DE2301276A1

DE2301276A1 - FILTER DEVICE FOR VENTILATION DEVICES AND THE LIKE

Info

Publication number: DE2301276A1
Application number: DE19732301276
Authority: DE
Inventors: Adolf Hunziker
Original assignee: F Hoffmann La Roche AG
Current assignee: F Hoffmann La Roche AG
Priority date: 1972-01-13
Filing date: 1973-01-11
Publication date: 1973-07-19
Also published as: NL7217200A; GB1421651A; CH546595A; FR2167530A1; JPS4882467A

Description

Die Erfindung betrifft eine Filtereinriehtung zur Reinigung und Trocknung der Expirationsluft bzw. des Expirationsgases in Beatmungsgerät en, Lungenfunktionsmessgeräten und dgl.The invention relates to a filter unit for cleaning and drying of the expiratory air or the expiratory gas in ventilators, lung function measuring devices and the like.

Beim Betrieb von Beatmungsgeräten, Lungenfunktionsmessgeräten und dgl., in denen die Expirationsluft bzw. das Expirationsgas mit Teilen der Geräte in Kontakt kommt, stellt sich das Problem der Beseitigung von festen und flüssigen Verunreinigungen im Iiuft- bzw. Gasstrom. Würde man diese Verunreinigungen nicht beseitigen, so wurden sieh in sehr kurzer Zeit Funktionsstörungen ergeben, wie z.B. Verkleben von Ventilen, Hähnen, Messgeräten usw.When operating ventilators, lung function measuring devices and the like, in which the expiratory air or the expiratory gas comes into contact with parts of the equipment, the problem arises of the removal of solid and liquid impurities in the air or gas flow. One would get these impurities do not eliminate it, you will see malfunctions in a very short time result, such as gluing valves, taps, measuring devices, etc.

Es wurde deshalb schon vorgeschlagen, in den Expirationskanal solcher Geräte einen Absorber einzuschalten, der die dahinter liegenden Geräteteile vor Verunreinigungen zu schützen vermag. Obwohl das Einschalten eines solchen Absorbers den erwünschten Zweck erfüllt, hat diese Lösung den Nachteil» dassIt has therefore already been suggested to place it in the expiratory canal to switch on an absorber of such devices to protect the device parts behind it from contamination able. Although switching on such an absorber fulfills the desired purpose, this solution has the disadvantage »that

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das Absorbermaterial infolge des häufig sehr hohen Flüssigkeitsgehalts des Expirationsgases in sehr kurzen Zextabstanden ausgewechselt werden muss. Dies ist sowohl wegen des Arbeitsaufwandes, als auch wegen der Kosten des Absorbermaterials unwirtschaftlich.the absorber material is replaced at very short intervals due to the often very high liquid content of the expiratory gas must become. This is uneconomical both because of the amount of work required and because of the cost of the absorber material.

Es stellte sich daher die Aufgabe, eine Filtereinrichtung bereitzustellen, die das Expirationsgas wirksam reinigt, bei der sich jedoch ein häufiges Auswechseln des Absorbermaterials erübrigt. The object was therefore to provide a filter device that effectively cleans the expiratory gas in which However, frequent replacement of the absorber material is unnecessary.

Erfindungsgemäss wird dies erreicht durch eine Kombination aus einem mechanischen Abscheider- und einem nachges ehalte ten Absorber. Der mechanische Abscheider besteht vorzugsweise aus mehreren hintereinander angeordneten Fasermatten mit vertikaler Faserrichtung.According to the invention, this is achieved by a combination of a mechanical separator and a retentive separator Absorber. The mechanical separator preferably consists of several fiber mats arranged one behind the other with vertical Grain direction.

Nachfolgend ist anhand der beiliegenden Zeichnung eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Das Gehäuse der Filtereinrichtung besteht aus einem zylindrischen Teil 1, der an beiden Enden mit Deckeln 2 und 5 abgeschlossen ist. Diese Teile werden zweckmässigerweise aus Kunststoff hergestellt und zwar entweder aus einem Material, das sterilisierbar ist oder aus einem Material, das so billig ist, dass die Anordnung nach einer bestimmten Einsatzdauer weggeworfen werden kann. Der zylindrische Teil 1 besteht vorzugsweise aus einem durchsichtigen Material, damit der Zustand der später zu beschreibenden Absorberfüllung· von aussen beobachtet werden kann. Die Verbindung zwischen dem zylindrischen Teil 1 und den Deckeln 2, 3 erfolgt zweckmässigerweise durch Gewinde 4, 5. Es kommt jedoch auch eine andere Verbindung infrage.A preferred embodiment of the invention is described below with reference to the accompanying drawing. The case the filter device consists of a cylindrical part 1, which is closed at both ends with covers 2 and 5. These Parts are expediently made of plastic, either from a material that can be sterilized or from a material that is so cheap that the assembly can be discarded after a certain period of use. The cylindrical one Part 1 is preferably made of a transparent material so that the condition of the absorber filling to be described later can be observed from the outside. The connection between the cylindrical part 1 and the covers 2, 3 is expediently carried out through threads 4, 5. However, another connection is also possible.

Der Deckel 2 weist am äusseren Umfang seiner Innenfläche eine Hut auf, in die ein Dichtungsring 6 eingelegt ist. Ein Anschluss-Stutzen 7 zur Verbindung mit dem vom Patienten kommendenOn the outer circumference of its inner surface, the cover 2 has a hat into which a sealing ring 6 is inserted. A Connection piece 7 for connection with the one coming from the patient

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Expirationsschlauch ist exzentrisch in der Nähe der Peripherie des Deckels 2 angeordnet. Eine mit Löchern versehene Platte 8, deren Durchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des zylindrischen Teils 1, ist im Abstand von der Innenfläche des Deckels 2 parallel zu diesem angeordnet und mit diesem beispielsweise durch Schrauben verbunden.The expiration tube is arranged eccentrically in the vicinity of the periphery of the cover 2. A perforated plate 8, whose diameter is smaller than the inner diameter of the cylindrical part 1, is at a distance from the inner surface of the Cover 2 arranged parallel to this and connected to this, for example, by screws.

Durch die im Abstand vom Deckel 2 angebrachte lochplatte wird vermieden, dass die weiter unten zu beschreibenden Filtermatten direkt an der Oeffnung des Anschluss-Stutzens 7 anliegen. Dies ist deshalb wesentlich, weil sich bei direktem Anliegen der Filtermatten am Deckel 2 und am Stutzen 7 durch Ablagerung von im Expirationsgas enthaltenen festen und zähflüssigen Partikeln innerhalb kurzer Zeit ein Verschluss der Stutzenöffnung ergeben könnte. Ausserdem wird durch den Hohlraum zwischen der Platte 8 und der Innenfläche des Deckels 2 eine im wesentlichen gleichmässige Verteilung des durch den Stutzen 7 ankommenden Gases über die gesamte Querschnittsfläche der Anordnung erreicht.Through the perforated plate attached at a distance from cover 2 this avoids the need for the filter mats to be described below directly on the opening of the connection piece 7. This is essential because it deals with direct concerns the filter mats on the cover 2 and on the connector 7 by the deposition of solid and viscous particles contained in the expiratory gas could result in a closure of the nozzle opening within a short time. In addition, through the cavity between the Plate 8 and the inner surface of the cover 2 a substantially uniform distribution of the gas arriving through the nozzle 7 Achieved over the entire cross-sectional area of the arrangement.

Auf diese Weise wird auch bei einer teilweisen, d.h. im unmittelbaren Nahbereich des Stutzens 7 entstehende Verlegung der Lochplatte 8 und der ersten Filtermatte die Punktion der Anordnung nicht beeinträchtigt , da das Expirationsgas an anderen Stellen durchgelassen wird.In this way, even in the case of a partial installation, i.e. in the immediate vicinity of the connection 7 the perforated plate 8 and the first filter mat does not affect the puncture of the arrangement, since the expiratory gas to others Bodies is let through.

Der Deckel 3 besitzt im wesentlichen die gleiche Konfiguration wie der Deckel 2. Er weist einen Anschluss-Stutzen 9 zur Verbindung mit den nachfolgenden Teilen des Gerätes auf. Der Stutzen 9 ist jedoch in der Mitte des Deckels konzentrisch angeordnet. The lid 3 has essentially the same configuration like the cover 2. It has a connecting piece 9 for connection to the following parts of the device. Of the The nozzle 9 is, however, arranged concentrically in the center of the lid.

Der zylindrische Teil 1 weist auf seiner Innenseite einen ringförmigen, umlaufenden Ansatz 11 auf. Der innere Durchmesser dieses Ansatzes 11 und damit die Fläche der Durchlassöffnung für das Gas ist wesentlich kleinerThe cylindrical part 1 has an annular, circumferential extension 11 on its inside. The inner diameter this approach 11 and thus the area of the passage opening for the gas is much smaller

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als der Durchmesser bzw. die Querschnittsfläche des Gehäuses. Auf beiden Seiten dieses Ansatzes sind mit geeigneten Löchern versehene Platten 12 und 13 angeordnet, die miteinander und mit dem Ansatz 11 durch Nieten verbunden sind. Die beiden Platten 12, 13 bilden zusammen mit dem Ansatz 11 die Trennwand zwischen den beiden Stufen 14 und 15 der Filteranordnung. Der zwischen den beiden Platten 12 und 13 gebildete Zwischenraum dient zur räumlichen Trennung der Filtermatten vom Absorbermaterial. Da die Filtermatten mit Flüssigkeit getränkt sind, wäre ein direkter Kontakt mit dem Absorbermaterial ungünstig.than the diameter or the cross-sectional area of the housing. Appropriate holes are provided on both sides of this approach Plates 12 and 13 arranged with each other and with the approach 11 are connected by rivets. The two plates 12, 13 together with the projection 11 form the partition between the two stages 14 and 15 of the filter assembly. The one between the two plates 12 and 13 formed space is used for spatial Separation of the filter mats from the absorber material. Since the filter mats are soaked with liquid, it would be a direct one Contact with the absorber material is unfavorable.

. Die Stufe 14 stellt den Abscheider für feste Partikel und Flüssigkeitströpfcheii im Expirationsgas dar. Sie enthält eine mähr schicht ige Füllung aus Filtermatten, wobei zwei verschiedene Arten von Filtermatten miteinander abwechseln. Die Filtermatten sind handelsübliche Produkte und bestehen aus Kunststoff-Fasern. Die Filtermatten 16, die infolge ihres engen Faserabstandes als Feinfilter bezeichnet werden können, dienen der eigentlichen Abscheidung von Flüssigkeitströpfchen. Ihre Fasern sind im wesentlichen parallel ausgerichtet und ihr Einbau in die Anordnung erfolgt so, dass die Faserrichtung parallel zu der durch die Achse des zylindrischen Teils 1 und die Achse des Anschluss-Stutzens 7 definierten Ebene liegt. Damit ist "oben" und "unten" der Filteranordnung definiert. Diese Definition von "oben" und "unten" ist für die Funktion des Abscheiders ausschlaggebend. Die Filteranordnung muss stets so eingebaut werden, dass sich der Anschluss-Stutzen 7 unten befindet.. Stage 14 represents the separator for solid particles and liquid droplets in the expiratory gas. It contains a more layered filling of filter mats, with two different types of filter mats alternating with each other. the Filter mats are commercially available products and consist of plastic fibers. The filter mats 16, as a result of their tight Fiber spacing can be referred to as fine filters, are used for the actual separation of liquid droplets. Her Fibers are aligned essentially parallel and their installation in the arrangement takes place in such a way that the fiber direction is parallel to the plane defined by the axis of the cylindrical part 1 and the axis of the connecting piece 7. So is "top" and "bottom" of the filter arrangement are defined. This definition from "above" and "below" is decisive for the function of the separator. The filter arrangement must always be installed in this way that the connecting piece 7 is at the bottom.

Die Filtermatten 17, deren Faserrichtung beliebig ist, und die infolge ihres grösseren Faserabstandes als Grobfilter bezeichnet werden können, dienen im wesentlichen dazu, die Feinfilterplatten in der richtigen Lage zu halten. Durch diese Art der Fixierung der Feinfilterplatten 16 wird auf diese, insbe-The filter mats 17, whose fiber direction is arbitrary, and which as a coarse filter due to their larger fiber spacing can be designated, serve essentially to keep the fine filter plates in the correct position. Through this way the fixation of the fine filter plates 16 is on this, in particular

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sondere auf ihre Randzonen kein Druck ausgeübt, was für die Ableitung der abgeschiedenen Flussigkeitströpfchen von Bedeutung ist.In particular, no pressure is exerted on their edge zones, which is important for the drainage of the separated liquid droplets is.

Die Stufe 15 der Anordnung stellt den Absorber dar. Zu diesem Zweck ist der Raum zwischen der Platte JL3 und dem Deckel 3 mit an sich bekanntem Absorbermaterial/gefüllt. Dieses Absorbermaterial dient der Beseitigung der restlichen Feuchtigkeit bzw. kleinster im Abscheider nicht zurückgebliebener Flüssigkeitströpfchen im Expirationsgas. Der Zustand des Absorbermaterials kann, da der zylindrische Teil 1 aus durchsichtigem Kunststoff besteht, von aussen leicht kontrolliert werden.The stage 15 of the arrangement represents the absorber. For this purpose, the space between the plate JL3 and the Lid 3 filled with absorber material known per se. This Absorber material is used to remove the remaining moisture or the smallest liquid droplets that have not remained in the separator in the expiratory gas. The condition of the absorber material can, since the cylindrical part 1 consists of transparent plastic, can be easily checked from the outside.

Der Einbau der gesamten Anordnung hat, wie bereits erwähnt, so zu erfolgen, dass der Anschluss-Stutzen 7 stets unten ist. Darüber hinaus ist es zweckmässig, die Anordnung in leichter Schräglage so einzubauen, dass sich von der Seite des Deckels zur Seite des Deckels 2 ein Gefälle ergibt. Damit liegt der Anschluss-Stutzen 7 im wesentlichen am tiefsten Punkt der Anordnung. As already mentioned, the entire arrangement must be installed in such a way that the connecting piece 7 is always at the bottom is. In addition, it is advisable to install the arrangement in a slightly inclined position so that it extends from the side of the cover to the side of the cover 2 results in a slope. The connecting piece 7 is thus essentially at the lowest point of the arrangement.

Die Funktion der Anordnung beruht nun darauf, dass das Expirationsgas zunächst durch den Abscheider 14 strömt und sich dort der grösste Teil der Flüssigkeitströpfchen an den Filtermatten 16 niederschlägt. Durch die im wesentlichen parallel gerichtete Faserstruktur dieser Filterplatten strömt die abgeschiedene Flüssigkeit an der Oberfläche der Fasern nach unten und von dort über die Innenseite des zylindrischen Teils 1 zum Anschluss-Stutzen^T Da die Filterplatten 16 drucklos in ihrer Lage gehalten sind, werden die Fasern in ihrer Randzone nicht zusammengepresst ,und es kann sich kein Flüssigkeitsstau ergeben.The function of the arrangement is based on the fact that the expiratory gas first flows through the separator 14 and becomes there most of the liquid droplets are deposited on the filter mats 16. By essentially parallel directed fiber structure of these filter plates, the separated liquid flows down the surface of the fibers and from there over the inside of the cylindrical part 1 to the connection stub ^ T Since the filter plates 16 are depressurized in their Are held in position, the fibers are not pressed together in their edge zone, and there can be no build-up of liquid.

Vom Stutzen 7 kann die gesammelte Flüssigkeit durch den Expirationsschlauch abfliessen.From the nozzle 7, the collected liquid can through the expiration tube flow away.

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ORIGINAL INSPECT!»ORIGINAL INSPECT! »

Das von den Flüssigkeitströpfchen befreite Gas gelangt sodann durch die Trennwand in den Absorber 15. Hier wird das Gas schliesslich soweit entfeuchtet, dass in der nachfolgenden Apparatur kein Kondensat entstehen kann.The gas freed from the liquid droplets then passes through the partition into the absorber 15 Finally, the gas is dehumidified to such an extent that no condensate can form in the downstream equipment.

Das getrocknete Exspirationsgas verlässt die Filtereinrichtung durch den Anschluss-Stutzen 9· Der Trocknungsgrad hängt im wesentlichen von dem Volumen und der Schichtdicke des Absorbermaterials ab. Diese Grossen müssen daher dem gewünschten Trocknungsgrad entsprechend gewählt werden.The dried expiratory gas leaves the filter device through the connecting piece 9 · The degree of dryness depends essentially on the volume and the layer thickness of the absorber material. These sizes must therefore be the desired Degree of dryness can be selected accordingly.

In einer typischen Filtereinrichtung beträgt der Innendurchmesser des Gehäuses ca. 90 mm, der Durchmesser der Durchlassöffnung in der Trennwand ca. 60 mm, die Schichtdicke des Absorbermaterials ca. 150 mm und die Gesamtdicke der Filtermatten ca. 70 mm. Mit einer solchen Einrichtung kann die Lebensdauer des Absorbermaterials gegenüber einem einfachen Absorber ohne vorgeschalteten mechanischen Abscheider mindestens um den Faktor 2-3 erhöht werden..In a typical filter device, the inside diameter is of the housing approx. 90 mm, the diameter of the passage opening in the partition wall approx. 60 mm, the layer thickness of the Absorber material approx. 150 mm and the total thickness of the filter mats approx. 70 mm. With such a facility, the service life can of the absorber material compared to a simple absorber without an upstream mechanical separator at least by Factor 2-3 can be increased.

In Anwendungen, bei denen ein geringerer Trocknungsgrad genügt, ermöglicht eine Umgehungsanordnung des Absorbermaterials eine zusätzliche Verlängerung seiner Lebensdauer. -In applications where a lower degree of drying is sufficient, a bypass arrangement of the absorber material is possible an additional extension of its service life. -

" Bei einer solchen Umgehungsanordnung strömt das in der Stufe 14 von Flüssigkeitströpfchen befreite Exspirationsgas in der Stufe 15 durch zwei Wege. Der erste Weg führt durch das Absorb'ermaterial, wo das Exspirationsgas weiter getrocknet wird, der zweite Weg umgeht das Absorbermaterial und führt direkt zum Ausgang, wo beide Wege sich vereinen und ein teilweise getrocknetes Exspirationsgas durch den Anschluss-Stutzen liefern. Der Trocknungsgrad und die damit verbundene Lebensdauer des Absorbers hängen in diesem Fall von dem Volumen und der Schichtdicke des Absorbers sowie von der Bemessung der obenerwähnten Wege in der Stufe IS₃ J^₈ 2 9 / 0 9 Q3"With such a bypass arrangement, the expiratory gas freed of liquid droplets in stage 14 flows through two paths in stage 15. The first path leads through the absorbent material, where the exhaled gas is further dried, the second path bypasses the absorber material and leads directly to the Exit, where both paths unite and deliver a partially dried expiratory gas through the connection nozzle. The degree of drying and the associated service life of the absorber depend in this case on the volume and the layer thickness of the absorber as well as on the dimensioning of the above-mentioned paths in the stage IS ₃ J ^ ₈ 2 9/0 9 Q3

Claims

Iy filter device for cleaning and drying of Expiratory air "or gases in ventilators, lung function measuring devices and the like., characterized by a combination of a mechanical separator and a downstream absorber.

2. Filter device according to claim 1, characterized in that the mechanical separator has a filling Contains fiber mats.

3. filter device according to claim 2, characterized in that the fiber mats (16, 17) at least partially have parallel, vertical Paserrichtung.

4. filter device according to claim 3, characterized in that the fiber mats (16) with parallel vertical Paser direction are kept at a distance by pasermats (17) with any directional, preferably coarser pas structure.

5. filter device according to claim 1, characterized in that it consists of a housing (1, 2,3) with two chambers there is a first connection nozzle (7) for connection

- with the expiration tube coming from the patient, one second connection piece (9), which is essentially opposite the first, for connection to the following device parts and a partition (11, 12, 13), the first chamber adjacent to the nozzle (7) having a mechanical pilter (16, 17) and the second chamber (15) adjacent to the nozzle (9) contains an absorber material (18).

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6. - Filter device according to claim 5, characterized in that that the partition (11, 12, 13) has an annular, circumferential extension (11) and two perforated plates (12, Ij5) contains and that the connecting piece (7) is lower than the lowest point of the inner edge of the extension (11).

7. Piitereinrichtung according to one of claims 1 and 5, characterized in that the chamber (15) has a bypass arrangement contains the absorber material, which the flow of the expiratory gas both through, the absorber material as also possible outside of it ..

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