DE2929584A1 - Feuchtigkeitsaustauscher in einrichtungen fuer die atmung - Google Patents

Feuchtigkeitsaustauscher in einrichtungen fuer die atmung

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Description

Dräcerwerk Aktiengesel!schaft Moislinqer Alee 53-55, 2400 Lübeck Feuchtigkeitsaustauscher in Einrichtungen
für die Atmung
Zusatz zu Patent (Patentanmeldung )
Die Erfindung betrifft einen Feuchtigkeitsaustauscher in Einrichtungen für die Atmung entsprechend dem Gattungsbegriff des Anspruches 1.
In Einrichtungen für die Atmung muß sichergestellt sein, daß die Atemwege des Patienten nicht austrocknen und seine Wärmebilanz nicht gestört wird. Diese Gefahr besteht besonders dann, wenn die kalte Einatemluft durch eine Tracheotomiekanüle oder durch einen Intratrachealkatheter dem Patienten zugeführt wird. In diesen Fällen ist der Nasen-Rachen-Raum, der normalerweise die Einatemluft anfeuchtet und erwärmt, ausgeschaltet.
Um die Austrocknung und Abkühlung zu verhindern, ist es bekannt, Atemluftanfeuchter vorzusehen. Sie sollen die Einatemluft auf einen Wert von mehr als 70 % relativer Feuchte bringen und auf etwa Körpertemperatur einstellen.
Unterteilt nach dem prinzipiellen Aufbau sind Atemluftanfeuchter mit Anfeuchtung der Atemluft aus einem Wasservorrat und über einen F'euchtigkeitsaustausch aus der
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feuchten Ausatemluft in die relativ trockene Einatemluft bekannt.
In einem der Atemluftanfeuchter aus einem Wasservorrat erfolgt die Zufuhr der Atemluft aus einem Luftversorgungsgerät durch einen gewellten Schlauch zum Patienten. Innerhalb dieses Schlauches ist ein gefalteter Wasserführungsschlauch angeordnet, der mit seinen Anschlüssen mit dem Wasservorrat verbunden ist. Die Wand des Wasserführungsschlauches ist wasserundurchlässig, jedoch wasserdampfdurchlässig. Die durch den gewellten Schlauch geführte Atemluft umspült den Wasserführungsschlauch, Sie wird dabei durch das dampfförmig hindurchtretende Wasser angefeuchtet. In weiterer Ausbildung kann der atemgasführende Schlauch in einem um den Hals des Benutzers hängenden und in die Atemgasverbindung zum Atemgerät oder direkt aus der umgebenden Atmosphäre zum Benutzer eingeschalteten Wasserbeutel angeordnet sein. Dabei kann der in auf- und abgeführten Windungen geführte Atemschlauch mit Polytetrafluoräthylen-Wänden Teil des Wasserbeutels sein. Sein Einlaß kann entweder direkt mit der Atmosphäre oder mit einem gleichfalls tragbaren Behälter mit flüssigem Sauerstoff verbunden sein. Sein Auslaß führt zu einer Tracheotomiekanüle oder zu einem Nasenkatheter. Es wird angegeben, daß der Wasservorrat durch die Körperwärme aufgewärmt wird.
Nachteilig ist der verhältnismäßig große Wasservorrat, dessen Temperatur kontrolliert werden muß und dessen großes Volumen in der Nähe des Patienten immer eine potentielle Gefahr darstellt, wenn der Wasservorrat ausläuft. Zur ausreichenden Anfeuchtung der Atemluft oder des Atemgases sind größere Durchmesser für die Atemluftführung notwendig. Diese bekannten Atemluftanfeuchter bauen daher sehr groß. Die Erwärmung der Einatemluft durch die Körpertemperatur über den Wasservorrat dürfte außerdem problematisch sein. (US-PS 3,871,373)
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Ein anderer bekannter Atemluftanfeuchter für Beatmungsvorrichtungen mit Anfeuchtung aus einem Wasservorrat enthält auch eine wasserundurchlässige»aber wasserdampfdurchlässige Folie, die auf der einen Seite mit warmem Wasser beaufschlagt ist und an deren anderer gasbeaufschlagten Seite das anzufeuchtende Atemgas vorbeiströmt. Für die Anordnung der Verdunstungsfläche in Sternform soll eine größere Verdunstungsleistung erzielt werden. Zwecks weiterer räumlicher Verkleinerung des Atemluftanfeuchters, ohne dabei die Verdunstungsfläche und damit die Verdunstungsleistung zu verringern, wurde in einem Zusatzpatent die wasserdampfdurchlässige Folie durch die Wände von Hohlfasern gebildet. Die Hohlfasern sind als Bündel parallel zueinander in einem Gehäuse angeordnet. Sie sind dabei zusammen mit einem Wasserzuführungs- und einem Wasserablaufrohr an den Stirnseiten in einer Dichtmasse befestigt. Das zu verdunstende Wasser wird durch die Wasserführungsrohre zu- bzw. abgeführt. Es umspült dabei die Hohlfasern.
Auch dieser Atemluftanfeuchter ist direkt von einem verhältnismäßig großen Wasservorrat abhängig. Die Erwärmung verlangt besondere Maßnahmen (DE-PS 24 30 875 mit Zusatz DE-PS 26 17 985)
In einem bekannten Feuchtigkeitsaustauscher in Geräten für Atmung und Narkose, in dem sich die in der Atemluft enthaltene Feuchtigkeit abscheidet und das abgeschiedene Wasser in die Einatemluft hinein verdampft wird, besitzen die im Gegenstrom geführten Aus- und EinatemkanMle als gemeinsame Trennwand eine Diffusionsfolie. Damit soll das in der Ausatemluft in Dampfform enthaltene Wasser durch Diffusion durch die Diffusionsfolie hindurch in die Einatemluft gelangen. Um die in der Ausatemluft enthaltene
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Wärme nicht in die umgebende Atmosphäre entweichen zu lassen, kann der Feuchtigkeitsaustauscher von einer Wärmeisolation umhüllt sein.
Feuchtigkeitsaustauscher dieser Bauart bauen sehr groß. Ein ausreichender Wasserdampfdurchgang verlangt eine entsprechend große Folienfläche in langen Aus- und Einatemkanälen. Die Wärmeisolation muß diese Kanäle, damit die Einatemluft ausreichend erwärmt wird, gut gegenüber der Atmosphäre isolieren. (DE-OS 25 29 050)
Die Aufgabe der vorliegenden Zusatzerfindung liegt in der Weiterentwicklung des FeuchtigkeitsaustauscherB nach der Haupterfindung in einer auch über einen längeren Zeitraum anzuwendenden Einrichtung. Die dort erzielten Vorteile sollen erhalten bleiben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem Kennzeichen der Ansprüche 1 und 2 gelöst.
Die dabei erzielten Vorteile resultieren aus der Nachbefeuchtung der bereits mit der Feuchtigkeit und der Wärmeenergie der Ausatemluft vorbefeuchteten und erwärmten Einatemluft, Das wanne Wasser des Nachbefeuchters sichert sowohl die Wärmebilanz für den Benutzer als auch eine hohe relative Feuchtigkeit ir: der Einatemluft, Es genügt bereits eine geringe Wassermenge und Wärmeenergie. Der Nachbefeuchter läßt die Gesamtabmessuii;;en des Austauschers nur unwesentlich ansteigen. Er bleibt in seinem Aufbau einfach unti leicht hantierbar.
Durch die Vorbef euch tt.,:ic, wires die Feuchtigkeit aus der Ausaternluft s: v; ■■:!*: e η -:f =ri. ι , da.; bei Einbau des Feucntiqkei Ls-
austauschers in ein Patientensystem eine Wasserfalle nicht mehr notwendig ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 bis beschrieben. Sie bestätigen den einfachen Aufbau.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben:
Der Feuchtigkeitsaustauscher enthält in einem gemeinsamen Gehäuse 1 den Austauschkörper 2 aus dem Innengehäuse 3 mit dem 1. Bündel 4 der parallel zueinander geführten und in Abdichtungen 5 und 6 gehaltenen Hohlfasern 7. In dem 1. Bündel 4 ist zentral die Einatemluftführung 8 angeordnet. Aus ihr tritt nach Durchströmung durch die Öffnung 9 die Einatemluft 10 aus, fließt durch den Raum 11 um die Hohlfasern 7 herum und verläßt das Innengehäuse 3 wieder durch die Öffnungen 12, um in den Anströmraum 13 unterhalb der Abdichtung 14 des 2. Bündels 15 einzuströmen. Das 2. Bündel mit den wasserumspülten Hohlfasern 7 wird oben durch die Abdichtung 16 gehalten. Das warme Wasser wird dem Raum 24 um die Hohlfasern 7 des 2. Bündels 15 durch den Wasserzulauf 22 zugeführt und aus diesem durch den Wasserablauf 23 wieder abgeführt. Der Abströmraum 17 oberhalb der Abdichtung 16 ist durch das von diesem weg in das Innere des Anschlußstutzens 18 hinein öffnende Rückschlagventil 19 abgeschlossen.
Die Funktion des Feuchtigkeitsaustauschers: Die Einatemluft 10 strömt durch die Einatemluftführung 8 in das Innere des 1. Bündels 4 der Hohlfasern 7 hinein. Dort umspült sie im Raum 11 die Hohlfasern 7,um dann durch
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die Öffnungen 12 in den Anströmraum 13 vor der Abdichtung 14 einzufließen. Von dort werden die Hohlfasern 7 des 2. Bündels 15 bis zum Abströmraum 17 hinter der Abdichtung 16 durchflossen. Durch das sich öffnende Rückschlagventil 19 und das Innere des Anschlußstutzens 18 gelangt die Einatemluft 10 dann zum Benutzer.
Die Aus atemluft 20 fließt über den Anschlußstutzen 18 durch die Hohlfasern 7 des 1. Bündels 4 über den Anschlußstutzen aus dem Feuchtigkeitsaustauscher ab. Es ergeben sich beim Durchströmen die folgenden Feuchtigkeits- und Wärmeverhältnisse:
a) die trockene und kalte Einatemluft 10 nimmt im 1. Bündel 4 die dort aus der vorher durchgeflossenen Ausatemluft 20 entnommene Feuchtigkeit und Wärmeenergie auf,
b) im 2. Bündel 15 wird die Einatemluft 10 weiter befeuchtet und erwärmt,
c) dem Benutzer wird feuchte und warme Einatemluft zugeführt,
d) die Ausatemluft 20 läßt die Feuchtigkeit und die Wärmeenergie im 1. Bündel 4 zurück.
Eine zweckmäßige Hohlfaser besteht aus einer dünnen Permeationsmembran, die von einer Stützkonzentration getragen wird. Die Membrandicke liegt in der Größenordnung von 1-wenigen /u, sie richtet sich nach den Erfordernissen der Permeation; die Dicke der Stützkonstruktion nach der mechanischen Belastung.
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Claims (4)

1./ Feuchtigkeitsaustauscher in Einrichtungen für die Atmung, in dem die Ausatem- und Einatemluftführungen eine gemeinsame Trennwand besitzen und die in der Ausatemluft enthaltene Feuchtigkeit und der Wärmeinhalt durch die Trennwand in die Einatemluft hinein
transportiert werden, nach Patent , dadurch
gekennzeichnet, daß in einem gemeinsamen Gehäuse (1) dem Austauschkörper (2) ein mit temperiertem Wasser versorgter Nachbefeuchter nachgeschaltet ist.
2. Feuchtigkeitsaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem gemeinsamen Gehäuse (1) dem ein 1. Bündel (4) Hohlfasern (7) enthaltenden Austauschkörper (2) als Nachbefeuchter ein 2. Bündel (15) mit wasserbeaufschlagten Hohlfasern (7) folgt, dem ein mit der Einatemluft (10) öffnendes Rückschlagventil (19) nachgeschaltet ist und die Führung der Ausatemluft (20) durch den Austauschkörper (2) erfolgt.
3. Feuchtigkeitsaustauscher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Austauschkörper (2) eine zentral in den mit Kupfer und/oder Silber ausgerüsteten Hohlfasern (7) des 1. Bündels (4) geführte Einatemluftführung (8) und Öffnungen (12) im Innengehäuse (3) als Verbindung zum 2. Bündel (15) der mit Kupfer und/oder Silber ausgerüsteten Hohlfasern (7) enthält.
4. Feuchtigkeitsaustauscher nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (24) um die Hohlfasern (7) des 2. Bündels (15) einen Wasserzulauf (22) und einen Wasserablauf (23) in der Gehäusewand des Gehäuses (1) besi tzt.
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