AT403657B

AT403657B - Wärme- und feuchteaustauschfilter

Info

Publication number: AT403657B
Application number: AT0112593A
Authority: AT
Original assignee: Pall Corp
Priority date: 1992-06-11
Filing date: 1993-06-09
Publication date: 1998-04-27
Also published as: ATA112593A; GB2267661A; FI110236B; FR2692153A1; DK70193D0; NO302861B1; NL9301022A; AU667538B2; GB9212399D0; GB2267661B; CH687297A5; SE510976C2; CA2098132A1; FI932661A0; NL194750B; FR2749173B1; GB9311889D0; SE9301970D0; ES2074002R; SE510976C3

Description

AT 403 657 B

Die Erfindung betrifft ein Wärme- und Feuchtigkeitsaustausch-Filter, welches ein Gehäuse mit einem ersten Teil, für eine Verbindung mit einer Zufuhr von atembarem Gas und einer Expirationsleitung, und einem zweiten Teil, für eine Verbindung mit einer das Gas inhalierenden und exhalierenden Person, aufweist, wobei das Gehäuse ein Blatt aus hydrophilem Medium und ein Blatt aus hydrophobem Filtermedi-s um enthält, die in einem Strömungsweg zwischen dem ersten und dem zweiten Teil in Serie angeordnet sind, wobei die hydrophilen Medien die dem ersten Teil im genannten Strömungsweg näher liegenden sind.

Weiters bezieht sich die Erfindung auf einen Atmungskreislauf, welcher einen Ventilator und ein Rohr, das den Ventilator mit dem ersten Teil eines Filters verbindet, aufweist, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines Wärme und Feuchtigkeit austauschenden Filters. io Bei Menschen wird eingeatmete Luft durch die Nasenhöhlen und die oberen Atmungswege gefiltert. Zusätzlich enthält in den meisten Klimata eingeatmete Luft einen Anteil an Wasserdampf, und während ihres Weges in die Lunge wird eingeatmete Luft vollständig mit Feuchtigkeit gesättigt, die vom Speichel stammt, der von den Becherzellen der in den Atemwegen liegenden Schleimhautmembranen abgegeben wird. Bei bestimmten medizinischen Verfahren und beispielsweise auch bei der Luftzufuhr in geschlossenen ?5 Räumen, wie Flugzeugkabinen, kann der Feuchtigkeitsgehalt in der eingeatmeten Luft unter dem Optimalwert für ein zufriedenstellendes Atmen liegen.

Beispielsweise umgehen Verfahren wie eine Intubation oder Tracheostomie diese oberen Atemwege, und so erfolgt keine Filter- oder Sättigungsfunktion für Gase, die vom in diesen Verfahren verwendeten Ventilationsapparat eingeatmet werden. Die klinischen Folgen des Einatmens ungefilterter und ungesättigter 20 Gase sind gut dokumentiert; siehe beispielsweise den Artikel "Filtration and Humidification" von Lloyd and Roe, Bd.4, Nr.4, der Ausgabe Oktober/Dezember 1991 der Veröffentlichung "Problems in Respiratory Care" und den Artikel "Humidification for Ventilated Patients" von Ballard, Cheeseman, Ripiner and Wells, S.2-9, Bd.8 (1992), der Veröffentlichung "Intensive and Critical Care Nursing" bezuggenommen.

Zur Überwindung dieses Problems ist es üblich, in den Ventilationsapparat eine Vorrichtung einzubau-25 en, die sowohl ausgeatmeten Atem filtert als auch eingeatmete Gase erwärmt und anfeuchtet. Derartige Vorrichtungen werden in den beiden obigen Artikeln sowie im Artikel "A Comparison of the Filtration Properties of Heat and Moisture Exchangers" von Hedley and AJIt-Graham in Anaesthesia 1992, Bd.47, S.414-420, und im Artikel "An Alternative Strategy for Infection Control of Anesthesia Breathing Circuits: A Laboratory Assessment of the Pall HME Filter” von Berry and Nolte, S.651-655, der Veröffentlichung 30 "Anesth. Analg." 1991; 72, diskutiert.

Der Artikel von Lloyd and Roe identifiziert drei Kategorien von Wärme- und Feuchtigkeitsaustausch-Filtern. Die erste Kategorie wird "hygroskopische (erste Generation)" Wärme- und Feuchtigkeitsaustausch-Filter genannt. Diese enthalten Wolle, Schaum oder papierartige Materialien, die üblicherweise mit hygroskopischen Chemikalien, wie Lithiumchlorid oder Calciumchlorid, imprägniert sind, um im ausgeatmeten 35 Atem vorhandene Wasserdampfmoleküle chemisch zu absorbieren. Die zweite Kategorie wird "hygroskopische (zweite Generation)” Wärme- und Feuchtigkeitsaustausch-Filter genannt. Diese sind die gleichen wie die erste Generation, jedoch mit dem Zusatz von Elektret-Filzfiltermateriai. Elektrete sind Materialien, die eine permanente elektrische Polarität aufrechterhalten und ein elektrisches Feld um sich selbst ohne äußeres elektrisches Feld bilden. Derartige Materialien entfernen Mikroorganismen durch elektrostatische 40 Wechselwirkung. Ein Beispiel hievon ist in der EP 11 847 A gezeigt.

In der DE 28 51 564 A ist eine Vorrichtung zum Anwärmen und Befeuchten eines Beatmungsgases beschrieben, bei der eine Schicht aus Visco-Cellulose und eine Schicht aus Acrylfilz eingesetzt werden. Das Acrylfilz-Material hat eine große Porendimension und einen Blasenpunkt-Druck, der derart niedrig ist, daß der Durchgang von Wassertröpfchen ermöglicht wird. Diese Vorrichtung arbeitet somit ähnlich wie die 45 vorstehenden Filter der ersten und zweiten Kategorie.

Aus der US 4 090 513 A ist weiters eine Wärme- und Feuchtigkeitsaustausch-Vorrichtung bekannt, bei der abwechselnd Schichten aus wärmeisolierendem und wärmeleitendem Material vorgesehen sind. Als wärmeisolierendes Material kann Gazematerial oder Vliesmaterial verwendet werden, und das wärmeleitende Material kann durch ein Aluminiumnetz gebildet sein. Diese Materialien haben ebenfalls große Poren und so ermöglichen den Durchgang von Wassertröpfchen. Auch diese Vorrichtung arbeitet ähnlich wie die Filter der ersten und zweiten Kategorie, und sie neigt zur Durchtränkung mit Wasser.

Die EP 265 163 A offenbart ein Filter der eingangs angeführten Art, wobei im einzelnen eine Schicht aus hydrophobem Filtermaterial und eine Schicht aus hydrophilem Schaum in einem Gehäuse vorgesehen sind. Diese Schichten werden durch nicht water gebundene flache Blätter gebildet, die miteinander in 55 Kontakt gebracht werden. Die hydrophobe Schicht besteht aus Polypropylen-Fasern, die elektrostatisch aufgeladen sind, um eine virale und bakterielle Filtration durchzuführen, und sie wirkt so als Elektret der oben beschriebenen zweiten Kategorie von Filtern. Die hydrophobe Schicht hat einen Alkohol-Blasenpunkt-Druck, der so niedrig ist, daß er den Durchgang von Wassertröpfchen ermöglicht. Die Schaumschicht ist 2

AT 403 657 B behandelt, um Feuchtigkeit zu absorbieren. Sie wirkt als Material ähnlich der Anordnung der EP 11 847 A, mit den sich daraus ergebenden Nachteilen.

Die dritte Kategorie involviert die Verwendung einer hydrophoben Membran, die Mikroorganismen durch reine Filtration entfernt und Feuchtigkeit an der Oberfläche der Membran als Folge der Hydrophobie zurückhält. Die EP 409 402 A offenbart eine Wärme- und Feuchtigkeitsaustausch-Vorrichtung von dieser Kategorie, mit einer hydrophoben Membran mit einem nicht spezifizierten Alkohol-Blasenpunkt-Druck.

Alle drei Kategorien von Filtern arbeiten in ungefähr gleicher Weise. Bei der Expiration wird ausgeatmeter Wasserdampf am Filter kondensiert, und bei der Inspiration sammeln die eingeatmeten Gase Wasserdampf (und Wärme) von der Vorrichtung durch Verdampfen. Mikroorganismen, wie Bakterien und Viren, werden von der ausgeatmeten und eingeatmeten Luft durch die Filter in der jeweiligen Weise entfernt.

Die Filter der ersten Kategorie finden derzeit wenig Anwendung. Sie weisen eine niedrige Entfernungseffizienz von in der Luft befindlichen Bakterien auf, sogar wenn sie mit Bakteriziden imprägniert sind. Außerdem erzielen sie auf Grund ihrer Wirkungsweise keine sofortige maximale Wärme- und Feuchtigkeitsaustausch-Effizienz und haben eine relativ lange Akklimatisationsperiode, bevor stationäre Werte erreicht werden. Darüber hinaus haben sie relativ große Poren und eine relativ hohe Dicke, wodurch Flüssigkeit in die Poren eindringen und durch das Material hindurchgehen kann, was zu einem wasserdurchtränkten Zustand und einer daraus folgenden Erhöhung des Widerstandes führt.

Die zweite Kategorie von Filtern bietet verbesserte Werte der Mikroorganismen-Filtration im Vergleich mit den hygroskopischen Filtern der ersten Kategorie. Es besteht jedoch weiterhin das Problem, daß auf Grund der relativ hohen Porengrößen verunreinigte Flüssigkeiten durch die Schichten hindurchgehen. Außerdem kann es sein, wie auch im Artikel von Lloyd and Roe diskutiert, daß die Filter-Effizienzen nicht die 99,9977 % erreichen, die als Mindestentfemungsrate vorgeschlagen wurden, um ein Filter für eine klinische Verwendung geeignet zu machen.

Die dritte Kategorie von Filtern, bei denen hydrophobe Membranen verwendet werden, hat äußerst kleine Poren, typischerweise mit einem alkoholbenetzten Blasenpunkt von mehr als 710 mm (28 Zoll) H2O. Der Blasenpunkt wird durch das Verfahren der American Society of Testing Materials gemessen. Diese Filter verhindern das Durchgehen verunreinigter Flüssigkeiten bei üblichen Ventilationsdrücken. Sie wirken auch als Barriere für im Wasser befindliche Mikroorganismen und ermöglichen, daß eine Effizienz von mehr als 99,9977 % erzielt wird. In vielen Fällen wurde gezeigt, daß hydrophobe Membranfilter einen mit normaler Nasenatmung vergleichbaren Wärme- und Feuchtigkeitsaustausch vorsehen. Eine optimale Anfeuchtungseffizienz tritt nahezu sofort auf.

Ausgeatmeter Atem enthält Wasser nicht nur in Form von Wassertröpfchen und Globuli, sondern auch Wasser in Form von Wasserdampf. Es ist möglich, daß derartiger Wasserdampf durch das Filter hindurchgeht und an das System verlorengeht. Dies bedeutet, daß bei der Inspiration nicht das gesamte ausgeatmete Wasser für eine Anfeuchtung vorhanden ist. Im allgemeinen stellt dies kein Problem dar. Wie im technischen Bericht mit dem Titel "Use of The Pall Heat and Moisture Exchange Filter (HMEF) with Cold Humidification" von Belkowski and Brandwein, Pall Corporation, veröffentlicht 1992 als Pall Technical Publication PCCI92IOM, diskutiert, kann jedoch eine geringe Anzahl von langfristigen Ventilator-Patienten eine größere Anfeuchtung benötigen als ein Wärme- und Feuchtigkeitsaustausch-Filter der dritten Kategorie vorsehen kann. Der technische Bericht schlägt vor, daß dieses Problem durch den Einbau eines Befeuchters in den Atmungskreislauf überwunden werden kann. Ein alternativer Versuch zur Überwindung dieses Problems ist, das hydrophobe Material mit einem hygroskopischen Material der in der ersten und zweiten Kategorie verwendeten Art zu kombinieren, um Wasser zu absorbieren.

Die GB 2 167 307 A offenbart ein Wärme- und Feuchtigkeitsaustausch-Filter mit abwechselnd angeordneten hydrophoben und hydrophilen Scheiben, die in einem Gehäuse angebracht sind, wobei die hydrophilen Scheiben mit einem hygroskopischen Material imprägniert sind. Diese sind jedoch für ein Durchtränken mit Wasser anfällig.

Es ist nun Ziel der Erfindung, ein Wärme- und Feuchtigkeitsaustausch-Filter der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei welchem ein Durchnässen des (hydrophilen) Filtermediums hintangehalten und ein hoher Wirkungsgrad erzielt wird.

Das erfindungsgemäße Filter der eingangs angeführten Art ist dadurch gekennzeichnet, daß das hydrophobe Medium einen Alkohol-Blasenpunkt-Druck von mehr als 710 mm (28 Zoll) H20 zur Entfernung von Mikroorganismen hat. Hierbei wird erreicht, daß Wasser, das durch das hydrophobe Medium gelangt, praktisch zur Gänze in Form von Wasserdampf voriiegt, d.h. das hydrophobe Filtermedium ist bei den in der Beatmungstechnik angewendeten Drücken für Wasserkügelchen weitestgehend undurchlässig; Wasser, welches auf dem hydrophoben Filtermedium kondensiert, wird also nicht auf das hydrophile Filtermedium übertragen, und so wird vorteilhafterweise ein Durchnässen des hydrophilen Filtermediums zumindest weitestgehend vermieden. 3

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Der Alkohol-Blasenpunkt-Druck wird entsprechend der nach F 316-86-Method A der American Society of Testing Materials festgelegten Vorgangsweise gemessen. Bei dieser Vorgangsweise wird ein Blatt des zu untersuchenden Materials mit der Testflüssigkeit vollständig getränkt, und es wird danach dieses getränkte Blatt in einen Filterhalter eingesetzt, der an seiner Unterseite einen Druckgaseinlaß besitzt und mit einer perforierten Metallplatte, welche die Oberseite des zu untersuchenden Blattes bedeckt, versehen ist. Dann wird diese Metallplatte des Filterhalters mit 2 bis 3 mm der Testflüssigkeit bedeckt, und es wird der Druck des an der Unterseite des Blattes befindlichen Gases langsam erhöht. Der niedrigste Druckwert, bei dem ein ständiger Strom von Blasen aus dem Zentralbereich der Flüssigkeitsschicht, welche die erwähnte Metallplatte bedeckt, aufsteigt, wird registriert. Dieser Druckwert ist der Alkohol-Blasenpunkt-Druck, der bestimmt werden soll.

Bei allen drei Kategorien von Filtern ist es wesentlich, daß die Filtermedien keinen derartig wesentlichen Druckabfall erzeugen, daß die Inspiration und Expiration von Luft schwierig wird. Dies ist üblicherweise bei Filtern der ersten und zweiten Kategorien kein Problem, da die Porengröße der Filtermedien genügend groß ist, um keinen Druckabfall zu erzeugen, der ausreicht, um ein Problem zu bewirken. Die Filter der dritten Kategorie können dieses Problem jedoch aufweisen.

Beim erfindungsgemäßen Filter können die Blätter aneinander bevorzugt durch Bondieren oder Laminieren gebunden sein, was ihre Handhabung erleichtert, ohne die Funktion zu beeinträchtigen. Das hydrophobe Medium besteht vorzugsweise aus harzgebundenen Keramikfasern, und das hydrophile Material ist in an sich bekannter Weise ein Cellulosematerial. Vorzugsweise sind sodann die Filtermedienblätter in an sich bekannter Weise gefaltet. Dies ergibt eine größere Fläche der Medien und verringert so den Druckabfall.

Im Hinblick auf eine baulich einfache, kompakte, besonders effiziente Ausführung hat es sich auch als günstig erwiesen, wenn das Gehäuse in an sich bekannter Weise eine Kammer, die durch eine Umfangswand begrenzt ist, und zwei Verschlüsse an jeweiligen gegenüberliegenden Enden des Gehäuses umfaßt, wobei der eine Verschluß einen Teil für eine Verbindung mit der genannten Zufuhr von atembarem Gas und der genannten Expirationsleitung vorsieht und der andere Verschluß einen Teil für eine Verbindung mit der genannten Person, die das Gas inhaliert und exhaliert, umfaßt, wobei die gefalteten Blätter die genannte Kammer derart ausfüllen, daß die Falten nach einer Seite der Blätter einem Teil benachbart sind und die Falten nach der anderen Seite der Blätter dem anderen Teil benachbart sind. Für die Steuerung des Druckabfalls ist es ferner vorteilhaft, wenn das Blatt aus hydrophilem Medium mit einer Mehrzahl beabstandeter paralleler Schlitze, die sich durch dieses erstrecken, versehen ist.

Von Vorteil ist es für den effizienten Wärme- und Flüssigkeitsaustausch, wenn das Filter in an sich bekannter Weise einen Druckabfall von nicht mehr als 3,0 cm H2O bei einer Luftströmung von 60 l/min aufweist. Weiters ist es günstig, wenn das Filter eine Aerosol-Bakterien-Entfernungseffizienz von > 99,999 % bei Messung durch den Aerosol-Expositions-Test aufweist, und/oder wenn das Filter im Bereich eines DurchfluBvolumens von 7 l/min bis 12 l/min bei einer Temperatur von 32 *C einen Wasserverlust zwischen 7 mg/i und 10 mg/l aufweist.

Beim erfindungsgemäßen Atmungskreislauf, wie einleitend angeführt, ist das Filter auf erfindungsgemä-ße Weise ausgebildet, und es sind eine Expirationsleitung, die vom ersten Teil des Filters wegführt, und ein Rohr, das vom zweiten Teil des Filters wegführt, zur Verwendung durch eine Person vorgesehen, die Gas vom Ventilator inhaliert und exhaliert.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung eines Wärme und Feuchtigkeit austauschenden Filters geschaffen, welches gekennzeichnet ist durch: Aufnehmen eines Blattes aus hydrophobem Medium mit einem Alkohol-Blasenpunkt-Druck von mehr als 710 mm (28 Zoll) H2O und mit zwei gegenüberliegenden Flächen, und Aufnehmen eines Blattes aus hydrophilem Medium mit zwei gegenüberliegenden Flächen und Verbinden einer Fläche des hydrophoben Mediums mit einer Fläche des hydrophilen Mediums.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch weiter erläutert. Es zeigen: Fig.1 eine schematische Stirnansicht eines aus gefalteten Filtermedien gebildeten Wärme- und Feuchtigkeitsaustausch-Filters: Fig.2 eine schematische Ansicht einer ersten Konfiguration eines hydrophilen Mediums des Filters von Fig.1; Fig.3 eine schematische Ansicht einer zweiten Konfiguration eines hydrophilen Mediums des Filters von Fig.1; Fig.4 eine schematische Ansicht eines Patientenmodells zur Verwendung beim Testen der Wärme- und Feuchtigkeitsaustausch Effizienz eines Filters; Fig.5 das Patientenmodell von Fig.4, das an einen Ventilator in einer ersten Konfiguration zur Testvorbereitung angeschlossen ist; Fig.6 das Patientenmodell von Fig.4, das an einen Ventilator in einer zweiten Konfiguration zum Testen der Wärme- und Feuchtigkeitsaustausch-Effizienz angeschlossen ist; und Fig.7 eine schematische Darstellung einer zur Bestimmung der Effizienz eines Filters durch Aerosol-Exposition verwendeten Ausrüstung. 4

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Gemäß Fig.1 umfaßt das Filter ein Blatt aus hydrophobem Medium 10, das mit einem Blatt aus hydrophilem Material 11 gefaltet ist. Die beiden Schichten können getrennt oder miteinander verbunden sein, indem sie aneinander laminiert oder durch ein beliebiges herkömmliches Verfahren aneinander gebunden werden. Die Medien 10, 11 sind in einem Gehäuse 12 eingeschlossen, das zwei Öffnungen 13, 14 aufweist, die zu den jeweiligen gegenüberliegenden Seiten der Medien 10, 11 führen. Wie in Fig.1 (und in Fig.6 bei 39) ersichtlich, füllen die gefalteten Medien das Gehäuse 12 aus, so daß die Falten an einer Seite der Medien einer Öffnung 13 eng benachbart sind und die Falten auf der anderen Seite der Medien der anderen Öffnung 14 eng benachbart sind.

Das hydrophobe Medium 10 besteht vorzugsweise aus harzgebundenen Keramikfasern, entfernt Mikroorganismen durch direkte mechanische Absperrung und hat so einen Alkohol-Blasenpunkt-Druck von mehr als 710 mm (28 Zoll) H2O. Dies wird durch das Verfahren der American Society of Testing Materials für einen derartigen Test gemessen. Das hydrophile Medium 11 ist vorzugsweise ein Cellulosematerial. Das Material sollte keine Teilchen absondern.

Vorzugsweise weist das Filter einen Druckabfall von nicht mehr als 3,0 cm H2O bei einer Luftströmung von 60 l/min und eine Aerosol-Bakterien-Entfernungseffizienz bei Messung mit dem nachstehend beschriebenen AEROSOL-EXPOSITIONS-TEST von > 99,999 % auf.

Das hydrophile Medium 11 kann, wie in Fig.2 ersichtlich, ein kontinuierliches Materialblatt sein. Wie in Fig.3 gezeigt, könnte es jedoch diskontinuierlich, mit einer Serie von Reihen paralleler beabstandeter Schlitze, sein, die durch das Medium hindurchgehen. Wo sie vorgesehen sind, stellen die Schlitze sicher, daß der maximale Druckabfall an der Vorrichtung durch das hydrophobe Medium gesteuert wird. Die Schlitze ermöglichen eine Strömung durch das hydrophile Medium 11, sollte es "durchtränkt" (d.h. mit Wasser gesättigt) sein.

Die Vorrichtung wird an der "Patientenseite" offener Atmungssysteme der hauptsächlich in Intensivstationen eingesetzten Art verwendet. Derartige Systeme werden für Patienten verwendet, die langfristig ventiliert werden, und für Patienten, die durch die Natur ihres klinischen Zustands eine zusätzliche Anfeuchtung während der Ventilation benötigen.

Derartige Systeme umfassen einen Ventilator, ein Rohr, das den Ventilator mit einer Öffnung der Vorrichtung an der Seite des hydrophilen Mediums 11 verbindet, und ein Rohr, das die andere Öffnung an der Seite des hydrophoben Mediums mit dem Patienten verbindet, der Gas vom Ventilator inhaliert und exhaliert. Ein Ventilsystem ist vorgesehen, das es ermöglicht, daß ausgeatmeter Atem über eine Expirationsleitung nach dem Durchgehen durch die Vorrichtung abgeführt wird.

Beim Gebrauch wird das hydrophobe Medium 10 nicht mit Patientenflüssigkeiten durchtränkt, bietet einen niedrigen Luftströmungswiderstand und auch eine hohe Effizienz der Entfernung von Mikroorganismen durch mechanische Absperrung.

Das hydrophile Medium 11 wirkt auf folgende Weise. Wasser, das durch das hydrophobe Medium nahezu gänzlich in Form von Wasserdampf hindurchgeht, wird vom hydrophilen Medium auf Grund seiner hydrophilen Beschaffenheit abgefangen. Diese Feuchtigkeit breitet sich dann über den gesamten Flächenbereich des hydrophilen Mediums 11 aus. Auf diese Weise gehen inhalierte Gase zuerst durch das hydrophile Medium 11, wo sie diese Feuchtigkeit vor der Aufnahme zusätzlicher Feuchtigkeit vom hydrophoben Medium auf normale Weise aufnehmen. Dies hat daher den Vorteil der Erhöhung des Feuchtigkeitsgehalts, wodurch die Notwendigkeit der Verwendung eines zusätzlichen Befeuchters vermieden wird.

Außerdem überwindet es ein weiteres Problem des hydrophoben Mediums. Dies ist die Tatsache, daß es, da sich das Wasser nicht gleichmäßig über ein hydrophobes Medium ausbreitet, Bereiche des Mediums geben kann, die nicht mit Wasser bedeckt sind. Dies kann eine bevorzugte Passage für inhalierte Gase durch das hydrophobe Medium schaffen, während welcher Passage eine geringe oder keine Anfeuchtung stattfindet. Da sich die Feuchtigkeit gleichmäßig durch das hydrophile Medium ausbreitet, wird dieses Problem ausgeglichen.

Das Potential für eine Blockierung des Filters durch Durchtränken des hydrophilen Mediums - das heißt dadurch, daß das hydrophile Medium mit Wasser gesättigt wird - wird durch die Wahl eines Zellulosematerials mit geeigneter Porengröße und Dicke vermieden, so daß es einen genügend niedrigen Blasenpunkt-Druck aufweist, um ein Abziehen des überschüssigen Wassers während der Gasströmung zu ermöglichen. Es ist beispielsweise von Pall Corporation ein Cellulosematerial erhältlich, welches einen Alkohol-Blasenpunkt von 64 mm bis 114 mm (2,5 Zoll bis 4,5 Zoll) H20 hat. Dies wird gemäß dem Verfahren des American Institute of Testing Materials gemessen.

Das Verbinden der Schichten miteinander, wo vorgesehen, macht es einfacher, die Schichten zu falten, ohne daß zwischen den Schichten Spalte für eine Wasseransammlung gebildet werden. Außerdem ist die Bindung beim Abschwächen oder Verhindern des Durchtränkens der hydrophilen Schicht 11 vorteilhaft. 5

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Die Tatsache, dafi die Medien 10,11 das Gehäuse 12 ausfüllen, verringert den toten Raum im Gehäuse 12. Dies ist vorteilhaft, da es das Volumen von rückgeatmetem Gas minimiert.

Es folgt eine Beschreibung von Tests einer Vorrichtung der oben beschriebenen Art unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Vergleich mit zwei im Händel erhältlichen Filtern der in der Einleitung dieser Beschreibung angegebenen zweiten Kategorie (als 2A bzw. 2B bezeichnet), zwei Filtern der in der Einleitung dieser Beschreibung angegebenen dritten Kategorie (als 3A bzw. 3B bezeichnet) und zwei Filtern der dritten Kategorie mit dem Zusatz eines hygroskopischen Materials zum Zurückhalten von Feuchtigkeit (als M3A bzw. M3B bezeichnet).

Das ein Beispiel bildende Filter gemäß der Erfindung wurde wie oben beschrieben mit einer Fläche von etwa 640 bis 650 cm2 ausgebildet.

Das hydrophobe Medium des Beispiels eines erfindungsgemäBen Filters bestand aus vorgemischten Keramikfasem, die mit einem geeigneten destabilisierten Harz gebunden sind und einen alkoholbenetzten Biasenpunkt von mehr als 710 mm (28 Zoll) H20, wie oben beschrieben gemessen, aufweisen. Die Harzmenge betrug 10 % in bezug auf die Fasern (G/G). Die gebundenen Fasern wurden dann durch ein beliebiges bekanntes Verfahren hydrophob gemacht.

Das hydrophile Filtermedium des Beispiels eines erfindungsgemäßen Filters bestand aus Cellulosefasern, die mit einem Bindemittel gebunden sind und folgende Zusammensetzung und Eigenschaften aufweisen:

Fasern: 100 % Hanf Bindemittel Viskose Druckabfall 74 (mm Wassersäule) (2,9 Zoll Wassersäule)

Zugfestigkeit 92-115 (kg/mm) (8-10 Ib./Zoll)

Dicke 0,081 mm (3,2 Zoll x 10'3)

Zugfestigkeit 103 kg/mm (8,9 IbVZoll) benetzt mit Öl

Zugfestigkeit 44 kg/mm (3,8 lb./Zoll) benetzt mit Wasser

Berstfestigkeit 3520-4400 kg/mm2 (12-15 lb./Quadratzoll) (Muller-Test)

Alle Filter wurden unter Verwendung der im folgenden beschriebenen Tests auf Wasserverlust, Entfernungseffizienz für Bakterien und Entfernungseffizienz für Viren getestet.

Wasserverlusttest

Dieser Test wird mit Bezugnahme auf Fig.4 bis 6 beschrieben.

Das in Fig.4 gezeigte Patientenmodell umfaßt einen Befeuchter 20, der ausgeatmete Luft bei einem Feuchtigkeitsgehalt und einer Temperatur, die vorherbestimmt sind, zuführen kann. Ein erster Auslaß 21 des Befeuchters ist mit einer Kautschuklunge 22 mit einem Fassungsvermögen von 2 I und mit einem Anschlußrohr 23 über ein Rückschlagventil verbunden, das eine Strömung vom Auslaß 21 zum Anschlußrohr 23 verhindert und eine Strömung in die Gegenrichtung zuläßt.

Der zweite Auslaß 25 des Befeuchters 20 ist mit einem T-Anschluß 26 über ein Rückschlagventil 27 verbunden und gestattet eine Strömung vom zweiten Auslaß 25 zum T-Anschluß 26 und verhindert eine Strömung in die Gegenrichtung. Der T-Anschluß 26 ist mit dem anderen Ende des Anschlußrohres 23 durch ein drittes Rückschlagventil 28 verbunden, das eine Strömung vom T-Anschluß 26 zum Anschlußrohr 23 gestattet, jedoch eine Strömung in die Gegenrichtung verhindert.

Der Befeuchter 20 enthält eine Temperatursteuerung 29, die die Temperatur der vom Befeuchter 20 ausgegebenen Luft reguliert.

Beim Gebrauch ist der Befeuchter 20 mit destilliertem Wasser gefüllt. Dann wird, wie in Fig.5 ersichtlich, der Auslaß 30 zum T-Anschluß 26 mit dem Stamm 31 eines Y-Anschlusses 32 verbunden. Ein Zweig 33 des Y-Anschlusses wird durch ein Rohr 34 mit einem Einlaß zu einem Ventilator 35 verbunden, und der zweite Zweig 36 des Y-Anschlusses 32 wird durch das Rohr 37 mit einem Auslaß des Ventilators 35 verbunden.

Der Ventilator führt atembare Gase in Stößen zu, deren Volumen und Frequenz gesteuert werden kann. Das in einem Stoß zugeführte Volumen wird als "Gezeitenvolumen" bezeichnet, und die Frequenz wird in "Atemzügen/Minute" gemessen.

Beim Testen der Wärme- und Feuchtigkeitsaustauscher-Effizienz wird das Gezeitenvolumen des Ventilators 35 auf einen bekannten Wert, beispielsweise 660 ml, und die Frequenz auf einen bekannten 6

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Wert, beispielsweise 15 Atemzüge pro Minute, gesetzt. Jedes vom Ventilator 35 ausgegebene Luftvolumen strömt das Rohr 37 entlang zum T-Anschluß 26. Als Folge der Rückschlagventile 24, 27, 28 strömt dieses Gas durch das Anschlußrohr 23 und in die Kautschuklunge 22, die zur Aufnahme der Luft expandiert. Wenn der Luftstoß endet, stößt die Kautschuklunge 22 Luft aus, die als Folge des Rückschlagventils durch den Befeuchter 20 strömt und über den zweiten Auslaß 25 und den T-Anschluß 26 austritt, um zum Einlaß des Ventilators 35 über das Rohr 34 zurückzukehren.

Der T-Anschluß 26 ist isoliert, um eine Kondensationsbildung zu verhindern.

Das System wird 30 Minuten betrieben, um ein Warmlaufen des Systems zu ermöglichen, wobei die Temperatur des Patientenmodells auf 30 *C bis 34 *C eingestellt wird. Nach 30 Minuten werden der Ventilator 35 und die Temperatursteuerung 29 des Patientenmodells abgeschaltet.

Als nächstes wird das Rohr 34 vom ersten Zweig 33 des Y-Anschlusses 32 entfernt und durch ein Rohr ersetzt, das ein 100 g Trocknungsmittel enthaltendes Gehäuse 38 darin enthält. Das Gehäuse 38 ist so mit dem ersten Zweig 33 des Y-Anschlusses 32 und dem Einlaß des Ventilators 35 verbunden.

Außerdem wird das zu testende Wärme- und Feuchtigkeitsaustauscher-Filter 39 in die Rohrleitung zwischen dem Auslaß 30 und dem Stamm 31 des Y-Anschlusses 32 eingesetzt.

Als nächstes werden das Patientenmodell und die Komponenten zwischen dem T-Anschluß 26 und dem Ventilator gewogen. Dies inkludiert das Gehäuse 38, seinen Inhalt und das Filter 39. Die Gewichte werden mit einer Dezimalstelle aufgezeichnet.

Dann werden der Ventilator 35 und das Patientenmodell eingeschaltet und eine Stunde betrieben. Wenn während dieses Zeitraums die Temperatur der Umgebungsluft nicht reguliert wird, wird die Temperatur der Expirationsieitung (d.h. die Temperatur im Rohr 37) in regelmäßigen Intervallen aufgezeichnet. Sie sollte ungefähr 20 *C betragen und 23 *C nicht überschreiten. Wenn die Temperatur auf über 23 *C ansteigt, sollte Eis oder gekühltes Wasser rund um die Rohrleitungen gepackt werden, um die Temperatur zu verringern.

Nach einer Stunde werden der Ventilator 35 und die Temperatursteuerung 29 abgeschaltet. Die oben gewogenen Komponenten werden erneut gewogen und ihre Gewichte mit einer Dezimalstelle aufgezeichnet.

Dann wird der Wasserverlust unter Verwendung der folgenden Formel berechnet: _ TV.f.t G “ 1000 wobei G = Gasströmung in Liter pro Minute, TV = Gezeitenvolumen in Milliliter, f = Frequenz in Atemzügen pro Minute, t = Zeit des Tests in Minuten.

Außerdem wird auch der Prozentsatzbereich des Kreislaufs in der Formel berechnet: loo. (>n -wf) wi wobei E = Effizienz,

Wj = Gewicht des Testkreislaufs vor dem Test in Gramm

Wf = Gewicht des Testkreislaufs nach dem Test in Gramm W| = Gewichtsverlust des Patientenmodells in Gramm.

Diese Zahl sollte 10 % nicht überschreiten, übersteigt sie 10 %, ist der Versuch ungültig und sollte wiederholt werden.

Schließlich wird der Wasserverlust des Patienten aus der folgenden Formel berechnet:

wobei 7

AT 403 657 B PL = Wasserverlust vom Patienten in Milligramm Wasser pro Liter Luft, und wi und G die oben angegebenen Bedeutungen haben.

Aerosol-Expositions-T est

Die Ausrüstung umfaßt einen Vernebler 50 der von Devilbiss als Modell 40 vertriebenen Art. Der Einlaß zum Vernebler wird durch das Filter 51 und ein Steuerventil 52 mit der Umgebungsluft verbunden. Der Auslaß des Verneblers 50 ist mit dem Einlaß des Testfilters 53 über ein Rohr 54 verbunden. Das Rohr nimmt auch Luft von einem zweiten Einlaß über einen Luftdurchflußmesser 55, ein Steuerventil 56 und ein Schutzfilter 57 auf.

Der Auslaß zum Testfilter 53 ist mit einer Vakuumquelle (nicht gezeigt) über ein Schutzfilter 58 und ein Vakuummeter 59 verbunden. Der Auslaß ist auch mit einem Flüssigkeits-Stoß-Sampler 60 verbunden, der einen ventilgesteuerten Auslaß 61 aufweist.

Beim Gebrauch ist der erste Schritt die Herstellung einer Bakteriensuspension. Dies wird durch Beimpfen von 100 ml Trypton-Sojabrühe von einer Einzelkolonie von einer Typton-Sojaagarplatte erzielt. Die Kultur wird in einem geschüttelten Wasserbad über Nacht bei 30 ± 2*C inkubiert, um ein optimales Wachstum sicherzustellen.

Als nächstes werden aliquote 5 ml Mengen der über Nacht inkubierten Kultur zentrifugiert (bei ungefähr 2300 g während 10 Minuten). Der Überstand wird verworfen und die Zellenpellets in 3 ml sterilem Wasser resuspendiert. Die gewaschenen Zellen werden dann durch erneutes Zentrifugieren bei ungefähr 2300 g während 10 Minuten gesammelt. Die gewaschenen Zellenpellets werden anschließend in ausreichendem sterilen Wasser resuspendiert, um eine Zellsuspension von ungefähr 1 x 108 Bakterien/ml zu ergeben.

Dann wird eine Gramfärbung hergestellt. Die Zubereitung wird mit einem zusammengesetzten Mikroskop, das mit einem kalibrierten Okularmikrometer und einem Ölimmersionsobjektiv (x 100) ausgestattet ist, untersucht. Einige Mikroskopfelder werden auf Organismusgröße und Anordnung der Zellen untersucht. Pseudomonas diminuta sollten gram-negative, kleine stabförmige Organismen mit einer Größe von etwa 0,3 bis 0,4 um mal 0,6 bis 1,0 um sein, die hauptsächlich als Einzelzellen auftreten.

Als nächstes wird die Ausrüstung auf die Fließrate geprüft. Bei dieser Gültigkeitsprüfung wird das Testfilter 53 entfernt und durch einen Durchflußmesser (nicht gezeigt) ersetzt. Der Vernebler 50 wird mit 5 ml sterilem Wasser und der Stoß-Sampler 60 mit 20 ml sterilem Wasser gefüllt. Das Steuerventil 52 zum Vernebler 50 wird geschlossen und das Steuerventil 56 zum Luftdurchflußmesser 55 geöffnet, es wird ein Vakuum angelegt und Luft 30 Sekunden lang in die Ausrüstung gezogen. Bei einem Vakuum von 0,5 bar oder mehr sollte die Luftströmung 28 l/min, reguliert durch die kritische Öffnung des Stoß-Samplers 60, betragen.

Dann wird der Vernebler 50 durch vollständiges Öffnen des zugeordneten Steuerventils 52 aktiviert. Gleichzeitig wird das Steuerventil 56 des Luftdurchflußmessers 55 teilweise geschlossen, um eine Luftströmung von 28 l/min durch den Apparat aufrechtzuerhalten. Die Fließrate am Luftdurchflußmesser 55 durch die zugeordnete Steuerung des Ventils 56 wird aufgezeichnet. Der Apparat wird 20 Minuten betrieben, um sicherzustellen, daß die Luftströmung von 28 l/min aufrechterhalten wird.

Anschließend wird die Ausrüstung bezüglich der Erfassung von Pseudomonas diminuta geprüft. Um dies durchzuführen, wird das Testfilter 53 von Fig.7 entfernt und durch einen sechsstufigen Anderson-Sampler ersetzt. Die zum Sampler gehörende Petrischale aus Glas wird mit Trypton-Sojaagar in jeder Stufe gefüllt. Die zu prüfende Luft tritt in den Einlaß zum Sampler ein und geht kaskadenförmig durch die aufeinanderfolgenden Öffnungsstufen mit sukzessive höheren Öffnungsgeschwindigkeiten von Stufe 1 zu Stufe 6. Sukzessive kleinere Teilchen treffen anfänglich auf die Agar-Sammelflächen jeder Stufe auf.

Als nächstes wird 1 ml der ungefähr 1 x 10®/ml Pseudomonas diminuta-Suspension unter Verwendung von sterilem Wasser auf 1 x 10*/ml verdünnt. Der Vernebler 50 wird mit 5 ml dieser Suspension gefüllt.

Wenn das Steuerventil 56 offen und das Steuerventil 52 geschlossen ist, wird an die Ausrüstung Vakuum angelegt und Luft 30 Sekunden lang in die Ausrüstung gesaugt. Bei einem Vakuum von 0,5 bar oder mehr beträgt die Luftströmung 28 l/min, reguliert durch die kritische Öffnung des Stoß-Samplers 60.

Als nächstes wird der Vernebler 50 durch vollständiges Öffnen des zugeordneten Steuerventils 52 aktiviert. Gleichzeitig wird das Steuerventil 56 im vorherbestimmten Ausmaß geschlossen, wie durch den Fließraten-Gültigkeitsprüfungstest festgelegt. Dies sieht Ausgleichsluft vor und hält die Luftströmung durch den Apparat bei 28 l/min. Nach einer Testzeit von 15 Minuten wird das Ventil 52 geschlossen und das Ventil 56 vollständig geöffnet. Nach weiteren 30 Sekunden, um das System aerosolfrei zu machen, wird die Vakuumquelle abgeschaltet.

Anschließend werden die Agar-Sammelplatten vom Anderson-Sampler entfernt und bei 30 t 2*C inkubiert. Die koloniebildenden Einheiten (cfu) werden nach 24 und 48 Stunden gezählt. 8

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Die Ausrüstung ist gültigkeitsgeprüft, wenn Pseudomonas diminuta am Anderson-Sampler in Stufe 6 oder 5 gewonnen werden. Dies bestätigt, daß monodisperse Organismen von der Ausrüstung erzeugt werden.

Nach diesen Gültigkeitsprüfungstests wird die Ausrüstung zum Testen der Effizienz von Filtern auf folgende Weise verwendet.

Ein Testfilter 53 wird in die Ausrüstung eingesetzt, wie in Fig.7 gezeigt ist. 20 ml steriles Wasser werden in den Flüssigkeits-Sampler 60 gegeben, und der Vernebler wird mit 5 ml der ungefähr 1 x 108 ml Pseudomonas diminuta-Suspension gefüllt.

Als nächstes wird das Steuerventil 56 geöffnet und das Steuerventil 52 geschlossen. An die Ausrüstung wird Vakuum angelegt und Luft 30 Sekunden lang in die Ausrüstung gesaugt. Bei einem Vakuum von 0,5 bar oder mehr beträgt die Luftströmung 28 l/min, reguliert durch die kritische Öffnung des Flüssigkeits-Samplers 60. Dann wird der Vernebler 50 durch vollständiges Öffnen des zugeordneten Steuerventils 52 und teilweises Schließen des Steuerventils 56 im durch den Gültigkeitsprüfungstest festgelegten Ausmaß aktiviert, um eine Luftströmung von 28 l/min aufrechtzuerhalten.

Nach einer Testzeit von 15 Minuten wird das Ventil 52 geschlossen und das Ventil 56 vollständig geöffnet. Nach weiteren 30 Sekunden, um das System aerosolfrei zu machen, wird das Vakuum aufgehoben.

Anschließend wird die im Vernebler 50 verbleibende Flüssigkeit unter Verwendung einer 5 ml Spritze mit Nadel abgezogen. Das verbleibende Volumen wird unter Verwendung eines 10 ml Glasmeßzylinders gemessen, und das Volumen wird siebenmal nacheinander zehnfach mit Wasser verdünnt. Dann werden ungefähr 102 Bakterien pro ml enthaltende Verdünnungen unter Verwendung von Sterifils durch 0,2 um Analysemembranen filtriert. Die Analysemembranen werden anschließend auf Trypton-Sojaagarplatten gegeben, die bei 30 ± 2* C inkubiert werden. Die cfu werden nach 24 und 48 Stunden gezählt, und die Anzahl von Kolonien auf 20 bis 200 Kolonien aufweisenden Membranen aufgezeichnet. Dann wird der Vernebler-Expositions-Titer berechnet.

Dann wird die Flüssigkeit im Stoß-Sampler auch abgezogen. Das Volumen wird unter Verwendung eines 20 ml Glasmeßzylinders gemessen und dieses Volumen dreimal nacheinander in sterilem Wasser zehnfach verdünnt. Die verbleibende reine Lösung und die erhaltenen Verdünnungen werden unter Verwendung von Sterifils durch eine 0,2 um Analysemembran filtriert. Die Analysemembranen werden auf Trypton-Sojaagarplatten gegeben, und die Öffnung des Stoß-Samplers wird geprüft, um sicherzustellen, daß sie nicht okkludiert ist.

Anschließend werden die Agarplatten bei 30 * 2*C inkubiert. Die cfu werden nach 24 und 48 Stunden gezählt, die Anzahl von Kolonien auf den Membranen mit 20 bis 200 Kolonien wird aufgezeichnet und die Anzahl von stromabwärts vom Filter gewonnenen Bakterien berechnet. Die Effizienz der Ausrüstung wird aus der Formel berechnet: _ Bt- x 100 - Tf-Vn wobei

Re = Die Effizienz der Ausrüstung in Prozent, B, = die Gesamtanzahl gewonnener Bakterien,

Tf = der zerstäubte Endtiter in CFU/ml, und

Vn = das zerstäubte Volumen.

Dann wird die Bakterienexposition des Filters aus der Formel berechnet: C = Vn.R*.N, wobei C = Gesamtexposition,

Vn und Re die gleichen Bedeutungen wie oben angegeben haben, und N, der Vernebler-Expositions-Titer in CFU/ml ist.

Als nächstes wird die filtrierte Titerreduktion aus der Formel berechnet: 9

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TR C Bt wobei TR = Filter-Titerreduktion, und C und Bt die gleichen Bedeutungen wie oben angegeben haben.

Daraus kann die Filtereffizienz in Prozent aus der Formel berechnet werden: 10

Filtereffizienz = 1 - tr x 100

Der Wasserverlust wurde wie oben beschrieben gemessen. Das Gezeitenvolumen betrug 660 ml, die Rate 15 Atemzüge pro Minute und die Expirationstemperatur des Patientenmodells 32 *C. 15 Die Bakterien-Entfemungseffizienz wurde durch den oben beschriebenen Aerosol-Expositions-Test mit Pseudomonas diminuta getestet. Die Virus-Entfernungseffizienz wurde durch einen Aerosol-Expositions-Test der oben beschriebenen Art mit M52-Bak-terophagen getestet.

Die Ergebnisse des Tests sind in Tabelle 1 angegeben. 20 Tabelle 1

Filtertyp Wasserverlust mg/l Entfernungseffizienz Bakterien (%) Viren (%) 2A 10,1 99.9976 99,999 2B 5.3 99,91 keine Daten 3A 8.9 99,9992 Anspruch 99,999 3B 10,4 99,999 99,999 M3A 4.2 99,95 99,1 M3B 7,0 99,981 keine Daten Erfindung 8,4±0,4 (n = 18) 99,999 99,999

Es ist ersichtlich, daß die Filter der zweiten Kategorie entweder einen hohen Wasserverlust mit einer 35 relativ hohen Entfernungseffiienz (2A) oder einen viel niedrigeren Wasserverlust, jedoch mit einer entsprechenden Reduktion der Entfernungseffizienz (2B) aufwiesen (siehe die von Lloyd and Roe als Minimum für eine klinische Verwendung vorgeschlagene 99,9977 %ige Effizienz). Die Filter der dritten Kategorie hatten viel höhere Entfernungseffizienzen, jedoch vergleichsweise große Wasserverluste. Die modifizierten Filter der dritten Kategorie zeigten auf Grund des Vorliegens des hygroskopischen Materials viel niedrigere 40 Wasserverluste, hatten jedoch vergleichsweise niedrigere Entfernungseffizienzen. Im Gegensatz dazu zeigte das oben mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschriebene Filter eine hohe Entfernungseffizienz und einen vergleichsweise niedrigen Wasserverlust (weniger als 8,5 mg/l).

Das oben mit Bezugnahme auf Fig.1 beschriebene Filter mit den in Tabelle 1 angegebenen Testergebnissen wurde in einem klinischen Versuch auch in einen Ventilator eingebaut und mit dem im Handel 45 erhältlichen Filter 3A von Tabelle 2 verglichen. Die Filter wurden unter zwei Bedingungen (A und B) getestet, und der Wasserverlust basierend auf einer Verwendung von 24 Stunden ist in Tabelle 2 angegeben. Bei der Bedingung A war das Gezeitenvolumen 480 ml bei 15 Atemzügen/min und einer Expirationstemperatur von 32,4 t 1,0 ’C. Bei der Bedingung B war das Gezeitenvolumen 780 ml bei 15 Atemzügen/min und einer Expirationstemperatur von 33,2 ± 1,0 * C. 50 10 55

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Tabelle 2

Filtertyp Wasserverlust (mg(H20)/lLUn) Bedingung A B 3A Erfindung 7,2i1,1(n = 12) 5,3±1,0(n=12) 12,1±1,2(n = 12) 8,8±1,2(n = 12) io Es ist ersichtlich, daß bei beiden Betriebsbedingungen das oben mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschriebene Filter einen stark reduzierten Wasserverlust aufweist.

Dieser reduzierte Wasserverlust wird über einen weiten Bereich von Betriebsbedingungen aufrechterhalten. Die nachstehende Tabelle 3 gibt den Wasserverlust an, der bei den spezifizierten unterschiedlichen Betriebsbedingungen des Ventilators gefunden wurde. Es ist ersichtlich, daß über einen weiten Bereich von re Minutenvolumina (Gezeitenvolumen x Frequenz) von 7,2 l/min bis 12 l/min der Wasserverlust nicht signifikant (7 mg/l bis 10 mg/l) bei konstanter Temperatur (32 *C) variiert.

Die obigen sind Beispiele unter Verwendung spezifischer Medien. Es ist jedoch klar, daß andere geeignete hydrophobe und hydrophile Medien in Filtern der oben beschriebenen Art verwendet werden können. 20 Obwohl sich die oben angegebenen Beispiele auf medizinische Verwendungen beziehen, kann die Kombination hydrophiler und hydrophober Medien in anderen Systemen verwendet werden, in denen eingeatmete und ausgeatmete Luft gefiltert wird und ein Problem entsteht, das den Einsatz eines Wärme und Feuchtigkeit zurückhaltenden Filters erfordert. Beispielsweise wird die Luft in einer Flugzeugkabine durch ein Filter zugeführt und mag nicht eine geeignete Temperatur und Feuchtigkeit aufweisen. Die 25 Verwendung eines Filters der oben beschriebenen Art kann eine Luftzufuhr, welche die erforderliche Temperatur und Feuchtigkeit aufweist, für eine Flugzeugkabine vorsehen. 30 35 40 45 50 11 55

Claims

5AT 403 657 B CO Φ Φ Ä <0 fr· 9 in o 04 o m a\ || SO pH PO o C SO pH w m % o PO σ» «H U c o in o 9) PO WC so H PO so o* in * o O +1 II o O CN O c o H po «r w o H 9) 00 o PO o -►t 11 * c o in 04 04 VO WC o «-H PO 00 00 .P^ o © pH 9> «H II «*, c o in W 9 *· WC KO H PO * so 00 04 o in 04 -H H K c © in N o* pH 00 pH PO *· 00 4J ΊΗ 3 h3 B *4 Ol b Q o «w 'W' 04 X c WC Φ c θ' B «H g 3 X wp pH \ cp o CO > 3 c N • pH Φ C U pH 1h Φ • 0 Φ 3 • > > Φ CT α • u N Φ B c Φ Φ Ju Φ •H (Q ü Cu E* s CO 4 H £ 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Patentansprüche 1. Wärme- und Feuchtigkeitsaustausch-Filter, welches ein Gehäuse mit einem ersten Teil, für eine Verbindung mit einer Zufuhr von atembarem Gas und einer Expirationsleitung, und einem zweiten Teil, 12 AT 403 657 B für eine Verbindung mit einer das Gas inhalierenden und exhaiierenden Person, aufweist, wobei das Gehäuse ein Blatt aus hydrophilem Medium und ein Blatt aus hydrophobem Filtermedium enthält, die in einem Strömungsweg zwischen dem ersten und dem zweiten Teil in Serie angeordnet sind, wobei die hydrophilen Medien die dem ersten Teil im genannten Strömungsweg näher liegenden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrophobe Medium einen Alkohol-Blasenpunkt-druck von mehr als 710 mm (28 Zoll) H2O zur Entfernung von Mikroorganismen hat.
2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blätter aneinander durch Bondieren gebunden sind.
3. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Blätter aneinander durch Laminieren gebunden sind.
4. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrophobe Medium aus harzgebundenen Keramikfasern besteht.
5. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das hydrophile Medium in an sich bekannter Weise ein Cellulosematerial ist.
6. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtermedienblätter in an sich bekannter Weise gefaltet sind.
7. Filter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse in an sich bekannter Weise eine Kammer, die durch eine Umfangswand begrenzt ist, und zwei Verschlüsse an jeweiligen gegenüberliegenden Enden des Gehäuses umfaßt, wobei der eine Verschluß einen Teil für eine Verbindung mit der genannten Zufuhr von atembarem Gas und der genannten Expirationsleitung vorsieht und der andere Verschluß einen Teil für eine Verbindung mit der genannten Person, die das Gas inhaliert und exhaliert, umfaßt, wobei die gefalteten Blätter die genannte Kammer derart ausfüllen, daß die Falten nach einer Seite der Blätter einem Teil benachbart sind und die Falten nach der anderen Seite der Blätter dem anderen Teil benachbart sind.
8. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Blatt aus hydrophilem Medium mit einer Mehrzahl beabstandeter paralleler Schlitze, die sich durch dieses erstrecken, versehen ist.
9. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter in an sich bekannter Weise einen Druckabfall von nicht mehr als 3,0 cm H2O bei einer Luftströmung von 60 l/min aufweist.
10. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter eine Aerosol-Bakterien-Entfernungseffizienz von > 99,999 % bei Messung durch den Aerosol-Expositions-Test aufweist.
11. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter im Bereich eines Durchflußvolumens von 7 l/min bis 12 l/min bei einer Temperatur von 32 *C einen Wasserverlust zwischen 7 mg/l und 10 mg/l aufweist.
12. Atmungskreislauf, welcher einen Ventilator und ein Rohr, das den Ventilator mit dem ersten Teil eines Filters verbindet, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist und daß der Atmungskreislauf in an sich bekannter Weise eine Expirationsleitung, die vom genannten ersten Teil wegführt, und ein Rohr, das vom zweiten Teil des genannten Filters wegführt, zur Verwendung durch eine Person, die Gas vom Ventilator inhaliert und exhaliert, umfaßt.
13. Verfahren zur Herstellung eines Wärme und Feuchtigkeit austauschenden Filters, gekennzeichnet durch: Aufnehmen eines Blattes aus hydrophobem Medium mit einem Alkohol-Blasenpunkt-Druck von mehr als 710 mm (28 Zoll) H20 und mit zwei gegenüberliegenden Flächen, und Aufnehmen eines Blattes aus hydrophilem Medium mit zwei gegenüberliegenden Flächen und Verbinden einer Fläche des hydrophoben Mediums mit einer Fläche des hydrophilen Mediums. 13 AT 403 657 B
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbinden ein Bondieren umfaßt.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbinden ein Laminieren umfaßt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein hydrophobes Medium, welches aus harzgebundenen Keramikfasem besteht und ein hydrophiles Medium, welches ein Cellulosematerial ist, eingesetzt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter in an sich bekannter Weise einen Druckabfall von nicht mehr als 3,0 cm H2O bei einer Luftdurchströmung von 60 l/min aufweist.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren in an sich bekannter Weise das Falten der verbundenen Blätter umfaßt. Hiezu 5 Blatt Zeichnungen 14