SE405807B

SE405807B - HUMIDIFIER FOR AN INHALATION THERAPY SYSTEM

Info

Publication number: SE405807B
Application number: SE7304481A
Authority: SE
Inventors: C J Mcphee
Original assignee: American Hospital Supply Corp
Priority date: 1972-06-19
Filing date: 1973-03-29
Publication date: 1979-01-08
Also published as: GB1431558A; DE2329506B2; CH552393A; PH9850A; IT979847B; FR2189104A1; JPS4951794A; FR2189104B1; ES413617A1; CA999518A; DE2329506C3; DE2329506A1; BE797603A; US3834682A; AU5313673A

Description

15f 20 25 röo 55 40 7304481-0. 2 emellertid ibland relativa fuktigheter av 80 % och mer. 15f 20 25 röo 55 40 7304481-0. 2 however, sometimes relative humidities of 80% and more.

I Ett annat problem är ett oangenämt gurglande ljud, som uppstår, när gasen bubblas genom vätskan. Detta kan vid lång- varig inhalationsterapi (som kan pågå flera dagar eller en hel vecka) bli mycket störande.Another problem is an unpleasant gurgling sound, which occurs when the gas is bubbled through the liquid. This can be very disturbing with long-term inhalation therapy (which can last several days or a whole week).

Med den i de efterföljande kraven definierade fuktnings- anordningen undanröjes de ovan berörda problemen. Framför allt fuktas gasen till en mycket hög relativ fuktighet, näm- ligen till ca 82 %.With the humidification device defined in the following claims, the above-mentioned problems are eliminated. Above all, the gas is humidified to a very high relative humidity, namely to about 82%.

Kolonnen är lämpligen sammansatt av en serie sammankopp- lingsbara enheter eller moduler av plastmaterial. Den så fram- ställda kolonnen är tillräckligt prisbillig för att kunna in- gå som en permanent del i varje vätskebehållare. När behålla- rens innehåll förbrukats i önskad grad kasseras hela behålla- ren tillsammans med kolonnen. Härigenom minskas risken för smitta mellan patienter.The column is suitably composed of a series of interconnectable units or modules of plastic material. The column thus prepared is inexpensive enough to be included as a permanent part of any liquid container. When the contents of the container have been consumed to the desired degree, the entire container is discarded together with the column. This reduces the risk of infection between patients.

Det har vid de arbeten, som ligger till grund för före- varande uppfinning, visat sig att modulerna passar samman effektivt och bildar en hàllfast vertikal kolonn, om de är formsprutade av termoplastmaterial, exempelvis polypropen.In the works on which the present invention is based, it has been found that the modules fit together effectively and form a solid vertical column if they are injection molded from thermoplastic material, for example polypropylene.

' Genom formsprutning kan man göra kolonnen så prísbillig att den kan kasseras efter en enda användning.'By injection molding, the column can be made so inexpensive that it can be discarded after a single use.

Kblonnen fungerar också som en ljuddämpare, d v s den dämpar ljudet från fuktningsprocessen. I stället för ett starkt gurglande ljud avger kolonnen endast ett knappast hör- bart ljud. Denna ljuddämpande effekt antages bero på den oupp- hörliga uppdelningen av bubblorna till små bubblor. Följakt- ligen finns det inga stora bubblor, som brister i vätskeytan och orsakar det ovan påtalade gurgelljudet. Det dämpade lju- det är i allmänhet inneslutet i kolonnen och föga därav kan uppfattas utanför behållaren.Kblonnen also acts as a silencer, ie it attenuates the sound from the wetting process. Instead of a loud gurgling sound, the column emits only a barely audible sound. This sound-absorbing effect is assumed to be due to the incessant division of the bubbles into small bubbles. Consequently, there are no large bubbles, which rupture in the liquid surface and cause the gurgling sound mentioned above. The muffled sound is generally enclosed in the column and little of it can be perceived outside the container.

Fördelen med att, såsom sker i fuktningsanordningen enligt uppfinningen, uppdela bubblorna med en serie silplå- tar i stället för med ett poröst lock över ett enda utlopp från ett i vätskan nedsänkt rör är att bubblorna som åstad- kommes med hjälp av silplåtarna har mycket kort halverings- tid och orsakar väsentligt mindre skumbildning i en vätska innehållande ett bakteriostatiskt medel, exempelvis paraben.The advantage of, as happens in the humidifying device according to the invention, dividing the bubbles with a series of sieve plates instead of with a porous lid over a single outlet from a tube immersed in the liquid is that the bubbles produced by means of the sieve plates have very short half-life and causes significantly less foaming in a liquid containing a bacteriostatic agent, for example paraben.

Uppfinningen åskådliggöres på de bifogade ritningarna.The invention is illustrated in the accompanying drawings.

Sålunda visas i fig. 1 vätskebehållaren sedd från sidan del- 10 15 25 50 55 40 a 7304481-0 vis i snitt, så att man kan se den däri nedsänkta kolonnen.Thus, in Fig. 1, the liquid container is seen from the side, partly in section, so that the column immersed therein can be seen.

I fig. 2 visas i förstorad skala ett vertikalsnitt genom de tre understa kamrarna i den i fig. 1 visade kolonnen. I fig. 5 visas i förstorad skala ett vertikalsnitt genom en av de mo- duler, varav kolonnen är sammansatt. I fig. 4 visas likaledes i vertikalsnitt och i förstorad skala en bottenhuv för kolon- nen. I fig. 5 visas en projektion, sedd ovanifrån i pilarnas 5-5 i fig. 5 riktning, och i fig. 6 visas en projektion sedd underifrån i pilarnas 6-6 i fig. 4 riktning.Fig. 2 shows on an enlarged scale a vertical section through the three lowest chambers in the column shown in Fig. 1. Fig. 5 shows on an enlarged scale a vertical section through one of the modules of which the column is composed. Fig. 4 also shows in vertical section and on an enlarged scale a bottom hood for the column. Fig. 5 shows a projection, seen from above in the direction of arrows 5-5 in Fig. 5, and Fig. 6 shows a projection seen from below in the direction of arrows 6-6 in Fig. 4.

I fig. 1 visas sålunda en fuktare för fuktning av and- ningsgas, som tillföres en patient. Systemet innefattar en källa 1 för torr gas, vilken källa i figuren schematiskt åskåd- liggöres som en gängad nippel på en syrgasbehâllare eller på ett syrgasfördelningsnät av det slag, som förekommer exempel- vis i sjukhus. Vid nippeln är fästad en tvåvägsadapter 2.Fig. 1 thus shows a humidifier for humidifying breathing gas, which is supplied to a patient. The system comprises a source 1 for dry gas, which source in the figure is schematically illustrated as a threaded nipple on an oxygen container or on an oxygen distribution network of the type which occurs, for example, in hospitals. Attached to the nipple is a two-way adapter 2.

Denna adapter 2 är under användning permanent förbunden med en huv 5 på en vätskebehållare 4 och huven 5 är i sin tur per- menent förbunden med vätskebehàllaren 4. Sålunda kan adaptern 2 tillförlitligt uppbära behållaren 4 via huven 5, så att be- hållaren 4 kan hänga på nippeln 1 på sätt som åskådliggöres i fig. 1.This adapter 2 is in use permanently connected to a hood 5 on a liquid container 4 and the hood 5 is in turn permanently connected to the liquid container 4. Thus the adapter 2 can reliably support the container 4 via the hood 5, so that the container 4 can hang on the nipple 1 in the manner illustrated in Fig. 1.

I behållaren 4 finns en vätska 5 och en i denna nedsänkt kolonn 6. Såsom framgår av fig. 1 är kolonnen uppdelad i en serie åtskilda kammare 7-12. Kammaren vid kolonnens övre ände betecknas med hänvisningsbeteckningen 15 och är förbunden med en speciell kammare 14 för eliminering av skum. Från denna kammare 14 avgår den fuktade gasen i ett tillstånd, som är lämpligt för gasens användning som andningsgas och stora vat- tendroppar och skum rinner tillbaka ned i vätskan 5.In the container 4 there is a liquid 5 and a column 6 immersed in it. As can be seen from Fig. 1, the column is divided into a series of separate chambers 7-12. The chamber at the upper end of the column is designated by the reference numeral 15 and is connected to a special chamber 14 for eliminating foam. From this chamber 14 the humidified gas exits in a state which is suitable for the use of the gas as a breathing gas and large drops of water and foam flow back into the liquid 5.

Vid användning är fuktaren sammankopplad med en källa 1 för torr gas, som inledes i röret 15. Röret 15 har en mynning 16 i den understa kammarens botten. I förevarande sammanhang avses med torr gas syre, luft etc., som icke fuktats i kolon- nen. Såsom framgår av fig. 1 är röret 15 anordnat koaxiellt med kolonnen 6. Vätska från behållaren 4 strömmar genom hål i kolonnens botten 17 och utfyller åtminstone delvis kamrar- na 7-12. Antalet fyllda kamrar beror på vätskenivån 5 i be- hållaren 4. För att tillförsäkra att en tillräcklig del av kolonnen alltid hålles nedsänkt i vätskan i och för uppnående av rätt fuktning finns det på behållaren en insnörd del 55 ?zn44s1-o 4 10 '15 20 25 50 55 med pàskriften att behållaren bör utbytas, när vätskenivån förbrukats ned till denna insnörda del.In use, the humidifier is connected to a source 1 of dry gas, which is introduced into the pipe 15. The pipe 15 has an orifice 16 in the bottom of the lower chamber. In the present context, dry gas refers to oxygen, air, etc., which has not been moistened in the column. As can be seen from Fig. 1, the tube 15 is arranged coaxially with the column 6. Liquid from the container 4 flows through holes in the bottom 17 of the column and at least partially fills the chambers 7-12. The number of chambers filled depends on the liquid level 5 in the container 4. To ensure that a sufficient part of the column is always kept immersed in the liquid in order to achieve the correct humidification, there is a constricted part on the container 55? Zn44s1-o 4 10 '15 20 25 50 55 with the inscription that the container should be replaced, when the liquid level has been consumed down to this constricted part.

Under fuktningsprocessen bubblas den torra gasen genom en serie tvärställda silplåtar 18, 19, 20 och 24 i kolonnen.During the wetting process, the dry gas is bubbled through a series of transverse sieve plates 18, 19, 20 and 24 in the column.

Var och en av silplåtarna har hål för uppdelning av stora bubblor och ljuddämpning. Silplattorna kommer att i närmare detalj beskrivas här nedan under hänvisning till fig. 5.Each of the strainer plates has holes for splitting large bubbles and sound attenuation. The screen plates will be described in more detail below with reference to Fig. 5.

I fig. 2 visas kolonnen i närmare detalj. Den torra gasen inledes genom röret 15 och strömmar från rörets 15 nedre ände 16 uppåt genom vätskan 5 i den nedersta kammaren 7. Härigenom diffunderar vätskemolekylerna genom gränsytan vätska/gas i varje bubbla. Den torra gasen upptar härigenomi fukt, vilket i fig. 2 antydes med referensbeteckningen H1.Fig. 2 shows the column in more detail. The dry gas is introduced through the tube 15 and flows from the lower end 16 of the tube 15 upwards through the liquid 5 in the lower chamber 7. Thereby the liquid molecules diffuse through the liquid / gas interface in each bubble. The dry gas thereby absorbs moisture, which in Fig. 2 is indicated by the reference numeral H1.

Den sålunda fuktade gasen fortsätter upp igenom kolonnen och passerar silplåten 18. Denna är försedd med hål, som uppdelar de stora luftblåsorna, vilka har tendens att bilda en luft- ficka 22 i kammaren 7. Härigenom uppstår ett mycket stort an- tal små bubblor och därmed en större gränsyta vätska/gas.The gas thus moistened continues up through the column and passes through the sieve plate 18. This is provided with holes which divide the large air bubbles, which tend to form an air pocket 22 in the chamber 7. This results in a very large number of small bubbles and thus a larger liquid / gas interface.

Detta i sin tur medför förbättrad sammanblandning och gasen upptar mer fukt i kammaren 8, vilket antydes med referensbe- teckningen H2. Förloppet upprepas när gasen strömmar vidare uppåt genom silplåtarna i kolonnen.This in turn leads to improved mixing and the gas absorbs more moisture in the chamber 8, which is indicated by the reference numeral H2. The process is repeated as the gas flows further upwards through the sieve plates in the column.

I behållarens övre del uppsamlas den fuktade gasen och strömmar genom en rörstuts 25 och därifrån vidare genom ett rör 26 till patienten. Denne kan sålunda inandas den fuktade gasen med mycket hög relativ fuktighet under inhalationstera- pin. I tidigare kända medicinska fuktare tillämpas i huvudsak en enstegsfuktning, varvid behållarens hela innehåll användes som blandningskammare. Enligt ett förfarande bubblas torr gas in i vätskebehållaren. Enligt en annan tillämpas finfördel- ning av vätskan inne i behållaren. Med dessa tidigare kända fuktare erhålles relativ fuktighet av ungefär 60-75 % i den gas, som administreras på patienten. Med fuktaren enligt upp- finningen kan man administrera gas med relativ fuktighet av ungefär 82 %. Ju mer man kan närma gasens relativa fuktighet den fuktighet, som råder i andningsorganen, desto mindre li- der patienten av uttorkning av slemhinnorna. 10 15 20 25 30 35 '40 7301M81 -Û UI Den av moduler uppbyggda kolonnen med silplåtar, som åskådliggöres i fig. 2, innebär även ett annat viktigt framsteg på här ifrågavarande område. Fuktare, i vilka vätskan finförde- las, avger ett väsande ljud, som är störande. Fuktare med en enda kammare, i vilken gasen bubblas genom en vätska, avger ett gurglande ljud, när bubblorna vandrar fritt från behållarens botten upp till vätskeytan. Även detta ljud är störande. Sådana fria bubblor har tendens att förenas till stora bubblor, medan de stiger upp genom vätskan och spricker vid vätskeytan 5. Det därav orsakade ljudet är i längden mycket störande för patienter, läkare och sjuksköterskor.In the upper part of the container, the moistened gas is collected and flows through a pipe nozzle 25 and from there on through a pipe 26 to the patient. This can thus inhale the humidified gas with very high relative humidity during the inhalation therapy. In previously known medical humidifiers, a single-stage humidification is mainly applied, the entire contents of the container being used as a mixing chamber. According to one method, dry gas is bubbled into the liquid container. According to another, atomization of the liquid inside the container is applied. With these prior art humidifiers, relative humidity of about 60-75% is obtained in the gas administered to the patient. With the humidifier according to the invention, gas with a relative humidity of approximately 82% can be administered. The closer one can approach the relative humidity of the gas to the moisture prevailing in the respiratory system, the less the patient suffers from dehydration of the mucous membranes. 10 15 20 25 30 35 '40 7301M81 -Û UI The modular column of screen plates, illustrated in Fig. 2, also represents another important advance in the field in question. Humidifiers, in which the liquid is atomized, emit a hissing sound, which is disturbing. A single chamber humidifier, in which the gas is bubbled through a liquid, emits a gurgling sound as the bubbles travel freely from the bottom of the container up to the liquid surface. This sound is also disturbing. Such free bubbles tend to merge into large bubbles as they rise through the liquid and burst at the liquid surface 5. The sound caused by this is in the long run very disturbing to patients, doctors and nurses.

I kolonnen enligt uppfinningen uppdelas bubblorna i små bubblor vid varje silplatta. Härigenom dämpas ljudet i blandnings- kamrarna och dessa är dessutom inneslutna i kolonnen, som i sin tur är innesluten i behållarens mitt. Den omgivande vätskan 5 bildar följaktligen en ljuddämpande barriär mellan kolonnen och behållarens 4 vägg.In the column according to the invention, the bubbles are divided into small bubbles at each sieve plate. This attenuates the sound in the mixing chambers and these are also enclosed in the column, which in turn is enclosed in the middle of the container. The surrounding liquid 5 consequently forms a sound-absorbing barrier between the column and the wall of the container 4.

I fig. 3 visas en enskild modul 30. Denna begränsar, såsom framgår av fig. l och 2, kammaren 7. Modulen 30 innefattar en cylindrisk vägg 31 med en uppåtriktad fläns 32 vid sin övre ände och en nedåtriktad fläns 33 vid sin nedre ände. Flänsen 32 är på sin utsida försedd med ett spår 34 och flänsen 33 är på sin in- sida försedd med en ringformig ås 35. Flänsarna är dessutom för- sedda med koniska ytor'36 respektive 37. Identiskt lika moduler 30 kan sålunda sammankopplas genom snäppförbindning till en kolonn av det slag, som åskådliggöres i fig. 2. Den övre flänsen 32 på en modul passar in i den undre flänsen 33 på en angränsande modul.Fig. 3 shows a single module 30. This delimits, as shown in Figs. 1 and 2, the chamber 7. The module 30 comprises a cylindrical wall 31 with an upwardly directed flange 32 at its upper end and a downwardly directed flange 33 at its lower end. . The flange 32 is provided on its outside with a groove 34 and the flange 33 is provided on its inside with an annular ridge 35. The flanges are also provided with conical surfaces 36 and 37, respectively. Identically identical modules 30 can thus be connected by snap connection. to a column of the type illustrated in Fig. 2. The upper flange 32 of a module fits into the lower flange 33 of an adjacent module.

Varje modul innefattar en silplåt 18, som är utförd i ett stycke med väggen 31 och går tvärs över kammaren 7. I silplåten finns ett flertal hål 39, 40, vilka i närmare detalj åskådlig- göres i fig. 5.Each module comprises a screen plate 18, which is made in one piece with the wall 31 and runs across the chamber 7. In the screen plate there are a plurality of holes 39, 40, which are illustrated in more detail in Fig. 5.

I ett stycke med silplåten och koncentriskt anordnad i cylindern 31 finns ett rörsegment 41 för inledning av den torra gasen. Detta innefattar en övre del 42 i form av en hylsa. Hylsan har en inre cylindrisk yta 43, som upptill fortsättes av en yta 44 i form av en stympad kon och nedtill avslutas med en skuldra 45. Rörsegmentets nedre ände 46 smalnar av nedåt. När sålunda ett flertal moduler 30 förbindes till en vertikal kolonn bildar rörsegmèntsn 41 tillsammans ett centralt rör 15 med i huvudsak 10 15 20 25 7304481-0 e konstant inre diameter, vilket rör 15 sträcker sig från be- hållarens 4 övre ände ned till dess botten. Rörsegmenten 44 har en gemensam längdaxel, som sammanfaller med rörens 51 längdaxel. Vid montering av modulerna behöver man sålunda icke vrida de enskilda delarna för att få dem att passa sam- man.In one piece with the screen plate and concentrically arranged in the cylinder 31 there is a pipe segment 41 for introducing the dry gas. This comprises an upper part 42 in the form of a sleeve. The sleeve has an inner cylindrical surface 43, which is continued at the top by a surface 44 in the form of a truncated cone and ends at the bottom with a shoulder 45. The lower end 46 of the pipe segment tapers downwards. Thus, when a plurality of modules 30 are connected to a vertical column, the tube segments 41 together form a central tube 15 having a substantially constant inner diameter, which tube 15 extends from the upper end of the container 4 down to its bottom. . The pipe segments 44 have a common longitudinal axis, which coincides with the longitudinal axis of the pipes 51. When assembling the modules, you thus do not need to turn the individual parts to make them fit together.

Kolonnen har vid sin nedre ände en huv 50 med en uppåt- riktad fläns 54 liknande flänsen 52 på modulen 50. Huvens botten 52 är försedd med hål 55, 54. Huven 50 passar in i den nedåtriktade flänsen 55, så att huven bildar botten i kolon- nen. Vätska 5 från behållaren tränger in i kolonnen exempel- vis genom hålen 55 och 54.The column has at its lower end a hood 50 with an upwardly directed flange 54 similar to the flange 52 of the module 50. The bottom 52 of the hood is provided with holes 55, 54. The hood 50 fits into the downwardly directed flange 55, so that the hood forms the bottom in the column. Liquid 5 from the container penetrates into the column, for example through the holes 55 and 54.

I fig. 5 visas hur hålen är anordnade i silplåtarna 48.Fig. 5 shows how the holes are arranged in the screen plates 48.

Enligt ett typiskt exempel är hålen anordnade med sina centra utefter tvâ koncentriska cirklar och varje hål har diameter 1,?-5,0 mm. Hål med sådan diameter, exempelvis 2,4 mm, ned- bryter mycket effektivt de stora luftbubblorna men ger sam- tidigt tillräcklig passage för gas och vätska genom silplå- tarna.. Hur hålen är anordnade i huven 50 framgår av fig. 6.According to a typical example, the holes are arranged with their centers along two concentric circles and each hole has a diameter of 1,? - 5.0 mm. Holes with such a diameter, for example 2.4 mm, very efficiently break down the large air bubbles but at the same time provide sufficient passage for gas and liquid through the sieve plates. How the holes are arranged in the hood 50 is shown in Fig. 6.

Fyra hål, exempelvis 55 och 54 i bottnen 52 räcker för kolon- nens vätskeförsörjning. Dessa hål har diameter 4,7-5,0 mm.Four holes, for example 55 and 54 in the bottom 52, are sufficient for the column's liquid supply. These holes have a diameter of 4.7-5.0 mm.

Ehuru uppfinningen ovan beskrivits under hänvisning till speciella utföringsformer, kan den givetvis varieras och modifieras inom ramen för följande patentkrav utan att man därför fràngår uppfínningsidên.Although the invention has been described above with reference to particular embodiments, it may, of course, be varied and modified within the scope of the following claims without departing from the spirit of the invention.

Claims

A humidification device for an inhalation therapy system, in which a gas intended for humidification is bubbled through a liquid in a number of superimposed chambers, characterized by a disposable container (4) with an upper and a lower part and intended to be at least partially filled during the use of the device with wetting liquid (5), which is then located in the lower part of the container, a multi-stage column (6) fitting in the container, so arranged in the container (4 ), that there is space between the outer boundary surfaces of the column and the inner boundary surfaces of the container, which column comprises a plurality of superimposed gas / liquid mixing chambers (7,8 ...) separated from each other by transverse partitions (18,19, ... ), each common to two adjacent chambers and provided with holes with a diameter of 1.7-5.0 mm, through which the chambers communicate with each other in series, each of the chambers comprising a tubular outer wall for bonded to and extending between said partitions, which tubular walls together form the column having a lower, open end in the lower part of the container (4), so that said end will be below the surface of the liquid (5) referred to contained in the container (4), and the upper end of which forms an outlet for humidified gas connected to the upper chamber of the column, the conduit (15) for supplying dry, pressurized inhalation gas opening into the lower chamber of the column, the whole so arranged that when the gas is passed through the conduit (15) into the lower chamber of the column, it flows through the column from below and upwards through the chambers and at the passage through the holes of the partitions, the liquid being partially displaced from those below the wetting liquid (5) level in the container (5). 4) the existing chambers and the exhaust gas flow is entrained to the chambers located above this level, whereby the gas during its passage from below and upwards from chamber to chamber undergoes progress moisturizing.

Device according to claim 1, characterized in that the column (6) is permanently fixed in the disposable container (4), whereby the combination of the container (4) and the column (6) is intended for single use. 5.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the chambers (?, 8, ...) are arranged vertically one above the other, so that together they form an elongate, vertical column.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the line (15) for supplying dry inhalation gas is arranged inside the column. of that 10 15 20 25 '7304h81-O 8 _

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the column consists of a plurality of vertically arranged one above the other and with each other, preferably by means of snap connections, connectable modules, each consisting of one of the perforated partitions. and one of the tubular side walls connected thereto.

Device according to claim 5, characterized in that each snap connection comprises an annular shaft (55) at one end of the side wall, and an annular groove (54) at its other end.

Device according to claim 5 or 6, characterized in that each module is provided with a pipe socket passing through the partition so arranged that in the assembly of the modules the pipe sockets, which are suitably provided with means for connecting the pipe sockets together form the conduit ( 15) for the supply of dry inhalation gas.

Device according to claim 5, 6 or 7, characterized in that a hood (50) is attached to the lower end of the column and provided with one or more holes (53,5® and constituting the connection between the container space and the interior of the column.

9. Device according to any one of claims 5-8, characterized in that the side wall of the module extends below the partition and that an annular flange protrudes above the partition, all for interconnection of the module with two other immediately adjacent modules.

Device according to any one of claims 5-9, characterized in that the side wall of the modules is cylindrical and has a vertical main axis that the pipe socket is coaxial with said cylinder and concentrically arranged therein, whereby the modules can be connected to each other regardless of how they are rotation-oriented in relation to each other. PROMISED PUBLICATIONS: US 3,429,676 (48-195)