热线传感器、热线模块和医学仪器的制作方法

本发明涉及麻醉或人工呼吸仪器（Beatmungsgerät）以及这种麻醉或人工呼吸仪器的热线传感器，该热线传感器在那里设置用于探测关于吸入的和/或呼出的呼吸空气的测量值。

背景技术：

热线传感器在惠特斯通测量桥中包括电加热的测量线以及补偿线。所述测量线在测量运行中将热发出到旁边流动的介质、例如呼吸气体处。所述介质的流动速度越高，则所述测量线的冷却就越多。根据所述测量线的所引起的温度波动以及由此所牵涉的电阻的变化能够借助于所述测量桥以原则上本身已知的类型和方式来求得相应介质的流动速度以及由此例如呼吸气体体积流。

所述测量线尤其是所述热线传感器的磨损部件并且要求定期更换。在更换时能够出现以下情况，即在其中所述测量线由大的电流流过并且由此加热到如其在正常测量运行时所得到的温度之上。这降低所述测量线的可使用性（使用寿命）或者在更换时已经导致所述测量线的直接的破坏（“烧穿”）。

为了避免所述问题已知不同的方式（Ansätze），然而这些方式要求对相应的仪器、也就是例如麻醉或人工呼吸仪器进行改型。在这种改型的范围内例如安装保护电路或类似结构，其功能的目的在于，避免所述测量线的过热或烧穿。这些改型是不经济的。

技术实现要素：

由此出发，本发明的任务在于说明一种备选的解决方案用来保护热线传感器的测量线。

该任务按本发明借助于带有相应独立的装置权利要求的特征的热线传感器并且借助于带有相应独立的装置权利要求的特征的、规定且设立成用于联接到热线传感器的电路处的热线模块得到解决。

在如下热线传感器中（即其具有能够电以及机械可松开地与所述热线传感器的电路连接的热线模块，所述热线模块包括第一和第二热线、也就是测量线和补偿线）设置成，用于将所述补偿线与所述热线传感器的电路导电连接的接触部相对于用于将所述测量线与所述热线传感器的电路导电连接的至少一个接触部实施为超前接触部。在规定且设立成用于联接到热线传感器的电路处的热线模块中（所述热线模块包括第一和第二热线。也就是测量线和补偿线）设置成，配属于所述测量线的是第一接触对以用于所述测量线的接触并且配属于所述补偿线的是第二接触对以用于所述补偿线的接触，并且所述第二接触对的接触部相对于所述第一接触对的接触部中的至少一个实施为超前接触部。

在此提出的热线传感器或热线模块的优点在于，由于所述超前接触部可靠地避免所述测量线的不希望的提早的通电。这里所提出的创新方案的特别的优点在于，用简单的器件也就是例如在没有机械上消耗的措施和/或所述热线传感器的电路的补充方案的情况下确保了可靠地避免所述测量线的不希望的提早的通电。

在针对热线模块的权利要求中定义的解决方案基于，所述超前接触部是所述热线模块的部件。当然，这不是强制必须的。所述超前接触部同样能够位于所述热线传感器的侧上并且相应地属于所述热线传感器的电路。在针对所述热线传感器的权利要求中没有说出有关所述超前接触部的位置。如下说法（即据此用于将所述补偿线与所述热线传感器的电路导电连接的接触部相对于用于将所述测量线与所述热线传感器的电路导电连接的至少一个接触部实施为超前接触部）包括并且应该包括的是，所述超前接触部能够位于所述热线模块的侧上或者所述热线传感器的其余的电路的侧上。这一点在所述热线模块的其它描述中也始终能够一起读出（mitzulesen）并且应该通过这种说明也明确适用为被前面的描述所包含。

本发明的有利的设计方案是从属权利要求的主题。在此所使用的引用（Rückbeziehungen）指出通过相应从属权利要求的特征来进一步构造主权利要求的主题，并且不能够理解为放弃实现对于所引用的从属权利要求的特征组合的独立自主的具体的（gegenständlichen）保护。此外，鉴于权利要求在后置的权利要求中的特征的更详细的具体化中的设计方面要从以下出发，即在相应前面的权利要求中不存在这种限制。

在所述热线模块的实施方式中设置成，第二接触对的两个接触部相对于第一接触对的两个接触部实施为超前接触部。这相对于所述热线模块的总的实施方式是如下特点，即在其中所述第二接触对的两个接触部相对于所述第一接触对的两个接触部之一实施为超前接触部。所述实施方式也确保了所述补偿线在将所述热线模块每次联接（插接过程）到所述热线传感器的其余的电路处时在时间上在所述测量线之前进行电接触，从而在所述补偿线电接触之前不能够获得通过所述测量线的电流（Stromfluss）。

在所述热线模块的另一实施方式中设置成，（用于接触所述测量线的）第一接触对的接触部和（用于接触所述补偿线的）第二接触对的接触部实施为销钉，从而分别获得销钉对，并且所述第二接触对的接触部相对于所述第一接触对的接触部中的至少一个或者相对于所述第一接触对的两个接触部实施为超前接触部，方法是所述第一接触对的销钉中的至少一个或所述第一接触对的两个销钉构造得比所述第二接触对的销钉短。当然也能够以其它接触元件、例如电路板上的导体电路或接触舌来代替销钉。

在所述热线模块的另一实施方式中设置成，其具有用于在与所述热线传感器的电路连接时轴向引导和/或调节所述热线模块的器件。在此，在将所述热线模块与所述热线传感器的电路连接时的插接过程的方向理解为轴向的方向。通常，所述插接过程的方向与以销钉、舌或类似物的形式的接触部的定向相一致。借助于这种调节器件确保了所述插接过程中所述热线模块的定义的位置。这确保了所述热线模块的倾斜位置也不能够引起所述测量线的提早的电接触以及通电。这种器件能够实施为榫槽连接件，如这例如由电仪器的插座以及所属的联接插接件所已知的那样。所述热线模块的接触部或者所述热线模块的各个接触部或所述接触部之一也能够用作这样的调节器件，如这例如在所谓的欧洲式插接件中是这样的情况那样。

附图说明

下面根据附图更详细地解释本发明的实施例。彼此相应的物体或元件在所有附图中设有相同的附图标记。

实施例不应理解为对本发明的限制。更确切地说，在本公开文件的范围内可实现修改方案和改型方案、尤其如下变型方案以及组合方案，即其对于本领域技术人员来说能够关于任务的解决方案方面例如通过组合或修改各个的结合在总的或专门的说明书部分中进行描述的以及包含在权利要求和/或附图中的特征来得知并且通过能够组合的特征来得到新的主题。

其中

图1示出带有包含在其中的热线、也就是测量线和补偿线的热线传感器的电路，

图2示出可联接到所述热线传感器的电路处的热线模块，所述热线模块包括所述测量线和所述补偿线以及超前接触部用于在时间上接触所述测量线之前接触所述补偿线，

图3示出按图1的、带有按图2的热线模块的引入插槽中的插接件的电路，其中，由于由所述热线模块所包含的、用于接触所述补偿线的超前接触部来确保在时间上在接触所述测量线之前导电接触所述补偿线，

图4示出按图1和图3的热线传感器的电路的插槽的侧视图以及在其上按图2的热线模块，带有其规定成用于引入所述插槽中的插接件，其中，个别插接件实施为超前接触部，从而在时间上在接触所述测量线之前获得导电接触所述补偿线，

图5示出所述热线模块的以及设置成用于联接所述热线模块的联接元件的实施方式，带有用于轴向调节所述热线模块的器件。

附图标记列表

10 热线传感器

12 文丘里管

14 热线模块

16 （上面的第一）桥分支

17 （上面的第二）桥分支

18 （下面的第一）桥分支

19 （下面的第二）桥分支

22、24 中间量取部（Mittelabgriff）

26 测量线

28 补偿线

30 测量电阻

32 参考电阻

34 平衡电阻

36 运算放大器电路

38 开关元件（Schaltelement）

40、42 电阻网络

44 测量电压联接部

52 （所述第一接触对的）接触部

54 （所述第一接触对的）接触部

56 （所述第二接触对的）接触部

58 （所述第二接触对的）接触部

60 联接/插槽元件

64 凸缘

66 在所述凸缘处的突起（轴向的调节器件）

68 空隙（所述轴向的调节器件的容纳部）

U_B 运行电压

U_M 测量电压

P1、P2 电势

B 插槽

S 插接件。

具体实施方式

图1中的示图以示意性简化的方式示出了热线传感器10的电路。图2中的示图以同样示意性简化的方式为了说明所述热线传感器10的使用情况示出了热线传感器10的、装入到本身没有示出的麻醉或人工呼吸仪器的用作文丘里管12的管中的热线模块14。该文丘里管12在图2中的示图中沿着所述文丘里管的中纵轴线剖开地示出。

根据图1，所述热线传感器10的电路包括下面简称为测量桥的、原则上本身已知的惠特斯通桥（惠特斯通电阻测量桥），带有四个桥分支16、17、18、19、也就是两个为了进行区别而称作上面的桥分支16、17（上面的第一桥分支16、上面的第二桥分支17）的桥分支以及两个相应称作下面的桥分支18、19（下面的第一桥分支18、下面的第二桥分支19）的桥分支。上面的桥分支16、17和下面的桥分支18、19分别串联（分压器）。这两个分压器（一方面桥分支16连同桥分支18以及另一方面桥分支17连同桥分支19）处于相互并联。在所述测量桥的所谓的平衡状态下，在这两个分压器的中间量取部22、24之间众所周知地没有获得电势差。

所述热线传感器10例如用作用于测量运动的气体量、例如流过所述文丘里管12的气体量的流动速度的测量设备，并且这种应用在此处于关注的中心。在将热线传感器10用作传感机构结合借助于麻醉或人工呼吸仪器来控制和/或监视病人的人工呼吸时，考虑吸入的和/或呼出的呼吸空气作为运动的气体量并且相应地借助于所述热线传感器10测定在所述热线传感器10旁边流过的呼吸空气的流动速度。用所述流动速度以及相应已知的、空气道的几何形状（所述热线传感器10布置在所述空气道中）能够求得吸入的和呼出的空气体积。如果后面谈及气体或者流动的气体体积，则相应地能够将空气或呼吸空气始终一起读作原则上任意气体的特殊形式。

为了作用为热线传感器（热电气流计）10，所述测量桥一方面包括测量线26并且另一方面包括以很薄的（“极细的”；例如具有10μm到15μm的直径）线的形式的补偿线28，该很薄的线由具有高的传导能力的金属、也就是例如铂制成。

在图2中的示图中能够看到，在插入到文丘里管12中的热线传感器10中，所述测量线26横向于或者基本上横向于所述文丘里管12的纵轴线定向并且所述补偿线28平行于或者基本上平行于所述文丘里管12的纵轴线定向。所述补偿线例如以相对于所述文丘里管12的纵轴线20°到60°范围内的角度的布置在以热线传感器10的气流测定法（Anemometrie）的实际设计方案中是可行的。在所示的实施方式中，所述测量线26形成上面的第一桥分支16并且所述补偿线28形成上面的第二桥分支17。这两个线26、28在下面单个地或者一起地还称作热线26、28。带有所述测量线26的上面的第一桥分支16连同随后下面的桥分支18形成所述测量桥的测量分支。相应地，带有所述补偿线28的上面的第二桥分支17连同随后的下面的桥分支19形成所述测量桥的补偿分支。

在测量运行中所述测量线26被供以电流，该电流是通过所述补偿线28的电流的大约五倍。这由合适地选择在引导到所述测量线26的桥分支18中的测量电阻30的电阻值、在引导到所述补偿线28的桥分支19中的参考电阻32的电阻值以及例如作为可调整的电阻（电势计）或以倍增（multiplizierenden）D/A转换器的形式实施的平衡电阻34的电阻值来引起，所述平衡电阻与所述测量线26并联。由此，在所述热线传感器10的运行中并且在大约20°的环境温度下，在所述测量线26处获得130°数量级的温度并且在所述补偿线28处获得30°数量级的温度。通过合适地调整所述平衡电阻34来建立所述测量桥的平衡的状态（均衡状态）。

如果在测量运行期间通过在旁边流动的气体、例如呼吸空气来排出所述测量线26的热能，则干扰所述测量桥的直到现在的均衡状态。那么随着温度的下降，所述测量线26的电阻也下降。这通过所述电路借助于提高的电流馈入到所述测量线26中来进行平衡以用于再度建立均衡。

借助于由运算放大器电路36和能够以此操控的开关元件38构成的组合如下进行电流馈入/电流跟踪（Stromnachführung），使得在这两个热线26、28（测量线26、补偿线28）之间的由于温度差引起的电阻差以及在这两个分压器的中间量取部22、24之间的与此伴随的电势差保持恒定。所述运算放大器电路36可选地以刚好一个运算放大器的形式来实施。作为开关元件38考虑可电子操控的开关、尤其以双极或场效应晶体管或类似物的形式的可电子操控的开关。所述运算放大器电路36间接联接到所述两个中间量取部22、24处，并且由此比较在那里出现的电势P1和P2。在所示出的实施方式中，所述运算放大器电路36一方面通过并联于所述测量线26的平衡电阻34联接到在所述测量线26处的中间量取部22处，并且另一方面通过电阻网络40、42联接到在所述补偿线28处的中间量取部24处。在借助于所述运算放大器电路36检测的电势差的情况下，通过所述运算放大器电路36的输出端来操控所述开关元件38并且由此建立与施加的运行电压U_B的连接，从而电流流入所述测量桥中，相应于所述电阻值地分到“右边的”桥分支16、18上以及“左边的”桥分支17、19上，并且由此引起提高前面冷却的测量线26的温度。在此流动经过所述测量线26的电流是用于在所述测量线26旁边流过的气体量的尺度。为了测量技术上的探测，例如考虑由于电流而在所述测量电阻30上下降的电压。所述测量电阻30在所示出的实施方式中用作串联的测量分路（serieller Messshunt）并且这优选涉及精密电阻、例如涉及具有0.1%到0.5%范围内的电阻公差的精密电阻。在所述测量电阻30上下降的电压能够在测量电压联接部44处量取为测量电压U_M。所述补偿线28似乎作为电阻测量感测器来用于补偿在所述热线传感器10的连续运行中气体温度的变化。在没有防止所述热线26、28的过度通电的保护电路的情况下能够获得以下情况，即在其中所述测量线26在时间上在所述补偿线28之前由电流流过。在这种情况下，电流没有基于通过桥电路的配置来调整的比例（例如5:1；参见上面）流过所述测量线26。更确切地说，对于一定的时间间隔来说，最大的电流流过所述测量线26，如所述最大的电流此外例如在所述测量线26的最大冷却时、也就是在最大流动量（>150 l/min）下在测量运行中所获得的那样。这种最大电流一直流动，直到所述补偿线28也被电流流过并且电流在所述桥电路中分到两个热线26、28上并且此外从施加在所述运算放大器电路36的输入端处的电势差中获得。

在时间上在所述补偿线28之前这样对所述测量线26进行通电引起所述测量线26在这段时间内明显在原本设置的、<180℃的运行温度之上运行。所述测量线26在此能够加热直至到300℃以及更高。这种无意高的加热能够对所述测量线26的形状及其材料状态产生影响。从中产生了可能的后果问题、如例如所使用的导体材料、例如铂的老化和/或所使用的导体材料的电阻/温度特性的改变。这又能够引起所述测量线26的以及由此所述热线传感器10整体的降低的使用寿命。无关于此地，所述电阻/温度特性的改变能够引起在评估测量电压U_M时作为基础的并且保存在相应的仪器（所述仪器将所述热线传感器10用作传感机构）中的流量特性线不再能够以所提供的精度得到使用，从而基于所述测量电压U_M求得的流动速度和/或气体体积遭受误差。

在正常的测量运行期间也引起所述测量线26的或所述测量线26和所述补偿线28的老化，从而所述热线26、28作为磨损部件要求定期更换，而其余电路、尤其图1中所示类型的电路通常能够在长的时间段内得到使用。为了容易地更换所述热线26、28，将其以能够与按图1的电路导电连接的模块14（热线模块14；图2）的形式进行结合（zusammengefasst）。所述热线模块14包括第一接触对52、54以及第二接触对56、58以各个销钉形的插接接触部（插接件）的形式，从而总共形成四极的联接部以及四极的模块。所述第一接触对52、54配属于由所述热线模块14包含的测量线26。所述第二接触对56、58配属于同样由所述热线模块14包含的补偿线28。

图1中的示图已经示出了插接件S和插槽B，其中，每个插接件S属于所述热线模块14的两个接触对52、54；56、58之一并且每个插槽B允许引入插接件S、也就是相应允许所述两个接触对52、54；56、58的接触部52-58。在此如下地选择所述热线传感器10的插槽B的以及所述热线模块14的插接件S的在几何方面的布置，使得所述热线模块14只能按规定、也就是仅仅沿着刚好一个定向/插接位置与所述热线传感器10的其余电路进行导电连接。由于完整性要指出的是，提到在所述热线模块14的侧上的插接件以及在所述热线传感器10的其余电路的侧上的插槽B仅仅基于所示出的实施方式并且无论如何都不应解释为限制性的。同样，所述热线模块14能够具有用于容纳插接接触部的插槽B并且所述热线传感器10的其余电路能够具有相应的插接件S用于引入所述热线模块14的插槽B中。同样能够如下地考虑混合配置，使得所述热线模块14不仅具有插接件S也具有插槽B，并且所述热线传感器10的其余电路具有相应的插槽B或插接件S。为了避免上面所提到的对所述测量线26的不利的提早的通电，将超前接触部56、58设置用于接触所述补偿线28、尤其在所述热线模块14的侧上的或者在所述热线传感器10的其余电路的侧上的超前接触部。

在图2中的示图中示出了以相比于所述测量线26的接触部52、54长的接触销钉（插接件S）的形式的超前接触部56、58。由于相比于所述接触部52、54大的长度，所述补偿线28的超前接触部56、58在所述热线模块14联接到所述热线传感器10的其余电路处时在所述测量线26的接触部52、54之前与相应设置用于容纳所述插接件S的插槽B到达导电接触。超前接触部原则上本身已知。在从本发明出发的研究中例如获得：所谓的USB插接件包括超前接触部。用于接触所述补偿线28的超前接触部56、58确保了在时间上在所述测量线26与所述热线传感器10的电路导电连接之前进行所述补偿线28与所述热线传感器10的其余电路的导电连接。由此所确保的、在时间上在对所述补偿线28通电之后对所述测量线26进行通电确保可靠地避免所述测量线26的否则可能的过热。实现了将所述热线模块14联接到所述热线传感器10的其余电路处的过程以及由此所述测量线26的和所述补偿线28的导电接触能够如下地再现，即使得连接的每次的建立引起可重复定义的以及对改善所述热线26、28的使用寿命有益的运行状态。

在所示出的实施方式中，用于接触所述补偿线28的超前接触部56、58以以下方式实施，即所有插槽B的长度（插入深度）是相同的并且规定成用于接触所述补偿线28的插接件S（第二接触对56、58）的有效长度大于规定成用于接触所述测量线26的插接件S（第一接触对52、54）的有效长度。在此，所述插接件S的如下长度理解为插接件S的有效长度，即所述长度在接触插槽B时能够引入到相应的插槽B中。

图3中的示图基本上示出按图1的示图的重复。为了说明所述热线模块14的超前接触部的作用，示出了所述热线模块14的、具有示意性简化的不同的长度的插接件S（第一接触对52、54；第二接触对56、58）。形成用于导电接触所述补偿线28的第二接触对56、58的插接件S的长度比形成用于导电接触所述测量线26的第一接触对52、54的插接件S长地实施且相应地长地示出。示图应该说明，在热线模块14联接到所述热线传感器10的其余电路处时，在所述第一接触对52、54的插接件S与规定成用于容纳所述插接件的插槽B到达导电接触之前，所述第二接触对56、58的插接件S已经与相应的插槽B导电接触。

图4中的示图以示意性简化的侧视图示出了同一情况、测量线26和补偿线28的基本上直角的布置的情况在此相应于图2中所示的布置。出于一目了然的缘故，这在该图4的简化的侧视图中没有如例如以透视图形式可行的那样示出。在示图的下面区域中示出了所述热线传感器10的电路的插槽B并且在上面区域中示出了所述热线模块14的插接件S、也就是两个形成所述第一接触对52、54的“较短的”插接件S以及所述第二接触对56、58的、相比于所述“较短的”插接件S“长的”插接件S。所述插槽B结合在联接或插槽元件60中，并且导电连接部从所述插槽B经由从所述联接元件60出发的联接线缆引导至所述热线传感器10的其余电路（参见图1、图3）。

在图4中在示意性简化的示图中也能够看到，所述第二接触对56、58的、用作超前接触部56、58的插接件S在所述热线模块14沿着所述插接件S的纵向延伸方向运动时或者在所述联接元件60的相应运动时、也就是在所述热线模块14与所述联接元件60连接时（比这对于所述第一接触对52、54的插接件S和规定成用于容纳所述第一接触对52、54的插接件S的插槽B是这样的情况）早地与规定成用于容纳所述第二接触对56、58的插接件S的插槽B到达接触。

在附图中所示的实施方式中，所述接触部52、54；56、58的插接件S（销钉）分别成对地（插接件-销钉对52、54；插接件-销钉对56、58）相应一样长。这不是必然的。例如插接件对52、54；56、58的插接件之一能够比所有其它的插接件52-58长或者长且厚，并且能够用作用于在与所述热线传感器10的电路连接时轴向调节/引导所述热线模块14的器件。

图5中的示图示出了用于在与所述热线传感器10的电路连接时轴向调节/引导所述热线模块14的器件的备选或者附加的实施方式。在那里示出，所述热线模块14具有包围所述接触部52-58的空心柱状的凸缘64并且在所述凸缘64的内周面上凸出了至少一个沿着所述空心柱状的凸缘64的纵轴线方向定向的突起66。与之配合地将所述联接元件62实施成至少局部柱状，并且在其周面中具有至少一个沿着所述联接元件62的柱状区段的纵轴线方向并且平行于所述接触部52-58定向的空隙68。在所述热线模块14的凸缘64内部的所述或者每个突起66以及在所述联接元件60的周面中的所述或者每个空隙68相对应地如下实施，使得所述或者每个空隙68相应形状配合地容纳突起66。所述突起66和所述空隙68或者相应使得突起66和容纳该突起的空隙68同样用作用于在与所述热线传感器10的其余电路连接时轴向调节/引导所述热线模块14的器件。借助于所述轴向调节确保了所述热线模块14在与所述热线传感器10的其余电路连接时不能够“倾斜（verkanten）”，并且以这种方式出现所述超前接触部56、58用于保护所述测量线26的功能。在特殊的实施方式中（如所示那样）轴向调节的器件、也就是例如所述或每个突起66和所述或每个相应的空隙68在时间上在所述插接件S和所述插槽B之前相互接触，从而在获得导电接触之前无论如何确保轴向调节。这在所示的实施方式中得以实现，方法是通过所述凸缘64定义的、带有位于其中的相互平行定向的接触部52-58（插接件S）的空间的深度大于所述接触部52-58的最大长度，其中，所述或者每个突起66在所述凸缘64的内表面上至少比所述接触部52-58“向下”到达得远，也就是例如直到所述凸缘64的边缘。所述或者每个突起66以及所述或者每个规定成用于形状配合地容纳其的空隙68满足了双重功能。一方面获得了作为用于轴向调节所述热线模块14的器件的功能。另一方面获得了用于编码的附加或备选的可行方案，其确保了所述热线模块14只能按规定、也就是仅仅沿着刚好一个定向/插接位置与所述热线传感器10的其余电路进行导电连接。

在此提出的创新的重点能够最终简短地总结如下：说明一种具有热线传感器10的医学仪器、例如麻醉或人工呼吸仪器、热线传感器10以及用于热线传感器10的热线模块14。第一和第二热线26、28、也就是测量线26和补偿线28能够与所述热线传感器10导电连接、例如以包括所述测量线26和所述补偿线28的热线模块14的形式。配属于所述测量线26的是第一接触对52、54以用于所述测量线26的接触。配属于所述补偿线28的是第二接触对56、58以用于所述补偿线28的接触。用于电接触所述补偿线28的第二接触对56、58的接触部相对于用于电接触所述测量线26的第一接触对52、54的接触部中的至少一个实施为超前接触部。通过（借助于所述超前接触部确保所述测量线26从不在所述补偿线28之前通电并且更确切地说无论如何在所述热线26、28联接到所述热线传感器10的其余电路处时确保所述补偿线28在所述测量线26之前通电）的方式确保了所述测量线26在联接时不被损坏或破坏。