ denkbar, dass die Messeinheit 4 eine Art Deckel oder Riegel aufweist, welcher nach Verbindung der Messeinheit 4 mit der Küvette 5 geschlossen wird und die Küvette 5 in der Messeinheit 4 fixiert.
Figur 7 zeigt die wesentlichen optischen Bauteile (Spiegel 421, Strahlenquelle 422, Linse 423 mit Prisma 424b, Prisma 424a mit Linse 425, Detektorflächen 426a und 426b) der Sensoreinheit 42 sowie einen Querschnitt durch die Küvette im Bereich des Sensoranschlusses 52 für die Sensoreinheit 42 zur Bestimmung der CO2-Konzentration. Zu Darstellungszwecken sind weitere Elektronikbauteile und das Gehäuse 45 nicht dargestellt. Im Boden 523 der Küvette 5 sind die Durchführungsöffnungen 511 des Sensoranschlusses 51 für die Sensoreinheit 41 zur Messung des Atemgasflusses sowie die Bohrung 531 des Sensoranschlusses 53 für die Sensoreinheit 43 zur Messung des Atemgasdruckes angeordnet. Die Durchführungsöffnungen 511 sind beispielsweise in einer Aufnahme 512 angeordnet, welcher der Aufnahme der Sensoreinheit 41 zur Bestimmung des Atemgasflusses ausgebildet ist. Die Aufnahme 512 ist beispielsweise als separates Teil gefertigt und in eine entsprechende Aussparung, welche zur Halterung der Aufnahme 512 eingerichtet ist. Zum Beispiel ist die Aufnahme 512 in die entsprechende Aussparung der Küvette eingeclipst, beispielsweise über einen Klick- Mechanismus. Darüber hinaus ist es auch denkbar und möglich, dass die Aufnahme 512 einteilig mit der Küvette 5 hergestellt wird und gegebenenfalls nur durch die Durchführungen 511 charakterisiert ist. In der gezeigten Ausführungsform weist die Küvette 5 beziehungsweise die Aufnahme 512 vier Durchführungen 511 auf. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform kann die Aufnahme 512 beziehungsweise die Küvette 5 fünf Durchführungen 511 aufweisen, wobei generell eine Anzahl von insgesamt ein bis zehn Durchführungen 511 möglich sind. Die Durchführungen 511 können beispielsweise auch auf mehrere Aufnahmen 512 verteilt sein und/oder an mehreren verschiedenen Stellen der Küvette 5 angeordnet sein.
Insbesondere dann, wenn die Messeinheit 4 als wiederverwendbare Einheit ausgebildet ist und die Küvette 5 als Einwegartikel ausgebildet ist, ist die oben beschriebene Möglichkeit, die Küvette 5 lösbar mit der Messeinheit 4 zu verbinden, entscheidend. Ist die Messeinheit 4 als wiederverwendbare Einheit ausgeführt, so kann hier in Betracht gezogen werden, dass die gesamte Messeinheit einer Reinigung zugänglich ist und beispielsweise gegenüber einer Sterilisation und/oder Desinfektion Bestand hat und nicht beschädigt wird. In manchen Ausführungsformen können beispielsweise auch einzelne Teile der Messeinheit 4 wechselbar sein - z.B. die Sensorstifte 411 und/oder der Sensorkopf 431. Auch kann der Innenraum der Messeinheit 4 beispielsweise abgedichtet sein, sodass keine Stoffe von außen in das Gehäuse 45 eindringen können. Somit wäre es ausreichend, wenn die Oberflächen der Messeinheit 4 sterilisierbar sind und/oder desinfiziert werden können. Insbesondere ist dabei darauf zu achten, dass die verwendeten Materialien gegenüber der Reinigung stabil sind und sich nicht auflösen oder sonstig beschädigt werden.
In manchen Ausführungsformen sind sowohl Küvette 5 als auch Messeinheit 4 als Einwegartikel ausgeführt. Dabei kann die Messeinheit 4 mit der Küvette 5 beispielsweise fest verbunden sein, sodass die Messeinrichtung als ein Werkstück ausgeführt ist, ohne dass Messeinheit 4 und Küvette 5 getrennt werden können. Darüber hinaus kann neben der Messeinheit 4 auch die Küvette 5 als Mehrwegartikel, also wiederverwendbar, ausgeführt sein. Dass die Küvette 5 dazu sterilisierbar ist und auch desinfiziert werden kann, wird dabei vorausgesetzt.
In dem in Figur 7 gezeigten Zustand ist die Sensoreinheit 42 mit der Küvette 5 verbunden, wobei die Prismen 424a und 424b formschlüssig außen an den Seitenwänden 522a und 522b anliegen. Zudem ist in der beispielhaften Darstellung der Küvette in Figur 7 zu erkennen, dass die Druckmessung über den Sensoranschluss 53 beziehungsweise die Bohrung 531 im gleichen Bereich der Küvette 5 durchgeführt werden kann wie die CO2-Messung über die Sensoreinheit 42. Dazu ist die Bohrung 531 in dem Boden 523 der Küvette 5 ausgebildet während die Seitenwände 522a und 522b im gleichen Abschnitt der Küvette 5 so ausgebildet sind, dass sie als Sensoranschluss 52 für die Sensoreinheit 42 zur Messung der CO2-Konzentration fungieren.
Grundsätzlich wäre eine Anordnung des Sensoranschlusses 51 für die Sensoreinheit 51 zur Bestimmung des Atemgasflusses im Bereich des Sensoranschlusses 52 zur Bestimmung der CO2-Konzentration ebenfalls möglich, dabei wäre aber darauf zu achten, dass entweder keine Sensorstifte 411 im Innenraum 57 der Küvette 5 angeordnet sein müssen oder diese zumindest außerhalb des Strahlengangs 429 der Sensoreinheit 42 platziert sind.
Figur 8 zeigt einen Schnitt entlang einer beispielhaften Ausführungsform der Küvette 5 mit Messeinheit 4 in Aufsicht. Beispielsweise ist an der Küvette 5 eine Kopplung ausgebildet, über welche beispielsweise ein Y-Stück 54, eine Ausatemeinrichtung 11 und/oder allgemein ein Adapter zur Herstellung einer gasleitenden Verbindung, beispielsweise mit einem Beatmungsgerät, angeschlossen werden kann. In der in Figur 8 beispielhaft dargestellten Ausführungsform ist die Kopplung 60 ausgebildet, sodass die Küvette 5 mit dem Y-Stück 54 gasleitend verbunden werden kann. An der Kopplung 60 ist zur Verbindung mit dem Y-Stück 54 ein Sicherungsring 58 angebracht, welcher zugleich auch als Axiallager 56 dient. Der Sicherungsring 58 ist beispielsweise so ausgebildet, dass das Y-Stück 54 über die Kopplung 60 gestülpt werden kann, sich dann aber an dem Sicherungsring 58 verhakt, sodass ein einfaches Abziehen des Y-Stücks 54 nicht mehr möglich ist. Dadurch, dass der Sicherungsring 58 zugleich als Axiallager 56 ausgebildet ist, kann das Y-Stück 54 frei drehbar mit der Küvette 5 beziehungsweise der Kopplung 60 verbunden werden. In manchen Ausführungsformen der Messeinrichtung 1 bzw. der Küvette 5 umfasst die Küvette 5 keine Kopplung 60, insbesondere wenn keine weiteren Geräte (wie beispielsweise ein Beatmungsgerät 2) gasleitend mit der Küvette verbunden werden sollen. Die Kopplung 60 kann in manchen Ausführungsformen auch als einfaches Rohrstück ausgebildet sein, über welches beispielsweise ein elastischer Schlauch oder ein Adapter aufgesteckt werden können.
Um eine Leckage, also ein Entweichen des Atemgases, bei der Verbindung zwischen Y-Stück 54 und Küvette 5 zu vermeiden, ist an beziehungsweise um die Kopplung 60 weiter eine Dichtung 55 angeordnet. Die Dichtung 55 führt beispielsweise um die Kopplung 60 herum. Beispielsweise ist die Dichtung 55 aus einem Silikon, zum Beispiel mit einer niedrigen Vorspannung, hergestellt. Während der kombinierte Sicherungsring 58 mit Axiallager 56 die grundsätzliche Drehbarkeit des Y-Stücks 54 gewährleistet, wird der Dreh widerstand, also die Schwer- bzw. Leichtgängigkeit der Drehung primär durch die zwischen Dichtung 55 und Y- Stück 54 entstehende Reibung/Friktion bestimmt. Dieser Dreh widerstand ist dabei besonders gering, Y-Stück 54 und Küvette 5 lassen sich also leicht gegeneinander verdrehen. Bevorzugt liegt der Drehwiederstand zwischen dem Y-Stücks 54 und der Küvette 5 in einem Bereich vonlO bis 80 N*cm.
Die Bohrung 531 des Sensoranschlusses 53 sowie die Aufnahme 512 des Sensoranschlusses 51 mit den beispielsweisen vier Durchführungen 511 sind im Boden 523 der Küvette 5 angeordnet. An den Seitenwänden 522a, 522b der Küvette 5 liegen von außen die Prismen 424a, 424b der Sensoreinheit 42 zur Bestimmung der CO2-Konzentration des Atemgases an. Der Strahlengang 429 (in Figur 8 nicht dargestellt), ausgehend von der Strahlenquelle 422, führt im durch den Innenraum 57 die Küvette 5 im Bereich oberhalb der Bohrung 531 des Sensoranschlusses 53. Die drei Sensoreinheiten 41, 42, 43 sind beispielsweise gemeinsam in einem Gehäuse 45 der Messeinheit 4 angeordnet, wobei in Figur 8 nur die wesentlichen optischen Elemente der Sensoreinheit 42 zur Bestimmung der CO2-Konzentration dargestellt sind. Bezogen auf die Sicht der Figur 8 sind die Sensoreinheiten 41 und 43 unter den jeweiligen Sensoranschlüssen 51 beziehungsweise 53 in dem Gehäuse 45 angeordnet (wie in Figur 5 beispielhaft dargestellt).
Die Küvette 5 ist beispielsweise so aufgeteilt, dass die Sensoranschlüsse 51, 52, 53 zwischen der Kopplung 60 und dem Anschluss 59 angeordnet sind. Die Messeinheit 4 wird dementsprechend ebenfalls zwischen der Kopplung 60 und dem Anschluss 59 angeschlossen.
Eine weitere Querschnittsansicht durch die Küvette 5 und die Messeinheit 4 ist beispielhaft in Figur 9 dargestellt, wobei das Gehäuse 45 und die Elektronik der Sensoreinheiten 41, 42, 43 größtenteils aus Übersichtsgründen nicht abgebildet sind. Der Querschnitt der Figur 9 steht dabei senkrecht zu dem Querschnitt der Figur 8.
Der Strahlengang 429 der Sensoreinheit 42 zu Bestimmung der CO2-Konzentration des Atemgases geht von der Strahlenquelle 422 aus, wobei die Strahlenquelle 422 Strahlen zumindest sowohl in Richtung des Spiegels 421, als auch in Richtung der Linse 423 ausstrahlt. Um eine möglichst hohe Strahlenausbeute zu erreichen ist der Spiegel 421 beispielsweise als mit Gold beschichteter, aspherischer, anamorphotischer Hohlspiegel ausgebildet, wobei der Spiegel 421 die von der Strahlenquelle 422 kommenden Strahlen in Richtung Linse 423 reflektiert. Die Linse 423, beispielsweise als Fresnel-Linse ausgebildet, ist einteilig mit dem Prisma 424b hergestellt, dient der Strahlformung und somit der Ausrichtung der Strahlen auf die Küvette 5. Die Strahlen werden beispielsweise so ausgerichtet, dass diese senkrecht zur Richtung des Atemgasstromes durch die Küvette 5 verlaufen. Das Prisma 424b ist beispielsweise so geformt, dass es eine abgeschrägte Seite aufweist, welche formschlüssig an der Seitenwand 522a der Küvette 5 anliegen kann. Die Schrägung ist in einem Winkel ausgebildet, welcher auch der Abschrägung der Seitendwand 522a entspricht. Auf der dem Prisma 424b gegenüberliegenden Seite der Küvette 5 liegt das Prisma 424a, welches beispielsweise als Dachtkantprisma ausgebildet ist, an der Seitenwand 522b der Küvette 5 formschlüssig an. Das Prisma 424a ist beispielsweise einteilig mit einer Linse 425 ausgebildet, wobei diese Linse zum Beispiel als Fresnel-Linse ausgeführt ist. An der Fläche 428b des Prismas 424a werden die Strahlen totalreflektiert und in Richtung des Detektor 426 geleitet. Die Linse 425 dient beispielsweise dazu, den Strahl zu formen, sodass auf den beiden Detektorflächen 426a, 426b das jeweils gleiche Strahlenbild abgebildet wird. Die Detektorflächen 426a, 426b sind so ausgebildet, dass die Detektorflächen 426a, 426b zwei unterschiedliche Wellenlängen detektieren, wobei die eine Detektorfläche als Referenzdetektor und eine Detektorfläche als Messdetektor ausgebildet ist.
In der beispielhaft gezeigten Ausführungsform ist die Sensoreinheit 43 im gleichen Bereich entlang der Küvette 5 angeordnet, wie die Sensoreinheit 42. Die Bohrung 531 (in Figur 9 nicht dargestellt) des Sensoranschlusses 53 liegt also unterhalb des Strahlengangs 429 der Sensoreinheit 42. Die Sensoreinheit 43 beziehungsweise der Sensorkopf 431 der Sensoreinheit 43 ist dazu in der Aussparung 532 des Bodens 523 der Küvette 5 angeordnet beziehungsweise wird durch Verbinden der Messeinheit 4 mit der Küvette 5 in die Aussparung 532 eingeführt.
Die Sensorstifte 411 der Sensoreinheit 41 ragen durch die Durchführungen 511 der Aufnahme 512 bzw. der Küvette 5 in den Innenraum 57 der Küvette. Die so angeordneten Sensorstifte dienen beispielsweise der Bestimmung des Atemgasflusses.
Die Figur 10 zeigt einen Querschnitt entlang der Küvette 5, wobei der Schnitt mittig durch den Boden 523 und Decke 524 geht. Über die Kopplung 60 der Küvette 5 ist das Y-Stück 54 mit der Küvette 5 verbunden. Um eine Leckage-freie Verbindung zwischen Y-Stück 54 und Küvette 5 zu ermöglichen ist in der Kopplung 60 eine Dichtung 55 angeordnet. Gegen ein versehentliches Lösen des Y-Stückes 54 von der Kopplung 60 ist ein Sicherungsring 58 in der Kopplung 60 angeordnet, welcher beispielhaft gleichzeitig auch als Axiallager 56 dient. Beispielsweise sind der Sicherungsring 58 und das Y-Stück 54 so ausgebildet, dass sich das Y- Stück 54 bei Verbindung mit der Küvette 5 hinter dem Sicherungsring 58 verhakt und somit gegen ein versehentliches Lösen gesichert ist.
Vorteilhafterweise weist insbesondere die Küvette 5 eine kompakte Bauweise auf, wodurch sich das Totraumvolumen in der Küvette 5, auch mit angeschlossenem Y-Stück 54, verringern lässt. Die maximale Länge 70 der Küvette 5 inklusive Y-Stück 54 und Anschluss 59 beträgt dabei 150 mm, bevorzugt maximal 80 mm, gemessen von der äußersten Kante der Küvette 54 bis zur äußersten Kante des Anschlusses 59, wie in Figur 11 dargestellt. Insbesondere liegt die Länge 70 in einem Bereich von 30 bis 80 mm, kann in manchen Ausführungsformen aber auch unter 30 mm liegen. In manchen Ausführungsformen liegt die Länge 70 bei 46 (+/- 15) mm. In manchen Ausführungsformen weißt beispielsweise das Y-Stück 54 kleinere Abmessungen auf, wodurch die Länge 70 reduziert werden kann. Der Anschluss 59 ist beispielsweise als Standardanschluss für ein Patienteninterface 3 oder eine Verbindung (z.B. Schlauchstück) zum Patienteninterface 3 ausgebildet. Je nach Ausführung des Patienteninterface 3 besteht also auch die Möglichkeit den Anschluss 59 entsprechend kompakter oder größer zu gestalten. Die Ausmaße des Anschlusses 59 hängen daher eng mit dem anzuschließenden Patienteninterface 3 zusammen.
Auch der äußere Durchmesser 73 des Anschlusses 59 ist von der Wahl des Patienteninterfaces 3 abhängig. Beispielsweise handelt es sich in der in Figur 12 a) gezeigten Ausführungsform um einen Standardanschluss für eine Trachealkanüle als Patienteninterface 3. Entsprechend fällt der äußere Durchmesser 73 des Anschlusses 59 mit 18.1 mm aus, wobei dies beispielsweise passend für einen 15 mm Innen-Konus ist. Je nach Patienteninterface 3 kann der äußere Durchmesser 73 aber auch geringer oder größer ausfallen. Wird als Patienteninterface 3 beispielsweise ein einfaches Röhrchen genutzt, durch welches das Lebewesen in die Küvette 5 ausatmet, kann der äußere Durchmesser 73 dem Röhrchen entsprechend geringer ausgeführt sein. In manchen Ausführungsformen beträgt insbesondere der Innendurchmesser des Anschlusses 59 eine zumindest ähnliche Größe wie der Innendurchmesser der Küvette 5 im Bereich der Sensoranschlüsse. Ist der innere Querschnitt der Küvette 5 und/oder des Anschlusses 59 nicht kreisförmig, so sollten die Querschnittsflächen in einem ähnlichen Bereich liegen, beispielsweise um nicht mehr als 200 mm2 und/oder 50% voneinander abweichen.
Gleiche Voraussetzungen gelten für Maße der Kopplung 60, welche insbesondere so ausgebildet sein sollten, dass beispielsweise ein Y-Stück 54 verbunden werden kann. Um eine möglichst kompakte Bauweise der Küvette 5 zu gewährleisten beträgt der äußere Durchmesser 72 der Kopplung beispielsweise zwischen 5 und 20 mm, diese Maße sind dabei primär für einen Einsatzzweck an Lebewesen mit kleinen Lungenvolumen (beispielsweise Frühgeborene) ausgelegt. Für einen Einsatz an Lebewesen mit größeren Lungenvolumina (und damit zusammenhängend auch größeren Atemflüssen) können dabei auch größere Durchmesser 72 (>20 mm) nötig sein.
Die Innenflächen 571a und 571b der Seitenwände 522a und 522b verlaufen parallel zueinander in einem beispielhaften Abstand 71 von 4,2 mm. Im Allgemeinen kann der Abstand 71 von 2 mm bis 100 mm, bevorzugt zwischen 2 mm und 10 mm betragen. Auch hier kann der Abstand 71 größer bemessen werden, je nach Lebewesen. In manchen Ausführungsformen der Küvette 5 sind die Seitenwände 522a, 522b beziehungsweise die Innenflächen 571a, 571b nicht flach, sondern rund ausgebildet, sodass die Küvette 5 zumindest im Bereich der Sensoranschlüsse 51, 52, 53 einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, hier wäre dann Beispielsweise der Durchmesser mit dem Abstand 71 zu bemessen.
Eine weitere Ansicht der Küvette 5 unter anderem mit den Längen 74, 75 ist in Figur 12 b) zu sehen. Die gesamte Länge 75 der Küvette 5, inklusive Kopplung 60 und Anschluss 59 beträgt zum Beispiel maximal 120 mm, bevorzugt weniger als 80 mm. In manchen Ausführungsformen liegt die gesamte Länge 75 der Küvette 5 in einem Bereich von 15 mm bis 50 mm. In manchen beispielhaften Ausführungsformen liegt die Länge 75 der Küvette 5 bevorzugt bei 36,5 (+/- 15) mm.
Die Länge 74 des Bereichs der Sensoranschlüsse 51, 52, 53 der Küvette 5 beträgt beispielsweise 5 (+/- 0,4) mm, kann aber auch in einem Bereich von 2 mm bis 25 mm variieren. Die Länge 74 entspricht in manchen Ausführungsformen der Messeinrichtung 1 auch der Breite 76 der Messeinheit 4, zumindest in dem Bereich der Gehäuseseiten 452, 454. Die Breite 76 der Gehäuseseiten 452, 454 kann in manchen Ausführungsformen auch um +/- 10 mm von der Länge 74 abweichen und liegt beispielsweise bei 12 (+/- 5) mm. Insbesondere sind auf der Länge 74 die Sensoranschlüsse 51 und 53 nebeneinander im Boden 523 der Küvette 5 angeordnet. Die Länge 74 wird somit maßgeblich auch durch die Ausmaße der Sensoranschlüsse 51, 53 mitbestimmt, jedoch nicht limitiert. Somit kann die Länge 74 auch größer gewählt werden als für die Sensoranschlüsse 51, 53 nötig wäre. Insgesamt sollte die Länge 74 zumindest so gewählt werden, dass sie ausreicht um die Messeinheit 42 anzuschließen.
Da die Y-Stücke in der Regel einen extra Anschluss für die Druckmessung umfassen, diese Messung aber idealerweise ebenfalls in die Messeinrichtung 1 integriert ist, ist es in manchen Ausführungsformen möglich, ein Y-Stück einzusetzen, welches diesen extra Anschluss nicht umfasst, wodurch eine weitere Verkürzung des Aufbaus ermöglicht wird.
Es ist zu verstehen, dass die zu Figuren 11 und 12 a, b, angegebenen Maße primär für beispielhafte Ausführungsformen für Lebewesen mit kleinen Lungen- und/oder Atemzugsvolumen dienen (kleine Tiere, Frühgeborene, Neugeborene, Babys). In Ausführungsformen, welche für Lebewesen mit größerem Lungen- und/oder Atemzugsvolumen (zum Beispiel ausgewachsene Menschen), kann es zum Teil nötig sein, die Maße entsprechend anzupassen.
In den Figuren 13 bis 16 sind weitere Ausführungsformen der Messeinrichtung 1, zum Teil in Kombination mit einem Patienteninterface 3 und/oder einem Beatmungsgerät 2 zu sehen. Soweit die Messeinrichtung 1 nur gasleitend mit dem Beatmungsgerät 2 verbunden wird, das Beatmungsgerät 2 also nicht auch zur Verarbeitung, Berechnung, Auswertung, etc. der Messsignale der Messeinheit 4 verwendet wird, kann jegliches Beatmungsgerät in Verbindung mit der Messeinrichtung 1 verwendet werden, soweit das Beatmungsgerät über eine Atemgasquelle verfügt. In manchen Ausführungsformen ist das System so ausgelegt, dass die Messeinrichtung 1 die Messsignale generiert und gegebenenfalls über eine interne Aufbereitungseinheit verarbeitet und diese (aufbereiteten und/oder verarbeiteten) Messsignale bzw. Messwerte an das Beatmungsgerät 2 weitergeleitet werden. Das Beatmungsgerät 2 ist dann beispielsweise so ausgebildet und eingerichtet, die Messsignale auszuwerten und/oder auszugeben. Dazu verfügt das Beatmungsgerät 2 zum Beispiel über eine Schnittstelle zur Verbindung mit der Messeinrichtung 1 beziehungsweise der Messeinheit 4 sowie über die nötigen Auswerte- und Berechnungseinheiten und gegebenenfalls Ausgabeeinheiten und/oder Anzeigeelemente. Darüber hinaus ist es auch denkbar, dass das System so ausgebildet ist, dass das Beatmungsgerät 2 die Atemgasquelle anhand der Werte und Daten der Messeinrichtung 1 über eine Steuereinheit automatisch ansteuert und Beatmungseinstellungen anpasst.
Die Messeinrichtung 1 ist in manchen Ausführungseinrichtungen so ausgebildet, dass sie über den Anschluss 59 entweder direkt mit einem Patienteninterface 3 verbunden werden kann und/oder wie in Figur 13 schematisch dargestellt über eine Verbindung 6 mit dem Patienteninterface 3 verbunden wird. Der Anschluss 59 kann beispielsweise auch so eingerichtet sein, dass die Messeinrichtung 1 beziehungsweise die Küvette 5 direkt als Teil in das Patienteninterface 3 integriert wird. In manchen Ausführungsformen ist auch das Patienteninterface 3 ein Teil der Küvette 5, beispielsweise wenn das Patienteninterface 3 lediglich aus einem Mundstück besteht, durch welches das Lebewesen zumindest ausatmet. Zur Auswertung und/oder Verarbeitung der Messsignale der Messeinheit 4 beziehungsweise der einzelnen Sensoreinheiten 41, 42, 43 ist die Messeinheit 4 beispielsweise mit zumindest einer Schnittstelle 44 ausgestattet, über welche beispielsweise ein Signalverarbeitungsgerät 10 angeschlossen wird, welche beispielhaft dazu ausgebildet ist, die Messsignale der Sensoreinheiten 41, 42, 43 zumindest in Messwerte umzuwandeln. In manchen Ausführungsformen ist ein solches Signalverarbeitungsgerät 10 auch bereits in die Messeinheit 4 integriert, wie beispielhaft in Figur 14 dargestellt. Beispielsweise dient dann die Schnittstelle 44 dazu, um die Messwerte weiterzugeben, beispielsweise an eine Anzeige und/oder an ein Beatmungsgerät 2, welches beispielsweise ausgebildet ist, die Messwerte auszuwerten und zu interpretieren. Wie vorgehend bereits beschrieben, kann die Messeinrichtung 1, speziell die Messeinheit 4, auch selbst über Aufbereitungs-, Berechnungs- und Auswerteeinheiten verfügen und gegebenenfalls auch Bedien- und Anzeigeelemente umfassen.
Figur 15 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der Messeinrichtung 1 in Kombination mit einem Beatmungsgerät 2 und einem Patienteninterface 3. Die Küvette 5 ist beispielhaft über die Kopplung 60 mit einem Y-Stück 54 verbunden. Das Y-Stück 54 ist wiederum über die gasleitenden Verbindungen 7 und 9 mit dem Beatmungsgerät 2 verbunden. Beispielsweise dient die Verbindung 7 als Inspirationsleitung, durch die Verbindung 7 wird also während des Einatmens des Lebewesens Atemgas von dem Beatmungsgerät 2 durch das Y-Stück 54 und die Küvette 5 über den Anschluss 59 und die Verbindung 6 zum Patienteninterface 3 geleitet, an welches beispielsweise ein Lebewesen angeschlossen ist. Die Verbindung 9 stellt beispielsweise den Exspirationsschlauch dar, über welchen das Atemgas während des Ausatmens des Lebewesens weggeleitet wird. Beim Ausatmen wird also das ausgeatmete Atemgas des Lebewesens von dem Patienteninterface 3 über die Verbindung 6 mit dem Anschluss 59 durch die Küvette 5 und das Y-Stück 54 und die Verbindung 9 zum Beatmungsgerät 2 geleitet. Beispielsweise werden sowohl während des Einatmens als auch während des Ausatmens durch die Sensoreinheiten 41, 42, 43 zumindest Atemgasfluss, Atemgasdruck und CO2-Konzentration des Atemgases gemessen. Die Messeinheit 4 ist beispielsweise über eine elektrische Verbindung 8 mit dem Beatmungsgerät 2 verbunden, welches die Messsignale der Sensoreinheiten zumindest auswerten und gegebenenfalls interpretieren und ausgeben kann.
Die Messeinrichtung 1 ist in manchen Ausführungsformen dazu ausgebildet beispielsweise über eine Ausatemeinrichtung 11 mit einem Beatmungsgerät 2 verbunden zu werden, wie in Figur 16 beispielhaft dargestellt. Dazu wird die Ausatemeinrichtung 11 beispielsweise über die Kopplung 60 mit der Küvette 5 gasleitend verbunden. Im Gegensatz zu der in Figur 15 beschriebenen Ausführung ist die Messeinrichtung 1 nur über eine gasleitende Verbindung 7 mit dem Beatmungsgerät 2 verbunden. Beispielsweise wird über diese gasleitende Verbindung 7 dem Lebewesen Atemgas während der Inspiration zugeführt. Während der Exspiration wird dann zum Beispiel über die Ausatemeinrichtung 11 das ausgeatmete Atemgas des Lebewesens, beispielsweise über ein Ventil, an die Umgebungsluft abgegeben.
In weiteren ergänzenden oder alternativen Ausführungsformen können sowohl die Messeinheit 4 als auch die Küvette 5 im und/oder am Beatmungsgerät 2 angeordnet sein. Beispielsweise ist die Messeinheit 4 in das Beatmungsgerät 2 integriert und die Küvette 5 kann von außen an die Messeinheit 4 angeschlossen werden. Somit wäre die Küvette 5 beispielsweise am Beatmungsgerät 2 angeordnet während die Messeinheit 4 im Beatmungsgerät 2 angeordnet ist. In manchen Ausführungsformen befindet sich die Messeinheit 4 so im Beatmungsgerät 2, dass die Küvette 5 ebenfalls in das Beatmungsgerät 2 integriert wird, sodass sie mit der Messeinheit 4 verbunden werden kann. Die gesamte Messeinrichtung befindet sich dann als im Beatmungsgerät 2. Weiter ist es auch möglich, dass die Messeinrichtung 1, bestehend aus Messeinheit 4 und Küvette 5, außen am Beatmungsgerät angebracht werden. Beispielsweise wird die Messeinrichtung 1 dazu direkt an einen gasleitenden Anschluss des Beatmungsgerätes 2 angeschlossen und optional über einen Haltemechanismus am Beatmungsgerät 2 fixiert.
Es ist beispielsweise auch möglich, dass wesentliche Elektronikkomponenten für die Messeinheit 4 in das Beatmungsgerät 2 integriert sind und die Messeinheit 4 ausschließlich aus den Sensoreinheiten 41, 42, 43 (sowie etwaige Verkabelung und Gehäuse) besteht. Weitere Komponenten wie beispielsweise die Stromversorgung liegen dann im Beatmungsgerät 2. Die Messeinheit 4 kann dann im Beatmungsgerät 2 angeschlossen werden. Hier kann beispielsweise eine Klicklösung verbaut werden, durch welche die Messeinheit 4 im Beatmungsgerät 2 lösbar fixiert wird.
Es ist also unter anderem möglich, dass beispielsweise die Messeinheit 4 im Beatmungsgerät 2 integriert ist (entweder fest installiert oder leicht entnehmbar/wechselbar) und/oder die Messeinheit 4 am Beatmungsgerät 2 angebracht und (lösbar) fixiert wird und/oder die Messeinheit 4 nicht direkt im oder am Beatmungsgerät 2 angebracht wird, sondern in Nähe des Lebewesens (beispielsweise ein Frühgeborenes/ein Patient) angeordnet wird. Gleiches gilt für die Küvette 5 - diese kann beispielsweise zusammen mit der Messeinheit 4 im Beatmungsgerät 2 integriert sein und/oder in dem Beatmungsgerät 2 an die Messeinheit 4 angeschlossen werden und/oder (außen) am Beatmungsgerät 2 an die Messeinheit 4, welche optional im oder am Beatmungsgerät 2 angeordnet sein kann, angeschlossen werden und/oder - gegebenenfalls zusammen mit der Messeinheit 4 - in der Nähe des Lebewesens angeordnet werden.
Bezugszeichenliste
1 Messeinrichtung
2 Beatmungsgerät 3 Patienteninterface
4 Messeinheit
5 Küvette
6 Verbindung
7 Verbindung
8 Kabel
9 Verbindung
10 Signalverarbeitungsgerät
11 Ausatemeinrichtung
41 Sensoreinheit
42 Sensoreinheit
43 Sensoreinheit
44 Schnittstelle
45 Gehäuse
51 Sensoranschluss
52 Sensoranschluss
53 Sensoranschluss
54 Y- Stück
55 Dichtung
56 Axiallager
57 Innenraum
58 Sicherungsring
59 Anschluss
60 Kopplung
61 Verbindungselement
70 Länge (Küvette + Y- Stück)
71 Ab stand
72 Außendurchmesser (Kopplung)
73 Außendurchmesser (Anschluss)
74 Länge (Sensoranschlüsse)
75 Länge (Küvette) 76 Breite (Messeinheit)
411 Sensorstift
421 Spiegel
422 Strahlenquelle
423 Linse
424a Prisma
424b Prisma
425 Linse
426 Detektor
426a Detektorfläche
426b Detektorfläche
427 Oberfläche
428a Oberfläche
428b Fläche
429 Strahlengang
431 Sensorkopf
451 Verbindungselement
452 Gehäuseseite
453 Gehäuseboden
454 Gehäuseseite
511 Durchführung
512 Aufnahme
521a Außenfläche
521b Außenfläche
522a Seitenwand
522b Seiten wand
523 Boden
524 Decke
531 Bohrung
532 Aussparung
571a Seitenfläche 571b Seitenfläche
A Winkel
B Verlängerung
C Verlängerung D Winkel

Claims

28
Ansprüche
1. Messeinrichtung (1) zur Analyse eines Atemgasstromes, umfassend zumindest eine Messeinheit (4) und eine Küvette (5), wobei die Küvette (5) lösbar mit der Messeinheit (4) verbunden ist und eingerichtet und ausgebildet ist, von einem Atemgas durchströmt zu werden dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (4) mindestens zwei Sensoreinheiten (41, 42) aufweist, wobei mindestens eine Sensoreinheit (41) ausgebildet ist einen Atemgasfluss zu bestimmen und mindestens eine Sensoreinheit (42) ausgebildet ist eine CO2- Konzentration in einem Atemgases zu bestimmen, die Küvette (5) mindestens zwei Sensoranschlüsse (51, 52) zum Anschluss der Sensoreinheiten (41, 42) zur Bestimmung von zumindest einem Atemgasfluss und zumindest einer CO2-Konzentration eines Atemgases umfasst.
2. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette mindestens drei Sensoranschlüsse (51, 52, 53) umfasst, wobei der mindestens dritte Sensoranschluss (53) ein Sensoranschluss für eine Sensoreinheit zur Bestimmung eines Atemgasdruckes ist.
3. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit mindestens drei Sensoreinheiten (41, 42, 43) umfasst, wobei die mindestens dritte Sensoreinheit (43) eine Sensoreinheit zur Bestimmung des Atemgasdruckes ist.
4. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (42) zur Bestimmung der CO2-Konzentration im Atemgas mindestens eine Strahlenquelle (422), mindestens eine Detektoreinheit (426), mindestens einen Spiegel (421), mindestens zwei Linsen (423, 425) und mindestens ein Prisma (424a, 424b) umfasst.
5. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Linsen (423, 425) als Fresnel-Linsen ausgebildet sind und mindestens eine der zwei Linsen (423, 425) an dem mindestens einem Prisma (424a, 424b) angeordnet ist.
6. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (42) mindestens zwei Prismen (424a, 424b) umfasst, wobei an jedem Prisma (424a, 424b) mindestens eine der mindestens zwei Linsen (423, 425) angeordnet sind.
7. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (421) ein Hohlspiegel ist.
8. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (421) zur hohen Reflexion von Strahlen in einem Wellenlängenbereich von 3500 nm bis 4600 nm, insbesondere im Wellenlängenbereich von 3910 +/- 100 nm und 4260 +/- 100 nm, bevorzugt mit Gold, beschichtet ist.
9. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (421) asphärisch ausgebildet ist.
10. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (421) anamorphotisch ausgebildet ist.
11. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoreinheit (426) mindestens zwei Detektorflächen (426a, 426b) umfasst.
12. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der mindestens zwei Detektorflächen (426a, 426b) zur Detektion einer von Wellenlängen in einem Bereich von 3950 nm bis 4550 nm, bevorzugt im Wellenlängenbereich von 4260 +/- 100 nm, ausgebildet ist und mindestens eine der mindestens zwei Detektorflächen (426a, 426b) zur Detektion von Wellenlängen in einem Bereich von 3600 nm bis 4200 nm, bevorzugt im Wellenlängenbereich von 3910 +/- 100 nm, ausgebildet ist.
13. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der mindestens zwei Detektorflächen (426a, 426b) als Messdetektor ausgebildet ist und mindestens eine der mindestens zwei Detektorflächen (426a, 426b) als Vergleichsdetektor ausgebildet ist, wobei die mindestens zwei Detektorflächen (426a, 426b) die gleiche Größe aufweisen und wobei die Detektorfläche (426a) zur Detektion von Wellenlängen in einem Bereich von 3950 nm bis 4550 nm, bevorzugt im Wellenlängenbereich von 4260 +/- 100 nm, als Messdetektor ausgebildet ist.
14. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlenquelle (422) eine Infrarot-Strahlenquelle, bevorzugt eine Glühlampe ist.
15. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Prisma (424a, 424b) als Umkehrprisma, bevorzugt als Dachkantprisma, ausgebildet ist.
16. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Prisma (424a, 424b) materialmäßig mit mindestens einer der mindestens zwei Linsen (423, 425) verbunden ist.
17. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Prisma (424a, 424b) einteilig mit mindestens einer der mindestens zwei Linsen (423, 425) hergestellt ist.
18. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (5) zwischen einer der mindestens zwei Linsen (423, 425) und dem mindestens einem Prisma (424a, 424b) angeordnet ist.
19. Messeinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (5) zwischen zwei Prismen (424a, 424b) angeordnet ist, wobei die zwei Prismen (424a, 424b) zwischen zwei Linsen (423, 425) angeordnet sind, sodass sich eine Abfolge Linse (423), Prisma (424b), Küvette (5), Prisma (424a), Linse (425) ergibt. 0. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (421), die Strahlenquelle (422), die Linsen (423, 425), die Prismen (424a, 424b) der Sensoreinheit (42) und der Sensoranschluss (52) der Küvette (5) zum Anschluss der Sensoreinheit (42) zur Bestimmung der CO2- Konzentration nicht mit einer Antireflexionsbeschichtung beschichtet sind.
21. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamttransmission der Optik bestehend aus Spiegel (421), Strahlenquelle (422), Linsen (423, 425) und Prismen (424a, 424b) der Sensoreinheit (42) sowie der Küvette (5), über 50% beträgt, bevorzugt über 60%.
22. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prismen (424a, 424b), die Linsen (423, 425) und die Küvette (5) aus einem Kunststoff hergestellt sind, wobei der Kunststoff bei einer Materi al stärke von 2 mm eine Transmission von Infrarot- Strahl en, bevorzugt im Wellenlängenbereich zwischen 3910 +/- 100 nm bis 4260 +/- 100 nm, von über 85 %, bevorzugt über 90%, mehr bevorzugt über 92%, aufweist.
23. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prismen (424a, 424b), die Linsen (423, 425) und die Küvette (5) bei einer Materi al stärke von 2 mm eine Transmission von Infrarot- Strahl en, bevorzugt im Wellenlängenbereich von 3910 +/- 100 nm und 4260 +/- 100 nm, von über 85 %, bevorzugt über 90%, mehr bevorzugt über 92%, aufweisen.
24. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff zu über 90 Gewichts-% ein Polysulfon, ein Polyethersulfon, ein Polymethylenmethacrylat, ein Polycarbonat, ein Polytetrafluorethylen, Polyethersulfon, Poly(arylensulfon), ein Polyimid, ein Polyamid und/oder eine Mischung aus mindestens einem der aufgezählten Polymere und optional einem weiteren Polymer ist.
25. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Prisma (424a, 424b) der Sensoreinheit (42) aus einem Polysulfon und/oder einem Polyethersulfon und/oder einem Polycarbonat hergestellt ist.
26. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Linsen (423, 425) aus einem Polysulfon und/oder einem Polyethersulfon und/oder einem Polycarbonat hergestellt sind.
27. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Linsen (423, 425) und das mindestens eine Prisma (424a, 424b) der Sensoreinheit (42) zur Bestimmung der CO2-Konzentration, sowie die Küvette (5) aus einem Polysulfon und/oder einem Polyethersulfon und/oder einem Polycarbonat hergestellt sind.
28. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche (427, 428) eines der Prismen (424a, 424b) zusammen mit einer Oberfläche (427, 428) eines zweiten Prismas (424a, 424b) eine sich verjüngende Spalte bilden, wobei die Küvette (5) im Bereich des Sensoranschlusses (52) zum Anschluss der Sensoreinheit (42) zur Bestimmung der CO2-Konzentration einen zu der verjüngenden Spalte passenden äußeren Querschnitt aufweist.
29. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (5) einen Innenraum (57) aufweist, wobei der Innenraum (57) zumindest zwei Seitenflächen (571a, 571b) aufweist, welche parallel zueinander verlaufen, wobei die beiden Seitenflächen (571a, 571b) jeweils eine Ebene (C) definieren, und wobei die Küvette (5) zumindest zwei Außenflächen (521a, 521b) aufweist, wobei die Außenflächen (521a, 521b) jeweils eine Ebene (B) definieren und die beiden Ebenen (B) in einem Winkel (A) zueinanderstehen, und wobei die Ebenen (C) in einem Winkel (D) zu den Ebenen (B) stehen, wobei der Winkel (D) halb so groß ist wie der Winkel (A).
30. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (5) eine Kopplung (60) umfasst, wobei die Kopplung
(60) dazu ausgebildet und eingerichtet ist, ein Y-Stück (54) und/oder eine Ausatemeinrichtung (11) mit der Küvette (5) gasleitend zu verbinden.
31. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (5) und das Y-Stück (54) und/oder die Ausatemeinrichtung (11) drehbar miteinander verbunden sind.
32. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (5) und das Y-Stück (54) und/oder die Ausatemeinrichtung (11) so verbunden sind, dass sie gegen ein versehentliches Lösen gesichert sind.
33. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung (60) zur Verbindung von Küvette (5) und Y-Stück (54) und/oder die Ausatemeinrichtung (11) zumindest eine Dichtung (55), zumindest einen Sicherungsring (58) und zumindest ein Axiallager (56) aufweist, wobei der Sicherungsring (58) gegen das versehentliche Lösen sichert.
34. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Axiallager (56) und ein Sicherungsring (58) gemeinsam als ein Funktionsbauteil ausgebildet sind.
35. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (5) einen Anschluss (59) für eine gasleitende Verbindung (6) zu einem Patienteninterface (3) aufweist, wobei dieser Anschluss einteilig mit der Küvette (5) hergestellt ist.
36. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (5) und die Messeinheit (4) über zumindest ein Verbindungselement (451) der Messeinheit (4) und zumindest ein Verbindungselement
(61) der Küvette (5) miteinander lösbar verbunden sind.
37. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Verbindungselemente (61, 451) ein Klick-System ausbilden.
38. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensoranschluss (51) zum Anschluss einer Sensoreinheit (41) zur Bestimmung des Atemgasflusses zumindest eine Durchführung (511) für zumindest einen Sensorstift (411) aufweist.
39. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensoranschluss (51) zumindest eine Aufnahme (512) zur Aufnahme der Sensoreinheit (41) zur Bestimmung des Atemgasflusses aufweist, wobei die zumindest eine Durchführung (511) für den zumindest einen Sensorstift (411) in der Aufnahme (512) angeordnet ist. 32
40. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensoranschluss (52) zum Anschluss einer Sensoreinheit (42) zur Bestimmung der CO2-Konzentration ausgebildet und eingerichtet ist, die Küvette (5) aufzunehmen, sodass die Außenflächen (521a, 521b) der Küvette (5) formschlüssig an den Prismen (424a, 424b) und/oder der Linse (423) anliegen.
41. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensoranschluss (52) zum Anschluss einer Sensoreinheit (42) zur Bestimmung der CO2-Konzentration im Wesentlichen als zwei sich gegenüberliegende, ebene, glatte Außenflächen (521a, 521b) der Seitenwände (522a, 522b) der Küvette ausgebildet ist.
42. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensoranschluss (53) zum Anschluss einer Sensoreinheit (43) zur Bestimmung des Atemgasdruckes zumindest eine Aussparung (532) zur Aufnahme des Sensorkopfes (431) der Sensoreinheit (43) sowie eine Bohrung (531) von der Aussparung (532) in den Innenraum (57) der Küvette (5) aufweist.
43. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (5) eine gesamte Länge (75) von weniger als 120 mm, bevorzugt weniger als 80 mm, aufweist.
44. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke der Küvette (5) im Bereich des Sensoranschlusses (52) zum Anschluss einer Sensoreinheit (42) zur Bestimmung der CO2-Konzentration zwischen 0,5 mm und 3 mm, bevorzugt zwischen 0,8 mm und 2 mm beträgt.
45. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke der Küvette (5) im Bereich des Sensoranschlusses (52) zum Anschluss einer Sensoreinheit (42) zur Bestimmung der CO2-Konzentration ein sich verjüngendes Querschnittsprofil aufweist.
46. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (5) in ein Patienteninterface (3) integrierbar ist.
47. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Sensoreinheiten (41, 42) der Messeinheit (4) gemeinsam in einem Gehäuse (45) angeordnet sind.
48. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem einen Gehäuse (45) zumindest drei Sensoreinheiten (41, 42, 43) der Messeinheit (4) angeordnet sind.
49. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (41) zur Bestimmung des Atemgasflusses nach dem Prinzip einer thermischen Gasflussbestimmung arbeitet.
50. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (41) zur Bestimmung des Atemgasflusses nach dem Prinzip der thermischen Anemometrie, bevorzugt der Hitzdrahanemometrie, arbeitet.
51. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (41) zur Bestimmung des Atemgasflusses 33 zumindest einen Sensorstift ( 11) umfasst, wobei der zumindest eine Sensorstift (411) durch die Durchführung (511) zumindest teilweise in den Innenraum (57) der Küvette (5) geführt wird.
52. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (43) zur Bestimmung des Atemgasdruckes den Atemgasdruck über eine Differenz zum Atmosphärendruck bestimmt.
53. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (43) zumindest einen Sensorkopf (431) umfasst.
54. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (5) ein Gewicht von unter 80 g, bevorzugt unter 30 g aufweist.
55. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (1), bestehend aus Messeinheit (4) und Küvette (5) ein Gesamtgewicht von unter 120 g, bevorzugt unter 60 g aufweist.
56. Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (4) als Mehrwegartikel und wiederverwendbar ausgeführt ist und/oder die Küvette 5 als Einwegartikel ausgeführt ist.
57. System zur Analyse eines Atemgasstromes mindestens umfassend a. ein Beatmungsgerät (2), b. ein Patienteninterface (3), dadurch gekennzeichnet, dass das System ferner eine Messeinrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst, wobei die Messeinrichtung (1) mit dem Patienteninterface (3) und dem Beatmungsgerät (2) gasleitend verbunden ist.
58. System nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (5) über den Anschluss (59) mit dem Patienteninterface (3) verbunden ist und die Küvette (5) über das Y-Stück (54) mit dem Beatmungsgerät (2) verbunden ist.
59. System nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Messeinheit (4) der Messeinrichtung (1) im und/oder am Beatmungsgerät (2) angeordnet ist.
60. Küvette (5) zur Verwendung in einer Messeinrichtung (1) zur Analyse eines Atemgasstromes, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (5) mindestens zwei Sensoranschlüsse (51, 52) zum Anschluss von Sensoreinheiten (41, 42) zur Bestimmung von zumindest einem Atemgasfluss und zumindest einer CO2- Konzentration eines Atemgases umfasst.
61. Messeinheit (4) zur Verwendung in Messeinrichtung (1) zur Analyse eines Atemgasstromes, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinheit (4) mindestens zwei Sensoreinheiten (41, 42) aufweist, wobei mindestens eine Sensoreinheit (41) ausgebildet ist einen Atemgasfluss zu bestimmen und mindestens eine Sensoreinheit (42) ausgebildet ist eine CO2-Konzentration in einem Atemgases zu bestimmen.
62. Sensoreinheit (42) zur Bestimmung der CO2-Konzentration eines Atemgases, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (42) mindestens eine Strahlenquelle (422), 34 mindestens eine Detektoreinheit (426), mindestens einen Spiegel (421), mindestens zwei Linsen (423, 425) und mindestens ein Prisma (424a, 424b) umfasst.
63. Sensoreinheit (42) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Linsen (423, 425) als Fresnel-Linsen ausgebildet sind und mindestens eine der zwei Linsen (423, 425) an dem mindestens einen Prisma (424a, 424b) angeordnet ist.
64. Sensoreinheit (42) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Prisma (424a, 424b) materialmäßig mit mindestens einer der mindestens zwei Linsen (423, 425) verbunden ist.
65. Sensoreinheit (42) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Prisma (424a, 424b) einteilig mit mindestens einer der mindestens zwei Linsen (423, 425) hergestellt ist.
66. Sensoreinheit (42) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Prisma (424a, 424b) und die Linsen (423, 425) aus einem Kunststoff hergestellt sind, wobei der Kunststoff bei einer Material stärke von 2 mm eine Transmission von Infrarot- Strahl en, insbesondere im Wellenlängenbereich von 3910 +/- 100 nm und 4260 +/- 100 nm, von über 85 %, bevorzugt über 90%, mehr bevorzugt über 92%, aufweist.
67. Sensoreinheit (42) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff zu über 90 wt% ein Polysulfon, ein
Polyethersulfon, ein Polymethylenmethacrylat, ein Polycarbonat, ein
Polytetrafluorethylen, Polyethersulfon, Poly(arylensulfon), ein Polyimid, ein Polyamid und/oder eine Mischung aus mindestens einem der aufgezählten Polymere und eines oder mehreren weiteren beliebigen Polymeren ist.
68. Prisma (424a, 424b) zur Verwendung in einer Sensoreinheit (42) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Prisma (424a, 424b) einteilig mit einer Linse (423, 425) hergestellt ist, wobei die Linse (423, 425) eine Fresnel-Linse ist
69. Verfahren zur Herstellung von optischen Bauteilen aus Polysulfon und/oder Polyethersulfon und/oder Polycarbonat durch Spritzguss, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Bauteile Prismen (424a, 424b) und Linsen (423, 425) sind.
70. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Prisma (424a, 424b) einteilig mit einer Linse (423, 425) hergestellt wird.
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