DE2929584C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Feuchtigkeitsaustauscher in Einrichtungen für die Atmung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In Einrichtungen für die Atmung muß sichergestellt sein, daß die Atemwege des Patienten nicht austrocknen und seine Wärmebilanz nicht gestört wird. Diese Gefahr besteht beson­ ders dann, wenn die kalte Einatemluft durch eine Tracheotomie­ kanüle ode durch einen Intratrachealkatheter dem Patienten zugeführt wird. In diesen Fällen ist der Nasen-Rachen-Raum, der normalerweise die Einatemluft anfeuchtet und erwärmt, ausgeschaltet.

Um die Austrocknung und Abkühlung zu verhindern, ist es be­ kannt, Atemluftanfeuchter vorzusehen. Sie sollen die Einatem­ luft auf einen Wert von mehr als 70% relativer Feuchte bringen und auf etwa Körpertemperatur einstellen.

Unterteilt nach dem prinzipiellen Aufbau sind Atemluft­ anfeuchter mit Anfeuchtung der Atemluft aus einem Wasser­ vorrat und über einen Feuchtigkeitsaustausch aus der feuchten Ausatemluft in die relativ trockene Einatemluft bekannt.

In einem der Atemluftanfeuchter aus einem Wasservorrat erfolgt die Zufuhr der Atemluft aus einem Luftversorgungs­ gerät durch einen gewellten Schlauch zum Patienten. Inner­ halb dieses Schlauches ist ein gefalteter Wasserführungs­ schlauch angeordnet, der mit seinen Anschlüssen mit dem Wasservorrat verbunden ist. Die Wand des Wasserführungs­ schlauches ist wasserundurchlässig, jedoch wasserdampf­ durchlässig. Die durch den gewellten Schlauch geführte Atem­ luft umspült den Wasserführungsschlauch. Sie wird dabei durch das dampfförmig hindurchtretende Wasser angefeuchtet. In weiterer Ausbildung kann der atemgasführende Schlauch in einem um den Halt des Benutzers hängenden und in die Atem­ gasverbindung zum Atemgerät oder direkt aus der umgeben­ den Atmosphäre zum Benutzer eingeschalteten Wasserbeutel angeordnet sein. Dabei kann der in auf- und abgeführten Windungen geführte Atemschlauch mit Polytetrafluoräthylen- Wänden Teil des Wasserbeutels sein. Sein Einlaß kann ent­ weder direkt mit der Atmosphäre oder mit einem gleichfalls tragbaren Behälter mit flüssigem Sauerstoff verbunden sein. Sein Auslaß führt zu einer Tracheotomiekanüle oder zu einem Nasenkatheter. Es wird angegeben, daß der Wasservorrat durch die Körperwärme aufgewärmt wird.

Nachteilig ist der verhältnismäßig große Wasservorrat, dessen Temperatur kontrolliert werden muß und dessen großes Volumen in der Nähe des Patienten immer eine potentielle Gefahr dar­ stellt, wenn der Wasservorrat ausläuft. Zur ausreichenden An­ feuchtung der Atemluft oder des Atemgases sind größere Durch­ messer für die Atemluftführung notwendig. Diese bekannten Atemluftanfeuchter bauen daher sehr groß. Die Erwärmung der Einatemluft durch die Körpertemperatur über den Wasservorrat dürfte außerdem problematisch sein (US-PS 38 71 373).

Ein anderer bekannter Atemluftanfeuchter für Beatmungs­ vorrichtungen mit Anfeuchtung aus einem Wasservorrat ent­ hält auch eine wasserundurchlässige, aber wasserdampfdurch­ lässige Folie, die auf der einen Seite mit warmem Wasser beaufschlagt ist und an deren anderer gasbeaufschlagten Seite das anzufeuchtende Atemgas vorbeiströmt. Für die Anordnung der Verdunstungsfläche in Sternform soll eine größere Verdunstungsleistung erzielt werden. Zwecks weiterer räumlicher Verkleinerung des Atemluftanfeuchters, ohne dabei die Verdunstungsfläche und damit die Verdunstungs­ leistung zu verringern, wurde in einem Zusatzpatent die wasserdampfdurchlässige Folie durch die Wände von Hohl­ fasern gebildet. Die Hohlfasern sind als Bündel parallel zueinander in einem Gehäuse angeordnet. Sie sind dabei zusammen mit einem Wasserzuführungs- und einem Wasser­ ablaufrohr an den Stirnseiten in einer Dichtmasse befestigt. Das zu verdunstende Wasser wird durch die Wasserführungs­ rohre zu- bzw. abgeführt. Es umspült dabei die Hohlfasern.

Auch dieser Atemluftanfeuchter ist direkt von einem ver­ hältnismäßig großen Wasservorrat abhängig. Die Erwärmung verlangt besondere Maßnahmen (DE-PS 24 30 875 mit Zusatz DE-PS 26 17 985).

In einem bekannten Feuchtigkeitsaustauscher in Geräten für Atmung und Narkose, in dem sich die in der Atemluft ent­ haltene Feuchtigkeit abscheidet und das abgeschiedene Wasser in die Einatemluft hinein verdampft wird, besitzen die im Gegenstrom geführten Aus- und Einatemkanäle als gemeinsame Trennwand eine Diffusionsfolie. Damit soll das in der Ausatemluft in Dampfform enthaltene Wasser durch Diffusion durch die Diffusionsfolie hindurch in die Ein­ atemluft gelangen. Um die in der Ausatemluft enthaltene Wärme nicht in die umgebende Atmosphäre entweichen zu lassen, kann der Feuchtigkeitsaustauscher von einer Wärmeisolation umhüllt sein.

Feuchtigkeitsaustauscher dieser Bauart sind sehr groß. Ein ausreichender Wasserdampfdurchgang verlangt eine ent­ sprechend große Folienfläche in langen Aus- und Einatem­ kanälen. Die Wärmeisolation muß diese Kanäle, damit die Einatemluft ausreichend erwärmt wird, gut gegenüber der Atmosphäre isolieren (DE-OS 25 29 050).

Die Aufgabe der vorliegenden Zusatzerfindung liegt in der Weiterentwicklung des Feuchtigkeitsaustausches nach dem Hauptpatent zu einer auch über einen längeren Zeitraum anzuwendenden Einrichtung. Die dort erzielten Vorteile sollen erhalten bleiben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.

Die dabei erzielten Vorteile resultieren aus der Nachbe­ feuchtung der bereits mit der Feuchtigkeit und der Wärme­ energie der Ausatemluft vorbefeuchteten und erwärmten Ein­ atemluft. Das warme Wasser des Nachbefeuchters sichert sowohl die Wärmebilanz für den Benutzer als auch eine hohe relative Feuchtigkeit in der Einatemluft. Es genügt bereits eine geringe Wassermenge und Wärmeenergie. Der Nachbefeuchter läßt die Gesamtabmessungen des Austauschers nur unwesentlich ansteigen. Er bleibt in seinem Aufbau einfach und leicht hantierbar.

Durch die Vorbefeuchtung wird die Feuchtigkeit aus der Aus­ atemluft so weit entfernt, daß bei Einbau des Feuchtigkeits­ austauschers in ein Patientensystem eine Wasserfalle nicht mehr notwendig ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 bis 4 beschrieben. Sie bestätigen den einfachen Aufbau.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben:

Der Feuchtigkeitsaustauscher enthält in einem gemeinsamen Gehäuse 1 den Austauschkörper 2 aus dem Innengehäuse 3 mit dem 1. Bündel 4 der parallel zueinander geführten und in Abdichtungen 5 und 6 gehaltenen Hohlfasern 7. In dem 1. Bündel 4 ist zentral die Einatemluftführung 8 angeordnet. Aus ihr tritt nach Durchströmung durch die Öffnung 9 die Einatemluft 10 aus, fließt durch den Raum 11 um die Hohl­ fasern 7 herum und verläßt das Innengehäuse 3 wieder durch die Öffnungen 12, um in den Anströmraum 13 unterhalb der Ab­ dichtung 14 des 2. Bündels 15 einzuströmen. Das 2. Bündel 15 mit den wasserumspülten Hohlfasern 7 wird oben durch die Abdichtung 16 gehalten. Das warme Wasser wird dem Raum 24 um die Hohlfasern 7 des 2. Bündels 15 durch den Wasserzu­ lauf 22 zugeführt und aus diesem durch den Wasserablauf 23 wieder abgeführt. Der Abströmraum 17 oberhalb der Abdich­ tung 16 ist durch das von diesem weg in das Innere des Anschlußstutzens 18 hinein öffnende Rückschlagventil 19 ab­ geschlossen.

Die Funktion des Feuchtigkeitsaustauschers:
Die Einatemluft 10 strömt durch die Einatemluftführung 8 in das Innere des 1. Bündels 4 der Hohlfasern 7 hinein. Dort umspült sie im Raum 11 die Hohlfasern 7, um dann durch die Öffnungen 12 in den Anströmraum 13 vor der Abdichtung 14 einzufließen. Von dort werden die Hohlfasern 7 des 2. Bündels 15 bis zum Abströmraum 17 hinter der Abdichtung 16 durchflossen. Durch das sich öffnende Rückschlagventil 19 und das Innere des Anschlußstutzens 18 gelangt die Ein­ atemluft 10 dann zum Benutzer.

Die Ausatemluft 20 fließt über den Anschlußstutzen 18 durch die Hohlfasern 7 des 1. Bündels 4 über den Anschlußstutzen 21 aus dem Feuchtigkeitsaustauscher ab.

Es ergeben sich beim Durchströmen die folgenden Feuchtig­ keits- und Wärmeverhältnisse:

• a) die trockene und kalte Einatemluft 10 nimmt im 1. Bündel 4 die dort aus der vorher durchge­ flossenen Ausatemluft 20 entnommene Feuchtigkeit und Wärmeenergie auf,
• b) im 2. Bündel 15 wird die Einatemluft 10 weiter befeuchtet und erwärmt,
• c) dem Benutzer wird feuchte und warme Einatemluft 10 zugeführt,
• d) die Ausatemluft 20 läßt die Feuchtigkeit und die Wärmeenergie im 1. Bündel 4 zurück.

Eine zweckmäßige Hohlfaser besteht aus einer dünnen Permeationsmembran, die von einer Stützkonzentration getragen wird. Die Membrandicke liegt in der Größenordnung von 1-wenigen µ, sie richtet sich nach den Erfordernissen der Permeation; die Dicke der Stützkonstruktion nach der mechanischen Belastung.

Claims (5)

1. Feuchtigkeitsaustauscher in Einrichtungen für die Atmung, in dem die Ausatem- und Einatemluftführungen eine gemeinsame durch die Wände von Hohlfasern gebildete Trennwand besitzen und die in der Ausatemluft enthaltene Feuchtigkeit und der Wärmeinhalt durch die Trennwand in die Einatemluft hinein transportiert werden, wobei ein mit einem 1. Anschlußstück versehener Austauschkörper in einem Innengehäuse die als Bündel parallel zueinander geführten, außen auf ihrer Oberfläche mit Kupfer und/oder Silber versehenen, gegeneinander und gegen das Innengehäuse abge­ dichteten, die Wärme haltenden Hohlfasern enthält, und

• a) das Innengehäuse innen nahe der Abdichtung obere Öffnungen, durch die der Raum um die Hohlfasern mit dem Innern des 1. Anschlußstückes, und untere Öffnungen, durch die er mit der umgebenden Atmosphäre verbunden ist, besitzt und
• b) ein durch die Abdichtung mit dem Innern der Hohlfasern verbundener Stirnraum mittels eines von diesem weg öffnenden Rückschlagventils abgeschlossen ist, nach Patent 29 29 615,

dadurch gekennzeichnet, daß in einem gemeinsamen Gehäuse (1) dem Austauschkörper (2) ein mit temperiertem Wasser versorgter Nachbefeuchter nachgeschaltet ist.

2. Feuchtigkeitsaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem gemeinsamen Gehäuse (1) dem ein 1. Bündel (4) Hohlfasern (7) enthaltenden Austauschkörper (2) als Nachbefeuchter ein 2. Bündel (15) mit wasserbeaufschlagten Hohlfasern (7) folgt, dem ein mit der Einatemluft (10) öffnendes Rückschlagventil (19) nachgeschaltet ist und die Führung der Ausatemluft (20) durch den Austauschkörper (2) erfolgt.

3. Feuchtigkeitsaustauscher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Austauschkörper (2) eine zentral in den mit Kupfer und/oder Silber ausgerüsteten Hohl­ fasern (7) des 1. Bündels (4) geführte Einatemluft­ führung (8) und Öffnungen (12) im Innengehäuse (3) als Verbindung zum 2. Bündel (15) der mit Kupfer und/oder Silber ausgerüsteten Hohlfasern (7) enthält.

4. Feuchtigkeitsaustauscher nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (24) um die Hohlfasern (7) des 2. Bündels (15) einen Wasserzulauf (22) und einen Wasserablauf (23) in der Gehäusewand des Gehäuses (1) besitzt.