TW470658B - Medical air hose having internal flow heater - Google Patents

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Anthony V Beran
Gordon Shigezawa
Morris Minch
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Respiratory Support Prod Inc
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Description

470658 五、發明說明α) 發明背景 1. 發明領域 | 本發明是有關於在導管中溫度及/或溼度的控制，以 ί |將氣體（例如，空氣或氧氣）傳送至醫療患者。特別地，I I本發明是有關於具有内部加熱元件的管線，以控制其内氣 體的溫度及溼度，之後再傳遞到病患。 2. 先前技藝之說明 目前使用的系統是用於協助將空氣或其他氣體，傳遞 |至因為各種原因，而本身無法呼吸的病患。人類的上氣道| I是用於在經由氣管傳遞到肺部之前，將吸入的空氣加熱並| I溼潤的部位。本身無法呼吸的病患需要通氣機的協助。從 通氣機所傳遞的空氣，通常是乾燥的，其來自於壓縮機或 液態的氧氣來源。當這個空氣傳遞至進行上氣道分流術的 病患時，病患下氣道的黏膜層及感覺組織會變乾，並且需I I要另外的代謝需求，以將空氣溫暖至體溫。長期通氣而無 j !溼潤的病患，會在下氣道形成黏膜栓塞，其需要插入的抽 I i吸，以及可維對下氣道組織產生損害，其可使氣道的乾燥 更為惡化。增加的代謝需求，會將額外的張力置於所有的 生理系統上，並且會威脅病患的後果。因此，通氣的空氣 通常要先加熱並溼潤，再傳遞至通氣支持物上的病患，其 i上氣道是以一内氣管或氣管造口術管子而繞道。 ! 傳統的通氣機空氣溼潤，包含將水溫暖至一升高的溫 i度，以及將吸入的空氣流過或流經加熱的水，以得到有效
I 的溼度，以及將所得到的水蒸汽/空氣混合物，平衡至溼 111 1 _ l_l ί I ίΙΙ 1097-3395-PF'pid 第5頁 470658 發明說明（2) 潤器的溫度。 典型地是波狀 内氣管或氣管 提供低阻力' 需要過多的力 術管子，在其 因為通氣 源於皺紋而產 在加熱流動及 加熱的空氣沿 氣，導致氣流 溫度的下降會 積在管子外部 致大量的水聚 之特定危險， 術管子的話， 集到的水，會 染。最後，除 付要傳遞至病 為了減少 的軟管已用於 軟管的熱損失 標準電阻線形 軟管周圍。在 將吸入的 的聚乙埽 造口術管 輕重量、 氣。軟管 中’空氣 機迴路軟 生的大表 環繞軟管 著軟管傳 中溫度的 減少空氣 。由於空 積在管子 如果其累 可能會流 形成細菌 了離開通 患的空氣 水分的沈 將另外的 。傳統的 式的加熱 一些例子 空氣經 軟管， 子連接 高度彈 適於配 可傳遞 管典型 面積， 之相對 導，_ 下降。 懸浮水 氣冷卻 的皺紋 積足夠 到肺部 繁殖的 氣機的 之溫度 積並維 熱加到電加熱j 元件， 中5電 由通氣機 而引導至 。設計互 性的流動 合面罩或 至病患。 地具有相 因此，明 較冷的周 些熱會散 在流經軟 氣的能力 產生之氣 處。凝結 的量滴到 。此外， 肥沃場所 溫·度之外 ’產生了 持適合的 流動的空 軚管或管 其包埋在 F且線在纏 迴路軟管或 病患，此軟 相連接的軟 通道、使得 内氣管或氣 當薄的壁， 顯的熱轉移 圍空氣之間 失到軟管外 管的潮溼空 ，使得一些 流座度的減 的水會引起 内氣管或氣 在溫暖的軟 ’可引起氣 ，溫度的下 不確定性。 空氣溫度， 氣中，以對 線，係使用 軟管壁中或 繞軟管之前 管子， 管是與 管，以 吸入不 管造〇 以及導 會發生 。隨著 部的空 氣中， 水氣沈 少，導 對病患 管造C7 管中收 道的感 降也使 t力D熱 抗沿著 固體或 圍繞在 ’先螺
470658 I五、發明說明（3) I旋地纏繞一支持螺紋。這些軟管在壁上提供熱’藉由對流 而將熱傳送到軟管内部的流動。此外，加熱元件也可疏鬆 地串在軟管的内腔。在這個例子中，熱從加熱元件經由位 於加熱元件上的絕緣體，而引導至軟管的内腔。 針對螺旋纏繞的加熱線元件會有問題在於’由於功率 !密度的變化而形成局部的熱斑。功率密度的變化是由在元 I件的短區域上，不一致的螺旋強度所引起。對於這個元件 的製造商，纏繞的強度似乎是特別難以維持’並且需要專 門的測試及配備’才能南速地擠壓成形拓作。局部的熱斑 可經由軟管壁而融化，並且呈現火的徵兆。 發明目的及概述 | * 本發明的第一目的是提供彈性管線一加熱器，其克服 |先如技藝的缺點，並且在一指定的溫度及渔度下，改善氣 體的傳遞。 本發明的另一目的是提供一加熱器’其可減少由於燒 灼所5丨起之管線無效的發生率。 ! 本發明的另一目的是提供一加熱器，其可適合於目前 i的氣體傳遞系統。 I 仍是本發明的另一目的是提供一加熱器，其可較先前 的加熱系統更有效地加熱氣體。 本發明的目的是利用以下元件而達成：具有延長彈性 I的塑膠條帶（ribbon)，其配置於管線内部，一般是沿著 !中心區域，並主要地延伸管線的長度，以及藉由條帶而完
470658 五、發明說明（4) 成的加熱元件，以加熱空氣。本發明之較佳具體實施例是 在傳遞點上使用一溫度計，用於調整加熱器，以在傳遞至 病患的點上維持加熱的及潮溼的空氣之溫度。 圖示之簡單說明 本發明之圖示及特徵可從附屬的申請專利範圍而變得 顯而易見。本發明的組織及操作方法以及其他的目的及優 點，可參考以下的說明，配合所附圖示而更為了解。 第1圖是太發明較佳具體實施例之溼潤系統的透視 圖，包括使用產生的潮澄空氣； 第2圖是連接到加熱管線之内氣管的部份剖面側視 圖 第3圖是本發明較佳具體實施例之部份剖面高層透視 圖 第4圖是沿著第3圖所指示的線之橫切面透視圖；以及 第5圖是本發明所示加熱元件内的彈性條帶之橫切面 透視圖。 參考標號之說明 20 、21 :管線； 22 、2 3 :轉接器 24 :第二端； 2 5 :轉接器； 26 :連接器； 30 :條片； 32 :埠； 34 :條帶； 38 :内壁； 42 :加熱元件；
1097-3395-?F-ptd 第8頁 100 104 112 116 120 124 •'發明說明（5) 42a :單數電線 氣供應軟管； 水供應儲存器； 腔室； 電纜線； 管線； 電纜。 42b ^ 42c M2d · ^ ^ ^ . lno .複數電線 02 .空氣溼濶機； 1 0 6 :管子； 114 :出口蠕； 118 :溫度探針； 122 :收集器； 較佳具體實施例之詳細說明 以下的說明提供在此技藝 明5並且列山夸祐太旅ns々η 製造及使用本發 對於孰染“發明之攻佳模式。“，各種的潤飾 烈心於此技藝者是明顯的， 在此處定義，特別是媒徂一 a袖口為本發明的一般原理已 合於將加埶&、ki'加熱器用於彈性管線，特別適 於將加熱的、潮溼的空氣傳遞至病患。 利用本發明之傳遞加埶的处 =示於第1圖。一彈性的波狀 道提供將潮溼的空氣傳遞至病患的通 接， ^、、、 s狀轉接器23處與一空氣溼潤機i 〇2連 圖）Ι:ί二端24在轉接器25處與-内氣管（參見第2 造口術管子連接，或在-些例子中，與要置於 W 1、商人的面罩連接。空氣溼潤機102將空氣加熱並溼 潤至適合於病患接受的條件。 供庳ί:?1® 供應儲存器104連接至管子106，將水 仏應至空氡渔潤機m内部的加熱平台（未顯示）。 加
ltm-3395-PF.ptd 第9頁 470658 五、發明說明（6) 平台外罩於腔室11 2 ’以及平台將水溫升高至可釋放足夠 量的蒸汽進入腔室11 2中。連接至通氣機（未顯示）的空 氣供應軟管100，將空氣（或其他要傳遞的氣體）傳遞2 腔室112中，在其中’空氣遇到水蒸汽。來到腔室u/的空 氣與水蒸汽混合’並且在水蒸汽的存在下加熱至—溫产， 此溫度是受到平台的溫度所控制。空氣離開腔室i 1 9，在 出口端114加熱並”溼潤"，並且連接至管線12〇的轉接器 2 2 ° 在管線20的入口處，是-連接器26 (參見第 ， 其與一内連收集器122及從渥潤機102的控制器/監視哭 來的電纜線116配合，以接受從控制器/監視器出 壓。連接器26是藉由延伸自或固定在埠32的條而也 住。連接器26是是以電連接至加熱元件42，其藉由帶 而支持或在條帶34的範圍内。如以下更谁 2 ^ /、帶 34支持加熱元件42，•用於控 二弹 度及溼度。 牡s線20内部的溫 管線20從腔室Π2接受潮溼的空韻，、， 線的長度流動。管線2〇在复 人、亚且空氣沿著管 子生足以彎曲管線20，但也堅固的足以乂 =，具有彈 形。彈性條帶34 I # . ' 在考曲下維持其外 绩9Π: 具有一外形（參見第4圖）， 線2〇的内壁38 ’具有足夠）纟延伸至管 滑出管線20，但卻維持彈性传彈性條帶34可滑進及 他的外形對於彈性條帶34是：：34位：管線2。的中心。其 三角形，但一般較此的例如具有三個輪輻之 ‘圭的疋如第2圖所示之平面，因為其可 470658 五、發明說明（7) 較更複雜的外形提供較佳的彈性 有相當高熔點的塑膠材料 2性條帶34較佳是由具 於軟管材料組成物的配方之π乙烯較佳的塑膠材料是相似 彈性條帶在靠近其外形；帶 用於加熱流進管線2〇的法仏 处帝有—加熱元件42，其 線=式，配備在彈性：帶3:: = =體電阻 凡件42可位於彈性條帶 ^卜生條W4中。加熱 中，加熱元㈣是突㈣性條帶^在―較佳具體實施例 足夠的薄，以將加熱元件所產生的f圖)η只要條帶是 >^42a T ^ ^ ^34 ^ Λ ^ ^ € 線42b、42c、42d (參見第'^可使用複數電 支持的導電元件，可串* Jf42或其他由條帶34 成所要的加熱器迴路^⑹：二5串聯及並聯，以組 終止，以、d：? 〜熱兀件42較佳在單點開始及 連接。& —,料34形成線圈，使得電源可在單點處 潤機二二二^== 6而連接到空氣澄 电原i、應器（參見第1圖）。供給電壓以在加 二凡，内產生電流，然後由於電線的電阻而產生熱。將加 =、7L件42所產生的熱能，轉移至沿著管線2〇流動的潮溼空 氣。如果供給更多的電壓給加熱元件42的話，則更 = 能將會供應至出口 24的低溫空氣，並且可調整加熱的量”，、、 :維持出口 24的空氣之適當溫度。具有延伸管線長度的加 ‘、、、兀件42，可使得空氣的加熱立刻傳遞至病患，並可減少 潮溼空氣凝結的可能性。為了進一步控制要傳遞給病患的 470658
五、發明說明（8) 空氣之溫度，可將一溫度探針118置於管線出口處24的¥連 接器25 ’以測量傳遞給病患的空氣之出口溫度。溫度是經 由電纜1 24而連接至溼潤機1 〇2内的控制器/監視器5然後 |調整供應至加熱元件42或加熱板的電源，以維持所要的出 口溫度。 ’ 管線終止在，'Y"連接處25或另外的” T"接合點處，其較 佳地是塑膠，以及γ連接處是接到一傳遞裝置，例如第2圖 所示之内氣管130。其他的傳遞系統也是可能的，例如，^ 呼吸面罩或氣管造口術管子，並且這些傳遞系統 |個之操作’都是在此技藝中之人士所熟知的。病患排出的 虱體疋藉由官線2 i而帶走，其也可包括相似於管線2 〇的加 熱元件。這是因為從病患離開的空氣是潮溼的，並且相同° 的凝結危險（例如，細菌聚集及維持）是存在於管線的排 出側。 本發明在許多方 俜。假片層空氣流動 生在接近軟官橫切面 度，也顯示沿著管線 處降到最低。在空氣 保熱更有效率地傳導 熱交換至空氣流動的 熱交換而增強。沒有 帶，加熱元件的位置 的熱傳遞會發生在加 面是優於先前 存在於軟管内 的中心部位。 中心區域有最 流動中心的加 至流經内腔的 效率，是藉由 支持加熱元件 無法保證位於 熱器太接近或 ’其中大多數 在管線20中的 大的速度，而 熱元件42的位 空氣e由加熱 促進最大的空 ’例如本發明 管線中心，並 靠著内部的軟 流動體發 流動體速 在管壁38 置，可確 元件42而 氣流動之 的彈性條 且不充足 管壁。這 470658 五、發明說明（9) 導致更多的熱能轉移到管壁而 s 的凝結。此外，加熱元件接觸=疋空氣，並且會發生局部 融化及可能的燃燒之位置。 ^ '的位置，會變成危險的 然而，在本發明中，加熱 管壁38處固定，並且藉由φ 在遠離通氣機迴路軟 1 口又符條帶 !心’在高速空氣流動處的高消束4而罪近空氣流動的中 的’因為熱藉由傳導而散^ 5主 置之溫度是減少到最小 空氣而對流。融化軟管戎如 ^條可’並且藉由周圍的 ;支持在氣流中心的加； 散被分散開，並且能量的轉移增至最大/最小，”中，消 在另一具體實施例中，加埶开^^ 持元件上的電阻線，#曰、^ 件可以是螺旋纏繞一支 建槿及雷的、鱼盐3 ’以相似的塑膠支持結構而突出。 運構及電的連接疋相似於前述 是，埶鑪孩芬赍脚从 ' k妁一組貝鈿例。也應了解的 型的餘刻金屬箱 '或條帶所提供或包埋的導^^類 施。 、J貝 ^ 熟悉於此技藝者將了解，在部脫離本發明的精神及範 ，之外，可對上述較佳具體實施例進行各種的更動及潤 #。因此，應了解的是，在所附的申請專利範圍之範缚 内’本發明可實施不同於此處所述之特定的具體實施例。
1097-3395-?F.p;d 第13頁

Claims (1)

  1. 六、申請專利範圍 下，t —種彈性管線加熱系統，用於在一控制的溫度 ' 攸—來源將一氣體傳遞至/受體病患，該系統包括： 彈性中空管線，包括定義一内部區域的内壁； 兮技延長的、平的、固體的、彈性的絕緣條帶，配置在 體二，並且實質上從該來源的近端，延伸至靠近該受 、端，該條帶具有相鄰内璧之第一及第二邊，以及一 曰。卩份’位於該管線的中心内部區域内；以及 氣體:^元’位於該條帶内炎與該内壁間隔，用於隨著 中i "τ蠕流經末端而加熱氣髏，以避免液體在彈性管線 其;條"?利範圍第1項”線加熱系統， '、朮疋固定地配置在該管線中。 其中3兮:嫌申請專利範圍第2項所述之彈性管線加熱系絶， 中f條帶^與該管線整體地形成。 、、先 其中蜂凊專利範圍第3項所述之彈性管線加熱系缔 ^。μ u▼是機械性地與該管線擠壓，以形成一整體單 其中^用如:力::專圍第1項所述之彈性管線加熱系統， 6如、^々虱體的電單元，包括一導電電線。 其中該導電雷"二利二®第5項所述之彈性管線加熱系統， 7 如申。'’泉疋機械性地在該條帶中擠壓。 其中該導電^^第1項所述之彈性管線加熱系統， 端，使得電超路可^帶的近端延伸至束端，再回到近
    塔了在該條帶的近端處形成。 六、申請專利範圍 8. 如申請專利範圍第5項所述之彈性管線加熱系統， 其中該用於加熱氣體的電單元，包括複數的導電電線，其 一般從該條帶的近端處延伸至該條帶末端處。 9. 如申請專利範圍第1項所述之彈性管線加熱系統， 其中該通道是由聚乙烯製成。 10. 如申請專利範圍第1項所述之彈性管線加熱系 統，其中該用於加熱氣體的電單元，包括由該條帶支持的 一導電箍。 第1項所述之彈性管線加熱系 的電單元，包括由該條帶支持的 c 申請專利範圍第1項所述之彈性管線加熱系 用於加熱氣體的電單元，包括由該條帶支持的 金屬箔。 申請專利範圍第1項所述之彈性管線加熱系 置在該管線中的該條帶是可移除的。 種改善的系統，以用於將加熱潮溼的氣體傳遞 患，該系統包括： 體的裝置； 一彈性導管而移除該潮溼氣體的裝置； 内壁之彈性導管，該彈性導管在一第一端連接 氣體的裝置；以及 元件，配置在該彈性導管内，以及一般地跨過 ，該加熱元件與該彈性導管的該内壁分離，使 申請專利範圍 用於加熱氣體 11. 如 統，其中該 一導電薄膜 1 2 ·如 統，其中該 一導電#刻 13. 如 統，其中配 至 該 該 14. 一 醫療病 一產生潮渔氣 一經由 一具有 產生潮溼 一加熱 彈性導管
    1097-3395-??.p;d 第15頁 470658 六、申請專利範圍 得熱傳遞至空氣流 熱元件包括一延長 此塑膠具有一延伸 件，位於該 氣在彈性導 15. 如 條帶是一聚 16. 一 一溼潤 固體條 管内沈 申請專 乙稀樹 種傳遞 器，用 動，其中該空氣的速度是最 的、平的、固體絕緣的塑膠 内部中心區域的寬度，以及 帶内，以提供足夠的熱，避 積一液體。 利範圍第1 4項所述之系統， 大的，該加 彈性條帶， 一熱產生元 免潮渔的空 其中該固體 彈性波狀中 壁，並且將 一延長 約營線的寬 中空管線的 一電熱 加熱潮渔的 端與
    脂。 一控制 於提供 空管線 溼潤器 的、固 且位於 置；以 員，沿 以避免 溫度的潮溼氣體之系統，包含： 一潮溼氣體； ，其具有定義一内部 連接，以接受潮溼氣 體絕緣的塑膠彈性條 内壁，使得條帶的中 及 著條帶延伸並在條帶 液體在彈性管線中形 區域的内 體； 帶，具有大 心部位靠在
    1097-3395-?F-?td 第16頁
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