[发明专利]用于控制医疗装置中的气流温度的方法和装置

说明书

本发明涉及(例如)在腹腔镜术或呼吸范围内借助状态监视器控制医疗装置的气体温度的方法以及用于实施所述方法的装置。

本发明涉及(例如)在腹腔镜术或呼吸领域中用于控制在医疗装置中的气体温度的方法和用于实施所述方法的装置。

在各种医疗程序中，将气体引入到身体的内部部分中。其实例是腹腔镜术，其中迄今为止在治疗性干预期间，将气体(例如CO₂)供给到腹部。在这些程序中，所供给气体正常地经加热，以使得进入到身体的内部部分中的气体接近体温，这是因为太冷以及太热的气体将导致患者的疼痛症状。因此，测量和控制气体温度尤为重要。通常，用于所述程序的气体管线提供有打算允许相应温度控制的温度传感器。除其它原因外，由于其导致额外成本，故所述单独传感器的使用是不利的。由于所关联软管是可弃式物品，因此需要避免任何额外成本。测量温度的另一种可能性是测量加热导线的温度。软管出口的气体温度与加热导线的温度之间存在关联，然而其取决于多个参数，仅举其中一些参数为例，例如气体的体积流量、气体类型、加热功率、几何结构和软管的材料以及外部温度。

鉴于此背景，目标是提供用于测量和控制气体温度且克服以上缺点的方法。作为此目标的解决方案，提出根据技术方案1所述的方法。有利实施例是回引技术方案1的附属权利要求的标的物。此外，提出用于实施根据技术方案5所述的方法的装置。其有利实施例是回引技术方案5的附属权利要求的标的物。

本发明方法大体上是基于，为测量和控制加热软管的患者侧末端的气体温度，使用数学模型。出于此目的，由加热导线、电子测量系统、供给管线、温度传感器和气流组成的完整系统是通过一组微分方程描述且一起置于所谓的状态-空间模型中。在模型的参数足够精确确定的条件下，则利用相同输入变量，可估算气体软管的出口(即套管针入口)的气体温度。通过比较实际与所估算的导线温度，可检测到偏差(所谓的观测器误差)。其可能是(例如)由于不同初始状态而发生(例如，没有关于气体供给开始时的气体温度的先验信息)。如果利用性能标准评定观测器误差，并且然后将结果回馈到模型(状态变量校正)，那么误差将减小，并且因此获得软管出口的气体温度的精确估算。所提出方法的优点尤其在于为测量软管出口的气体温度，不需要额外温度传感器。因此，即使在软管出口没有温度传感器，也可实现与借助包括温度传感器的常规软管测量的精确度相当的估算精确度。由此，即使没有额外传感器也可确保对患者的安全性。

优选地，根据本发明的方法经配置使得估算系统作为状态观测器、尤其作为龙伯格(Luenberger)观测器实施。所述状态观测器(包括龙伯格观测器)描述于(例如)控制工程学的教科书中。

实施以上方法的所述装置的具体实施例是用于腹腔镜术的吹入设备。其包含提供有所需出口压力且能够实现适宜体积流量的气体供给(例如，来自耐压瓶)。体积流量是可控制的，例如，介于0l/min与50l/min之间。通过供给软管将气体引入到身体内部部分中。为在软管出口获得所需温度(大约体温，即，大约37℃)，在软管内部提供加热装置，例如加热导线。引入到身体内部部分中的气体可借助单独的气体离开装置、借助抽吸设备或仅借助泄漏从身体内部部分排出。通过上述根据本发明的方法，使用来自加热导线的测量数据(借助电阻测量)，估算软管出口的实际温度并通过加热导线的加热功率的变化来控制。不必使用单独温度传感器：在使用电阻具有温度依赖性的加热导线时，加热导线温度的测量可通过电阻测量进行，因此不需要额外组件。

本发明的替代实施例包含呼吸设备。通过呼吸设备，将氧或含氧气体混合物引导到患者的肺中。对于呼吸来说，含氧气体混合物的润湿是绝对必要的。为防止冷凝以及为获得患者可接受的气体温度，在呼吸软管内通过电加热导线进行电阻加热。以与上文用于腹腔镜术的装置类似的方式，加热导线可通过使用相应电阻测量用作温度传感器。软管出口的实际温度是通过本发明方法估算。借助估算值，以电子方式控制加热功率。因此，获得即使在各种各样的呼吸条件下也可确保软管入口的气体温度的精确测量和控制的装置。

本发明实施例显示于图中且于下文中更详细地解释：

图1在模型示意图中显示纳入有加热导线的气体供给软管，其中参考数字具有以下意义：