DE19534001A1 - Befeuchterkammer - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft Befeuchterkammern zur Verwendung mit heizbaren Sockeln, zur Befeuchtung von Gasen für Atmungsgeräte.

Es ist gut bekannt, die Gase in einem Atmungsgerät zu befeuchten, um die Unannehmlichkeiten für einen Patienten zu verringern. Befeuchter sind bekannt, die ein Heizelement aufweisen, um ein Wasserreservoir zu erhitzen, das in einer Kammer vorhanden ist, die auf das Element gestellt wird, wobei Gase von einem Gebläse in die Kammer geleitet werden, woraufhin die Gase Wasserdampf absorbieren, der durch den Heizprozeß erzeugt wird, und die Gase dann aus der Kammer in einem Zustand mit beträchtlich erhöhter Feuchtigkeit wieder austreten. Wegen dieses Vorganges fällt der Wasserpegel in der Kammer über die Zeit. In vielen Situationen ist dies nicht wichtig, da zum Beispiel in einem Krankenhaus das Krankenhauspersonal regelmäßig den Wasserpegel in der Kammer überprüfen und, wenn erforderlich, Wasser zur Kammer zugeben kann. Die Verwendung solcher Befeuchtungseinrichtungen hat aber auch zuhause und in Einrichtungen, wo eine Überwachung des Wasserpegels rund um die Uhr nicht praktikabel ist weite Verbreitung gefunden. Es ist daher notwendig, daß der Befeuchtungskammer genügend Wasser zur Verfügung steht, um die Gase über einen vernünftigen Zeitraum zu befeuchten, z. B. bis zu 8 Stunden.

Eine Reihe von Verfahren sind hierfür bekannt. So kann z. B. Wasser aus einem Wasserbeutel durch eine geregelte Wasserzufuhr zur Kammer zugeführt werden. Derartige Systeme sind aber teuer und erfordern spezielle Anschlüsse.

Eine andere Alternative ist eine Befeuchtungskammer, die Wasser durch ein Siphonsystem zu einem benachbart zum Heizelement gelegenen Bereich zuführt. Dieser Apparat hat den Nachteil, daß die Befeuchtungskammer, um erfolgreich zu arbeiten, luftdicht sein und bleiben muß und in einer Haushaltssituation schwierig gründlich zu reinigen ist.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Befeuchterkammer zur Verfügung zu stellen, die zumindest ein Stück weit die obigen Nachteile überwindet.

Die Erfindung wird durch eine Befeuchterkammer zur Befestigung an einem Heizsockel gelöst, die ein geschlossenes wasserdichtes Gefäß mit einem wärmeleitfähigen Sockel, einem Gaseinlaß zur Aufnahme von Gasen von einem Gebläse und einem Gasauslaß zur Weiterleitung befeuchteter Gase zu einem Patienten umfaßt, wobei die Kammer gekennzeichnet ist durch eine thermisch isolierende Trennwand innerhalb des Gefäßes, die das Gefäß in ein erstes erwärmtes Reservoir und ein zweites Zufuhrreservoir unterteilt, wobei das erste Reservoir in Wärmeleitverbindung mit dem Gefäßsockel steht und das zweite Reservoir von dem ersten Reservoir und dem Gefäßsockel durch die Trennwand im wesentlichen thermisch isoliert ist,
wenigstens einen Flüssigkeitsverbindungsweg zwischen dem ersten und dem zweiten Reservoir an oder benachbart zum Boden der Trennwand und
wenigstens einen Gasverbindungsweg zwischen dem ersten und dem zweiten Reservoir an oder benachbart zur Oberkante der Trennwand.

Die Erfindung besteht in dem Vorstehenden und faßt auch Konstruktionen ins Auge, für die das folgende Beispiel angegeben ist.

Eine bevorzugte Form der vorliegenden Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, die eine Querschnittsansicht einer Befeuchtungskammer zeigt.

Eine Befeuchtungskammer 1 zur Verbindung mit einem Heizsockel, wie etwa einem Heizsockel Fisher & Paykel MR410, ist dargestellt. Befeuchtungskammer 1 besteht aus einem geschlossenen wasserdichten Gefäß 2 mit einem wärmeleit­ fähigen Sockel 3 zur Übertragung von Wärme vom Heizsockel auf in der Befeuchtungskammer 1 befindliche Flüssigkeit. Ein sich nach außen abstehender Flansch 22 ist um den Sockel 3 herum zur Befestigung der Kammer 1 auf dem Heizsockel vorgesehen. Die Befeuchtungskammer 1 ist als ein Element in einem Atmungsgerät gedacht und besitzt einen Gaseinlaß 4 zur Aufnahme von Gasen von einem Gebläse und einen Gasauslaß 5 zur Weiterleitung befeuchteter Gase zu einem Patienten.

Der Gaseinlaß 4 und der Gasauslaß 5 sind vorzugsweise durch eine hervorstehende Öffnung ausgebildet, so daß Atmungsgeräteschläuche daran befestigt werden können.

Für längere Gebrauchszeiträume wird vorgeschlagen, daß zur Unterbringung einer größeren Flüssigkeitsmenge eine größere Kammer als normal verwendet wird. Das einfache Erhöhen des Flüssigkeitsvolumens in der Befeuchtungskammer erhöht jedoch die Wärmeanforderung des Heizsockels und daher wird eine solche Kammer auf Standardheizsockeln nicht optimal arbeiten. Daher ist bei der vorliegenden Erfindung, deren bevorzugte Ausführungsform in der beigefügten Zeichnung dargestellt ist, der Flüssigkeitskörper in der Befeuchtungskammer 1 in ein erstes erwärmtes Reservoir 7 und ein zweites Zuführreservoir 8 unterteilt, die durch eine thermisch isolierende Trennwand 6 getrennt sind. Das erste erwärmte Reservoir 7 ist benachbart zu und steht in Kontakt mit dem wärmeleitfähigen Sockel und nimmt von dort Wärme auf, während das Zufuhrreservoir 8 vom erwärmten Reservoir und dem wärmeleitfähigen Sockel 3 durch die Trennwand 6 thermisch isoliert ist. Daher wird beim erfindungsgemäßen Apparat nur die Flüssigkeit im erwärmten Reservoir 7 direkt vom Heizsockel erwärmt und die Flüssigkeit im Zufuhrreservoir 8 wird nicht direkt vom Heizsockel erwärmt. Die Flüssigkeit im Zufuhrreservoir 8 erfährt nur begrenzte Erwärmung durch die Übertragung durch die Trennwand 6 und durch begrenzte Konvektion über Flüssigkeitsaustausch zwischen dem Zufuhrreservoir 8 und dem erwärmten Reservoir 7.

Daher wird die Flüssigkeit im Zufuhrreservoir 8 bei einer niedrigeren Temperatur als im erwärmten Reservoir 7 gehalten und der Wärmeverlust durch die Außenwand des Gefäßes 2 ist niedriger, als wenn der gesamte Wasservorrat auf der Temperatur des erwärmten Reservoirs 7 gehalten würde.

Folglich wird die Belastung des Heizsockel auf Niveaus verringert, die von Standardheizsockeln erreichbar sind.

Das Erwärmen des Reservoirs 7 bewirkt, daß Flüssigkeitsdampf zur Befeuchtung der Luft, die durch die Kammer von Gaseinlaß 4 zu Gaseinlaß 5 hindurchströmt, aus der Flüssigkeit austritt. Dieser Vorgang verbraucht Flüssigkeit aus dem erwärmten Reservoir 7. Bei der vorliegenden Erfindung wird Wasser aus dem zweiten Zufuhrreservoir 8 zum ersten erwärmten Reservoir 7 durch einen Flüssigkeitsver­ bindungsweg 9, der durch den vertikalen Kanal zwischen der Trennwand 6 und der Wand des Gefäßes 2 nach unten strömt und dann unter der Unterkante der Trennwand 6 hindurch, in dem Maße nachgeliefert, wie Wasser aus dem ersten erwärmten Reservoir 7 verbraucht wird. Vorzugsweise ist der Flüssigkeitsverbindungsweg 9 so ausreichend, daß ermöglicht wird, daß eine Flüssigkeitszufuhr vom Zufuhrreservoir 8 zum erwärmten Reservoir 7 strömt, während sie gleichzeitig ausreichend begrenzt ist, um im wesentlichen Konvektions­ strömungen, die zwischen Reservoir 7 und 8 auftreten, zu verhindern, die ansonsten die Effektivität der thermisch isolierenden Trennwand 6 verringern würden. Die Begrenzung des Flüssigkeitsdurchflußweges verringert daher den Wärmeübergang von Reservoir 7 zu Reservoir 8.

Ein Gasverbindungsweg 10 wird ebenfalls bereitgestellt, um es zu ermöglichen, daß sich der Flüssigkeitspegel im ersten erwärmten Reservoir 7 und im zweiten Zufuhrreservoir 8 gleich einstellen. Dies stellt sicher, daß Wasser, das im zweiten Zufuhrreservoir 8 vorhanden ist, ohne die Möglichkeit einer Unterbrechung der Strömung aufgrund der Entstehung eines Vakuums im Zufuhrreservoir 8 in das erste erwärmte Reservoir 7 strömen kann. In der bevorzugten Form der Erfindung, die in der Zeichnung dargestellt, ist die thermisch isolierende Trennwand 6 eine zylindrische Wand mit ungefähr dem Umfang des wärmeleitfähigen Sockels 3, wobei die zylindrische Wand eine beträchtliche thermische Barriere zwischen dem erwärmten Reservoir 7 und dem Zufuhrreservoir 8 bildet. Die zylindrische Wand ist aus einem Material mit entsprechenden isolierenden Eigenschaften hergestellt, z. B. PLEXIGLAS.

Es ist vorteilhaft für die vorliegende Erfindung, daß die Befeuchtungskammer z. B. zu Zwecken der Reinigung auseinandergebaut werden kann. Daher ist der wärmeleitfähige Sockel 3 in der bevorzugten Form der Erfindung von der Kammer 1 abnehmbar und die thermisch isolierende Trennwand 6 kann durch die damit geschaffene Öffnung entnommen werden. Um sicherzustellen, daß die Kammer wasserdicht ist, wenn sich der wärmeleitfähige Sockel 3 an seinem vorgesehenen Platz befindet, ist eine Dichtung 13 zwischen dem wärmeleitfähigen Sockel und dem Gefäß vorgesehen. Alternativ kann die Befeuchtungskammer mit einem abnehmbaren Deckel 11 versehen sein, wobei das Abnehmen des Deckels es ermöglicht, die thermisch isolierende Trennwand 6 durch die dadurch geschaffene Öffnung zu entnehmen.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist thermisch isolierende Trennwand 6 mittig um den Umfang des wärmeleitfähigen Sockels 3 herum in der Kammer angeordnet, und es ist daher notwendig, die isolierende Trennwand 6 in dieser Position zu halten. Daher sind Festlegungsmittel 12 vorgesehen, um die isolierende Trennwand 6 festzulegen. Festlegungsmittel 12 könnten, wie in der bevorzugten Form der Erfindung, die in der Zeichnung dargestellt ist, ein ringförmiger Absatz in der Befeuchtungskammer sein, innerhalb oder außerhalb dessen die Trennwand angeordnet wird. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, daß ein gewundener Flüssigkeitsdurchflußweg bereitgestellt wird, wodurch die Konvektion zwischen den Reservoirs 7 und 8 verringert wird.

In der bevorzugten Form der Erfindung, wie in der Zeichnung dargestellt, ist die isolierende Trennwand mit Spiel innerhalb der Befeuchtungskammer 1 eingepaßt und mit Spiel durch die Festlegungsmittel 12 festgelegt, so daß der Flüssigkeitsverbindungsweg 9 effektiv bereitgestellt durch die Spieltoleranzen zwischen der isolierenden Trennwand 6 und den Festlegungsmitteln 12. Der Gasverbindungsweg 10 wird bereitgestellt durch den lichten Raum zwischen der Oberkante der thermisch wärmeisolierenden Trennwand 6 und der Innenwandung der Befeuchtungskammer 1. Alternative Formen werden ebenso ins Auge gefaßt: so könnte z. B. die isolierende Trennwand 6 mit besserem Sitz in der Befeuchtungskammer 1 und den Festlegungsmitteln 12 sitzen, aber statt dessen Kanäle oder Öffnungen an der Basis der Trennwand 6 zur Flüssigkeitsverbindung und an der Oberkante der Trennwand 6 für die Gasverbindung aufweisen.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schließt die Gefäßwand 2 eine nach außen gehende Stufe 15 ein, wenn die Wand sich vom Sockel 3 nach oben hin fortsetzt. Dadurch wird ein Bereich 20 des Gefäßes 2 unterhalb der Stufe 15 definiert, der einen geringeren Innendurchmesser aufweist als der Abschnitt 21, der oberhalb der Stufe 15 liegt. Wenigstens der Bodenabschnitt der isolierenden Trennwand 6 besitzt einen Außendurchmesser, der geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser des Bereiches 20 des Gefäßes 2, der unterhalb der Außenstufe 15 liegt. Der Bodenabschnitt der isolierenden Trennwand 6 ist im Abschnitt 20 des Gefäßes mit kleinerem Innendurchmesser festgelegt, wobei er in seiner Position durch den kreisförmigen Sims 12 festgelegt ist, der durch die Stufe 15 gebildet wird.

In der Form der Erfindung, die dargestellt ist, ruht die Unterkante 17 von Trennwand 6 auf der Oberkante 18 eines kreisförmigen Ringes 16, der vom wärmeleitfähigen Sockel nach oben absteht. Der nach oben abstehende kreisförmige Ring 16 legt den wärmeleitfähigen Sockel 3 auf dem Gefäß 2 fest, wobei eine Dichtung 13 zwischen dem kreisförmigen Ring 16 und dem kreisförmigen Sims 12 vorgesehen ist, um eine wasserdichte Verbindung sicherzustellen.

Wenn die Trennwand 6 auf dem kreisförmigen Ring 16 aufliegt, wird ein Wasserdurchflußweg 9 durch das Hindurchsickern durch die Abstoßfläche der Unterkante der Trennwand 6 und der Oberkante des kreisförmigen Rings 16 bereitgestellt. Um jedoch einen angemessen Durchfluß auch bei niedrigen Flüssigkeitspegeln im Zufuhrreservoir 8 sicherzustellen, eine Situation mit niedriger Lagehöhe zwischen dem Zufuhr- und dem erwärmten Reservoir, kann es notwendig sein, eine oder mehrere Nuten 14, 19 in der Unterkante von Trennwand 6 und/oder der Oberkante des kreisförmigen Rings 16 vorzugeben. Es ist bevorzugt, daß, wenn solche Nuten vorgesehen werden sollen, nur eine Nut vorgesehen wird, so daß bei Flüssigkeit, die in das erwärmte Reservoir 7 durch eine Nut eintritt und durch eine andere austritt, kein Konvektionsströmungsmuster aufgebaut wird. Bei nur einer Nut wird durch das Herausziehen von Flüssigkeit aus dem erwärmten Reservoir 7 durch die Befeuchtung von Gasen, die durch die Kammer strömen, eine positive Strömung aus dem Zufuhrreservoir 8 in das erwärmte Reservoir 7 in geeigneter Weise aufrechterhalten. Eine solche Konfiguration besitzt verringertes Potential für konvektive Erwärmung des Zufuhrreservoirs 8.

Die isolierende Trennwand 6 besitzt vorzugsweise eine so ausreichende Höhe, daß wenn sie mit ihrem Bodenende in dem Bereich mit kleinerem Innendurchmesser angeordnet ist, die Überlappungslänge in den Bereich mit geringerem Innendurchmesser hinein größer ist als der Abstand zwischen der Oberkante der Trennwand 6 und dem Deckelabschnitt 11 des Gefäßes 2. Dies stellt sicher, daß, wenn die Befeuchter­ kammer erst zusammengebaut ist, z. B. nach der Reinigung, die Trennwand, obgleich sie immer noch mit Spiel darin sitzt, nicht aus ihrer Position rutschen kann.

Im Betrieb wird die Befeuchtungskammer 1 bis zu einem vorgegebenen Pegel, der zum Beispiel auf der Außenseite der Befeuchtungskammer markiert sein kann, durch den Gaseinlaß 4 oder Gasauslaß 5 mit Wasser gefüllt und der Pegel im Zufuhrreservoir 8 stellt sich in kurzer Zeit mit dem Pegel im erwärmten Reservoir gleich. Die Gasleitung vom Beatmungsgebläse wird dann mit der Gaseinlaßöffnung 4 verbunden und eine weitere Leitung ist zwischen dem Gasauslaß 5 und dem Patienten vorgesehen. Gase, die durch die Kammer hindurchströmen, werden durch den Wasserdampf befeuchtet, der durch die Erwärmung des erwärmten Reservoirs 7 erzeugt wird, und der Flüssigkeitspegel im erwärmten Reservoir 7 fällt, aber der Wasserverbrauch wird mit dem Zufuhrreservoir 8 geteilt. Daher ist, obgleich es im wesentlichen nur erforderlich ist, daß der Heizsockel die Flüssigkeit im erwärmten Behälter 7 erwärmt, genügend Flüssigkeit in der Befeuchtungskammer 1 für längeren Gebrauch vorhanden. Zum Beispiel kann eine gemäß der vorliegenden Erfindung konstruierte Kammer genügend Wasser für einen Betrieb von bis zu 8 Stunden zwischen den Auffüllungen enthalten, aber immer noch zur Anbringung auf Standardheizsockeln, wie dem Fisher & Paykel MR410, geeignet sein.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie in den Zeichnungen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims (12)

1. Befeuchterkammer zur Befestigung an einem Heizsockel, die ein geschlossenes wasserdichtes Gefäß mit einem wärmeleitfähigen Sockel, einem Gaseinlaß zur Aufnahme von Gasen von einem Gebläse und einem Gasauslaß zur Weiterleitung befeuchteter Gase zu einem Patienten umfaßt, gekennzeichnet durch eine thermisch isolierende Trennwand (6) innerhalb des Gefäßes (2), die das Gefäß (2) in ein erstes erwärmtes Reservoir (7) und ein zweites Zufuhrreservoir (8) unterteilt, wobei das erste Reservoir (7) in Wärmeleitverbindung mit dem Gefäßsockel (3) steht und das zweite Reservoir (8) von dem ersten Reservoir (7) und dem Gefäßsockel (3) durch die Trennwand (6) im wesentlichen thermisch isoliert ist; wenigstens einen Flüssigkeitsverbindungsweg (9) zwischen dem ersten (7) und dem zweiten Reservoir (8) an oder benachbart zum Boden der Trennwand (6); und
wenigstens einen Gasverbindungsweg (10) zwischen dem ersten (7) und dem zweiten Reservoir (8) an oder benachbart zur Oberkante der Trennwand (6).

2. Befeuchterkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Gefäßsockel (3) abnehmbar ist, um es zu ermöglichen,
daß die Trennwand (6) aus dem Gefäß (1) entnommen werden kann.

3. Befeuchterkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (2) mit einem abnehmbaren Deckel (11) versehen ist, um es zu ermöglichen, daß die Trennwand (6) aus dem Gefäß (2) entnommen werden kann.

4. Befeuchterkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefäßwand (2) zylindrisch ist, und daß die isolierende Trennwand (6) eine zylindrische Wand mit Spielpassung und wesentlich kleinerem Durchmesser als die Gefäßwand (2) ist und Festlegungsmittel (12) die Trennwand (6) konzentrisch mit der Außenwand (2) festlegen und die isolierende Trennwand (6) sich vom Boden des Gefäßes (2) aus bis fast zum oberen Ende des Gefäßes (2) erstreckt.

5. Befeuchterkammer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Festlegungsmittel (12) einen kreisförmigen Sims (12) umfassen und die Trennwand (6) an wesentlicher horizontaler Bewegung durch den kreisförmigen Sims (12) gehindert wird.

6. Befeuchterkammer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsverbindungsweg (9) gewunden und so ausgebildet ist, daß im Gebrauch Konvektionsströmung zwischen dem ersten erwärmten Reservoir (7) und dem zweiten Zufuhrreservoir (8) im wesentlichen verhindert wird.

7. Befeuchterkammer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefäßwand (2) eine nach außen gehende Stufe (15) einschließt, wenn die Wand sich nach oben fortsetzt, wobei die Gefäßwand unterhalb der Stufe (15) einen Bereich des Gefäßes (2) mit kleinerem Innendurchmesser als dem Innendurchmesser des Gefäßes (2) oberhalb der Stufe (15) definiert, wobei der kleinere Durchmesser größer ist als der Außendurchmesser wenigstens des unteren Bereichs der isolierenden Trennwand (6) und der untere Abschnitt der isolierenden Trennwand (6) in dem Bereich mit kleinerem Innendurchmesser angeordnet ist.

8. Befeuchterkammer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Abschnitt der isolierenden Trennwand (6) satt an dem Bereich mit kleinerem Innendurchmesser anliegt.

9. Befeuchterkammer nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der abnehmbare Gefäßsockel (3) einen nach oben abstehenden kreisförmigen Ring (16) aufweist, wobei der Ring (16) fest in den Bereich mit kleinerem Innendurchmesser paßt, Dichtungsmittel (13) zwischen dem Ring (16) und der Gefäßwand (2) angeordnet sind und die Unterkante (17) der isolierenden Trennwand (6) auf der Oberkante (18) des kreisförmigen Ringes (16) aufliegt.

10. Befeuchterkammer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Nut (14, 19) in der Unterkante (17) der isolierenden Trennwand (6) vorgesehen ist, die sich von der Innenseite der Unterkante (17) zur Außenseite der Unterkante (17) erstreckt.

11. Befeuchterkammer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Nut (14, 19) in der Oberkante (18) des kreisförmigen Ringes (16) angeordnet ist, die sich von der Innenseite der Oberkante (18) zur Außenseite der Oberkante (18) erstreckt.

12. Befeuchterkammer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlappungslänge zwischen der isolierenden Trennwand (6) in den Bereich mit kleinerem Innendurchmesser hinein größer ist als der Abstand zwischen der Oberkante der Trennwand (6) und dem oberen Ende (11) des Gefäßes (2).