传感器系统、医疗器具、呼气阀和用于求取测量气体中的二氧化碳浓度的方法与流程

1.本发明涉及一种用于医疗器具、尤其用于人工呼吸机的传感器系统，该传感器系统具有：用于求取测量气体中的二氧化碳浓度的传感器单元、和分岔管路，该分岔管路用于将来自医疗器具的总管路的测量气体分岔以及用于将所分岔的测量气体朝传感器单元引导。本发明此外涉及一种医疗器具、尤其一种人工呼吸机、一种用于医疗器具的呼气阀、以及一种用于求取测量气体中的二氧化碳浓度的方法。


背景技术：

2.二氧化碳在人员的通过人工呼吸机进行的人工呼吸中是用于评价人工呼吸的效率的最重要的参数之一。在人工呼吸期间精确且可靠地监测二氧化碳浓度因此有决定性意义。
3.为了求取二氧化碳浓度而考虑不同的物理的和/或化学的方法。例如能够借助于红外传感器、电化学的传感器、比色法又或者借助于质谱仪来检测二氧化碳浓度。这些方法中的一些方法具有复杂的测量结构，由此对应地较为昂贵和/或不适合于持续地检测二氧化碳浓度。
4.此外已知一种系统，在该系统中借助于测量气体的或者说气体样本的在传感器单元处的热传导而能够推断出测量气体中的二氧化碳浓度。为了求取二氧化碳浓度，而借助于扩散装置用吸入气体以及呼出气体来给例如紧挨地靠近所谓的主流或者说总管路的传感器单元充气。这样的系统由德国的专利申请de 10 2010 047 159 a1已知。在那里此外提出了疏水的阻断装置以抑制冷凝的湿气。对于这个系统而言有问题的是，由于传感器单元中的缺失的选择性，关于与呼吸阶段、即吸气和呼气同步的气体参数如测量气体温度和/或测量气体湿度的交叉影响导致了对测量气体中的二氧化碳浓度的不够精确的求取。换句话说，根据对疏水的阻断装置的占用情况，由于吸气以及呼气而引起的变化的湿度导致了传感器处的变化的湿度。这可能导致变化的测量值和对应的测量误差以及导致部分地至完全的气体阻断，由于该气体阻断而无法进一步执行所期望的测量。


技术实现要素：

5.本发明的任务是，至少部分地考虑前面所描述的问题。特别地，本发明的任务是，实现一种设备和一种方法，以用于尽可能简单、成本低廉且精确地求取来自按照类型的医疗器具的测量气体中的二氧化碳浓度。
6.前述任务通过权利要求来解决。特别地，前述任务通过按照权利要求1所述的传感器系统、按照权利要求15所述的医疗器具、按照权利要求22所述的呼气阀、以及按照权利要求25所述的方法来解决。本发明的另外的优点由从属权利要求、说明书和附图得到。在此，结合传感器系统所描述的特征不言而喻地也适用于结合按照本发明的医疗器具、按照本发明的呼气阀、按照本发明的方法，并且相应地反之亦然，从而关于公开内容始终相互地参考
和/或能够相互地参考各个发明方面。
7.按照本发明的第一方面提供了一种用于医疗器具的传感器系统。传感器系统包括：传感器单元，以用于求取测量气体中的二氧化碳浓度；分岔管路，该分岔管路用于将来自医疗器具的总管路的测量气体分岔并且用于将所分岔的测量气体朝传感器单元引导；和至少一个hme过滤器，以用于过滤所分岔的测量气体。
8.在本发明的框架下已知的是，在使用用于过滤测量气体的hme过滤器的情况下，能够如此缓冲、平衡、降低和/或平滑测量气体中的在人员的或者说病人的吸气和呼气期间所引起的温度-和湿度差异，使得相比于没有hme过滤器的系统能够明显更精确地求取或者说测量和/或计算二氧化碳浓度。
9.此外已知的是，所使用的hme过滤器不会对其他有待测量的气体组分具有值得提起的和/或不利的影响。也就是说，测量气体的湿度和热量测量在时间上均匀地分布，而在存在和缺失的二氧化碳方面不会影响热传导差异的实际所争取达到的测量效果。也就是说，hme过滤器不会或者基本上不会影响二氧化碳量朝传感器单元的供应。仅由于hme过滤器的体积而可能使气体运送略微延迟。然而，这不会或者至少不会值得提起地影响对测量气体中的二氧化碳浓度的所期望的求取。由测量气体中的温度-和/或湿度变化而导致的且与呼吸阶段同步出现的热传导变化视为对于不精确的二氧化碳测量的主要原因。利用本发明能够简单、成本低廉且有效地考虑这个问题。
[0010]“hme过滤器”在医疗技术中应理解为热湿交换过滤器和/或具有这样的过滤材料的过滤器壳体。因此，hme过滤器能够理解为热-和湿度交换器。hme过滤器至今尤其使用在人工呼吸机的或者说对应的医疗器具的主流中或者说总管路中，在那里在人工呼吸的循环中始终交替地用吸入气体和呼出气体穿流该hme过滤器。hme过滤器至今尤其用于适当地加湿病人的吸入气体的或者说所吸入的空气以及避免总管路中的交叉感染。传感器系统的所提出的hme过滤器在其大小和/或功能方面优选配置用于，针对至少一次呼吸、即包括吸气以及呼气在内的持续时间来缓冲、平衡、降低和/或平滑所分岔的测量气体的温度-和/或湿度差异。因此，hme过滤器能够不仅提供用于传统地过滤测量气体，而且也尤其提供用于缓冲、平衡、降低和/或平滑所分岔的测量气体中的温度-和/或湿度差异。至少一个hme过滤器能够具有过滤器壳体和过滤材料，以用于过滤过滤器壳体中的测量气体。过滤器壳体能够配置作为刚性的过滤器壳体或者作为柔性的或者说能弹性变形的过滤器壳体，其例如管形地设计。hme过滤器能够同样设计没有过滤器壳体并且仅设计为功能相关的hme过滤材料，例如呈软管置入件的形式。
[0011]
测量气体能够在使用流体输送单元、尤其泵的情况下从总管路到分岔管路中并且从那里朝传感器单元输送、尤其吸取。由于仅用所抽吸的测量气体穿流、即尤其没有用总管路的全部气体来穿流hme过滤器，因此该hme过滤器能够比使用在总管路中的传统的hme过滤器设计得要小、尤其小很多倍。传感器系统能够具有流体输送单元、尤其泵，以用于将测量气体从总管路运送和/或抽吸到分岔管路中并且从那里朝传感器单元运送和/或抽吸。
[0012]
hme过滤器优选沿着朝向传感器单元的测量气体的流动方向设计在传感器单元上游并且/或者设计在安装在人工呼吸机中的状态下在传感器单元上游，从而在测量气体到达传感器单元之前，该测量气体能够穿流通过hme过滤器。
[0013]
传感器系统优选设计用于使用在呈人工呼吸机的形式的医疗器具中和/或与该医
疗器具一起使用。分岔管路优选具有柔性的软管管路，以用于将所分岔的测量气体朝传感器单元引导。此外，分岔管路能够设计成柔性的软管管路的形式。此外可行的是，分岔管路除了软管管路外还具有另外的功能构件如适配器-和/或连接构件，以用于将软管管路与总管路、传感器单元和/或hme过滤器联接起来。
[0014]
传感器单元能够按照de 10 2010 047 159 a1中所描述的传感器来设计和/或配置用于求取测量气体中的二氧化碳浓度。分岔管路具有比人工呼吸机的按照类型的总管路要小、尤其小很多倍的内直径。
[0015]
按照本发明的另一种实施方式可行的是，对于传感器系统而言在分岔管路中设计了至少一个hme过滤器。因此，能够特别紧凑地且对应地节省空间地提供传感器系统。此外，传感器系统能够简单地安装在医疗器具之处和/或之中。至少一个hme过滤器能够在安装时已经设计在分岔管路中。至少一个hme过滤器尤其设计在分岔管路的管路容积之内。分岔管路能够例如具有软管管路，其中，至少一个hme过滤器至少设计软管管路的内部容积的一部分中。换句话说，软管管路的软管罩套的至少一部分能够在至少一个hme过滤器的整个长度的范围内或者在hme过滤器的长度的一部分的范围内罩套形地包围至少一个hme过滤器。至少一个hme过滤器能够可以说设计成软管置入件的形式。至少一个hme过滤器优选形状-和/或传力锁合地设计在分岔管路中。因此，至少一个hme过滤器的外周面能够与分岔管路的内周面、尤其与分岔管路的软管管路的内周面互补地设计。因此，至少一个hme过滤器的外直径能够对应于软管管路的其中至少一个hme过滤器定位在软管管路中所在的位置处的内直径，或者为了将至少一个hme过滤器置入到分岔管路中而略小于软管管路的该位置处的内直径。
[0016]
此外可行的是，在按照本发明的传感器系统中，分岔管路具有：用于将分岔管路与总管路连接起来的总管路侧的端部区段、和用于将分岔管路与传感器单元连接起来的传感器侧的端部区段，其中，hme过滤器布置在总管路侧的端部区段之处和/或之中。一个、尤其各个hme过滤器因此尽可能紧挨着和/或靠近总管路布置。由此，通过hme过滤器能够尽可能提前地在传感器单元上游执行符合规定地缓冲或者说平衡测量气体中的温度-和/或湿度差异。由此，能够在hme过滤器的下游和/或在传感器单元上游有效地阻止或者至少有效地降低分岔管路中的不希望的冷凝物。如果分岔管路具有更长软管管路并且存在关键条件、例如冷的外部温度，其中软管管路中的温度明显低于面罩温度或者说低于平均湿度的露点，那么这一点则尤其是有利的。“传感器侧的端部区段设计用于将分岔管路与传感器单元连接起来”能够理解为，在传感器侧的端部区段处设计了用于将分岔管路与总管路、尤其与总管路的配对连接接头流体密封地联接起来的连接接头。“流体密封地联接”能够理解为一种接头连接部，测量气体通过该接头连接部能够无泄漏地从总管路滑移、尤其吸取到分岔管路中。“hme过滤器布置在总管路侧的端部区段之处和/或之中”能够理解为，hme过滤器例如以软管置入件的形式至少部分地布置在分岔管路的或者说分岔管路的软管管路的总管路侧的端部区段中，或者作为安装件在软管管路处至少部分地布置在这样的软管管路之外。
[0017]
此外可行的是，在按照本发明的传感器系统中，分岔管路具有：用于将分岔管路与总管路连接起来的总管路侧的端部区段、和将分岔管路与传感器单元连接起来的传感器侧的端部区段，其中，传感器系统具有：总管路侧的端部区段之处和/或之中的第一hme过滤
器、和传感器侧的端部区段之处和/或之中的第二hme过滤器。通过传感器侧的端部区段之处和/或之中的第二hme过滤器能够有效地保护传感器单元以免受冷凝的湿气。这重新导致了朝传感器单元的尽可能无湿气的测量气体供应并且因此导致了对应地精确的测量结果。两个hme过滤器沿着分岔管路观察优选例如以超过50cm与彼此间隔开地、尤其在50cm与150cm之间的范围中与彼此间隔开地设计。两个hme过滤器优选具有相同的大小和/或形状。
[0018]
此外可行的是，在按照本发明的传感器系统中，分岔管路的总管路侧的端部区段中的第一hme过滤器设计成软管置入件的形式，其中，沿测量气体的穿过分岔管路的流动方向观察，分岔管路在hme过滤器的水平上具有比在hme过滤器的下游的区域中更大的内直径。由于hme过滤器的下游的分岔管路较少地易受测量气体中的冷凝的湿气影响，由此hme过滤器的下游的分岔管路的内直径能够设计得相对较小。因此，能够节省材料和成本并且分岔管路能够紧凑地设计。特别地，由此能够将分岔管路中的死空间和/或测量滞后保持得相对较小。应该在传感器系统的其安装在医疗单元中的状态下考虑测量气体的穿过分岔管路的流动方向。于是，总管路的流动方向伸展通过分岔管路、在那里伸展通过布置在分岔管路之中和/或之处的至少一个hme过滤器并且在至少一个hme过滤器的下游朝向传感器单元并且此外例如朝向泵伸展，该泵能够布置在传感器单元的下游，以用于将来自总管路的测量气体抽吸到分岔管路中。hme过滤器的水平上的内直径相比于hme过滤器的下游的内直径设计得略大，以便能够接纳具有对应地大的直径或者说外直径的hme过滤器。因此，能够考虑对通过hme过滤器而引起的足够的缓冲作用的期望和对尽管如此测量气体的朝传感器单元的节省空间的且尽可能低延迟的传递的期望。
[0019]
在按照本发明的传感器系统中，分岔管路的内直径能够在第一hme过滤器的水平上具有在2mm与4mm之间的范围中的值，并且在第一hme过滤器的下游的分岔管路的内直径能够具有在0.5mm与2mm之间的范围中的值。在本发明的框架下的广泛的试验中已经证实了，就在2mm与4mm之间的范围中的直径而言，在hme过滤器的上游的可能的冷凝物相对来说不成问题。在稳健的分岔管路和尽管如此尽可能少的死空间或者说对应地低的测量滞后方面，在hme过滤器的下游的在0.5mm与2mm之间的范围中的直径已经证实是有利的折中。分岔管路或者说软管管路能够设计用于，在50ml/min与70ml/min之间的范围中的体积流量的情况下建立在1m/s与1.5m/s之间的范围中的流动速度。
[0020]
在按照本发明的传感器系统中，至少一个hme过滤器能够在分岔管路的总管路侧的端部区段中设计成软管置入件的形式，其中，沿测量气体的穿过分岔管路的流动方向观察，分岔管路在至少一个hme过滤器的上游的区域中具有比在至少一个hme过滤器的下游要大的内直径。因此，能够阻止至少一个hme过滤器的上游的冷凝物导致堵塞分岔管路，并且在至少一个hme过滤器的下游能够在稳健的分岔管路和尽管如此尽可能少的死空间或者说对应地低的测量滞后方面实现所期望的折中。已经证实为有利的是，至少一个hme过滤器的上游的分岔管路的内直径具有在1.5mm与4mm之间的范围中的值，并且至少一个hme过滤器的下游的分岔管路的内直径具有在0.5mm与2mm之间的范围中的值。如果在hme过滤器的上游以及在hme过滤器的水平上的区域具有相同的内直径，那么则能够得到在简单地加工分岔管路方面的优点。于是，例如分岔管路的软管管路能够配置有以下内直径，该内直径从在传感器侧的端部区段中的hme过滤器的上游的区域直至hme过滤器设计在软管管路中时所在的区域具有相同的值，并且只在hme过滤器的下游具有比在hme过滤器的上游或者在hme
过滤器的区域中要小的内直径。相同的情况能够以类似的方式关于这样的软管管路的外直径进行配置。此外可行的是，分岔管路的软管管路的在hme过滤器的上游的区域或者说对应的内部容积具有比在hme过滤器的区域中要小的内直径，并且优选尽管如此比在hme过滤器的下游的区域中要大。因此，前面所描述的软管管路的内直径能够经由hme过滤器的上游的区域朝hme过滤器设计在软管管路中时所在的区域保持恒定，并且从hme过滤器设计在软管管路中时所在的区域朝向hme过滤器的下游的区域缩小，或者从hme过滤器的上游的区域朝向hme过滤器设计在软管管路中时所在的区域增大，并且从hme过滤器设计在软管管路中时所在的区域朝向hme过滤器的下游的区域又缩小。
[0021]
至少一个hme过滤器优选具有处在8mm与20mm之间的范围中的长度以及处在2mm与6mm之间的范围中的宽度。特别地，至少一个hme过滤器具有在10mm与15mm之间的范围中的长度以及在3mm与5mm之间的范围中的宽度。至少一个hme过滤器按照本发明尽可能仅用测量气体或者说抽吸流量穿流并且因此能够保持得相对较小。已知的和至今使用在总管路中的hme过滤器针对直至1801/min的病人气体流量来进行设计。至少一个hme过滤器按照本发明设计用于用例如在30ml/min与100ml/min之间的范围中的、尤其在40ml/min与70ml/min之间的范围中的测量气体来穿流。因此，分岔管路能够对应地较小地、节省材料和节省空间地以及成本低廉地来设计。至少一个hme过滤器优选柱状地设计并且设计有在8mm与20mm之间的范围中的长度以及在2mm与6mm之间的范围中的直径。
[0022]
按照本发明的另一种设计变型方案可行的是，在传感器系统中分岔管路具有软管管路，该软管管路具有在80cm与150cm之间的范围中的长度。在本发明的框架下试验中已经发现，在这个软管长度的情况下已经能够得到在所期望的温度-和/或湿度平衡方面的有效的缓冲效果。软管管路尤其具有在90cm与110cm之间的范围中的长度。优选在软管管路的在80cm与120cm之间的范围中的长度上，软管管路具有在0.5mm与2mm之间的范围中的前面所描述的内直径。
[0023]
此外，在按照本发明的传感器系统中，分岔管路能够具有由硅酮或至少部分地由硅酮制成的软管管路。在本发明的框架下的试验中已经表明了，在分岔管路中使用硅酮软管的情况下会将反向干燥效果施加到测量气体上，该反向干燥效果引起进一步地缓冲和/或平滑湿度波动。
[0024]
在按照本发明的传感器系统中能够进一步有利的是，分岔管路具有以下软管管路，该软管管路在软管管路的外周面处具有pvc覆层。通过pvc覆层能够以简单且成本低廉的方式阻止对测量气体的环境影响，该环境影响可能导致对测量结果的影响。pvc覆层具有优选在0.1mm与0.4mm之间的范围中的厚度。
[0025]
在按照本发明的另一种设计变型方案的传感器系统中可行的是，分岔管路具有用于建立与总管路的流体连接部的鲁尔锁(leur-lock)接头。因此，分岔管路能够特别快速且简单地与总管路和/或总管路的接头区段连接或者说与之联接。在医疗系统的总管路、呼吸面罩和/或呼吸面罩处的呼气阀处能够对应地设计配对鲁尔接头，以用于总管路与分岔管路之间、呼吸面罩与分岔管路之间和/或呼气阀与分岔管路之间的对应的接头连接部。
[0026]
在按照本发明的传感器系统的一种优选的实施方式中，至少一个hme过滤器此外能够具有微孔塑料泡沫。因此，能够特别可靠地实现对测量气体中的温度和/或湿度的所期望的平衡效果。至少一个hme过滤器能够具有尤其多孔的、涂有盐的塑料泡沫。因此，至少一
个hme过滤器能够关于吸入气体具有每升约30mg水的加湿效率。
[0027]
按照本发明的另一方面，提供了用于人员的人工呼吸的医疗器具。医疗器具具有：用于引导吸入气体并且用于引导呼出气体的总管路，以及如前面所描述的传感器系统，其中，分岔管路设计用于将来自总管路的测量气体分岔，并且至少一个hme过滤器配置用于过滤所分岔的测量气体。因此，按照本发明的医疗器具带来了与其详细地参考按照本发明的设备所描述的相同的优点。此外，医疗器具能够具有呼吸面罩和/或呼气阀，其中，总管路能够配置用于将吸入气体朝向呼吸面罩引导并且用于将呼出气体远离呼吸面罩和/或朝向呼气阀引导。分岔管路能够设计用于将来自总管路的测量气体通过呼吸面罩和/或通过呼气阀分岔。因此，在按照本发明的医疗器具中，呼气阀能够设计在呼吸面罩处，其中，总管路从呼吸面罩的呼气区域朝呼气阀延伸，并且在那里、即在呼气阀之中和/或之处，总管路处的分岔管路设计用于将来自总管路的测量气体分岔。此外，医疗器具能够具有流体输送单元、尤其泵，以用于将测量气体或者说吸入气体并且将呼出气体从总管路运送、泵送和/或抽吸到分岔管路中。至少一个hme过滤器尤其配置用于，针对至少一次呼吸的持续时间缓冲和/或平滑测量气体中的温度-和/或湿度变化。
[0028]
在按照一种优选的实施方式的医疗器具中可行的是，总管路具有：用于引导吸入气体的吸入气体管路区段、和用于引导吸入气体以及呼出气体的总气体管路区段，其中，分岔管路设计用于将来自总气体管路区段的测量气体分岔。也就是说，测量气体从总管路的一部分中分岔，通过该部分在医疗器具的运行期间不仅引导吸入气体而且也引导呼出气体。尤其通过吸入气体与呼出气体之间的二氧化碳差值来求取或者说测量并且借助于医疗器具的计算单元来计算测量气体中的二氧化碳浓度。“传感器单元配置用于求取测量气体中的二氧化碳浓度”应尤其理解为，传感器单元使用用于求取二氧化碳浓度。“借助于传感器单元来求取二氧化碳浓度”能够理解为，根据不同的测量和计算来求取二氧化碳浓度并且在此使用传感器单元，或者换句话说，根据测量气体的通过传感器单元所测量的导热能力来求取测量气体中的二氧化碳浓度。借助于传感器单元能够求取二氧化碳差异并且根据测量值来计算二氧化碳浓度并且/或者根据例如查找表来进行求取。如前面已经提到的那样，测量气体因此优选包括吸入气体和呼出气体。因此，能够通过吸入气体与呼出气体之间的二氧化碳差值来求取出呼出气体中的相对二氧化碳浓度。分岔管路因此配置用于，将包括吸入气体以及呼出气体的测量气体从总管路通过至少一个hme过滤器朝传感器单元分岔。
[0029]
在按照本发明的医疗器具中，至少一个hme过滤器能够处在总气体管路区段之内。也就是说，分岔管路不仅与总管路连接和/或联接，而且也延伸到总管路里面、更准确地说延伸到总气体管路区段里面。hme过滤器和/或具有布置在其中的hme过滤器的分岔管路可以说能够在总管路之内进行布置和/或引导。分岔管路的外周面能够在hme过滤器设计在分岔管路之中和/或之处所在的区域中与总管路的内周面间隔开。由此，能够实现特别紧凑的和尽管如此功能上的构造方式。此外，总管路能够朝向医疗器具的呼气阀延伸或者延伸穿过呼气阀的至少一部分。在这种情况下，至少一个hme过滤器也能够考虑为设计在呼气过滤器之内。这也引起了特别紧凑的且稳健的构造方式。特别地，hme过滤器能够在总管路和/或呼气阀之内被有效地保护以免受环境影响。
[0030]
在按照本发明的医疗器具中，分岔管路至少一部分能够从总管路之内的来自总气
体管路区段的位置延伸到吸入气体管路区段中，也就是说，分岔管路能够在总管路之内或者说通过设计用于引导吸入气体的总管路的总管路容积来得到引导。换句话说，分岔管路能够至少集成在总管路的一部分中并且/或者在其中得到引导。因此，能够特别节省空间地提供医疗器具。
[0031]
在按照本发明的医疗器具的总气体管路区段中能够设计呼气阀，以用于将来自医疗器具的呼出气体排出到医疗器具的周围环境中，其中，至少一个hme过滤器能够设计在呼气阀中。也能够相对紧凑地实现这样的设计变型方案。就集成到呼气阀中的hme过滤器而言，在组装医疗器具时只须将分岔管路与呼气阀连接并且随后朝传感器单元引导。能够在需要的情况下快速地、简单地且成本低廉地替换例如呈简单的软管管路的形式的分岔管路。“呼气阀之内的位置”意味着，至少一个hme过滤器和/或具有布置在其处和/或其中的至少一个hme过滤器的分岔管路的一部分布置在呼气阀的阀容积中，总管路的呼出气体以及吸入气体流动通过该阀容积。分岔管路为了将来自总管路的测量气体分岔而优选与呼气阀连接。为此，分岔管路能够具有分岔接头，并且呼气阀能够具有配对分岔接头，以用于与分岔接头建立流体密封的连接。
[0032]
在本文中所描述的医疗器具优选以人工呼吸机的形式来提供和/或设计。“医疗器具”因此能够理解为用于人员的、尤其病人的人工呼吸的医疗器具。此外，医疗器具也能够配置成麻醉机的形式。人工呼吸机能够优选配置和/或设计成应急人工呼吸机、用于使用在重症监护室上的人工呼吸机、家用人工呼吸机、移动式的人工呼吸机和/或新生儿人工呼吸机的形式。
[0033]
在本发明的框架下，此外提供了一种用于如前面所描述的医疗器具的呼气阀，以用于将呼出气体从医疗器具排出到医疗器具的周围环境中。呼气阀具有集成到呼气阀中的hme过滤器，以用于过滤从医疗器具通过呼气阀所分岔的测量气体。因此，按照本发明的呼气阀也带来了已经所描述的优点。呼气阀能够具有如前面所提到的呼吸面罩，或者说也能够提供一种呼吸面罩，该呼吸面罩具有安装在其处和/或至少部分地安装在其中的呼气阀，该呼气阀具有所描述的特征。
[0034]
按照本发明的呼气阀能够具有用于联接分岔管路的阀接头，该分岔管路用于将来自医疗器具的总管路的测量气体穿过hme过滤器进行分岔。于是，如前面描述的分岔管路能够用一个侧部与阀接头连接并且用另一个侧部与传感器单元连接，以便将测量气体从呼气阀和集成在那里的hme过滤器朝传感器单元引导。至少一个hme过滤器能够具有微孔塑料泡沫。
[0035]
按照本发明的另一方面此外还提供了一种用于在使用传感器系统、医疗器具和/或如前面所描述的呼气阀的情况下求取测量气体中的二氧化碳浓度的方法，其中，通过测量呼出气体的导热能力来求取二氧化碳浓度。因此，按照本发明的方法也带来了前面所描述的优点。
[0036]
改善本发明的另外的措施由下文中对本发明的在图示中意性地示出的不同的实施例的描述来得到。由权利要求书、说明书或者附图得出的全部特征和/或优点包括结构方面的具体细节以及空间上的布置在内能够不仅本身而且也在不同的组合中对发明很重要。
附图说明
[0037]
分别示意性地示出了：
[0038]
图1示出了按照本发明的第一实施方式的医疗器具，
[0039]
图2示出了按照本发明的第二实施方式的医疗器具，
[0040]
图3至图5示出了按照本发明的不同的传感器系统，
[0041]
图6示出了按照本发明的第三实施方式的医疗器具，
[0042]
图7示出了按照本发明的第四实施方式的医疗器具，
[0043]
图8至图10示出了用于阐释本发明的功能方式的曲线图。
具体实施方式
[0044]
具有相同的功能和作用方式元件在附图中分别设有相同的附图标记。
[0045]
图1示出了按照第一实施方式的用于给人员13进行人工呼吸的呈人工呼吸机的形式的医疗器具12。医疗器具12包括呼吸面罩20和总管路15，该总管路用于将吸入气体朝向呼吸面罩20引导并且用于将呼出气体引导远离呼吸面罩20。总管路15具有吸入气体管路区段21和呼出气体管路区段23。在吸入气体管路区段21中设计了主泵27，以用于将吸入气体朝呼吸面罩20或者说朝人员13供应。沿吸入气体的流动方向观察，在主泵27的下游设计了呼气阀25。呼气阀25紧固在呼吸防护面具20处。在呼气阀25的上游并且在主泵27的下游在吸入气体管路区段21中仅引导吸入气体。在呼气阀25(总管路15也延伸通过该呼气阀)中，将吸入气体朝向呼吸面罩20引导，并且将呼出气体引导远离呼吸面罩20并且通过呼气阀25将该呼出气体引导到医疗器具12的周围环境中。这一点在图1中为了阐述而以两个分离的箭头示出。实际上，呼气阀25具有总气体管路区段22，在该总气体管路区段中在吸气期间引导吸入气体并且在呼气期间引导呼出气体。
[0046]
图1中所示出的呼气阀25此外具有第一hme过滤器16。更准确地说，将第一hme过滤器16集成到呼气阀25中。第一hme过滤器16是传感器系统10的组成部件，该传感器系统又是医疗器具12的组成部件。传感器系统10具有：用于求取测量气体中的二氧化碳浓度的传感器单元11、以及分岔管路14，该分岔管路用于将来自医疗器具12的总管路15的测量气体分岔并且用于将所分岔的测量气体朝传感器单元11引导。传感器系统10此外具有第一hme过滤器16以及第二hme过滤器17，其用于过滤所分岔的测量气体。考虑到所分岔的且所抽吸的测量气体的流动方向，第二hme过滤器17在传感器单元11的上游直接布置在传感器单元11处。
[0047]
为了抽吸来自总管路15或者说来自总气体管路区段22的测量气体，传感器系统10具有呈压电泵的形式的流体输送单元24。流体输送单元24布置在传感器单元11的下游。第一hme过滤器16按照图1直接设计在分岔管路14的软管管路处。因此，分岔管路14借助于软管管路与呼气阀25连接并且在那里形成至第一hme过滤器16的流体连接部或者说能够实现从总管路15通过第一hme过滤器16至传感器单元11的流体连接部。为此，呼气阀25具有呈鲁尔锁接头的形式的阀接头26，以用于联接分岔管路14或者说软管管路。
[0048]
所示出的hme过滤器16、17分别具有微孔塑料泡沫，以用于过滤测量气体，或者说以用于在测量气体中的出现的温度-和湿度差异方面实现所期望的缓冲-或者说平衡功能。
[0049]
为了求取测量气体中的二氧化碳浓度，在传感器单元11中尤其测量呼出气体的导
热能力。该测量通过传感器单元的薄的膜片上的微观结构化的加热元件来实现。适热(thermophil)的装置处在加热元件附近，该适热的装置关于膜片的硅框架来测量加热元件附近的气体的过热温度。对此的进一步的细节能够由德国的专利申请de 10 2010 047 159 a1得出。
[0050]
在图2中示出了按照第二实施方式的医疗器具。图2中所示出的呼气阀25与呼吸面罩20间隔开地示出。尽管如此，总气体管路区段22仍然能够理解为呼气阀25的一部分。按照图中2所示出的实施例，第一hme过滤器16设计在呼气阀25之外以及在总气体管路区段22之外并且在分岔管路14的软管管路之内。在这种情况下，在软管管路处设计了阀接头26。图2中所示出的分岔管路14具有：用于将分岔管路14与总管路15连接起来的总管路侧的端部区段18、和用于将分岔管路14与传感器单元11连接起来的传感器侧的端部区段19，其中，第一hme过滤器16布置在总管路侧的端部区段18处，并且第二hme过滤器17布置在传感器侧的端部区段19处。更准确地说，两个hme过滤器16、17分别作为软管置入件集成在分岔管路14的软管管路中。软管管路在所示出的实施例中具有约100cm的长度并且由用pvc所覆层的硅酮软管组成。
[0051]
图3示出了传感器系统10，其中第一hme过滤器16在分岔管路14的总管路侧的端部区段18中设计成软管置入件的形式，其中，沿测量气体的穿过分岔管路14的流动方向观察，分岔管路14或者说软管管路在hme过滤器16的水平上具有比在hme过滤器16的下游的区域中要大的内直径。更准确地说，分岔管路14的内直径在第一hme过滤器16的水平上具有3mm的值，并且分岔管路14的内直径在第一hme过滤器16的下游具有1mm的值。对于图3中所示出的传感器系统10而言，分岔管路14或者说软管管路在第一hme过滤器16的上游以及在第一hme过滤器16的区域中具有分别相同的内直径和相同的外直径。因此，沿测量气体的穿过分岔管路14的流动方向观察，分岔管路14在第一hme过滤器16的上游的区域中具有比在第一hme过滤器16的下游的区域中要大的内直径。“内直径”在此应相应地理解为用于引导测量气体的通过容积(durchgangsvolumen)的直径。
[0052]
在图4中所示出的实施例中，沿测量气体的穿过分岔管路14的流动方向观察，分岔管路14在第一hme过滤器16的上游的区域中虽然具有比在第一hme过滤器16的下游的区域中要大的内直径。然而，分岔管路的内直径以及外直径在第一hme过滤器16的区域中比在第一hme过滤器16的上游要大。更准确地说，分岔管路14的内直径在第一hme过滤器16的上游具有2mm的值，分岔管路14的内直径在第一hme过滤器16的水平上具有3mm的值，并且分岔管路14的内直径在第一hme过滤器16下游具有1mm的值。柱状地设计的第一hme过滤器的长度具有13mm的值，并且直径具有3mm的值。
[0053]
在传感器系统10的在图5中所示出的设计变型方案中，第一hme过滤器16和第二hme过滤器17分别并不设计在软管管路之内，而是设计在软管管路之处或者说之外。“分岔管路”能够理解为一种构件装置，该构件装置包括两个hme过滤器16、17以及两个hme过滤器16、17之间的软管管路。
[0054]
在图6中示出了按照第三实施方式的医疗器具12。按照这个实施方式，第一hme过滤器16处在分岔管路14中并且处在总气体管路区段22之内或者说处在总气体管路区段22的通过容积之内。此外，分岔管路14在总管路15之内从总气体管路区段22延伸到吸入气体管路区段21中。换句话说，分岔管路14关于分岔管路14的纵向-或者说延伸方向同轴地或者
基本上同轴地部分地在总管路15之内得到引导或者说被总管路罩套形地、尤其在几十厘米的范围内包围。
[0055]
图7示出了呈循环人工呼吸机的形式的医疗器具12，其具有呼气阀25和吸气阀29。按照图7的分岔管路14与在y区段和呼吸面罩20之间的总气体管路区段22连接。图7中所示出的医疗器具12具有控制器30，以用于操控流体输送单元24以及主泵27。此外，在吸气阀29的下游布置了按照类型的hme过滤器28，该hme过滤器比传感器系统10的hme过滤器16、17大了很多倍。
[0056]
参考图8至图10，随后阐释新使用的hme过滤器16的功能方式。气体的热传导依赖于气体的组成部分。因为氧气和氮气拥有类似的导热能力，所以具有高的浓度的组成部分得以平衡。根据对医疗器具的设定，吸入气体中的氧气含量从例如在空气中的21vol.-(体积)％直至在使用纯氧气时的100vol.-％进行变化。相应的剩余部分是氮气。稀有气体如氩气大约占据1vol.-％。所呼出的气体流额外地包括二氧化碳，该二氧化碳由于肺部中的气体交换而混入。氧气含量在呼出气体中对应地下降。健康的人员呼出具有近似4至5vol.-％的二氧化碳的气体。氧气份额与此对应地为近似16至95vol.-％。稀有气体份额保持恒定。如果现在持续地测量热传导，那么能够在呼气阶段中测量出与在吸气阶段中相同的气体混合物，其中，在呼气阶段期间添加二氧化碳。即使有意地提高的稀有气体份额(如其例如以氦气用于较低的粘度那样)，也不影响与呼吸阶段相关的变化。因此能够简化地观察地说，在呼吸阶段中只须测量导热能力的变化。实际的基本热传导没有影响。然而，现在变得困难的是，呼出气体已经通过肺部被加温到约36℃的温度并且在36℃时具有接近100％的高的相对湿度。吸入气体或者说吸入空气根据来源非常不同，并且能够从通过压力瓶供应的非常干燥至在使用具有室内空气和加湿器的风扇的情况下的非常潮湿。吸入气体的温度能够根据气候条件同样剧烈地变化。
[0057]
因为通过用于求取二氧化碳浓度的传感器单元而进行的测量在吸入气体与呼出气体之间经历持续的变化，所以优选分别仅考虑到测量值的变化。通过所提出地使用至少第一hme过滤器16(该第一hme过滤器始终交替地用来自两个呼吸阶段的呼出气体和吸入气体来穿流)，在湿度和温度方面平衡了两个呼吸阶段的相应的气体。优选使用如此多的hme材料或者说如此对至少第一hme过滤器16确定尺寸，使得在人员13的最缓慢的呼吸循环中无法观察到或者仅观察到少的由于温度和湿度而引起的信号变化。根据人工呼吸-或者说气候状况来设定平均湿气含量。在下文中的表格中示出了不同的场景：
[0058][0059]
前面的观察表明了，在冷的周围环境条件下冷凝可能是关键的。负责混合绝对湿度的第一hme过滤器16因此尽可能安装和/或定位得靠近总管路15、即在处于周围环境温度附近的区域中，并且因此尽可能不允许高的绝对湿度。
[0060]
图8示出了典型的人工呼吸的曲线，其中关于时间绘制人工呼吸压力。图9示出了在具有所提出的hme过滤器16(下方)与没有hme过滤器(上方)的呈人工呼吸机的形式的医疗器具12中的测量值之间的比较。因此，在图9中能够识别出尤其对湿度差异的缓冲或者说平衡，该湿度差异将会在没有hme过滤器16的情况下出现。
[0061]
图10示出了曲线图，其中关于时间绘制了电压变化。根据电压变化能够推断出二氧化碳含量。因此重要的是，获得尽可能精确的电压曲线。如果现在在没有hme过滤器16的情况下将来自总管路15的湿润的且暖和的气体朝传感器单元11吸取，那么热传导按照下方的虚线则指示出了负变化，因为热传导变得更好。能够几乎直接从图9中所示出的湿度差异中推导出效果。该效果现在将会按照图10中在上方的连续的线与正变化重叠，该正变化由于在呼出气体中混合了5vol.-％的二氧化碳而出现。因为湿度-和温度差异在未知的气候的条件下的运行中不可预见，所以在这种情况下存在约10％的不确定性。在非常冷的温度和/或特别干燥的吸入气体的情况下还更大。在使用所提出的hme过滤器16的情况下，现在能够按照中间的、点划线的曲线来平衡由温度-和湿度引起的电压变化。因此，能够降低电压测量的在吸入气体与呼出气体之间的二氧化碳变化方面的影响并且对应地改善测量结果。
[0062]
本发明除了所示出的实施方式外还允许另外的设计原则。也就是说，本发明不应被视为局限于参考附图所阐释的实施例。
[0063]
附图标记列表：
[0064]
10 传感器系统
[0065]
11 传感器单元
[0066]
12 医疗器具
[0067]
13 人员
[0068]
14 分岔管路
[0069]
15 总管路
[0070]
16 hme过滤器
[0071]
17 hme过滤器
[0072]
18 总管路侧的端部区段
[0073]
19 传感器侧的端部区段
[0074]
20 呼吸面罩
[0075]
21 吸入气体管路区段
[0076]
22 总气体管路区段
[0077]
23 呼出气体管路区段
[0078]
24 流体输送单元
[0079]
25 呼气阀
[0080]
26 阀接头
[0081]
27 主泵
[0082]
28 hme过滤器
[0083]
29 吸气阀
[0084]
30 控制器。