专利名称：具有内部流体加热器的医用空气软管的制作方法
技术领域：
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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；图2是连接加热管的一个气管切开插管的部分侧剖视图；图3是本发明的优选实施例部分剖透视图；图4是沿图3中标出的线取的透视剖面图；和图5是说明本发明加热件柔性带的透视剖面图。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
权利要求
1.一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。
2.根据权利要求1所述的加热件，其特征在于，所述带固定在所述管内。
3.根据权利要求2所述的加热件，其特征在于，所述带是与所述管一体形成的。
4.根据权利要求3所述的加热件，其特征在于，所述带与所述管一起机械挤压形成一个整体装置。
5.根据权利要求1所述的柔性管，其特征在于，所述加热气体的电装置包括一个导电线。
6.根据权利要求5所述的柔性管，其特征在于，所述导电线是挤压在所述带中。
7.根据权利要求1所述的柔性管，其特征在于，所述导电线从近端到远端并返回到近端而沿所述带延伸，以致在所述带的近端上可形成一个电回路。
8.根据权利要求5所述的柔性管，其特征在于，所述加热气体的电装置包括基本从所述带的近端到远端延伸的多根导电线。
9.根据权利要求1所述的柔性管，其特征在于，所述带是由聚乙烯制造。
10.根据权利要求1所述的柔性管，其特征在于，所述加热气体的电装置包括由所述带支撑的导电带片。
11.根据权利要求1所述的柔性管，其特征在于，所述加热气体的电装置包括由所述带支撑的导电带膜。
12.根据权利要求1所述的柔性管，其特征在于，所述加热气体的电装置包括由所述带支撑的导电蚀箔。
13.根据权利要求1所述的柔性管，其特征在于，所述带可折除地设置在所述管中。
14.一种向患者输送加热加湿气体的改进系统，包括一个产生加湿气体的装置；一个通过一个柔性导管输送所述加湿气体的装置；一个柔性导管，具有一内壁，所述柔性管的第一端连接所述产生加湿气体的装置；一个设在内部的加热件，基本贯穿柔性导管，所述加热件与所述柔性导管内壁隔开，使得热传向空气流速最大处的空气流，加热件包括一个长偏平实心绝缘塑料柔性带，它的宽度穿过内中心区；和一个发热件，在实心带内提供足够的热量，防止加湿的气体在柔性管中析出液体。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，实心带是聚乙烯树脂。
16.一种在控制的温度下输送加湿气体的系统，包括一个加湿器，提供一种加湿气体；一个柔性皱褶的中空管，有一个限定一内区的内壁，一端连接加湿器接受加湿的气体；一个长扁平柔性实心绝缘塑料带，宽度约为管的宽度，位于内壁中，带的中心部在中空管的中心位置上；一个电发热部件，沿带并在带内延伸，用于加热加湿的气体以防止在柔性管中形成液体。
全文摘要
一种改进的医用导管,它包括一个加热件,控制向患者输气的温度和湿度。设有一个柔性带,跨过柔性管宽度,基本沿管长延伸。柔性带中装有一个加热件。加热件最好是一根导电线或多根线,与电源连接以使在管内流动的气体加热,在气流在加热件上和周围通过时加热气流。支撑加热件的柔性带可与管是一体的,或是一个可装配到管中的可插入装置。
文档编号H05B3/00GK1341463SQ00123789
公开日2002年3月27日 申请日期2000年9月6日 优先权日2000年9月6日
发明者安东尼·V·贝兰, 戈登·Y·希格扎瓦, 莫里斯·明茨 申请人:辅助呼吸产品公司