DE2529050A1 - Feuchtigkeitsaustauscher in geraeten fuer atmung und narkose - Google Patents

Description

D	r	a	q	e	r	W	e	r k Aktiengesellschaft
24		L	ü	b	e	C		, Moislinger Allee 53/55

Feuchtigkeitsaustauscher in Geräten für Atmung und Narkose

Die Erfindung betrifft einen Feuchtigkeitsaustauscher in Geräten für Atmung und Narkose, in dem sich die in der Ausatemluft enthaltene Feuchtigkeit abscheidet und das abgeschiedene Wasser in die Einatemluft verdampft wird.

Bei Geräten für Atmung und Narkose muß sichergestellt sein, daß die Atemwege der Patienten nicht austrocknen. Diese Gefahr besteht besonders dann, wenn die Einatemluft durch einen Intratrachealkatheter oder durch eine Tracheotomiekanüle dem Patienten zugeführt wird, weil dann der Nasen-Rachen-Raum, der die Einatemluft normalerweise anfeuchtet, ausgeschaltet ist.

Eine bekannte Vorrichtung besteht aus einem mit der Nase bzw. dem Mund über eine Röhre in Verbindung stehenden in der Kopfbedeckung angeordneten, mit Metallteilchen, wie Feilspänen

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oder Drahtstücken gefüllten Wärmebehälter. Er ist in zwei Abteilungen unterteilt, um die Führung der Ausatem- und der Einatemluft auf verschiedenen Wegen zu erreichen. Ventile steuern die Luft jeweils durch die Abteilungen. Eine Asbestausfütterung kann zur Anfeuchtung der Einatemluft mit Wasser getränkt sein. Die Ausatemluft strömt stets durch die eine Abteilung, während die Einatemluft stets durch die andere Abteilung eingeatmet wird. Die Ausatemluft erwärmt dabei den Wärmebehälter, der außerdem noch durch die Körpertemperatur des Kopfes erwärmt wird. Im Wärmeaustauscher übernimmt die Einatemluft die Wärme aus dem Wärmebehälter. In dem Wärmebehälter wird es durch die zusätzliche Erwärmung durch die Körpertemperatur, wenn überhaupt auch durch kältere Einatemluft, nur zu einer geringfügigen Abkühlung und damit Kondensation von Wasser aus der Ausatemluft kommen. Außerdem bleibt diese kondensierte Feuchtigkeit nur in der Abteilung, durch die nur die Ausatemluft gelangt. Die wesentliche Wassermenge wird mit der Ausatemluft nach außen abgeführt. Eine Anfeuchtung der Einatemluft wird dadurch nicht erreicht. Sie kann nur durch das Wasser aus der Asbestausfütterung erfolgen. Die Befeuchtung ist also von der Sorgfalt der Wartungsperson abhängig. Im übrigen ist diese Vorrichtung nicht für die Anwendung im Zusammenhang mit Geräten zur künstlichen Beatmung und Narkose bekanntgeworden (DT-PS 102 300).

Ein weiterer bekannter Feuchtigkeitsaustauscher, in dem sich die in der Ausatemluft enthaltene Feuchtigkeit abscheiden

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und dann das abgeschiedene Kondenswasser in die Einatemluft verdampfen soll, besitzt einen Dampfkondensator, der mit Metalldrähten, -sieben, -geweben od. dgl. gefüllt ist; er kann auch mit einem porösen Material guter Wärmeleitung gefüllt sein. Die Verbindung zwischen den Teilen des Dampfkondensators in der Ausatemleitung und der Einatemleitung ist so ausgebildet, daß Wasser übertreten kann. Es gelangt also nur das kondensierte Wasser in den Einatemluftstrom. Da eine Kondensation jedoch nur bis zum Temperaturausgleich zwischen dem Ausatem- und Einatemluftstrom erfolgt, kann auch nur der bis dahin aus dem Ausatemluftstrom ausgefallene Anteil der Feuchtigkeit für die Anfeuchtung der Einatemluft nutzbar gemacht werden. Es ist nachteilig, daß das dann noch in der Ausatemluft enthaltene Wasser, sie besitzt nach dem Temperaturausgleich mit der Einatemluft noch eine relative Feuchte von 100%, nach außen abgeführt wird (DT-PS 1 169 615).

Der Erfindung liegt als Aufgabe ein Feuchtigkeitsaustauscher in Geräten für Atmung und Narkose zugrunde, mit dem die in der Ausatemluft vorhandene Feuchtigkeit und Wärme möglichst umfassend in die Einatemluft überführt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die im Gegenstrom geführten Ausatem- und Einatemluftkanäle als gemeinsame Trennwand eine Diffusionsfolie besitzen und diese in Strömungsrichtung der Ausatemluft eine Kondensationszone,

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in der eine Temperaturdifferenz zur Einatemluft besteht, und anschließend eine Diffusionszone, mit gleichen Temperaturen der Ausatem- und Einatemluft, enthält.

Die damit erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die Verwendung einer Diffusionsfolie in der Kondensationszone das kondensierte Wasser, und in der anschließenden Diffusionszone das noch in der Ausatemluft in Dampfform enthaltene Wasser, durch Diffusion durch die Diffusionsfolie in die Einatemluft gelangen. Der Wärmeübergang ist; bedingt durch die geringe Stärke einer Folie, sehr gut. Die spezifische Wärmeleitfähigkeit wird hierbei nahezu bedeutungslos. Diese Lösung bedeutet für die Verwendung bei der Atmung für den Patienten eine außerordentliche Verringerung des Sicherheitsrisikos. Auch bei der Beatmung eines z.B. tracheofcomierten Patienten ist durch die volle und sichere Ausnutzung der Feuchtigkeit und Wärme aus der Ausatemluft zu jedem Zeitpunkt in der Einatemluft die notwendige Feuchtigkeit und Wärme sichergestellt.

In Ausbildung der Erfindung kann das Material der Diffusionsfolie ein fluorisiertes Kohlenwasserstoff-Polymer sein. Die guten Diffusionseigenschaften gegenüber Wasser und dem Wasserdampf sind bekannt. Das Hindurchleiten der Feuchtigkeit, sowohl in der Kondensationszone als auch in der Diffusionszone, erfolgt ohne Schwierigkeiten. Durch

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diese hygroskopische Ausbildung der Diffusionsfolie können die Diffusionseigenschaften bei niederen Temperaturen verbessert werden.

In weiterer Ausbildung kann der Feuchtigkeitsaustauscher
von einer Wärmeisolation umhüllt sein. Damit wird in einfacher Weise sichergestellt, daß die in der Ausatemluft enthaltene Wärme nicht durch die äußere Oberfläche in die umgebende Atmosphäre entweichen kann. Eine derartige Isolation stellt technisch keinen großen Aufwand dar und ist in der
Ausführung sicher beherrschbar.

In einer Ausbildung für Sonderzwecke und bei Verwendung in kalter Atmosphäre kann der Ausatemluftkanal in der Kondensationszone eine Heizeinrichtung besitzen. Mit der zusätzlichen Erwärmung wird die Kondensationszone verlängert und damit das Verhältnis zur Diffusionszone geändert. Durch die längere Kondensationszone wird der wegen der niedrigen
Temperatur immer trockenen Einatemluft in vorteilhafter
Weise mehr Wasser zugeführt. Es erhöht sich außerdem die
Temperatur der Einatemluft. 3ei extremen Außentemperaturen sind das wesentliche Vorteile.

Eine weitere besondere Ausbildung ergibt sich mit einem

Befeuchter vor dem Einatemluftkanal. Mit dieser zusätzlichen Einrichtung läßt sich auch eine ungewöhnlich trockene und

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warme Einatemluft für die Atmung verwendbar machen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden beschrieben:

Es zeigen

Fig. 1 den Feuchtigkeitsaustauscher angeordnet

in einem Beatmungssystem in geschnittener Darstellung und

Fig. 2 den Feuchtigkeitsaustauscher in gestreckter Darstellung mit Heizeinrichtung.

Nach Fig. 1 ist ein Beatmungsgerät 1 über den Einatemluftschlauch 2 und den Ausatemluftschlauch 7 mit dem Feuchtigkeitsaustauscher 3 verbunden. Die Verbindung zum Verbraucher erfolgt über die Leitung 6. Die Atemluft wird bei der Einatmung durch den Einatemluftkanal 9 und bei der Ausatmung durch den Ausatemluftkanal 10 an der Diffusionsfolie 5, jedoch jeweils an der anderen Seite, vorbeigeführt. Die Steuerung erfolgt über die Ventile 4a und 4b. Die Diffusionsfolie 5 trennt die warme und feuchte Ausatemluft von der kalten und trockenen Einatemluft. Die Wärme und die Feuchtigkeit gleichen sich über die dünne Diffusionsfolie 5 im Gegenstromverfahren aus. Das Material der Diffusionsfolie 5 ist ein Werkstoff aus der Reihe der fluorisierten Kohlenwasser-

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stoff-Polymere mit hygroskopischen Eigenschaften. Die Einatemluft wird durch Diffusion und Wärmeübergang aus der Ausatemluft auf die Temperatur und Feuchte der Ausatemluft gebracht. Um Wärmeverluste zu vermeiden, besitzt der Feuchtigkeitsaustauscher eine Wärmeisolation 8.

Fig. 2 zeigt schematisch eine gestreckte Ausführung des Feuchtigkeitsaustauschers, hier mit der Bezeichnung 11. Er unterscheidet sich von dem Feuchtigkeitsaustauscher nach Fig. 1 durch eine zusätzliche Heizeinrichtung 12, angeordnet in Strömungsrichtung der Ausatemluft 13 gesehen hinter dem Eingang in den Ausatemluftkanal 10.

Der Feuchtigkeitsaustauscher 3 nach Fig. 1 und auch der Feuchtigkeitsaustauscher 11 nach Fig. 2 funktionieren folgendermaßen:

Bei der Benutzung, im Beispiel bei der Beatmung, bilden sich zwischen den Grenzen 14 und 16 an der Diffusionsfolie zwei Zonen aus: Die Kondensationszone A zwischen den Grenzen 14 und 15 und die Diffusionszone B zwischen den Grenzen 15 und 16. In der Kondensationszone A besteht ein Wärmegefälle zwischen der Einatem- und der Ausatemluft. Durch dieses Wärmegefälle wird eine Kondensation des Wassers aus der Ausatemluft auf der Diffusionsfolie 5 bewirkt. Das Wasser verdunstet, nachdem es durch die Diffusionsfolie hindurchdiffundierte, auf der anderen Seite in die trockene Einatemluft hinein. In diesem Teil des Befeuchters erfolgt

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der wesentliche.Übergang des Wassers aus der Ausatemluft in die Einatemluft. In der an die Kondensationszone A anschließenden Diffusionszone B tritt weiteres Wasser, hier jedoch nur in Form von Dampf, durch die Diffusionsfolie in die hier noch sehr trockene Einatemluft ein.

Für Sonderfälle bei extrem niedrigen Temperaturen der Einatemluft, wird durch die Heizeinrichtung 12 die Ausatemluft zusätzlich erwärmt und dadurch die Kondensationszone A verlängert. Damit wird auch hier ein ausreichender Übergang des Wassers aus der Ausatemluft in die Einatemluft bewirkt.

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Claims (6)

Patentansprüche

1. /Feuchtigkeitsaustauscher in Geräten für Atmung und

Narkose, in dem sich die in der Ausatemluft enthaltene Feuchtigkeit abscheidet und das abgeschiedene Wasser in die Einatemluft verdampft wird, dadurch gekennzeichnet, daß die im Gegenstrom geführten Ausatem- und Einatemluf tkanäle (9,10 als gemeinsame Trennwand eine Diffusionsfolie (5) besitzen und diese in Strömungsrichtung der Ausatemluft eine Kondensationszone C⁰), in der eine Temperaturdifferenz zur Einatemluft besteht, und anschließend eine
Diffusionszone (B), mit gleichen Temperaturen der
Ausatem- und Einatemluft, enthält.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Diffusionsfolie (5) ein fluorisiertes Kohlenwasserstoff-Polymer ist.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusionsfolie (5) hygroskopisch ist.

4. Gerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkeitsaustauscher (3) von einer Wärmeisolation(8) umhüllt ist.

5. Gerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß

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der Ausatemluftkanal (10) in der Kondensationszone (A) eine Heizeinrichtung (12) besitzt.

6. Gerät nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einatemluftkanal (9) ein Befeuchter angeordnet ist.

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