Beatmunqsqerät

Die Erfindung betrifft ein Beatmungsgerät mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ein solches Beatmungsgerät ist ausgebildet mit einer Zuführeinrichtung zum Zuführen von Inspirationsluft zu einem Patienten, einer Abführeinrichtung zum Abführen von Exspirationsluft vom Patienten und zumindest einer Feuchtemesseinrichtung zum Bestimmen der Feuchte der dem Patienten zugeführten Inspirationsluft und/oder der vom Patienten abgeführten Exspirationsluft.

Der maschinellen Beatmung kommt in der Intensivmedizin, der Anästhesiologie und der Notfallmedizin eine wichtige, lebenserhaltende Rolle zu. Zur maschinellen Beatmung sind mechanische Ventilatoren mit einer Zuführleitung und einer Abführleitung für Atemgas bekannt, die in einen Tubus, eine Maske oder eine Kanüle, insbesondere einen Endotrachealtubus, einmünden.

Bei der maschinellen Beatmung, insbesondere über einen längeren Zeitraum, ist das Feuchteregime zu beachten. Bei Normalatmung gibt die Schleimhaut der Atemwege auf dem Weg in die Lungenperipherie so viel Wasser und Wärme an die Inspirationsluft ab, dass die Luft in den Alveolen körperwarm und wasserdampfgesättigt ankommt und insbesondere ein isothermischer Sättigungszustand vorherrscht. Diese Klimatisierung der Atemluft erfolgt vorwiegend in den oberen Luftwegen, also in der Nase und im Na- sopharynx. Die absolute Befeuchtungs- oder Erwärmungsleistung der unteren Luftwege ist demgegenüber eher gering.

Während der Exspiration verläuft der Wasser- und Wärmeaustausch in entgegengesetzter Richtung. Da sich die Schleimhäute aufgrund der Verdunstungsvorgänge während der Inspiration abgekühlt haben, kommt es nun zur Kondensation von Feuchtigkeit auf der Schleimhaut, wobei ein Teil der inspiratorisch an die Atemluft abgegebenen Feuchtigkeit und Wärme zurückgewonnen wird. Die atmungsbedingten Wasser- und Wärmeverluste werden dadurch reduziert. Aufgrund des vergleichsweise hohen Tempe-

raturgradienten ist auch dieser Vorgang im Bereich der Nasenhöhle am effektivsten. Im Durchschnitt verliert ein erwachsener Mensch in Ruhe bei Normalatmung von Raumluft ca. 250 ml Wasser pro Tag, wobei sich die Wasserverluste bei körperlicher Betätigung und hohen Atemvolumina erhöhen können.

Bei der maschinellen Beatmung mittels eines Beatmungstubus findet in der Regel eine überbrückung der oberen Luftwege statt, in denen die Atemluft angefeuchtet, erwärmt und gereinigt wird. Aufgrund der mit der Intubation einhergehenden überbrückung der oberen Luftwege wird deren atemgasklimatisierende Funktion zumindest teilweise ausgeschaltet. Die Erwärmung und Anfeuchtung der Atemgase verschiebt sich dadurch in Richtung Lungenperipherie und somit in Bereiche, die für den Wärme- und Feuchtigkeitsaustausch nur eingeschränkt geeignet sind. Dies kann gegenüber den Bedingungen der Nasenatmung mit einer Erhöhung des Wasserverlustes einhergehen, der durch Verdunstung aus den unteren Luftwegen gegeben ist.

Würde dem erhöhten Wasserverlust nicht entgegengewirkt, so könnte es zu einer Austrocknung der Schleimhäute und zu Störungen der mukoziliären Clearancefunktion kommen. Länger dauernde Exposition mit trockenen und kalten Atemgasen kann zu nachweisbaren morphologischen Schädigungen der Ziliar-, Schleim- und Epithelzellen bis hin zu tiefgreifenden Veränderungen der Basalmembranen führen. Bakterielle Keimbesiedlung wird unter diesen Bedingungen erleichtert, wobei Patienten mit vorstehenden pulmonalen Erkrankungen besonders gefährdet sind. Geschädigtes Epithel kann nur noch in begrenztem Maße zur Anfeuchtung und Erwärmung beitragen, so dass die isothermische Sättigungsgrenze immer weiter in Richtung der kleinen Atemwege verschoben würde.

Damit können messbare Veränderungen pulmonaler Parameter einhergehen, wie die Abnahme von funktioneller Residualkapazität und Compliance, die Zunahme der Resistance sowie Einschränkungen des pulmonalen Gasaustausches. Der Schweregrad dieser Veränderungen ist zeitabhängig und umso größer, je niedriger der Wassergehalt der Inspirationsluft ist. Neben der Ausbildung von Dystelektasen und Atelektasen durch Sekretretention in den Atemwegen sind Tubusokklusionen durch zähes Sekret besonders gefürchtet, da sie den Patienten vital bedrohen können.

Es ist somit erforderlich, unmittelbar nach der Intubation Maßnahmen zur Klimatisierung der Atemgase zu treffen, zumal medizinische Gase aus Druckgasflaschen oder zentra-

len Gasversorgungsanlagen in der Regel nur einen sehr geringen Feuchtegehalt aufweisen. Die Atemgasklimatisierung findet dabei geeigneterweise sowohl durch Erwärmen als auch durch Befeuchten des zugeführten Gases statt. Die Atemgasklimatisierung erlaubt es, Störungen der mukoziliären Clearancefunktion zu vermeiden.

Zur überwachung der Atemgasklimatisierung wird in der Regel die Temperatur des A- temgases gemessen. Auch Feuchtemessungen im Zuluft- oder Abluftstrom wurden jedenfalls im Labormaßstab durchgeführt.

Zur Feuchtemessung, beispielsweise im Atemluftstrom, sind kapazitive Feuchtesensoren bekannt. Derartige kapazitive Feuchtesensoren arbeiten in der Regel passiv und messen die relative Feuchte. Zwar können kapazitive Feuchtesensoren zu vertretbaren Preisen hergestellt werden, ihre Arbeitszuverlässigkeit kann jedoch im sättigungsnahen Bereich eingeschränkt sein. Da die zur Beatmung verwendete, klimatisierte Atemluft in der Regel annähernd gesättigt ist, kann die Brauchbarkeit kapazitiver Feuchtesensoren bei der Atemluftmessung mit Einschränkungen verbunden sein. Es hat daher Versuche gegeben, einen kapazitiven Sensor aufzuheizen, um somit den Sättigungsbereich zu verlassen. Ein entsprechender Sensor ist in der EP 0 778 941 B1 beschrieben.

Darüber hinaus kann die Langzeitstabilität von kapazitiven Feuchtesensoren, selbst im nichtsättigungsnahen Bereich, eingeschränkt sein, so dass ein häufiges Nachkalibieren notwendig ist, was im klinischen Alltagsbetrieb nicht wünschenswert ist. überdies können kapazitive Feuchtesensoren vergleichsweise verschmutzungsempfindlich und beim Einsetzen von Kondensation über längere Zeiträume nicht mehr einsetzbar sein, so dass es unter Umständen zu unerwünschten Fehlmessungen kommen kann.

Ein Feuchtesensor für medizinische Beatmungsgeräte, der auf der Messung von Infrarotabsorption im Gas beruht, ist aus der EP 0 762 107 A1 bekannt.

A u f g a b e der Erfindung ist es, ein Beatmungsgerät anzugeben, mit dem eine zuverlässige und genaue überwachung des Feuchtegehaltes der Atemluft mit einem besonders geringen Kostenaufwand realisiert werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Beatmungsgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

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Das erfindungsgemäße Beatmungsgerät ist dadurch gekennzeichnet, dass die Feuchtemesseinrichtung eine Kondensationsoberfläche, Mittel zum Einstellen der Temperatur der Kondensationsoberfläche und eine optische Nachweiseinrichtung zum Bestimmen des Betauungszustandes der Kondensationsoberfläche aufweist.

Ein Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, die Bestimmung der Feuchte in der Atemluft des Beatmungsgerätes auf optischem Wege durchzuführen. Hierzu weist die Feuchtemesseinrichtung eine Kondensationsoberfläche auf, die in Kontakt mit dem zu vermessenden Luftstrom steht. Die Temperatur der Kondensationsoberfläche wird gezielt variiert und hierbei werden änderungen des Betauungszustandes, insbesondere das Einsetzen von Kondensation oder das Verdampfen von Kondensat, herbeigeführt. Diese änderungen des Betauungszustandes werden optisch, beispielsweise als änderung des Reflexionsvermögens der Kondensationsoberfläche, nachgewiesen. Aus der Temperatur, bei der sich der Betauungszustand ändert, kann auf die Taupunkttemperatur rückgeschlossen werden, woraus wiederum die Feuchte, insbesondere die absolute Luftfeuchtigkeit und/oder die relative Luftfeuchtigkeit ermittelt werden kann. Es hat sich gezeigt, dass mit einer derartigen optischen Feuchtemesseinrichtung bei geringen Kosten eine besonders hohe Genauigkeit, eine besonders hohe Langzeitstabilität und eine besondere hohe Reproduzierbarkeit mit geringem Hystereseoder Memoryeffekt erhalten werden kann. überdies lässt sich mit einer optischen Feuchtemesseinrichtung ein besonders großer Messbereich erzielen, der besonders zum Messen im sättigungsnahen Feuchtebereich und/oder bei niedrigen Taupunkttemperaturen geeignet ist. Kondensation ist bei einer erfindungsgemäßen Feuchtemesseinrichtung systembedingt und führt, im Gegensatz zu kapazitiven Feuchtemessverfahren, zu keinen negativen Effekten. Auch ist in der Regel kein Abgleich unter Feuchtigkeit erforderlich und ein einfacher visueller Funktionstest ist möglich. Die erfindungsgemäße Feuchtemesseinrichtung erlaubt die Durchführung eines Primärmessverfahrens, bei dem die absolute Feuchtigkeit bestimmt wird. Diese Messgröße ist unabhängig von der Gaszusammensetzung und dem Umgebungsdruck.

Besonders bevorzugt ist es nach der Erfindung, dass die Zuführeinrichtung eine Befeuchtungseinrichtung für die zugeführte Inspirationsluft aufweist. Hierdurch kann einem unerwünschten Wasserverlust bei der Beatmung entgegengewirkt werden. Die Befeuchtungseinrichtung kann beispielsweise als aktive Befeuchtungseinrichtung, insbesondere als Vernebler, Verdunster und/oder Sprudler ausgebildet sein. Die erfindungs-

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gemäße Feuchtemesseinrichtung kann zur überwachung der Funktion der Befeuchtungseinrichtung vorgesehen sein.

Eine besonders hohe Zuverlässigkeit bei der Befeuchtung ist nach der Erfindung dadurch gegeben, dass die Befeuchtungseinrichtung eine passive Befeuchtungseinrichtung ist, mit welcher Luftfeuchte aus der Exspirationsluft speicherbar und die gespeicherte Feuchte der anschließend zugeführten Inspirationsluft zuführbar ist. Unter einer passiven Befeuchtungseinrichtung kann insbesondere eine Befeuchtungseinrichtung verstanden werden, die unabhängig von äußeren Energiequellen und/oder Wasserreservoiren ist. Eine solche passive Befeuchtungseinrichtung kann auch als Heat and Moisture Exchanger (HME) bezeichnet werden. Ein solcher Heat and Moisture Ex- changer entzieht der Exspirationsluft des Patienten Wärme und Feuchtigkeit, speichert sie reversibel im Innenmaterial und führt sie beim anschließenden Inspirationsvorgang der Atemluft zu. Eine erfindungsgemäße Feuchtemesseinrichtung ermöglicht dabei in besonders einfacher und genauer Weise eine überprüfung der Leistungsfähigkeit der passiven Befeuchtungseinrichtung. Insbesondere kann hierzu die Feuchtemesseinrichtung zur Bestimmung der Restfeuchte der von der passiven Befeuchtungseinrichtung entfeuchteten Exspirationsluft vorgesehen sein. Hierfür ist die Feuchtemesseinrichtung geeigneterweise unterstromig der passiven Befeuchtungseinrichtung angeordnet. Ein niedriger Feuchtegehalt der Exspirationsluft kann dabei als Hinweis auf eine befriedigende Atemgasklimatisierung gesehen werden.

Grundsätzlich ist es möglich, die Kondensationsoberfläche durch das Messgas hindurch mit Licht zu bescheinen und zum Bestimmen des Betauungszustandes die in das Messgas zurückreflektierte Lichtintensität nachzuweisen. Eine solche so genannte Tauspiegelanordnung kann jedoch vergleichsweise anfällig gegenüber Messgasverunreinigungen, beispielsweise Staub und Aerosolen, sein, da diese Verunreinigungen in den Strahlengang gelangen können und somit die zum Nachweis der Betauung herangezogene, rückreflektierte Lichtintensität beeinflussen können. Besonders bevorzugt ist es daher, dass die Kondensationsoberfläche auf einem Lichtwellenleiter angeordnet ist, und dass die optische Nachweiseinrichtung eine Lichtquelle zum Aussenden von Licht durch den Lichtwellenleiter hindurch auf die Kondensationsoberfläche und einen Lichtempfänger zum Ermitteln des von der Kondensationsoberfläche in den Lichtwellenleiter zurückreflektierten Lichtes aufweist. In diese Ausführungsform verläuft der Messstrahlengang im Inneren des Lichtwellenleiters und es wird die interne Reflexion, insbeson-

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dere Totalreflexion, des Lichtes an der Kondensationsoberfläche zum Nachweis der Betauung herangezogen. Diesem Ausführungsbeispiel liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich bei ändernder Betauung der Kondensationsoberfläche der Anteil des intern auf die Kondensationsoberfläche eingestrahlten Lichtes ändert, der aus dem Wellenleiter in die Umgebung ausgekoppelt wird. Entsprechend ändert sich hierbei die in den Lichtwellenleiter zurückreflektierte Lichtintensität, so dass diese Intensität ein Maß für die Betauung darstellt.

Da bei einer auf dem Prinzip der internen Reflexion basierenden Feuchtemesseinrichtung der reflektierte Messstrahlengang nicht durch das Messgas, sondern auf der dem Gas abgewandten Seite der Kondensationsoberfläche durch den Lichtwellenleiter hindurch verläuft, ist diese Anordnung vergleichsweise unempfindlich gegenüber Verschmutzungen im Messgas. überdies erlaubt eine solche Anordnung eine besonders kompakte Bauform, da die Lichtquelle und der Lichtempfänger in der unmittelbaren Nähe der Kondensationsoberfläche, insbesondere unmittelbar auf dem Lichtwellenleiter, angebracht werden können, ohne dass hierzwischen ein Durchgangskanal für das Messgas gegeben sein muss. Die kompakte, insbesondere modulare Ausführung erlaubt wiederum eine besonders einfache Anordnung an der Zuführleitung oder Abführleitung der Zuführeinrichtung bzw. der Abführeinrichtung des Beatmungsgerätes. überdies muss bei der auf dem Prinzip der internen Reflexion basierenden Nachweiseinrichtung lediglich die Kondensationsoberfläche mit dem Messgas in Verbindung stehen, während die Lichtquelle und der Lichtempfänger vom Messgas beabstandet auf der der Kondensationsoberfläche abgewandten Rückseite des Lichtwellenleiters angeordnet werden können. Dies ermöglicht es, die Komponenten der Feuchtemesseinrichtung, insbesondere die Lichtquelle und den Lichtempfänger, in besonders einfacher Weise gegenüber dem Messgas abzudichten, so dass eine besonders hohe Korrosionsbeständigkeit gegeben ist.

Insbesondere können alle elektronischen und optischen Komponenten in besonders einfacher Weise in einem Gehäuse angeordnet sein. Da nur die Kondensationsoberfläche offen liegen muss, ist auch eine besonders einfache Reinigung der Feuchtemesseinrichtung gegeben.

Für eine besonders einfache Bauform ist die Kondensationsoberfläche geeigneterweise eben ausgebildet. Der Lichtwellenleiter ist vorzugsweise zumindest annähernd platten-

förmig und/oder quaderförmig ausgebildet. Vorzugsweise besteht der Lichtwellenleiter aus Glas. Der Lichtwellenleiter kann an der Kondensationsoberfläche beschichtet sein. Beispielsweise kann an der Kondensationsoberfläche eine Passivierungsschicht aus Siliziumdioxyd vorgesehen sein.

Insbesondere im Hinblick auf die Signalauswertung ist es besonders vorteilhaft, dass mit der Lichtquelle ein Lichtbündel im Lichtwellenleiter erzeugbar ist, dessen Einfallswinkel auf die Kondensationsoberfläche zwischen dem Grenzwinkel des übergangs Lichtwellenleiter/Luft und dem Grenzwinkel des übergangs Lichtwellenleiter/Wasser liegt. Bei einer solchen Anordnung kommt es bei trockener Kondensationsoberfläche zu einer Totalreflexion des intern auf die Kondensationsoberfläche eingestrahlten Lichtes. Sobald sich Kondensat auf der Kondensationsoberfläche niederschlägt, wird hingegen ein Teil des eingestrahlten Lichtes aus dem Lichtwellenleiter ausgekoppelt und die zum Lichtempfänger zurückreflektierte Lichtintensität nimmt ab.

Für eine besonders hohe Messgenauigkeit ist die Kondensationsoberfläche geeigneterweise semihydrophob ausgebildet, wobei Semihydrophobizität insbesondere im Sinne der Veröffentlichungen WO2006/015734A1 und/oder DE102004038397B zu verstehen ist.

Im Hinblick auf die Messgenauigkeit ist es weiterhin vorteilhaft, dass die Lichtquelle und der Lichtempfänger so angeordnet sind, dass das von der Lichtquelle ausgehende Licht den Lichtempfänger nach mehrfacher interner Reflexion im Lichtwellenleiter erreicht. Zu diesem Zweck kann beispielsweise der Abstand zwischen Lichtquelle und Lichtempfänger deutlich größer, insbesondere um zumindest eine Größenordnung größer, als die Dicke des Lichtwellenleiters senkrecht zur Kondensationsoberfläche gewählt werden.

Die Kosten für die Feuchtemesseinrichtung können bei besonders hoher Zuverlässigkeit weiter dadurch gesenkt werden, dass die Mittel zum Einstellen der Temperatur der Kondensationsoberfläche als Peltierelement ausgebildet sind. Geeigneterweise ist dieses Peltierelement mittig zwischen der Lichtquelle und dem Lichtempfänger angeordnet.

Vorzugsweise ist das Peltierelement einerseits am Lichtleiter und andererseits an einem Gehäuse der Feuchtemesseinrichtung angeordnet. In diesem Fall kann die Wärmeableitung vom Peltierelement durch das Gehäuse erfolgen. Im Hinblick auf die Wärmeab-

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leitung besonders vorteilhaft ist es, dass zumindest die mit dem Peltierelement in Kontakt stehenden Gehäuseteile metallisch ausgebildet sind. Als Metallmaterial kann beispielsweise Kupfer, insbesondere vernickeltes Kupfer, und/oder Aluminium, insbesondere Gussaluminium, verwendet werden.

Beim Betrieb des erfindungsgemäßen Beatmungsgerätes wird die Inspirationslufttemperatur typischerweise auf etwa 3°C unterhalb der Körpertemperatur eingestellt, also auf etwa 34°C. Der Feuchtegehalt der Inspirationsluft darf nach ISO 8185 33 mg/l nicht unterschreiten, was einer Taupunkttemperatur von mindestens etwa 32°C entspricht. Das heißt, im Normalbetrieb darf der Taupunktabstand maximal -2° betragen. Als Maximaltemperatur für die Inspirationsluft ist typischerweise 42° anzunehmen. Der messtechnisch relevante Temperaturbereich erstreckt sich somit von 32 ⁰ C bis 42°C. Die Ab- kühl-/Aufheizleistung, die von den Mitteln zum Einstellen der Temperatur, insbesondere vom Peltierelement, erbracht werden muss, beträgt somit im Regelfall etwa +/- 5°C. Die zur Wärmeableitung des Peltierelementes erforderliche Kühlfläche kann somit vergleichsweise klein gestaltet werden.

Zur besonders genauen Taupunkt- und somit Feuchtebestimmung ist es vorteilhaft, dass die Feuchtemesseinrichtung einen Oberflächentemperatursensor zum Bestimmen der Temperatur der Kondensationsoberfläche aufweist. Dieser Sensor ist geeigneterweise auf der Kondensationsoberfläche angeordnet und weist insbesondere einen temperaturabhängigen Leiter auf. Beispielsweise kann der Oberflächentemperatursensor eine temperaturabhängige Leiterschicht aufweisen, die auf der Kondensationsoberfläche aufgebracht, beispielsweise aufgedampft, ist.

Eine besonders zuverlässige Feuchtebestimmung ist dadurch gegeben, dass die Feuchtemesseinrichtung eine Steuerung aufweist, die dafür eingerichtet ist, die Temperatur der Kondensationsoberfläche mittels der Mittel zum Einstellen der Temperatur der Kondensationsoberfläche zu variieren, eine änderung des Betauungszustandes der Kondensationsoberfläche mittels der optischen Nachweiseinrichtung nachzuweisen, die Temperatur der Kondensationsoberfläche, bei der die änderung des Betauungszustandes aufgetreten ist, zu bestimmen, und aus dieser Temperatur die Feuchte zu ermitteln. Zur Ermittelung der Feuchte, insbesondere des relativen Feuchtegehaltes, aus der genannten Temperatur können weitere Messgrößen, wie beispielsweise die Messgastemperatur herangezogen werden.

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Für eine besonders aussagekräftige überwachung der Beatmung und/oder für eine besonders hohe Präzision bei der Bestimmung der Feuchte, insbesondere der relativen Luftfeuchtigkeit, ist es vorteilhaft, dass die Feuchtemesseinrichtung einen Gastemperaturfühler zum Bestimmen der Temperatur der an der Feuchtemesseinrichtung vorbeiströmenden Luft aufweist. Der Gastemperaturfühler und der Lichtwellenleiter bilden vorzugsweise eine Einheit und/oder sind an einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Insbesondere kann der Gastemperaturfühler auf dem Lichtwellenleiter, beispielsweise neben der Kondensationsoberfläche angeordnet sein. Der Temperaturfühler kann aber auch bezüglich der Kondensationsoberfläche vorstehend ausgebildet sein, so dass er in den Atemgasstrom hineinragt. Der Gastemperaturfühler kann beispielsweise einen temperaturabhängigen Leiter aufweisen. Insbesondere kann eine temperaturabhängige Leiterschicht vorgesehen sein, die am Lichtwellenleiter angeordnet ist. In diesem Fall kann der Gastemperaturfühler auch als Schichtsensor bezeichnet werden. Der temperaturabhängige Leiter kann beispielsweise Platin aufweisen.

Eine konstruktiv besonders einfache Anordnung ist dadurch gegeben, dass zumindest ein Teil der Feuchtemesseinrichtung an einer Leitung der Zuführeinrichtung bzw. der Abführeinrichtung angeordnet ist. Bei der Leitung kann es sich beispielsweise um ein Rohr oder um einen Schlauch handeln. Insbesondere wenn die Leitung als Wegwerfteil ausgebildet ist, das zum einmaligen Gebrauch bestimmt ist, ist es vorteilhaft, dass die Feuchtemesseinrichtung lösbar an der Leitung angeordnet ist. Für eine lösbare Verbindung kann die Feuchtemesseinrichtung beispielsweise formschlüssig und/oder bündig an der Leitung angeordnet sein. Insbesondere kann die Feuchtemesseinrichtung mittels eines Schiebeverschlusses und/oder mittels eines Schnappverschlusses an der Leitung angeordnet sein. Geeigneterweise ist die Feuchtemesseinrichtung so ausgebildet, dass sie direkt von außen auf die Leitung aufgeschnappt und/oder geschoben werden kann. Eine lösbare Anordnung ermöglicht die Wiederverwendung der Feuchtemesseinrichtung.

Für einen besonders einfachen konstruktiven Aufbau ist es ferner vorteilhaft, dass die Leitung für eine Gasverbindung der Kondensationsoberfläche mit dem Inneren der Leitung in ihrem Mantel eine Durchgangsöffnung aufweist.

Neben einem Beatmungsgerät umfasst die Erfindung auch die Verwendung der hier beschriebenen Feuchtemesseinrichtung zum Bestimmen der Feuchte der einem Patien-

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ten mittels eines Beatmungsgerätes zugeführten Inspirationsluft und/oder der vom Patienten abgeführten Exspirationsluft. Die Erfindung umfasst ferner die beschriebene Feuchtemesseinrichtung zur Verwendung in einem Beatmungsgerät.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, die schematisch in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen schematisch:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Beatmungsgerät mit einer Feuchtemesseinrichtung;

Fig. 2 eine geschnittene Ansicht der Feuchtemesseinrichtung aus Fig. 1 ;

Fig. 3 eine geschnittene Detailansicht der Feuchtemesseinrichtung aus Fig. 2;

Fig. 4 eine Seitenansicht auf das Gehäuse der Feuchtemesseinrichtung aus Fig.

2;

Fig. 5 eine Stirnansicht der Feuchtemesseinrichtung aus Fig. 2;

Fig. 6 eine Seitenansicht der Feuchtemesseinrichtung aus Fig. 2 zur Darstellung von Halteelementen zur Halterung der Feuchtemesseinrichtung an einer Leitung;

Fig. 7 und 8 Stirnansichten zweier unterschiedlich befestigter Feuchtemesseinrichtungen;

Fig. 9 eine Draufsicht auf die Feuchtemesseinrichtung aus Fig. 2 von unten; und

Fig. 10 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Feuchtemesseinrichtung von unten.

Gleichwirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Beatmungsgerätes ist schematisch in Fig. 1 dargestellt. Das Beatmungsgerät weist eine Zuführeinrichtung 2 mit einer Leitung 4 zum Zuführen von Atemluft zu einem Patienten und eine Abführeinrichtung 3 mit einer Leitung 5 zum Abführen von Atemluft vom Patienten auf. Die Leitungen 4 und 5

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münden in einen Tubus 6, der zum Einführen in die Luftröhre des Patienten vorgesehen ist.

Die Leitungen 4, 5 sind an einem Ventilator 7 angeordnet, welcher der Leitung 4 Atemluft zuführt und aus der Leitung 5 Atemluft abführt.

An der Leitung 4 der Zuführeinrichtung 2 ist eine Befeuchtungseinrichtung 8 zum Anreichern der vom Ventilator 7 zuströmenden Luft mit Feuchtigkeit vorgesehen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist an der Leitung 4 unterstromig der Befeuchtungseinrichtung 8 ferner eine Feuchtemesseinrichtung 1 vorgesehen, um den Feuchtegehalt der zuströmenden Luft im Anschluss an die Befeuchtung zu kontrollieren.

Die Feuchtemesseinrichtung 1 ist in Fig. 2 und insbesondere in den Figuren 3 und 9 im Detail dargestellt. Sie weist einen als ebene Glasplatte ausgebildeten Lichtwellenleiter 11 auf, an dem eine Kondensationsoberfläche 10 ausgebildet ist. Diese Kondensationsoberfläche 10 steht über eine Durchgangsöffnung 20, die im Mantel der Leitung 4 ausgebildet ist, mit dem im Inneren der Leitung 4 strömenden Messgas in Fluidverbin- dung. Zum Nachweise des Betauungszustandes der Kondensationsoberfläche 10 ist eine optische Nachweiseinrichtung 16 vorgesehen, welche eine als Leuchtdiode ausgebildete Lichtquelle 17 und einen als Photodiode ausgebildeten Lichtempfänger 18 aufweist. Lichtquelle 17 und Lichtempfänger 18 sind auf der dem Leitungsinneren und somit dem Messgas abgewandten Seite des Lichtwellenleiters 11 angeordnet. Mittels der Lichtquelle 17 ist ein Lichtbündel erzeugbar, welches durch den Lichtwellenleiter 11 hindurch auf die Kondensationsoberfläche 10 fällt, je nach Betauungszustand der Kondensationsoberfläche 10 wieder in den Lichtwellenleiter 11 zurückreflektiert wird und schließlich vom Lichtempfänger 18 nachgewiesen wird.

Mittig zwischen der Lichtquelle 17 und Lichtempfänger 18 sind als Peltierelement ausgebildete Mittel 13 zum Einstellen der Temperatur der Kondensationsoberfläche 10 vorgesehen. Die als Peltierelement ausgebildeten Mittel 13 liegen dabei auf der der Kondensationsoberfläche 10 abgewandten Rückseite des Lichtwellenleiters 11 am Lichtwellenleiter 11 an, so dass über den Lichtwellenleiter 11 eine thermische Kopplung zwischen der Kondensationsoberfläche 10 und den Mitteln 13 gegeben ist.

Die Lichtquelle 17 und der Lichtempfänger 18 sind auf einer gemeinsamen Leiterplatte 31 angeordnet, auf der darüber hinaus weitere elektronische Bauelemente 34, bei-

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spielsweise zur Signalverarbeitung, vorgesehen sind. An der Leiterplatte 31 ist ein Kabel 32 zur Messwertausgabe angeschlossen.

Die Kondensationsoberfläche 10 ist semihydrophob ausgebildet und weist eine Silizi- umdioxid-Passivierungsbeschichtung auf. Die Kondensationsoberfläche 10 ist geeigneterweise glatt, dass heißt insbesondere, ihre Rauigkeit ist geringer als die Wellenlänge des Lichtes.

An der Leiterplatte 31 der Feuchtemesseinrichtung 1 ist ferner ein Gastemperaturfühler 25 vorgesehen, der von der Feuchtemesseinrichtung 1 vorsteht und in das Innere der Leitung 4 hineinreicht. Mittels dieses Gastemperaturfühlers 25 kann die Temperatur des an der Kondensationsoberfläche 10 vorbeiströmenden Gases bestimmt werden.

Wie insbesondere Fig. 9 zeigt, ist auf der Oberfläche des Lichtwellenleiters 11 in der Umgebung der Kondensationsoberfläche 10 ein Oberflächentemperatursensor 21 vorgesehen. Dieser Oberflächentemperatursensor 21 wird durch einen temperaturabhängigen Leiter gebildet, der als Schicht auf der Oberfläche des Lichtwellenleiters 11 aufgebracht ist und der die Kondensationsoberfläche 10 U-förmig umgibt. Mittels dieses Oberflächentemperatursensors 21 kann die Temperatur der Kondensationsoberfläche 10 bestimmt werden.

Die Leiterplatte 31 mitsamt Lichtquelle 17, Lichtempfänger 18 und elektronischen Bauelementen 34 sowie die Mittel 13 zum Einstellen der Temperatur der Kondensationsoberfläche 10 sind in einem Gehäuse 40 eingehaust. Dieses Gehäuse 40 weist ein erstes Gehäuseteil 41 auf, das die Feuchtemesseinrichtung 1 auf der der Kondensationsoberfläche 10 abgewandten Rückseite abschließt. Dieses erste Gehäuseteil 41 ist metallisch ausgebildet. Es weist einen Vorsprung 45 auf, der in das Gehäuseinnere vorsteht und an die als Peltierelement ausgebildeten Mittel 13 zum Einstellen der Temperatur der Kondensationsoberfläche 10 angrenzt. Hierdurch wird eine thermische Kopplung zwischen dem metallischen ersten Gehäuseteil 41 und den als Peltierelement ausgebildeten Mitteln 13 geschaffen, so dass das erste Gehäuseteil 41 als Temperatursenke dienen kann.

Das Gehäuse 40 weist ferner ein ringartiges, zweites Gehäuseteil 42 auf, in dem das erste Gehäuseteil 41 eingebettet ist und welches unterseitig an den Lichtwellenleiter 11 angrenzt. Das zweite Gehäuseteil 42 ist aus Kunststoff ausgeführt.

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Eine Befestigungsmöglichkeit der Feuchtemesseinrichtung 1 an der Leitung 4 ist in den Figuren 4 bis 6 dargestellt. Zur Befestigung sind demnach parallel zur Leitung 4 verlaufende Nuten 47, 47' an dem zweiten Gehäuseteil 42 des Gehäuses 40 der Feuchtemesseinrichtung 1 vorgesehen. An der Leitung 4 sind zwei Schnappelemente 48, 48' angeordnet, die quer zum Leitungsverlauf von der Leitung 4 vorstehen. Diese biegsamen Schnappelemente 48, 48' weisen jeweils eine Nase 49, 49' auf, welche jeweils in eine der Nuten 47, 47' eingreifen kann und das Gehäuse 40 an der als Rohr ausgebildeten Leitung 4 sichern kann.

Weitere unterschiedliche Befestigungsmöglichkeiten sind in den Figuren 7 und 8 dargestellt. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 7 ist das Gehäuse 40 mittels einer Schiebeverbindung an einem Sockelelement 53 gesichert, das von der Leitung 5, im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Abführeinrichtung 3, vorsteht. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 8 weist das Gehäuse 40 eine konkave, zylindersegmentförmige Ausnehmung auf, so dass sich das Gehäuse 40 an den Mantel der Leitung 5 anschmiegen kann.

Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Feuchtemesseinrichtung 1. Verglichen mit dem Ausführungsbeispiel der Fig. 9, bei dem ein vorstehender Gastemperaturfühler 25 vorgesehen ist, der in das Innere der Leitung 4 hineinragt, ist beim Ausführungsbeispiel der Fig. 10 der Gastemperaturfühler 26 durch einen temperaturabhängigen Leiter gegeben, der als aufgedampfte Schicht am Lichtwellenleiter 11 vorgesehen ist.

Die in den Figuren dargestellten Feuchtemesseinrichtungen 1 können sowohl an der Leitung 4 der Zuführeinrichtung 2 als auch an der Leitung 5 der Abführeinrichtung 3 angeordnet werden. Die jeweils angegebenen Leitungen sind also nur als Beispiele anzusehen.

Das erfindungsgemäße Beatmungsgerät ist vorzugsweise zum aktiven, externen Beatmen des Patienten vorgesehen und weist hierzu geeigneterweise eine Pumpeinrichtung für die Luft auf. Grundsätzlich kann die Beatmungseinrichtung jedoch auch als reine Messeinrichtung für die Luftfeuchte, insbesondere der Exspirationsluft, ausgebildet sein, bei welcher die Luftströmung durch die natürliche Atemtätigkeit des Patienten bewirkt wird.