DE19930622A1 - Geruchs- oder Schadstofffilter, insbesondere für Stomabeutel - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Geruchs- oder Schadstofffilter, insbesondere für Stomabeutel, bei dem das Filtermaterial zwischen einer gas- und flüssigkeitsundurchlässigen Schicht mit einer Gaseinlaßöffnung und einer gas- und flüssigkeitsundurchlässigen Schicht mit einer Gasauslaßöffnung dicht verschweißt eingebunden und mit gasundurchlässigen Trennschichten mit einer Gasdurchtrittsöffnung in mindestens zwei Kammern eingeteilt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Geruchs- oder Schadstofffilter, insbesondere für Stomabeutel, bestehend aus einem porösen Filtermaterial, das dicht zwischen gas- und flüssigkeitsundurchlässigen Folien mit einer Gaseinlaßöffnung zum Behälterinnernraum und einer Gasaustrittsöffnung zur Umgebung eingebracht ist, wobei die Gaseinlaßöffnung mit einer gasdurchlässigen aber flüssigkeitsundurchlässigen Membran versehen sein kann.

Geruchsfilter für Stomabeutel sind seit vielen Jahren integrierter Bestandteil der Stomaversorgungssysteme. Die Filtereinrichtungen sind fest mit dem Stomabeutel an deren Gasaustrittsöffnung angebracht. Die Filtereinrichtung ermöglicht eine Entlüftung des Sammelbehälters ohne das flüssige oder feste Bestandteile des ausgeschiedenen Darminhaltes aus dem Beutel austreten. Der Filter bildet weiterhin einen Gasdurchlaßwiderstand, so daß sich im Stomabeutel ein Innendruck aufbaut der das Zusammenfallen und damit einen Verschluß des Beutels verhindert. Übersteigt der Beutelinnendruck den Gasdurchlaßwiderstand des Stomafilters strömt Gas aus dem Beutelinneren durch den Filter nach außen, ein zu starkes aufblähen des Beutels wird dadurch verhindert.

Voraussetzung für die Entlüftbarkeit von Stomabeuteln sind leistungsfähige Filter, die die austretenden Gase zuverlässig von Geruchsstoffen befreien, um eine Geruchsbelästigung der Umgebung zu vermeiden. Dabei bedient man sich zweier unterschiedlicher Mechanismen. Zum einen können Geruchsstoffe durch geeignete Sorptionsmittel, wie z. B. mit Kupfer-, Chrom-, Vanadiumsalzen oder Eisenoxide imprägnierte Aktivkohlen, adsorbiert oder chemiesorbiert werden, zum anderen kann das Filtermaterial mit geeigneten Katalysatoren belegt werden, die Geruchsstoffe in nicht riechende Substanzen umwandeln. Dabei hängt die Sorptionskapazität von der Menge des in den Filter eingebrachten Sorptionsmittels und dessen BET-Oberfläche und dessen Porengrößenverteilung ab. Die Effizienz des Geruchsfilters wird darüber hinaus von der Verweilzeit des zu filtrierenden Gases im Filter bestimmt. Die Verweilzeit erhöht sich mit der Wegstrecke, die das austretende Gas durch das Filtermaterial zurücklegen muß. Eine Erhöhung der Verweilzeit des mit Geruchsstoffen beladenen Gases durch eine Erhöhung des Strömungswiderstandes des Filters ist demgegenüber nur beschränkt möglich. Mit einer solchen Widerstandserhöhung würde sich der zum Gasdurchtritt notwendige Stomabeutelinnendruck ebenfalls erhöhen, ein zu starkes Aufblähen des Sammelbehälters wäre die Folge. Gerade dieser Effekt soll aber durch Einsatz eines Geruchsfilters in das Stomaversorgungssystem vermieden werden.

In der Praxis bewährte Geruchsfilter für Stomabeutel werden in den Druckschriften EP 0 089 110 A2 und EP 0 235 928 A1 beschrieben. In der EP 0 089 110 A2 wird ein Stomafilter beschrieben der aus einem gasdurchlässigen, porösen, geruchstilgenden Filtermaterial mit einer zentralen Gaseinlaßsöffnung besteht. Das Filtermaterial ist auf der Gaseintrittsseite mit einer gasundurchlässigen Folie dicht verklebt. Die Folie besitzt entsprechend dem Filtermaterial ebenfalls eine Gaseinlaßsöffnung. Auf der gegenüberliegenden Seite ist eine weitere gas- und flüssigkeitsundurchlässige Folie angebracht, die die zentrale Gaseinlaßöffnung überdeckt und an dem Filterrand den Gasaustritt ermöglicht. Durch diese Filterkonstruktion durchströmt das austretende Gas den Filter in zentrifugaler Richtung. Mit dem vorliegenden Filteraufbau wird eine gasdichte Einbindung des Filtermaterials an dessen Rändern überflüssig. Diese hermetisch dichte Einbindung in anders gestalteten Stomafiltern ist oft problematisch. Zwischen den Seitenrändern des Filters und den gasundurchlässigen Abdeckfolien entstehen Bypass-Ströme die einen Geruchsstoffdurchtritt durch den Filter zur Folge haben. Zwar wird dieser Nachteil durch die Stomafilter gemäß der EP 0 089 110 A2 umgangen, dafür ist die Strecke, bezogen auf die Filterfläche, die das austretende Gas durch den Filter nimmt minimal. Die Filterleistung ist dementsprechend gering.

Die in der Druckschrift EP 0 235 928 A1 beschriebenen Stomafilter besitzen eine längliche Gestalt. Das poröse im wesentlichen flache Filtermaterial ist zwischen gas- und flüssigkeitsundurchlässigen Wänden hermetisch dicht eingesetzt. Gaseinlaß- und Gasauslaßöffnungen liegen an den gegenüberliegenden Längsendbereichen. Bei der beschriebenen Filterkonstruktion durchströmt das austretende Gas den Geruchsfilter in seiner ganzen Länge, eine Steigerung der Filterleistung gegenüber den oben beschriebenen Filtern ist die Folge.

Die Dimensionierung der Stomafilter bezüglich ihrer Höhe, Länge, Breite oder Radius und damit dessen Bauvolumen unterliegt allerdings Grenzen, die sich aus der Konstruktion der Stomabeutel ergeben. Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, bei vorgegebenen Filterdimensionen, die Filterleistung und damit die Standzeit der Filter weiter zu erhöhen.

Eine solche Verbesserung der Filterleistung wird erfindungsgemäß durch die Einteilung des porösen, gasdurchlässigen Filterelements gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in mindestens zwei Kammern erreicht. Die Trennung der Kammern erfolgt mittels gasundurchlässiger Schichten, in die das Filtermaterial hermetisch dicht eingebracht ist. Die gasundurchlässigen Trennschichten besitzen Gasdurchtrittsöffnungen, die die jeweils benachbarten Kammern miteinander verbinden.

Bei dem vorliegenden Mehrkammerfilter wird die zu durchströmende Wegstrecke vervielfacht und damit die Verweildauer des Durchtrittsgases im Filter erheblich erhöht. Das zu filtrierende Gas strömt von der Gaseinlaßöffnung des Filters in der ersten Kammer zur Gasdurchtrittsöffnung und dann in der zweiten Kammer zum Gasauslaß oder alternativ, über weitere Gasdurchlaßöffnungen in weitere Kammern.

Ein solcher Mehrkammerfilter kann unabhängig von den vorgegebenen Filtergeometrien aufgebaut werden, bevorzugt sind runde Filter mit zentralem Gaseinlaß oder rechteckige Filter mit einem Gaseinlaß im Längsendbereich. Bei Mehrkammerfilterelementen mit zentralem Gaseinlaß sind die Gasdurchlaßöffnungen zwischen benachbarten Kammern bevorzugt alternierend an den Kammerrändern und im Kammerzentrum in die gasundurchlässigen Schichten eingebracht. Bei rechteckigen Mehrkammerfiltern alternieren die Gasdurchlaßöffnungen in den gasundurchlässigen Schichten bevorzugt zwischen den Längsendbereichen der benachbarten Kammern.

Das Sorptionsmittel des Geruchsfilters wird im Mehrkammerfilter optimal durchströmt. Der Geruchsstoffdurchtritt durch den Filter aufgrund etwaiger Bypass-Strömungen wird mit zunehmendem Durchströmweg minimiert, die Geruchsfilter werden leistungsfähiger und zuverlässiger.

Als gas- und flüssigkeitsundurchlässige Deckschichten werden gewöhnlich PVDC-Verbundfolien benutzt. Solche Folien können ebenfalls als gasundurchlässige Trennschichten zur Kammerbildung eingesetzt werden. Um das Sorptionsmittel in den einzelnen Kammern zu fixieren sind die Deckschichten einseitig und/oder die Trennschichten beidseitig mit einem Bindemittelstrich versehen.

Als Sorbentien kommen alle Substanzen mit geruchstilgenden Eigenschaften in Frage. Neben Molekularsieben, Zeolithen und aktivierten Kohlefasergeweben haben sich vorallem Aktivkohlen als Adsorber bewährt. Eine Imprägnierung der Aktivkohle mit Kupfersalzen oder Eisenoxid hat sich speziell für die Anwendung der Geruchsfilter in Stomabeutel als vorteilhaft erwiesen. In Sekreten des Darms sind vorallem Kohlenwasserstoffe und schwefelhaltige Substanzen, wie z. B. Thiole oder Mercaptane, die geruchstragenden Stoffe. Aktivkohle besitzt gegenüber diesen Stoffklassen ein gutes Adsorptionsvermögen. Durch die Imprägnierung wird zusätzlich eine Chemiesorption der besonders stark riechenden schwefelhaltigen Verbindungen erreicht.

Der Mehrkammerfilter läßt darüber hinaus eine problemlose räumliche Trennung unterschiedlicher Sorptionsmaterialien zu. Durch eine räumliche Trennung unterschiedlicher Adsorbertypen kann die Filterleistung gegenüber einer bloßen Adsorbermischung in einem herkömmlichen Einkammerfilter weiter gesteigert werden. In den einzelnen Kammern ist, im Gegensatz zu einer Adsorbermischung, der jeweilige Adsorber in höherer Dichte pro Volumeneinheit vorhanden. Das durchströmende Gas muß jede Kammer passieren und kommt dabei mit jedem Adsorbertyp in intensiven Kontakt.

Auf diese Weise können Adsorbenzien mit unterschiedlichen Eigenschaften vorteilhaft kombiniert werden. Zum Beispiel kann in der ersten Kammer eines Stomafilters eine mit Kupfersalzen imprägnierte Aktivkohle eingebracht werden, die für die Sorption von Kohlenwasserstoffen und schwefelhaltigen Gasen ausgelegt ist. Die zweite Kammer kann z. B. mit einem aktivierten Kohlefasergewebe oder -gewirke belegt werden. Ein solches Gewebe oder Gewirke kann aufgrund seiner hohen Spontanität Spitzen bei kurzfristig auftretenden hohen Geruchsstoffkonzentrationen beseitigen. Da die Ausscheidungen des Darminhaltes in den Stomabeutel in unkontrollierter Weise erfolgen und damit die Geruchsstoffkonzentrationen und Druckverhältnisse im Beutelinneren stark schwanken können, ist eine solche Adsorberkombination besonders vorteilhaft.

Häufig kann es sinnvoll sein in die einzelnen Kammern Aktivkohle mit unterschiedlicher Porenstruktur einzubringen. So sind mikroporenreiche Aktivkohlen besonders zur Adsorption von niedermolekularen Kohlenwasserstoffen geeignet, während meso- oder makroporenreiche Aktivkohlen höhermolekulare Substanzen adsorbieren. Diese Aktivkohlen sind auch besonders für eine chemiesorptive Imprägnierung geeignet, da sie eine gute Zugänglichkeit der Geruchsstoffe zum Chemiesorptionsmittel gewährleisten.

Sollen hydrophile Stoffe aus dem Gasstrom herausgefiltert werden ist die Belegung einer Kammer mit Zeolithen oder Molekularsieben empfehlenswert. Um bei der Filtration von feuchten Gasströmen ein Durchnässen des Mehrkammerfilters zu verhindern kann z. B. Kieselgel zur Trocknung des zu filtrierenden Gases in der ersten Kammer eingebracht werden.

Die Vielzahl der Kombinationsmöglichkeiten der Filterkammernbelegung mit Sorptionsmitteln mit unterschiedlichen Eigenschaften erlaubt ein einstellen des Mehrkammerfilters auf die zu filtrierenden Substanzen. Der Mehrkammerfilter für Stomabeutel kann z. B. mit Rücksicht auf die Ernährungsgewohnheiten von Ostomiepatienten optimal abgestimmt werden.

Für viele Anwendungen sind nicht nur die Adsorptionseigenschaften wichtig sondern auch der Strömungswiderstand eines Filters. Dies gilt insbesondere für Stomafilter, da im Sammelbehälter des Stomabeutels ein geringer Überdruck herschen soll. Durch den Überdruck wird ein zusammenfallen der Beutelwände und damit ein möglicher Verschluß des Sammelbehälters verhindert. Ist der Beutelinnendruck allerdings zu hoch führt dies zu einem Aufblähen des Beutels, was gerade durch den Einsatz von Entlüftungssystemen im Stomabeutel verhindert werden soll. Der Beutelinnendrucks hängt von der Länge des Durchströmweges durch das Adsorptionsmaterial und der von dessen Struktur ab. Der Innendruck des Stomabeutels kann im einfachsten Fall über die Form des Adsorbers selbst eingestellt werden. Für Mehrkammerfilter haben sich, genauso wie für herkömmliche Stomafilter, Aktivkohlen in Granulatform mit einer mittleren Adsorbergröße von 0,1 bis 0,8 mm Durchmesser bewährt. Die Adsorber können in diesem Fall direkt in den Filterkammern fixiert werden. Ist eine geeignete Druckeinstellung über die Adsorberform nicht möglich, wie z. B. beim Einsatz von Pulverkohle in Stomafiltern, hat sich der Einsatz von Trägermaterialien als vorteilhaft erwiesen. Beim Einsatz von offenporigen Schaumstoffträgern kann über die Veränderung der Porosität des Trägers der Beuteldruck eingestellt werden. Auch eine gasdurchlässige aber flüssigkeitsundurchlässige Membran, die zur Abdeckung der Gaseinlaßöffnung des Stomafilters angebracht werden kann, kann zur Einstellung des Beutelinnendrucks herangezogen werden. Der gewünschte Durchgangswiderstand kann dadurch unabhängig vom eingestzten Adsorber erzeugt werden.

Der Aufbau eines Mehrkammerfilters wird anhand von Fig. 1 beispielhaft erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Zweikammerfilter (1), bestehend aus einer 0,17 mm dicken gas- und flüssigkeitsundurchlässigen PVDC-Verbundfolie (2) mit einer Gaseinlaßöffnung (3) und einer gas- und flüssigkeitsundurchlässigen PVDC- Verbundfolie (4) mit einer Gasauslaßöffnung (5). Die beiden Filterkammern (6) werden durch den Einbau einer 0,17 mm beidseitig selbstklebenden 0,17 mm dicken Trennfolie (7) aus PES mit einer Gasdurchlaßöffnung (8) gebildet. Auf die Trennfolie (7) wird beidseitig unter Verwendung einer Metalllochschablone mit den Lochausmaßen 39 mm Länge, 6 mm Breite und 3 mm Höhe eine herkömmliche mit Kupfersalzen imprägnierte Granulatkohle (9) auf Steinkohle- Basis mit einer mittleren Korngröße von 0,55 mm ± 0,05 mm aufgestreut und fixiert. Die Trennfolie (7) steht entlang der Kanten über, als zweckmäßig haben sich mindestens 2 mm erwiesen. Das Filtermedium aus der Granulatkohle (9) wird in die PVDC-Verbundfolien (2), (4) und die PES-Folie (7) eingeschweißt. Es ist darauf zu achten, daß das Verschweißen entlang der Längskanten des Filtermediums hermetisch dicht erfolgt, um Bypass-Ströme durch den Stomafilter zu vermeiden. Um die Gaseinlaßöffnung (3) vor flüssigen Bestandteilen des Darminhaltes zu schützen wird ein hydrophob ausgerüstetes Polypropylenylies (10) über der Gaseinlaßöffnung angebracht. So aufgebaute Stomafilter besitzen gegenüber den herkömmlichen Einkammerfiltern mit gleichen Ausmaßen eine um 40 bis 50% erhöhte Standzeit.

Claims (8)

1. Geruchs- oder Schadstofffilter, insbesondere für Stomabeutel, aus porösem Filtermaterial, das zwischen einer gas- und flüssigkeitsundurchlässigen Schicht mit einer Gaseinlaßöffnung, und einer gas- und flüssigkeitsundurchlässigen Schicht mit einer Gasauslaßöffnung dicht eingebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement aus mindestens zwei Kammern besteht, die durch gasundurchlässige Trennschichten mit einer die jeweils benachbarten Kammern verbindenden Gasdurchlaßöffnung aufgebaut ist.

2. Geruchs- oder Schadstofffilter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gasundurchlässigen Trennschichten einseitig oder beidseitig mit einem Binderstrich versehene oder selbstklebende PES-, PVDC- Verbundfolien sind.

3. Geruchs- oder Schadstofffilter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern mit dem gleichen Adsorber, vorzugsweise aus Aktivkohle belegt sind.

4. Geruchs- oder Schadstofffilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern mit Adsorbern unterschiedliche Typs belegt sind.

5. Geruchs- oder Schadstofffilter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Adsorber aus Aktivkohle, einer imprägnierten Aktivkohle, einem aktivierten Kohlefasergewebe, aus Zeolithen, aus Molekularsieben oder einer Kombination dieser Adsorbertypen besteht.

6. Geruchs- oder Schadstofffilter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorberpartikel mindestens einer Kammer in einem gasdurchlässigen Träger, insbesondere einem offenporigen Schaumstoff, fixiert sind.

7. Geruchs- oder Schadstofffilter nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrkammerfilter rechteckig ist und die Gaseinlaßöffnung, die Gasdurchlaßöffnungen und die Gasauslaßöffnung in den gasundurchlässigen Schichten alternierend an den Längsendbereichen der Kammern sitzen.

8. Geruchs- oder Schadstofffilter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrkammerfilter rund ist und die Gaseinlaßöffnung, die Gasdurchlaßöffnungen und die Gasauslaßöffnung in den gasundurchlässigen Schichten alternierend im Zentralbereich und an den Filterkammerrändern sitzen.