DE2522102C3

DE2522102C3 - Breathing air humidifiers for respiratory devices

Info

Publication number: DE2522102C3
Application number: DE2522102A
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl.-Ing. 2400 Luebeck Dobritz
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 1975-05-17
Filing date: 1975-05-17
Publication date: 1978-05-03
Also published as: CH589454A5; SE412848B; FR2311558B2; JPS51146790A; BR7602804A; NL7604409A; GB1520836A; SE7605464L; FR2311558A2; DE2522102A1; DE2522102B2

Description

2525th

Die Erfindung betrifft einen Atemluftanfeuchter für Beatmungsvorrichtungen mit Oberflächenverdunstung, wobei die Verdunstungsfläche durch eine wasserundurchlässige, aber wasserdampfdurchlässige Folie gebildet ist, die auf der einen Seite mit warmen Wasser beaufschlagt ist und an deren anderer, gasbeaufschlagter Seite das anzufeuchtende Gas vorbeiströmt nach Patent 24 30 875.The invention relates to a humidifier for ventilation devices with surface evaporation, the evaporation surface being formed by a water-impermeable, but water-vapor-permeable film is, which is exposed to warm water on one side and on the other, gas-exposed Side the gas to be moistened flows past according to patent 24 30 875.

Bei der künstlichen Beatmung von Patienten mit Hilfe einer Intubation, aber auch bei der Spontanatmung von tracheotomierten Patienten, gelangt die Atemluft nicht mehr durch den Hals-Nasen-Rachenraum, sondern direkt in die Bronchien. Dadurch, daß der Hals-Nasen-Rachenraum von der Atemluft nicht mehr berührt wird, kann die Atemluft nicht mehr ausreichend angewärmt und angefeuchtet werden. Die Folge ist ein Austrocknen der Atemluftwege mit Gefährdung der Funktion des Flimmer-Epithels.For artificial ventilation of patients with the help of intubation, but also for spontaneous breathing of Tracheotomized patients, the air no longer passes through the ear, nose and throat area, but directly into the bronchi. Because the ear, nose and throat area is no longer touched by the breath, the air you breathe can no longer be warmed and humidified sufficiently. The result is drying out the respiratory airways endangering the function of the ciliated epithelium.

Um die Austrocknung der Atemluftwege zu verhindern, ist es bekannt, Atemluftanfeuchter vorzusehen. Sie sollen die Einatemluft möglichst auf Körpertemperatur erwärmen und dabei bis auf einen Wert von möglichst 100% relativer Feuchte bringen.In order to prevent the airways from drying out, it is known to provide humidifiers. she should warm the inhaled air as far as possible to body temperature and thereby to a value of as much as possible Bring 100% relative humidity.

Die bekannten Atemluftanfeuchter besitzen fast alle den wesentlichen Nachteil, daß das in ihnen verdunstende Wasser das Leerraumvolumen auf der Einatemseite vergrößert. Durch die nicht zu vermeidende Kompression beim Einatemdruck, der bis zu 120 mm WS betragen kann, kann es z. B. bei der Beatmung von Kleinkindern zu einer bereits kritischen Einatemvolumendifferenz zwischen Beatmung mit oder ohne Wasservorrat im Anfeuchter von ca. 20% kommen.The known humidifiers almost all have the major disadvantage that the evaporates in them Water increases the void volume on the inhalation side. Due to the unavoidable compression the inhalation pressure, which can be up to 120 mm WS, it can z. B. in the ventilation of Small children to an already critical inhalation volume difference between ventilation with or without The water supply in the humidifier is approx. 20%.

Unterteilt nach dem prinzipiellen Aufbau sind die im folgenden beschriebenen Atemluftbefeuchter bekannt:The humidifiers described below are known, divided according to the basic structure:

Bei den Sprudlern wird die Einatemluft durch das erwärmte Wasser, das die Luft anfeuchten soll, geführt. Mitgerissene Wassertröpfchen werden von über der Wasseroberfläche befindlichem Granulat festgehalten. Nachteilig bei den Sprudlern ist, daß sich das kompressible Volumen mit der Wasserfüllmenge ändert. Darüber hinaus baut das Gerät so groß, daß es nicht kurz vor dem Mund des Patienten angeordnet werden kann. In langen Zuführungsleitungen kühlt die Luft aber ab. Dadurch wird ein Teil der in der Einatemluft enthaltenen Feuchtigkeit kondensieren. Das Kondensat muß durch entsprechende Maßnahmen vom Patienten ferngehalten werden. (Cascade-Humidifier der Firma Bennett, Santa Monica, Californien, 1971.)With the bubblers, the inhaled air is passed through the heated water that is supposed to humidify the air. Entrained water droplets are held in place by granules above the surface of the water. The disadvantage of the bubblers is that the compressible volume changes with the amount of water filled. In addition, the device is so large that it cannot be placed just in front of the patient's mouth can. In long supply lines, however, the air cools down. This will make some of the air you breathe condense moisture contained. The patient must take appropriate measures to remove the condensate be kept away. (Bennett, Santa Monica, California Cascade humidifier, 1971.)

Die Anfeuchter mit einem Docht arbeiten ähnlich wie die Spmiler auch als Oberflächer.anfeuchter. Durch den Docht 'i'ird die Luft jedoch nicht so innig mit dem Wasser in Berührung gebracht. Sie streicht an angefeuchteten Dochten vorbei, die angewärmtes Wasser aus einem Vorratsbehälter ansaugen. Diese Luftanf0uchter besitzen die gleichen Nachteile wie die Sprudler. Da sie jedoch kleiner gebaut werden können, kann man sie dichter zum Patienten hin anordnen. Die Probleme der Kondensation werden dadurch günstiger, andererseits ist eine ausreichende Anfeuchtung der Atemluft jedoch problematischer.The humidifiers with a wick work similarly to the Spmiler as surface humidifiers. Through the With the wick, however, the air is not so intimately brought into contact with the water. She paints moistened wicks that suck in heated water from a storage container. These Air humidifiers have the same disadvantages as that Bubbly. However, since they can be made smaller, they can be arranged closer to the patient. the Problems of condensation are thereby more favorable, on the other hand sufficient moistening of the Breathing air, however, is more problematic.

Ein weiterer Luftanfeuchter benutzt eine Heißdampfinjektiori in dem Einatemluftstrom. Zur Herstellung des heißen Dampfes befindet sich in dem Anfeuchter eine geheizte Platte, auf der eine einstellbare Wassermenge zum Verdampfen gebracht wird. Der entstandene Wasserdampf gelangt in das Einatemluftsystem und befeuchtet und erwärmt diese. Luftanfeuchter nach diesem !system kann man sehr klein bauen. Daher ist die Kondensation nicht problematisch. Schwierig ist jedoch die Einstellung der richtigen Wassermenge zur Atemluft anfeuchtung. Bei geringen Atemvolumina kann es dadurch zu Überhitzungen, bei zu großen Atemminutenvolumina aber auch zu nicht ausreichender Anfeuchtung und zu niedrigen Temperaturen kommen.Another humidifier uses hot steam injectors in the inhalation air stream. There is one in the humidifier for producing the hot steam heated plate on which an adjustable amount of water is made to evaporate. The resulting Water vapor gets into the inhalation air system and humidifies and warms it. Humidifier this! system can be built very small. Therefore, condensation is not a problem. It is difficult, however setting the correct amount of water to humidify breathing air. With small tidal volumes can This leads to overheating, but also to insufficient humidification if the respiratory minute volume is too large and come to low temperatures.

Die vorliegende Erfindung betrifft weitere Ausbildungen des Hauptpatentes mit der gleichen Aufgabe, einen Atemluftanfeuchter, in dem das kompressible Volumen unabhängig vom Wasserverbrauch konstant bleibt, so klein zu bauen, daß er zur Vermeidung von Kondensation na'iie am Patienten in die Einatemluftzufuhr eingeschaltet werden kann.The present invention relates to further developments of the main patent with the same object, a Breathing air humidifier in which the compressible volume remains constant regardless of water consumption, see above To be built small that he na'iie to avoid condensation on the patient in the inhalation air supply can be switched on.

Die Erfindung besteht darin, daß unterhalb des Behälters mit der Verdunstungsfläche der Vorratsbehälter miteinander verbunden über die Wasserzulaufleitung und die Wasserablaufleitung angeordnet ist und der Wasservorrat sich in einer dicht abgeschlossenen höher ungeordneten Aufnahme befindet. Mit dieser Lösung wird einem stärkeren Sicherheitsbedürfnis Genüge getan. Es ist sichergestellt, daß mit einem Undichnverden der Verdunstungsfläche unter keinen Umständen Wasser in die Beatmungsvorrichtung eindringen kann. Durch ein Loch in der Verdunstungsfläche tritt Luft aus der Einatemleitung in den Wasserraum ein, angesaugt durch die Wassersäulen in der Wasserzulauf- und Wasserablaufleitung. Durch den Lufteintritt laufen der Wasserraum und die beiden Leitungen dann leer.The invention consists in that below the container with the evaporation surface of the storage container is connected to each other via the water inlet line and the water drain line and is arranged the water supply is located in a tightly closed, highly disordered receptacle. With this Solution, a stronger need for security is met. It is guaranteed that with a Under no circumstances should the evaporation surface leak water into the ventilator can penetrate. Air from the inhalation line enters the through a hole in the evaporation surface Water space in, sucked in through the water columns in the water inlet and water outlet pipe. Through the Air inlet, the water space and the two lines then run empty.

In weaterer Ausbildung ist die Verdunstungsfläche als Schlauch axial in einem Gehäuse angeordnet, und der innere Hohlraum enthält eine ein- oder mehrgängige axial gelagerte Schnecke. Die Vorteile dieser Ausführung werden einmal in der einfachen Anordnung der Verduns;tungsfläche als Schlauch deutlich und zum andern durch den durch die umlaufende Schnecke erreichten sicheren Transport der anzufeuchtenden Luft an der feuchten Schlauchinnenseite entlang. Eine besondere Energiequelle für die Drehung der Schnecke ist nicht: nötig; bei den geringen Strömungsgeschwindigkeiten ist der Druckabfall in der Einatemleitung vernachlässigbar klein.In further training the evaporation surface is as Hose arranged axially in a housing, and the inner cavity contains a single or multi-thread axially mounted screw. The advantages of this design are once in the simple arrangement of the Evaporation surface as a tube clearly and on the other hand through the through the rotating screw achieved safe transport of the air to be humidified along the damp inner side of the hose. A special source of energy for turning the screw is not necessary; at the low flow velocities there is the pressure drop in the inhalation line negligibly small.

Die Erfindung wird im folgenden beschrieben und istThe invention is and is described below

in der Zeichnung dargestellt Es zeigtShown in the drawing It shows

F i g. 1 die Anordnung des Atemluftanfeuchters in der Einatemleitung,F i g. 1 the arrangement of the humidifier in the inhalation line,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch das Gehäuse mit der schlauchförmigen Verdunstungsfläche.F i g. 2 shows a longitudinal section through the housing with the tubular evaporation surface.

Der Patient ist über die Einatemleiiung 1 und die Ausatemleitung 2 an das Beatmungsgerät 3 angeschlossen. In die Einatemleitung 1 ist der Atemluftanfeuchter 4 eingeschaltet. Dieser enthält in dem Behälter 5 ei.ie Verdunstungsfläche 6. Der Raum zwischen der ic Behälterinnenwand und der Verdunstungsfläche 6, der mit Wasser gefüllt ist, ist durch die Wasserzulaufleitung 7 und die Wasserablaufleitung 8 mit dem Vorratsbehälter 9 verbunden. Durch die Pumpe 10 wird das Wasser durch das System im Kreislauf bewegt. In dem Vorratsbehälter 9 wird das Wasser mittels der Heizung 11 und dem Thermostat 12 auf eine vorbestimmte Temperatur, vorzugsweise 36° C aufgeheizt und gehalten. Der Wasservorrat wird aus der dicht abgeschlossener. Aufnahme 20 über die Ablaufleitung 21 ergänzt. Es fließt jeweils Wasser nach, wenn der Wasserspiegel des Vorratsbehälters 9 bis unter das Einlaßende der Ablaufleitung 21 absinkt. Der Trockengehschutz 13 verhindert durch Warnung oder Steuerung ein zu tiefes Absinken des Wasservorrates. Das Material, aus dem die Verdunstungsfliune 6 gebildet ist, ist wasserundurchlässig, gegenüber dem Wasserdampf edoch durchlässig. Das verdunstete Wasser gelangt mit dem Einatemluftstrom, der durch die Einatemleitung 1 zugeführt wird, und in den es beim Vorbeiströmon entlang der Innenseite der Verdunstungsfläche 6 eintritt, über das Y-Stück 14 zum Patienten. Das unverdunstete Wasser fließt im Kreislauf in den Vorratsbehälter 9 zurück. Durch den Kreislauf ist sichergestellt, daß der Atemluftanfeuchter 4 immer mit Wasser der gewünschten Temperatur durchströmt wird. Der Atemluftanfeuchter 4 ist direkt vor dem Y-Stück und damit nahe dem Patienten angeordnet Eine Abkühlung der Einatemluft mit entsprechender Kondensation ist verhindert.The patient is on the inhalation line 1 and the Exhalation line 2 connected to the ventilator 3. The breathing air humidifier 4 is in the inhalation line 1 switched on. This contains in the container 5 egg Evaporation area 6. The space between the ic Inner wall of the container and the evaporation surface 6, which is filled with water, is through the water supply line 7 and the water drainage line 8 are connected to the storage container 9. Through the pump 10, the water circulated through the system. In the reservoir 9, the water is by means of the heater 11 and the thermostat 12 heated to a predetermined temperature, preferably 36 ° C and held. The water supply is sealed off from the. Recording 20 added via the drain line 21. It flows each water after when the water level of the reservoir 9 to below the inlet end of the Drain line 21 drops. The dry-boil protection 13 prevents too deep a warning or control Lowering of the water supply. The material from which the evaporation fluid 6 is formed is impermeable to water, however, it is permeable to water vapor. The evaporated water arrives with the Inhalation air flow which is supplied through the inhalation line 1 and into which it flows when it flows past enters along the inside of the evaporation surface 6, via the Y-piece 14 to the patient. The undevaporated Water flows back into the reservoir 9 in a circuit. The cycle ensures that the Breathing air humidifier 4 is always flowed through with water of the desired temperature. The humidifier 4 is arranged directly in front of the Y-piece and thus close to the patient Inhaled air with corresponding condensation is prevented.

Der Vorratsbehälter 9 ist unter dem Behälter 5 angeordnet. Die beiden Anschlußleitungen für den Wasserkreislauf, die Wasserzulaufleitung 7 und die Wasserablaufleitung 8. sind hängend mit dem Behälter 5 verbunden. Sie ragen mit ihren anderen Öffnungen bis unter die Wasseroberfläche in den Vorratsbehälter 9 hinein.The storage container 9 is arranged under the container 5. The two connecting lines for the The water circuit, the water supply line 7 and the water drainage line 8 are suspended from the container 5 tied together. They protrude with their other openings below the surface of the water in the storage container 9 into it.

Durch die Anordnung der Aufnahme 20 über dem Vorratsbehälter 9 ist sichergestellt, daß das verbrauchte Wasser bis zum vorgegebenen Füllstand automatisch nachfließt.The arrangement of the receptacle 20 above the storage container 9 ensures that the consumed Water automatically flows in up to the specified level.

Be^; einer Undichtigkeit in der Verdunsierfläche 6 tritt Luft aus der Einatemleitung 1 in den Wasserraum ein. angesaugt d jrch die Wassersäulen in der Wasserzulaufleitung 7 und der Wasserablaufleitung 8. Durch den Lufteintritt laufen der Wasserraum und die beiden Leitungen leer. Es ist unmöglich, bei einer Undichtigkeit in der Verdunstungsfläche 6 Wasser in die Einatemleitung 1 laufen kann.Be ^; If there is a leak in the evaporation surface 6, air from the inhalation line 1 enters the water space. sucked in d jrch the water columns in the water inlet line 7 and the water drain line 8. The water space and the two lines run empty through the air inlet. It is impossible for water to run into the inhalation line 1 in the event of a leak in the evaporation surface 6.

Die Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführung des Atemluftanfeuchters. Er besteht aus dem Gehäuse 29 mit dem Wasserraum 24, der nach innen durch die als Schlauch 25 ausgebildete Verdunstungsfläche abgeschlossen ist. Die Wasserzulaufleitung 7 und dit Wasserablaufleitung 8 sind an die Tüllen 23 bzw. 26 angeschlossen. Über die Anschlußstutzen 22 und 27 is; das Gehäuse 20 in die Einatemieitung 1 eingeschaltet. Der innere Hohlraum 30 enthält eine ein- oder mehrgängige axial gelagerte Schnecke 28. Sie wird beim Einatemvorgang durch die Luftbewegung in Rotation versetzt. Dadurch wird die Einatemluft auf den feuchten Schlauch gelenkt, durch die innige Berührung erfolgt eine maximale Verdunstung des Wassers.Fig. 2 shows a further embodiment of the breathing air humidifier. It consists of the housing 29 with the water space 24, which is closed on the inside by the evaporation surface formed as a hose 25 is. The water supply line 7 and the water drain line 8 are connected to the spouts 23 and 26, respectively connected. About the connecting pieces 22 and 27 is; the housing 20 switched into the inhalation line 1. The inner cavity 30 contains a single or multiple-start axially mounted worm 28 Inhalation process set in rotation by the movement of air. This puts the inhaled air on the moist Hose steered, the intimate contact results in maximum evaporation of the water.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Humidifier for ventilation devices with surface evaporation, whereby the evaporation area is formed by a water-impermeable, but water-vapor-permeable Fclie, which on one side is exposed to warm water and on the other, gas-exposed side the Gas to be moistened flows past according to Patent 24 30 875, characterized in that below the container (5) with the evaporation surface (6) of the storage container (9) connected to one another via the water supply line (7) and the water drain line (8) is arranged and the Water reserve is at a tightly closed height; · arranged receptacle (20) is located.

2. Breathing air humidifier according to claim 1, characterized in that the evaporation surface as Hose (25) is arranged axially in a housing (29) and the inner cavity (30) is a one or contains multi-start axially mounted worm (28).