KR20070041676A - 수증기를 가스로 전달하는 장치 및 방법 - Google Patents

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윌리암 에프 니랜드
오웬 에스 밤포드
펠리노 브이. 주니어 콜테즈
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베이포템, 인코포레이티드
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Abstract

수증기를 가스로 전달하기 위한 장치(100)는 다수의 중공 섬유 막(135)을 포함하고, 각각은 통로의 상류 말단으로부터 가스의 흐름을 위한 통로를 한정하고, 인클로져(210)에 의해 봉합되어 있다. 중공 섬유 막(135)은 약 90 평방 센티미터 내지 약 110 평방 센티미터의 범위에서 전체 표면적을 가진다. 인클로져(210)는 중공 섬유 막(135)의 통로를 향하여 및 통로로부터 공기를 안내하기 위한 공기 입구(115) 및 공기 출구(110)를 포함한다. 또한 인클로져(210)는 중공 섬유 막(135)의 외부 표면을 향하여 및 표면으로부터 물을 안내하기 위한 물 입구(125) 및 물 출구(130)를 포함한다.

Description

수증기를 가스로 전달하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DELIVERING WATER VAPOR TO A GAS}
기술 분야
본 발명은 수증기를 가스로 전달하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 더욱 특별하게는, 이 발명은 액체 상태에서 물의 이동 없이 선택적으로 물이 분당 약 1 리터 내지 분당 약 8 리터 범위의 가스 유속으로 가스 흐름으로 이동하는 낮은 흐름 증기 전달 카트리지에 관한 것이다. 낮은 흐름 카트리지는 박테리아에 대한 완전 또는 부분적 장벽으로서의 역할을 하고, 동시에 수증기의 통과를 가능하게 한다.
배경 기술
환자의 기도에 산소 및 산소가 풍부한 공기의 전달은 특별하게는 연장된 기간의 시간 동안 공기가 전달되는 경우에 종종 환자에게 불편을 초래하는 것은 알려져 있다. 상대적으로 낮은 절대 습도를 가진 공기의 전달은 호흡 장애를 일으킬 수 있다.
여러가지 장치가 이러한 문제를 극복하기 위해 제안되었다. 미국 특허 공개 제 2003/0209246A1(이의 전체 개시 내용은 참조로서 본원에 통합됨)는 공기를 가열하고 가습하고, 인간 환자의 기도에 가열되고 가습된 공기를 전달하기에 적합한, 기도 치료를 위한 장치 및 방법의 구체예를 기재하고 있다. 미국 특허 공개 제 2003/0209246A1호에 기재된 것들과 같은 장치는 이전 기술 분야의 장치를 넘어서는 진보함을 나타낸다.
그럼에도, 약 100% 상대 습도와 같이 상대적으로 높은 습도에서, 그리고 약 33℃ 내지 약 43℃ 범위 온도와 같이 증가된 온도 범위에서, 분당 약 5 리터 미만의 유속과 같은 낮은 연속 유속으로 보충적 호흡 가스를 전달하기에 적합한 장치의 필요성이 있다. 또한 분당 약 1 리터 이하 내지 분당 약 8 리터 이상의 범위인 흐름 속도에서 수증기로 가온되고 가습된 가스를 전달할 필요성이 있다.
발명의 요약
한 측면에 따른 본 발명은 수증기를 가스에 전달하기 위한 장치를 제공한다. 장치는 각 통로의 상류 말단으로부터 각 통로의 하류 말단까지 가스의 흐름을 위한 통로를 한정하는 다수의 중공 섬유 막(hollow fiber membranes)을 포함한다. 인클로져(enclosure)는 중공 섬유 막을 둘러싸고 중공 섬유 막의 각 통로의 상류 말단으로 공기를 안내하도록 위치된 공기 입구를 가진다. 공기 출구는 중공 섬유 막의 각 통로의 하류 말단으로부터 공기를 나오게 하도록 위치된다. 인클로져는 중공 섬유 막의 외부 표면으로 물을 안내하도록 위치된 물 입구 및 인클로져로부터 물이 나오게 하도록 위치된 물 출구를 가진다. 중공 섬유 막은 약 90 평방 센티미터 내지 약 110 평방 센티미터의 범위에서 전체 표면적을 가진다.
본 발명의 또 다른 측면은 가스를 가열하고 가습하는 방법을 제공하는 것이다. 방법은 분당 약 1 리터 내지 분당 약 8 리터의 유속으로 다수의 중공 섬유 막을 통해 가스를 전달하는 것을 포함한다. 중공 섬유 막의 외부 표면은 약 33℃ 내지 약 43℃ 온도에서 물과 연결되어 있다. 중공 섬유 막의 전체 표면적은 약 90 평방 센티미터 내지 약 110 평방 센티미터로 유지된다.
또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 가습된 가스를 환자에게 전달하기 위한 시스템을 제공한다. 시스템은 물을 수용하기 위한 수단, 가스를 수용하기 위한 수단, 및 물로부터 가스로 증기를 전달하도록 형성된, 상기 물 수용 수단 및 상기 가스 수용 수단과 흐름 연결된 장치를 포함한다. 장치는 중공 섬유 막 및 중공 섬유 막을 둘러싸고 있는 인클로져를 포함한다. 중공 섬유 막은 약 90 평방 센티미터 내지 약 110 평방 센티미터의 범위에서 전체 표면적을 가진다.
도면의 간단한 설명
본 발명의 주제의 더욱 구체적인 이해 및 이의 다양한 장점은 하기 상세한 설명의 참조로 이해될 수 있으며, 여기서 동반되는 하기 도면이 참조된다:
도 1은 본 발명의 측면에 따른 증기 전달 카트리지의 구체예의 개략도이고;
도 2는 본 발명의 측면에 따른 증기 전달 카트리지의 또 다른 구체예의 횡단 측면도이며,
도 3은 본 발명의 측면에 따른 시스템의 또 다른 구체예의 개략도이고;
도 4는 본 발명의 측면에 따른 시험 장치의 구체예의 개략도이다.
발명의 상세한 설명
후술하는 상세한 설명에서, 본 발명의 특징은 환자에게 가습된 가스의 전달과 연결되어 기재될 것이다. 도 3은 시스템의 구체예의 개략적 도해를 전체적으로 제공한다. 도 1 및 2는 도 3에서 설명되는 시스템과 같은 시스템에서 사용될 수 있는 증기 흐름 카트리지의 구체예를 도시한다.
일반적으로 도면을 참조하여, 장치(100, 200)는 수증기를 가스로 전달하기 위해 제공된다. 장치(100, 200)는 다수의 중공 섬유 막(135, 205)을 포함하며, 각각은 상기 각 통로의 상류 말단으로부터 상기 각 통로의 하류 말단으로 가스의 흐름을 위한 통로를 한정한다. 인클로져(210)는 중공 섬유 막(135, 205)을 둘러싸고, 중공 섬유 막(135, 205)의 각 통로의 상류 말단으로 공기를 안내하도록 위치된 공기 입구(115, 215)를 가진다. 공기 출구(110, 220)는 중공 섬유 막(135, 205)의 각 통로의 하류 말단으로부터 공기가 나오게 하도록 위치된다. 인클로져(210)는 중공 섬유 막(135, 205)의 외부 표면으로 물을 안내하도록 위치된 물 입구(125, 225) 및 인클로져(210)로부터 물이 나오게 하도록 위치된 물 출구(130, 230)를 가진다. 중공 섬유 막(135, 205)은 약 90 평방 센티미터 내지 약 110 평방 센티미터 범위에서 전체 표면적을 가진다.
예시적인 사용에서, 가스는 분당 약 1 리터 내지 분당 약 8 리터의 유속으로 중공 섬유 막(135, 205)를 통해 전달된다. 중공 섬유 막(135, 205)의 외부 표면은 약 33℃ 내지 약 43℃의 온도에서 물과 접촉된다. 중공 섬유 막(135, 205)의 전체 표면적은 약 90 평방 센티미터 내지 약 110 평방 센티미터로 유지된다.
본 발명은 또한 환자에게 가습된 가스를 전달하기 위한 시스템(400)을 제공한다. 상기 시스템(400)은 물을 수용하기 위한 수단, 가스를 수용하기 위한 수단, 및 물로부터 가스로 증기를 전달하도록 조정된, 상기 물 수용 수단 및 상기 가스 수용 수단과 흐름 연결된 장치(100, 200)를 포함한다. 장치(100, 200)는 중공 섬유 막(135, 205) 및 중공 섬유 막(135, 205)을 둘러싸고 있는 인클로져(210)를 포함한다. 중공 섬유 막(135, 205)은 약 90 평방 센티미터 내지 약 110 평방 센티미터 범위에서 전체 표면적을 가진다.
본 발명의 예시적인 구체예를 따르면 환자에게 가열되고 가습된 공기의 전달에 대해 언급하고 있지만, 본 발명은 공기의 전달에 제한되지는 않는다. 또한, 공기 또는 또 다른 가스는 환자에게 전달되기 전에 가열될 수 있거나 되지 않을 수 있다(그러나 가열됨이 바람직하다). 마지막으로, 공기 또는 또 다른 가스의 가습은 본 발명의 예시적인 구체예에 따라 수증기를 가스로 전달함에 의해 달성되지만, 수증기 외에 또는 대신하여 다른 증기가 가스로 전달되는 것 또한 고려된다.
더욱 자세하게는 추후에 설명될 열-습기 교환 카트리지는 바람직하게는 IV 폴(pole)로부터 시스템의 분해 또는 제거 없이 서비스하기 위해 쉽게 이용될 수 있다. 본 발명에 따른 장치에서 사용될 수 있는 카트리지의 한 예는 바포템 인크(Vapotherm, Inc.)에 의해 부품 번호 VTO1-B로 제공된다. 이 카세트의 다른 형성은 표면적을 증가시키고 압력 감소를 줄이기 위해 고려될 수 있다. 한 바람직한 카트리지의 중공 섬유는 약 55 내지 약 60 마이크론의 벽 두께를 가진다. 다른 중공 섬유도 물론 이용될 수 있다.
이제부터 도 3을 참조하면, 가열되고 가습된 가스를 전달하기에 적합한 또 다른 장치의 예시적인 특징이 이제부터 설명될 것이다. 도 3에서 제공된 개략적 대표도를 참조하면, 장치(400)는 공급 단위 어셈블리(402) 및 전달 튜브 어셈블리(404)를 포함하며, 이는 공급 단위 어셈블리(402)에 탈착할 수 있도록 되어 있다. 벽 공급원으로부터 또는 압축기 또는 탱크 또는 다른 공급원으로부터 가스를 수용하기 위해 공급 단위 어셈블리(402)에 입구(406)가 제공된다. 더욱 낮은 흐름 장치에서, 가스는 비록 더욱 높은 그리고 더욱 낮은 유속이 또한 고려되지만, 약 1 내지 약 8 l/분의 유속이 가장 바람직하게 제공된다.
입구(406)로부터 흐름에 따라 요망될 때 가스 흐름을 막을 수 있는 가스 차단 솔레노이드 밸브(408)가 있다. 교환기(410)는 교환기(410)를 통한 물 및 가스의 역류 흐름에 의해 가스를 가습하기 위해 제공된다. 누수 탐지기(412) 및 압력 변환기(414)가 교환기(410)의 흐름에 따라 제공된다. 그 다음에, 가스는 "A"로 표시되어 있는 바와 같이 가열되고 가습된 가스의 공급을 제공하기 위해 전달 튜브 어셈블리(404)를 통해 외부 방향으로 이동한다.
공급 단위 어셈블리(402)는 물 주머니(416)로부터 물을 수용하기 위해 형성된다. 12VDC 파워 공급이 제공될 수 있는 펌프(418)는 공급 단위 어셈블리(402)를 통해 물을 추진한다. 압력 트랜스듀서(420)는 시스템 내 물의 압력을 감지하기 위해 펌프(418)의 흐름에 따라 제공된다. 그 다음에 물은 115VAC 파워 공급이 제공될 수 있는 히터(422)에서 가열된다. "W"로 표시된 바와 같이 물은 공급 단위 어셈블리(402)를 통해 전달 튜브 어셈블리(404)로 나아간다. 물 W는 비록 더욱 높고 더욱 낮은 유속 및 압력이 또한 고려되지만, 바람직하게는 약 0.6 l/분의 유속 및 8 psi의 압력으로 공급 단위 어셈블리(402)로부터 전달된다.
가열된 물은 더욱 상세히 추후 설명될 방법으로 전달 튜브 어셈블리(404)를 통해 흐른다. 그 다음에 물은 교환기(410)를 통한 흐름을 위해 공급 단위 어셈블리(402)로 돌아온다. 물의 온도는 교환기(410)로부터 흐름에 따른 위치에서 감지된다. 그 다음에 물은 순환하는 방법으로 시스템을 통해 순환을 반복한다. 물 주머니(416)로부터의 물은 재순환 물을 보충한다.
도 1은 수증기를 가스로 전달하기 위한 낮은 흐름 카트리지(100)의 예시적인 구체예를 도시한다. 카트리지(100)는 도 3에서 도시된 시스템(400)과 같은 시스템에서 사용을 위해 각각 형성된다. 카트리지(100)는 가온된 물이 중공 섬유 막(135)의 외면에서 순환하는 동안 카트리지(100)의 중공 섬유 막(135)을 통과하는 공기의 흐름(140)을 가습하기 위해 사용된다. 카트리지(100)는 다수의 중공 섬유 막(135)을 포함하며, 각각은 통로의 상류 말단으로부터 통로의 하류 말단까지 가스의 흐름(140)을 위한 통로를 한정한다. 가스는 약 10 psi의 예시적인 압력율 및 약 17℃ 내지 약 27℃의 입구 온도로 공기 입구(115)에서부터 카트리지로 들어간다. 공기는 분당 약 1 리터 내지 분당 약 8 리터의 유속으로 다수의 중공 섬유 막(135)을 통해서 전달된다. 중공 섬유 막(135)을 통한 압력 저하는 바람직하게는 5 lpm에서 약 100 mmHg 미만이다.
물은 약 90 mmHg 이하의 바람직한 입구 압력으로 물 입구(125)에서 카트리지(100)로 들어가고, 약 33℃ 내지 약 43℃ 온도에서 물과 중공 섬유 막(135)의 외부 표면이 접촉한다. 물은 중공 섬유 막(135)의 외부 표면 사이 공간을 통해서 흐르고, 중공 섬유 막(135)에 있는 구멍(120에서)을 통과하여 증발된 물을 막(135) 내의 가스의 흐름(140)으로 전달한다.
흐름(140)에서 가스의 흐름은 가습되어 가면서 흐름에 따라 통로(140)의 말단으로 이동하고, 여기서 공기는 공기 출구(110)로부터 카트리지를 밖으로 나온다. 물은 카트리지(100)의 내부 영역(중공 섬유 막의 외부 표면의 주위)을 통해서 순환되고, 순환하는 물은 물 출구(130)로부터 카트리지(100) 밖으로 나온다.
본 발명의 예시적인 구체예는 호흡 가스에 액체 상태로 존재하는 물이 없게 될 정도로 수증기가 호흡 가스로 이동하는 것을 제한하며, 바람직하게 약 100%의 상대 습도를 유지한다. 상대 습도 수준은 분당 5 리터 정도의 공기 유입으로 약 95% 정도로 선택적으로 줄어들며, 액체 물의 통과를 허용하지 않는다.
또 다른 구체예에서, 바람직한 카트리지(100)는 중공 섬유 막(205)의 외벽의 크기가 바람직하게는 충분한 수증기가 완전히 포화된 가스 흐름으로 분당 약 8 리터 이하에서 증기 상태로 액체 물은 저지하면서 통과할 수 있도록 고안되었다. 성과는 중공 섬유 막(205)의 외부에 물 압력을 적용하여, (1) 액체 물이 중공 섬유 막(205)을 관통하는데 걸리는 시간 및 (2) 관통이 발생된 후 중공 섬유 막(205)을 통과하는 물 유속을 측정하여 판단될 수 있다. 바람직한 구체예에서, 47 mmHg의 정압으로 관통에 1시간 이상의 시간이 걸리고, 그 후에 물 흐름이 0.21 mL/분 이하이면 알맞은 성과이다.
도 2는 낮은 흐름 카트리지(200)의 구분된 구조를 도시한다. 인클로져(210)는 온도-조절된 순환하는 물에 의해 감싸진 중공 섬유 막(205)을 둘러싼다. 예시적인 구체예에서, 인클로져(210)는 폴리카보네이트 물질로부터 부분적으로 형성될 수 있다. 인클로져(210)는 물을 중공 섬유 막(205)의 외부 표면으로 안내되도록 위치된 물 입구(225) 및 물이 인클로져로부터 안내되도록 위치된 물 출구(230)를 포함한다. 물 분자는 루멘(lumen)으로 중공 섬유 막(205)을 통해 분산하며, 여기서 중공 섬유 막(205)을 따라 지나가는 호흡 가스에 의해 쓸려 내려간다. 인클로져(210)는 중공 섬유 막(205)의 각 통로의 상류 말단으로 공기가 안내되도록 위치된 공기 입구(215) 및 중공 섬유 막(205)의 각 통로의 하류 말단으로부터 공기가 나오게 하도록 위치된 공기 출구(220)를 가진다.
카트리지(200)는 호흡 가스에 액체 상태로 존재하는 물이 거의 없거나 전혀 없을 정도로 수증기가 호흡가스로 이동하는 것을 제한하도록 형성된다. 바람직한 구체예를 따라, 호흡 가스에 액체 상태로 존재하는 물이 없고, 카트리지는 약 100%의 상대 습도를 유지하도록 형성된다.
더욱 낮은 흐름 장치(예를 들어, 약 1 lpm 내지 약 8 lpm의 호흡 가스 흐름을 가진)에서, 과거에는 호흡 가스 속으로 액체 물이 흐르는 것을 줄이거나 막는 것은 어려웠다. 더욱 특별하게는, 호흡 가스의 낮은 유속 때문에, 호흡 가스 내에서 수증기가 축적될 수 있고, 그 결과 호흡 가스 내에 액체 물이 형성될 수 있었다.
그러나, 호흡 가스 속으로의 액체 물의 흐름을 중공 섬유 막(205)의 누적하는 외부 표면의 표면적을 줄임에 의해여, 줄이거나 제거할 수 있음을 발견하였다. 외부 면적의 이러한 감소가 액체 물의 통로를 줄이는 것으로 도움이 될 수 있음은 밝혀졌지만, 외부 표면의 과도한 감소는 적당히 호흡 가스를 가습하기 위한 적절한 수증기의 통과를 막는다. 가장 바람직하게는, 약 95% 내지 약 100%의 범위로 액체 물의 통로가 허용되지 않는 상대 습도 수준을 제공하는 것이 바람직하다.
수증기가 중공 섬유 막(205)을 통해 호흡 가스의 흐름 속으로 확산하는 바람직한 속도는 2개의 주 변수(즉, 확산될 수 있는 표면적 및 중공 섬유 막(205)의 벽을 가로지르는 압력 기울기) 중 하나 이상에 의존한다. 압력 기울기는 중공 섬유 막(205)의 외부 물 압력과 중공 섬유 막(205)의 내부 가스 압력 사이의 차이이다. 물 압력은 상수로 간주될 수 있다. 또한, 낮은 흐름 가스 속도에서, 가스 압력은 낮고 그 결과 기울기는 가스 흐름 속으로 물 확산을 증가시킨다. 더구나, 더욱 낮은 가스 흐름은 수증기를 옮기는 능력을 줄어들게 한다. 합쳐진 효과는 중공 섬유 막(205)을 통해 증기로서 옮겨질 수 있는 것보다 더 많은 물이 확산되는 경향이 있다. 그 결과 가스 흐름은 환자의 기도 속으로 옮겨지는 소량의 액체 물을 축적할 수 있다. 가스 흐름 속으로 들어가는 물의 양을 줄이기 위해, 확산 가능한 표면적을 줄일 수 있음이 발견되었다. 본 카트리지(100, 200) 고안으로 표면의 감축은 중공 섬유 막(205)의 수를 줄임에 의해 달성된다. 더욱 특별하게는, 효과적인 범위 내의 물 이동 성과는 약 90 평방 센티미터 내지 110 평방 센티미터, 바람직하게는 약 100 평방 센티미터의 범위에서 총 표면적을 가진 약 250 개의 중공 섬유 막을 사용하여 달성될 수 있음이 밝혀졌다. 앞선 표면적은 약 1 lpm 내지 약 8 lpm의 유속이 특별히 바람직함이 밝혀졌다.
카트리지(200)의 표면적은 중공 섬유 막(205)의 수를 줄여, 가스 흐름 및 증기 교환을 위한 중공 섬유 막(205)의 전체 표면적의 양을 줄임에 의해 선택적으로 줄어든다. 대안적으로, 길이는 선택적으로 감소시켜 외부 직경 및/또는 중공 섬유 막(205)의 표면적을 줄인다. 따라서, 표면적의 감축은 섬유의 수를 선택, 섬유 직경의 변화 또는 앞선 것의 조합에 의해 달성될 수 있다.
예시적인 구체예에서, 다수의 중공 섬유 막(205)은 중합 물질로부터 형성되고, 폴리설폰을 포함한다. 그러나, 이들은 비중합 물질로부터 형성될 수 있다. 중공 섬유 막(205)는 인클로져(210)의 말단에 위치된 캡(245)에 연결된다. 우레탄 포팅 물질(235)는 카트리지(200)의 각 말단에 배치되어 인클로져 내에 안전하게 중공 섬유 막(205)을 위치시킬 수 있고, 카트리지 내에 공기와 액체 물의 혼합을 완전히 또는 실질적으로 막을 수 있다.
인클로져(210)의 공기 입구(215) 및 공기 출구(220)는 인클로져(210)의 말단 부분에 위치된 캡(245)에 의해 정해진다. 이 말단 캡(245)은 각 말단에서 인클로져(210) 위에 고정되어 카트리지(200)의 내부를 봉지만, 선택적으로 탈착될 수 있다. 말단 캡(245)은 폴리카보네이트 또는 유사한 형태의 물질로 구성될 수 있다. 각 말단 캡(245)은 호스 바브(barb)(240)를 포함하며, 이 호스 바브(240)는 카트리지(210)의 양 말단에 배치되어 카트리지(200)의 전체 시스템(즉, 가스가 카트리지로 및 카트리지로부터 전달되는 도관)과의 연결을 용이하게 한다. 그래서, 호스 바브(245)는 한쪽 말단 공기 출구(220) 및 반대쪽 말단 공기 출구(220)에서 공기 입구(215)를 한정한다. 카트리지(200)는 루어(luer) 연결(250)이 선택적으로 제공되어, 각 물 입구(225) 및 물 출구(230)를 한정하고, 카트리지(200)를 또 다른 외부 장치(즉, 물이 카트리지로 및 카트리지로부터 전달되는 도관)와 연결한다.
이전에 언급된 바와 같이, 중공 섬유 막(205)은 가스 흐름이 없거나 정지 수압이 47 mmHg인 경우 약 1 시간 이상 동안 물 돌파를 저항하기 위해 바람직하게 형성된다. 각 중공 섬유 막(205)은 초기 물 플럭스가 초기 물 돌파 후에 정지 수압 47 mmHg에서 분당 약 0.21 밀리리터를 넘지 않게 형성된다. 그래서, 설치된 중공 섬유 막 및 카트리지는 이들이 낮은 흐름 장치에 적합한지를 확인하기 위해 테스트될 수 있다.
또 다른 예시적인 구체예에서, 카트리지(200)는 약 6 인치 내지 약 6.5 인치 길이 범위 및 약 1 인치 내지 약 1.5 인치 너비 범위를 가진다. 카트리지(200)의 말단에 3/8 인치 호스 바브(240)가 바람직하게는 제공된다. 케이스 측면 연결은 바람직하게는 약 5/8 인치 길이이고 약 1/4 인치 내부 직경을 가진다. 이 크기는 예시의 목적을 위해 공급되지만, 매우 다양한 형태, 크기 및 형성은 선택될 수 있고, 본 발명은 임의의 특정 크기 또는 형태에 제한되지 않음은 인식될 것이다.
증기의 전달에 카트리지가 최적화되는지를 결정하기 위해, "돌파" 테스트는 수행될 수 있다. 도 4는, 예를 들어, 카트리지(100)의 돌파 테스트를 도시한다. 물 압력은 물 입구(125)와 물 출구(130)를 경유한 물 연결을 위해 제공된 측부를 경유하여 카트리지(100)의 물 자켓에 적용된다. 압력은 카트리지(100)의 중심 위 물 저장소(405) 내 물의 높이에 의해 결정된다. 카트리지(100)는 0.1 gm를 나타내는 민감한 전자 저울(balance)(421) 위에서 조여진다. 중공 섬유 막(205)의 벽을 통과하는 임의의 물은 공기 출구(110)로부터 나오고 저울(421)에 배치된 컨테이너(415) 속으로 떨어진다. 물 입구(125)를 경유하여 물 저장소(405)로부터 카트리지(100)로의 물 전달은 콕 마개(stopcock)(411)를 조정함에 의해 바람직하게는 조절된다.
도 4를 참조하면, 테스트하기 위한 특정 압력은 47 mmHg이며, 이는 64 cm의 물의 물 칼럼과 동등하다. 물 저장소(405)의 높이는 카트리지(100)의 중심 위에서 64 cm로 조절된다. 첫 번째 물방울이 컨테이너(415)에 도달하는 시간은 기록되며, 뿐만 아니라 돌파로부터 첫 번째 30분 동안 gm/시간으로 물 수집의 속도도 기록된다. 돌파가 가스 출구(110)로부터 첫 번째 물방울이 나올 때 일어난다.
비록 본 발명은 특정 구체예를 참조하여 본원에서 설명되고 기재되지만, 본 발명은 기술된 상세한 설명에 제한되도록 의도되지 않는다. 오히려, 여러가지 변경은 범위 및 청구범위의 동등한 범위 내에서 그리고 본 발명으로부터 벗어남 없이 상세한 설명에서 만들어질 수 있다.

Claims (15)

  1. 가스의 흐름을 위한 통로를 상기 통로의 상류 말단으로부터 상기 통로의 하류 말단까지 각각 한정하는 다수의 중공 섬유 막; 및 상기 중공 섬유 막을 둘러싸고 있는 인클로져를 포함하는 수증기를 가스로 전달하는 장치로서,
    상기 인클로져가 공기를 상기 중공 섬유 막의 각 상기 통로의 상기 상류 말단으로 안내하도록 위치된 공기 입구 및 공기를 상기 중공 섬유 막의 각 상기 통로의 상기 하류 말단으로부터 나오게 하도록 위치된 공기 출구를 가지고, 상기 인클로져가 또한 물을 상기 중공 섬유 막의 외부 표면으로 안내하도록 위치된 물 입구 및 물을 상기 인클로져로부터 나오게 하도록 위치된 물 출구를 가지며, 상기 중공 섬유 막이 약 90 평방 센티미터 내지 약 110 평방 센티미터 범위에서 전체 표면적을 가지는, 수증기를 가스로 전달하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 중공 섬유 막이 가스 흐름이 없고 정지 수압이 약 47 mmHg인 경우에 1 시간 이상 동안 물 돌파를 저항하도록 형성됨을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 중공 섬유 막이 물 플럭스가 초기 물 돌파 후에 47 mmHg의 정지 수압에서 분당 약 0.21 밀리리터를 넘지 않도록 형성됨을 특징으로 하는 장치.
  4. (a) 분당 약 1 리터 내지 분당 약 8 리터의 유속으로 다수의 중공 섬유 막를 통하여 가스를 전달하는 단계;
    (b) 약 33℃ 내지 약 43℃의 온도에서 중공 섬유 막의 외부 표면이 물과 접촉하는 단계; 및
    (c) 약 90 평방 센티미터 내지 약 110 평방 센티미터로 중공 섬유 막의 전체 표면적을 유지하는 단계를 포함하는 가스를 가열하고 가습하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 가스에 약 80% 내지 약 100%의 상대 습도를 제공하는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 분당 5 리터에서 가스에 약 95%의 상대 습도를 제공하는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 4 항에 있어서, 분당 5 리터에서 약 100 mmHg 미만으로 중공 섬유 막을 통해 압력 강하를 유지하는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
  8. 환자에 가습된 가스를 전달하기 위한 시스템으로서,
    물을 수용하기 위한 수단;
    가스를 수용하기 위한 수단; 및
    상기 물 수용 수단과 상기 가스 수용 수단과의 흐름 연결된 장치로서, 물로부터 가스로 증기를 전달하도록 형성되어 있고,
    가스의 흐름을 위한 통로를 상기 통로의 상류 말단으로부터 상기 통로의 하류 말단까지 각각 한정하는 다수의 중공 섬유 막; 및
    상기 중공 섬유 막을 둘러싸고 있는 인클로져를 포함하고,
    상기 인클로져가 공기를 상기 중공 섬유 막의 각 상기 통로의 상기 상류 말단으로 안내하도록 위치된 공기 입구 및 공기를 상기 중공 섬유 막의 각 상기 통로의 상기 하류 말단으로부터 나오게 하도록 위치된 공기 출구를 가지고, 상기 인클로져가 또한 물을 상기 중공 섬유 막의 외부 표면으로 안내하도록 위치된 물 입구 및 물을 상기 인클로져로부터 나오게 하도록 위치된 물 출구를 가지며, 상기 중공 섬유 막이 약 90 평방 센티미터 내지 약 110 평방 센티미터 범위에서 전체 표면적을 가지는 장치를 포함하는 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 중공 섬유 막 각각이 가스 흐름이 없고 정지 수압이 약 47 mmHg인 경우에 1 시간 이상 동안 물 돌파를 저항하도록 형성됨을 특징으로 하는 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 중공 섬유 막 각각이 물 플럭스가 초기 물 돌파 후 47 mmHg의 정지 수압에서 분당 약 0.21 밀리리터를 넘지 않도록 형성됨을 특징으로 하는 시스템.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 물 수용 수단이 물의 공급원과 결합할 수 있는 도관을 포함함을 특징으로 하는 시스템.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 가스 수용 수단이 가스의 공급원과 결합할 수 있는 도관을 포함함을 특징으로 하는 시스템.
  13. 가스의 흐름을 위한 통로를 상기 통로의 상류 말단으로부터 상기 통로의 하류 말단까지 각각 한정하는 다수의 중공 섬유 막; 및 상기 중공 섬유 막을 둘러싸고 있는 인클로져를 포함하는 수증기를 가스로 전달하기 위한 장치로서,
    상기 인클로져가 공기를 상기 중공 섬유 막의 각 상기 통로의 상기 상류 말단으로 안내하도록 위치된 공기 입구 및 공기를 상기 중공 섬유 막의 각 상기 통로의 상기 하류 말단으로부터 나오게 하도록 위치된 공기 출구를 가지고, 상기 인클로져가 또한 물을 상기 중공 섬유 막의 외부 표면으로 안내하도록 위치된 물 입구 및 물을 상기 인클로져로부터 나오게 하도록 위치된 물 출구를 가지며,
    상기 중공 섬유 막이 가스 흐름이 없고 정지 수압이 약 47 mmHg인 경우에 1 시간 이상 동안 물 돌파를 저항하도록 형성되고;
    상기 중공 섬유 막이 물 플럭스가 초기 물 돌파 후 47 mmHg의 정지 수압에서 분당 약 0.21 밀리리터를 넘지 않도록 형성된, 수증기를 가스로 전달하기 위한 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 중공 섬유 막이 약 90 평방 센티미터 내지 약 110 평방 센티미터 범위에서 전체 표면적을 가짐을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 중공 섬유 막이 약 100 평방 센티미터의 전체 표면적을 가짐을 특징으로 하는 장치.
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