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JPH07163664A - 熱・水分交換器 - Google Patents

熱・水分交換器

Info

Publication number
JPH07163664A
JPH07163664A JP6223120A JP22312094A JPH07163664A JP H07163664 A JPH07163664 A JP H07163664A JP 6223120 A JP6223120 A JP 6223120A JP 22312094 A JP22312094 A JP 22312094A JP H07163664 A JPH07163664 A JP H07163664A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
moisture
heating element
exchange unit
strip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6223120A
Other languages
English (en)
Inventor
Hans Lambert
ラムベルト ハンス
Jan Grebius
グレビアス ジャン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gibeck Respiration AB
Original Assignee
Gibeck Respiration AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gibeck Respiration AB filed Critical Gibeck Respiration AB
Publication of JPH07163664A publication Critical patent/JPH07163664A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F6/00—Air-humidification, e.g. cooling by humidification
    • F24F6/02—Air-humidification, e.g. cooling by humidification by evaporation of water in the air
    • F24F6/08—Air-humidification, e.g. cooling by humidification by evaporation of water in the air using heated wet elements
    • F24F6/10—Air-humidification, e.g. cooling by humidification by evaporation of water in the air using heated wet elements heated electrically
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. ventilators; Tracheal tubes
    • A61M16/10—Preparation of respiratory gases or vapours
    • A61M16/1045—Devices for humidifying or heating the inspired gas by using recovered moisture or heat from the expired gas
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00—Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. ventilators; Tracheal tubes
    • A61M16/10—Preparation of respiratory gases or vapours
    • A61M16/14—Preparation of respiratory gases or vapours by mixing different fluids, one of them being in a liquid phase
    • A61M16/16—Devices to humidify the respiration air
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/54—Heating elements having the shape of rods or tubes flexible
    • H05B3/58—Heating hoses; Heating collars

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
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  • Hematology (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Air Humidification (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 患者に接続され、患者により吸気される空気
を加湿、加温するための熱・水分交換器は、軸方向に設
けられた複数の層からなる熱・水分交換ユニット１２
と、吸気される空気への熱供給を増加させるために熱・
水分交換ユニット１２と隣接する位置に設けられた加温
素子１６とで構成されている。この熱・水分交換器は、
吸気される空気の湿度を増加させるために熱・水分交換
ユニットと隣接する位置に設けられた加湿素子１８も備
えている。加湿素子１８は、熱・水分交換ユニット１２
の一端面に接する拡散ロッドからなり、拡散ロッドの長
さは、前記熱・水分交換ユニット１２の半径方向の長さ
とほぼ同じである。 【効果】 呼吸器用の空気の流体抵抗を低く抑え、か
つ、効率の良い吸気用の空気の加湿と加温を行えること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、患者に接続され、吸気
される空気を加湿、加温するための熱・水分交換器に関
する。本発明の熱・水分交換器は、通常、患者に対して
遠端側で人工呼吸器に接続される。
【０００２】
【従来の技術】上記の種類の熱・水分交換器は、以前か
ら公知であり、米国特許第５１０９４７１号に開示され
ている。この熱・水分交換器は、２つの受動型熱・水分
交換素子と中間加温・加湿装置とで構成されている。加
湿は、中間加温・加湿装置のダクトに導入された水分に
よって、熱・水分交換素子の一端面を覆っている多孔質
の厚紙ディスクを湿らせるという方法で行われる。熱・
水分交換器の水は、抵抗器により加熱され、これによっ
て、２つの受動型熱・水分交換素子の間に設けられてい
る多孔質ディスクを含む熱伝達手段が加熱される。
【０００３】この公知の装置における加湿装置では、熱
・水分交換器中を流れる空気が、大きな流体抵抗に曝さ
れるため、空気の流速が落ち、吸気と呼気の通気が減少
する。これは、主に、多孔質ディスクが通気断面の大部
分を覆っていることに起因する。
【０００４】この公知の装置における加温装置では、装
置内を流れる空気が、部分的かつ不均一にしか加温され
ないように設計されている。また、加温装置が２つの受
動型熱・水分交換素子の間の部分に設けられているとい
うことは、熱・水分交換器が軸方向にかなり伸長したも
のであることを意味する。
【０００５】その他の装置として、米国特許４６０１２
８７号で公知の装置には、ユーザが冷たい空気を吸気し
ないように保護マスクが設けられており、さらに、線条
素材に埋設された加熱コイルを有するケーシングが設け
られている。この装置は、実際には、熱・水分交換器で
はなく、加湿装置を備えていないので、比較的高温の乾
燥した吸気用の空気を提供する。また、吸気用の空気の
加温は、不均一で完全なものとは言えない。
【０００６】ドイツ公開特許４１２６０２８号で公知の
熱・水分交換器は、熱・水分交換素子を有し、この素子
に通ずる複数の導管が突設されている。そして、この導
管により素子に給水を導くことによって、加湿されるよ
うになっている。また、この装置は、熱・加湿交換素子
に対して半径方向、軸方向に間隔をおいて設けられた環
状の加熱素子で構成された加温装置を備えている。この
装置の大きな欠点は、加温装置と熱・水分交換素子との
距離が大きいため、また、熱・水分交換素子内の２、３
の分散箇所にしか給水が行われないため、呼吸器用の空
気の加温と加湿が共に効率よく行えないことである。さ
らに、加温装置と熱・水分交換素子間の距離が大きいた
め、この装置は、軸方向、半径方向に必要以上に大きく
伸長したものとなっている。
【０００７】ＰＣＴ公開特許９１／１９５２７号で公知
の熱・水分交換器は、ディスク状の熱・水分交換素子
と、呼吸器用の空気の加温のためにこのディスクに対し
て間隔をおいて設けられた抵抗器を備えている。さら
に、この装置には、抵抗器の表面に開口したダクトが設
けられており、抵抗器に給水するようになっている。こ
の装置の大きな欠点は、熱・水分交換素子に対してでは
なく、抵抗器に対して給水されるために、加湿が効率よ
く行えないことと、抵抗器がロッド状の場合は、加温が
不完全となり、また、抵抗器が格子状の場合は、通気が
損なわれることである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
の公知の熱・水分交換器の欠点の少なくとも一部を解消
し、呼吸器用の空気の流体抵抗を低く抑え、かつ、効率
の良い吸気用の空気の加湿と加温を行える小型の熱・水
分交換装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、患者に接続さ
れ、患者によって吸気される空気を加湿、加温するため
の熱・水分交換器であって、空気の通気方向にほぼ平行
に設けられた複数の層からなる熱・水分交換ユニット
と、吸気される空気への熱供給を増加させるために前記
熱・水分交換ユニットと隣接する位置に設けられた加温
素子とで構成され、前記加温素子が、前記熱・水分交換
ユニットの少なくとも２つの層の間に介装されている。
【００１０】また、本発明は、熱・水分交換ユニット
と、吸気される空気の湿度を増加させるために前記熱・
水分交換ユニットと隣接する位置に設けられた加湿素子
とで構成され、前記加湿素子が、前記熱・水分交換ユニ
ットの一端面に接する拡散ロッドからなり、拡散ロッド
の長さが、好ましくは、前記熱・水分交換ユニットの半
径方向の長さとほぼ同じである。
【００１１】
【作用】本発明は上記構成により、患者が吸気状態にあ
る間、吸気用の空気は、人工呼吸器からインレット部を
介して流入し、中間部を通って、アウトレット部から患
者側に流出する。空気は、熱・水分交換ユニットにより
加温、加湿される。熱・水分交換ユニットは、吸気に先
立って息を吐き出している状態の間、吐き出された空気
によって加温される一方で、その下部から加温素子によ
って加温され、これにより空気が加温される。加温素子
による発熱は、熱・水分交換ユニットの隣接層とその間
の空間、しいては、ユニットの全断面に伝達されので、
吸気用の空気は、ほぼ均一に加熱されることになる。ま
た、熱・水分交換ユニットは、吸気に先立って息を吐き
出している状態の間、吐き出された空気によって加湿さ
れる一方で、少なくともその下部が加湿素子によって加
湿され、これにより空気が加湿される。加湿素子により
供給された水は、熱・水分交換ユニットの全ての層、し
いては、ユニットの全断面に拡散する。したがって、吸
気用の空気は、均一に加湿されることになる。また、患
者が息を吐き出している状態の間、吐き出された空気
は、この装置内を逆の方向に流れ、空気が、人工呼吸器
に流入する前に、熱・水分交換ユニットの上部で冷却、
除湿される。
【００１２】
【実施例】図１〜図３に記載の装置は、円筒状の中間部
４と、中間部４よりも小さな円形断面を有し、横方向に
向けられた管状インレット部６と、中間部４よりも小さ
く、インレット部６とほぼ同じ円形断面を有し、中間部
４と同心に設けられた管状アウトレット部８とで構成さ
れ、かつ、好ましくは透明の硬質プラスチック素材から
なるケーシング２を備えている。必要であれば、前記イ
ンレット部６を、中間部４とアウトレット部８に対して
同心に設けることもできる。管状インレット接続ピース
１０は、いわゆるルアーマウントと呼ばれる形状で、中
間部４の下方に取り付けられており、中間部４の側面に
設けられた開口部を介してケーシング２の内部と連通し
ている。
【００１３】ケーシング２は、好ましくは２つの別個の
パーツ、すなわち、中間部４とインレット部６からなる
パーツと、アウトレット部８からなるパーツで構成さ
れ、これらの２つの製造パーツは、必要な構成要素をケ
ーシング内部に挿入した後に相互接続される。
【００１４】ケーシング２内部には、円筒状の熱・水分
交換ユニット１２が納められており、熱・水分交換ユニ
ット１２の風袋表面が、中間部４の内壁に内接するか、
あるいは、中間部４から小さな距離をおいて設けられて
いる。熱・水分交換ユニット１２の上部端表面の円周の
一部は、インレット部６の内部突設部１４に接触してお
り、ケーシング２の内部で熱・水分交換ユニット１２が
移動するのを防いでいる。熱・水分交換ユニット１２
は、優れた熱、水分交換特性を有する素材で、帯状物を
螺旋状に巻回し、呼吸器用の空気の流れの方向にほぼ平
行な複数のほぼ同心円の層となるように形成されてい
る。この種の好適な熱・水分交換ユニットとしては、例
えば、ギベック・レスピレーション社からＨｕｍｉｄ−
Ｖｅｎｔ２Ｓの商標で市場に出ている熱・水分交換器に
内蔵されているユニットがある。このユニットは、任意
に殺菌剤などの薬剤で処理された表面の滑らかな紙の層
１３とこの層に接着された段ボール紙の層１５からなる
帯状物を螺旋状に巻回して円筒状に形成されている。帯
状物は、例えば、長さ１０００ｍｍ、厚さ１ｍｍに形成
されている。
【００１５】加温素子１６は、熱・水分交換ユニット１
２の複数の層の間に挿入されるようにして、このユニッ
トに組み込まれている。加温素子１６は、１つ以上の抵
抗素子を含む帯状物を熱・水分交換ユニット１２と共に
螺旋状に巻回するように形成され、加温素子１６の帯と
熱・水分交換ユニット１２の帯が一層おきになるように
なっている。加温素子１６の帯の厚さは薄く、例えば
０．２ｍｍ、巾は、熱・水分交換ユニット１２の高さよ
りも小さく、例えば約１０ｍｍである。熱・水分交換ユ
ニット１２の高さは、約４０ｍｍで、直径は、約３７ｍ
ｍである。また、加温素子１６の帯の長さは、約８００
ｍｍである。加温素子１６の帯は、熱・水分交換ユニッ
ト１２の下方に、帯の長尺方向の一辺がこのユニットの
下方端の表面とほぼ整合するように配設されている。さ
らに、加温素子１６の帯は、好ましくは、電気誘導性プ
ラスチックからなり、ＰＴＣ素子として形成される。す
なわち、この加温素子の帯は、自己調節を行いながら、
約４５℃の熱を発生する。帯の代わりに、１本以上のワ
イヤを使用することもできる。
【００１６】加温素子１６の帯の一端（図１において、
加温素子の外側の帯の端）には、中間部４の側面の開口
部から外に延びる２本の接続ワイヤ１６ａが設けられて
おり、電源（図示せず）に接続するようになっている。
【００１７】加湿素子１８は、熱・水分交換ユニット１
２の下方端の表面に接して、ケーシング２の内部に設け
られている。加湿素子１８は、ポリエチレンまたはポリ
プロペンの多孔質プラスチックなどの親水性素材、ある
いは、ポリエステルまたはセルロースなどの繊維素材か
らなる、例えば３×３×３７ｍｍの寸法の円筒状または
矩形断面の拡散バーまたはロッドで構成されている。加
湿素子１８の拡散ロッドは、半径方向の長さ、すなわ
ち、熱・水分交換ユニット１２の直径とほぼ同じ長さ
で、アウトレット部８の円錐形の上部と熱・水分交換ユ
ニットとの間に押し込まれている。加湿素子１８の拡散
ロッドの一端は、接続ピース１０と連通している中間部
４の側面の開口部のちょうど裏側の位置にあるか、もし
くは、接続ピース１０の内部を貫通している。加湿素子
１８の拡散ロッドは、熱・水分交換ユニット１２の直径
方向に延び、中間部４の通気部の小さな部分を占める。
接続ピース１０は、重力またはポンプの何れかによって
ロッドに給水される水源と接続するためのものである。
この様にすれば、給水が水滴となることなく、ロッドを
湿らせることができる。加湿素子１８の拡散ロッドを熱
・水分交換ユニット１２のほぼ全ての層と接触させるこ
とによって、各層の２箇所から熱・水分交換ユニット１
２の素材に水を拡散させる。したがって、この吸水性素
材は、熱・水分交換ユニット１２の下方の殆ど全ての部
分が湿るように加湿される。
【００１８】本発明の装置は、患者の呼吸状態を改善す
るためのシステムに接続することを目的としている。し
たがって、例えば、インレット部６は人工呼吸器（図示
せず）に接続され、アウトレット部８は患者に接続され
る。患者が吸気状態にある間、吸気用の空気は、人工呼
吸器からインレット部６を介して流入し、中間部４を通
って、アウトレット部８から患者側に流出する。したが
って、空気は、熱・水分交換ユニット１２により加温、
加湿される。熱・水分交換ユニット１２は、吸気に先立
って息を吐き出している状態の間、吐き出された空気に
よって加温される一方で、その下部から加温素子１６に
よって加温され、これにより空気が加温される。加温素
子１６による発熱は、熱・水分交換ユニット１２の隣接
層とその間の空間、しいては、ユニットの全断面に伝達
される。したがって、吸気用の空気は、ほぼ均一に加熱
されることになる。また、熱・水分交換ユニット１２
は、吸気に先立って息を吐き出している状態の間、吐き
出された空気によって加湿される一方で、少なくともそ
の下部が加湿素子１８によって加湿され、これにより空
気が加湿される。加湿素子１８により供給された水は、
熱・水分交換ユニット１２の全ての層、しいては、ユニ
ットの全断面に拡散する。したがって、吸気用の空気
は、均一に加湿されることになる。
【００１９】患者が息を吐き出している状態の間、吐き
出された空気は、この装置内を逆の方向に流れ、空気
が、例えば人工呼吸器に流入する前に、熱・水分交換ユ
ニット１２の上部で冷却、除湿される。
【００２０】以上の説明では、図面を参照しながら、本
発明の一実施例について説明したが、本発明の要旨を変
更しない範囲内で、この実施例の変更やその他の実施例
も可能である。例えば、熱・水分交換ユニット１２にお
いて螺旋状に巻回した層状物を使用する代わりに、蛇腹
状に形成された層や、平行な別個の層からなるものを使
用することができる。しかし、この様な場合は、加温素
子１６の設計をそれなりに変更しなければならない。な
お、本発明は、特許請求の範囲に記載の内容によっての
み束縛される。
【００２１】
【効果】本発明は、従来の公知の熱・水分交換器の欠点
の少なくとも一部を解消し、呼吸器用の空気の流体抵抗
を低く抑え、かつ、効率の良い吸気用の空気の加湿と加
温を行えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の装置を示した部分断面側面図であ
る。
【図２】 図１の線II−IIに沿った断面図である。
【図３】 図２の拡大部分図である。
【図４】 図１の装置を底面から見た図である。
【符号の説明】
２ ケーシング ４ 中間部 ６ インレット部 ８ アウトレット部 １０ インレット接続ピース １２ 熱・水分交換ユニット １６ 加温素子 １８ 加湿素子

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 患者に接続され、患者によって吸気され
    る空気を加湿、加温するための熱・水分交換器であっ
    て、空気の通気方向にほぼ平行に設けられた複数の層か
    らなる熱・水分交換ユニットと、吸気される空気への熱
    供給を増加させるために前記熱・水分交換ユニットと隣
    接する位置に設けられた加温素子とで構成され、前記加
    温素子（１６）が、前記熱・水分交換ユニット（１２）
    の少なくとも２つの層の間に介装されていることを特徴
    とする熱・水分交換器。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の熱・水分交換器におい
    て、加温素子（１６）が帯状またはワイヤ状に形成され
    ていることを特徴とする熱・水分交換器。
  3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の熱・水分交換
    器において、熱・水分交換ユニット（１２）が、螺旋状
    に巻回された少なくとも１本の熱・水分交換素材の帯状
    物で円筒状に構成され、その帯状物の少なくとも２つの
    層の間に加温素子（１６）が介装されていることを特徴
    とする熱・水分交換器。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載の熱・水分交換器におい
    て、帯状またはワイヤ状の加温素子（１６）が、熱・水
    分交換素材の帯状物と共に螺旋状に巻回されていること
    を特徴とする熱・水分交換器。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の熱・水分交換器におい
    て、円筒状の熱・水分交換ユニット（１２）の長軸が、
    加温素子（１６）の帯状物またはワイヤの軸方向の巾よ
    りも長くなっていることと、前記帯状物またはワイヤ
    が、前記円筒状の熱・水分交換ユニット（１２）におい
    て患者に近い方の側の端部に取り付けられていることを
    特徴とする熱・水分交換器。
  6. 【請求項６】 請求項１〜５の何れかに記載の熱・水分
    交換器において、加温素子（１６）がＰＴＣ素子からな
    ることを特徴とする熱・水分交換器。
  7. 【請求項７】 患者に接続され、患者によって吸気され
    る空気を加湿、加温するための熱・水分交換器であっ
    て、熱・水分交換ユニットと、吸気される空気の湿度を
    増加させるために前記熱・水分交換ユニットと隣接する
    位置に設けられた加湿素子とで構成され、前記加湿素子
    （１８）が、前記熱・水分交換ユニット（１２）の一端
    面に接する拡散ロッドからなり、拡散ロッドの長さが、
    好ましくは、前記熱・水分交換ユニット（１２）の半径
    方向の長さとほぼ同じであることを特徴とする熱・水分
    交換器。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載の熱・水分交換器におい
    て、拡散ロッドが、熱・水分交換器に設けられた水分イ
    ンレット接続ピース（１０）に接続されていることを特
    徴とする熱・水分交換器。
  9. 【請求項９】 請求項１〜６の何れかと請求項７〜８の
    何れかに記載の熱・水分交換器において、加温素子（１
    ６）と加湿素子（１８）の拡散ロッドが、熱・水分交換
    ユニット（１２）における患者に近い方の側の端部に、
    相互に隣接した位置に設けられていることを特徴とする
    熱・水分交換器。
JP6223120A 1993-09-17 1994-09-19 熱・水分交換器 Pending JPH07163664A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9303044-3 1993-09-17
SE9303044A SE501042C2 (sv) 1993-09-17 1993-09-17 Anordning vid fukt-värmeväxlare

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07163664A true JPH07163664A (ja) 1995-06-27

Family

ID=20391139

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6223120A Pending JPH07163664A (ja) 1993-09-17 1994-09-19 熱・水分交換器

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5462048A (ja)
JP (1) JPH07163664A (ja)
DE (1) DE4432907A1 (ja)
FR (1) FR2709967B1 (ja)
GB (1) GB2281962B (ja)
SE (1) SE501042C2 (ja)

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