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Die Erfindung betrifft eine Nasenkanüle für High-Flow-Beatmung, wobei die Nasenkanüle einen Basiskörper mit einem Hohlraum, ein Schlauchanschlusselement zum fluidkommunizierenden Verbinden eines Schlauchs mit dem Hohlraum, und ein erstes und ein zweites von dem Basiskörper weg weisendes Nasenrohr zum fluidkommunizierenden Verbinden je eines Nasenlochs mit dem Hohlraum aufweist.
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Patienten, die selbständig atmen können, jedoch zusätzlich Sauerstoff benötigen, werden mit einer High-Flow-Sauerstofftherapie behandelt. Bei dieser Therapie wird dem Patienten erwärmtes und angefeuchtetes Atemgas in Form eines Gemisches aus Sauerstoff und Luft zugeführt. Dies verbessert die Oxygenierung des Patienten. Als Schnittstelle zwischen dem Beatmungsgerät und dem Patienten wird eine Nasenkanüle benutzt. Dabei existieren Varianten, bei denen jedes Nasenloch mit einem eigenen Schlauch behandelt wird und bei denen lediglich ein Schlauch für beide Nasenlöcher genutzt wird, um die Anzahl der Schlauchverbindungen gering zu halten. Die Erfindung behandelt die Alternative mit einer Schlauchverbindung für beide Nasenlöcher.
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Bei einer Nasenkanüle mit einer Schlauchverbindung wird der Schlauch von einer Seite des Patienten an die Nasenkanüle herangeführt. Die Nasenkanüle verfügt dabei über zwei hohle Nasenstachel, die in je eines der Nasenlöcher eingeführt werden. Einer der Nasenstachel ist dabei näher am Schlauch angeordnet als der andere. Dadurch entsteht am Eingang des schlauchabgewandten Nasenstachels ein Staudruck, der durch das Umlenken des Atemgasstroms am Eingang dieses Nasenstachels entsteht. Dadurch fließt durch den schlauchseitigen Nasenstachel mehr Gas als durch den Nasenstachel, der an der schlauchabgewandten Seite angeordnet ist. Dies führt zu einer ungleichmäßigen Anströmung der beiden Nasenlöcher des Patienten. Dies kann für den Patienten unangenehm sein.
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Gemäß
WO 2015/041546 A1 wird eine Nasenkanüle mit hohlem Grundkörper und mit nur einem Schlauchanschluss von einer Seite beschrieben. Der Grundkörper weist zwischen den Nasenstacheln eine Restriktion auf, um den Atemgasstrom gleichmäßig auf die beiden Nasenstacheln zu verteilen. Nachteilig an dieser Vorrichtung ist, dass sie schwer herzustellen und schwer zu reinigen ist. Weiter können im Grundkörper Verwirbelungen entstehen, die die gleichmäßige Verteilung des Atemgasstroms wieder zunichtemachen können. Weiter kann bei Materialfehlern ein Teil der Restriktion abbrechen und den Grundkörper verstopfen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine Nasenkanüle bereitzustellen, die einfach herzustellen und zu reinigen ist sowie Verwirbelungen des Atemgasstroms im Grundkörper oder Verstopfungen vermeidet.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei einer Nasenkanüle für High-Flow-Beatmung, wobei die Nasenkanüle einen Basiskörper mit einem Hohlraum, ein Schlauchanschlusselement zum fluidkommunizierenden Verbinden eines Schlauchs mit dem Hohlraum, und ein erstes und ein zweites von dem Basiskörper wegweisendes Nasenrohr zum fluidkommunizierenden Verbinden je eines Nasenlochs mit dem Hohlraum aufweist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das erste Nasenrohr einen anderen Strömungswiderstand aufweist als das zweite Nasenrohr.
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Kern der Erfindung ist es, mittels der verschiedenen Strömungswiderstände in den beiden Nasenrohren den Atemgasstrom zwischen den beiden Nasenrohren zu regulieren. Durch die beiden verschiedenen Strömungswiderstände in den Nasenrohren wird eine homogene Druckverteilung im Hohlraum bewirkt. Aufgrund der homogenen Druckverteilung strömt durch die beiden Nasenrohre im Wesentlichen ein gleich großer Atemgasstrom.
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Die Erfindung hat dabei erkannt, dass die Kombination des Strömungswiderstandes im vorgelagerten Hohlraum zwischen dem jeweiligen Nasenrohr und dem Schlauchanschlusselement den Atemgasstrom durch das jeweilige Nasenrohr bestimmt. Durch die verschiedenen Strömungswiderstände des ersten im Vergleich mit dem zweiten Nasenrohr werden die Gesamtströmungswiderstände auf den Pfaden zwischen dem Schlauchanschlusselement und dem ersten und dem zweiten Nasenrohr aneinander angeglichen. Dadurch entsteht durch die beiden Nasenrohre ein Atemgasstrom, der im Wesentlichen gleich ist. Dies ist angenehm für den Patienten.
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Weiter ist die erfindungsgemäße Nasenkanüle einfach zu reinigen, da die Nasenrohre von außen leicht zugänglich sind. Verstopfungen des Basiskörpers durch abgebrochene Teile werden weiter vermieden, da der Atemgasstrom aus dem Grundkörper heraus gerichtet ist und damit kleine abgebrochene Teile aus der Nasenkanüle herausbefördert. Weiter werden durch diese Anordnung Verwirbelungen im Grundkörper vermieden.
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Vorteilhafterweise ist das erste Nasenrohr näher an dem Schlauchanschlusselement angeordnet als das zweite Nasenrohr, wobei das erste Nasenrohr einen geringeren Strömungswiderstand als das zweite Nasenrohr aufweist. Die Erfindung beruht damit auf der besonderen Erkenntnis, dass es für die Erzielung einer gleichmäßigen Durchströmung der Nasenrohre vorteilhaft ist, wenn das erste Nasenrohr einen geringeren Strömungswiderstand als das zweite aufweist, obwohl das erste im Vergleich zum zweiten Nasenrohr näher am Schlauchanschlusselement angeordnet ist, sodass der Strömungsweg von der Sauerstoffversorgung bis zum Auslass des jeweiligen Nasenrohres bei Durchströmung des ersten Nasenrohres kürzer als bei Durchströmung des zweiten Nasenrohres ist.
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Weiter ist es vorteilhaft, dass ein entlang der Längsachse des ersten Nasenrohrs gemittelter Innendurchmesser verschieden zu einem entlang der Längsachse des zweiten Nasenrohrs gemittelter Innendurchmesser ist. Unter der Längsachse eines Nasenrohrs wird dabei die Achse entlang des Hohlraums des Nasenrohrs verstanden. Die Wände des Nasenrohrs erstrecken sich dabei um die Längsachse herum.
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Zweckmäßigerweise ist der entlang der Längsachse des ersten Nasenrohrs gemittelte Innendurchmesser größer als der entlang der Längsachse des zweiten Nasenrohrs gemittelte Innendurchmesser. Dabei weist das zweite Nasenrohr mit Vorteil ein Element zum Erhöhen des Strömungswiderstands auf. Da das erste Nasenrohr näher am Schlauchanschlusselement angeordnet ist als das zweite Nasenrohr, wird der Staudruck-Bereich, der in dem Hohlraum an dem zweiten Nasenrohr entsteht, über den gesamten Hohlraum bis zum erste Nasenrohr vergrößert. Dadurch wird im Hohlraum ein homogener Druck erzeugt, sodass der Atemgasstrom durch das erste und das zweite Nasenrohr angeglichen werden. Erstaunlicherweise hat sich in diesem Zusammenhang gezeigt, dass bei gleicher Dimensionierung des ersten und des zweiten Nasenrohres der größere Anteil der Strömung durch das zweite Nasenrohr strömt, obwohl der Strömungsweg bei der Durchströmung der Nasenkanüle länger ist. Aus diesem Grund wird auf vorteilhafte Weise unter Ausnutzung der Erfindung der Strömungswiderstand auf dem Strömungsweg durch das erste Nasenrohr vergrößert, um insgesamt die durch die beiden Nasenrohre strömenden Volumenströme zu vergleichmäßigen bzw. aneinander anzupassen.
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In einer dazu alternativen Ausführungsform ist der Innendurchmesser des ersten Nasenrohrs vorteilhafterweise größer als der Innendurchmesser des zweiten Nasenrohrs. Dabei weist das zweite Nasenrohr mit Vorteil ein Restriktionselement auf.
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Es ist weiter vorteilhaft, dass eine Austrittsöffnung des ersten Nasenrohrs den gleichen Durchmesser aufweist wie eine Austrittsöffnung des zweiten Nasenrohrs. Damit können bei der Herstellung der Nasenrohre gleiche Komponenten verwendet werden, wodurch die Herstellkosten sinken. Weiter wird ein subjektiver Eindruck des Patienten vermieden, dass durch die beiden Nasenrohre verschieden große Luftströmungen aufgrund verschieden großer Austrittsöffnungen fließen.
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Dabei können die Austrittsöffnungen vorteilhafterweise einen Durchmesser zwischen 1 mm und 15 mm, vorzugsweise zwischen 2 mm und 10 mm, weiter vorzugsweise zwischen 3,5 mm und 6 mm, aufweisen.
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Das zweite Nasenrohr kann weiter mit Vorteil ausgehend vom Hohlraum zuerst einen sich konisch verjüngenden Abschnitt und anschließend einen zylindrisch geformten Abschnitt aufweisen, wobei das erste Nasenrohr ausgehend vom Hohlraum einen zylindrisch geformten Abschnitt aufweist. Durch den konisch verjüngten Abschnitt wird der Strömungswiderstand des Nasenrohrs erhöht, da durch die Verjüngung eine Dichteerhöhung in dem durch die Verjüngung strömenden Fluid entsteht.
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Dabei ist es zweckmäßig, wenn der sich konisch verjüngende Abschnitt einen Öffnungswinkel zwischen 2 Grad bis 6 Grad, vorzugsweise 3 Grad bis 5 Grad, weiter vorzugsweise von 4 Grad, aufweist.
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Weiter weist das zweite Nasenrohr mit Vorteil eine Oberfläche an einem Innenwandbereich auf, die einen größeren Strömungswiderstand als eine Oberfläche in einem Innenwandbereich des ersten Nasenrohrs aufweist.
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Weiter weist der sich konisch verjüngende Abschnitt zweckmäßigerweise eine Länge von 1 mm bis 6 mm, vorzugsweise 3,5 mmm auf, wobei der zylindrisch geformte Abschnitt eine Länge von 5 mm bis 10 mm, vorzugsweise 7,3 mm, aufweist.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels mittels beigefügter Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- 1: eine schematische Darstellung einer Nasenkanüle; und
- 2a-d: schematische Schnittdarstellungen von Nasenkanülen mit verschiedenen Strömungswiderständen in den Nasenrohren.
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Die Nasenkanüle für High-Flow-Beatmung wird in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 referenziert.
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Die Nasenkanüle 1 umfasst dabei gemäß 1 einen Basiskörper 2, von dem ein erstes Nasenrohr 3 und ein zweites Nasenrohr 4 abzweigen. Weiter umfasst der Basiskörper 2 ein Schlauchanschlusselement 6, das mit einem Beatmungsschlauch 7 verbunden werden kann. Die Nasenkanüle 1 umfasst weiter ein Halteelement 5, mit dem die Nasenkanüle an einem Kopfband befestigt und damit an einem Gesicht eines Patienten angebracht werden kann.
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Der Basiskörper 2 weist weiter einen Hohlraum 20 auf, der fluidkommunizierend mit dem ersten Nasenrohr 3 und dem zweiten Nasenrohr 4 verbunden ist. Die Nasenrohre 3, 4 stellen dabei eine Verbindung des Hohlraums mit der Umgebung dar. Wenn die Nasenrohre 3, 4 in Nasenlöcher eingeführt werden, ist der Hohlraum 20 über die Nasenrohre 3, 4 mit den Nasenlöchern fluidkommunizierend verbunden.
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Weiter weist der Hohlraum 20 eine fluidkommunizierende Verbindung mit dem Schlauchanschlusselement 6 auf. Ein Atemgasstrom, der durch das Schlauchanschlusselement 6 in die Nasenkanüle 1 hineinströmt, wird dabei über den Hohlraum 20 auf die Nasenrohre 3, 4 verteilt.
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Das Schlauchanschlusselement 6 ist dabei relativ zu der Ausrichtung der Nasenrohre 3, 4 lateral angeordnet. Damit ist gemeint, dass eine Luftströmung, die durch das Schlauchanschlusselement 6 in den Hohlraum 20 einströmt, innerhalb des Hohlraums 20 einen Richtungswechsel durchführen muss, um durch die Nasenrohre 3, 4 durch zu strömen.
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2a zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch eine erste Ausführungsform einer Nasenkanüle 1. Der Hohlraum 20 innerhalb des Basiskörpers 2 ist dabei über eine erste Eintrittsöffnung 31 mit dem ersten Nasenrohr 3 fluidkommunizierend verbunden. Mit dem zweiten Nasenrohr 4 ist der Hohlraum 20 über die zweite Eintrittsöffnung 41 fluidkommunizierend verbunden.
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Das erste Nasenrohr 3 ist näher an dem Schlauchanschlusselement 6 angeordnet als das zweite Nasenrohr 4. Das zweite Nasenrohr 3 weist dabei ausgehend von der zweiten Eintrittsöffnung 41 einen sich konisch verjüngenden Abschnitt 33 auf, an den sich ein zylindrischer Abschnitt 42 anschließt, der dann in eine zweite Austrittsöffnung 40 des zweiten Nasenrohrs 3 mündet.
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Die erste Austrittsöffnung 30 und die zweite Austrittsöffnung 40 haben den gleichen Durchmesser. Daraus folgt, dass die zweite Eintrittsöffnung 41 größer als die erste Eintrittsöffnung 31 ist. Dadurch ist der entlang einer zweiten Längsachse 42 gemittelte Innendurchmesser des zweiten Nasenrohrs 4 größer als der entlang einer ersten Längsachse 32 des ersten Nasenrohrs 3.
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Der sich konisch verjüngende Abschnitt 33 bewirkt dabei, dass der Atemgasstrom, der durch das zweite Nasenrohr 4 strömt, gestaut wird, so dass sich der Strömungswiderstand in dem zweiten Nasenrohr 4 erhöht. Dies bewirkt einen Rückstau in den Hohlraum 20 hinein, sodass im Vergleich einer Nasenkanüle 1, die nicht erfindungsgemäß ausgebildet ist, ein geringerer Atemgasstrom durch das zweite Nasenrohr 4 strömt.
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Die Durchmesser der Austrittsöffnungen 30, 40 betragen dabei zwischen 1 mm und 15 mm, vorzugsweise zwischen 2 mm und 10 mm, weiter vorzugsweise zwischen 3,5 mm und 6 mm. Weiter weist der sich konisch verjüngende Abschnitt einen Öffnungswinkel zwischen 2 Grad bis 6 Grad, vorzugsweise 3 Grad bis 5 Grad, weiter vorzugsweise von 4 Grad, auf. Dabei hat der sich konisch verjüngende Abschnitt eine Länge von 1 mm bis 6 mm, vorzugsweise 3,5 mmm, wobei der zylindrisch geformte Abschnitt des ersten Nasenrohrs eine Länge von 5 mm bis 10 mm, vorzugsweise 7,3 mm, aufweist.
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Das Schlauchanschlusselement 6 kann als männliches oder als weibliches Verbindungsstück ausgebildet sein. Ein Beatmungsschlauch 7 kann damit entweder außen an dem Schlauchanschlusselement 6 anliegen oder der Beatmungsschlauch 7 wird in das Schlauchanschlusselement 6 hineingeführt.
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2b zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Die Nasenrohre 3, 4 weisen hierbei unterschiedliche Strömungswiderstände auf, die durch unterschiedliche Innendurchmesser der Nasenrohre 3, 4 bewirkt werden.
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Dabei weist das erste Nasenrohr 3, das näher an dem Schlauchanschlusselement 6 angeordnet ist, einen größeren Innendurchmesser auf als das zweite Nasenrohr 4, das weiter von dem Schlauchanschlusselement 6 entfernt angeordnet ist. Dabei ist der Innendurchmesser eines Nasenrohrs 3, 4 über die gesamte Länge des jeweiligen Nasenrohrs 3, 4 konstant.
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Die Dicke der Rohrwand der Nasenrohre 3, 4 kann dabei variabel entsprechend des Rohrdurchmessers gewählt werden, sodass beide Nasenrohre 3, 4 gleiche Außendurchmesser aufweisen.
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Der größere Innendurchmesser des ersten Nasenrohrs 3 gegenüber dem kleineren Innendurchmesser des zweiten Nasenrohrs 4 bewirkt, dass der Strömungswiderstand in dem zweiten Nasenrohr 4 größer ist als in dem ersten Nasenrohr 3. Daher wird der Atemgasstrom durch das erste Nasenrohr 3 gegenüber dem zweiten Nasenrohr 4 erhöht. Da bei gleichen Strömungswiderständen in dem ersten Nasenrohr 3 und dem zweiten Nasenrohr 4 weniger Atemgas durch das erste Nasenrohr 3 fließt, wird durch den größer gewählten Innendurchmesser des ersten Nasenrohrs 3 gegenüber dem Innendurchmesser des zweiten Nasenrohrs 4 ein ausgeglichenes Verhältnis des Atemgasstroms durch das erste und das zweite Nasenrohr 3, 4 bewirkt.
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Eine dritte Ausführungsform wird in 2c dargestellt. Das erste Nasenrohr 3 und das zweite Nasenrohr 4 weisen dabei entlang der jeweiligen Längsachse 32, 42 jeweils den gleichen Innendurchmesser auf. D.h., dass die Eintrittsöffnungen 31, 41 und die Austrittsöffnungen 30, 40 den gleichen Durchmesser aufweisen.
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Das zweite Nasenrohr 4 weist im Gegensatz zum ersten Nasenrohr 3 ein Restriktionselement 35 auf. Das Restriktionselement 35 ist in dieser Ausführungsform als Einsatz in das zweite Nasenrohr 4 ausgebildet. Dieser Einsatz weist einen Außendurchmesser auf, der dem Innendurchmesser des Nasenrohrs 4 entspricht. Weiter umfasst der Einsatz eine Bohrung, die einen kleineren Durchmesser als der Innendurchmesser des Nasenrohrs 4 aufweist. Dadurch wird eine Verengung in dem zweiten Nasenrohr 4 geschaffen.
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Durch das Restriktionselement 35 wird der Strömungswiderstand des zweiten Nasenrohrs 4 erhöht. Dadurch hat das erste Nasenrohr 3 einen geringeren Strömungswiderstand als das zweite Nasenrohr 4. Auf diese Weise können mittels des Restriktionselements 35 die Luftströmungen durch die Nasenrohre 3, 4 aneinander angeglichen werden.
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In 2d wird eine vierte Ausführungsform der Nasenkanüle 1 dargestellt. Das erste Nasenrohr 3 und das zweite Nasenrohr 4 weisen dabei den gleichen Innendurchmesser entlang der Längsachse auf. Allerdings hat das erste Nasenrohr 3 ein Oberflächenelement 36, das eine Beschichtung und/oder Oberflächenstruktur aufweist, das die Reibung zwischen der Luftströmung und der Innenwand des ersten Nasenrohrs 3 verringert.
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Das Oberflächenelement 36 weist dabei eine Rillenstruktur auf, die den Strömungswiderstand des Atemgasstroms verringert, der durch das erste Nasenrohr 3 strömt.
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Eine Beschichtung des Oberflächenelements 36 weist dabei ein Material auf, das einen geringen Reibungskoeffizienten mit der anströmenden Luft aufweist.
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Auf diese Weise kann ein geringerer Strömungswiderstand im ersten Nasenrohr 3 gegenüber dem zweiten Nasenrohr 4 bewirkt werden.
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In einer fünften Ausführungsform gemäß 2e weist das zweite Nasenrohr 4-3 ein Oberflächenelement 43 mit einer Beschichtung und/oder Oberflächenstruktur auf, die den Strömungswiderstand des zweiten Nasenrohrs 4 erhöht.
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Die Oberflächenstruktur des Oberflächenelements 43 kann dabei Vorsprünge aufweisen, die Turbulenzen im Atemgasstrom durch das zweite Nasenrohr 4 erzeugen. Durch die Turbulenzen in dem Atemgasstrom des zweiten Nasenrohrs 4 wird der Strömungswiderstand des zweiten Nasenrohrs 4 erhöht.
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Eine Beschichtung des Oberflächenelements 36 des zweiten Nasenrohrs 4 kann einen hohen Reibungskoeffizienten mit der anströmenden Luft aufweisen. Auf diese Weise werden die Ränder des Atemgasstroms, der durch das zweite Nasenrohr 4 strömt mit einer hohen Reibung gegenüber der Innenwand des ersten Nasenrohrs 3 beaufschlagt. Dies erhöht den Strömungswiderstand des Atemgasstroms im zweiten Nasenrohr 4.
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Auch in dieser Ausführungsform wird mittels des Oberflächenelements 36, das den Strömungswiderstand des zweiten Nasenrohrs 4 erhöht, ein zu dem ersten Nasenrohr 3 verschiedener Strömungswiderstand im zweiten Nasenrohr 4 bewirkt.
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Auf diese Weise kann in den ersten Nasenrohr 3 ein geringerer Strömungswiderstand als im zweiten Nasenrohr 4 bewirkt werden.
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Die oben beschriebenen Ausführungsformen der Nasenkanüle 1 können bei Bedarf miteinander kombiniert werden, sodass die Nasenkanüle 1 zum Beispiel im zweiten Nasenrohr 4 ein Oberflächenelement 43 mit einer Beschichtung mit hohem Reibungskoeffizienten aufweist und im ersten Nasenrohr 3 ein Oberflächenelement 36 mit einer Oberflächenstruktur, die einen geringen Reibungskoeffizienten aufweist. Auch die anderen beschriebenen Ausführungsformen können in ähnlicher Weise miteinander kombiniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Nasenkanüle für High-Flow-Beatmung
- 2
- Basiskörper
- 3
- erstes Nasenrohr
- 4
- zweites Nasenrohr
- 5
- Halteelement
- 6
- Schlauchanschlusselement
- 7
- Beatmungsschlauch
- 20
- Hohlraum
- 30
- erste Austrittsöffnung
- 31
- erste Eintrittsöffnung
- 32
- erste Längsachse
- 33
- konisch geformter Abschnitt
- 34
- zylindrisch geformter Abschnitt
- 35
- Restriktion
- 36
- Oberflächenelement im ersten Nasenrohr
- 40
- zweite Austrittsöffnung
- 41
- zweite Eintrittsöffnung
- 42
- zweite Längsachse
- 43
- Oberflächenelement im zweiten Nasenrohrzweiter Innenwandbereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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