FI102918B - Mittausanturi ja järjestelmä kaasun virtausmittausta varten - Google Patents

Description

! 102918

MITTAUSANTURI JA JÄRJESTELMÄ KAASUN VIRTAUSMITTAUSTA VARTEN

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa määritelty mittausanturi kaasun vir-5 tausmittausta varten, erityisesti potilaan hengityksen paine- ja/tai virtausmittausta varten. Edelleen keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 17 johdanto-osassa määritelty järjestelmä potilaan hengityksen paine- ja/tai virtausmittausta varten 10 Sairaalaoloissa tehohoidossa ja leikkauksen aikana potilaan hengitys joudutaan hoitamaan mekaanisesti hengityskoneella. Kaasujen esteetön kulku potilaan keuhkoihin ja sieltä pois on luonnollisesti elintärkeää. Kaasuteiden toimivuutta voidaan seurata sekä 15 mittaamalla uloshengityskaasujen pitoisuuksia että mittaamalla virtauksia ja painetta. Erityisesti uloshengityskaasun hiilidioksidipitoisuuden monitorointi on laajasti rutiinikäytössä leikkaussaleissa. Virtaus- ja painemittaus ovat kuitenkin olennaisia li-20 säsuureita sekä turvallisuuden kannalta että mahdollistamalla keuhkojen mekaanista - toimintaa ja kaasun-vaihtoa kuvaavien suureiden laskemisen.

Periaatteessa soveliaita virtausantureita on monentyyppisiä. Mittauksiin kliinisissä olosuhteissa 25 liittyy kuitenkin runsaasti ongelmia. Virtaus mitataan potilaan henkitorveen työnnetyn ns. intubaatioputken päästä. Anturi on tällöin alttiina sekä kosteudelle että henkitorvesta tuleville limaisille eritteille. On selvää, että likaantuminen vaikuttaa erityisesti ylei-30 sesti käytössä olevan turbiini- ja kuumalanka-anturin : toimintaan varsin helposti. Ultraäänianturi sietää li kaantumista paremmin, mutta on riippuvainen virtaus-profiilin, lämpötilan ja kaasun koostumuksen muutoksista vaatien sofistikoidun kompensoinnin. Painehäviö-35 anturit soveltuvat paremmin kliiniseen käyttöön. Virtaus putkessa voi olla laminaarista tai turbulenttia. Paine-ero virtaukseen asetetun virtausta rajoittavan 2 102918 elimen yli on laminaarisessa tapauksessa suoraan verrannollinen virtaukseen. Turbulentilla virtauksella paine-ero riippuu virtauksen neliöstä. Lisäksi paine-ero riippuu virtausputken poikkipinta-alan neliöstä.

5 Käytössä olevien antureiden materiaalina on usein muovi ja vesi muodostaa kondensoituessaan pieniä pisaroita virtausanturin sisäseinämille, koska veden kontaktikulma muovipintaan on suuri. Ongelmaksi muodostuu, että kondensoitunut vesi ja siihen mahdollisesti ker-10 tyneet eritteet pienentävät anturin poikkipinta-alaa, mistä on seurauksena mitatun paine-eron kasvu. Jos mitattu paine-ero on liian suuri, tarkoittaa se myös, että laskettu virtauksen arvo on liian suuri ja näin ollen siis virheellinen. Anturi, jossa on pieni poik-15 kipinta-ala, on tässä suhteessa herkin. Lyhytaikainen virtausanturin käyttö ei yleensä aiheuta liian suuria virheitä, mutta esimerkiksi yhden tai useamman tunnin jatkuva käyttö kosteissa olosuhteissa aiheuttaa jo huomattavan virheen mittaustuloksiin. Eräs tapa pois-20 taa tämä ongelma on lämmittää anturi niin paljon ettei kondensoitumista pääse tapahtumaan. Menetelmä kuitenkin vaatii lämmityselementin ja sähköliitynnän, joten se on käytännössä hankala käyttää ja myös kallis valmistaa. Lisäksi kuuma elementti voi olla potilaalle 25 vaarallinen.

Keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut epäkohdat.

Erityisesti keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin hengityskaasun virtausta rajoittava parannettu 30 anturi, joka ei ole herkkä kondensoituneelle vedelle ja potilaan limaisille eritteille ja joka kykenee toimimaan luotettavasti myös likaisissa olosuhteissa. '

Edelleen keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin vastaavasti parannettu järjestelmä potilaan hengityksen 35 paine- ja/tai virtausmittausta varten.

Keksinnön mukaiselle mittausanturille on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksessa 3 102918 1. Keksinnön mukaiselle järjestelmälle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksessa 17.

Keksinnön mukaiseen mittausanturiin kuuluu putkimainen virtauskanava mitattavan kaasuvirtauksen 5 ohjaamiseksi, jota virtauskanavaa rajoittaa seinämä; rajoitinelin, joka on järjestetty virtauskanavaan kaasun virtauksen rajoittamiseksi virtauskanavassa; ja mittauskanavia, jotka avautuvat virtauskanavaan rajoi-tinelimen aiheuttaman paine-eron mittaamiseksi.

10 Keksinnön mukaisesti virtauskanavan seinämän ja/tai rajoitinelimen pintaan, joka on suorassa kontaktissa mitattavan kaasuvirtauksen kanssa, on järjestetty vaikuttavaa ainetta vesipisaran tai vettä sisältävän pisaran kontaktikulman mainittuun pintaan pie-15 nentämiseksi suhteessa aineella käsittelemättömän vastaavan pinnan ja vastaavan pisaran välille muodostuvaan kontaktikulmaan.

Keksinnön mukaiseen järjestelmään kuuluu in-tubaatioputki työnnettäväksi potilaan henkitorveen; 20 mittausanturi, joka on liitetty intubaatioputkeen ja johon kuuluu putkimainen virtauskanava mitattavan kaasuvirtauksen ohjaamiseksi, jota virtauskanavaa rajoittaa seinämä; rajoitinelin, joka on järjestetty virtauskanavaan kaasun virtauksen rajoittamiseksi vir-25 tauskanavassa; mittauslaite rajoitinelimen aiheuttaman paine-eron mittaamiseksi; ja mittauskanavia, jotka avautuvat virtauskanavaan paineen johtamiseksi vir-tauskanavasta mittauslaitteelle.

Keksinnön mukaisesti virtauskanavan seinämän 30 ja/tai rajoitinelimen pintaan, joka on suorassa kontaktissa mitattavan kaasuvirtauksen kanssa, on järjes-- tetty vaikuttavaa ainetta vesipisaran tai vettä sisäl tävän pisaran kontaktikulman mainittuun pintaan pienentämiseksi suhteessa aineella käsittelemättömän vas-35 taavan pinnan ja vastaavan pisaran välille muodostuvaan kontaktikulmaan.

4 102918

Keksintö perustuu siihen, että veden ja anturimateriaalin välistä kontaktikulmaa pyritään vaikuttavan aineen avulla pienentämään niin paljon, että kondensoituneet pisarat leviävät pitkin mittausanturin 5 sisäpintaa näin estäen anturin poikkipinta-alan liiallisen pienenemisen. Pienetkin vesipisarat yhdistyvät näin ollen nopeasti yhtenäiseksi kalvoksi, joka pääsee valumaan pois anturista. Virtauslukema pysyy asetetun toleranssirajan sisällä pitkiäkin aikoja, mikä on tär-10 keää varsinkin tehohoidossa. Vesipisaran kontaktikulma voidaan määrittää ns. Sessile-tippa -menetelmällä.

Mittausanturin ja järjestelmän eräässä sovellutuksessa vaikuttava aine pienentää pisaran pinta-energiaa .

15 Mittausanturin ja järjestelmän eräässä sovel lutuksessa vaikuttava aine suurentaa mainitun pinnan aineen pintaenergiaa.

Mittausanturin ja järjestelmän eräässä sovellutuksessa vaikuttava aine on pinta-aktiivista ainet-20 ta, joka pienentää pisaran pintaenergiaa.

Mittausanturin ja järjestelmän eräässä sovellutuksessa vaikuttava aine on ns. huurteenestoainetta, joka on immobilisoitu ko. pintaan. Mittausanturin eräässä sovellutuksessa pinta-aktiivinen aine on ns. huurtee-25 nestoainetta. Huurteenestoaineena voidaan käyttää esim. tavaramerkillä Dr. Fog (valmistaja O.R.Concepts, Inc., USA) kaupan olevaa antifogging -ainetta, joka on tarkoitettu endoskopialinssien huurteenestokäsittelyyn. Myös esim. julkaisun US 3.068.100 tarkoittamat filmimateriaa-30 Iin huurteenestoaineet voivat olla käyttökelpoisia.

Mittausanturin ja järjestelmän eräässä sovel-:\ lutuksessa vaikuttava aine on muodostettu kalvomaisek- si pinnoitteeksi ko. pintaan.

Mittausanturin ja järjestelmän eräässä sovel-35 lutuksessa vaikuttavasta aineesta muodostettu pinnoite on immobilisoitu ko. pintaan.

5 102918

Mittausanturin ja järjestelmän eräässä sovellutuksessa seinämän ja/tai rajoitinelimen aine on kyllästetty vaikuttavalla aineella.

Mittausanturin ja järjestelmän eräässä sovel-5 lutuksessa vaikuttava aine on valittu siten, että vesi- tai vettä sisältävän pisaran kontaktikulma ko. pinnan suhteen muodostuu pienemmäksi kuin 30°, sopivasti pienemmäksi kuin 20°, edullisesti pienemmäksi kuin 10°, edullisimmin kosketuskulmaksi muodostuu n. 10 0°.

Mittausanturin ja järjestelmän eräässä sovellutuksessa vaikuttava aine on pinta-aktiivista ainetta, joka on veteen 1 liikenevää.

Mittausanturin ja järjestelmän eräässä sovel-15 lutuksessa pinta-aktiivinen aine koostuu molekyyleistä, joissa on öljyhakuinen hydrofobinen ryhmä, kuten alkyy-liketju, ja hydrofiilinen ryhmä, kuten negatiivisesti varautunut karboksyyli- tai sulfonihapporyhmä. Pinta-aktiivinen aine voi olla esim. dioktyylinatriumsulfosuk-20 kinaatti, joita on kaupan useilla eri kauppanimityksil-lä, ja joita käytetään kostutusaineina esim. lääke- ja kosmetiikkateollisuudessa sekä ruoka-aineiden yhteydessä.

Mittausanturin ja järjestelmän eräässä sovel-25 lutuksessa pinta-aktiiviseen aineeseen kuuluu detergent-tiä, kuten saippuaa tai sen tapaista pesuainetta.

Mittausanturin ja järjestelmän eräässä sovellutuksessa mittausanturi on potilaan henkitorveen työnnettävään intubaatioputkeen kytkettävä spirometrianturi. 30 Samaan kappaleeseen voi olla järjestetty myös mittauskanava, joka on järjestetty toimimaan näytteenottimena ·. :\ kaasunanalysaattoria varten. Myös mittauskanava voidaan pinnoittaa pinta-aktiivisella aineella.

Mittausanturin ja järjestelmän eräässä sovel-35 lutuksessa mittausanturiin on yhdistetty mittauskanava, joka on järjestetty toimimaan näytteenottimena kaasuana-lysaattoria varten.

6 102918

Mittausanturin ja järjestelmän eräässä sovellutuksessa mittausanturi on patopaineen mittaukseen perustuva, Pitot-putki-periaatteella toimiva mittausanturi, jossa virtausta rajoittavana rajoitinelimenä toimii 5 yksi tai useampi siiveke, joka tai jotka on suunnattu virtausta vastaan.

Mittausanturin ja järjestelmän eräässä sovellutuksessa rajoitinelimeen kuuluu siivekkeitä, jotka on järjestetty säteittäisesti mittauskanavan suuaukon ym-10 pärille, ja kuhunkin siivekkeeseen kuuluu ura siivekkeisiin osuvan kaasuvirran johtamiseksi suuaukkoon.

Järjestelmän eräässä sovellutuksessa järjestelmään kuuluu kaasuanalysaattori hengityskaasun koostumuksen määrittämiseksi.

15 Järjestelmän eräässä sovellutuksessa kaa- suanalysaattorin näytteenottimena toimiva mittauskanava on järjestetty intuhaatioputken ja hengityskoneen väliin.

Järjestelmän eräässä sovellutuksessa kaa-20 suanalysaattorin näytteenottimena toimiva mittauskanava on järjestetty hengityskoneen ja potilaan väliin.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti sovellutusesimerkkien avulla viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa 25 kuva 1 esittää kaaviomaisesti halkileikattuna * » keksinnön mukaisen mittausanturin erästä ensimmäistä sovellutusta, kuva 2 esittää kaaviomaisesti halkileikattuna keksinnön mukaisen mittausanturin erästä toista sovel-30 lutusta, kuva 3 esittää kaaviomaisesti halkileikattuna keksinnön mukaisen mittausanturin erästä kolmatta sovellutusta, kuva 4 esittää kaaviomaisesti halkileikattuna 35 keksinnön mukaisen mittausanturin erästä neljättä sovellutusta, 7 102918 kuva 5 esittää kaaviomaisesti halkileikattuna keksinnön mukaisen mittausanturin erästä viidettä sovellutusta, kuva 6 esittää leikkausta VI-VI kuvasta 5, 5 kuva 7 esittää kaaviomaisesti halkileikattuna keksinnön mukaisen mittausanturin erästä kuudetta sovellutusta, kuva 8 esittää pinnoittamattomalla mittausanturilla A ja keksinnön mukaisesti pinta-aktiivisella 10 aineella pinnoitetulla mittausanturilla B mitattuja signaaleja ajan funktiona, kuva 9 esittää vesipisaran muotoa entuudestaan tunnetun mittausanturin seinämän pinnalla, kuva 10 esittää vesipisaran muotoa keksinnön 15 mukaisen vaikuttavalla aineella pintakäsitellyn antu-riseinämän pinnalla, ja kuva 11 esittää kaaviomaisesti keksinnön mukaisen järjestelmän erästä sovellutusta.

Kuvissa 1 - 7 on esitetty erityypisiä kaasun 20 virtausmittaukseen tarkoitettuja kaasun virtausta rajoittavia mittausantureita, jotka ovat parannettavissa keksinnön mukaisella vaikuttavan aineen pinnoitteella. Virtausanturin päätyypit ja toimintaperiaatteet on esitetty esimerkiksi julkaisussa Doebelin: Measurement 25 Systems, McGraw-Hill Kogakusha, 1976, johon tässä myös • · viitataan.

Kuvien 1-7 mukaisiin mittausantureihin kuuluu putkimainen virtauskanava 1 mitattavan kaasuvirta-uksen ohjaamiseksi. Virtauskanavaa rajoittaa seinämä 30 2. Virtauskanavaan on järjestetty rajoitinelin 3 kaa- ,, sun virtauksen rajoittamiseksi virtauskanavassa 1.

Virtauskanavaan 1 avautuu mittauskanavia 4, jotka on yhdistetty mittauslaitteeseen virtauskanavaan rajoiti-nelimen 3 aiheuttaman paine-eron mittaamiseksi. Vir-35 tauskanavan 1 seinämän 2 ja/tai rajoitinelimen 3 pintaan, joka on suorassa kontaktissa mitattavan kaasu-virtauksen kanssa, on järjestetty vaikuttavaa ainetta > » · β 102918 vesipisaran tai vettä sisältävän pisaran kontaktikulman Θ mainittuun pintaan pienentämiseksi suhteessa aineella käsittelemättömän vastaavan pinnan ja vastaavan pisaran välille muodostuvaan kontaktikulmaan. Vaiku-5 tusmekanismina voi olla joko se, että vaikuttava aine pienentää pisaran pintaenergiaa (pintajännitystä), tai vaihtoehtoisesti vaikuttava aine voi olla mainitun pinnan aineen pintaenergiaa suurentava.

Kuvan 1 sovellutuksessa virtauskanavaputkessa 10 1 on virtausta rajoittavana rajoitinelimenä 3 aukko 6, jonka molemmin puolin on paineenmittauskanavien 4 aukot 7. Näiltä aukoilta johtavat mittauskanavaputket 4 mittauselimelle 8, joka on paine-eroa mittaava elin. Aukko 6 voi muodoltaan olla eri näköinen kuten yllä-15 mainitusta julkaisusta käy ilmi, mutta herkkyys kondensoituneelle vedelle on kaikille sovellutuksille sama, rajoitinelinaukon 6 ollessa kriittisin pienimmän halkaisijan takia.

Kuten kuvassa 2 on esitetty, rajoitinelimenä 20 3 voi olla virtauskanavaputken 1 supistus 9. Kyseessä on ns. venturiputki, jossa on hieman vähemmän häviöitä virtaviivaisen muotoilun takia. Herkkyys kosteudelle on kuitenkin sama kuin kuvan 1 rajoittavalla aukolla varustetussa anturissa.

25 Kuvassa 3 on esitetty virtausmittausanturi, jossa virtauskanavaputkeen 1 sijoitettu virtausta rajoittava rajoitinelin 3 muodostuu virtaukseen sijoitetuista mittauskanavien 4 aukoista 10. Aukot 10 on sijoitettu symmetrisesti jotta virtaus voitaisiin mitata 30 samalla herkkyydellä putken molempiin suuntiin. Mittauskanavaputket 4 johtavat virtauskanavaputken 1 tyypillisesti keskellä sijaitsevista aukoista 10 mittauslaitteelle 8. Aukot 10 ovat muunnos Pitot'in putkesta. Tällaisen anturin virtausvastus on suhteellisen pieni, 35 mutta jos virtausprofiili ei ole tasainen syntyy mittausvirhe. Näin käy esimerkiksi hengitystiemittaukses-sa kuten julkaisussa US 5.088.332 on todettu. Tällai- 9 102918 nen ratkaisu on hieman vähemmän herkkä kondensoituneelle vedelle, mutta periaatteessa käyttäytyminen on samantyyppistä kuin edellä mainituilla antureilla.

Kuvassa 4 esitetty virtausanturi perustuu la-5 minaariseen virtausvastukseen. Virtausta rajoittava rajoitinelin 3 on konstruoitu jakamalla putken sisätila suureen määrään pieniä putkia 11, joissa kussakin virtaus säilyy laminaarisena kyseeseen tulevalla mittausalueella. Tästä seuraa kuitenkin se, että anturi 10 on herkkä tukkeutumaan. Vesipisaroille se on selvästi herkempi kuin muut esitetyt anturityypit.

Perustuen kuvan 3 periaatteeseen on kuvissa 5 ja 6 esitetty rakenteeltaan julkaisusta US 5.088.332 tunnettu parannettu virtausmittausanturi D, joka mit-15 taa keskiarvon virtausprofiilista. Päästä katsottuna anturi on esitetty kuvassa 5 ja halkaistuna pitkin viivaa VI - VI kuvassa 6. Virtauskanavaputkeen 1 on rajoitinelimenä 3 toimivien aukkojen 12 läheisyyteen ja ympärille järjestetty uralla varustetut siivekkeet 20 13, joita tässä tapauksessa on kolme. Tämä järjestely kerää patopaineen tasaisesti joka suunnasta eikä virtausprof iilin siirtyminen vaikuta tulokseen. Anturiin on myös mahdollista liittää kaasupitoisuuden mittaamista varten näytteenottoputki 5 ja anturi on näin ol-25 Ien yhdistetty spirometri ja kaasuanalysaattorin A näytteenottoadapteri.

Kuvassa 7 on esitetty vielä eräs mittausanturin sovellutus, joka muuten vastaa kuvien 5 ja 6 anturia, mutta jossa mittauskanava 5, joka on kaasuanaly-30 saattorin A näytteenotin, on järjestetty erilliseen liitäntäkappaleeseen 20, joka on liitetty intubaatio-putken I ja mittausanturin väliin vastaten kuvan 11 järjestelmää, jota selostetaan tarkemmin edempänä.

, Kuvan 6 anturi on herkkä kondensoituneelle 35 kosteudelle varsinkin pitkäkestoisissa mittauksissa. Anturin materiaalina käytetään edullisimmin muovia, esimerkiksi polysulfonia. Tämä materiaali kuten useim- • f 10 102918 mat muut muovit muodostavat veden kanssa kontaktikulman Θ, jonka arvo on lähellä 90°. Tilanne on näytetty kuvassa 9, jossa kyseinen kontaktikulma on merkitty ΘΑ. Vesipisaran kontaktikulma Θ voidaan määrätä ns. Sessi-5 le-tippa -menetelmällä. Kontaktikulma Θ riippuu ilman, veden ja anturimateriaalin välisistä pintajännityksistä. Mitä pienempi kulma Θ on, sitä enemmän vesitippa leviää pitkin anturimateriaalin pintaa ja sitä vähemmän se pääsee vaikuttamaan mittaustarkkuuteen. Tipan 10 korkeus H vähentää suoraan virtausanturin halkaisijaa noin määrällä 2·Η. On siis ymmärrettävää, että kuvan 10 esittämän vesitipan korkeus HB vaikuttaa paljon vähemmän, koska kosketuskulma ΘΒ on pieni. Kuinka pieneksi kosketuskulma Θ pyritään tekemään riippuu siitä, min-15 kälaiseen mittaustoleranssiin pyritään. Periaatteessa kontaktikulma Θ voidaan jopa saada arvoon 0°. Silloin jokainen vesipisara leviää rajoituksetta, ja pinnalle muodostuu vesikalvo. Vaikuttavalla aineella, esim. pinta-aktiivisella aineella, joka on mittauskanavan 20 seinämässä 2 ja/tai rajoitinelimessä 3, tällainen tilanne voidaan saada aikaan. Vettä kondensoituu edelleen anturin pintaan, mutta pisaroita ei pääse muodostumaan ja ylimääräinen vesi valuu helposti pois antu-rialueelta.

25 Kuvassa 8 on esitetty pari mittausjaksoa ajan funktiona kuvan 6 esittämällä anturilla mitattuna. Kuvassa 8 pystyakselilla on esitetty virtaussignaalin S virheprosentti ja vaaka-akselilla aika minuutteina.

Käytetty kaasu on ollut täysin kostutettu potilaan 30 lämpötilassa, joten kondensoitumista on päässyt tapahtumaan. Käyrä A on mitattu mittausanturilla, jota ei •t ole pinnoitettu pinta-aktiivisella aineella. Anturia ja sen mittausjärjestelyä on selitetty tarkemmin julkaisussa US 5.088.332. Kuvasta 8 nähdään, että virta- f 35 ussignaali S on kasvanut tunnissa 5%. Kohdassa 130 min ja 140 min pienet pisarat ovat yhdistyneet isoiksi ja kohdassa 175 min muutama iso pisara on valunut pois 102918 11 anturista. Suurin mitattu virhe on 20% ja signaali vaihtelee koko ajan noin kaksi tuntia kokeen alkamisesta. Käyrä B on mitattu anturilla, jonka sisäpinta on käsitelty pintajännitystä pienentävällä saippuaval-5 misteella. Kosketuskulma on siis kuvan 9 sijasta ollut kuvan 10 mukainen tai ehkä jopa pienempi. Käyrän B pienenevä trendi alussa ei johdu pisaroista vaan lämpötilan muutoksista. Noin kahden tunnin jälkeen käyrä lähtee nousemaan saippuavalmisteen poiskulumisen talo kia. Koe osoittaa kuitenkin selvästi, että kosketus-kulmaa pienentävällä pinnoituksella on ratkaiseva merkitys anturin pitkäaikaisessa käytössä.

Veden kosketuskulmaa Θ pienentävä pinnoitus pitäisi edullisesti olla koko anturin sisäpinnoilla, 15 mutta kriittisimmät pinnat ovat ne, joissa virtausta rajoittava rajotinelin 3 sijaitsee ja jossa poikkipinta-ala on pienin. Pinnoitus tai anturiaineen kyllästys pinta-aktiivisella aineella soveltuu kaikkiin kuvien 1 - 7 antureihin.

20 Eri muovien ja veden välinen kosketuskulma Θ on yleensä suuri eli > 60°, joskus > 90°. On tietysti olemassa materiaaleja, joiden kosketuskulma on hyvin pieni, mutta näiden materiaalien käyttö on yleensä hankalaa. Näihin kuuluu lasi, jolla on kosketuskulma 25 0° edellyttäen että lasi on täysin puhdas. Pienikin 4 · epäpuhtaus kuten rasva kasvattaa heti kosketuskulmaa. Pinnoitus on tyypillisesti pintajännitystä pienentävä. Erilaiset saippuavalmisteet ja puhdistuskemikaalit kuuluvat tähän ryhmään. Myös erikoisesti huurteenes-30 toon kehitettyjä valmisteita on olemassa, yleensä optiseen käyttöön. Eräs sellainen on O.R.Concepts, i '· Inc:in valmistama Dr.Fog Endoscopic Antifog Solution.

Joskin täydellinen huurteenesto on eduksi, se ei ole välttämätön jos pieniä kosketuskulmia Θ voidaan hyväk-35 syä. Jos esimerkiksi kosketuskulma on < 30° voidaan katsoa, että mittaustarkkuus on selvästi parantunut, joten anturimateriaalit, joiden kosketuskulma on suu- ( 9 m 12 102918 rempi kuin noin 30° hyötyvät kosketuskulmaa pienentävän pinnoituksen käytöstä. Pinnoituksella aikaansaadun kosketuskulman ollessa < 20° anturin pinta vettyy jo aika helposti ja mittaustarkkuus on kohtuullisen hyvä.

5 Paras tulos kuitenkin saavutetaan kun kosketuskulma on 0° tai lähellä sitä. Kalvon kestävyys saattaa olla ongelma, jos se on vesiliukoinen. Kertakäyttöantureissa tällaisen pinnoitteen käyttö on mahdollinen, mutta pitkäaikaisessa käytössä pintaan immobilisoitu pinnoi-10 te on oikea ratkaisu. Tällaisia veteen liukenemattomia kalvoja on saatavissa esimerkiksi silmien suojalasei-hin. Voisi myös olla mahdollista imeyttää muovi kyseisellä kemikaalilla. Silloin pinnoitteen kestävyys on pitkäaikaisempi vaikkakin osa liukenee veteen ja valuu 15 pois anturista, koska uutta ainetta koko ajan tihkuu ulos tilalle. Tällainen anturi voisi esimerkiksi toimia muutaman päivän, mikä on useimmissa tapauksissa täysin riittävää kertakäyttöanturille.

Paitsi että vesi pääsee helposti valumaan 20 pois pinnoitetusta anturista niin myös mahdolliset eritteet poistuvat helpommin liukkaamman pinnan takia. Yllä on mainittu vain muutamia tyyppiesimerkkejä virtausta rajoittavaa elintä käyttävistä mittausantureista. On selvää, että myös muunlaiset vastaavalla peri-25 aatteella toimivat anturit hyötyvät tämän keksinnön mukaisesta mittaustarkkuutta parantavasta kontaktikulmaa pienentävästä pinta-aktiivisen aineen käytöstä.

Kuva 11 esittää keksinnön mukaista järjestelmää käytössä, jossa on intubaatioputki I, joka on 30 työnnetty potilaan henkitorveen. Mittausanturi D, vastaten esim. kuvan 7 sisäpuolelta vaikuttavalla aineel-. la käsiteltyä spirometrianturia, on liitetty hengitys- piiriin. Myös liitäntäkappale 20, jossa on mittauskanava 5 kaasupitoisuuden mittaamista varten, on kytket-35 ty potilaan intubointiputkeen I ja hengitystä ylläpitävän laitteen 22 tulo- ja poistoletkuja 23, 24 yhdistävän Y-kappaleen 25 väliin. Liitäntäkappale 20 on v. .

13 102918 normaalisti kytketty lähimmäksi potilasta, mutta se voisi myös olla yhdistettynä virtausanturiin D kuten kuvassa 6 tai sijaita virtausanturin ja Y-kappaleen 24 välissä. Kaasun näytteenottoputki 5 yhdistettynä let-5 kuun on kytketty potilasmonitoriin eli analysaattoriin A, jossa kaasu mitataan ja signaalia käsitellään niin, että näyttöön saadaan mitattavan kaasun pitoisuuden vaihtelut ajan funktiona eli hengityskäyrä tai pitoi-suuslukemat sisään- ja uloshengityksessä. Myös virtau-10 santuri on mittauslaitteen 8 kautta yhdistetty analysaattoriin A, jossa signaalia käsitellään niin, että näyttöön saadaan sisään- ja uloshengityksen virtaus-ja painelukemat ja niistä mahdollisesti johdetut suureet. Mittauslaite 8 voi myös sijaita analysaattorissa 15 A ja kaasupitoisuuden mittaus voi tapahtua liitäntä-kappaleessa 20.

Keksintöä ei rajata pelkästään edellä esitettyjä sovellutusesimerkkejä koskevaksi, vaan monet muunnokset ovat mahdollisia pysyttäessä patenttivaati-20 musten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa .

I » •

Claims (32)

1. Mittausanturi kaasun virtausmittausta varten, erityisesti potilaan hengityskaasun paine- ja/tai 5 virtausmittausta varten, johon mittausanturiin kuuluu putkimainen virtauskanava (1) mitattavan kaasuvirtauk-sen ohjaamiseksi, jota virtauskanavaa rajoittaa seinämä (2); rajoitinelin (3), joka on järjestetty virtaus-kanavaan kaasun virtauksen rajoittamiseksi virtauska-10 navassa; ja mittauskanavia (4) , jotka avautuvat vir-tauskanavaan rajoitinelimen aiheuttaman paine-eron mittaamiseksi, tunnettu siitä, että virtauskanavan (1) seinämän (2) ja/tai rajoitinelimen (3) pintaan, joka on suorassa kontaktissa mitattavan kaasuvirtauksen 15 kanssa, on järjestetty vaikuttavaa ainetta vesipisaran tai vettä sisältävän pisaran kontaktikulman (Θ) mainittuun pintaan pienentämiseksi suhteessa aineella käsittelemättömän vastaavan pinnan ja vastaavan pisaran välille muodostuvaan kontaktikulmaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittausan turi, tunnettu siitä, että vaikuttava aine pienentää pisaran pintaenergiaa.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen mittausanturi, tunnettu siitä, että vaikuttava aine suurentaa 25 mainitun pinnan aineen pintaenergiaa.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen mittausanturi, tunnettu siitä, että vaikuttava aine on pinta-aktiivista ainetta, joka pienentää pisaran pintaenergiaa.

5. Patenttivaatimuksen 1 tai 4 mukainen mit tausanturi, tunnettu siitä, että vaikuttava aine on ns. huurteenestoainetta, joka on immobilisoitu ko. pintaan.

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukai-35 nen mittausanturi, tunnettu siitä, että vaikuttava aine on muodostettu kalvomaiseksi pinnoitteeksi (P) ko. pintaan. 1K 102918 lb

7. Patenttivaatimuksista 6 mukainen mittausanturi, tunnettu siitä, että vaikuttavasta aineesta muodostettu pinnoite (P) on immobilisoitu ko. pintaan.

8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukai-5 nen mittausanturi, tunnettu siitä, että seinämän (2) ja/tai rajoitinelimen (3) aine on kyllästetty vaikuttavalla aineella.

9. Jonkin patenttivaatimuksista 1-8 mukainen mittausanturi, tunnettu siitä, että vaikuttava ai- 10 ne on valittu siten, että vesi- tai vettä sisältävän pisaran kontaktikulma (Θ) ko. pinnan suhteen muodostuu pienemmäksi kuin 30°, sopivasti pienemmäksi kuin 20°, edullisesti pienemmäksi kuin 10°, edullisimmin koske-tuskulmaksi muodostuu n. 0°.

10. Jonkin patenttivaatimuksista l, 2 tai 4 - 9 mukainen mittausanturi, tunnettu siitä, että vaikuttava aine on pinta-aktiivista ainetta, joka on veteen 1iukenevaa.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen mittau- 20 santuri, tunnettu siitä, että pinta-aktiivinen aine koostuu molekyyleistä, joissa on öljyhakuinen hydrofobinen ryhmä, kuten alkyyliketju, ja hydrofiilinen ryhmä, kuten negatiivisesti varautunut karboksyyli- tai sulfonihapporyhmä.

12. Jonkin patenttivaatimuksista l, 2 tai 4- ' 11 mukainen mittausanturi, tunnettu siitä, että pinta- aktiiviseen aineeseen kuuluu detergenttiä, kuten saippuaa tai sen tapaista pesuainetta.

13. Jonkin patenttivaatimuksista 1-12 mu- 30 kainen mittausanturi, tunnettu siitä, että mittausanturi (D) on potilaan henkitorveen työnnettävään intu-baatioputkeen (I) kytkettävä spirometrianturi.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen mittausanturi, tunnettu siitä, että mittausanturiin (D) on 35 yhdistetty mittauskanava (5), joka on järjestetty toimimaan näytteenottimena kaasunanalysaattoria (A) varten . ie 102918

15. Jonkin patenttivaatimuksista 1-14 mukainen mittausanturi, tunnettu siitä, että mittausanturi (D) on patopaineen mittaukseen perustuva, Pitot-putki-periaatteella toimiva mittausanturi, jossa vir- 5 tausta rajoittavana rajoitinelimenä (3) toimii yksi tai useampi siiveke (13), joka tai jotka on suunnattu virtausta vastaan.

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen mittausanturi, tunnettu siitä, että rajoitinelimeen (3) kuulo luu siivekkeitä (13), jotka on järjestetty säteittäi- sesti mittauskanavan (4) suuaukon (12) ympärille, ja että kuhunkin siivekkeeseen (12) kuuluu ura (14) siivekkeisiin osuvan kaasuvirran johtamiseksi suuaukkoon.

17. Järjestelmä potilaan hengityskaasun pai-15 ne- ja/tai virtausmittausta varten, johon järjestelmään kuuluu intubaatioputki (I) työnnettäväksi potilaan henkitorveen, mittausanturi (D), joka on liitetty intubaatioputkeen ja johon kuuluu putkimainen virtaus-kanava (l) mitattavan kaasuvirtauksen ohjaamiseksi, 20 jota virtauskanavaa rajoittaa seinämä (2) ; rajoitine-lin (3), joka on järjestetty virtauskanavaan kaasun virtauksen rajoittamiseksi virtauskanavassa; mittauslaite (8) rajoitinelimen aiheuttaman paine-eron mittaamiseksi; ja mittauskanavia (4), jotka avautuvat 25 virtauskanavaan paineen johtamiseksi virtauskanavasta *·' mittauslaitteelle, tunnettu siitä, että virtauskanavan (1) seinämän (2) ja/tai rajoitinelimen (3) pintaan, joka on suorassa kontaktissa mitattavan kaasuvirtauksen kanssa, on järjestetty vaikuttavaa ainetta vesipi-30 saran tai vettä sisältävän pisaran kontaktikulman (Θ) mainittuun pintaan pienentämiseksi suhteessa aineella . käsittelemättömän vastaavan pinnan ja vastaavan pisa ran välille muodostuvaan kontaktikulmaan.

18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen järjes-35 telmä, tunnettu siitä, että vaikuttava aine pienentää pisaran pintaenergiaa. l7 102918

19. Patenttivaatimuksen 17 mukainen järjes telmä, tunnettu siitä, että vaikuttava aine suurentaa mainitun pinnan aineen pintaenergiaa.

20. Patenttivaatimuksen 17 tai 18 mukainen 5 järjestelmä, tunnettu siitä, että vaikuttava aine on pinta-aktiivista ainetta, joka pienentää pisaran pintaenergiaa .

21. Patenttivaatimuksen 17 tai 19 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että vaikuttava aine on 10 ns. huurteenestoainetta, joka on immobilisoitu ko. pintaan.

22. Jonkin patenttivaatimuksista 17 - 21 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että vaikuttava aine on muodostettu kalvomaiseksi pinnoitteeksi (P) 15 ko. pintaan.

23. Patenttivaatimuksen 22 mukainen järjes telmä, tunnettu siitä, että vaikuttavasta aineesta muodostettu pinnoite (P) on immobilisoitu ko. pintaan.

24. Jonkin patenttivaatimuksista 17 - 23 mu- 20 kainen järjestelmä, tunnettu siitä, että seinämän (2) ja/tai rajoitinelimen (3) aine on kyllästetty vaikuttavalla aineella.

25. Jonkin patenttivaatimuksista 17 - 24 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että vaikuttava 25 aine on valittu siten, että vesi- tai vettä sisältävän pisaran kontaktikulma (Θ) ko. pinnan suhteen muodostuu pienemmäksi kuin 30°, sopivasti pienemmäksi kuin 20°, edullisesti pienemmäksi kuin 10°, edullisimmin koske-tuskulmaksi muodostuu n. 0°.

26. Jonkin patenttivaatimuksista 17, 18 tai 20 - 25 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että vaikuttava aine on pinta-aktiivista ainetta, joka on veteen liukenevaa.

27. Jonkin patenttivaatimuksista 13 - 26 mu- 35 kainen järjestelmä, tunnettu siitä, että mittausanturi (D) on potilaan henkitorveen työnnettävään intubaatio-. putkeen (I) kytkettävä spirometrianturi. ie 102918

28. Patenttivaatimuksen 27 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että mittausanturiin (D) on yhdistetty mittauskanava (5), joka on järjestetty toimimaan näytteenottimena kaasunanalysaattoria (A) varten.

29. Jonkin patenttivaatimuksista 17 - 28 mu kainen järjestelmä, tunnettu siitä, että mittausanturi (D) on patopaineen mittaukseen perustuva, Pitot-putki-periaatteella toimiva mittausanturi, jossa virtausta rajoittavana rajoitinelimenä (3) toimii yksi tai use- 10 ampi siiveke (13), joka tai jotka on suunnattu virtausta vastaan.

30. Jonkin patenttivaatimuksista 17 - 29 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmään kuuluu kaasuanalysaattori (A) hengityskaasun koostu- 15 muksen määrittämiseksi.

31. Patenttivaatimuksen 30 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että kaasuanalysaattorin (A) näytteenottimena toimiva mittauskanava (5) on järjestetty hengityskoneen (22) ja potilaan väliin.

32. Patenttivaatimuksen 30 tai 31 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että kaasuanalysaattorin (A) näytteenottimena toimiva mittauskanava (5) on järjestetty intubaatioputken (I) ja hengityskoneen (22) väliin. 25 19 102918