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Vorrichtung zur Befeuchtung von Luft Die Erfindung betrifft eine
Vorrichtung zur Befeuchtung von Luft, insbesondere von mittels einer Maske od.dgl.
einzuatmender Luft, bestehend aus einem Wasserbehälter, in welchen eine Leitung
für die Zufuhr von Druckluft hineinragt, an die ein im oberen Behälterbereich angeordneter
Wasserzerstäuber angeschlossen ist, der Wasser aus dem Behälter durch eine Ansaugleitung
ansaugt.
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Derartige Befeuchtungsvorrichtungen werden in der Regel bei Patienten
angewandt, wenn beispielsweise zur Verhinderung des Eintrocknens von Sekret mit
den bekannten unerwünschten Folgen oder aus anderen Gründen die Einatmung von feuchter
Atemluft (Aerosol) zweckmäßig oder notwendig ist.
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Vorrichtungen der eingangs genannten Gattung sind bereits bekannt.
Sie haben jedoch meist den Nachteil, daß sie für den Patienten im Dauerbetrieb Atemluft
mit zu hohem Feuchtigkeitsgrad liefern, so daß die Anwendung des Geräts mehr oder
weniger häufig wiederkehrend außer Anwendung gesetzt werden muß.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung
der eingangs genannten Gattung auf für den Patienten möglichst einfache Weise eine
genaue Anpassung der Befeuchtungsintensität an die gewünschten Werte zu ermöglichen,
also auch in Fällen, wo Atemluft mit geringerem Feuchtigkeitsgehalt gewünscht wird,
diese zu erzeugen, ohne daß das Gerät zeitweilig außer Anwendung gelangen muß. Ferner
soll eine laufende Durchmischung des Wassers oder der Flüssigkeit im Vorrichtungsbehälter
erreicht werden, insbesondere auch dann, wenn der Atemluft Medikamente od.dgl. zugesetzt
werden sollen, die über die im Behälter befindliche Flüssigkeit in die Atemluft
eingestäubt wird.
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Sowohl Anpassung an die geforderte Befeuchtungsleistung einerseits
als auch Uinrührung der im Behälter befindlichen Flüssigkeit wird zur Lösung der
oben geschilderten Aufgabe bei einer solchen Vorrichtung auf einfache Weise erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß neben der zum Zerstäuber führenden Druckluftzuleitung eine
weitere Druckluftzuleitung in den Behälter hineinragt, die in den unteren Behälterbereich
führt und dort in eine Luftverteilungskammer mit Luftaustrittsöffnungen einmündet,
durch welche die Luft in kleinen Perlen verteilt in die im Behälter befindliche
Flüssigkeit austritt. Hierdurch wird die über eine Maske od.dgl. dem Patienten zuzuführende
Luft mit Wasserdampf aufgesättigt, da die in der Flüssigkeit hochsteigenden und
dann aus dieser austretenden Luftperlen Flüssigkeitspartikelchen mit sich reißen.
Dies ist insbesondere dann intensiv der Fall, wenn die Flüssigkeit auf eine Temperatur
von über 400C aufgeheizt worden ist.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Befeuchtungsvorrichtung
ist es dem Patienten möglich, diese Vorrichtung bei gewünschter hoher Befeuchtungsleistung
entweder allein als Zerstäuber oder bei gewünschter niedriger Befeuchtungsleistung
als Dampferzeuger anzuwenden, wobei auch eine kombinierte Anwendung möglich, ja
in bestimmten Fällen sogar zweckmäßig ist. Die erfindungsgemäß vorgesehene Dampferzeugungseinrichtung
bietet ferner den Vorteil, daß mit ihr auf überraschend einfache Weise eine ausreichende
Umwälzung der im Behälter befindlichen, zu zerstäubenden oder zur Wasserdampfsättigung
dienenden Flüssigkeit möglich ist, so daß zusätzliche Rühreinrichtungen hierfür
nicht mehr notwendig sind.
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Soll Sauerstoff zum Einsatz kommen, so kann dessen Konzentration bei
Einsatz des Zerstäubers beliebig zwischen 20% und 100% verändert werden, wenn in
die zum Zerstäuber führende Luftzuführungsleitung eine Sauerstoff-Pressluft-Mischstation
eingeschaltet wird. Die Sauerstoff-Konzentration kann im klinisch wichtigen Bereich
von 20% bis 40% aber auch durch Sauerstoff zusatz von 2 bis 4 1 pro Minute über
die Dampferzeugungseinrichtung erreicht werden, wenn dem Zerstäuber Pressluft mit
einer Geschwindigkeit von 10 1 pro Minute zugeführt wird.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind die beiden Druckluftzuleitungen zu dem Zerstäuber einerseits und zu der Luftverteilungskammer
andererseits innerhalb des Behälters über eine Verbindungsleitung mit Luftdurchsatzbegrenzer
verbunden. Hierdruch wird es möglich, daß bei Einsatz des Zerstäubers auch eine
gewisse Sprudelwirkung durch die Luftverteilungskammer erreicht wird und umgekehrt.
Dies kann im gegebenen Fall zu einer noch besseren Anpassung der Leistung des Geräts
an die gewünschten Verhältnisse führen. In der zur Luftverteilungskammer führenden
Druckluftleitung kann vor der Einmündung der Verbindungsleitung zur anderen Druckluftleitung
ein Rückschlagventil
angeordnet sein, um ein Entweichen der in diese
Leitung übergeführten Druckluft aus dem Gerät zu vermeiden. Es kann ferner auch
zweckmäßig sein, in der Verbindungsleitung zwischen den beiden Druckluftzuleitungen
ein Absperrventil vorzusehen, um die Möglichkeit zu haben, nur eines der beiden
in der Vorrichtung befindlichen Befeuchtungseinrichtungen in Betrieb zu setzen.
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Je nach Bedarf ist die bei Funktion des Geräts dem Behälter zuzuführende
Druckluft entweder über die eine oder die andere der beiden Druckluftzuleitungen
in den Behälter einzuleiten, wobei diese Druckluft entweder vornehmlich zum Zerstäuber
oder vornehmlich bzw. ausschließlich zur Luftverteilungseinrichtung gelangt. Es
kann aber auch zweckmäßig sein, die beiden in den Behälter hineinführenden Druckluftzuleitungen
außerhalb des Behälters zusammenzuführen und dort mit einer einzigen Sammelleitung
an die Druckluftquelle anzuschließen und an der Zusammenführung oder in den beiden
Druckluftzuleitungen Ventile vorzusehen, die das Aus- und Einschalten der beiden
Druckluftzuleitungen ermöglichen.
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Die Luftverteilungskammer wird bei einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus einem Hohlzylinder gebildet, an dessen zylindrischer
Umfangswand eine große Anzahl kleiner Bohrungen mit im wesentlichen radialer Achse,
vorzugsweise in gleichen Abständen angeordnet sind. Diese in Reihen angeordneten
Luftaustrittsbohrungen können von Reihe zu Reihe zueinander versetzt angeordnet
sein. Wenn sie kleineren Durchmesser als ihre axiale Länge haben, haben etwaige
Turbulenzen in der Luftverteilungskammer sowie Einlauf störungen in die Bohrungen
kaum Einfluß auf das Ablösen der Luftblasen.
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Bei dieser gegebenenfalls siebartigen Ausbildung der Luftverteilungskammer
werden optimale Verhältnisse bezüglich der Ausbildung, Verteilung und Oberfläche
der Luftblasen bzw.
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-perlen erzeugt. Insbesondere wird im Vergleich zum Blasenvolumen
eine relativ große Blasenoberfläche erhalten, wodurch
die günstigsten
Befeuchtungsergebnisse erreicht werden können. Auch wird mit der erfindungsgemäßen
Luftverteilungseinrichtung eine außerordentlich gleichmäßige und konstante Bildung
und Verteilung der Luftblasen in der im Behälter befindlichen Flüssigkeit ermöglicht.
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Es sind zwar bereits Vorrichtungen zur Luftbefeuchtung mit Luftverteilungseinrichtungen
zur Dampferzeugung bekannt, bei welchen jedoch diese die einzige Einrichtung für
die Luftbefeuchtung darstellt. Eine Anpassung an sämtliche Bedarfsfälle ist daher
bei diesen bekannten Vorrichtungen nicht möglich. Bei ihnen besteht die Luftverteilungseinrichtung
aus einem porösen Befeuchterstein, durch welchen die zu verteilende Luft hindurchgeführt
wird. Im Hinblick auf die völlig ungeordnete Anordnung und Lage der Poren sowie
deren unregelmäßigen Querschnitte ud gegenseitigen Abständen im Befeuchterstein
kann bei den bekannten Vorrichtungen keine gleichmäßige Zufuhr und Verteilung der
Luft in die im Behälter befindliche Flüssigkeit erreicht werden Auch sind im Hinblick
auf die ungleichmäßigen Oberflächenspannungen bezüglich der Systeme Luft-Befeuchterstein
einerseits und Wasser-Befeuchterstein andererseits keine optimalen Verhältnisse
bezüglich Ausbildung, Verteilung und Oberfläche der zu erzeugenden Luftblasen möglich.
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Durch die Anordnung der Bohrungen bei der erfindungsgemäßen Luftverteilungseinrichtung
ausschließlich an deren zylindrischer Umfangswand wird außerdem der Vorteil erreicht,
daß eine relativ große Grundfläche des Behälters in der Vorrichtung durchperlt wird.
Gerade hierdurch wird eine sehr gute Durchmischung von Flüssigkeitsschichten im
Behälter gewährleistet.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung dargestellt, welches im folgenden näher beschrieben wird. Die dabei
besonders erläuterten Konstruktionsmerkmale dieser Ausführungsform sollen ebenfalls
unter Schutz gestellt sein, auch wenn sie in den anschließenden Schutzansprüchen
nicht ausdrücklich angegeben sind: Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch den
Behälter dieser Ausführungsform bei in Funktion befindlichem Zerstäuber; Fig. 2
zeigt diese Ausführungsform in gleicher Darstellungsweise bei in Funktion befindlicher
Einrichtung; Fig. 3 ist ein Vertikalschnitt durch die Luftverteilungskammer dieser
Ausführungsform im größeren Maßstab.
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Bei dem in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel
besitzt die Befeuchtungsvorrichtung einen Behälter 1, der allseitig geschlossen
ist und in welchen eine Druckluftzuleitung 2 sowie eine weitere Druckluftzuleitung
3 hineinragen. Die eine Druckluftzuleitung 2 führt zu einer Zerstäuberdüse 4 mit
einer der Düse gegenüberliegenden Prallplatte 5.
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Wird über die Leitung 2 Druckluft der Zerstäuberdüse 4 zugeführt,
saugt diese über ein Ansaugrohr 6 Flüssigkeit 7 an, um diese in der Düse und durch
Auftreffen auf die Prallplatte 5 zu zerstäuben. Dadurch wird die oberhalb der Flüssigkeit
7 im Behälter befindliche Luft mit Feuchtigkeit angereichert, die sodann über die
Austrittsleitung 8 und gegebenenfalls eine Maske dem Patienten zugeführt werden
kann.
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In den Behälter 1 ragt noch eine zweite Druckluftzuleitung 2 hinein,
die im unteren Bereich des Behälters 1 als senkrechtes Rohr 9 ausgebildet ist. Am
unteren Ende dieses Rohres mündet dies knapp über dem Behälterboden in eine Luftverteilungskammer
10 ein. Diese Kammer wird von einem Hohlzylinder gebildet, an dessen zylindrischer
Umfangswand eine große Anzahl von kleinen Luftaustrittsbohrungen 20 von etwa 0,2
mm Durchmesser mit radialer Achse in gleichen geringen Abständen in mehreren Reihen
zueinander versetzt angeordnet sind. Die zylindrische Umfangswand erhält dadurch
einen siebartigen Charakter. Wird an die Leitung 3 eine Druckluftquelle angeschlossen,
gelangt die Druckluft durch die eben genannten zahlreichen kleinen Bohrungen in
radialer Richtung in Form von kleinen Luftblasen bzw. -perlen in die im Behälter
1 befindliche Flüssigkeit 7, um dort weitgehend gleichmäßig verteilt in den Luftraum
über dem Flüssigkeitsspiegel hochzusteigen. Hierbei reißen diese kleinen Luftblasen
bzw. -perlen Flüssigkeitspartikelchen mit sich, wodurch die über dem Flüssigkeitsspiegel
im Behälter 1 befindliche Luft mit Wasserdampf angereichert wird, um dann über den
Austritt 8 und gegebenenfalls eine Maske dem Patienten zugeführt werden zu können.
Der Durchmesser der Luftaustrittsbohrungen ist gegenüber den Poren in den bekannten
Befeuchtersteinen innerlich so groß, daß das bei diesen Steinen häufig auftretende
Verstopfen praktisch ausgeschaltet ist.
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Die beiden Druckluftzuleitungen 2 und 3 sind nach ihrem Eintritt in
den Behälter 1 vor dem Zerstäuber 4 und der Luftverteilungskammer 10 durch eine
Verbindungsleitung 11 mit Durchluftsatzbegrenzer 12 miteinander verbunden. Hierdurch
wird bei Zuleitung von Druckluft durch die Leitung 2 zum Zerstäuber 4 ein kleiner
Teil der zugeführten Druckluftmenge zur Luftverteilungskammer 10 geführt, um dort
in Form von
kleinen Blasen oder Perlen in die Flüssigkeit 7 auszutreten.
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Hierdurch wird auch bei im Betrieb befindlichen Zerstäuber ein ständiges
Durchmischen der Flüssigkeit und damit eine Vergleichmäßigung von deren Temperatur
erzielt. Um das Entweichen dieses Teiles der Druckluft über die nicht angeschlossene
Druckluftzuleitung 3 aus der Vorrichtung zu verhindern, ist im Bereich der Einmündung
der Verbindungsleitung 11 in die Zuleitung 3 ein Rückschlagventil 13 angeordnet.
Umgekehrt gelangt bei Anschluß der Druckluftzuleitung 3 an eine Druckluftquelle
ein Teil der zuzuführenden Druckluft über die Verbindungsleitung 11 zum Zerstäuber
4, wo gegebenenfalls neben der mittels der Luftverteilungskammer 10 erreichbaren
Wasserdampfanreicherung der dem Patienten zuzuführenden Atemluft eine gewisse Zerstäubung
von Flüssigkeit durch den Zerstäuber 4,5 eintreten kann. Ein kleiner Teil der über
die Verbindungsleitung 11 abströmenden Druckluft kann bei offenbleibender Druckluftzuleitung
2 aus dem Gerät entweichen. Dies kann jedoch in Kauf genommen werden.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ferner ein elektrisches
Heizelement 15 zur Erhitzung der im Behälter 1 befindlichen Flüssigkeit 7 vorgesehen.
Dieses Heizelement ist in Form einer Patrone am unteren Ende eines Stabes 14 untergebracht,
der von oben senkrecht nach unten in den Behälter 1 hineinragt. Die Heizpatrone
ist zwischen zwei Isolierschichten 16 angeordnet und über ein Anschlußkabel 17 an
eine Stromquelle anschließbar. Oberhalb dieser Heizpatrone 15 ist ein gleichzeitig
als Uberhitzungsschutzschalter ausgebildeter Trockengehschutz 18 angeordnet, während
am unteren Ende des Heizstabes 14 ein Wärmefühler 19 vorgesehen ist. Eine elektronische
Regelung über den Wärmefühler 19 dient dazu, die im Behälter 1 befindliche Flüssigkeit
genau auf die gewünschte Temperatur zu erhitzen, wobei der Trockengehschutzschalter
dazu dient, bei entsprechend weitem Absinken des Flüssigkeitsspiegels im Behälter
das Ausschalten der Heizpatrone 85 automatisch mit Sicherheit zu gewährleisten.
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Es kann zweckmäßig sein, die Temperaturmessung zur Steuerung der Heizpatrone
15 nicht im Behälter 1 sondern in der befeuchteten Luft unmittelbar vor deren Einatmung
vorzunehmen.
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In diesem Fall muß der Fühler in der Austrittsleitung 8 bzw. vor der
daran angeschlossenen Einatmungsmaske angeordnet sein. Diese Anordnung ist bei einer
elektronischen Temperaturregelung ohne weiteres praktikabel, welche außerdem den
Vorteil einer sehr hohen Einstellgenauigkeit und außerordentlich geringer Temperaturschwankungen
bietet.
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Mit dem erfindungsgemäßen Gerät wird eine wirksame und gleichzeitig
für den Patienten angenehme Lösung für alle Indikationen individueller Luftbefeuchtung
erhalten. Dies geschieht durch eine den Bedürfnissen genau angepaßte Intensivität
der Luftbefeuchtung, wobei auf einfache Weise von Zerstäubung auf Dampf sättigung
und umgekehrt umgestellt werden kann.