JP3707791B2 - 湿熱交換器 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は患者の吸気に加湿加熱する目的で患者につなぐ湿熱交換装置に関する。湿熱交換器は通常、患者から遠い側に呼吸用保護具を接続する。
背景技術
上記の種類の湿熱交換器は本技術については既に知られている。１つのそのような湿熱交換器が米国特許5,109,471に開示されている。この既知の湿熱交換器は２つの受動的湿熱交換エレメントと中間の空気を加湿加熱する装置より構成されている。吸気の加湿は水を通路に導入して一つの湿熱交換エレメントの内側の端面を覆う紙製孔あき板を濡らすようにして行う。孔あき板を設けた二つの受動的湿熱交換エレメントの間に取り付ける熱伝達手段を加熱する働きをなす抵抗器の助けで湿熱交換器中で水を加熱する。
この既知の装置の空気加湿手段は、湿熱交換器を通る空気の流れに相当な抵抗となり、空気の流速と吸呼気の通気も低減させる。この気流に対する抵抗は主として孔あき板が通気面の大きい部分を覆っているので起こる。
既知の装置の加熱手段がこのような構造であるために、加熱手段を通る流れが部分的で、さらに不均等に加熱される。加熱手段が二つの受動的湿熱交換エレメントの間の領域に置かれているので、湿熱交換器は軸方向に長く伸びている。
西ドイツ公開公報126 028は多数の管を収納し、そこを通して水を供給して加湿する湿熱交換エレメントを備えた湿熱交換装置を示している。この既知の装置には半径方向、軸方向ともに湿熱交換エレメントから間隔を置いた管状加熱エレメントを具備した加熱手段も備えている。この装置の最大の難点は湿熱交換エレメント内の２、３の個々の領域だけに水が供給され吸気が不均等に加湿されることである。
国際出願91/19527は、板の形の湿熱交換エレメントとその板から間隔を置いた吸気加熱抵抗器を備えた湿熱交換器を示している。この装置には流出オリフィスが抵抗器の表面に隣接して置かれそこへ水を送る管も備えている。この装置の最大の難点は主として水が抵抗器へ送られるので空気の加湿が非効果的であるだけでなく短絡の危険もあり、また抵抗器の形が棒状であると空気の加熱が不完全であり、また抵抗器の形が格子状であると通気が損なわれることである。
スウェーデン特許明細書501 042は、帯状またはワイヤ状加熱エレメントを吸気の流れの方向に平行に設けた取付枠の間に取付けた湿熱交換器を示している。この装置は作るのが複雑で、装置は空気流に対する抵抗が比較的高い。拡散棒の形で空気加湿手段が湿熱交換気の板に向かって置かれており、それによって湿気をそこへ送る。しかし湿熱交換器への湿気の供給が不均等で不完全なことが多く、装置の効率が低くなる。
発明の概要
本発明の一つの目的は以前に既知の湿熱交換器の難点を少なくとも一部分をなくし、それによって吸気を均等に効果的に加湿加熱（加温）し、またそれによって加熱手段に湿った空気を触れさせることなく吸気を加熱する吸気の流れに対して抵抗の少ない湿熱交換装置を提供することにある。
この目的は後述の請求の範囲の特徴的事項に記載の特徴を有する本発明の装置で達成できる。
【図面の簡単な説明】
図１は一つの発明装置の長手方向断面図、
図２は図１の左から見たところのこの装置の端面図、
図３は図１の図に対応するが装置の構成部分を相互に分解して示した長手方向断面図である。
好ましい実施例の詳細な説明
図１〜図３に例示する装置には、第１、第２、第３ケーシング２、３、４があり、それらすべての横断面形状は円形で、またそれらすべてを合成プラスチック材料製とし、好ましくは透明材料製であるとよい。第１ケーシング２は、円筒状であり、好ましくは円筒状熱交換ユニット５をケーシング２に挿入し、また水吸収材料製の円錐状エレメント１１をケーシング３に挿入して後に、第２ケーシング３に永久的に接合するとよい。
ケーシング２は二重壁絶縁ケーシングで、例えば呼吸用保護具（図示せず）に接続する流入管６と流出開口７を具備する。気体測定用に取り付けたルアーを受ける管状流出コネクタを流入管６に隣接して設けるが、これはケーシング２に開けた孔を介して該ケーシングの内部と連通している。
湿熱交換ユニット５の円筒状外面は、ケーシング２の内壁に接触するか、それからわずかに間隔が置かれている。ユニット５は、湿熱交換特性のよい吸湿性材料製で、吸気の流れ方向にほぼ平行に伸びて多数のほぼ同心層となるようにらせん巻きされた帯の形状をなしている。この装置は例えばハミッド−ベント ２エス(Humid-Vent 2S)の商標でギベック レスピレーション アーベーが市販する湿熱交換器に入っており、円筒形にらせん巻きし平滑面の紙の層とそれに取り付けた凹凸のある紙の層より成り、該層が任意選択的に殺菌性物質その他の物質で処理されたものとすることができる。
第２ケーシング３は、円錐形で、流入開口９と患者側につなぐための流出接続管１０が付いている。円錐形状エレメント１１が開口９と流出接続管１０の間でケーシングの内面に接している。円錐状エレメント１１は、好ましくはユニット５に触れない方がよく、ケーシングの内面全体を覆うのが好ましい。この円錐状エレメント１１は水を取り入れる、すなわち吸収する物質のシートの形である。その代りに、このエレメント１１は水分／水蒸気を透過させる半透膜、例えばポリプロピレン膜の形であってもよい。このエレメントの表面積が広く、それが円錐形であるので、患者の吸気の大部分がこの吸収物質と確実に接触するようになる。この物質１１のどの部分も吸気の流路に置かれていず、また吸気はその物質を横切りさっと過ぎるだけであるので、流れに対する抵抗が少ない。
ケーシング３には、水を開口９に隣接する位置からケーシング内に送る流入管１２を具備している。水をケーシング３の内面と物質１１の間と該物質中に散布してそれを濡らすようにする。
第３ケーシング４はそれの内壁が金属で適当に作られている二重壁ケーシングで、ケーシング３の外面と同じ円錐性を有するものである。ケーシング４は該ケーシングをケーシング３に着脱自在に外嵌する時、金属流出管１０がケーシング４から突き出るように軸方向に延設している。ケーシング４の二つの壁の間に加熱エレメント１３が配設されている。このエレメント１３は正の温度係数を有する電導性プラスチック材料の輪巻き帯板あるいは抵抗効果のある金属コイル、例えばアルミニウム箔よりなるものとすることができる。エレメント１３はケーシング４中に密閉封入され、導電体１４に接続するが、これは電源（図示せず）に接続される。
本発明の装置は、患者の呼吸状態を改善する目的のシステムに接続するよう意図したもので、流入管コネクタ６を呼吸用保護具（図示せず）に、流出管コネクタ１０を患者に接続している。患者の吸気の段階では、吸気が呼吸用保護具から流入管コネクタ６を通って入り、ケーシング２、３、４を経て、流出管コネクタ１０から出て患者の所へ流れ、その時ユニット５によって空気が加熱加湿される。空気の加熱加湿は前の呼気段階で呼気によってユニット５が加熱加湿されており、また加熱エレメント１３によってケーシング４の内壁とケーシング３の壁を通って該円錐形の物質１１とそこに含まれている水に熱が伝播されることによって行われる。物質１１とこれに含有される水が、十分な蒸気が前記物質を通過する確実な温度まで加熱され、この蒸気が吸気と混ざって、ケーシング３内では、ほぼ均等に空気を加熱加湿するようになる。
患者が息を吐き出すと呼気が反対方向に装置を通って流れ、流入管６に最も近い所にあるユニット５の部分で冷され、空気を例えば呼吸用保護具へ送る前にその空気が脱湿される。
本発明はその一つの実施例を参照して説明例示したが、その他の実施例や変更も本発明の概念内で考えられるとすべきであるので、本発明は下記の請求の範囲の内容だけに限定しておく。

Claims (9)

1. 湿熱交換ユニット（５）と、そのユニット（５）につながって吸気の湿度を増す加湿手段（１１、１２）とを備え、患者によって吸入される空気を加湿加熱する目的で患者につなぐ湿熱交換装置であって、加湿手段（１１、１２）は湿熱交換ユニット（５）に接続され、湿熱交換ユニットに連通する第１開口（９）と患者に連通する反対側の開口（１０）のあるケーシングを備え、このケーシング（３）が円錐状で、第１の開口（９）が反対側の開口（１０）よりも大きく、またこのケーシングの内面に水を吸収し、かつ／または水蒸気を透過し、患者が吸入する空気に湿気を供給する物質を備えたことを特徴とする湿熱交換器。
2. 請求項１において、物質（１１）がケーシング（３）の内面の一部分又は該内面の全体を覆うことを特徴とする湿熱交換器。
3. 請求項２において、物質（１１）が管状であることを特徴とする湿熱交換器。
4. 請求項２又は３において、物質（１１）が円錐状でケーシング（３）と同心であることを特徴とする湿熱交換器。
5. 前記請求項のどれか１つにおいて、物質（１１）が半透膜で、ポリプロピレンで作ったものであることを特徴とする湿熱交換器。
6. 前記請求項のどれか一つにおいて、ケーシング（３）の外側に配設し、それに着脱自在とする加熱手段（４、１３、１４）を特徴とする湿熱交換器。
7. 請求項６において、加熱手段（４、１３、１４）が二重壁ケーシング（４）を備え、加熱エレメント（１３）を該壁の間に配設したことを特徴とする湿熱交換器。
8. 請求項７において、二重壁ケーシング（４）が管状で、湿熱交換ユニット（５）に接続されたケーシング（３）を取り巻いていることを特徴とする湿熱交換器。
9. 請求項８において、二重壁ケーシング（４）の内壁が円錐状で湿熱交換ユニットに接続されたケーシング（３）の外面と同じ円錐形でそれに接合していることを特徴とする湿熱交換器。

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