DE2929615C2 - Feuchtigkeitsaustauscher in Einrichtungen für die Atmung - Google Patents

Description

1. das Innengehäuse (4) innen nahe der Abdichtung (6) obere Öffnungen (12), durch die der Raum (14) um die Hohlfasern (5) mit dem Innern des 1.Anschlußstückes (3), und untere Öffnungen (I3i durch die er mit der umgebenden Atmosphäre verbunden ist, besitzt und

2. ein durch die Abdichtung (6) mit dem Innern der Hohlfasern (5) verbundener Stirnraum (9) mittels eines von diesem weg öffnenden Rückschlagventils (15) abgeschlossen ist

2. Feuchtigkeitsaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Öffnungen (13) durch eine Verstärkung (21) des Innengehäuses (4) als Kanal? (22) zur Stirnfläche (23) geführt sind, die dort innerhalb eines Kraters (24) eines ringförmigen, die Hohifaserö.mungen (10) freilassenden, von der Stirnfläche (23) weg öffnenden Rückschlagventils (25) enden u..d ein 2. Anschlußstück (20) auf der Verstärkung (21) befestigt ist

3. Feuchtigkeitsaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupfer und/oder Silber im Vakuum aufgedampft ist

4. Feuchtigkeitsaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupfer und/oder Silber durch Kathodenzerstäubung aufgebracht ist

Die Erfindung betrifft einen Feuchtigkeitsaustauscher in Einrichtungen für die Atmung entsprechend dem Gattungsbegriff des Anspruches 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 besonders dann, wenn die kalte Einatemluft durch eine Tracheotomiekanüle oder durch einen Intratrachealkatheter dem Patienten zugeführt wird. In diesem Fällen ist der Nasen-Rachen-Raum, der normalerweise die Einatemluft anfeuchtet und erwärmt, ausgeschaltet.

Um die Austrocknung und Abkühlung zu verhindern, ist es bekannt, Atefnluftanfeuchter vorzusehen. Sie sollen die Einatemluft auf einen Wert von mehr als 70% relativer Feuchte bringen und auf etwa Körpertemperatur einstellen.

Unterteilt nach dem prinzipiellen Aufbau sind Atemluftanfeuchter mit Anfeuchtung der Atmenluft aus einem Wasservorrat 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 Luftversorgurigsgerät durch einen gewellten Schlauch s zum Patienten. Innerhalb dieses Schlauches ist ein gefalteter Wasserführungsschlauch angeordnet, der mit seinen Anschlüssen mit dem Wasservorrat verbunden ist Die Wand des Wasserführungsschlauches ist wasserundurchlässig, jedoch wasserdampfdurchlässig, Die durch den gewellten Schlauch geführte i-itemluft umspült den Wasserführungsschlauch. Sie wird dabei durch das dampfförmig hindurchtretende Wasser angefeuchtet In weiterer Ausbildung kann der atemgasführende Schlauch in einem um den Hals des Benutzers t5 hängenden und in die Atemgasverbindung zum Atemgerät oder direkt aus der umgebenden Atmosphäre zum Benutzer eingeschalteten Wasserbeutel angeordnet sein. Dabei kann der in auf- und abgeführten Windungen geführte Atemschlauch mit Polytctrafluoräthylen-Wänden Teil des Wasserbeutels sein. Sein Einlaß kann entweder 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 2s 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 darstellt, wenn der Wasservorrat ausläuft Zur ausreichenden Anfeuchtung der Atemluft oder des Atemgases sind größere Durchmesser für die Atemluftfühning 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 Beatmungsvorrichtungen mit Anfeuchtung aus einem Wasservorrat enthält auch eine wasserdurchlässige, aber wasserdampfdurchlässige Folie, die auf der einen Seite mit warmen Wasser beaufschlagt ist und an deren anderer gasbeaufschlagten Seite das anzufeuchtende Atemgas vorbeiströmt Für die Anordnung der Verdunstungsfläche in Sternform soll eine größere Verdun stungsleistung erzielt werden. Zwecks weiterer räumlicher Verkleinerung des Atemluftanfeuchters, ohne dabei die Verdunstungsfläche und damit die Verdunstungsleistung zu verringern, wurde in einem Zusatzpatent die wasserdampfdurchlässige Folie durch die Wände von Hohlfasern gebildet Die Hohlfasern sind als Bündel parallel zueinander in einem Gehäuse angeordnet. Sie sind dabei zusammen mit einem Wasserzuführungs- und einem Wasserablaufrohr an den Stirnseiten in einer Dichtmasse befestigt Das zu verdunstende Wasser wird durch die Wasserführungsrohre zu- bzw. abgeführt Es umspült dabei die Hohlfasern.

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

In einem bekannten Feuchtigkeitsaustauscher in Geräten für Atmung und Narkose, in dem sich die in der Atemluft enthaltene 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 Einatemluft 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 bauen sehr groß. Ein ausreichender Wasserdampfdurchgang verlangt eine entsprechend große Folienfläche in langer. Aus- und Einattmkanälen. Die Wärmeisolation muß diese Kanäle, damit die Einatemluft ausreichend erwärmt wird, gut gegenüber der Atmosphäre isolieren (DE-OS 25 29 050).

Aufgabe der Erfindung ist ein Feuchtigkeitsaustauscher in Einrichtungen für die Atmung mit besonderer is Beachtung der Anwendungsmöglichkeiten an tracheotomierten Benutzern, der keinen Wasservorrat benötigt, die Erwärmung der Einatemluft sichert, eine vorzügliche fungizide und bakterizide Wirkung besitzt und klein und leicht baut

Die Lösung erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs i. Weitere vorteilhafte Merkmale irr. Rahmen der Erfindung ergeben sich aus den Unte; ansprächen.

Die mit dieser Lösung erzielten entscheidenden Vorteile liegen in der wesentlich größeren Verdunstungsfläche, die auf kleinem Raum unterzubringen ist Damit wird es möglich, die Feuchtigkeit der Ausatemluft in die Einatemluft zu überführen. Eine zusätzliche Wasserzufuhr erfolgt nicht Durch die kompakte Anordnung wird die Wärmeenergie in den Hohl fasern gespeichert und erwärmt bei der Einatmung die Einatemluft Der notwendige Wärmeübergang in die Einateinluft ist durch die dünnen Wandungen der Hohlfasern nicht behindert. Der Durchströmungswiderstand ist bedingt durch die Menge der Hohlfasern außerordentlich klein. Die Exspirationsluft wird durch den Raum um die Hohlfasern geführt, in dem sich ausgeatmete Mikroorganismen trotz günstiger Lebensbedingungen nicht vermehren oder sogar ganz abgetötet werden.

Das Hohlfasermaterial bleibt durch die auf die Oberfläche aufgebrachte Kupfer- und/oder Silberschicht in seiner Struktur unverändert. Damit sind die Eigenschaften in bezug auf die Wasserdampfdurchlässigkeit voll erhalten geblieben.

Der in seinem gesamten Aufbau einfache Feuchtigkeitsaus'.auscher erlaubt die Ausbildung des Austauschkörpers als Wegwerfartikel.

Der Feuchtigkeitsaustauscher nach der Erfindung eignet sich ausgezeichnet for kürzere Beatmungen, z. B. für postoperative Anwendungen. Er erspart vorteilhaft sonst in den Beatmungssystemen notwendige Wasserfallen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden beschrieben. Es zeigt

F i g. I einen Feuchtigkeitsaustauscher mit freier Ausatmung,

F i g. 2 einen Feuchtigkeitsaustauscher zum Einbau in ein Beatmungssystem.

Der Feuchtigkeitsaustauscher 1 nach F i g. 1 besteht aus einem Austauschkörper 2 mit einem 1. Anschlußstück 3. Das 1. Anschlußstück 3 kann sich, um ein Herausnehmen des Austauschkörpers 2 zu ermöglichen, mittels eines Haftsitzes auf dem Innengehäuse 4 halten. In dem Innengehäuse 4 sind parallel zueinander als Bündel die Hohlfasern 5 in den Abdichtungen 6 und 7 gehalten. Die oberen Hohlfaseröffnungen 8 weisen in den Stirnraum 9, die unteren Hohlfaseröffnungen 10 zur Anschlußöffnung 11.

Das Innengehäuse 4 besitzt innen nahe der Abdichtung 6 die oberen öffnungen 12 und nahe der Abdichtung 7 die unteren öffnungen 13. Die oberen öffnungen 12 verbinden den Raum 14 um die Hohlfasern 5 mit dem Innern des 1. Anschlußstückes 3, die unteren öffnungen 13 den Raum 14 mit der umgebenden Atmosphäre. Der Stirnraum S ist mittels des von ihm weg in das Innere des 1. Anschlußstückes 3 hinein öffnenden Rückschlagventile 15 '.^geschlossen.

Auf der äußeren Oberfläche der Hohlfasern 5 befindet sich im Vakuum aufgedampftes Kupfer und/oder Silber. Diese Metalle können auch durch Kathodenzerstäubung aufgebracht sein.

Der Fiuchtigkeitsaustauscher 1 funktioniert wie folgt:

Die trockene und kalte Inspirationsluft 16 wird über die Anschlußöffnung 11 durch die Hohlfasern 5 und nach dem öffnen des Rückschlagventils J 5 durch das 1. Anschlußstück 3 zum Patienten geleitet. Beim Durchströmen der Hohlfasern 5 hat sie die aus der Exspirationsluft 17 in den Hohlfaserwänden gespeicherte Wärme und die durch die Hohlfaserwände transportierte Feuchtigkeit aufgenommen. Die Exspirationsluft 17 strömt wegen des geschlossenen Rückschlagventils 15 über das Innere des 1. Anschlußstückes 3 durch die oberen Öffnungen 12 in Richtung der Pfeile 18 durch den Raum 14 und die unteren öffnungen 13 in di·? umgebende Atmosphäre.

Der Feuchtigkeitsaustauscher 19 nach Fig.2 besitzt zusä« :lich ein 2. Anschlußstück 20. Es ist auf einer Verstärkung 21 des Innengehäuses 4 befestigt. Die unteren Öffnungen 13 sind als Kanäle 22 zur Stirnfläche 23 geführt Sie enden innerhalb des Kraters 24 des ringförmigen Rückschlagventils 25. Es öffnet von der Stirnfläche 23 weg in das Innere des 2. Anschlußstückes 20 hinein.

Die Funktion dieses Feuchtigkeitsaustauschers 19 ist die gleiche wie die des Feuchtigkeitsaustauschers 1. Es wird jedoch die Inspirationsluft 16 ebenso wie die Exspirationsluft 17 jeweils durch die 1. und 2. Anschlußstücke 3,20 zu- wie abgeführt

Eine zweckmäßige Hohlfaser besteht aus einer dünnen Permeationsmembran, die von einer Stützkonstruktion 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche;

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, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einem 1. Anschlußstück (3) versehener Austauschkörper (2) in einem Innengehäuse (4) die als Bündel parallel zueinander geführten, außen auf ihrer Oberfläche mit Kupfer und/oder Silber versehenen, gegeneinander und gegen das Innengehäuse (4) abgedichteten, die Wärme haltenden Hohlfasern (5) enthält, und