DE202006007397U1

DE202006007397U1 - Beatmungsschlauch mit unterschiedlichen Heizzonen

Info

Publication number: DE202006007397U1
Application number: DE200620007397
Authority: DE
Original assignee: Gruendler GmbH
Current assignee: Resmed Humidification Technologies GmbH
Priority date: 2006-05-08
Filing date: 2006-05-08
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2016-05-09

Abstract

Beheizter Schlauch für den Transport von befeuchteten, temperierten Gasen durch unterschiedliche Klimazonen zum oder vom Patienten im Rahmen der Atemtherapie oder Beatmung, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch mindestens zwei Schlauchabschnitte mit unterschiedlich effektiver Heizleistung bezogen auf die Schlauchlänge aufweist.

Description

Zusammenfassung
Beheizter Schlauch für den kondensatminimierten Transport von temperierten, feuchten Gasen durch unterschiedliche Klimazonen zum oder vom Patienten im Rahmen der Atemtherapie oder Beatmung, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch aus mindestens zwei Schlauchabschnitten mit unterschiedlich effektiver Heizleistung bezogen auf die Schlauchlänge besteht.
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen beheizten Beatmungsschlauch zum Betrieb eines Beatmungsgerätes in Verbindung mit einem aktiven Atemgasbefeuchter und einem Säuglingsinkubator.
Stand der Technik
Im Rahmen der künstlichen Beatmung oder Atemtherapie von Patienten kommen Beatmungsschlauchsysteme zur Anwendung. Über diese wird der Patient mit dem vom Beatmungsgerät gelieferten Gasgemisch versorgt.
Ein Beatmungsschlauchsystem besteht meist aus einem sogenannten Inspirationsschlauch, der dem Patienten „frisches" Gas zuführt, und einem sogenannten Exspirationsschlauch, der für die Abfuhr des mit Kohlendioxyd angereicherten Ausatemgases zurück zum Beatmungsgerät und in die Umgebung verwendet wird. Die Steuerung und Überwachung der Gasströme erfolgt durch das Beatmungsgerät.
Einen Sonderfall stellt die Beatmungstherapie von Früh- und Neugeborenen dar, die häufig innerhalb sogenannter Säuglingsinkubatoren („Brutkästen") erfolgt mit dem Ziel, eine wärmeneutrale Umgebung für die temperaturempfindlichen Organismen dieser Patientengruppe zu gewährleisten.
Die Beatmungsgeräte selbst befinden sich typischerweise außerhalb des Inkubators. Die Beatmungsschläuche vom Beatmungsgerät zum Patienten verlaufen somit zwangsläufig durch unterschiedliche Klimazonen: außerhalb des Inkubators herrscht Raumtemperatur, während die Lufttemperatur innerhalb des Inkubators auf einen bestimmten Zielwert eingestellt ist. Dieser beträgt meist zwischen ca. 30°C und 37°C und wird patientenindividuell eingestellt.
Das dem Patienten vom Beatmungsgerät zugeführte Gasgemisch muss in vielen Fällen vor Eintritt in die Atemwege erwärmt und befeuchtet werden, um Lungen- und Schleimhautschäden durch Austrocknung zu verhindern. Hierfür wird meist ein entsprechender Atemgasbefeuchter verwendet, in den das trockene Gas des Respirators eingeleitet wird. Das anschließend erwärmte und befeuchtete Gas wird dann vom Ausgang des Atemgasbefeuchters zum Patienten geleitet. Da bei diesem Verfahren Energie in Form von Feuchte und Wärme von extern zugeführt wird, spricht man von einer aktiven Atemgasanfeuchtung.
Um die Kondensation der in das Beatmungsgas eingebrachten Feuchte in den Beatmungsschläuchen zu verhindern, werden diese in einer solchen Anwendung meist mit einer Heizung versehen. Um die Energieabgabe an den Patienten zu überwachen erfolgt eine patientennahe Temperaturmessung, die die Heizleistung der in die Beatmungsschläuche integrierten Heizung regelt.
Ein regelmäßiges Problem bei dieser Anwendung ist das Vorhandensein unterschiedlicher Klimazonen, wenn Beatmungsschläuche mit nur einer Temperatursonde und vor allem nur einer Heizung ausgestattet sind, deren Heizenergie über die gesamte Schlauchlänge gleichbleibend ist. Das Problem als solches besteht dabei vorwiegend in der Bildung von Kondensat in den Beatmungsschläuchen, was aus mehreren Gründen unerwünscht ist.
Neben der hygienischen Problematik kann das Vorhandensein zu großer Mengen an Kondensat in Beatmungsschläuchen zu technischen Schwierigkeiten bei der Beatmung führen, z.B. in Form von verfälschten Messwerten, die wiederum zu unerwünschten Aktionen des Beatmungsgerätes führen. können.
Stand der Technik zur Lösung dieser Problematik sind verschiedene Ansätze, die jedoch allesamt unbefriedigend sind.
Bei den meisten bekannten Systemen erfolgt eine Beheizung des Schlauches nur außerhalb des Inkubators, während die innerhalb des Inkubators liegenden Schlauchabschnitte komplett unbeheizt sind. Die Messung der Gastemperaturen erfolgt auf der Inspirationsseite entweder patientennah im Bereich des sogenannten Y-Stückes (Verbindungsstelle von Patient, Inspirations- und Exspirationsschlauch) oder außerhalb des Inkubators.
Im Fall der patientennahen Messung ist das Problem auf der Inspirationsseite, dass der Temperaturzielwert des dem Patienten zu applizierenden Gases unter ungünstigen Bedingungen nicht erreicht wird.
Insbesondere bei niedrigen Inkubatortemperaturen können die zur Kondensatvermeidung erforderlichen Temperaturen selbst durch eine Überhitzung des Gases in den außerhalb gelegenen beheizten Schlauchbereichen in vielen Fällen nicht erreicht werden.
Auf der Exspirationsseite ist dieses Problem noch viel gravierender. Hier kommt es bei unbeheizten Schlauchabschnitten innerhalb des Inkubators regelmäßig zur Bildung von Kondensat, sobald der Inkubator auf Temperaturen unterhalb der Gas-Sättigungstemperatur eingestellt ist. Dies ist in der Praxis häufig der Fall, da die Gas-Sättigungstemperatur des vom Patienten ausgeatmeten Gases z.B. knapp 37°C beträgt, der Inkubator aber häufig auf Temperaturen deutlich darunter eingestellt ist (z.B. 33°C).
Die Verwendung von durchgehend beheizten Schläuchen ist ebenfalls problematisch. Auf der Inspirationsseite führen die im Vergleich zur Umgebung höheren Lufttemperaturen in Verbindung mit dem beheizten Schlauch zu einer schnellen Erreichung des Temperaturzielwertes mit der Folge einer Begrenzung der Heizleistung. Diese Heizleistung ist jedoch für die außerhalb des Inkubators und damit im kühleren Umfeld gelegenen Schlauchabschnitte oft nicht ausreichend, um die Kondensatbildung zu vermeiden. Auf der Exspirationsseite besteht die Gefahr, dass bei hohen Inkubatortemperaturen die Schlauchwand schnell die maximal zulässige Oberflächentemperatur überschreitet.
Aufgabenstellung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Problem der Kondensatbildung beim Vorhandensein unterschiedlicher Klimazonen zu lösen. Dabei soll der beheizbare Beatmungsschlauch preiswert herstellbar und betriebssicher sein.
Diese Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß gelöst durch einen beheizten Beatmungsschlauch, der mehrere Abschnitte aufweist mit auf die Länge bezogen unterschiedlichen Heizleistungen. Die Erfindung hat den Vorteil, dass durch eine Reduktion der effektiven Heizleistung im Bereich der innerhalb des Inkubators liegenden Schlauchabschnitte eine Kompensation der dort vorhandenen zusätzlichen thermischen Energie erfolgt aufgrund der im Vergleich zur Raumtemperatur höheren Inkubatorinnentemperatur.
Eine Variation der effektiven Heizleistung bezogen auf die Schlauchlänge läßt sich erreichen durch eine Variation der durch die Schlauchheizung elektrisch erzeugten Heizleistung sowie durch eine Variation der thermischen Isolation der verschiedenen Schlauchabschnitte. Dies schließt eine Variation der technischen Ausgestaltung der Schlauchheizung mit ein, die z.B. durch eine im Schlauchinnenlumen liegende Heizwendel realisiert werden kann oder aber durch eine in die Schlauchwand integrierte Heizwendel.
Die Variation der elektrisch erzeugten effektiven Heizleistung bezogen auf die Schlauchlänge in den einzelnen Schlauchabschnitten kann realisiert werden durch unterschiedliche Widerstandswerte der einzelnen Heizdrähte oder durch den Betrieb mit verschiedenen Heizspannungen oder Einschaltdauern bzw. durch eine unterschiedliche Wickeldichte der Heizwendeln bei gleichem Widerstandswert.
Ausführungsbeispiele
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels:
Dabei zeigt
1 den prinzipiellen Aufbau eines Beatmungskreislaufes in einem Inkubator. Dieser weist einen Inspirationsschlauch auf, in den das von einem Atemgasbefeuchter erwärmte und befeuchtete Gas eingeleitet wird, sowie einen Exspirationsschlauch. Patient, Inspirations- und Exspirationsschlauch sind patientennah über ein Y-Stück miteinander verbunden.
2 die elektrische Ausführung eines Inspirationsschlauches im Detail
Der Inspirationsschlauch in 1 (bestehend aus den Teilen 1–5) wird mittels der Anschlussmuffe 1 an den Gasauslass des Befeuchters 21 angeschlossen. Das erwärmte und befeuchtete Gas strömt durch den ersten Teil des beheizten Schlauches 2 und wird darin entsprechend der kälteren Umgebungstemperatur im Vergleich zur Temperatur innerhalb des Inkubators 12 mit einer höheren Heizleistung pro Schlauchlänge auf Temperatur gehalten bzw. erwärmt. In der Verbindungsmuffe 3 ist der zweite Schlauchteil 4 elektrisch mit dem ersten 2 verbunden, so dass die Heizdrähte in Reihe geschaltet sind (2). Über die Wahl der Heizdrahtwiderstände lässt sich somit die Heizleistung in den Teilbereiche unterschiedlich festlegen. Bei einem Widerstand von z.B. 24 Ohm im ersten Schlauchabschnitt 2 und einem Widerstand von z.B. 3 Ohm im zweiten Schlauchabschnitt 4 können so unterschiedliche Heizleistungen pro Schlauchlänge abgegeben werden. Das Gas durchströmt dementsprechend den zweiten Schlauchteil 4, welcher mit einer geringeren Leistung pro Schlauchlänge betrieben wird. Mittels der Anschlussmuffe 5 wird der Inspirationsschlauch mit dem Y-Stück 6 verbunden. In diese Muffe sind der Temperatursensor 16 und die Anschlussleitung 15 für Sensor und Heizdrähte integriert. In einer alternativen Ausführungsform könnte der Sensor auch als separates Bauteil mit eigener Anschlussleitung in die Muffe 5 oder das Y-Stück 6 eingesteckt werden, wodurch die Anschlussleitung für die Heizdrähte dann auch in der Muffe 1 integriert sein könnte.
Das Gas strömt durch das Y-Stück 6 in den Patienten 19. Bei der Exspiration ist der Gasfluss umgekehrt und es strömt durch den Exspirationsschlauch (bestehend aus den Teilen 7–11) wieder zum Ausatemanschluss des Beatmungsgerätes 20 zurück.
Der Exspirationsschlauch ist im Prinzip gleich aufgebaut, wie der Inspirationsschlauch und besteht somit aus patientennaher Anschlussmuffe 7, Schlauchstück mit niedriger Heizleistung 8, Verbindungsmuffe 9, Schlauchstück mit höherer Heizleistung 10 und geräteseitiger Anschlussmuffe 11. Der Unterschied besteht in der Platzierung des Sensors und der Anschlussleitung. Vorzugsweise sind beide in die Muffe 11 integriert, wobei der Sensor auch hier ein separater Einstecksensor sein kann.
2 zeigt die elektrische Ausführung eines Inspirationsschlauches im Detail. Die beheizten Schlauchstücke 2 und 4 sind vorzugsweise so ausgeführt, dass 2 parallel verlaufende Heizdrähte (2·17 im Schlauchabschnitt mit niedrigerer Heizleistung 2 und 2·18 im Schlauchabschnitt mit höherer Heizleistung 4) in die Schlauchwand integriert sind. In den Muffen (1 und 3) sind die Heizdrähte gemäß dem Schaltbild miteinander verbunden. In die patientenseitige Anschlussmuffe 5 ist vorzugsweise der Sensor 16 direkt integriert, so dass nur ein gemeinsames 4-adriges Anschlusskabel 15 für Sensor und Heizung benötigt wird. Dieses ist über die Steckverbindung 14 mit der Steuer- und Regeleinheit 13 verbunden. Durch die Wahl der Heizdrahtwiderstände kann das Heizleistungsverhältnis der Schlauchabschnitte 2 und 4 zueinander festgelegt werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die unterschiedlich effektive Heizleistung der verschiedenen Schlauchabschnitte auch durch eine unterschiedlich effektive thermische Isolation und damit Beeinflussung der wirksamen Heizleistung bei gleicher nominaler elektrischer Heizleistung erfolgen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann auf eine Verbindungsmuffe zwischen den unterschiedlichen Schlauchabschnitten verzichtet werden und eine unterschiedlich effektive Heizleistung durch eine unterschiedliche effektive Länge der Heizwendeln erreicht werden. Dabei könnte die effektive Länge der Heizwendel im stärker zu beheizenden Schlauchabschnitt z.B. durch eine engere Wicklung vergrößert werden. Im weniger zu beheizenden Schlauchabschnitt könnte dann die Heizwendel mit gleichem nominalen Widerstand pro Länge übergehen in eine weniger enge Wicklung und so durch eine kürzere effektive Länge für eine reduzierte elektrothermische Energieabgabe sorgen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die unterschiedlich effektive Heizleistung der verschiedenen Schlauchabschnitte auch durch eine unterschiedliche Anordnung der Heizwendel erfolgen (z.B. innerhalb des Schlauchlumens befindliche Heizwendel versus außenliegende Heizwendel).
Abweichend von diesen Ausführungsbeispielen sind verschiedene Abwandlungen und Modifikationen möglich, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. Deshalb wird der Schutzbereich durch die nachfolgenden Ansprüche und ihre Äquivalente festgelegt:

1: Anschlussmuffe Inspirationsschlauch zum Beatmungsgerät
2: Beheizter Teil des Inspirationsschlauches mit höherer Heizleistung
3: Verbindungsstelle
4: Beheizter Teil des Inspirationsschlauches mit geringerer Heizleistung
5: Patientenseitige Anschlussmuffe des Inspirationsschlauches
6: Y-Stück
7: Patientenseitige Anschlussmuffe des Exspirationsschlauches
8: Beheizter Teil des Exspirationsschlauches mit geringerer Heizleistung
9: Verbindungsstelle
10: Beheizter Teil des Exspirationsschlauches mit höherer Heizleistung
11: Anschlussmuffe Exspirationsschlauch zum Beatmungsgerät
12: Inkubator
13: Steuer- und Regeleinheit
14: Elektrische Verbindung
15: 4-adriges Anschlusskabel
16: Temperatursensor zur Messung der Gastemperatur
17: Heizdraht mit niedrigerer Abgabeleistung/Ohmzahl pro Länge
18: Heizdraht mit höherer Abgabeleistung/Ohmzahl pro Länge
19: Patient
20: Beatmungsgerät
21: Atemgasbefeuchter

Claims

Beheizter Schlauch für den Transport von befeuchteten, temperierten Gasen durch unterschiedliche Klimazonen zum oder vom Patienten im Rahmen der Atemtherapie oder Beatmung, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch mindestens zwei Schlauchabschnitte mit unterschiedlich effektiver Heizleistung bezogen auf die Schlauchlänge aufweist.
Schlauch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die unterschiedlich effektive Heizleistung pro Schlauchlänge unterschiedliche Heizspannungen für die Heizdrähte in den einzelnen Schlauchabschnitten vorgesehen sind.
Schlauch nach Anspruch 1 gemäß einem oder mehrerer der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die unterschiedlich effektive Heizleistung pro Schlauchlänge wenigstens ein Schaltelement vorgesehen ist für unterschiedliche Einschaltdauern der Heizdrähte in den einzelnen Schlauchabschnitten.
Schlauch nach Anspruch 1 gemäß einem oder mehrerer der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlich effektive Heizleistung pro Schlauchlänge realisiert wird durch Heizdrähte mit unterschiedlichem elektrischen Widerstand pro Drahtlänge.
Schlauch nach Anspruch 1 gemäß einem oder mehrerer der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass pro Schlauchlänge unterschiedlich effektive thermische Isolationen vorgesehen sind.
Schlauch nach Anspruch 1 gemäß einem oder mehrerer der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch mit unterschiedlich langen Heizdrähten im Bezug auf die Schlauchlänge in den verschiedenen Schlauchabschnitten versehen ist.
Schlauch nach Anspruch 1 gemäß einem oder mehrerer der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlich effektive Heizleistung pro Schlauchlänge realisiert wird durch die Verwendung unterschiedlicher Heizdrahtanordnungen in den verschiedenen Schlauchabschnitten.
Schlauch nach Anspruch 1 gemäß einem oder mehrerer der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlauch aus mehreren Teilschläuchen besteht, die mechanisch und/oder elektrisch miteinander verbunden sind.
Schlauch nach Anspruch 1 gemäß einem oder mehrerer der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizzonen (17 und 18) von einer einzigen Energiequelle bzw. Steuer-/Regeleinheit (13) gespeist werden, vorzugsweise mittels elektrischer Reihenschaltung.
Schlauch nach Anspruch 1 gemäß einem oder mehrerer der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aus mehreren Teilabschnitten bestehende Gesamtschlauch für die Beheizung nur eine einzige elektrische Verbindung (14) zum Anschluss an eine Energiequelle oder eine Steuer-/Regeleinheit (13) aufweist.
Schlauch nach Anspruch 1 gemäß einem oder mehrerer der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er für die Regelung der Heizleistung einen Temperatursensor (16) am Ende des in Strömungsrichtung letzten Schlauchabschnittes aufweist.
Schlauch nach Anspruch 1 gemäß einem oder mehrerer der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für unterschiedliche Heizleistungen getrennte Regelkreise vorgesehen sind.
Schlauch nach Anspruch 1 gemäß einem oder mehrerer der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Eingangsgröße für die Regelung der Heizleistung ein mathematischer Algorithmus verwendet wird.