Einrichtung und Verfahren zur nichtinvasiven Messung der Kerntemperatur

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur nichtinvasiven Messung der kernnahen Körpertemperatur, mit zumindest einem Temperatursensor.

Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zur nichtinvasiven Messung der kernnahen Körpertemperatur.

Die Einrichtung sowie das Verfahren ist im Wesentlichen auf die ^■ - nichtinvasive Messung der Körpertemperatur bzw. kernriaheh Körpertemperatur von Personen gerichtet, obgleich eine Anwendung bei Tieren ebenfalls möglich ist.

Es gibt verschiedene Einrichtungen und Verfahren zur Messung der Kerntemperatur bzw. kernnahen Körpertemperatur, insbesondere von Menschen. Bei invasiven Messverfahren werden Temperatursensoren über Körperöffnungen in den Körper eingebracht und über das Signal der Temperatursensoren auf die Kerntemperatur rückgeschlossen. Beispielsweise ist es bekannt, an der Spitze von Endotrachealtuben Temperatursensoren anzuordnen, welche während der Beatmung eines Patienten dessen Kerntemperatur messen.

Beispielsweise beschreibt die DE 299 09 141 Ul ein Hypothermiegerät, bei welchem der verwendete Endotrachealtubus mit einem Temperatursensor ausgestattet ist, um die Temperatur der ausgeatmeten Luft als Maß für die Körperkerntemperatur zu erfassen. Nachteilig dabei ist, dass der Endotrachealtubus mit einem entsprechenden Sensor ausgestattet werden muss, und somit dessen Herstellungskosten steigen. Ein weiterer Nachteil ist die Verfälschung der gemessenen Temperaturwerte aufgrund der Strömung der ausgeatmeten Luft, sowie deren Feuchtigkeit.

Auch die EP 1 206 922 Al beschreibt einen Endotrachealtubus, an dessen Spitze Temperatursensoren angeordnet sind.

Weitere Ausführungsformen von Endotrachealtuben mit Temperatursensoren an deren Spitze sind in der US 4 046 139 A und der US 4 383 534 A beschrieben.

Die DE 31 08 038 C2 beschreibt eine Speiseröhrensonde, an deren Spitze ein Temperaturfühler angeordnet ist.

Weitere Methoden der Messung der Kerntemperatur umfassen Sensoren, welche mit Hilfe eines Katheters in die Blase des Patienten eingeschoben werden. Abgesehen von den relativ aufwendigen und teuren Spezialausführungen der Katheter ist die Messung der Kerntemperatur über die Blase nachteilig, da die Temperatur in der Blase auf Schwankungen der Kerntemperatur zeitlich stark verzögert reagiert.

Dasselbe gilt für die Messung der kernnahen Temperatur mit Hilfe von rektal angeordneten Sensoren, da Schwankungen in der Kerntemperatur erst mit relativ großer zeitlicher Verzögerung im Rektum erfasst werden können.

Rasche Messungen der kernnahen Temperatur sind auch mit Hilfe von Infrarot-Sensoren, welche die Wärmestrahlung am Trommelfell erfassen, möglich. Derartige Messmethoden sind jedoch besonders artefaktanfällig und in Extremsituationen nur schwer durchzuführen. Eine Variante der Messung der kernnahen Temperatur über den äußeren Gehörgang unter Verwendung von Temperatursensoren ist aus der WO 99/19701 Al bekannt.

Die Messung der Kerntemperatur von Patienten ist in vielen Fällen von besonderer Bedeutung. Insbesondere für die Hypothermie- Behandlung, wie sie in letzter Zeit insbesondere bei Herzstillstand- oder Schlaganfallpatienten empfohlen wird, ist die überwachung der Kerntemperatur zur überprüfung der Hypothermie- Maßnahmen essentiell. Es sind verschiedene Einrichtungen zur Abkühlung von Patienten mit Herzstillstand oder Schlaganfall bekannt geworden, welche die überlebens- und Genesungschancen erhöhen sollen. Beispielsweise beschreibt die WO 2006/000006 Al eine Kühleinrichtung in Form eines Sackes, in welchen Teile des Patienten bzw. der ganze Patient eingelegt wird, und eine Kühlung mit abgekühlter Luft erfolgt.

Die WO 2006/037136 A2 beschreibt eine Auflage zum Kühlen von Patienten, mit der relativ rasch eine Absenkung der Körpertempera-

tur, wie sie insbesondere bei Herzstillstand- oder Schlaganfallpatienten empfohlen wird, vorgenommen werden kann. Um eine Unterschreitung der Kerntemperatur und der vorgegebenen Grenzwerte zu verhindern, ist es zweckmäßig, die Kerntemperatur zu überwachen.

Gerade in derartigen Notsituationen ist die Messung der Kerntemperatur mit herkömmlichen Methoden schwer vorzunehmen. Die Verwendung eines Beatmungstubus mit daran angeordneten Temperatursensoren ist wiederum nachteilig, da dadurch der Beatmungstubus in seiner Herstellung teurer wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Schaffung einer Einrichtung und eines Verfahrens zur nichtinvasiven Messung der kernnahen Körpertemperatur mit zumindest einem Temperatursensor, welche möglichst einfach und kostengünstig aufgebaut ist, und dadurch auch beispielsweise als Wegwerfprodukt hergestellt werden kann. Die ermittelten Temperaturwerte sollen die Kerntemperatur möglichst gut wiedergeben und auf Veränderungen der Kerntemperatur möglichst rasch reagieren. Nachteile bekannter Temperaturmesseinrichtungen und Verfahren sollen vermieden bzw. reduziert werden.

Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch, dass ein an einen Beatmungstubus anschließbares rohrförmiges Zwischenstück vorgesehen ist, welches zumindest zwei Kanäle aufweist, wobei in jedem Kanal ein Ventil angeordnet ist, so dass ein Kanal während der Inspiration und ein Kanal während der Expiration durchströmt wird, und dass zumindest ein Temperatursensor zur Messung der Temperatur der Expirationsluft im Expirationskanal angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Temperaturmesseinrichtung umfasst einen Bauteil, der an einen Beatmungstubus, welcher in Notsituationen ohnedies angewendet wird, angeschlossen werden kann. In diesem Zwischenstück der Temperaturmesseinrichtung werden die Inspirationsluft und die Expirationsluft unter Verwendung von Ventilen in voneinander getrennte Kanäle gelenkt. Da die Expira- tionsluft aus dem Inneren des Körpers des Patienten kommt und die Kerntemperatur sehr gut widerspiegelt, stellt sie ein ideales Medium zur nichtinvasiven Erfassung der Kerntemperatur dar. Zur Vermeidung von Verfälschungen der Messergebnisse durch die

- A - hohe Feuchtigkeit und Strömung der Ausatemluft kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Temperaturmesseinrichtung die Temperatur der Expirationsluft mit Hilfe des zumindest einen Temperatursensors im Expirationskanal oder außerhalb des Expirationskanals auch im strömungslosen Zustand, zu Beginn oder während der Inspiration, wo der Expirationskanal durch das Ventil geschlossen ist, erfasst werden. Dieser Temperaturwert spiegelt die tatsächliche Kerntemperatur besonders gut wieder. Bei der Beatmung eines Patienten werden etwa 300 bis 500 ml Luft pro Beatmungszyklus in die Lunge eingebracht bzw. aus der Lunge ausgeatmet. Dies bewirkt einen hohen Wärmeaustausch in der Lunge, weshalb die Expirationsluft ein guter Indikator für die Kerntemperatur ist. Die erfindungsgemäße Temperaturmesseinrichtung wird mit Hilfe geeigneter Steckverbindungen oder dergleichen an herkömmliche Beatmungstuben angesteckt und zwischen Tubus und Beatmungsmaschine oder Beatmungsbeutel angeordnet. Dadurch werden keine speziellen Anforderungen an die üblichen Beatmungsgeräte gestellt. Für verschiedene Größen von Beatmungstuben können verschieden große Zwischenstücke hergestellt werden oder auch entsprechende Adapterelemente vorgesehen werden. Natürlich ist es auch möglich, das Zwischenstück in einen Beatmungstubus zu integrieren.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung sind die Ventile durch Membranen, insbesondere Silikonmembranen, gebildet. Dies stellt eine einfache und effiziente Realisierungsmöglichkeit für die Ventile dar .

Alternativ dazu können die Ventile auch durch verschieden ausgebildete Klappen gebildet sein.

Vorzugsweise ist das Zwischenstück aus Kunststoff, insbesondere aus sterilisierbarem Kunststoff, gebildet.

Entsprechende Stückzahlen voraussetzend kann das Zwischenstück besonders kostengünstig im Spritzgussverfahren hergestellt werden. Dabei werden entsprechende Thermoplaste eingesetzt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Zwischenstück als Einwegprodukt ausgebildet. Dabei kann der zumindest eine

Temperatursensor im Zwischenstück auch so angeordnet werden, dass dieser aus dem Zwischenstück entfernt und wiederverwendet werden kann.

Zu diesem Zweck kann im Zwischenstück eine öffnung zum Einstecken des Temperatursensors angeordnet sein. Zur übertragung der vom Temperatursensor gemessenen Temperaturwerte kann eine Sendeeinrichtung vorgesehen sein. Diese Sendeeinrichtung kann die Signale über Funk oder mittels Infrarotlicht übertragen.

Zumindest ein Temperatursensor kann durch einen Thermistor gebildet sein. Thermistoren eignen sich als Temperatursensor besonders und sind zudem sehr kostengünstig erhältlich.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist zumindest ein Temperatursensor durch einen optischen Sensor gebildet. Optische Sensoren sind gegenüber Thermistoren weniger träge.

Dabei ist es von Vorteil, wenn im Expirationskanal des Zwischenstücks ein Fenster und an der Außenseite dieses Fensters der optische Sensor zur Erfassung der vom Fenster ausgehenden Wärmestrahlung angeordnet ist. Auf diese Weise kann die von der Expirationsluft ausgehende Wärmestrahlung über das Fenster trägheitslos erfasst werden.

Um eine effiziente Abstrahlung der Wärme vom Fenster zum Sensor zu gewährleisten, ist das Fenster vorzugsweise schwarz eingefärbt und der optische Sensor durch einen Infrarotsensor gebildet.

Für bessere Messergebnisse kann das Fenster in den Expirationskanal des Zwischenstücks hineinragen, so dass die Expirationsluft zumindest teilweise auf das Fenster auftrifft.

Um sicherzugehen, dass die Temperaturwerte im strömungsfreien Zustand im Expirationskanal gemessen werden, kann im Zwischenstück ein Sensor zur Messung der Inspirations- und/oder Expira- tionsströmung vorgesehen sein. Ein derartiger Sensor bzw. derartige Sensoren können auch zur überwachung der Beatmung eingesetzt werden.

Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe in verfahrensmäßiger Hinsicht dadurch, dass die Temperatur der Expirationsluft im strömungslosen Zustand zu Beginn oder während der Inspiration gemessen wird. Wie bereits oben erwähnt spiegelt die Expirationsluft die Kerntemperatur besonders gut wider. Durch die Messung im strömungslosen Zustand können Verfälschungen durch die Feuchtigkeit und Strömung während der Expiration ausgeschlossen werden.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass gleichzeitig mit der Temperatur der Expirationsluft die Luftströmung im Bereich des Temperatursensors gemessen wird, und dass jene Werte des Temperatursensors als Kerntemperatur gewählt werden, während die Strömung im Wesentlichen Null beträgt. Dadurch wird sichergestellt, dass die gemessenen Temperaturwerte durch die Luftströmung und die Feuchtigkeit der Expirationsluft nicht verfälscht werden.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung können mehrere Temperaturwerte mit mehreren Temperatursensoren gemessen und zur Ermittlung der Kerntemperatur der arithmetische Mittelwert aller Temperaturwerte gebildet werden.

Ebenso können mehrere Temperaturwerte mit mehreren Temperatursensoren gemessen und zur Ermittlung der Kerntemperatur das Maximum aller Temperaturwerte gebildet werden.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass der zeitliche Verlauf der Temperatur gespeichert wird. Aus den resultierenden Temperaturverläufen können wichtige Informationen abgeleitet werden.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Darin zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Schnittbild durch einen Patienten mit

Endotrachealtubus; Fig. 2 ein schematisches Schnittbild durch eine Ausführungsform

der erfindungsgemäßen Temperaturmesseinrichtung;

Fig. 3a und 3b Schnittbilder durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Temperaturmesseinrichtung zur Veranschaulichung der Funktion;

Fig. 4 ein schematisches Schnittbild durch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Temeraturmesseinrichtung; und

Fig. 5 den zeitlichen Verlauf der mit der erfindungsgemäßen Einrichtung gemessenen Temperatur.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Patienten im Bereich der Luftröhre 1 mit darin angeordnetem Beatmungstubus 2. Der Beatmungstubus 2 wird mit Hilfe eines Ballons 3 befestigt. Am äußeren Ende des Beatmungstubus 2 befindet sich ein Ansatzstück 4, an welches die Beatmungsmaschine oder der Beatmungsbeutel (nicht dargestellt) angeschlossen werden können.

Fig. 2 zeigt ein prinzipielles Schnittbild durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung 5 zur nichtinvasiven Messung der Kerntemperatur. Dementsprechend besteht die Temperaturmesseinrichtung 5 aus einem rohrförmigen Zwischenstück 6, welches mit Hilfe eines entsprechenden Anschlusses 7 an einen Beatmungstubus 2 angeschlossen werden kann. über einen Anschluss 8 des Zwischenstückes 6 kann in gewohnter Weise eine Beatmungsmaschine oder ein Beatmungsbeutel angeschlossen werden. Das Zwischenstück 6 weist zumindest zwei Kanäle 9, 10 auf, wobei in jedem Kanal 9, 10 ein Ventil 11, 12 angeordnet ist, welche dazu dienen, dass über einen Kanal 9 die Luft, welche der Patient einatmet, geleitet wird, und über den anderen Kanal 10 die Expi- rationsluft geleitet wird. Dementsprechend sind die Ventile 11,

12 gegengleich an den Enden der Kanäle 9, 10 angeordnet. Die Ventile 11, 12 können beispielsweise durch Membranen, beispielsweise Silikonmembranen, gebildet sein. Das Zwischenstück 6 ist vorteilhafterweise aus Kunststoff hergestellt. Im Expirationska- nal 10 ist zumindest ein Temperatursensor 13 zur Messung der Temperatur der Expirationsluft angeordnet. Beim Temperatursensor

13 kann es sich um einen Thermistor handeln. Es können natürlich auch mehrere Temperatursensoren 13 angeordnet sein.

Die Fig. 3a und 3b veranschaulichen die Funktion der Temperatur-

messung mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung 5 näher. Fig. 3a zeigt die Temperaturmesseinrichtung 5 während der Expiration, bei der die Luft über den Beatmungstubus 2 und das Zwischenstück 6 in Richtung des Pfeiles E in die Beatmungsmaschine 14 strömt. Während der Expiration ist das Ventil 11 am Ende des Kanals 9 geschlossen, so dass die Luft über den Kanal 10, und somit über den zumindest einen Temperatursensor 13, strömt. Somit nimmt der Temperatursensor 13 die Temperatur der Expirati- onsluft, welche im Wesentlichen der Kerntemperatur des Patienten entspricht, an. Durch die hohe Feuchtigkeit der Expirationsluft und die Strömung würde jedoch die gemessene Temperatur verfälscht und nicht die Kerntemperatur darstellen.

Aus diesem Grund wird auf den nächsten Inspirationszyklus gemäß Fig. 3b gewartet, und erst zu Beginn oder während der Inspiration die vom Temperatursensor 13 gemessene Temperatur als Kerntemperatur herangezogen. Während der Inspiration strömt die Inspirationsluft in Richtung des Pfeiles I vom Beatmungsgerät 14 über das Zwischenstück 6 in den Beatmungstubus 2 und in die Lunge des Patienten. In dieser Situation wird das Ventil 12 am Ende des Kanals 10 im Zwischenstück 6 geschlossen, wodurch im Kanal 10 keine Strömung vorherrscht. In diesem strömungsfreien Zustand des Kanals 10 entspricht die vom Temperatursensor 13 gemessene Temperatur im Wesentlichen der Kerntemperatur.

Fig. 4 zeigt ein schematisches Schnittbild durch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Temperaturmesseinrichtung 5, wobei im Expirationskanal 10 des Zwischenstücks 6 ein optisches Fenster 15 und an der Außenseite des Fensters 15 ein optischer Sensor 16 zur Erfassung der vom Fenster 15 ausgehenden Wärmestrahlung angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform ist der durch den optischen Sensor 16 gebildete Temperatursensor 13 nicht direkt im Expirationskanal 10 des Zwischenstücks 6 angeordnet, wodurch Verfälschungen durch die Luftströmung beziehungsweise Feuchtigkeit der Expirationsluft ausgeschlossen werden können. Das Fenster 15 ist vorzugsweise schwarz eingefärbt und der optische Sensor 16 durch einen Infrarotsensor gebildet. Um zu erreichen, dass das Fenster 15 die Wärmestrahlung der Expirationsluft deutlich wiedergibt, kann das Fenster 15 in den Expirationskanal 10 des Zwischenstücks 6 hineinragen. Auf

diese Weise ist eine trägheitslose Messung der Temperatur der Expirationsluft möglich.

Fig. 5 zeigt beispielhaft einen mit dem Temperatursensor 13 im erfindungsgemäßen Zwischenstück 6 aufgenommenen Temperaturverlauf. Während der Expiration wird die Temperatur aufgrund der Strömung und der Feuchtigkeit der Expirationsluft geringer sein als die tatsächliche Kerntemperatur T _κ . Am Höhepunkt des Temperaturverlaufs zu Beginn der Inspiration entspricht die Temperatur in guter Näherung der echten Kerntemperatur T _κ .

Die erfindungsgemäße Einrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zur nichtinvasiven Messung der kernnahen Körpertemperatur stellt eine einfache und effiziente Möglichkeit dar, welche insbesondere in Notsituationen, während der ein Patient beatmet wird, angewendet werden kann.