用于患者换气系统的监控连接器的制作方法

用于患者换气系统的监控连接器
1.本专利申请要求德国专利申请de 10 2019 215 483.2的优先权，其内容通过引用并入本文。
技术领域
2.本发明涉及用于患者换气系统的监控连接器。


背景技术：

3.从de 20 2014 103 998 u1已知这种监控连接器。从wo 2007/098 540 a1已知一种用于呼吸面罩的监控系统。wo 2007/098 540 a1描述了一种用于提醒用户更换或维护设备或其部件的方法和装置。us 2018/0008849 a1公开了一种用于测试设备配合的装置。us 2004/0255948 a1公开了一种用于呼吸设备的通风装置和分配器组件。cn 207 429 530 u描述了一种换气系统。


技术实现要素：

4.本发明的目标是进一步开发一种用于患者换气系统的监控连接器，以这样的方式，在不期望的干扰尽可能少的情况下，确保换气系统可靠运行而没有不期望的细菌负载。
5.根据本发明，该目的通过具有权利要求1所述特征的监控连接器来实现。
6.根据本发明，已经发现监控连接器尤其可以用于监控患者换气系统的至少一个部件的使用寿命。这种对使用寿命的监控可以避免使换气系统用一个相同的监控连接器和/或换气系统的其他呼吸空气引导部件运行太长时间，从而也可以相应地避免不期望的细菌负载。为此目的，监控连接器的控制/调整单元用于根据使用持续时间控制光源，经由该光源，可以在视觉上发出分配给使用持续时间的信号。例如，光源发出的颜色可以根据使用持续时间而改变，经由控制/调整单元进行控制。可选地或另外地，可以改变闪烁率以可视化相应的使用持续时间，或者可以使用不同的闪烁序列。至少一个led可以用作光源。相应的光信号可用于为操作人员，特别是医务人员或护理人员生成不同的指令。
7.监控连接器可以同时具有汇接连接器的功能，用于将呼吸空气管部直接连接到患者接口。在这种情况下，可以省去连接到监控连接器的、在呼吸空气管部的一端处的单独的汇接连接器。
8.连接到监控连接器的呼吸空气管部可以是可加热的呼吸空气管部。或者，该管部也可以实施为不可加热的。
9.开始信号生成器单元与监控连接器的控制/调整单元进行信号通信，并用于生成开始信号，控制/调整单元检测自该开始信号起的使用持续时间。这种开始信号生成器单元防止使用持续时间的开始不期望地过早进行。然后可以确保使用持续时间尽可能地接近实际使用换气系统的时间来开始。结果是有效的监控。
10.开始信号生成器单元实施为使得识别数据集在连接器的两个部件之间的传输生成开始信号。在开始信号生成器单元的这个实施例中，识别数据集用以生成开始信号。这可
以通过相对较少的努力来实现。
11.两个连接器部件是可重复使用部件和一次性部件。两个连接器部件“可重复使用/一次性”的这种功能划分是有利的，这是因为可以容纳更复杂的电子器件以在可重复使用的部件中重复使用。因此，一次性部件可以以成本有效的方式进行设计。
12.在可选的或另外的实施例中，监控连接器的开始信号生成器单元实施为使得在连接器的两个部件之间建立电接触生成开始信号。开始信号生成器单元的这种实施例可以低成本地实现。
13.根据权利要求2的至少一个传感器扩展了监控连接器的应用可能性。除了呼吸空气参数(温度、湿度、呼吸压力、呼吸空气成分)之外，还可以使用一个或多个附加传感器来测量其他参数，即患者参数、换气技术和/或环境参数。
14.根据权利要求3的温度传感器尤其能够实现温度阈值检测，即，指示所测量的呼吸空气的温度是否超过特定值。这可用于医疗目的，也可用于其他目的，例如防火。温度传感器的精度可以优于0.5k，并且可以例如是0.2k、0.1k、甚至0.05k。在-10℃和80℃之间的范围内可以保证该精度。保证该精度的更窄温度范围也是可能的，例如在0℃和50℃之间或在10℃和50℃之间。
15.根据权利要求8的不同颜色的多个单独光源使得可以使用不同的颜色，所述不同的颜色可以由光源产生以用于状态显示，特别是用于呈现患者换气系统的部件的使用持续时间。除了基本颜色红、绿、蓝外，还可以生成混合色。
16.根据权利要求9的光源的设计使得可以在呼吸空气管道的区域中几乎与监控连接器的定向无关地在视觉上捕捉光源信号。因此，即使在监控连接器的不利定向的情况下，光信号检测，尤其是当前使用持续时间的识别仍然是可能的。
17.可以在监控连接器中使用的其他传感器包括例如用于测量监控连接器的运动的加速度传感器、用于检测通风系统中是否存在泄漏的泄漏传感器、呼吸压力传感器或用于测量呼吸空气的流量的传感器。
18.监控连接器可以与外部装置，例如与gui，进行信号通信。
附图说明
19.下面参照附图更详细地阐释本发明的实施例的示例，其中：
20.图1示意性地示出了患者换气系统的主要部件，包括主单元、加湿装置、呼吸面罩和连接它们并引导呼吸空气的多个可加热管部件，该多个可加热管部件包括用于这些部件的流体传导连接的多个连接器；
21.图2以立体图示出了管部件之一的端部，其中汇接连接器和监控连接器被显示为与其间隔开，即，尚未处于连接位置，
22.图3示出了监控连接器的另一立体图；
23.图4示出了图示出监控连接器的与监控连接器的一次性部件分离的可重复使用部件的分解图；
24.图5示出了监控连接器的另一分解图，其中还示出了作为开始信号生成器单元的部件的一次性部件的印刷电路板和用于该印刷电路板的盖，所述印刷电路板和盖用于生成检测一次性部件的使用持续时间的开始信号；
25.图6示出了部分地揭示了内部细节的、穿过监控连接器的轴向截面，其中特别地示出了控制/调整单元、光源和开始信号生成器单元的部件；
26.图7示出了类似于图2的监控连接器的另一实施例的立体图，其同时具有可与图2所示的实施例相比的汇接连接器的功能；
27.图8示出了具有由热致变色材料制成的连接器部的监控连接器的一次性部件的另一实施例；以及
28.图9示出了具有由热致变色材料制成的壁部的换气系统的管部件的实施例的一部分。
具体实施方式
29.患者换气系统1用于在临床、其他住院患者或甚至家庭护理环境中对患者进行换气，该系统1的主要部件如图1所示。
30.换气系统1的主要的空气传导部件由塑料材料制成。
31.换气系统具有用于控制/调整特别是呼吸空气供应、空气加湿和呼吸空气的温度控制的主单元2。原则上，主单元2还可用于确定呼吸空气成分。主单元2用作呼吸空气源。
32.主单元2经由汇接端口3和汇接连接器4而与呼吸空气供应管部件5流体连接。后者在图1中非常示意性地示出，其他管部件也是如此。换气系统1的管部件可以经由主单元2以受控/调节的方式加热，如下所述。
33.经由另一汇接连接器6，呼吸空气供应管部件5与呼吸空气加湿装置8的汇接端口7流体连接。加湿装置8以未示出的方式与主单元2进行信号通信。
34.加湿装置8经由另一汇接端口9和另一汇接连接器10而与呼吸空气连接管部件11流体连接。
35.呼吸空气连接管部件11经由另一汇接连接器12、监控连接器13和三通连接器14而与患者呼吸面罩15流体连接。因此，监控连接器13一方面用于连接到呼吸空气连接管部件11，即，连接到用于将换气空气从主单元2引导到患者的可加热的呼吸空气管部，并且另一方面作为患者空气接口将该管部件11连接到患者呼吸面罩15。
36.呼吸面罩15经由三通连接器14和另一个汇接连接器16而与呼吸空气排放管部件17流体连接。后者然后经由另一汇接连接器18和另一汇接端口19而与主单元2流体连接。
37.图2示出了呼吸空气连接管部件11的一部分以及汇接连接器12，并且与它们分开地示出了监控连接器13。管部件11具有实施为电阻加热器的外部加热线圈20，用于加热在管部件11中传导的呼吸空气。汇接连接器12具有在图2中不可见的插座，其被设计成与监控连接器13的供应汇接套管21互补。供应汇接套管21形成在监控连接器的基体22上。监控连接器13的排放汇接套管23与供应汇接套管21相对地形成在基体22上。供应汇接套管21的外径小于排放汇接套管23的外径。经由两个汇接套管21、23和与它们对齐的基体22中的开口，确保了呼吸空气通过监控连接器13的流动。
38.图3至图6示出了监控连接器13的更多细节。
39.监控连接器13具有可重复使用部件24(也称为可重复使用用品)和一次性部件25(也称为一次性用品)作为其主要部件。原则上，也可以在适当清洗或消毒后多次使用一次性用品25。
40.可重复使用用品24经由电插头连接件26可拆卸地联接到一次性用品25。该插头连接件具有多个极，并且在所示实施例中具有八个极。在所示实施例中，插头连接件26的插头27被设计为一次性用品25的一部分。
41.可重复使用用品24具有长方体基体28，两个突出部件29、30从该长方体基体28延伸出，在与一次性使用件25的装配状态下，该两个突出部件29、30部分上覆盖一次性使用件25的两个相对的侧壁。除了在根据图4的定向上向上封闭基体28的盖31之外，基体28的可见侧由透明或不透明材料制成。基体28另外具有用于连接电源线32的供电插头连接件，经由该电源线32，可以从外部部件(尤其是主单元2)供应电力和/或向外部部件传输信号。
42.监控连接器13具有控制/调整单元35，其容纳在可重复使用用品24的接收空间36中。控制/调整单元35的核心部件是微控制器37，其与印刷电路板38上的其他部件一起容纳在接收空间36中。控制/调整单元35还包括实时时钟39和连接控制器40，该实时时钟39可包括石英晶体定时器，该连接控制器40也实施为微控制器并控制可重复使用用品24的印刷电路板38上的部件和一次性用品25的印刷电路板33上的部件之间的数据连接。传感器控制器41可设置在印刷电路板38上作为控制/调整单元35的附加部件。微控制器37和实时时钟39位于印刷电路板38的一侧，并且连接控制器40和传感器控制器41位于印刷电路板38的相反侧，印刷电路板38上还设置有插头连接器26的插座。
43.分别布置在印刷电路板33和38上的电子元件可以实施为smd元件。印刷电路板33、38可以是双层pcb。印刷电路板33、38上的部件之间的内部通信可以经由i2c接口标准进行。
44.此外，两个光源42布置在印刷电路板38上，光源42被设计为rgb led并且与控制/调整单元35进行信号通信。根据经由微控制器37的控制，相应的光源42可因此发射例如红光、绿光、蓝光或白光。该发射的光透过可重复使用用品24的基体28的透明/不透明部分是可见的。
45.根据监控连接器13的设计，光源42的数量可以从1到10变化。
46.相应的光源42经由这些rgb led因此具有不同颜色的多个单独的光源。经由微控制器37控制，这些颜色中的每一种被分配给监控连接器13的状态或换气系统1的状态。此外，微控制器37可指定光源42的激活频率，从而，例如，可以经由光源42的闪烁序列来指示监控连接器13或换气系统1的其他状态。
47.通过经由基体28以及突出部件29、30的透明/不透明部分对由光源42发出的光进行光引导，确保了从至少五个空间方向可见由光源42生成的光信号。由于透明/不透明的基体28被设计成在盖31的整个圆周上突出，提供了直接从上方，即从与布置盖31的平面正交的观察方向的可见性。光源42的光信号可见的其他四个空间方向是与基体28的四个侧壁相关联的主要方向。
48.存储部件43也布置在一次性用品25的印刷电路板33上。作为rom数据，存储部件包含唯一地识别一次性用品25的识别数据集。识别信号例如可以是一次性用品25的个人识别号，该个人识别号是在制造一次性用品25时分配的。与微控制器37，以及连接控制器40(如果适用的话)一起，存储部件43构成用于生成开始信号的开始信号生成器单元44，控制/调整单元35检测一次性用品25自该开始信号起的使用持续时间。为此目的，存储部件43和微控制器37之间的识别数据集的传输生成开始信号。可选地或另外地，开始信号生成器单元44可仅具有微控制器37，并且如果适用的话，还具有连接控制器40，并且可设计成使得经由
插头连接件26建立可重复使用用品24和一次性用品25之间的电接触生成开始信号。主单元2的触发也可以经由适当的控制信号通信生成开始信号。
49.一次性用品25的印刷电路板33还带有用于采集呼吸空气参数的传感器45。传感器45经由插头连接件26而与控制/调整单元35的微控制器37进行信号通信。传感器45是温度传感器。后者可以在-20℃和90℃之间的温度范围内操作，并且例如可以在-10℃和80℃之间的范围内具有0.2k的测量精度。传感器45的信号数据可以至少暂时存储在一次性用品25的存储部件43和/或微控制器37的存储器中。微控制器37和存储部件43因此可具有信号数据存储器的功能。
50.微控制器37包括用于处理信号数据的处理模块。
51.进而，微控制器37的信号数据存储器可以包括作为rom数据集的识别数据集，通过该rom数据集可以唯一地识别可重复使用用品24。
52.传感器45经由耦合介质46和薄的传感器壁部47而与一次性用品25的内腔48进行感觉连通，特别是热接触。因此，耦合介质46是具有非常好的导热性的材料。
53.传感器壁部47的壁厚可以小于1mm，可以小于0.5mm，可以小于0.25mm，并且可以小于0.2mm。通常，传感器壁部47的壁厚大于25μm。
54.传感器45被设计成用于测量呼吸空气参数，即呼吸空气温度，而不接触，即不直接接触呼吸空气。
55.耦合介质46(一方面)和传感器壁部47(另一方面)构成覆盖层，通过该覆盖层,朝向一次性用品25的管腔48，即朝向呼吸空气传导管腔覆盖传感器45。
56.作为耦合介质和/或壁切口的替代方案，也可以将窗口插入一次性用品25的基体22中，传感器45通过该窗口与管腔48并因此与呼吸空气进行感觉接触。在未示出的变型中，传感器45被设计成用于测量与呼吸空气有关的相应呼吸空气参数。为此，代替传感器壁部47，在一次性用品25的基体22中配置传感器窗口，传感器45的传感器表面经由该传感器窗口而与管腔48中的呼吸空气直接接触。
57.监控连接器13可以另外包括用于捕捉环境参数的环境传感器，该环境传感器与控制/调整单元35进行信号通信。例如，这种传感器也可以布置在印刷电路板38上，如在图6中的49处指示的。环境传感器可以经由基体28的薄的传感器壁部或经由这里形成的窗口而与环境进行传感器接触，类似于上面参考传感器45所描述的。传感器49可以具有麦克风。环境传感器49可以被配置为用于检测监控连接器13的移动的运动检测传感器，例如作为加速度传感器。
58.rs232和/或rs485可用作接口标准。
59.控制/调整单元35的多个信号传输接口经由插头连接件26以及连接控制器40实现。因此，可以根据多个且特别是不同的接口标准进行信号传输。印刷电路板33、38上的部件之间的内部通信可以经由i2c接口标准来实现。这些接口中的至少一个被设计用于与传感器45进行信号通信并相应地连接到该传感器45。这些接口中的另一个准备用于与尚未安装在该监控连接器13中的传感器进行信号通信。这样，可以通过与传感器45之外的其他接口标准一起工作的附加传感器来确保监控连接器的可扩展性。
60.参考图7，下文阐释了用于患者换气系统的监控连接器50的另一实施例。与上面已经参照图1至图6阐释的那些部件和功能对应的部件和功能具有相同的附图标记并且不再
详细讨论。
61.监控连接器50集成了根据图2的实施例的汇接连接器12和监控连接器13的功能。因此，一方面，监控连接器50用于将呼吸空气连接管部件11与三通连接器14进行机械和呼吸空气传导连接，并且另一方面，如上所述地，具有监控连接器13的控制/调整以及监控功能。监控连接器50设计为将管部件11连接到患者呼吸面罩15，即患者接口，的连接器。此外，监控连接器50具有采用传感器45的形式的至少一个基本传感器，用于采集呼吸空气测量参数。监控连接器50与管部件11一体地接合，并且特别是模制到其上。
62.监控连接器50的导气连接器部件，即限定内腔48的基体，与管部件11的内腔形成一体的部件。监控连接器50的基体51可以包括采用传感器45的形式的传感器。具有控制/调整单元35的监控连接器50的电子连接器部件52例如经由机械插头连接而可拆卸地连接到监控连接器50的基体51。此外，监控连接器50可具有另外的传感器连接器部件53，其包括用于捕捉另一呼吸空气参数，即与基本传感器检测到的参数不同的参数，的扩展传感器54。
63.特别是用于传输识别数据集的rfid芯片可以是电子连接器部件52的一部分。
64.采用电源线32的形式的电源线56经由连接部55连接到监控连接器50。经由电源插头57，电源线56可连接到用于能量/信号传输的供电设备(未示出)，例如传输到换气系统1的主单元2。
65.参考图8，下面描述监控连接器58的另一个实施例。与上面已经参照图1至图7阐释的那些部件和功能对应的部件和功能具有相同的附图标记并且将不再详细讨论。
66.在图8中，示出了监控连接器58的采用一次性用品25的形式的一次性用品。可选地，监控连接器58可以是采用监控连接器50的形式的集成连接器。
67.监控连接器58的基体59的同时形成内腔48的壁部的部分60由热致变色材料制成。该部分60的颜色变化灵敏度适应于要被引导的呼吸空气的预定操作温度范围。
68.该部分60可以细分为多个部分601、602、603。这些部分601、602、603可以各自由具有不同变色温度的热致变色材料制成。可选地或另外地，这些部分601、602、603中的至少一个可以由可逆热致变色材料制成，并且这些部分601、602、603中的至少另一个可以由不可逆热致变色材料制成。
69.参考图9，下面描述采用管部件5、11、17的形式的管部件的另一实施例，其已经在上文特别参考图1至图7进行了阐释。与上面已经特别参照图1至图7阐释过的那些部件和功能对应的部件和功能具有相同的附图标记并且不再详细讨论。
70.在根据图9的管部件61的情况下，管壁的一部分构造为由热致变色材料制成的部分62。对于管部件61的部分62，特别是多部分，的设计，以上关于根据图8的部分60的部分60i所述的内容适用。
71.热致变色材料的基本组分可以是热塑性弹性体或硅树脂。
72.换气系统1可按如下方式使用：
73.在部署状态下，监控连接器13在每种情况下呈现为可重复使用用品24分别与一次性用品25分离。当管部件5、11和17相互连接并连接到主单元2以使换气系统1准备好使用时，在首次使用开始前不久，可重复使用用品24连接到一次性用品25，如上所述的，其中开始信号由开始信号生成器单元37或37、43生成。自随后确定的开始时间起，与实时时钟39进行信号通信的微控制器37感测捕捉的时间段并因此监控换气期间一次性用品25的应用持
续时间。例如，基于7天的最大应用持续时间，控制/调整单元35可控制光源42，使得光源42在前六天半期间发出绿光。直到达到最长应用持续时间的剩余12小时，然后灯可以从绿色切换到蓝色，这由控制/调整单元35控制。如果已经超过7天的应用持续时间，然后可以最初生成蓝色闪烁信号，在每种情况下再次由控制/调整单元35控制，蓝色闪烁信号在经过宽限期后变为红色信号。在任何情况下，当达到最大应用持续时间时，更换换气系统1的与呼吸空气接触的部件。可重复使用用品24然后被重复使用并连接到所更换的呼吸空气传导部件的新的一次性用品25，使得在已由开始信号生成器单元37或37、43生成开始信号之后可以重新开始应用持续时间周期。
74.监控连接器13也可以用于温度测量，特别是用于温度阈值检测。为此目的，经由传感器45检测呼吸空气温度并将相应的温度信号传输到微控制器37。一旦测量的温度超过阈值，例如40℃，控制/调整单元35控制光源42输出视觉警告信号，例如红色闪光。在超过温度阈值之后，一旦所测量的呼吸空气温度下降到低于第二定义的较低温度值，受控制/调整单元35控制，该视觉指示可以再次终止。
75.作为微控制器37或43的一部分的存储单元也可用于存储监控连接器13整体或可重复使用用品24或一次性用品25的数字名片。识别数据集、监控连接器13以及整个换气系统1的类型名称、监控连接器和/或换气系统的说明手册以及其他数据(例如相关使用数据)可以成为相应名片数据集的一部分。识别数据集可以设计为抄袭保护。作为微控制器37的存储器中的使用数据，例如，可以存储在可重复使用用品24的使用寿命期间已经开始使用的一次性用品25的id，或者还可以存储传感器45随时间的测量数据进展，以及借助控制/调整单元35经由光信号2的致动序列检测到的连接器状态，特别是警报事件(超过最大使用持续时间/超过温度阈值)。
76.传感器45可以用集成的eeprom来实施。这尤其可用于通过编程指定温度阈值。在传感器45的存储器中，也可以存储一次性用品25的个人识别数据集，当生产一次性用品25时，可以提供个人识别数据集。可选地，当可重复使用用品24的微控制器37与传感器45的存储器这两个部件电连接时或者甚至当使用持续时间开始时，这种识别数据集可通过可重复使用用品24的微控制器37写入传感器45的存储器。
77.控制单元35可以经由无线或有线接口与外部显示单元，例如与图形用户界面(gui)，进行信号通信。例如，这可用于显示瞬时温度或显示当前使用持续时间和其他传感器数据。
78.日志文件可写入存储部件43中或微控制器37的存储部件中，其记录监控连接器13的状态参数。
79.作为温度传感器45的替代或补充，可以使用湿度传感器、质量流量或流量传感器、用于确定冷凝水凝聚的传感器或者甚至用于确定呼吸空气的气体成分并且特别是用于监控污染和/或超过临界成分阈值的气体分析传感器。
80.如果在监控连接器13中使用呼吸空气压力传感器，则可用于调整呼吸努力调节。
81.此外，压力传感器可用于检测监控连接器13上的机械负载。这种压力传感器能够可选地或另外地也监控管部件5、11或17上的压力负载。以这种方式，可以检测换气系统1的这些部件之一上的不期望的负载，以便在必要时通过视觉或听觉警报快速采取对策。
82.可以在换气系统1中使用的、集成在监控连接器中或者作为外部传感器使用的其
他传感器包括用于测量患者的皮肤温度的传感器、用于测量患者的皮肤湿度的传感器、用于测量患者的皮肤颜色的传感器、心率传感器、氧饱和度传感器、气体分析传感器、消防安全传感器、用于确定换气系统1的至少一个部件在空间中的位置的定向传感器、用于确定换气系统1的至少一个部件的运动的运动传感器、用于监控药物分配的传感器。
83.传输到微控制器37的传感器数据的处理，特别是预处理，可以在微控制器37中执行。例如，可以对数据进行平均或滤波或压缩以减少存储需求。然后可以转发该(预)处理的数据以供外部进一步处理或显示。
84.换气系统1的引导呼吸空气的部件可以具有抗菌涂层。
85.特别是通过微控制器37和/或主单元2中的适当处理，气体流量测量可用于推断换气系统1中的泄漏。
86.微控制器37可以设计为可编程的。此外，微控制器37的存储器可以包括可以从中选择程序或程序组件的程序库。
87.可重复使用用品24还可以具有另外的无线接口，用于例如经由rfid、经由nfc、经由蓝牙或经由wlan来读取特别是记录的测量数据。