DE60123679T2

DE60123679T2 - Beatmungssystem-Komponenten

Info

Publication number: DE60123679T2
Application number: DE60123679T
Authority: DE
Inventors: Daniel John Smith; Gavin Walsh Millar; Kevin Blake Powell; David Peter Baldwin
Original assignee: Fisher and Paykel Healthcare Ltd
Current assignee: Fisher and Paykel Healthcare Ltd
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2001-05-09
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2021-05-10
Also published as: JP2006192310A; JP5564093B2; CA2697142C; AU777186B2; US20090078260A1; EP1153627B1; US20190111228A1; EP1477200A2; DE60123679D1; HK1090312A1; AU4382301A; CA2980806C; DE60137733D1; JP2014158847A; US7140366B2; JP2010227657A; JP6341891B2; US6769431B2; HK1037551A1; CA2346628C

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Komponenten für Atemkreisläufe und insbesondere Komponenten zur Verwendung in dem Exspirations-Zweig eines Atemkreislaufs.
2. Übersicht des Standes der Technik
Bei der unterstützten Atmung, insbesondere bei medizinischen Anwendungen, werden Gase mit hohen Pegeln relativer Feuchtigkeit durch Leitungen einer verhältnismäßig eingeschränkten Größe zugeführt und rückgeführt. Der Aufbau von Kondensat an der Innenwand der Leitung ist häufig das Ergebnis dieser hohen Feuchtigkeit. Im Stand der Technik wurde versucht, die nachteiligen Wirkungen dieser Kondensation entweder durch ein Reduzieren der Kondensatmenge oder durch das Vorsehen von Sammelpunkten in der Leitung zum Abführen kondensierter Flüssigkeit aus der Leitung zu verringern. Eine Reduzierung der Kondensation bestand allgemein darin, die Temperatur des Gasstroms und/oder der Leitungswand zu halten oder zu erhöhen, um die Kondensatbildung zu reduzieren.
Eine Vorrichtung, wie sie im Oberbegriff von Anspruch 1 angegeben ist, ist in dem Dokument EP-A-0 535 379 beschrieben.
Das Dokument WO88/01903 beschreibt ein Rohr aus einem Material, das selektive und reversible Wasserabsorptionseigenschaften besitzt und das mit einem geflochtenen Netz ummantelt ist.
Das Dokument US-A-5 84-8 233 beschreibt ein flexibles doppelwandiges Rohr, das ein schraubenförmig gewundenes Verstärkungsmaterial zwischen der inneren und der äußeren Rohrwand aufweist.
Übersicht der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für ein Bauelement zu sorgen, das bei spezieller Verwendung im Exspirationszweig eines Atemkreislaufs zumindest ein Stück Weg in Richtung der Überwindung der vorgenannten Probleme geht oder das der Öffentlichkeit oder der medizinischen Fachwelt zumindest eine sinnvolle Wahl bietet.
Gemäß einem ersten Aspekt besteht die Erfindung in einem Atemkreislauf-Bauelement, umfassend:
einen Einlass,
einen Auslass und
eine umschließende Wand, die eine Gasdurchführung zwischen dem Einlass und dem Auslass definiert, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Bereich der umschließenden Wand aus einem Material besteht, das den Durchtritt von Wasserdampf erlaubt, ohne flüssiges Wasser oder Atemgase hindurchtreten zu lassen, und
dass die Durchführung zumindest ein schraubenförmig gewundenes Polymerband oder einen schraubförmig gewundenen Polymerstreifen (314) aufweist, der teilweise oder ganz aus einem Material besteht, das den Durchtritt von Wasserdampf erlaubt, ohne flüssiges Wasser oder Atemgase hindurchtreten zu lassen, wobei jeweilige Kanten benachbarter Windungen des Streifens aneinanderstoßen oder einander überlappen und verbunden sind, und
dass das Bauelement eine Längsverstärkung gegen eine Längsdehnung der Durchführung aufweist und
dass die Längsverstärkung eine Mehrzahl von sich längs erstreckenden Fäden/Streifen (351) umfasst, die um den Perimeter der umschließenden Wand beabstandet sind, wobei jeder der Fäden/Streifen im wesentlichen parallel zu der Gesamtachse der Durchführung ausgerichtet ist, und
dass die Längsverstärkung an den Zwischenabständen entlang der Länge der Längsverstärkung mit dem Bauelement verbunden ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt besteht die Erfindung in einer Vorrichtung zum Bilden eines Atemkreislauf-Zweiges, umfassend:
eine Hülse, auf der eine Rohrwand abgelegt werden kann und die die abgelegte Rohrwand in einer Vorschubachse vorschiebt und die abgelegte Rohrwand um die Vorschubrichtung dreht, wobei die Vorschubgeschwindigkeit und die Rotationsgeschwindigkeit zusammen eine Ganghöhe definieren,
zumindest einen Filmlegekopf, der auf der Hülse einen Film ablegt, wobei die kombinierte Breite des durch die Filmlegeköpfe abgelegten Films breiter ist als die Ganghöhe, so dass benachbarte Windungen des abgelegten Films einander überlappen, um einen Überlappungssaum zu bilden,
einen Verstärkungsrippenlegekopf für jeden der Filmlegeköpfe, wobei jeder Verstärkungsrippenlegekopf eine Verstärkungsrippe auf einen Überlappungssaum legt,
einen Axialfadenlegekopf, der über der und um die Hülse montiert ist und der eine Mehrzahl von Fadenzuführungen trägt, deren jede das Abziehen eines Fadens von einem Vorrat erlaubt, und
einen Rotator zum Drehen des Axialfadenlegekopfes mit im wesentlichen der gleichen Geschwindigkeit wie die erwartete Drehgeschwindigkeit des Rohres.
In der folgenden Beschreibung wird ein Material, das den Durchtritt von Wasserdampf erlaubt, ohne flüssiges Wasser oder Atemgase hindurchtreten zu lassen, durchgehend als "atmungsfähiges" Material bezeichnet. Materialien kön nen aufgrund ihrer Zusammensetzung, ihrer physikalischen Beschaffenheit oder einer Kombination von beiden atmungsfähig sein.
Der Fachmann, an den sich die Erfindung richtet, wird erkennen, dass zahlreiche- konstruktive Änderungen und unterschiedliche Ausführungsformen und Anwendungen möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, der in den anliegenden Ansprüchen angegeben ist. Die vorliegenden Offenbarungen und Beschreibungen sind rein illustrativ und in keiner Weise einschränkend.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittsdarstellung einer Leitung für den Exspirationszweig eines Atemkreislaufs;
2 ist eine Querschnittsdarstellung eines Abschnitts einer Leitungswand gemäß einer möglichen Konstruktion;
3 ist eine Querschnittsdarstellung eines Co-Extrusions-Gesenkkopfs zum Extrudieren einer zwei Längsstreifen aus einem durchlässigen Material aufweisenden Leitung, die ähnlich ist wie die Leitung von 1;
4 ist eine Querschnittsdarstellung eines koaxialen Atemkreislaufs gemäß einer weiteren Ausführungsform und mit einer integrierten Leitung;
5 ist eine Seitenansicht, zum Teil in einem Querschnitt, des koaxialen Atemkreislaufs von 4;
6 ist eine Seitenansicht, zum Teil in einem Querschnitt, eines exspiratorischen Zweigs einer Leitung gemäß einer weiteren Ausführungsform;
7 ist eine geschnittene Seitenansicht eines exspiratorischen Zweigs für einen Atemkreislauf gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 ist eine geschnittene Seitenansicht eines exspiratorischen Zweigs für einen Atemkreislauf gemäß einer noch weiteren Variante;
9a-9i zeigen eine Reihe von Leitungskonstruktionen, die verschiedene Arten eines Längsverstärkungselements aufweisen;
10 ist eine Draufsicht auf eine Leitungsbildungsvorrichtung zum Bilden einer verstärkten doppelwandigen Leitung gemäß der vorliegenden Erfindung, wie zum Beispiel die in den 9h oder 9i gezeigte Leitung;
11 ist eine Draufsicht einer Leitungsbildungsvorrichtung zum Bilden einer verstärkten Leitung gemäß 7;
12 ist eine Draufsicht auf eine ähnliche Leitungsbildungsvorrichtung zum Bilden einer verstärkten Leitung gemäß 8 und
13 ist eine im Querschnitt dargestellte Seitenansicht einer Katheter-Befestigung, in der die vorliegende Erfindung enthalten ist.
DETAILBESCHIREIBUNG
Bezugnehmend auf 1 ist in einer Ausführungsform die Leitung 4 des Exspirationszweigs eines Atemkreislaufs derart gebildet, dass sie einen oder mehrere Längsstreifen 2, 3 aus einer atmungsfähigen Membrane als Teil ihrer Wand 1 aufweist.
Ein mögliches Material für die atmungsfähigen Regionen ist ein aktiviertes perfluoriertes Polymermaterial mit extrem hydrophilen Eigenschaften. Ein Beispiel dieses Polymermaterials wird unter dem Markennamen NAFION von DuPont Fluoro products of Fayetteville USA vermarktet. Dieses Material ist wegen seiner extrem hydrophilen Eigenschaften und wegen seiner Extrudierbarkeit, insbesondere seiner Co-Extrudierbarkeit mit anderen Kunststoffmaterialien sinnvoll.
Es werden jedoch auch alternative Materialien in Betracht gezogen. Darunter befinden sich:

(a) hydrophile thermoplastische Materialien
(b) gewebte behandelte Textilprodukte, die atmungsfähige Charakteristiken zeigen.

Das bevorzugte Material ist ein hydrophiles Polyester-Blockcopolymer, das zu einem homogenen flachen Film geformt ist. Ein Beispiel eines solchen Films wird unter der Marke SYMPATEX vertrieben. Dieses Material ist speziell für Dünnfilm-Herstellungen geeignet.
In 6 ist eine alternative Ausführungsform des exspiratorischen Zweigs gezeigt, bei der die gesamte flexible Wandmembrane der Leitung aus einer atmungsfähigen Kunststoffmembrane geformt ist, die extrudiert und schraubenförmig gewickelt ist, wobei die Kanten benachbarter Windungen miteinander versiegelt sind.
Weitere Variationen der Ausführungsform von 6 sind in den 9a bis 9i, 7 und 8 dargestellt. In diesen Figuren ist die flexible Wandmembrane der Leitung durch eine Verstärkung ergänzt, um für einen Widerstand gegen ein seitliches Quetschen/Brechen und gegen eine Längsausdehnung der Leitung zu sorgen. Es sind weitere Abwandlungen gezeigt, einschließlich Varianten mit mehreren atmungsfähigen Kunststoffmembranen. Eine Vorrichtung zum Bilden solcher Leitungen wird mit Bezug auf die 10, 11 und 12 beschrieben.
Bezugnehmend auf die 4 und 5 ist ein weiterer Aspekt der Erfindung gezeigt, wobei eine Exspirationszweigleitung als die innere Leitung einer koaxialen Leitungskonfiguration vorgesehen ist, so dass Ausatmungsgase und Einatmungsgase jeweils in einer/einem von der inneren Leitung und dem Raum zwischen der inneren Leitung und der äußeren Leitung strömen und bei Benutzung Wasserdampf, jedoch kein flüssiges Wasser von der Exspirationsgas-Durchführung zur Inspirationsgas-Durchführung übertragen wird.
Ein Bauelement, in dem die vorliegende Erfindung zweckmäßiger Weise enthalten sein kann, ist eine Katheterbefestigung. Die Anwendung der Erfindung auf eine Katheterbefestigung ist mit Bezug auf 13 beschrieben.
Alternativ wäre es möglich, dass einer oder mehrere Längsabschnitte (Längen) der Leitung aus dem atmungsfähigen Material oder isolierte Regionen der Leitungswand aus diesem Material gebildet sind. Die hierin beschriebenen Ausführungsformen werden jedoch aufgrund ihrer offensichtlichen einfachen Herstellbarkeit bevorzugt, da sie linear herstellbar sind, entweder durch eine kontinuierliche Naht, durch Kleben oder Schweißen, durch Co-Extrusion oder durch Wickeln auf einer Hülse.
Als logische Konsequenz der Materialkosten wird eine Herstellung der Leitungswand mit einer relativ geringen Wanddicke bevorzugt, und zwar so weit, dass die Leitungswandmembrane nicht ausreichend stabil ist, um selbsttragend zu sein.
Bezugnehmend auf die 2, 6, 9a bis 9i, 7 und 8 können spiral- oder schraubenförmige innere (oder äußere) Verstärkungselemente oder eine Reihe von reifenförmigen Verstärkungselementen an der Außenseite (oder Innenseite) der rohrförmigen Membrane vorgesehen sein, um für eine Stütze zu sorgen. Die schraubenförmigen, spiralförmigen oder reifenförmigen Stützelemente können zum Beispiel aus Polymer-Kunststoffmaterialien hergestellt sein, wie das in der Wand der Leitung (die nicht Teil der atmungsfähigen Bereiche ist) verwendete Material, oder sie können als Alternative zum Beispiel eine Stütze aus Metalldraht, beispielsweise gezogenem Stahldraht, sein.
Die in 2 gezeigte Leitung kann nach einem von mehreren Verfahren hergestellt werden. Zum Beispiel kann die rohrförmige Membrane als kontinuierliches Rohr geliefert werden. Alternativ könnte sie in Bandform bereitgestellt werden, wobei das Ergebnis die Leitung von 6 wäre. Wird die Membrane als extrudiertes Band geliefert, kann sie schraubenförmig auf einer Hülse gewickelt werden. Die schraubenförmige Stützrippe, die in einem halbgeschmolzenen Zustand bereitgestellt wird, wird dann auf die Überlappung zwischen benachbarten Windungen gelegt. Die Wärme von der schraubenförmigen Stützrippe verbindet die beiden benachbarten Streifen, wobei die Rippe eine flexible, elastische Leitung bildet, sobald sie abgekühlt ist.
Bezugnehmend auf 6 kann eine zusätzliche Hüllschicht 83 über der Außenseite der Leitung vorgesehen sein. Die Hüllschicht 83 wird an den Scheiteln der Rippen 30 gestützt. Die Hüllschicht 83 kann ferner ein Streifen oder ein Band aus extrudierter Kunststofffolie sein, das schraubenförmig auf die auf der Hülse gebildete Leitung gewickelt ist. Diese zusätzliche Hülle kann einer Vielfalt von Zwecken dienen und kann vielfältig von Nutzen sein. Die Hüllschicht 83 kann gebildet sein, um zusätzlich für eine Stabilität, Verstärkung und einen Schutz zu sorgen, zum Beispiel durch die Wahl eines geeigneten Materials oder durch die Wahl einer geeigneten Materialdicke. Das Material kann ein atmungsfähiges Material sein, wie zum Beispiel das als Basis für die innere Leitungswand dienende Material, oder sie kann aus einem weniger teueren undurchlässigen Material gebildet sein. In diesem Fall ist eine Reihe von Löchern oder Perforationen 85 vorzugsweise entlang des Streifens oder Bandes 84 vorgesehen, um Wasserdampf oder angesammeltes Kondenswasser austreten zu lassen. Die Löcher oder Perforationen 85 können in vorteilhafter Weise gebildet werden, indem während des Formungsvorgangs mit einer erhitzten Schneidspitze Löcher in das Band 84 gestochen werden. Es hat sich gezeigt, dass das Wegschrumpfen der Kunststofffolie von der erhitzten Schneidspitze einheitliche und geeignet große Löcher produziert, wobei ein Ring von Material, das sich aufgebaut hat, an der Lippe der Öffnung für eine Verstärkung sorgt. Zusätzlich zu der Verstärkung und dem Schutz der inneren Leitung bildet die Hülle 83 auch eine Barriere gegen den Luftstrom über der inneren Leitung, wodurch für eine Isolierwirkung gesorgt wird. Die Isolierwirkung ist dort stärker, wo die Hülle 83 keine Perforationen 85 aufweist.
Bezugnehmend auf die 9a-9i wurde festgestellt, dass eine der Schwierigkeiten bei der Verwendung einer atmungsfähigen Membrane wie SYMPATEX ihre niedrige elastische Streckgrenze ist. Unter Einwirkung einer Längskraft lässt sich die SYMPATEX-Membrane demzufolge leicht unelastisch dehnen/strecken, wodurch das ästhetische Aussehen verloren geht und der Rohrdurchmesser verengt wird. Die mit Bezug auf 6 beschriebene Ausführungsform mit mehreren Wänden geht ein Stück Weg in Richtung der Überwindung dieser Schwierigkeit, indem eine zweite Schicht eines atmungsfähigen Materials vorgesehen ist. In der perforierten Form kann die äußere Kunststoffmembrane des weiteren aus einem Kunststoffmaterial geformt sein, das über eine höhere elastische Streckgrenze als das bevorzugte SYMPATEX verfügt.
Eine alternative Konstruktion kann als Längsverstärkung für das Rohr verwendet werden. Diese Verstärkung ist vorzugsweise in Form einer zusätzlichen Hülle vorgesehen, die eine offene Struktur oder Netzstruktur hat. Zum Beispiel kann die Hülle durch eine Vielzahl von parallelen extrudierten Polymerfäden gebildet sein, die parallel zur Achse der Leitung verlaufen, durch eine Vielzahl von extrudierten Polymerfäden, die geflochten oder in ähnlicher Weise um die Leitung angeordnet sind und die eine wesentliche axiale Komponente in ihrer Richtung haben, oder durch ein vorgeformtes oder kontinuierlich gebildetes Netz, das geformt ist, um ähnlich wie das zum Bilden der atmungsfähigen Wand eingesetzte Verfahren eine Hülle zu bilden. Ein solches Netzmaterial kann hergestellt werden durch Bilden eines nichtgewebten oder eines gewebten Netzes aus einzelnen Polymerfäden oder durch Dehnen/Strecken einer mikroperforierten dünnen Bahn, um ein expandiertes Netz zu erhalten, oder durch andere geeignete Verfahren. Ein Teil oder jedes dieser Verfahren kann zur Zeit des Formens der Verstärkungshülle oder unmittelbar darauffolgend unter Verwendung des Netzes durchgeführt werden.
Eine Vielfalt von alternativen Ausführungsformen der Leitung, die eine Verstärkungshülle wie oben erläutert umfassen, ist in den 9a bis 9i dargestellt. Zwei weitere bevorzugte Formen sind in den 7 und 8 gezeigt. Diese Ausführungsformen haben verschiedene Vorteile und/oder Nachteile.
In 9a ist eine Leitung aus einem extrudierten Band 200 hergestellt, das zur Bildung einer atmungsfähigen Wand schraubenförmig auf einer Hülse gewickelt ist. Eine Netzhülle 202 ist aus einem Netzband gebildet, das schraubenförmig auf der Außenseite der atmungsfähigen Membrane 200 gewickelt ist. Die einander überlappenden Kanten des Netzbands und das atmungsfähige Membranband koinzidieren, und eine Verstärkungsrippe 201 aus geschmolzenem Kunststoff ist entlang dieser Kanten verlegt. Die geschmolzene Verstärkungsrippe leitet vorzugsweise die thermische Verbindung aller vier koinzidierenden Schichten ein, nämlich zwei Schichten aus einer atmungsfähigen Membrane und zwei Schichten aus einem Polymernetz. Es versteht sich, dass das Polymernetz an der Innenseite oder an der Außenseite der atmungsfähigen Membrane angeordnet sein kann. Bevorzugt wird jedoch, dass die Innenfläche der Leitungswand glatt ist, weshalb das Netzband vorzugsweise an der Außenseite der atmungsfähigen Membrane angebracht ist. Es versteht sich, dass jede Windung des Netzbands zur gleichen Zeit direkt über jeder Windung der atmungsfähigen Membrane angebracht werden kann, so dass die Kanten benachbarter Windungen eine Kante des Netzbands überlappen, wobei eine Netzbandkante zwischen den Kanten benachbarter Windungen des atmungsfähigen Membranbands zu liegen kommt, was eine Alternative zu der Darstellung in 9a ist. Es versteht sich ebenfalls, dass von dem atmungsfähigen Membranband und dem Netzband eines oder beide zur gleichen Zeit mit dem Bilden der Leitung aus diesen Bändern geformt werden kann/können und dass das Netz und die Membrane dem gemäß über einen Teil oder die Gesamtheit ihrer Kontaktflächen verbunden sein können, zusätzlich zu der Verbindung, die durch die Wärme von der Verstärkungsrippe 201 erreicht wird.
In 9b ist eine Leitung gebildet, die die gleiche Konstruktion aus einer atmungsfähigen Membrane 200, einem Netz 202 und einer Verstärkungsrippe 201 aufweist. Zudem kann eine weitere Hülle aus einer atmungsfähigen Membrane 203 an der Außenseite der Leitung angebracht sein, wobei die Kanten von benachbarten Windungen 203 an die Außenseite der Verstärkungsrippe 210 gedrückt und mit dieser verbunden sind. Dies schafft eine zusätzliche Wärmeisolierung und erlaubt gleichzeitig eine Entfeuchtung des Raums zwischen den Innen- und Außenwänden.
In 9c ist die Leitung von 9a mit einer atmungsfähigen Membranwand 200, einer Netzhülle 202 und einer Verstärkungsrippe 201 gezeigt. In der Ausführungsform von 9c ist eine weitere atmungsfähige Membranhülle 204 an der Außenseite der Netzhülle 202 vorgesehen. Der Effekt ist, das Netz 202 einzuschließen und damit für ein schöneres Aussehen und eine besser annehmbare Außenfläche zu sorgen. Ein Nachteil dieser Konstruktion ist die Mehrzahl von Schichten, die durch die Wärme von der Verstärkungsrippe 201 thermisch verbunden werden müssen. Eine Konstruktion dieses Typs kann daher eine zusätzliche örtliche Erwärmung erfordern, um die einander überlappenden Kanten benachbarter Windungen der Membranen 200, 202 und 204 thermisch zu verschweißen.
In 9d ist eine Variation der in 9d gezeigten Ausführungsform dargestellt. In dieser Ausführungsform ist die äußere atmungsfähige Membrane 205 von der Netzmembrane 202 weg aufgeblasen, während in 9c die äußere atmungsfähige Membrane 204 an der Netzmembrane 202 anliegt oder mit derselben verbunden ist. In 9d ist die atmungsfähige Membrane 205 durch eine aufgeblasene Tasche 211 von den darunterliegenden Membranen 200, 202 weg gehalten. Dies kann als eine Variante von 9b betrachtet werden, in der die Verstärkungsrippe 201 ganz an der Außenseite der Leitung angebracht ist. Die Mehrzahl von Schichten an den aneinanderstoßenden Kanten bereitet die gleichen Herstellungsschwierigkeiten wie die Ausführungsform von 9c.
In 9e ist ein Abschnitt der Leitung gezeigt, in dem die Netzhülle von der die atmungsfähige Membrane aufweisenden Leitungswand 200 beabstandet ist. Die Netzhülle 206 ist über der Verstärkungsrippe 201 zumindest in der Nähe des Stoßes der benachbarten Windungen der atmungsfähigen Membrane 200 vorgesehen. Wenn die Netzhülle aus einem gewickelten Band gebildet ist, haften die benachbarten Windungen 206 des gewickelten Bandes nach dem Einwirken der in der Verstärkungsrippe vorhandenen Wärme über der Verstärkungsrippe 201. Diese Ausführungsform reduziert die Anzahl der benachbarten Schichten, die durch die Verstärkungsrippe zu verbinden sind, und sie erlaubt eine Funktion der Schichten der atmungsfähigen Membrane und des Netzes jeweils unabhängig voneinander, wodurch dieses Rohr biegsamer wird als zum Beispiel das Rohr in 9a.
9f ist eine Variation der Ausführungsform von 9e. Während in 9e zwischen der Netzschicht 206 und der atmungsfähigen Membranschicht 200 ein Luftraum vorgesehen ist, ist die Netzschicht 207 in 9f geschrumpft, unter ein Vakuum gesetzt oder eingefallen, so dass sie an der atmungsfähigen Membranschicht 200 anliegt. Wenn eine oder mehrere atmungsfähige Membranen und Netze gleichzeitig mit dem Bilden der Leitung gebildet werden, können diese Schichten 207 und 200 dort, wo sie sich treffen, über einen Teil oder ihren gesamten Kontaktbereich verbunden sein. Diese Ausführungsform sorgt für die entscheidenden Vorteile von 9e und für eine Konstruktion mit Qualitäten ähnlich jenen von 9a.
In 9g ist in einer weiteren Ausführungsform eine zu der Ausführungsform von 9f zusätzliche atmungsfähige Membrane vorgesehen, die sich zwischen den Windungen der Verstärkungsrippe 201 und der Außenseite des Netzes 207 erstreckt. Zur Unterstützung der Verbindung und zum Zwecke einer weiteren Verstärkung kann eine weitere Verstärkungsrippe 209 an der Außenseite der zweiten atmungsfähigen Schicht 208 angeordnet sein.
In 9h ist eine noch weitere Ausführungsform gezeigt, die eine Variation der in 9g dargestellten Ausführungsform ist. In der Ausführungsform von 9h ist eine zweite Schicht einer atmungsfähigen Membrane 210 an der Außenseite der zweiten Verstärkungsrippe 209 vorgesehen. Dies geschieht anstelle der Anordnung zwischen der zweiten Verstärkungsrippe 209 und der Netzschicht 207, wie das bei der zweiten atmungsfähigen Schicht 208 in der Ausführungsform von 9g der Fall war. Dadurch wird ein größerer enthaltener Luftraum zwischen den atmungsfähigen Schichten 202 und 210 geschaffen, und es muss in jedem Fall nur eine doppelte Dicke eines Polymers, eines Films oder eines Netzes durch die Verstärkungsrippen 201 oder 209 verbunden werden.
In 9i ist eine noch weitere Ausführungsform gezeigt, die eine Variation der Ausführungsform von 9h ist. In der Ausführungsform von 9i ist die Netzschicht 206 nicht luftleer, zusammengefallen/geschrumpft oder unter Vakuum gesetzt, wie in den 9f bis 9h, sondern sie ist vielmehr zwischen den Windungen der Verstärkungsrippe 201 auf die in 9e gezeigte Weise straft gespannt. Dies schafft ein Paar von Lufträumen zwischen den atmungsfähigen Schichten 200 und 210, wobei die Netzschicht 206 die freie Luftströmung zwischen den Schichten zum Teil behindert. Diese Konstruktion hat den Nachteil, dass das frei aufgehängte Netz 206 einen Niederschlag in dem zwischen den atmungsfähigen Membranen 200 und 210 eingeschlossenen Raum fördert, wodurch flüssiges Wasser in dem Hohlraum der schraubenförmigen Wand zurückgehalten wird.
Sämtliche vorstehend beschriebenen Konfigurationen sehen eine Längsverstärkung vor, wobei jede davon Vorteile und Nachteile hat, deren einige genannt wurden. Diese Konstruktionen erfordern bei ihrer Ausführung eine Verbindung zwischen einigen oder allen der verschiedenen Schichten, zum Beispiel zwischen der atmungsfähigen Membrane und der einen oder anderen Verstärkungsrippe, der Verstärkungsrippe und dem Netz, dem Netz und der atmungsfähigen Membrane. Demzufolge wird die Verwendung von entsprechend kompatiblen Materialien für jedes Element der Konstruktion bevorzugt. Wenngleich zum Beispiel eine geschmolzene Polyesterrippe sich in geeigneter Weise mechanisch mit einem Nylon- oder Polypropylennetz verbindet, kann sich eine Sprödigkeit entwickeln und/oder es kann die gleichzeitige Verbindung der Verstärkungsrippe mit einer angrenzenden Schicht einer atmungsfähigen Membrane auf Polyesterbasis behindert werden, zum Beispiel in der Ausführungsform von 9a. Demzufolge wird bevorzugt, dass alle drei Elemente das gleiche Basispolymer aufweisen, und für SYMPATEX zum Beispiel, das ein Produkt auf Polyesterbasis ist, werden eine Verstärkungsrippe und ein Netz aus Polyester bevorzugt.
Weitere Variationen der vorstehenden Ausführungsformen umfassen das Ersetzen der äußeren atmungsfähigen Schicht in den 9b, c, d, g, h und i je nach Wunsch mit einer perforierten, nicht durchlässigen Schicht. Eine derartige Variation schafft jedoch nicht den vollständigen Isoliereffekt, während die Übertragung von flüssigem Dampf aus dem Isolierraum zurückgehalten wird, um eine weitere Übertragung durch die Leitungswand zu ermöglichen.
Ein Beispiel einer Formungsvorrichtung zur Herstellung des Produkts, nämlich des Atemrohres gemäß den in den 9a bis 9i beschriebenen Ausführungsformen ist in 10 dargestellt. Insbesondere ist die Vorrichtung im Zusammenhang mit der Formung/Bildung einer Leitung gemäß 9h oder 9i dargestellt. Die Vorrichtung umfasst eine Hülse 300, die vorzugsweise einem bekannten Typ entspricht und die eine Mehrzahl von Drehstäben aufweist, die um einen zentralen Stützstab angeordnet sind. Die Stäbe erstrecken sich von einem Getriebe in einer Maschinenführung 301 und werden durch dieses Getriebe gedreht. Zumindest in dem Bereich, in dem das Rohr geformt/gebildet wird, folgen die Stäbe einer schraubenförmigen Bahn. Der Steigungswinkel der Stäbe relativ zu dem Stützstab steuert den Steigungswinkel des geformten/gebildeten Rohres. Ein Beispiel einer solchen Maschine ist ein spiralförmiger Rohrleitungsdorn, der von OLMAS SRL of Italy zu beziehen ist. Das auf der Hülse geformte/gebildete Rohr wird gedreht und wird durch die Bewegung der Drehstäbe in Richtung des Pfeils 303 vorgeschoben. Die Vorschubgeschwindigkeit der Hülse wird relativ zur Drehgeschwindigkeit gewählt, so dass die Steigung der schraubenförmigen Verlegung des Streifens oder Bandes auf der Hülse 301 etwas geringer ist als die Breite des Streifens, so dass benachbarte Windungen einander knapp überlappen. Ein erster Extruder 304 extrudiert ein Band 314 aus atmungsfähigen Polymermaterialien. Das Band 314 wird durch die Aktion der Hülse schraubenförmig auf der Hülse 300 abgelegt. Die Steigung beim Ablegen des Bandes 314 ist geringfügig kleiner als die Breite des Bandes 314. Durch das schraubenförmige Ablegen des Bandes 314 wird die innere atmungsfähige Wand 200 der Leitung gebildet. Ein zweiter Extruder 305 extrudiert eine Verstärkungsrippe 315 aus einem Polymermaterial. Die Verstärkungsrippe 315 wird auf der Hülse über der Verbindungsstelle oder Überlappung zwischen benachbarten Windungen des Bandes 314 abgelegt und bildet eine erhabene Verstärkungsrippe 201 entlang der Verbindungs- bzw. Stoßstelle. Ein Band 316 aus einer Verstärkungsmembrane wird von einer Rolle 306 abgezogen, derart, dass die Kanten an benachbarten Windungen der Verstärkungsrippe 201 zu liegen kommen. Das schraubenförmig abgelegte Verstärkungsband 316 bildet die Verstärkungsschicht 206. Ein dritter Extruder 307 extrudiert ein zweites geschmolzenes Polymerband 317. Die Verstärkungsrippe 317 wird schraubenförmig entlang der Überlappung zwischen benachbarten Windungen des Verstärkungsbandes 316 abgelegt. Ein vierter Extruder 308 extrudiert ein zweites Band 318 aus atmungsfähigem Polymer. Das zweite Band 318 aus atmungsfähigem Polymer wird auf der Hülse 300 derart abgelegt, dass es sich zwischen benachbarten Windungen der zweiten Verstärkungsrippe 317 erstreckt. Benachbarte Windungen des Bands 318 überlappen einander, wobei sie ausreichend geschmolzen sind, um über der zweiten Verstärkungsrippe 209 zu verschmelzen, wodurch die äußere atmungsfähige Hülle 210 gebildet wird.
Zusätzlich zu der Verbindung der Filmüberlappungen durch Aufbringen der geschmolzenen Verstärkungsrippe können andere aktive Schmelzverfahren angewandt werden. Dies kann besonders nützlich sein, wenn eine Schicht von Längsverstärkungen oder Mull unmittelbar angrenzend an die atmungsfähige Filmschicht vorgesehen ist. Aktive Verfahren können Heißluftschweißen, Warmwalzen oder HF-Schweißen einschließen. Beim Heißluftschweißen wird ein Heißluftstrom auf die Überlappung benachbarter Windungen des atmungsfähigen Films geblasen, wodurch die benachbarten Kanten miteinander verschmolzen werden. Dieses Verfahren gilt als einigermaßen erfolgreiches Verfahren.
Zum Warmwalzen wird eine erwärmte Walze oder werden erwärmte Walzen mit der Überlappung in Kontakt gebracht und schmelzen den Film zusammen. Wie das Heißluftschweißen basiert das Warmwalzen auf einer lokalen direkten Erwärmung der Filmüberlappung.
Bei dem HF-Schweißen wirkt der Film als eine Isolierschicht zwischen einem Paar von Platten. Eine Ladung wird zwischen den Platten hindurchgeleitet, wodurch die Kunststofffilmüberlappung zusammengeschmolzen wird. Die Platten können in der Form eines Walzen/Rollenpaares vorgesehen sein, eine Walze/Rolle an der Außenseite und eine an der Innenseite des Rohres, oder in Form einer Walze/Rolle und eines der Drehstäbe der Hülse. Wenn die Platten in Form von Walzen/Rollen (oder als Roll- und Formdorn) vorgesehen sind, lässt sich das HF-Schweißen als kontinuierliches Verfahren gestalten, wodurch ähnliche Vorteile wie beim Heißluftschweißen oder Warmwalzen erzielt werden.
In einer weiteren Variation des Herstellungsverfahrens kann das Rohr aus dem atmungsfähigen Film anstatt eines kontinuierlichen schraubenförmigen Streifens mit einer Längsnaht ausgebildet sein. In einer solchen Ausführungsform würde eine breitere Filmbahn während ihrer Extrusion oder während ihres Abziehens von einer Rolle um einen Dorn gewickelt werden. Längskanten würden einander überlappen, und die Naht würde durch eines der vorstehend genannten Verfahren verschweißt werden. Ein Rotationsextruder kann dann eine Verstärkungsrippe oder Verstärkungsrippen auf dem Kunststofffilm extrudieren. Weitere Verstärkungs- oder Filmschichten und schraubenförmige Verstärkungsrippen können nach Bedarf durch weitere Wickelstationen oder Rotationsextruder aufgebracht werden.
Noch weitere Ausführungsformen einer exspiratorischen Atemleitung mit Längsverstärkung sind in den 7 und 8 gezeigt. Bei diesen Ausführungsformen kommen Längsverstärkungsfäden zum Einsatz, die parallel zur Achse der Leitung verlaufen.
In der Ausführungsform von 7 weist die Leitung eine innere atmungsfähige Polymerwand 250 mit einer Mehrzahl von sich axial erstreckenden Verstärkungsfäden 251 auf, die entlang der Länge der Wand verlaufen und die um den Perimeter des Rohres beabstandet sind. Die Fäden 251 sind parallel zueinander und zur Hauptachse der Leitung ausgerichtet. Eine Schicht einer zusätzlichen Längsverstärkung 252, in der Art wie vorstehend beschrieben und in der Form eines gewebten oder nicht gewebten Netzes mit einer geeigneten Orientierung (wenngleich eine Ausrichtung mit den Hauptfäden, die in einem Winkel zu Hauptachse der Leitung verlaufen, bevorzugt wird), umschließt die atmungsfähige durchlässige Wand und die Verstärkungsfäden. Eine schrau benförmige Verstärkungsrippe 253 ist mit der Außenseite des Netzes 252 verschmolzen oder verklebt.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Bildung des Rohres gemäß der Ausführungsform von 7 wird mit Bezug auf die in 11 dargestellte Vorrichtung beschrieben. Insbesondere wird in der Vorrichtung von 11 sowohl das innere atmungsfähige Rohr 250 als auch die Längsverstärkungsschicht 252 durch schraubenförmiges Wickeln eines vorgeformten Bandes oder Streifens aus einem Basismaterial (ein atmungsfähiger Polymerstreifen 260 bzw. ein Netzstreifen 262) auf eine sich drehende Hülse 270 (wie zum Beispiel vorstehend im Zusammenhang mit 10 beschrieben) gebildet. Der Streifen 260 oder 262 wird jeweils von Rollen 273 und 274 abgezogen. Benachbarte Windungen von atmungsfähigem Polymer 260 überlappen einander an ihren Kanten. Diese einander überlappenden Kanten werden durch thermisches Schweißen miteinander verschweißt. Das thermische Schweißen wird als kontinuierliches Verfahren durch einen Heißluftschweißkopf 275 durchgeführt. Die Drehung und der Vorschub der Hülse 270 durch den Rotationskopf 275 führt die Naht zwischen den benachbarten Windungen des Bandes 260 kontinuierlich an dem Kopf 275 vorbei. Ein frei drehbarer Fadenlegekopf 276 befindet sich über der Hülse 270 in einer Position zwischen dem Heißluftschweißkopf 275 und der Netzspule 274. Der Rotationskopf 276 trägt eine Mehrzahl von Spulen 279 mit den Verstärkungsfäden 251. Der Kopf 276 ist durch einen Elektromotor und einen Antriebsriemen 277 und 278 drehbar. Der Kopf 276 wird vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit gedreht, die mit der Drehgeschwindigkeit der Hülse 270 synchronisiert ist. Der Vorschub der Hülse 270 zieht Faden 280 von den Spulen 279 ab, so dass dieser in Form von parallelen Fäden 251 an der Außenseite der atmungsfähigen Membrane 250 abgelegt wird. Das Band 262 der Längsverstärkung wird danach als eine schraubenförmige Anordnung mit zur Bildung einer kontinuierlichen Hülle einander überlappenden Windungen über den Fäden 251 in Anordnung gebracht. Eine Verstärkungsrippe 263 wird durch einen Extruder 281 auf der Überlappung zwischen benachbarten Windungen des Netzbandes 262 extrudiert, um dadurch die schraubenförmige Verstärkungsrippe 253 zu bilden.
Diese Ausführungsform der Erfindung sorgt für einen atmungsfähigen Exhalationszweig, der durch eine schraubenförmige Verstärkungsrippe gegen ein Brechen und durch axiale Fäden 251 gegen eine Längsausdehnung geschützt ist. Die Netzhülle 252 schützt die axialen Fäden vor einem Ausbeulen oder Ausziehen.
In der Ausführungsform von 8 weist die Leitung eine innere atmungsfähige Polymerwand 350 auf. Eine schraubenförmige Verstärkungsrippe 353 ist mit der inneren atmungsfähigen Wand 350 verschmolzen oder verklebt. Eine Mehrzahl von Verstärkungsfäden 251, die entlang der Länge der Wand verlaufen und die um den Perimeter des Rohres beabstandet sind, sind parallel zueinander und zur Hauptachse der Leitung ausgerichtet. Die Fäden 351 sind an der schraubenförmigen Verstärkungsrippe 353 gehalten, wobei die Fäden 351 die Zwischenräume zwischen den Windungen der schraubenförmigen Verstärkungsrippe überspannen. Wichtig bei dieser Ausführungsform ist, dass die Verstärkungsfäden (Material, Stärke und Anzahl) derart gewählt werden, dass die Fäden ausreichend steif sind, um nicht unter den übergangsweise reduzierten Innendrücken, denen sie während der Atmung des Patienten ausgesetzt sein könnten, zu knicken. Ein uneingeschränktes oder zu starkes Knicken der Fäden könnte zu einer axialen Kontraktion der Leitung in einem nicht akzeptierbaren Maße führen. Die axialen Fäden 351 können gesponnene oder geflochtene Fasern, gezogene oder extrudierte Monofilamente oder andere äquivalente Formen sein.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Formen/Bilden des Rohres gemäß der Ausführungsform von 8 wird mit Bezug auf die in 12 gezeigte Vorrichtung beschrieben. Insbesondere wird in der Maschine von 12 das atmungsfähige Rohr 350 durch schraubenförmiges Wickeln eines vorgeformten Bandes oder Streifens aus einem atmungsfähigen Polymerstreifen 360 auf einer rotie renden Hülse 370 gebildet. Der Streifen 360 wird von Rollen 373 abgezogen. Benachbarte Windungen eines atmungsfähigen Polymers 360 überlappen einander an ihren Kanten. Diese einander überlappenden Kanten werden durch thermisches Schweißen miteinander verschmolzen. Das thermische Schweißen wird als kontinuierliches Verfahren durch einen Heißluftschweißkopf 375 durchgeführt. Die Rotation und der Vorschub der Hülse 370 lassen die Naht zwischen benachbarten Windungen des Bandes 360 kontinuierlich an dem Kopf 273 vorbeilaufen. Eine Verstärkungsrippe 363 wird durch einen Extruder 381 auf der Überlappung zwischen benachbarten Windungen des atmungsfähigen Bandes 362 extrudiert, um dadurch die schraubenförmige Verstärkungsrippe 353 zu bilden. Ein frei drehbarer Fadenlegekopf 376 befindet sich nach dem Verstärkungsrippen-Extruder 381 über der Hülse. Der rotierende Kopf 376 trägt eine Mehrzahl von Spulen 379 mit den Verstärkungsfäden 351. Der Kopf 376 ist durch einen Elektromotor und einen Antriebsriemen 377 und 378 drehbar. Vorzugsweise wird der Kopf 376 mit einer Geschwindigkeit gedreht, die mit der Drehgeschwindigkeit der Hülse 370 synchronisiert ist. Der Vorschub des Rohres entlang der Hülse 370 zieht Faden 380 von den Spulen ab, so dass dieser in Form von parallelen Fäden 351 an der Außenseite der Verstärkungsrippe verlegt wird.
Diese Ausführungsform der Erfindung schafft einen atmungsfähigen Exhalationszweig, der durch die schraubenförmige Verstärkungsrippe gegen ein Brechen und durch die axialen Fäden 351 gegen eine Längsausdehnung geschützt ist. Die gespannten Fäden verhindern einen direkten Kontakt eines Benutzers mit der Oberfläche des atmungsfähigen Rohres, wodurch die Gefahr, durchstochen zu werden oder dergleichen, verringert wird.
Es versteht sich, dass bei all den Formungsverfahren, die zur Bildung eines Rohres das Wickeln eines schmalen Bandes oder Streifens beinhalten, es möglich wäre, zwei oder mehr Bänder oder Streifen gleichzeitig auf einer Hülse zu wickeln, so dass zwischen den durch jedes Band gebildeten Windungen Windungen anderer Bänder zur Anordnung kämen, wobei die Kanten einander überlappen und miteinander verbunden werden würden. Zum Beispiel könnte ein Paar von Bändern als Doppelwendel verlegt werden. Dies würde eine Vervielfachung der mit den aufgewickelten Komponenten des Rohres oder der Leitung verbundenen Anzahl von Formungsstationen erfordern.
Wie in 3 gezeigt ist, können andere Formen der Leitung, wie sie zum Beispiel in 1 dargestellt sind, durch eine Co-Extrusion des atmungsfähigen Materials (wenn das Material ein geeignetes extrudierbares Material ist) mit einem den Rest der Leitungswand bildenden Kunststoffmaterial gebildet werden. Ein geeignetes Co-Extrusionsgesenk 9 ist in 3 dargestellt, wobei das atmungsfähige Kunststoffmaterial durch ein Paar von umfangsseitigen Abschnitten 7 der Gesenköffnung hindurch extrudiert wird, während das nicht durchlässige Kunststoff-Wandmaterial durch die restlichen Abschnitte 8 der ringförmigen Extrusionsöffnung hindurch extrudiert wird.
Der Zweck der atmungsfähigen Region oder Regionen der Leitungswand ist die Ermöglichung einer Diffusion von Wasserdampf aus dem exspiratorischen Zweig des Atemkreislaufs entlang seines Weges, unabhängig von speziellen Ablaufstellen. Dies eliminiert den Aufbau von Kondensat in dem exspiratorischen Zweig durch ein Trocknen der befeuchteten Gase während ihres Durchströmens des exspiratorischen Zweigs. Ferner reduziert dies die Feuchtigkeit der Gase, die an Zusatzgeräten wie Filtern, Ventilatoren und dergleichen ankommen, wodurch das Risiko einer Kondensatansammlung reduziert und dadurch der Betrieb dieser Zusatzgeräte verbessert wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt und wie in den 4 und 5 beispielhaft dargestellt, kann die einen oder mehrere Streifen einer atmungsfähigen Membrane aufweisende Leitung ferner als eine passive Befeuchtungseinrichtung in einen koaxialen Atemkreislauf integriert sein. Insbesondere bezugnehmend auf den Querschnitt in 4 kann der koaxiale Atemkreislauf eine äußere Leitung 11 und eine innere Leitung 10 aufweisen. Aus Gründen der Wärmeübertragung führt die innere Leitung 10 den Inspirationsstrom in ihrem Raum 2. Der Exspirationsstrom wird vorzugsweise in dem Raum 13 zwischen der inneren Leitung 10 und der äußeren Leitung 11 geführt. Diese Luftströmungs-Konfiguration ist jeweils durch die Pfeile 20, 19 in 5 angegeben.
Die innere Leitung 10 ist derart gebildet, dass sie in ihrer Wand einen oder mehrere Streifen 2, 3 einer atmungsfähigen Membrane aufweist, wie das vorstehend unter Bezugnahme auf die 1, 2 und 3 beschrieben wurde. Dadurch kann Feuchtigkeit in dem exspiratorischen Strömungsraum 13 durch die Abschnitte 2, 3 der atmungsfähigen Membrane hindurch gelangen, um den Einatmungsstrom in dem inspiratorischen Strömungsraum 12 zu befeuchten.
Die atmungsfähige Membrane arbeitet in Reaktion auf relative Partialdrücke von Wasserdampf, so dass mit den Strömen in einer Gegenströmungs-Anordnung eine im wesentlichen passive Befeuchtung des Einatmungsstromes erreicht werden kann.
In 5 ist ein die koaxiale Leitung gemäß 4 aufweisender Kreislauf dargestellt. Bei diesem Kreislauf hat die Leitung einen Verbinder 15 am Patienten-Ende und einen Verbinder 16 am Ventilator-Ende, mit einer Inspirationsöffnung 17 und einer Exspirationsöffnung 18. Die inspiratorischen, und exspiratorischen Gegenströmungen 20 und 19 sind angegeben.
Bei der koaxialen Leitung kann es vorkommen, dass der Ventilator das Leck in der inneren Leitung nicht registriert. Ein solches Leck kann den Patienten kurzschließen, das heißt, der Patient wird nicht ausreichend mit Sauerstoff versorgt. Ein solcher Kurzschluss lässt sich durch die Anbringung eines Sensors am Patienten-Ende erfassen. Vorzugsweise ist dieser Sensor in dem Verbinder 15 am Patienten-Ende angeordnet. Ein näher am Ventilator stattfindender Kurzschluss führt dazu, dass der Patient das in seiner Nähe vorhandene Luftvolumen fortgesetzt wiedereinatmet. Diese wiederum hat einen Anstieg der Kohlendioxidkonzentration in der Leitung nahe am Patienten zur Folge, der durch einen CO²-Sensor direkt erfasst werden kann. Ein solcher Sensor kann einem beliebigen Modell von derzeit auf dem Markt befindlichen Sensoren entsprechen. Alternativ dazu kann dieses Wiedereinatmen durch die Überwachung der Temperatur der Gase an dem Verbinder 15 an dem Patienten-Ende erfasst werden, wobei ein Anstieg der Temperatur über eine vorgegebene Höhe darauf hinweist, dass ein Wiedereinatmen stattfindet.
Um über das oben Genannte hinaus die Bildung von Kondensat entweder in der inneren oder in der äußeren Leitung 10 oder 11 zu reduzieren oder zu eliminieren und um eine im wesentlichen einheitliche Temperatur in dem Gasstrom durch die Leitung beizubehalten, kann eine Heizeinrichtung wie beispielsweise ein Widerstandsheizdraht entweder in der inneren oder in der äußeren Leitung vorgesehen sein, der in den Gasräumen 12 oder 13 oder innerhalb der Leitungswände selbst angeordnet ist. Eine Möglichkeit ist, dass der Heizdraht auch als verstärkende/aussteifende Stütze (wendelförmiger Draht 25 in 4) in der inneren Leitung 10 oder, bei einer koaxialen Leitung, in der äußeren Leitung dient.
Ein weiteres Atemkreislauf-Bauteil, auf das die vorliegende Erfindung anwendbar ist, ist eine Katheter-Befestigung. Eine Katheter-Befestigung ist zwischen ein Patienten-Schnittstellenbauteil wie ein Mundstück, eine Nasenmaske oder einen Endotrachealtubus und die dualen Zweige eines Atemkreislaufs geschaltet. Der Anschluss an die dualen Zweige des Atemkreislaufs erfolgt allgemein über einen Y-Verbinder. In dem Inhalations- und Exhalationszyklus des Patienten übernehmen die beiden Zweige des Atemkreislaufs jeweils eine unterschiedliche Aufgabe, nämlich der eine Zweig die Aufgabe der Inhalationsleitung und der andere Zweig die Aufgabe der Exhalationsleitung. Die Katheter-Befestigung erfüllt eine Doppelrolle und transportiert sowohl eingeatmete Gase als auch ausgeatmete Gase. Demzufolge kann die Katheter-Befestigung erhebliche Nachteile aufweisen. Ein Volumen ausgeatmeter Luft bleibt zwischen dem Ausatmen und dem Einatmen in der Katheter-Befestigung zurück. Folglich wird ein Teil der Luft von dem Patienten wiedereingeatmet.
Wenngleich ein solches Wiedereinatmen nicht grundsätzlich unakzeptierbar ist, ist es allgemein nicht wünschenswert, und im Falle eines erheblichen Wiedereinatmens ist sehr wahrscheinlich eine Erhöhung der Menge zugeführten Sauerstoffs nötig.
Gase, die von einem Patienten eingeatmet werden, werden in einem gut geführten Ventilationssystem in einem Zustand verabreicht, in dem die Feuchtigkeit nahe an den Sättigungslevel heranreicht und die Temperatur annähernd der Körpertemperatur entspricht, nämlich normalerweise einer Temperatur zwischen 33°C und 37°C. Diese Temperatur lässt sich beibehalten durch eine Heizeinrichtung in der Inhalationsleitung, die bis zu dem Punkt reicht, an dem die Gase in die Katheter-Befestigung einströmen. Von einem Patienten ausgeatmete Gase werden vollständig gesättigt rückgeführt und während ihrer Strömung durch die Katheter-Befestigung einer weiteren Kühlung unterzogen. Demzufolge können trotz einer geringen Kondensatbildung an den Innenwänden während des Einatmens des Patienten beachtliche Kondensatmengen während des Ausatmens des Patienten entstehen. Die Kondensation oder der Niederschlag, die innerhalb der Katheter-Befestigung stattfinden, sind aufgrund der Nähe zu dem Patienten besonders nachteilig. Mobiles Kondensat, das der Patient atmet oder inhaliert, kann zu einem Hustenreflex oder zu anderen Unpässlichkeiten führen.
Eine die vorliegende Erfindung enthaltende Katheter-Befestigung ist in 13 dargestellt. Die Katheter-Befestigung weist an dem Ventilator-Ende einen Y-Verbinder auf. Eine innere Leitung 455 erstreckt sich koaxial zu der äußeren Leitung 456. Die innere Leitung 455 ist an ihrem Patienten-Ende an einem Verbinder 457 der inneren Leitung gehalten, der wiederum über Stützstreben 458 von dem Verbinder 459 an dem Patienten-Ende gehalten ist. Die innere Leitung 455 ist an ihrem anderen Ende an einem Verbinder 460 der inneren Leitung gehalten, der Teil des Verbinders 461 an dem Ventilator-Ende ist.
Bei der Katheter-Befestigung von 13 kommuniziert der Verbinder 460 der inneren Leitung an dem Ventilator-Ende mit dem Verbinder 462 der Inspirationsleitung. Zumindest ein Teil der Wand der äußeren Leitung 456 ist aus einem atmungsfähigen Material hergestellt. Vorzugsweise ist die äußere Leitung 456 komplett aus einem atmungsfähigen Material gebildet und sie kann an ihrer Außenseite auch eine seitliche Verstärkung (eine spiralförmige Verstärkungsrippe 467) und eine längliche Verstärkung (axial orientierte Fäden 490) aufweisen. Wenn sie in der Art und Weise ausgebildet ist, wie diese an früherer Stelle im Zusammenhang mit den 12 und 8 beschrieben wurde, ist die spiralförmige Verstärkungsrippe 467 auf die Überlappung zwischen aufeinanderfolgenden Windungen des extrudierten Bandes gelegt und unterstützt die Verschmelzung der Überlappung und die Verstärkung gegen ein Brechen.
Bei Benutzung gelangt demzufolge ein Einatmungsstrom wie durch den Pfeil 470 angegeben in die Katheter-Befestigung. Der Einatmungsstrom durchströmt die innere Leitung, um durch den Verbinder 459 an dem Patienten-Ende zu dem Patienten auszuströmen, wie anhand der Pfeile 471 dargestellt. Nach dem unterstützten oder anderweitigen Ausatmen des Patienten strömen die ausgeatmeten Gase durch den Verbinder 459 und in den die innere Leitung 455 umschließenden Raum, wie das durch die Pfeile 472 angegeben ist. Diese Gase strömen entlang der Innenseite der Wand der äußeren Leitung 456, wie durch die Pfeile 473 angegeben, und durch den Exspirationsrohr-Verbinder 463 des Ventilations-Verbinders 461 wie durch die Pfeile 474 angegeben nach draußen. Beim Durchströmen der Katheter-Befestigung in dem Raum zwischen der inneren Leitung 455 und der äußeren Wand 456 kann Wasserdampf durch die wasserdampfdurchlässigen Bereiche der äußeren Leitung 456 hindurchtreten. Abgesehen von Verstärkungsrippen, ist vorzugsweise die Gesamtheit der äußeren Leitung 456 atmungsfähig. Wenngleich die ausgeatmeten Gase möglicherweise einen Temperaturabfall erfahren, während sie die Katheter-Befestigung hin zu dem Verbinder 463 der Exspirationsleitung durchströmen, geht eine Reduzierung der Feuchtigkeit durch Wasserdampf, der durch die atmungsfähige Membrane der äußeren Leitung hindurchtritt, Hand in Hand mit diesem Temperaturabfall. Demzufolge wird eine relative Sättigung des Ausatmungsstroms reduziert und damit auch ein Niederschlag.
Die Katheter-Befestigung, die erfindungsgemäße Merkmale aufweist, enthält eine explizite Teilung des Einatmungs- und des Ausatmungsstroms durch die Katheter-Befestigung, wodurch ein Wiedereinatmen bedeutend reduziert wird. Auch erfolgt eine Reduzierung des Niederschlags durch eine Reduzierung der Feuchtigkeit der ausgeatmeten Gase, auch wenn die Temperatur solcher Gase sinkt.
Während einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung als bevorzugt beschrieben wurden und gegenüber anderen Ausführungsformen bestimmte Vorteile erbringen, können sich auch viele andere Kombinationen als kommerziell sinnvoll erweisen.
In der vorliegenden Beschreibung ist der Begriff "umfasst" gleichbedeutend mit den Begriffen "enthält" oder "besteht aus" und der Begriff "umfassend" ist gleichbedeutend mit den Begriffen "enthaltend" oder "bestehend aus".
Die in der vorstehenden Beschreibung oder in den nachfolgenden Ansprüchen oder in den anliegenden Zeichnungen offenbarten Merkmale, die in ihrer speziellen Form oder im Sinne eines Mittels zur Ausübung der beschriebenen Funktion oder eines Verfahrens zum Erreichen des beschriebenen Ergebnisses zum Ausdruck kommen, je nachdem, können separat oder in einer Kombination solcher Merkmale für die Realisierung der Erfindung in ihren diversen Formen Anwendung finden.

Claims

Atemkreislauf-Bauelement, umfassend: einen Einlass, einen Auslass und eine umschließende Wand (4, 200, 350), die eine Gasdurchführung zwischen dem Einlass und dem Auslass definiert, wobei zumindest ein Bereich der umschließenden Wand aus einem Material besteht, das den Durchtritt von Wasserdampf erlaubt, ohne flüssiges Wasser oder Atemgase hindurchtreten zu lassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführung zumindest ein schraubenförmig gewundenes Polymerband oder einen schraubenförmig gewundenen Polymerstreifen (314) aufweist, der teilweise oder ganz aus einem Material besteht, das den Durchtritt von Wasserdampf erlaubt, ohne flüssiges Wasser oder Atemgase hindurchtreten zu lassen, wobei jeweilige Kanten benachbarter Windungen des Streifens aneinanderstoßen oder einander überlappen und verbunden sind, und dass das Bauelement eine Längsverstärkung gegen eine Längsdehnung der Durchführung aufweist, wobei die Längsverstärkung eine Mehrzahl von sich längs erstreckenden Fäden/Streifen (351) umfasst, die um den Perimeter der umschließenden Wand beabstandet sind, wobei jedes der Gewinde im wesentlichen parallel zu der Gesamtachse der Durchführung ausgerichtet ist und die Längsverstärkung an Zwischenabständen entlang der Länge der Längsverstärkung mit dem Bauelement verbunden ist.
Atemkreislauf-Bauelement nach Anspruch 1, wobei das Bauelement eine seitliche Verstärkung gegen ein Brechen aufweist und wobei die seitliche Verstärkung eine schraubenförmige Verstärkungsrippe (201) ist, die über den aneinanderstoßenden oder überlappenden Kanten zwischen Windungen des Streifens angeordnet ist.
Atemkreislauf-Bauelement nach Anspruch 2, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden/Streifen durch die schraubenförmige Verstärkungsrippe weg von der umschließenden Wand gehalten sind.
Atemkreislauf-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden/Streifen (351) an Kreuzungen der Verstärkungsrippe mit der Verstärkungsrippe verbunden sind und die Zwischenräume zwischen benachbarten Windungen der schraubenförmigen Verstärkungsrippe überspannen.
Atemkreislauf-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement des weiteren eine äußere Hülle (83) aufweist, die über der Durchführung angeordnet und an der schraubenförmigen Verstärkungsrippe gehalten ist.
Atemkreislauf-Bauelement nach Anspruch 5, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Hülle zumindest Bereiche aufweist, die aus einem Material bestehen, das den Durchtritt von Wasserdampf erlaubt, ohne flüssiges Wasser oder Atemgase hindurchtreten zu lassen.
Atemkreislauf-Bauelement nach Anspruch 5, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Hülle eine Mehrzahl von durch sie hindurchführenden Löchern oder Öffnungen (85) aufweist.
Atemkreislauf-Bauelement nach einem der Ansprüche 5 bis 7, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Hülle durch die Wirkung einer schraubenförmigen Verstärkungsrippe mit der umschließenden Wand verbunden ist.
Atemkreislauf-Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 8, ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement eine weitere Wand aufweist, die aus einem Material besteht, das den Durchtritt von Wasserdampf erlaubt, ohne flüssiges Wasser oder Atemgase hindurchtreten zu lassen, und die von der umschließenden Wand durch zumindest diese schraubenförmige Verstärkungsrippe beabstandet ist.
Atemkreislauf-Bauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 9, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Längsverstärkung an der schraubenförmigen Verstärkungsrippe von der umschließenden Wand gestützt ist, dass eine zweite Verstärkungsrippe über der schraubenförmigen Verstärkungsrippe angeordnet ist und dass die Längsverstärkung zwischen der schraubenförmigen Verstärkungsrippe und der zweiten Verstärkungsrippe gehalten und verbunden ist.
Atemkreislauf-Bauelement nach Anspruch 10, ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement eine weitere Wand aufweist, die aus einem Material besteht, das den Durchtritt von Wasserdampf erlaubt, ohne flüssiges Wasser oder Atemgase hindurchtreten zu lassen, und die an der Außenfläche der zweiten Verstärkungsrippe angeordnet und verbunden ist.
Atemkreislauf-Bauelement nach Anspruch 11, ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement angrenzend an die Längsverstärkung zwischen der schraubenförmigen Verstärkungsrippe und der zweiten Verstärkungsrippe eine weitere Wand aus einem Material aufweist, das den Durchtritt von Wasserdampf erlaubt, ohne flüssiges Wasser oder Atemgase hindurchtreten zu lassen.