專利名稱：具有內(nèi)部流體加熱器的醫(yī)用空氣軟管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及，在向患者輸送空氣或氧氣等氣體的導(dǎo)管中的溫度和/或濕度控制，特別涉及，一種帶有內(nèi)加熱件的管，用于在向患者輸氣送前，控制其中氣體的溫度和濕度。
目前使用一些裝置系向各種原因不能自己呼吸的患者輸空氣或其它氣體。人的上呼吸道是對(duì)吸入的空氣在經(jīng)過肺部的氣管前加熱和加濕度的部位。不能自己呼吸的患者需要一種通氣裝置的邦助。通常由通氣裝置供的空氣是由壓縮機(jī)或液態(tài)氧源來(lái)的，是干燥的。在這空氣輸向上呼吸道旁路的患者時(shí)，下呼吸道的粘膜層和敏感組織便受到干燥，因此患者有額外的代謝需要將空氣加熱到體溫。不加濕的情況下長(zhǎng)時(shí)間通氣的患者會(huì)在下呼吸道產(chǎn)生粘液栓塞，要進(jìn)行應(yīng)急處理吸出，并會(huì)引起由加重呼吸道干燥的下呼吸道組織的損壞。提高的代謝需求加重了所有生理系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，并危及到患者的病情。因此，常在向用氣管切開插管或氣管造口術(shù)管旁路上呼吸道的，靠通氣裝置的患者輸氣之前，將通氣裝置的空氣加熱并加濕。
常規(guī)的通氣裝置的空氣加濕過程包含由將水加熱到較高的溫度，并使吸入的空氣通過或者流過熱水，以獲得有效濕度，并將制成的水蒸汽/空氣混合物與加濕器的溫度平衡。通過一個(gè)通氣裝置回路軟管或管，通常是帶皺褶的聚乙烯軟管，與氣管切開插管或者說(shuō)氣管造口管連通，將吸入的空氣引入到患者。已設(shè)計(jì)互連軟管，形成低阻力、輕的、極大柔性的通道，以致吸氣不需過大用力。該軟管可與面罩或氣管切開插管或氣管造口管匹配，使空氣可輸入到患者體內(nèi)。
因?yàn)橥庋b置空氣回路軟管一般具在較薄的壁和由于皺褶的較大表面積，在加熱氣流和軟管四周溫度較低的室內(nèi)空氣之間，會(huì)發(fā)生相當(dāng)大的熱交換。在加熱的空氣流經(jīng)軟管時(shí)，一些熱損失到軟管外空氣中，從而在氣流中造成溫降。在流經(jīng)軟管的加濕空氣中的溫降，降低了空氣中懸浮水分的能力，引起一些水分沿管長(zhǎng)冷凝?？諝饫鋮s時(shí)氣流中濕度的減少造成在管皺中水的積存。如果它積存足夠的量滴到氣管切開插管或氣管造口管中，可進(jìn)入肺臟中，故冷凝的水對(duì)患者具有極大危險(xiǎn)。另外，在熱軟管中積的水形成可使呼吸道感染的細(xì)菌滋生的溫床。最后，在離開通氣裝置的空氣的溫度的基礎(chǔ)上，溫度的下降使輸向患者的空氣溫度不確定。
為了減少水的沉降，保持一個(gè)適宜的氣溫，已用電加熱軟管向氣流額外加熱，補(bǔ)償軟管長(zhǎng)度上失掉的熱。常規(guī)電加熱軟管或管使用一個(gè)實(shí)心或合股電阻絲的加熱件，它或嵌在管壁中，或在管周纏繞。在某些情況中，電阻絲先在一個(gè)支撐線周圍螺旋纏繞，然后再纏繞在管周。這些軟管在壁上加熱，熱通過對(duì)流換熱傳到管內(nèi)流過的流體。另外，加熱件也可在軟管的口徑內(nèi)松散地串過。此時(shí)，熱通過在加熱件上絕緣由加熱件傳向在管徑內(nèi)的流體。
對(duì)于螺旋纏繞的加熱器的電阻絲元件的特殊問題是，由于能量密度的變化形成了局部熱點(diǎn)。能量密度的變化是在一短段加熱件上螺距不一致性引起的。而保持纏繞的螺距一致對(duì)于制造廠商是特別困難的，并且需要在高速擠壓工序中進(jìn)行檢測(cè)的測(cè)試方法和裝置。這個(gè)熱點(diǎn)會(huì)熔穿軟管壁，并有著火的危險(xiǎn)。
本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種加熱器，它克服了現(xiàn)在技術(shù)的缺點(diǎn)，改善了在規(guī)定濕度和溫度的輸氣工作。
本發(fā)明的另一目的是提供一種加熱器，它減少由于燒穿造成的管損壞的現(xiàn)象。
本發(fā)明的又一目的是提供一種加熱器，它能適應(yīng)目前的輸氣系統(tǒng)。
本發(fā)明的再一目的是提供一種加熱器，它比現(xiàn)有加熱系統(tǒng)更有效地加熱氣體。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的是通過使用一種柔性管，它具有一個(gè)長(zhǎng)的柔性塑料帶，它位于管內(nèi)基本在管中心區(qū)域，并在管的長(zhǎng)度上延伸，和一個(gè)由所述帶承載的加熱件，以加熱空氣。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例在輸氣點(diǎn)上用一個(gè)溫度表調(diào)節(jié)加熱器，以保持向患者輸氣的點(diǎn)處的加熱和加濕氣的溫度。
在權(quán)利要求中的細(xì)節(jié)，闡明了據(jù)信是新穎的本發(fā)明的目的和特征。以下結(jié)合附圖的說(shuō)明將使本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和操作方式，以及其它目的和優(yōu)點(diǎn)更明確。


圖1是本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例用的包括產(chǎn)生加濕空氣的加濕系統(tǒng)透視圖；圖2是連接加熱管的一個(gè)氣管切開插管的部分側(cè)剖視圖；圖3是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例部分剖透視圖；圖4是沿圖3中標(biāo)出的線取的透視剖面圖；和圖5是說(shuō)明本發(fā)明加熱件柔性帶的透視剖面圖。
提供的以下說(shuō)明，能夠使任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員按本發(fā)明人理解的最佳方式理解和應(yīng)用本發(fā)明。但對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯然有多種方案，因?yàn)楸疚亩x的本發(fā)明的一般原理，是我們提供與特別適用于向患者輸送加熱加濕空氣的柔性管一起配用的一種加熱器。
圖1一般總體上示出應(yīng)用本發(fā)明輸加熱空氣的一個(gè)系統(tǒng)實(shí)施例。由聚乙烯等適宜的材料制造的柔性皺褶管20形成向患者輸加濕空氣的通道。柔性管20在管接頭23上連接一個(gè)空氣加濕機(jī)102，第二端24在“Y”型接頭25處連接氣管切開插管(見圖2)或氣管造口管，或有時(shí)，連接置于患者口部的一個(gè)面罩?？諝饧訚駲C(jī)102加熱并濕化空氣使它適于患者接受。
見圖1，供水罐104連接將水供給空氣加濕機(jī)102內(nèi)的一個(gè)加熱板(未示出)上的管106。加熱板裝在腔112內(nèi)，將水溫提高，使足夠的蒸汽量逸入腔112中。連接通氣裝置(未示出)的供空氣管100向腔112輸空氣(或其它要輸?shù)臍?，在腔112中與水蒸汽相遇。進(jìn)入腔112的空氣與水蒸汽混合，并由存在的水蒸汽加熱到由板的溫度控制的溫度。在出口114加熱并“加濕”的空氣離開腔112，進(jìn)入管20的管接頭22。
在管20的入口上有一個(gè)連接器26(見3圖)，它結(jié)合互連連接器122，還有一個(gè)從加濕機(jī)102的控制器/顯示器引出的電纜116，來(lái)接受控制器/顯示器的電壓。連接器26由從開口32伸出或安裝到開口32的帶30連接。連接器26與在帶34內(nèi)或由帶34支撐的加熱件42電連接。如下詳述，柔性帶34支撐控制管20內(nèi)溫度和濕度的加熱件42。
管20從腔112接受加濕的空氣，空氣沿管的長(zhǎng)度流動(dòng)。管20內(nèi)有塑料帶34，它是有足夠柔性的而可與管20一同彎曲，但又足夠硬以在彎曲時(shí)保持它的外形輪廓。柔性帶34具有一種輪廓(見圖4)，它向伸到管20的內(nèi)壁38，帶有足夠的余量以允許柔性帶34向管滑入和滑出，但保持柔性帶與管20同心。柔性帶也可以是其它外形的，如帶三個(gè)邊的三棱形的斷面形狀，但大體如圖2所示的平面外形是較合適的，因?yàn)樗雀鼜?fù)雜的外形有較好的柔性。最好柔性帶34是由較高熔點(diǎn)的塑料制造，較好的塑料是配方與軟管材料成分相似的聚乙烯。
柔性帶斷面中心附近裝有一個(gè)用于加熱管20中流體的加熱件42。加熱件42最好是裝在柔性帶34中的或上面的實(shí)心電阻絲。加熱件20可在柔性帶34的頂上，或在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，加熱件42被擠壓在柔性帶(圖4)中，但只要帶薄得足以使加熱件產(chǎn)生的熱傳到流體中就可以?？梢允褂靡桓€42a貫穿柔性帶34的長(zhǎng)度，或也可以用多根線42b、42c和42d(見圖5)。由帶42支撐的線42或其它導(dǎo)電件可以串聯(lián)或并聯(lián)，或串并聯(lián)結(jié)合，構(gòu)成一個(gè)所需的整個(gè)加熱器電路的電阻。最好加熱件42在單一端開始和終止，沿柔性帶34形成一個(gè)回路或多個(gè)回路，使得可在這單一端連接電源。
如上所述，加熱件42經(jīng)由電纜116(見圖6)連接到在空氣加濕機(jī)102內(nèi)的電源上。加上的電壓在加熱件中產(chǎn)生電流，電流由線的電阻產(chǎn)生熱。加熱件42產(chǎn)生的熱能傳到沿管20流動(dòng)的加濕空氣中。向加熱件42加的電壓越高，向流體供的熱越大，可調(diào)節(jié)熱量以保持在出口24上有合適的溫度。使加熱件42延伸過管的全長(zhǎng)度，使得一直加熱空氣，直到向患者輸氣處，減少加濕空氣冷凝的可能性。為進(jìn)一步控制向患者輸?shù)目諝獾臏囟?，在?0的出口24上的“Y”型接頭25上設(shè)置一個(gè)溫度探測(cè)器118，測(cè)量向患者輸?shù)目諝獾某隹跍囟?。?jīng)電纜124將這個(gè)溫度信號(hào)傳輸?shù)皆诩訚駲C(jī)102內(nèi)的控制器/顯示器，然后調(diào)節(jié)向加熱件42或加熱板供電的電源功率，以便保持希望的出口溫度。
管在“Y”型接頭25上終止，或也可在“T”型接頭上終止，它最好是塑料的，“Y”型接頭連接到一個(gè)輸氣裝置，如圖2中的氣管切開插管130。也可以是其它輸氣系統(tǒng)，如呼吸面罩或氣管造口管等，這些輸氣系統(tǒng)每個(gè)的操作在技術(shù)上是公知的。
由管21放出患者呼出的空氣，它也可包括與管20相似的一個(gè)加熱件。這是因?yàn)椋颊甙l(fā)出的空氣是加濕的，在管的排放側(cè)同樣存在產(chǎn)生冷凝水而造成細(xì)菌繁殖和維護(hù)的問題。
本發(fā)明在幾個(gè)方面比現(xiàn)有技術(shù)松散的加熱件優(yōu)越。在軟管內(nèi)存在擬層狀空氣流，接近軟管的中心存在有主空氣流。在管20中的氣流速度曲線也示出，沿管中心區(qū)有最高流速，沿徑向減小到在管壁38處的最低值。加熱件42的位置在空氣流的中心，這保證了向通過管徑流動(dòng)的空氣更有效地傳熱。加熱件42向空氣流的熱交換的效率，由大部分空氣在流動(dòng)而促進(jìn)的熱交換，而受到被強(qiáng)化。如果沒有加熱件的支撐，如本發(fā)明的柔性帶，就不可能保證加熱件的位置在管中心，加熱器靠近或靠在軟管內(nèi)壁上就會(huì)產(chǎn)生不充分的傳熱。結(jié)果是，傳到管壁比傳到空氣的熱量多，會(huì)發(fā)生局部冷凝。而且，在加熱件觸到管壁處有可能成為危險(xiǎn)的燒穿點(diǎn)，并可能點(diǎn)火。
在本發(fā)明中，由帶34支撐，加熱件42保持離開通氣裝置回路的軟管壁38而接近空氣流中心。在高速氣流位置上的高發(fā)散位置上的溫度為最低，因?yàn)闊嵬ㄟ^傳導(dǎo)沿支撐帶散開，并由周圍空氣對(duì)流散開。因此，通過將加熱件42支撐在氣流中心，在氣流中心把散出的熱分散開，能量轉(zhuǎn)移最大，使得熔化軟管或加熱器絕緣的可能性減到最小。
在另一實(shí)施例中，加熱件可以是電阻絲，它在支撐件上螺旋纏繞，并被擠壓在相似的塑料支撐結(jié)構(gòu)中。結(jié)構(gòu)和電連接與上述實(shí)施例相似。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，用導(dǎo)電帶、直線或彎曲形的腐蝕箔、或在帶中加上或嵌入導(dǎo)電膜形式的電阻件，也可實(shí)現(xiàn)傳熱和電連接。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解，不離開本發(fā)明的精神范圍可構(gòu)成種種上述優(yōu)選實(shí)施例的變化。因此，在權(quán)利要求范圍內(nèi)，本發(fā)明可以不同于本說(shuō)明的方式實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種從氣源向接受者輸送溫度控制氣體的柔性管加熱系統(tǒng)，包括一個(gè)柔性中空管，包括一個(gè)限定一個(gè)內(nèi)區(qū)的內(nèi)壁；一個(gè)長(zhǎng)扁平實(shí)心柔性絕緣帶，在所述管內(nèi)從所述氣源的近端大體延伸到所述接受者附近的遠(yuǎn)端，所述的帶具有接近內(nèi)壁的第一和第二邊，和一個(gè)在所述管內(nèi)區(qū)中心內(nèi)設(shè)置的中心部；和一個(gè)電裝置，在所述帶內(nèi)與所述內(nèi)壁隔開，用于當(dāng)從近端到遠(yuǎn)端流過氣體時(shí)來(lái)加熱氣體以防止在柔性管內(nèi)形成液體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱件，其特征在于，所述帶固定在所述管內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱件，其特征在于，所述帶是與所述管一體形成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的加熱件，其特征在于，所述帶與所述管一起機(jī)械擠壓形成一個(gè)整體裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性管，其特征在于，所述加熱氣體的電裝置包括一個(gè)導(dǎo)電線。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的柔性管，其特征在于，所述導(dǎo)電線是擠壓在所述帶中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性管，其特征在于，所述導(dǎo)電線從近端到遠(yuǎn)端并返回到近端而沿所述帶延伸，以致在所述帶的近端上可形成一個(gè)電回路。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的柔性管，其特征在于，所述加熱氣體的電裝置包括基本從所述帶的近端到遠(yuǎn)端延伸的多根導(dǎo)電線。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性管，其特征在于，所述帶是由聚乙烯制造。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性管，其特征在于，所述加熱氣體的電裝置包括由所述帶支撐的導(dǎo)電帶片。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性管，其特征在于，所述加熱氣體的電裝置包括由所述帶支撐的導(dǎo)電帶膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性管，其特征在于，所述加熱氣體的電裝置包括由所述帶支撐的導(dǎo)電蝕箔。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性管，其特征在于，所述帶可折除地設(shè)置在所述管中。
14.一種向患者輸送加熱加濕氣體的改進(jìn)系統(tǒng)，包括一個(gè)產(chǎn)生加濕氣體的裝置；一個(gè)通過一個(gè)柔性導(dǎo)管輸送所述加濕氣體的裝置；一個(gè)柔性導(dǎo)管，具有一內(nèi)壁，所述柔性管的第一端連接所述產(chǎn)生加濕氣體的裝置；一個(gè)設(shè)在內(nèi)部的加熱件，基本貫穿柔性導(dǎo)管，所述加熱件與所述柔性導(dǎo)管內(nèi)壁隔開，使得熱傳向空氣流速最大處的空氣流，加熱件包括一個(gè)長(zhǎng)偏平實(shí)心絕緣塑料柔性帶，它的寬度穿過內(nèi)中心區(qū)；和一個(gè)發(fā)熱件，在實(shí)心帶內(nèi)提供足夠的熱量，防止加濕的氣體在柔性管中析出液體。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，實(shí)心帶是聚乙烯樹脂。
16.一種在控制的溫度下輸送加濕氣體的系統(tǒng)，包括一個(gè)加濕器，提供一種加濕氣體；一個(gè)柔性皺褶的中空管，有一個(gè)限定一內(nèi)區(qū)的內(nèi)壁，一端連接加濕器接受加濕的氣體；一個(gè)長(zhǎng)扁平柔性實(shí)心絕緣塑料帶，寬度約為管的寬度，位于內(nèi)壁中，帶的中心部在中空管的中心位置上；一個(gè)電發(fā)熱部件，沿帶并在帶內(nèi)延伸，用于加熱加濕的氣體以防止在柔性管中形成液體。
全文摘要
一種改進(jìn)的醫(yī)用導(dǎo)管,它包括一個(gè)加熱件,控制向患者輸氣的溫度和濕度。設(shè)有一個(gè)柔性帶,跨過柔性管寬度,基本沿管長(zhǎng)延伸。柔性帶中裝有一個(gè)加熱件。加熱件最好是一根導(dǎo)電線或多根線,與電源連接以使在管內(nèi)流動(dòng)的氣體加熱,在氣流在加熱件上和周圍通過時(shí)加熱氣流。支撐加熱件的柔性帶可與管是一體的,或是一個(gè)可裝配到管中的可插入裝置。
文檔編號(hào)H05B3/00GK1341463SQ00123789
公開日2002年3月27日 申請(qǐng)日期2000年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月6日
發(fā)明者安東尼·V·貝蘭, 戈登·Y·希格扎瓦, 莫里斯·明茨 申請(qǐng)人:輔助呼吸產(chǎn)品公司