DE2529050C2 - Feuchtigkeitsaustauscher in Geräten für Atmung und Narkose - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Feuchtigkeitsaustauscher in Geräten für Atmung und Narkose, in dem sich in der Ausatemluft enthaltene Feuchtigkeit abscheidet und das abgeschiedene Wasser in die Einatemluft verdampft wird.

Bei Geräten für Atmung und Narkose muß sichergestellt sein, daß die Atemwege der Patienten nicht austrocknen. Diese Gefahr besteht besonders dann, wenn die Einatemluft durch einen Intratrachealkatheter oder durch eine Tracheotomiekanüle dem Patienten zugeführt wird, weil dann der Nasen-Rachen-Raum, der die Einatemluft normalerweise anfeuchtet, ausgeschaltet ist.

Eine bekannte Vorrichtung besteht aus einem mit der μ Nase bzw. dem Mund über eine Röhre in Verbindung Stehenden in der Kopfbedeckung angeordneten, mit Metallteilchen, wie Feilspänen oder Drahtstücken gefüllten Wärmebehälter. Er ist in zwei Abteilungen unterteilt, um die Führung der Ausatem- und der Eir^atemluft auf verschiedenen Wegen zu erreichen. Ventile steuern die Luft jeweils durch die Abteilungen. Eine Asbestausfütterung kann zur Anfeuchtung der Einatemluft mit Wasser getränkt sein. Die Ausatemluft Strömt stets durch die eine Abteilung, während die Einatemiuft stets durch die andere Abteilung eingeatmet wird. Die Ausatemluft erwärmt dabei den Wärmebehiilter, der außerdem noch durch die Körpertemperatur des Kopfes erwärmt wird. Im Wärmeaustauscher übernimmt die Einatemiuft die Wärme aus dem e>i Wärmebehälter. In dem Wärmebehältcr wird es durch die zusätzliche Erwärmung durch die Körpertemperatur, wenn überhaupt auch durch kältere Einatemiuft. nur zu einer geringfügigen Abkühlung und damit Kondensation von Wasser aus der Ausatemluft kommen. Außerdem bleibt diese kondensierte Feuchtigkeit nur in der Abteilung, durch die nur die Ausatemluft gelangt Die wesentliche Wassermenge wird mit der Ausatemluft nach außen abgeführt Eine Anfeuchtung der Einatemiuft wird dadurch nicht erreicht Sie kann nur durch das Wasser aus der Asbestausfütterung erfolgen. Die Befeuchtung ist also von der Sorgfalt der Wartungsperson abhängig. Im übrigen ist diese Vorrichtung nicht für die Anwendung im Zusammenhang mit Geräten zur künstlichen Beatmung und Narkose bekanntgeworden (DT-PS 1 02 300).

Ein weiterer bekannter Feuchtigkeitsaustauscher, in dem sich die in der Ausatemluft enthaltene Feuchtigkeit abscheiden und dann das abgeschiedene Kondenswasser in die Einatemiuft verdampfen soll, besitzt einen Dampfkondensator, der mit Metalldrähten, -sieben, -geweben od. dgl. gefüllt ist; er kann auch mit einem porösen Material guter Wärmeleitung gefüllt sein. Die Verbindung zwischen den Teilen des Dampfkondensators in der Ausatemleitung und der Einatemleitung i^rt so ausgebildet, daß Wasser übertreten kann. Eine Ausführungsform besteht darin, daß die Luftzu- und Ableitung eine gemeinsame Wand besitzt die ganz oder teilweise aus porösem Material besteht und ein- oder beidseitig eine AustauschertJlung vorgesehen ist Es gelangt nur das kondensierte Wasser in den Einatemluftstrom. Da eine Kondensation jedoch nur bis zum Temperaturausgleich zwischen dem Ausatem· und Einatemluftstrom erfolgt, kann auch nur der bis dahin aus dem Ausatemluftstrom ausgefallene Anteil der Feuchtigkeit für die Anfeuchtung der Einatemiuft nutzbar gemacht werden. Es ist nachteilig, daß das dann noch in der Ausatemluft enthaltene Wasser, sie besitzt nach dem Temperaturausgleich mit der Einatemiuft noch eine relative Feuchte von 100%, nach außen abgeführt wird (DTPS Il 69 615).

In einem weiteren bekannten Atemluftanfeuchter für Beatmungsvorrichtungen ist der Anfeuchter in der Einatemluftleitung zwischen dem Beatmungsgerät und dem Patienten angeordnet. Er enthält in einem Behälter eine Verdunstungsfläche zur hindurchgeführten Einatemluftleitung. Der Raum zwischen der Behälterwand und der Einatemluftleitung ist mit Wasser gefüllt. Die Einatemluftleitung wird hier durch eine wasserdampfdurchlässige Folie gebildet. Sie ist also auf der einen Seile mit Wasser beaufschlagt, während an der anderci gasbeaufschlagter. Seite das anfeuchtende Gas vorbeiströmt.

Nachteilig ist die notwendige Zuführung des auch in der Temperatur zu steuernden Wassers und die notwendige Aufsicht zur Verfolgung des Wasservorrats (DE AS 24 30 875).

Die gleichen Nachteile besitzt eine weitere Vorrichtung zur Anfeuchtung und Lieferung von Glas zu einem Patienten. Auch hier ist eine wasserdampfdurchlässige Folie auf der einen Seite durch Wasser beaufschlagt, während an der anderen Seite das anzufeuchtende Atemgas vorbeigeführt wird (US-PS 38 71 373).

Der Erfindung liegt als Aufgabe ein Feuchtigkeitsaustauscher in Geräten für Atmung und Narkose zugrunde, mit dem die in der Ausatemluft vorhandene Feuchtigkeit und Wärme möglichst umfassend in die Einatemiuft überführt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die im Gegenstrom geführten Ausatem- und Einatemluftkanäle als gemeinsame Trennwand eine

Diffusionsfolie besitzen und diese in Sirömungsnehiung der Ausatemliift eine Kondensationszone, in der eine Temperaturdifferenz zur Einatemluft besteht, und anschließend eine Diffusionszone, mit gleichen Tempe· raturen der Ausatem- und Einatemluft, enthalt.

Die damit erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die Verwendung einer Diffusionsiulie in der Kondensationszone das kondensierte Wasser, und in der anschließenden Diffusionszone das noch in der Ausatemluf: in Dampfform enthaltene Wasser, dure'· Diffusion durch die Diffusionsfolie in die Einatemlufi gelangen. Der Wärmeübergang ist, bedingt durch die geringe Stärke einer Folie, sehr gut Die spezifische Wärmeleitfähigkeit wird hierbei nahezu bedeutungslos. Diese Lösung bedeutet für die Verwendung bei der Atmung für den Patienten eine außerordentliche Verringerung des Sicherheitsrisikos. Auch bei der Beatmung eines z. B. tracheotomierten Patienten ist durch die volle und sichere Ausnutzung der Feuchtigkeit und Wärme aus der Ausatemluft zu jedem Zeitpunkt in der Einatemluft die notwendige Feuchtigkeit und Wärme sichergesteüi.

In Ausbildung der Erfindung kann das Matrial der Diffusionsfolie ein fluorisiertes Kohlenwasserstoff-Polymer sein. Die guten Diffusionseigenschaften gegenüber Wasser und dem Wasserdampf sind bekannt Das Hindurchleiten der Feuchtigkeit, sowohl in der Kondensationszone als auch in der Diffusionszone, erfolgt ohne Schwierigkeiten. Durch diese hygroskopische Ausbildung der Diffusionsfolie können die Diffusionseigenschaften bei niedrigen Temperaturen verbessert werden.

In weiterer Ausbildung kann der Feuchtigkeitsaustauscher von einer Wärmeisolation umhüllt sein. Damit wird in einfacher Weise sichergestellt, daß die in der Ausatemluft enthaltene Wärme nicht durch die äußere Oberfläche in die umgebende Atmosphäre entweichen kann. Eine derartige Isolation stellt technisch keinen großen Aufwand dar und ist in der Ausführung sicher beherrschbar.

In einer .-.usbildung für Sonderzwecke und bei Verwendung in kalter Atmosphäre kann der Ausatemluftkanal in der Kondensationszone eine Heizeinrichtung besitzen. Mit der zusätzlichen Erwärmung wird die Kondensationszone verlängert und damit das Verhältnis zur Diffusionszone geändert. Durch die längere Kondensatiunszone wird der weger der niedrigen Temperatur immer trockenen Einatemluft in vorteilhafter Weise mehr Wasser zugeführt. Es erhöht sich außerdem die Temperatur der Einatemluft. Bei extremen Außentemperaturen b.ind das wesentliche Vorteile.

Eine weitere besondere Ausbildung ergibt sich mit einem Befeuchter vor dem tinatemluftkanal. Mit dieser zusätzlichen Einrichtung läßt sich auch eine ungewöhnliche trockene und warme Einatemluft für die Atmung verwendbar machen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden beschrieben. Es zeigt

F ι g 1 den Feuchtigkeitsaustauscher angeordnet in einem Bcaunungssystem in geschnittener Darstellung und

Fig.2 den Feuchtigkeu^istausd·.. r ■»* getreckter Harstellung mit Heizeinrichtung.

Nach F i g. 1 ist ein Beatmungsgerät 1 über den Einatemluftschlauch 2 und den Ausatemluftschlauch 7 mit dem heuchtigkeiisaustauscher 3 verbunden Die Verbindung zum Verbraucher erfolgt über die Leitung 6. Die Atmeluft wird bei der Einatmung durch den

ίο Einatemluftkanal 9 und bei der Ausatmung durch den Ausatemiufikanal to an di~v Diffusionsfolie 5, jedoch jeweils an der anderen Seite, vorbeigeführt Die Steuerung erfolgt über die Vorteile 4a und 46. Die Diffusionsfolie 5 trennt die warme und feuchte Ausatemluft von der kalten und trockenen Einatemluft. Die Wärme und die Feuchtigkeit gleichen sich über die dünne Diffusionsfolie 5 im Gegenstromverfahren aus. Das Material der Diffusionsfolie 5 ist ein Werkstoff aus der Reihe der fluorisierten Kohienwasserstoff-Polymere mit hygroskopischen Eigenschaften. Die Einatemluft wird durch Diffusion und Wärme'"¹: ergang aus der Ausatemluft auf die Temperatur und Feuchte der Ausatemluft gebracht. Um Wärmeverluste zu vermeiden, besitzt der Feuchtigkeitsaustauscher eine Wärmeisolation 8.

Fig.? zeigt schematisch eine gestreckte Ausführung des Feuchtigkeitsaustauschers, hier mit der Bezeichnung 11. Er unterscheidet sich von dem Feuchtigkeitsaustauscher nach F i g. 1 durch eine zusätzliche Heizeinrichtung 12, angeordnet in Strömurgsrichtung der Ausatemluft 13 gesehen hinter dem Eingang in den Ausatemluftkanal 10.

Der Feuchtigkeitsaustauscher 3 nach F i g. 1 und auch der Feuchtigkeitsaustauscher 11 nach F i g. 2 funktionieren folgendermaßen:

Bei der Benutzung, im Beispiel bei der Beatmung, bilden sich zwischen den Grenzen 14 und 16 an der Diffusionsfolie 5 zwei Zonen aus: Die Kondensationszone A zwischen den Grenzen 14 und ¹S urri die Diffusionszone B zwischen den Grenzen 15 und 16. In der Kondensationszone A besteht ein Wärmegefälle zwi· .-hen der Einatem- und der Ausatemluft. Durch dieses Wärmegefälle wird eine Kondensation des Wassers aus der Ausatemluft auf der Diffur.ionsfolie 5 bewirkt. Das Wasser verdunstet, nachdem es durch die Diffusionsfolie hindurchdiffundierte, auf der anderen Seite in die trockene Einatemlufi hinein. In diesem Teil des Befeuchters erfolgt der wesentliche Übergang des Wassers aus der Ausatemluft in die Einatemluft. In der

so an die Kondensationszone A anschließenden Diffusionszone B tritt weiteres Wasser, hier jedoch nur in Form von Dampf, durch die Diffusionsfolie in die hier noch sehr trockene Einatemluft ein.

Für Sonderfälle bei extrem niedrigen Temperaturen der Einatemluft. wird durch die Heizeinrichtung 12 die Ausatemluft zusät7iich erwärmt und didurch die Kondesationszone A verlängert. Damit wird auch hier ein ausreichender Übergang des Wassers aus der Ausatemluft in die Einatemluft bewirkt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Feuchtigkeitsaustauscher in Geräten für Atmung und Narkose, in dem sich die Aus- und Einatemluft in Ausaiem- und Einatemluftkanälen getrennt durch eine Wasser-(dampf-)durch!ässige Wand geführt ist und sich die in der Ausatemluft enthaltene Feuchtigkeit abscheidet und das abgeschiedene Wasser in die Einatemluft verdampft wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausatem- und Einatemluftkanäle (9,10) als gemeinsame Trennwand eine Diffusionsfolie (5) besitzen und diese in Strömungsrichtung der Ausatemluft eine Kondensationszone (A), in der eine Temperaturdifferenz zur Einatemluft besteht, und anschließend eine Diffusionszone (B), mit gleichen Temperaturen der Ausatem- und Einatemluft, enthält.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Diffusionsfolie (5) ein fluorisiert«. s Kohlenwasserstoff-Polymer ist.

3 Geräi nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusionsfolie (5) hygroskopisch ist

4. Gerät nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkeitsaustauscher (3) von einer Wärmeisolation (8) umhüllt ist. »5

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dab der Ausatemluftkanal (10) in der Kondensationszone (A) eine Heizeinrichtung (12) besitzt.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einatemluftkanal (9) ein Befeuchter angeordnet ist.