具有内部流体加热器的医用空气软管

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本发明一般涉及，在向患者输送空气或氧气等气体的导管中的温 度和/或湿度控制，特别涉及，一种带有内加热件的管，用于在向患者 输气送前，控制其中气体的温度和湿度。\n目前使用一些装置系向各种原因不能自己呼吸的患者输空气或其 它气体。人的上呼吸道是对吸入的空气在经过肺部的气管前加热和加 湿度的部位。不能自己呼吸的患者需要一种通气装置的邦助。通常由 通气装置供的空气是由压缩机或液态氧源来的，是干燥的。在这空气 输向上呼吸道旁路的患者时，下呼吸道的粘膜层和敏感组织便受到干 燥，因此患者有额外的代谢需要将空气加热到体温。不加湿的情况下 长时间通气的患者会在下呼吸道产生粘液栓塞，要进行应急处理吸出， 并会引起由加重呼吸道干燥的下呼吸道组织的损坏。提高的代谢需求 加重了所有生理系统的负担，并危及到患者的病情。因此，常在向用 气管切开插管或气管造口术管旁路上呼吸道的，靠通气装置的患者输 气之前，将通气装置的空气加热并加湿。\n常规的通气装置的空气加湿过程包含：由将水加热到较高的温度， 并使吸入的空气通过或者流过热水，以获得有效湿度，并将制成的水 蒸汽/空气混合物与加湿器的温度平衡。通过一个通气装置回路软管或 管，通常是带皱褶的聚乙烯软管，与气管切开插管或者说气管造口管 连通，将吸入的空气引入到患者。已设计互连软管，形成低阻力、轻 的、极大柔性的通道，以致吸气不需过大用力。该软管可与面罩或气 管切开插管或气管造口管匹配，使空气可输入到患者体内。\n因为通气装置空气回路软管一般具在较薄的壁和由于皱褶的较大 表面积，在加热气流和软管四周温度较低的室内空气之间，会发生相 当大的热交换。在加热的空气流经软管时，一些热损失到软管外空气 中，从而在气流中造成温降。在流经软管的加湿空气中的温降，降低 了空气中悬浮水分的能力，引起一些水分沿管长冷凝。空气冷却时气 流中湿度的减少造成在管皱中水的积存。如果它积存足够的量滴到气 管切开插管或气管造口管中，可进入肺脏中，故冷凝的水对患者具有 极大危险。另外，在热软管中积的水形成可使呼吸道感染的细菌滋生 的温床。最后，在离开通气装置的空气的温度的基础上，温度的下降 使输向患者的空气温度不确定。\n为了减少水的沉降，保持一个适宜的气温，已用电加热软管向气 流额外加热，补偿软管长度上失掉的热。常规电加热软管或管使用一 个实心或合股电阻丝的加热件，它或嵌在管壁中，或在管周缠绕。在 某些情况中，电阻丝先在一个支撑线周围螺旋缠绕，然后再缠绕在管 周。这些软管在壁上加热，热通过对流换热传到管内流过的流体。另 外，加热件也可在软管的口径内松散地串过。此时，热通过在加热件 上绝缘由加热件传向在管径内的流体。\n对于螺旋缠绕的加热器的电阻丝元件的特殊问题是，由于能量密 度的变化形成了局部热点。能量密度的变化是在一短段加热件上螺距 不一致性引起的。而保持缠绕的螺距一致对于制造厂商是特别困难的， 并且需要在高速挤压工序中进行检测的测试方法和装置。这个热点会 熔穿软管壁，并有着火的危险。\n本发明的第一个目的是提供一种加热器，它克服了现在技术的缺 点，改善了在规定湿度和温度的输气工作。\n本发明的另一目的是提供一种加热器，它减少由于烧穿造成的管 损坏的现象。\n本发明的又一目的是提供一种加热器，它能适应目前的输气系统。\n本发明的再一目的是提供一种加热器，它比现有加热系统更有效 地加热气体。\n实现本发明的目的是通过使用一种柔性管，它具有一个长的柔性 塑料带，它位于管内基本在管中心区域，并在管的长度上延伸，和一 个由所述带承载的加热件，以加热空气。本发明的一个优选实施例在 输气点上用一个温度表调节加热器，以保持向患者输气的点处的加热 和加湿气的温度。\n根据本发明，提供一种从气源向接受者输送温度控制气体的柔性 管加热系统，包括：一个柔性中空管，包括一个限定一个内区的内壁； 一个长扁平实心柔性绝缘带，在所述管内从所述气源的近端大体延伸 到所述接受者附近的远端，所述的带具有：接近内壁的第一和第二边， 和一个在所述管内区中心内设置的中心部；和一个电装置，在所述带 内与所述内壁隔开，用于当从近端到远端流过气体时来加热气体以防 止在柔性管内形成液体。\n根据本发明的优选方式，所述带是与所述管一体形成的。\n优选地，所述带与所述管一起机械挤压形成一个整体装置。\n根据本发明的优选方式，所述加热气体的电装置包括由所述带支 撑的导电带片。\n优选地，所述加热气体的电装置包括由所述带支撑的导电带膜。\n根据本发明的优选方式，所述加热气体的电装置包括由所述带支 撑的导电蚀箔。\n优选地，所述带可折除地设置在所述管中。\n在权利要求中的细节，阐明了据信是新颖的本发明的目的和特征。 以下结合附图的说明将使本发明的结构和操作方式，以及其它目的和 优点更明确。\n图1是本发明一个优选实施例用的包括产生加湿空气的加湿系统 透视图；\n图2是连接加热管的一个气管切开插管的部分侧剖视图；\n图3是本发明的优选实施例部分剖透视图；\n图4是沿图3中标出的线取的透视剖面图；和\n图5是说明本发明加热件柔性带的透视剖面图。\n提供的以下说明，能够使任何本领域普通技术人员按本发明人理 解的最佳方式理解和应用本发明。但对本领域普通技术人员来说，显 然有多种方案，因为本文定义的本发明的一般原理，是我们提供与特 别适用于向患者输送加热加湿空气的柔性管一起配用的一种加热器。\n图1一般总体上示出应用本发明输加热空气的一个系统实施例。 由聚乙烯等适宜的材料制造的柔性皱褶管20形成向患者输加湿空气的 通道。柔性管20在管接头23上连接一个空气加湿机102，第二端24 在“Y”型接头25处连接气管切开插管(见图2)或气管造口管，或 有时，连接置于患者口部的一个面罩。空气加湿机102加热并湿化空 气使它适于患者接受。\n见图1，供水罐104连接将水供给空气加湿机102内的一个加热 板(未示出)上的管106。加热板装在腔112内，将水温提高，使足够 的蒸汽量逸入腔112中。连接通气装置(未示出)的供空气管100向 腔112输空气(或其它要输的气)，在腔112中与水蒸汽相遇。进入 腔112的空气与水蒸汽混合，并由存在的水蒸汽加热到由板的温度控 制的温度。在出口114加热并“加湿”的空气离开腔112，进入管20 的管接头22。\n在管20的入口上有一个连接器26(见3图)，它结合互连连接 器122，还有一个从加湿机102的控制器/显示器引出的电缆116，来接 受控制器/显示器的电压。连接器26由从开口32伸出或安装到开口32 的带30连接。连接器26与在带34内或由带34支撑的加热件42电连 接。如下详述，柔性带34支撑控制管20内温度和湿度的加热件42。\n管20从腔112接受加湿的空气，空气沿管的长度流动。管20内 有塑料带34，它是有足够柔性的而可与管20一同弯曲，但又足够硬以 在弯曲时保持它的外形轮廓。柔性带34具有一种轮廓(见图4)，它 向伸到管20的内壁38，带有足够的余量以允许柔性带34向管滑入和 滑出，但保持柔性带与管20同心。柔性带也可以是其它外形的，如带 三个边的三棱形的断面形状，但大体如图2所示的平面外形是较合适 的，因为它比更复杂的外形有较好的柔性。最好柔性带34是由较高熔 点的塑料制造，较好的塑料是配方与软管材料成分相似的聚乙烯。\n柔性带断面中心附近装有一个用于加热管20中流体的加热件42。 加热件42最好是装在柔性带34中的或上面的实心电阻丝。加热件20 可在柔性带34的顶上，或在一个优选实施例中，加热件42被挤压在 柔性带(图4)中，但只要带薄得足以使加热件产生的热传到流体中就 可以。可以使用一根线42a贯穿柔性带34的长度，或也可以用多根线 42b、42c和42d(见图5)。由带42支撑的线42或其它导电件可以串 联或并联，或串并联结合，构成一个所需的整个加热器电路的电阻。 最好加热件42在单一端开始和终止，沿柔性带34形成一个回路或多 个回路，使得可在这单一端连接电源。\n如上所述，加热件42经由电缆116(见图6)连接到在空气加湿 机102内的电源上。加上的电压在加热件中产生电流，电流由线的电 阻产生热。加热件42产生的热能传到沿管20流动的加湿空气中。向 加热件42加的电压越高，向流体供的热越大，可调节热量以保持在出 口24上有合适的温度。使加热件42延伸过管的全长度，使得一直加 热空气，直到向患者输气处，减少加湿空气冷凝的可能性。为进一步 控制向患者输的空气的温度，在管20的出口24上的“Y”型接头25 上设置一个温度探测器118，测量向患者输的空气的出口温度。经电缆 124将这个温度信号传输到在加湿机102内的控制器/显示器，然后调 节向加热件42或加热板供电的电源功率，以便保持希望的出口温度。\n管在“Y”型接头25上终止，或也可在“T”型接头上终止，它 最好是塑料的，“Y”型接头连接到一个输气装置，如图2中的气管切 开插管130。也可以是其它输气系统，如呼吸面罩或气管造口管等，这 些输气系统每个的操作在技术上是公知的。\n由管21放出患者呼出的空气，它也可包括与管20相似的一个加 热件。这是因为，患者发出的空气是加湿的，在管的排放侧同样存在 产生冷凝水而造成细菌繁殖和维护的问题。\n本发明在几个方面比现有技术松散的加热件优越。在软管内存在 拟层状空气流，接近软管的中心存在有主空气流。在管20中的气流速 度曲线也示出，沿管中心区有最高流速，沿径向减小到在管壁38处的 最低值。加热件42的位置在空气流的中心，这保证了向通过管径流动 的空气更有效地传热。加热件42向空气流的热交换的效率，由大部分 空气在流动而促进的热交换，而受到被强化。如果没有加热件的支撑， 如本发明的柔性带，就不可能保证加热件的位置在管中心，加热器靠 近或靠在软管内壁上就会产生不充分的传热。结果是，传到管壁比传 到空气的热量多，会发生局部冷凝。而且，在加热件触到管壁处有可 能成为危险的烧穿点，并可能点火。\n在本发明中，由带34支撑，加热件42保持离开通气装置回路的 软管壁38而接近空气流中心。在高速气流位置上的高发散位置上的温 度为最低，因为热通过传导沿支撑带散开，并由周围空气对流散开。 因此，通过将加热件42支撑在气流中心，在气流中心把散出的热分散 开，能量转移最大，使得熔化软管或加热器绝缘的可能性减到最小。\n在另一实施例中，加热件可以是电阻丝，它在支撑件上螺旋缠绕， 并被挤压在相似的塑料支撑结构中。结构和电连接与上述实施例相似。 应认识到，用导电带、直线或弯曲形的腐蚀箔、或在带中加上或嵌入 导电膜形式的电阻件，也可实现传热和电连接。\n本领域普通技术人员应理解，不离开本发明的精神范围可构成种 种上述优选实施例的变化。因此，在权利要求范围内，本发明可以不 同于本说明的方式实施。