DE9307380U1 - Breathing air humidifier - Google Patents
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Description
BeschreibungDescription
Drägerwerk Aktiengesellschaft Moislinger Allee 53-55, 2400 Lübeck, DEDrägerwerk Aktiengesellschaft Moislinger Allee 53-55, 2400 Lübeck, DE
AtemluftanfeuchterBreathing air humidifier
Die Erfindung betrifft einen Atemluftanfeuchter mit einer Nebelkammer, die aufgeheizte, übersättigte Feuchtluft enthält, einer Luftströmungskammer, durch welche Atemluft hindurchströmt und einem, die Nebelkammer von der Luftströmungskammer trennenden, flächigen Material.The invention relates to a respiratory air humidifier with a mist chamber containing heated, supersaturated moist air, an air flow chamber through which respiratory air flows and a flat material separating the mist chamber from the air flow chamber.
Atemluftanfeuchter der genannten Art werden vorzugsweise bei der maschinellen Beatmung von Patienten verwendet. Beatmete Patienten werden überwiegend intubiert oder tracheotubiert. Deshalb wird die Inspirationsluft am Nasen- und Rachenraum vorbeigeleitet, so daß die natürliche Anfeuchtung und Erwärmung der Inspirationsluft ausgeschaltet ist. Zusätzlich stammt die Inspirationsluft meistens aus zentralen Gasversorgungsanlagen und ist deshalb sehr trocken. Eine Beatmung mit diesem trockenen Gas führt deshalb innerhalb von Stunden zu Funktionsstörungen in Trachea, Bronchien und Lunge, bei Kindern auch zu Unterkühlung. Diese Probleme lassen sich durch die Verwendung von Atemluftanfeuchtern lösen, welche die Inspirationsluft auf ca. 34 bis 37 Grad Celsius bei bis 100 % rel. Feuchte konditionieren.Breathing air humidifiers of the type mentioned are preferably used for mechanical ventilation of patients. Ventilated patients are mostly intubated or tracheotubated. Therefore, the inspired air is bypassed by the nose and throat, so that the natural humidification and warming of the inspired air is switched off. In addition, the inspired air usually comes from central gas supply systems and is therefore very dry. Ventilation with this dry gas therefore leads to functional disorders in the trachea, bronchi and lungs within hours, and in children also to hypothermia. These problems can be solved by using breathing air humidifiers, which condition the inspired air to approx. 34 to 37 degrees Celsius at up to 100% relative humidity.
Bekannte Atemluftanfeuchter arbeiten z.B.Well-known respiratory humidifiers work, for example:
nach dem Verdunstungsprinzip, wobei die Atemluft über die Oberfläche eines Wasserbades streicht, nach dem Verdunstungsprinzip mit einer durch Filterpapiere vergrößerten Austauschfläche. Dieaccording to the evaporation principle, whereby the breathing air passes over the surface of a water bath, according to the evaporation principle with an exchange surface enlarged by filter paper. The
Wasserzufuhr erfolgt, indem das Filterpapier im Wasser steht und sich vollsaugt. Die Wärmezufuhr erfolgt, indem das Filterpapier an beheizte Flächen angedrückt wird.Water is supplied when the filter paper is placed in the water and soaks up the water. Heat is supplied by pressing the filter paper against heated surfaces.
als Verdampfer, bei denen Wasserdampf in die Atemluft eingeleitet wird.as evaporators, in which water vapor is introduced into the breathing air.
als Membrananfeuchter, bei denen eine Dampfkammer und eine Luftströmungskammer durch eine wasserdampfdurchlässige, aber wasserundurchlässige Membran getrennt sind.as membrane humidifiers, in which a steam chamber and an air flow chamber are separated by a water vapor-permeable but water-impermeable membrane.
Aus der EP 376 584 ist ein dem Oberbegriff des Hauptanspruches entsprechender Atemluftanfeuchter bekanntgeworden. Es handelt sich um einen Membrananfeuchter, bei dem eine nur für Wasserdampf, nicht aber für flüssiges Wasser durchlässige Membran eine Nebelkammer von einer Luftströmungskammer trennt.EP 376 584 discloses a breathing air humidifier corresponding to the generic term of the main claim. It is a membrane humidifier in which a membrane that is only permeable to water vapor, but not to liquid water, separates a mist chamber from an air flow chamber.
Nachteilig an dem bekannten Atemluftanfeuchter ist, daß in der Luftströmungskammer und/oder in einem angeschlossenen Atemschlauch kondensiertes Wasser sich in der Luftströmungskammer sammelt bzw. durch besondere Maßnahmen entfernt werden muß. Weiterhin nachteilig ist, daß bei einem vorübergehenden Stillstand der Atemluft in der Luftströmungskammer durch das Einströmen von Wasserdampf und dessen Kondensation in der Luftströmungskammer eine Überhitzungsgefahr der Atemluft besteht.A disadvantage of the known breathing air humidifier is that water that has condensed in the air flow chamber and/or in a connected breathing tube collects in the air flow chamber or has to be removed by special measures. Another disadvantage is that if the breathing air in the air flow chamber temporarily stops flowing, there is a risk of the breathing air overheating due to the inflow of water vapor and its condensation in the air flow chamber.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Atemluftanfeuchter der genannten Art anzugeben, bei dem die beschriebenen Nachteile vermieden werden.The object of the invention is to provide a respiratory air humidifier of the type mentioned, in which the described disadvantages are avoided.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das die Nebelkammer von der Luftströmungskammer trennendeThe task is solved by separating the mist chamber from the air flow chamber
flächige Material als hydrophile, mit aus der Nebelkammer kondensiertem Wasser vollgesogene und als Wasserdampfsperre dienende Austauschfläche ausgebildet ist.The flat material is designed as a hydrophilic exchange surface, saturated with water condensed from the cloud chamber and serving as a water vapor barrier.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das in der Luftströmungskammer befindliche Kondenswasser durch die Austauschfläche hindurch in die Nebelkammer zurückfließt. In der Nebelkammer verdampft es erneut und wird hierbei auch sterilisiert, so daß es zu keinen hygienischen Problemen kommen kann. Der in der Nebelkammer befindliche Wasserdampf kondensiert zum Teil an der Austauschfläche, wodurch diese befeuchtet und gleichzeitig erwärmt wird. Durch die Befeuchtung saugt sich die Austauschfläche mit Wasser voll und ist dann nicht mehr für Wasserdampf durchlässig. Der Vorteil daran ist, daß die Luftströmungskammer nicht mit Feuchte übersättigt werden kann und es somit hier kaum zur Kondensation von Wasser kommen kann. Als zusätzlicher Vorteil wird erzielt, daß es auch bei einem kurzzeitigen Stillstand der Atemluft nicht zu einer Überhitzung und Überfeuchtung der Atemluft kommen kann.The advantage of the invention is that the condensate in the air flow chamber flows back through the exchange surface into the mist chamber. In the mist chamber it evaporates again and is also sterilized in the process, so that no hygiene problems can arise. The water vapor in the mist chamber partially condenses on the exchange surface, which moistens it and heats it at the same time. The humidification causes the exchange surface to absorb water and is then no longer permeable to water vapor. The advantage of this is that the air flow chamber cannot become oversaturated with moisture and thus water condensation can hardly occur here. An additional advantage is that even if the breathing air stops for a short time, the breathing air cannot overheat or become overhumidified.
Die Austauschfläche kann aus Filterpapier oder einem porösen Keramikmaterial gefertigt sein und in der Luftströmungskammer zur Vergrößerung der wirksamen Fläche noch mit Zusatzaustauschflächen verbunden sein.The exchange surface can be made of filter paper or a porous ceramic material and can be connected to additional exchange surfaces in the air flow chamber to increase the effective surface area.
Es kann eine Verdampferkammer vorgesehen sein, in der Wasser mittels einer Heizung verdampft wird, der Dampf gelangt dann in die vorzugsweise darüber angeordnete Nebelkammer, die dann aufgeheizte, übersättigte Feuchtluft enthält. Die Luftströmungskammer wird vorzugsweise so angeordnet, daß ihr unteres Ende etwasAn evaporator chamber can be provided in which water is evaporated by means of a heater, the steam then passes into the fog chamber, which is preferably arranged above it and then contains heated, supersaturated moist air. The air flow chamber is preferably arranged so that its lower end is slightly
höher liegt als das untere Ende der Nebelkammer. So kann Kondenswasser durch die Austauschfläche von der Luftströmungskammer vollständig in die Nebelkammer und von da in die Verdampferkammer gelangen.higher than the lower end of the mist chamber. This allows condensate to pass through the exchange surface from the air flow chamber completely into the mist chamber and from there into the evaporator chamber.
Die Erfindung wird an einem Beispiel und der Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail using an example and the drawing.
Es zeigenShow it
Fig. 1 einen Atemluftanfeuchter,Fig. 1 a respiratory humidifier,
Fig. 2 einen Schnitt A-A durch denFig. 2 a section A-A through the
Atemluftanfeuchter von Fig. 1,Breathing air humidifier from Fig. 1,
Fig. 3 einen Atemluftbefeuchter mit mehreren Kammern undFig. 3 a respiratory humidifier with several chambers and
Fig. 4 einen Schnitt B-B durch denFig. 4 a section B-B through the
Atemluftanfeuchter von Fig. 3.Breathing air humidifier from Fig. 3.
Der Atemluftanfeuchter (1) besteht aus einem annähernd quaderförmigen Gehäuse (2) und einer damit verbundenen auch annähernd quaderförmigen Verdampferkammer (3). Das Gehäuse (2) ist durch eine Austauschfläche (4), die aus Filterpapier besteht, in eine Nebelkammer (5) und eine Luftströmungskammer (6) unterteilt. Die untere Wandung (7) des Gehäuses (2) ist allseitig zu einem zentralen Punkt hin abschüssig ausgebildet. An diesem Punkt befindet sich eine Öffnung (8), die die Verbindung zwischen der Verdampferkammer (3) und der Nebelkammer (5) herstellt. In die Luftströmungskammer (6) münden je ein Lufteintrittsstutzen (9) und ein Luftaustrittsstutzen (10) für zu befeuchtende Atemluft. In der Luftströmungskammer (6) sind mehrereThe breathing air humidifier (1) consists of an approximately cuboid-shaped housing (2) and an evaporator chamber (3) connected to it, which is also approximately cuboid-shaped. The housing (2) is divided into a mist chamber (5) and an air flow chamber (6) by an exchange surface (4) made of filter paper. The lower wall (7) of the housing (2) slopes down on all sides towards a central point. At this point there is an opening (8) which creates the connection between the evaporator chamber (3) and the mist chamber (5). An air inlet nozzle (9) and an air outlet nozzle (10) for breathing air to be humidified open into the air flow chamber (6). In the air flow chamber (6) there are several
Flächen (11) zur Führung der Luftströmung derart angeordnet, daß eine Umwegführung für die hindurchströmende Atemluft entsteht.Surfaces (11) for guiding the air flow are arranged in such a way that a detour is created for the breathing air flowing through.
Die Verdampferkammer (3) ist durch eine von der Oberseite bis in die Nähe der Unterseite reichende Trennwand (12) in eine Siedekammer (13) und eine Vorwärmkammer (14) unterteilt, die miteinander durch die von der Trennwand (12) freigelassene Öffnung (15) nach dem Prinzip kommunizierender Röhren verbunden sind. In der Siedekammer (13) ist eine elektrische Heizung (16) angeordnet, die mit einer Regelung (17) verbunden ist. Ebenfalls mit der Regelung (17) ist ein in dem Luftaustrittsstutzen (10) angeordneter Temperatursensor (18) verbunden. Die Vorwärmkammer (14) ist über ein Ballventil (19) und ein Rohr (20) mit einem Wasservorratsbehalter (21) verbunden.The evaporator chamber (3) is divided by a partition wall (12) extending from the top to near the bottom into a boiling chamber (13) and a preheating chamber (14), which are connected to one another through the opening (15) left free by the partition wall (12) according to the principle of communicating tubes. An electric heater (16) is arranged in the boiling chamber (13), which is connected to a control (17). A temperature sensor (18) arranged in the air outlet nozzle (10) is also connected to the control (17). The preheating chamber (14) is connected to a water reservoir (21) via a ball valve (19) and a pipe (20).
In der Verdampferkammer (3) ist nur eine kleine Wassermenge vorhanden und die zu verdampfende Menge wird durch die Aufteilung in eine Siedekammer (13) und eine Vorwärmkammer (14) noch einmal reduziert. Dadurch ist ein schnelles Reagieren der Heizung (16) auf einen geänderten Dampfbedarf möglich. Über das Ballventil (19) und die Leitung (20) wird in der Verdampferkammer (3) verdampftes Wasser stets wieder aus dem Wasservorratsbehälter (21) aufgefüllt und der Wasserstand in der Verdampferkammer (3) auf konstantem Niveau gehalten. Entstehender Wasserdampf gelangt aus der Siedekammer (13) durch die Öffnung (8) in die Nebelkammer (5) und übersättigt die dort vorhandene Luft mit Feuchte. Überschüssige Feuchte kondensiert an der Austauschfläche (4), welche dadurch erwärmt und befeuchtet wird. Über die andere Seite der Austauschfläche (4) in der Luftströmungskammer (6)There is only a small amount of water in the evaporator chamber (3) and the amount to be evaporated is further reduced by dividing it into a boiling chamber (13) and a preheating chamber (14). This enables the heater (16) to react quickly to a change in steam requirements. Water that has evaporated in the evaporator chamber (3) is constantly replenished from the water reservoir (21) via the ball valve (19) and the line (20) and the water level in the evaporator chamber (3) is kept at a constant level. The water vapor that is created passes from the boiling chamber (13) through the opening (8) into the mist chamber (5) and oversaturates the air there with moisture. Excess moisture condenses on the exchange surface (4), which is thereby heated and humidified. Via the other side of the exchange surface (4) in the air flow chamber (6)
strömt, durch die Flächen (11) mehrfach über die Austauschfläche (4) hin- und hergeleitet, die zu befeuchtende Atemluft, die durch den Lufteintrittsstutzen (9) eintritt und durch den Luftaustrittsstutzen (10) austritt. Die Atemluft wird beim Kontakt mit der Austauschfläche (4) befeuchtet und erwärmt. Überschüssiges Kondensat, das in der Luftströmungskammer (6) oder der Nebelkammer (5) anfällt, läuft über die abschüssige untere Wandung (7) des Gehäuses (2) durch die Öffnung (8) in die Siedekammer (13) zurück. Durch die beschriebene Anordnung tritt stets nur durch das Sieden sterilisiertes Wasser in Kontakt mit der Atemluft.The breathing air to be humidified flows through the surfaces (11) and is guided back and forth several times over the exchange surface (4), entering through the air inlet nozzle (9) and exiting through the air outlet nozzle (10). The breathing air is humidified and heated when it comes into contact with the exchange surface (4). Excess condensate that accumulates in the air flow chamber (6) or the mist chamber (5) runs back over the sloping lower wall (7) of the housing (2) through the opening (8) into the boiling chamber (13). Due to the arrangement described, only water sterilized by boiling comes into contact with the breathing air.
Die Heizung (16) wird über eine Regelung (17) betrieben, die mit einem Temperatursensor (18) die Temperatur der den Luftaustrittsstutzen (10) verlassenden Atemluft mißt. Liegt die Temperatur der Atemluft über einem einstellbaren Sollwert, so wird die der Heizung (16) zugeführte Leistung reduziert. Es verdampft weniger Wasser, die Austauschfläche (4) kühlt ab und die Temperatur der Atemluft sinkt. Liegt die Temperatur der Atemluft unter dem Sollwert, so wird die Heizleistung erhöht, wodurch mehr Wasser verdampft und die Temperatur von Austauschfläche (4) und Atemluft steigt. Bedingt durch die kleine Wassermenge in der Siedekammer (13) und eine kleine Wärmekapazität der Austauschfläche (4) ist ein schnelles Regelverhalten der Regelung (17) möglich.The heater (16) is operated by a control (17) which uses a temperature sensor (18) to measure the temperature of the breathing air leaving the air outlet nozzle (10). If the temperature of the breathing air is above an adjustable setpoint, the power supplied to the heater (16) is reduced. Less water evaporates, the exchange surface (4) cools down and the temperature of the breathing air drops. If the temperature of the breathing air is below the setpoint, the heating power is increased, which causes more water to evaporate and the temperature of the exchange surface (4) and breathing air to rise. Due to the small amount of water in the boiling chamber (13) and the small heat capacity of the exchange surface (4), the control (17) can respond quickly.
Fig. 3 und 4 zeigen einen Atemluftanfeuchter, der zurFig. 3 and 4 show a respiratory humidifier that is used for
Vergrößerung der befeuchtbaren Luftmenge drei parallelIncreasing the amount of humidifiable air three parallel
geschaltete Luftströmungskammern (6) und zwei parallelconnected air flow chambers (6) and two parallel
geschaltete Nebelkammern (5) mit vier jeweils zwischen Luftströmungs- und Nebelkammer angeordnetenswitched fog chambers (5) with four arranged between the air flow and fog chamber
Austauschflächen (4). Alle drei Luftströmungskammern (6) sind gemeinsam mit dem Lufteintrittsstutzen (9) und dem Luftaustrittsstutzen (10) verbunden. Die beiden Nebelkammern (5) sind gemeinsam über die Öffnung (8) mit der Siedekammer (13) verbunden und mittels Trennwänden (22) gegen die Luftströmungskammern (6) abgetrennt. Alle in Fig. und 2 dargestellten Teile wie Regelung (17), Vorwärmkammer (14), Heizung (16), Wasservorratsbehälter (21) und Flächen (11) zur Führung der Luftströmung sind auch bei dem Atemluftanfeuchter nach Fig. 3 und 4 anwendbar.Exchange surfaces (4). All three air flow chambers (6) are connected together to the air inlet nozzle (9) and the air outlet nozzle (10). The two mist chambers (5) are connected together to the boiling chamber (13) via the opening (8) and separated from the air flow chambers (6) by means of partition walls (22). All parts shown in Fig. and 2 such as the control (17), preheating chamber (14), heater (16), water reservoir (21) and surfaces (11) for guiding the air flow can also be used with the breathing air humidifier according to Fig. 3 and 4.
Claims (4)
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- 1993-02-11 DE DE9307380U patent/DE9307380U1/en not_active Expired - Lifetime
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