DE2345677B2

DE2345677B2 - Vorrichtung zur Versorgung von Patienten mit feuchter Atemluft

Info

Publication number: DE2345677B2
Application number: DE2345677A
Authority: DE
Inventors: Graham Cameron b.e. m.b. b.s. Roseville Chase Neusüdwales Grant
Original assignee: Individual
Current assignee: Covidien Deutschland GmbH
Priority date: 1972-09-13
Filing date: 1973-09-11
Publication date: 1981-04-30
Also published as: ES418736A1; JPS5012896A; FR2198758B1; GB1448473A; NL163122C; DE2345677C3; IT998583B; NL7312339A; GB1448474A; NL163122B; JPS5326080B2; DE2345677A1; FR2198758A1; SE407151B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Versorgung von Patienten mit feuchter Atemluft, mit einer Verdampfungskammer, die eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung besitzt, mit einer flexiblen Zuführungsleitung, die die Auslaßöffnung der Kammer mit einem Abgabekopf verbindet, und mit einem die Zuführungsleitung beheizenden Heizelement.

Derartige Luftbefeuchter für medizinische Zwecke werden vielfach gebraucht, beispielsweise bei unter Schock stehenden Personen, bei schwerkranken Patienten nach einer Luftröhrenoperation bei der künstlichen Beatmung und auch bei Neugeborenen, die eine nur kleine Reserve des Körpers an Wärme und Feuchtigkeit haben.

Bei einem bekannten Atemluftbefeuchter einfacher Bauart wird die Luft über erhitztes Wasser geleitet, das sich in einer Verdampfungskammer befindet, und dem Patienten mit Hilfe eines flexiblen Schlauches zugeführt Während des Durchgangs durch den Schlauch gibt die feuchte Luft eine beachtliche Wärmemenge an die Atmosphäre ab. Um gleichwohl eine Abgabetemperatur der Atemluft sicherzustellen, die mit der Körpertemperatur des Menschen übereinstimmt, muß das Wasser in der Verdampfungskammer auf eine deutlich höhere als

ίο die menschliche Körpertemperatur erwärmt werden. Das verursacht eine starke Wasserkondensation längs des Schlauches und erfordert die ständige zuverlässige Abführung des Kondensates, damit eine Gefährdung des Patienten vermieden wird.

Aus der DE-OS 20 02 027 ist ein Gasführungsschlauch für medizinische Geräte bekann*, insbesondere für die Verwendung bei intubierten oder tracheotomierten Patienten, wobei in dem Schlauch ein flexibler elektrischer Heizkörper angeordnet ist. Damit soll erreicht werden, daß das aus der Verdampfungskammer des Befeuchters stammende Gas im Zuführungsschlauch keine Temperaturabnahme erfährt und eine Wasserkondensation im Schlauch verhindert wird. Bei diesen Geräten besteht ein wesentliches Merkmal darin, daß die Gas- bzw. Lufttemperatur am Ausgang des Befeuchters mit der Temperatur an der Abgabestelle an den Patienten, d. h. mit der Körpertemperatur, übereinstimmt. Wesentliche Nachteile werden darin erblickt, daß für hohe Feuchtigkeitsgehalte der Atemluft eine sehr große Verdampfungsfläche erforderlich ist und nur eine relative Feuchtigkeit bis etwa 80% anwendbar ist, wenn Wasserkondensation im Zuführungsschlauch vermieden werden soll. Überdies bedingt eine große Verdampfungsfläche regelmäßig ein unerwünscht gro-

J5 ßes Luftvolumen in der Verdampfungskammer.

Eine andere Ausführungsform eines Beatmungsgerätes mit einem beheizbaren Zuführungsschlauch ist aus GB-PS 12 42 694 bekannt. Am Ausgang der Verdampfungskammer strömt Beatmungsluft mit einer der

<*o Körpertemperatur entsprechenden oder geringfügig niedrigeren Temperatur in den Zuführungsschlauch, in dem die Luft auf eine um 1O⁰C oder mehr höher liegenden Zwischentemperatur erwärmt wird, die vor einem Ausatmungsventil vorliegt; nachfolgend fällt die Beatmungsluft bis zur Abgabe an den Patienten etwa auf Körpertemperatur wieder ab. Am Ausgang der Verdampfungskammer liegt die relative Luftfeuchtigkeit hoch, beispielsweise nahe bei der Sättigung, während sie bei der Abgabe an den Patienten deutlich unterhalb der Sättigung liegt. Die genaue und langzeitliche Einstellung der erhöhten Zwischentemperatur und die erforderliche nachfolgende Temperaturabsenkung sind aus mehreren Gründen nur schwierig zu beherrschen. Daher besteht auch bei diesem Gerät die Gefahr der Wasserkondensation, wenn es möglichst nahe bei den optimalen Betriebsbedingungen arbeiten soll. Wegen der niedrigen Temperaturen und der hohen Feuchtigkeit nahe Sättigung am Verdampfungskammerausgang sind ein unerwünscht großes Luftvolumen und/oder die Verwendung von die Verdampfungsoberfläche vergrößernden Mitteln, wie Lösch- oder Filterpapier, erforderlich.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Versorgung von Patienten mit feuchter

b5 Atemluft der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß sie eine hochfeuchte Luft, vorzugsweise nahe der Sättigung, im Bereich der Körpertemperatur mit engen Toleranzgrenzen selbst bei unterschiedlicher

oder schwankender Durchsatzleistung liefert und daß gleichwohl die Bildung von Kondenswasser unbedingt vermieden wird.

Die Erfindung besteht darin, daß die Verdampfungskammer zur Lufterhitzung auf eine Temperatur 7Ί und ^r> zur Befeuchtung der Luft unterhalb der Sättigung eingerichtet ist, daß ein am Ende der Zuführungsleitung im Bereich des Abgabekopfes angeordneter Temperaturfühler ein der Temperatur am Kopf entsprechendes Signal erzeugt, und daß ein vom Fühler-Signal beaufschlagter Temperaturregler die vom Heizelement an die Zuführungsleitung abgegebene Wärmemenge derart steuert, daß am Abgabekopf die Temperatur T₂ niedriger ist und der Sättigungsgrad W₂ größer ist als die Temperatur Γι und der Sättigungsgrad Wi in der \^r> Verdampfungskammer.

Zweckmäßige Weiterbildungen des Gegenstandes der Erfindung sind den Unteranspriichen zu entnehmen.

Anspruch 2 begünstigt die schnelle und genaue Einstellung der Temperatur 71 und der Feuciite Wi der 2u Luft, so daß auch mit einer relativ kleinen Verdampfungskammer mit geringem Luftvolumen unterschiedliche Durchsatzleistungen, insbesondere bei Beatmung von Erwachsenen und Neugeborenen, zulässig sind. Trotz eines günstigen kleinen Volumens der Verdampfungskammer sind ein geringer Strömungswiderstand der Atemluft und ein genügender Wasservorrat gegeben, wenn die Vorrichtung gemäß den Ur teransprüchen 4 bis 6 ausgebildet ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines ω Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau der Vorrichtung in schematischer Darstellung,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung, wie sie für medizinische Anwendungen benutzt wird,

Fig.3 einen Vertikalschnitt des Hauptteils der Vorrichtung nach F i g. 2 und

F i g. 4 ein schematisches elektrisches Schaltbild der Regelungs- und Versorgungsorgane. 4»

Wie in F i g. 1 gezeigt, wird ein Gas, insbesondere Luft oder Sauerstoff, durch ein Zuleitungsrohr 10 dem aus einem beheizbaren Behälter bestehenden Luftbefeuchter 11 zugeführt, in dem die Feuchtigkeit der Luft auf den gewünschten Wert erhöht wird. Aus dem Luftbefeuchter 11 wird die Luft über die flexible Auslaßleitung 13 und die Ausgabestelle 12 dem Patienten zugeführt.

In dem Luftbefeuchter 11 wird die Luft auf eine Temperatur Ti erwärmt, die höher liegt als eine w Temperatur T₂, die sie bei ihrer Übergabe an den Patienten haben muß. Dabei wird die Luftfeuchte Wj derart erhöht, daß sie deutlich unterhalb der Sättigung, vorzugsweise im Bereich von 80—90% relative Feuchtigkeit liegt.

Um bei der Abgabe der Luft an den Patienten die erwünschte höhere Luftfeuchtigkeit W2, beispielsweise volle Sättigung, zu gewährleisten, wird der bei unbeheizter Auslaßleitung 13 auftretende Temperaturverlust mittels eines in der Leitung angebrachten elektrischen Widerstandsheizelement 14 teilweise kompensiert, so daß die gewünschte niedrigere Temperatur T₂ an der Luftausgabestelle 12 sicher erreicht wird.

Nach Fig. 2 und 3 enthält die Vorrichtung ein Wasserreservoir 15, das in die Verdampfungskammer 16 bei 17 eingeschraubt ist. Über eine Öffnung 19 im Boden 18 ist das Reservoir 15 mit der Verdampfungskammer 16 verbunden. Der gleichbleibende Wasserstand wird durch ein schwimmendes Nadelventil 20 in der Verdampfungskammer erzielt, das in einem Käfig 21 unterhalb des Bodens 18 gehalten ist Das Nadelventil 20 schließt die Öffnung 19, wenn der Wasserstand übermäßig ansteigt und wenn während der Einatmungsphase eine Luftkompression in der Verdampfungskammer 16 auftreten sollte. Ein abnehmbarer luftdichter Deckel 22 verschließt das Wasserreservoir 15, so daß — wenn das schwimmende Nadelventil 20 versagen sollte — der Wasserstand in der Verdampfungskammer 16 nur bis zum unteren Ende der Öffnung 19 ansteigen kann und eine Behinderung des Atmungsvorganges zuverlässig verhütet wird. Außerdem ist — was in der Zeichnung nicht dargestellt ist — in die Wand der Verdampfungskammer 16 vorsorglich noch ein Grenzwertfühler für den Wasserstand eingebaut Die vorstehenden Maßnahmen ermöglichen die Verwendung einer Verdampfungskammer mit relativ kleinem Volumen, die bei unterschiedlicher Luft-Durchsatzleistung einwandfrei arbeitet und einen niedrigen Strömungswiderstand hat

Die Luft strömt durch die Einlaßöffnung 23 in die Verdampfungskammer 16 ein; die erwärmte und befeuchtete Luft verläßt die Kammer 16 durch die Auslaßöffnung 24 und die Zuführungsleitung 25.

Die Wärmemenge, die in der Verdampfungskammer 16 dem Wasser und der durchströmenden Luft zuzuführen ist, wird durch ein regelbares Heizelement 26 aufgebracht, auf dem die Verdampfungskammer sitzt Das Heizelement ist in einer oberen Vertiefung 27 des Gehäuses 28 angeordnet, das die Regelungs- und die Versorgungsorgane des Luftbefeuchters enthält.

Die Zuführungsleitung 25 besteht aus einem flexiblen Plastikschlauch, in dessen Wandung ein spiralförmiges, elektrisches Widerstandsheizelement 14(Fig. 1) eingebettet ist, wie es oben im Zusammenhang mit der F i g. 1 erläutert worder, ist An der Zuführungsleitung 25 ist weiterhin eine Kupplung 30 angeordnet, an die beispielsweise ein Abgabekopf 29 für die Luftröhre des Patienten angeschlossen sein kann. Im Innern der Kupplung 30 ist ein Fühler 31 angeordnet, beispielsweise ein Heißleiter oder ein Platinwiderstandselement. Der Fühler mißt die Temperatur T₂ der die Zuführungsleitung 25 verlassenden Luft und regelt die elektrische Leistung des Widerstandsheizelementes 14.

F i g. 4 zeigt die Regelungs- und Versorgungsorgane des Gerätes. Das Netzgerät 32 ist über einen manuell einstellbaren Temperaturregler 33 mit dem Heizelement 26 verbunden, das das Wasser in der Verdampfungskammer 16 erhitzt. Durch die Einstellung des Reglers 33 wird die erforderliche Lufttemperatur 7Ί und die zugehörige relative Feuchtigkeit Wi gewählt. Das Netzgerät 32 versorgt weiterhin einen Transformator 34, der seinerseits einen weiteren einstellbaren automatischen Temperaturregler 35 speist. Der Regler 35 steuert die elektrische Spannung an dem Widerstandsheizelement 14, das die erforderliche Wärmeabgabe an die Luft-Zuführungsleitung 25 bewirkt Die Einstellung des Reglers 35 erfolgt zweckmäßig von Hand auf den gewünschten Sollwert T₂ der Temperatur, die dann automatisch über den Meßwert des Fühlers 31 aufrechterhalten wird. Der Temperatur-Meßwert des Fühlers 31 ist an einem Anzeigeinstrument 36 sichtbar.

Die geschilderte Ausbildung der Vorrichtung ergibt den e.heblichen Vorteil, daß entlang der Zuführungsleitung 25 ein genau regelbarer, alle Störgrößen kompensierender Temperaturverlust (T\ — T₂) eintritt und mithin die Luft am Abgabekopf 29 der Leitung 25,

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bei der optimalen Temperatur T₂ die gewünschte Da in der Verdampfungskammer 16 die Temperatur

relative Feuchtigkeit, vorzugsweise die volle Sätti- höher und die relative Luftfeuchtigkeit deutlich

gungsfeuchte, aufweist. Durch diese Steuerung des niedriger ist als am Abgabekopf 29 stellt sich in der

Temperaturabfalls wird eine Wasserkondensation in der Kammer 16 die erforderliche Luftfeuchte schnell ein.

Zuführungsleitung 25 zuverlässig verhindert und eine ^r> Daher erlaubt die Kammer 16 auch bei unkomplizier-

volle Luftsättigung keinesfalls vor der Ausgabestelle an tem Aufbau einen genügend hohen Luftdurchsatz,
den Patienten erreicht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Versorgung von Patienten mit feuchter Atemluft, mit einer Verdampfungskammer, die eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung besitzt, mit einer flexiblen Zuführungsleitung, die die Auslaßöffnung der Kammer mit einem Abgabekopf verbindet, und mit einem die Zuführungsleitung beheizenden Heizelement, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfungskammer (16) zur Lufterhitzung auf eine Temperatur 71 und zur Befeuchtung der Luft unterhalb der Sättigung eingerichtet ist, daß ein am Ende der Zuführungsleitung (25) im Bereich des Abgabekopfes (29) angeordneter Temperaturfühler (31) ein der Temperatur am Kopf (29) entsprechendes Signal erzeugt, und daß ein vom Fühler (31) — Signal beaufschlagter Temperaturregler (35) die vom Heizelement (14) an die Zuführungsleitung (25) abgegebene Wärmemenge derart steuert, daß am Abgabekopf (29) die Temperatur T2 niedriger ist und der Sättigungsgrad Wi größer ist als die Temperatur T\ und der Sättigungsgrad Wi in der Verdampfungskammer 16.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Verdampfungskammer (16) zugeführte Wärmemenge durch ein von einem Temperaturregler (33) gesteuertes Heizelement (26) erzeugt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (31) an ein Anzeigeinstrument (36) für die Lufttemperatur angeschlossen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Verdampfungskammer (16) ein Wasserreservoir (15) angeordnet ist, dessen von einem Ventil (20) steuerbare Öffnung (19) Wasser aus dem Reservoir (15) in die Verdampfungskammer (16) mit begrenztem maximalen Füllstand einläßt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (20) von einem Schwimmer im Wasser der Verdampfungskammer (16) getragen wird und in Schließlage gelangt, wenn eine Luftkompression in der Verdampfungskammer auftritt.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserreservoir (15) gegen die Atmosphäre durch einen luftdichten Deckel (22) verschlossen ist.