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Gerät zur künstlichen Beatmung, Inhalation, Narkose usw.
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Es sind Geräte zur künstlichen Beatmung, Inhalations- und Narkosegeräte
sowie Geräte für andere Zwecke bekannt, bei denen dem Patienten ein Nährgas zugeführt
wird. Bei derartigen Geräten besteht häufig der Nachteil, daß die dem Patienten
zugeführte Luft relativ trocken ist. Wenn z. B. als Nährgas entspannter Sauerstoff
oder mit diesem angereicherte Luft verwendet wird, ist das Nährgas verhältnismäßig
trocken. Das gleiche gilt beispielsweise beim Zusatz von Lachgas, das aus Hochdruckbehältern
entnommen wird. Die Verwendung eines trockenen Nährgases hat den Nachteil, daß die
Atemwege des Patienten austrocken. Dieser Umstand ist dann besonders gefährlich,
wenn die Einatemluft durch ein Intratrachealkatheder oder durch eine Tracheotomie-Kanüle
dem Patienten zugeführt wird, da dann der Nasen-Rachen-Raum, der die Einatemluft
normalerweise anfeuchtet, ausgeschaltet ist.
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Um dem Nachteil der Austrocknung der Atemwege zu begegnen, könnte
man daran denken, dem Nährgas Feuchtigkeit in Form von Wasserdampf zuzuführen. Auch
dies ist nachteilig. Einmal müßte die Erzeugung des Wasserdampfes in Abhängigkeit
von dem Atemluftbedarf des Patienten gesteuert werden.
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Dabei ist erschwerend, daß das Atemvolumen der Patienten beispielsweise
nach Altersgruppen unterschiedlich groß ist. Auch ändert sich das Atemvolumen im
Verlauf längerer Zeit. Eine solche Anfeuchtung der Einatemluft könnte in der Form
erfolgen, daß die Luft über oder durch einen erwärmten Wasserbehälter geleitet wird.
Dieses Verfahren ist umständlich und erfordert zusätzliche Regelgeräte für die Heizung
des Wasserbehälters. Außerdem ist ein solches Verfahren dann nachteilig, wenn dafür
gesorgt werden muß, daß die von dem Nährgas durchströmten Toträume des Gerätes möglichst
klein zu halten sind, wie dies beispielsweise für Beatmungsgeräte für Kleinkinder
erwünscht ist.
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Es ist bereits eine Vorrichtung bekannt, um die Wärme der au sge
atmeten Luft zum Vorwärmen der einzuatmenden Luft zu verwenden. Dabei ist ein mit
Drahtgaze oder fein zerkleinerten Metallteilchen angefüllter, mit der Nase bzw.
dem Mund in Verbindung stehender Behälter mit zwei Abteilungen vorgesehen, der mit
Ventilen ausgestattet ist, so daß durch die eine Abteilung die einzuatmende und
durch die andere Abteilung die ausgeatmete Luft streicht.
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Diese bekannte Vorrichtung ist unter einer Kopfbedeckung angebracht,
wobei eine Leitung über der Stirn zu einer Nasenkappe führt, die dem Gesicht luftdicht
anschließt und von der eine weitere Leitung zu einem Mundstück führt. Bei dieser
bekannten
Vorrichtung strömt die Ausatemluft stets durch die eine Abteilung, während
die Ein atemluft stets durch die andere Abteilung eingeatmet wird. Dabei soll die
Ausatemluft die unter der Kopfbedeckung liegende Vorrichtung erwärmen, die außerdem
noch durch die Körpertemperatur des Kopfes erwärmt wird.
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Andererseits soll die Einatemluft die Wärme in der Vorrichtung aufnehmen.
Bei der bekannten Vorrichtung wird die in der Ausatmung enthaltene Feuchtigkeit
nach außen abgeführt, zumal sich die durch die Körpertemperatur erwärmte und durch
die Kopfbedeckung vor Wärmeverlust geschützte Austauschvorrichtung, wenn überhaupt,
nur geringfügig abkühlt.
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Soweit im übrigen Feuchtigkeit in der Vorrichtung niedergeschlagen
wird, bleibt diese in der Abteilung, durch die allein die Ausatemluft gelangt. Mit
der bekannten Bauform wird eine Anfeuchtung der Einatemluft nicht erreicht. Im übrigen
ist diese bekannte Vorrichtung nicht für die Anwendung im Zusammenhang mit Geräten
zur künstlichen Beatmung, Inhalation, Narkose od. dgl. bekanntgeworden.
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Die Erfindung erstrebt, die Nachteile der eingangs beschriebenen
Geräte zur künstlichen Beatmung, Inhalation, Narkose od. dgl. zu vermeiden. Die
Erfindung besteht darin, daß in die zu den Atmungsorganen führende Leitung ein Feuchtigkeitsaustauscher
eingeschaltet ist, in dem sich die in der Ausatemluft enthaltene Feuchtigkeit abscheidet
und das abgeschiedene Kondenswasser in die Einatemluft verdampft wird.
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Dabei kann der Austauscher in an sich bekannter Weise mit Metalldrähten,
-sieben, -geweben od. dgl. gefüllt sein. Der Austauscher kann aber auch mit einem
porösen Material guter Wärmeleitung gefüllt sein. Auch sind noch andere Füllungen
des Austauschers möglich, z. B. in Form eines porösen, gegenüber der Aus atemluft
chemisch indifferenten Werkstoffes. In allen Fällen wird durch die Einschaltung
des Austauschers in die Nährgasleitung erreicht, daß bei der Ausatmung der in der
Ausatemluft enthaltene
Wasserdampf an d Austauscheriüliung sich
in Form flüssigen Wassers, wie in Form von Wassertröpfchen, niederschlägt. Gleichzeitig
gibt die Ausatemluft ihre Wärme an die Austauscherfüllung ab. so daß in dieser w:?i';nd
der Ausatmung Wasser uld Wärme aulge--pe.zi.^-:t wz-rc'e. Bei der fo!g.:lde:l r
inat!EJrJ vedunstet das gespeicherte Wasser und gelangt als Wasserdampf in die Einatemluft.
Dabei wird gleichzeitig Wärme gebunden, wodurch die Füllung des Austauschers abgekühlt
wird. Dieser Vorgang wiederholt sich im Aus- und Einatemrhythmus. Die eingeatmete
Luft enthält stets genügend Feuchtigkeit.
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Eine einfache Bauform besteht darin, daß die Füllung des Austauschers
in Richtung des Luftein- und -austritts durch Prallbleche od. dgl. abgedeckt ist.
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Dadurch wird vermieden, daß durch die Luftströmung nur bestimmte beschränkte
Flächen des Kondensators bestrichen werden.
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Im Fall, daß die Atmungsleitung in eine Luftzu-und -ableitung getrennt
ist, werden nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung in beide Leitungen Teile
des Austauschers eingesetzt, die untereinander in Verbindung stehen. Diese Verbindung
dient dazu. daß Wasser, das sich an dem Austauscherteil in der Ausatemluft führenden
Leitung abgesondert hat, zu dem Austauscherteil geleitet wird, der in der Einatemluftleitung
angeordnet ist. Damit das Wasser übertritt, wird zweckmäßig das natürliche Gefälle
ausgenutzt, also der Austauscherteil in der Ausatemluftleitung über dem Austauscherteil
in der Einatemluftleitung angeordnet ist. Die Verbindung zwischen den Austauschern
kann unterschiedlich sein. Sie ist so zu gestalten, daß das Wasser übertreten kann.
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Zweckmäßig ist die Verbindung auch gut wärmeleitend, da dann auch
ein Wärmeaustausch stattfindet, wobei die Wärme vom Austauscher in der Ausatemluftleitung
zu demjenigen in der Einatemluftleitung strömt. Bei dieser Vorrichtung sind also
in der Ausatemleitung ein Wasserdampfkondensator und in der Einatemleitung ein Wasserverdampfer
angeordnet.
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Dementsprechend können die Füllungen ausgebildet sein.
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Eine einfache Ausführungsform besteht darin, daß die Luftzu- und
-ableitung eine gemeinsame Wand besitzen, die ganz oder teilweise aus porösem Material
besteht, und ein- oder beidseitig eine Austauscherfüllung vorgesehen ist. Es kann
weiterhin eine beide Leitungen durchsetzende, vorzugsweise einstückige Füllung aus
porösem Material angeordnet sein. Bei dieser Bauform können der Kondensator in der
Ausatemleitung und der Verdampfer in der Einatemleitung aus einem Bauteil bestehen.
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Der Kondensator und der Verdampfer können auch aus einem Metallsiebkörper,
aus Siebblech od. dgl. gebildet sein, zwischen die zum besseren Transport des Wassers
saugfähige Materialien eingeschaltet sind, durch die das Wasser von der Kondensatorseite
in der Ausatemleitung zum Verdampfer in der Einatemleitung geführt wird. Der Wärmeaustausch
findet durch die Metallteile statt.
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Eine Trennung der Luftleitung in eine mit Saug-bzw. Druckventilen
ausgestattete Ein atem- und Ausatemleitung hat den Vorteil, daß eine Pendelatmung
mit ihren schädlichen Nachteilen vermieden wird.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen der Erfindung schematisch
dargestellt, und zwar zeigt A b b. 1 einen Austauscher in einer Ein- und Ausatemleitung
und
A b b. 2 eine zur Lunge führende Leitung, die in Ein- und Ausatemleitung getrennt
ist, A b b. 3 und 4 zwei weitere Ausführungsformen.
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Bei der Bauform nach A b b. l wird das Nährgas mit Hilfe der Fördervorrichtung
1 in bestimmtem Rhythmus zur Lunge gedrückt und von der Lunge abgesaugt. In der
Einatemphas. strömt die Luft in Richtung des Pfeiles 2 durch die Verbindungsleitung
3 zu dem Austauscher4* in dem die Füllung untergebracht ist, und dann weiter durch
die Verbindungsleitung 6 zur Lunge 7. In der Ausatemphase wird die Luft in entgegengesetzter
Richtung 8 gesaugt. Der in dem Ausatemnährgas enthaltene Wasserdampf kondensiert
sich in Form von Wassertröpfchen9 in der Füllung 5. Außer der dadurch frei werdenden
Wärme wird auch die Wärme der Ausatemluft an die Füllung 5 abgegeben. In der Einatemphase
wiederum verdunsten die Wassertröpfchen, wodurch die Einatemluft mit Wasserdampf
angereichert wird.
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Im Bereich des ein- und austretenden Luftstroms sind über der Füllung
PrallplattenlO angeordnet.
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Diese bewirken, daß die Luft nicht nur den Mittelteil der Füllung
durchströmt, sondern auch die Randteile. Damit wird eine unvollständige Abscheidung
von Wasserdampf während der Ausatmung und eine unvollständige Verdampfung des Wassers
bei der Einatmung vermieden.
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Man kann auch daran denken, die Verbindungsleitungen 3 und 6 größer
zu gestalten, so daß die durchtretende Luft stets nahezu durch die gesamte Füllung
9 streicht. Im Interesse der Verminderung des Totraums, der die Menge der Pendelluft
vergrößert, ist das Volumen der Leitungen 3 und 6 jedoch nicht übermäßig zu vergrößern.
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Bei der Ausführungsform nach A b b. 2 ist die zur Lunge führende
Luftleitung in eine Einatemleitung 11 und eine Ausatemleitung 12 getrennt, die an
den Luftförderer 1 an unterschiedlichen Stellen angeschlossen sind. Die Luftfördervorrichtung
kann als Kreislaufgerät ausgebildet sein. Die Leitungenll und 12 besitzen eine gemeinsame
Trennwand 13, in die ein beide Leitungen durchsetzender Austauscherl4 eingesetzt
ist. Dieser besteht aus einem aus Sieben oder Drahtgeflecht gebildeten Körper, in
den saugfähiges Material eingepreßt ist. Der Luftwiderstand dieses Körpers ist so
groß, daß Luft nicht oder in nicht nennenswertem Maß zwischen den Räumen der Leitungen
11 und 12 hin- und herströmen kann. Durch das poröse Material wird jedoch das im
Oberteil der Füllung 14 abgeschiedene Wasser in den unteren Teil gesaugt. Der obere
Teil der Füllung 14 wirkt als Wasserdampfkondensator. der Unterteil der Füllung
14 als Wasserverdampfer. Durch Metallteile der Füllung 14 wird ein Wärmeausgleich
ermöglicht. Zur Luftführung dienen die Ventile 15 und 16, so daß Luft in der Leitung
11 nur in Richtung des dort gezeichneten Pfeiles während der Ausatmung strömen kann,
während andererseits in der Einatemphase Luft nur durch die Leitung 12 in Richtung
des dort gezeichneten Pfeiles zur Lunge strömen kann.
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Bei dieser Vorrichtung wird eine Pendel atmung weitgehend vermieden.
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Der Austauscherl4 kann auch in anderer Form ausgebildet sein. Er
kann beispielsweise durch eine poröse Platte zwischen den Leitungen 11 und 12 gebildet
werden, die durch Metalleinlagen auch gut wärmeleitend sein kann. In allen Fällen
ist nur wesentlich, daß das Wasser der Ausatemluft abgeschieden
und
aus der Ausatemleitung auf die Seite der Einatemleitung gebracht wird und dort verdampfen
kann.
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Weiterhin hat diese Bauform den Vorteil, daß auch die Wärme von der
Ausatemluft an den Kondensator oder auch nur an die Trennwand abgegeben und dort
der Einatemluft mitgeteilt wird.
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Bei einer anderen Bauform können die getrennten Leitungen, wie an
sich bekannt, konzentrisch oder in anderer Weise ineinanderliegen. Wenn beispielsweise
die Ausatemluftleitung von der Einatemluftleitung umgeben wird, wird erreicht, daß
die Wärme der Ausatemluft nicht verlorengeht, sondern an die Einatemluft abgegeben
wird.
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A b b. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der die zur Lunge führende
Luftleitung 20 hinter dem Austauscher 21 sich in die Ausatemleitung 22 und in die
Einatemleitung 23 gabelt. Die Lufttührung wird durch die Ventile 24 und 25 gesteuert.
Eine solche Ausführungsform vermeidet ebenfalls weitgehend eine Pendelatmung.
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Die Ausführungsform nach A b b. 4 zeigt einen Austauscher26, der
in eine Maske27 eingebaut ist.
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Diese kann beispielsweise an einem in seinen Einzelheiten nicht dargestellten
Narkosegerät über die Leitung28 angeschlossen sein. In diese ist das Einatemventil
29 eingeschaltet, während die Maske 27 das Ausatemventil 30 trägt. Sowohl die Ein-
als auch die Ausatemluft streichen durch den Austauscher 26.
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Eine einfache Bauform des erfindungsgemäßen Austauschers besteht
aus einem dosenförmigen Hohlkörper, der Drahtsiebe enthält und an beiden Seiten
mit Anschlußrohren versehen ist. Dabei kann die durchströmende Luft durch Prallbleche
so geleitet werden, daß sie eine möglichst große Fläche der Drahtsiebe durchstreicht.