DE19808590C2

DE19808590C2 - Beatmungsanfeuchter

Info

Publication number: DE19808590C2
Application number: DE19808590A
Authority: DE
Inventors: Jochim Koch
Original assignee: Draeger Medical GmbH
Current assignee: Draeger Medical GmbH
Priority date: 1998-02-28
Filing date: 1998-02-28
Publication date: 2003-03-20
Anticipated expiration: 2018-03-01
Also published as: US6102037A; DE19808590A1

Description

Während der künstlichen Beatmung von Erwachsenen und Neugeborenen wird die natürliche Erwärmung und Befeuchtung des Atemgases innerhalb der oberen Atemwege (Nase, Rachen, Bronchien) durch einen Beatmungsschlauch (Tubus) überbrückt. Die heutigen Beatmungsgeräte liefern selbst nur trockene und kalte Luft bzw. ein trockenes und kaltes Sauerstoff-Luftgemisch. Der Patient würde bei einer dauerhaften maschinellen Beatmung austrocknen. Bei den Früh- und Neugeborenen kommt noch hinzu, daß diese Patienten durch die damit ver bundene Verdunstungsleistung in ihrer Wärmebilanz stark beeinflußt werden und auskühlen können.

Weiterhin kommt erschwerend hinzu, daß die natürliche bakterielle Schutz funktion der oberen Atemwege ausgeschaltet ist. Keime, die sich in den Beatmungsschläuchen befinden, würden ungehindert direkt in die Lunge gefördert werden, was gerade bei den in ihren Abwehrsystemen eingeschränkten, kranken Patienten zu lebensbedrohlichen Zuständen führen kann.

Deshalb kommt der hygienischen Aufbereitung der Atemwege durch einen Atem luftbefeuchter (Beatmungsanfeuchter) eine hohe Bedeutung zu.

Ein aus der DE 196 02 077 A1 bekannter Beatmungsanfeuchter besitzt eine Dosiereinrichtung für Wasser und einen beheizten Docht, der in der Nähe des Wasserauslasses der Dosiereinrichtung im Atemgasstrom angeordnet ist. Mit einem ebenfalls im Atemgas angeordneten Feuchtigkeitssensor wird der Istwert der Feuchtigkeit gemessen und anhand einer gewünschten Sollfeuchtigkeit wird die Dosiereinheit in Form eines Soll-Istwert Vergleiches derart beeinflußt, dass sich die gewünschte Sollfeuchtigkeit in der Atemluft einstellt.

Nachteilig bei dem bekannten Beatmungsanfeuchter ist, daß Atemgastempe ratur und Atemgasfeuchtigkeit nur abhängig voneinander verändert werden können. So muß bei einer stärkeren Befeuchtung des Atemgases die Temperatur des Heizelementes erhöht werden, damit die Verdampfung beim Docht anwächst. Damit steigt auch die Atemgastemperatur. Da das bekannte Anfeuchtersystem im Temperaturbereich der Atemgastemperatur von etwa 37° Celsius arbeitet, ist es für Verkeimung besonders anfällig, da der Docht zudem noch am keimgefährdeten Ende des Atemgassystems positioniert ist, wo er vom Ausatemgas des Patienten umströmt wird.

Heute im allgemeinen verwendete Beatmungsanfeuchter (wie zum Beispiel in der DE 195 08 803 A1 beschrieben) benutzen eine Befeuchtungskammer, in der erwärmtes Wasser auf einer großen Oberfläche verteilt wird. Über diese Ober fläche wird das Atemgas geleitet. Während des Kontaktes mit dem Wasser wird das Atemgas erwärmt und befeuchtet. Dieses System bleibt nicht steril, weil es sowohl mit der Umgebungsluft als auch mit zurücklaufendem Kondenswasser des Inspirationsschlauches in Verbindung steht. Außerdem hat dieses System eine zu große Compliance, was den Einsatz gerade bei Früh- und Neugeborenen erschwert. Dem Wunsch nach einer Integration des Beatmungsanfeuchters in das Beat mungsgerät steht die Größe der Befeuchtungskammer entgegen, ebenso seine lageabhängige Funktion.

Der in der DE 196 21 541 C1 beschriebene Beatmungsanfeuchter weist einen Membrananfeuchter mit einem Hohlfasermodul auf, der die gewünschte Sterilität des Wassers über lange Zeit erhält und auch nur eine sehr kleine Baugröße hat. Nachteilig ist, daß der Beatmungswiderstand nicht zu vernachlässigen ist; er liegt bei 2 mbar bei einer Atemgasströmung von 60 l/min. Der Beatmungs widerstand ist besonders in dem Fall von Bedeutung, wenn das Beatmungsgerät versagt und der Patient spontan über eine Not beatmungseinrichtung versorgt werden muß. Zu hohe Atemwiderstän de können von dem Patienten nicht überbrückt werden. Ein weite rer Nachteil dieses Beatmungsanfeuchters ist, daß das Hohlfaser modul auf der Beatmungsgasseite eine feuchte Oberfläche hat, die nach einiger Zeit verkeimen kann. Deshalb müssen diese Beat mungsmodule regelmäßig gereinigt und sterilisiert oder komplett als Einwegteile ausgetauscht werden. Das führt bei diesen Syste men zu entsprechend hohen Betriebskosten.

Eine weitere Möglichkeit, das Atemgas zu befeuchten, ist in der DE 43 03 645 C2 beschrieben. Dabei wird ein gesintertes Material in ein Wasserbad mit konstantem Wasserniveau gestellt und be heizt. Das Atemgas streicht an dem Sintermaterial vorbei, er wärmt sich und wird angefeuchtet. Dieses System ist für die An feuchtung bei der Insufflation vorgesehen, wobei die Atemgas strömung konstant ist. Es ist für die Beatmung nicht geeignet, weil sich die Feuchte und Temperatur nicht unabhängig vonein ander regeln lassen. Der Atemwiderstand und die Compliance sind zu groß. Außerdem ist es in hygienischer Sicht ein offenes Sy stem, sowohl von der Wasserversorgungsseite her (mit einer Schwimmerkammer, die mit der Umgebungsluft in Verbindung steht) als auch von der Atemgasseite her. Die gesinterte Oberfläche kann während des Stillstandes der Beatmung sehr schnell verkei men. Die Betriebstemperatur ist sogar günstig für die Bildung von Keimen, und das Sintermaterial ist mit seinen kleinen Poren besonders aufnahmefähig für Keime.

Ein weiterer Beatmungsanfeuchter ist aus der DE-PS 27 02 674 bekannt, bei dem in einer Verdampferkammer Wasser verkocht und das mit Wasserdampf gesättigte Atemgas einem Überhitzer zuge führt wird, der von der Atemgastemperatur des Patientensystems geregelt wird. Die Wasserversorgung ist nicht steril von der Außenluft getrennt. Die Verdampferkammer und der Überhitzer sind direkt im Atemgassystem und müssen deshalb bei einem Patienten wechsel gereinigt und sterilisiert werden. Der Aufbau ist ent sprechend komplex. Eine Anwendung in Beatmungsgeräten hat sich auch nicht durchgesetzt.

Ein weiterer bekannter Beatmungsanfeuchter (siehe DE 43 12 793 C2) verwendet eine beheizte Verdampferkammer, der über eine Injektionsnadel Wasser zugeführt wird. Die Verdampferkammer wird auf einer Temperatur von etwa 120°C gehalten.

Aus der DE-AS 25 16 496 ist ein Beatmungsanfeuchter bekannt, der in der Praxis den Nachteil hat, daß er auf eine konstante Ver dunstungsleistung eingestellt wird und ungeregelt arbeitet. Dadurch erwärmt er das Atemgas unterschiedlich stark an, je nach dem vorhandenen Durchfluß. Die Anfeuchtung des Atemgases ist ebenfalls ungeregelt, sie ergibt sich aus der eingestellten Heizleistung und dem Durchfluß. Entweder ist das Atemgas über sättigt mit entsprechender Auskondensation in den dafür vorhan denen Kondensatbehälter, oder das Atemgas ist ungenügend be feuchtet.

Eine ganz andere Verfahrensweise ist, das zur Befeuchtung benö tigte Wasser direkt mit einer Pumpe zu dosieren und in einer Heizkammer zu verdampfen (siehe exemplarisch die EP 0 716 861 A1, die eine Schlauchpumpe und eine Kammer für die Verdunstung von Narkosemitteln zeigt). Derartige Geräte sind zwar technisch aufwendiger, weil sie die Wassermenge proportional zu der Atemgasströmung aktiv dosieren müssen, können jedoch sehr klein gestaltet werden und erzeugen im allgemeinen keinen zusätzlichen Atemgaswiderstand.

Die DE 41 16 512 A1 schließlich beschreibt einen Narkosemittel verdampfer, bei dem das Atemgas durch ein beheiztes, poröses Sintermaterial hindurchströmt. Der Narkosemittelverdampfer wür de, wenn er als Beatmungsanfeuchter eingesetzt wird, dass Atemgas erwärmen und befeuchten. Bei dieser Anordnung ist eine getrennte Beheizung und Befeuchtung des Atemgases jedoch nicht möglich. Außerdem würde das Atemgas direkt mit der Flüssigkeit in Berüh rung kommen, was zu Problemen hinsichtlich der Sterilität führen könnte.

Zur Vervollständigung der Hintergrundinformation ist die Ver wendung von passiven künstlichen Nasen (HME: Heat and Moisture Exchangers) zu nennen, die die überbrückte Funktion der natür lichen oberen Atemwege übernehmen (siehe die DE 41 30 724 A1). Diese HMEs werden notwendigerweise an das Y-Stück des Beatmungs schlauchsystems, also an die Verbindung des Tubus, adaptiert. Während der Ausatmung des Patienten wird die warme und feuchte Luft in einem Feuchte- und Wärmeaustauscher gespeichert und während der Inspiration wieder abgegeben. Durch verbesserte Materialien der Tauschoberfläche konnten die Wirkungsgrade der artiger Systeme in den letzten Jahren deutlich verbessert wer den. Dadurch sind diese Systeme bei der Langzeitbeatmung von Erwachsenen immer mehr im Einsatz. Der technische Aufwand ist gering. Es handelt sich im allgemeinen um Einmalsysteme, die regelmäßig ausgetauscht und durch neue ersetzt werden. Dennoch reicht die Anfeuchtungs- und Wärmeleitung der Systeme für beson ders kranke Patienten nicht aus. Deshalb gibt es Entwicklungen, dieses passive System durch eine aktive Anfeuchtung und Erwär mung zu verbessern (siehe auch exemplarisch die EP 0 567 158 A2), was jedoch wieder technisch aufwendig ist und dazu führt, daß zum Patienten viele Kabel und Schläuche gelegt werden müs sen.

Diese künstlichen Nasen haben einen weiteren gravierenden sy stemimmanenten Nachteil: Der Atemwiderstand ist sehr hoch. Au ßerdem kommt noch erschwerend hinzu, daß die Systeme durch die Aspiration des Patienten sehr schnell verschmutzen und sich dann zusetzen. Bei vielen Beatmungsmodi kann das Zusetzen der künst lichen Nase nicht von der Überwachungseinrichtung erfaßt werden, so daß solche Systeme den Patienten in eine gefährliche Situa tion bringen können, wenn nicht direkt der Lungeninnendruck (oder Ösophagusdruck) gemessen wird. Derartige Messungen werden jedoch als invasive Messungen in der Praxis heute nicht akzep tiert und widersprechen auch der Suche nach einem einfachen Sy stem.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Beatmungsanfeuchter zu schaffen, der einfach im Aufbau ist, kostengünstig hergestellt werden kann und von seinem Konzept her eine unabhängige Regelung der Atemgastemperatur und der relativen Atemgasfeuchtigkeit gestattet.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Beatmungsanfeuchter mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der erfindungsgemäße Beatmungsanfeuchter hat eine Dosiereinrich tung und einen elektrisch beheizten Verdampfer, der an seiner Eingangsseite mit der Dosiereinrichtung in Verbindung steht und der an seiner Ausgangsseite mit einem von Atemgas durchström baren Atemgaskanal in Verbindung steht oder verbindbar ist. Die Dosiereinrichtung ist dazu eingerichtet, die zur Befeuchtung des Atemgases auf eine vorgegebene relative Atemgasfeuchtigkeit bei einer vorgegebenen Atemgastemperatur erforderliche Wassermenge pro Zeiteinheit dem Verdampfer zuzuführen. Diese Wassermenge pro Zeiteinheit hängt von der pro Zeiteinheit durchströmenden Atem gasmenge ab, wobei grundsätzlich ein linearer Zusammenhang be steht. Der Verdampfer ist dazu eingerichtet, Wasserdampf mit einer Temperatur oberhalb von 134°C bereitzustellen, der bei Mischung mit dem anzufeuchtenden Atemgas das Atemgas auf die vor gegebene Atemgastemperatur erwärmt.

Der Aufbau des erfindungsgemäßen Beatmungsanfeuchters ist ein fach, was eine kostengünstige Herstellung ermöglicht. Die Atem gastemperatur und die relative Atemgasfeuchtigkeit können un abhängig voneinander eingestellt werden. Und zwar wird die rela tive Atemgasfeuchtigkeit durch die Wassermenge bestimmt, die pro Zeiteinheit in den Verdampfer gelangt und demnach pro Zeitein heit verdampft und dem Atemgasstrom zugeführt wird. Als Bezugs temperatur für die relative Atemgasfeuchtigkeit dient die ge wünschte Atemgastemperatur, die durch Mischen des anzufeuchten den Atemgases mit dem aus dem Verdampfer austretenden heißen Wasserdampf eingestellt wird. Die Temperatur des Wasserdampfs muß dafür ausreichend hoch sein, nämlich höher als 134°C, und läßt sich über die Heizung des Verdampfers einstellen. Weiter unten wird ein Beispiel für eine thermodynamische Berechnung angegeben, das diese Zusammenhänge verdeutlicht. Da bei den vorbekannten Beatmungsanfeuchtern der Wasserdampf eine maximale Temperatur von nur 120°C erreicht, läßt sich damit das erfin dungsgemäße Konzept nicht realisieren.

Der erfindungsgemäße Beatmungsanfeuchter läßt sich ohne großen Aufwand so gestalten, daß er ein hohes Maß an Hygiene gewährlei stet. Zum Beipiel ist ein Aufbau des Beatmungsanfeuchters mit beispielsweise einer Schlauchpumpe (siehe unten) als Dosierein richtung und dem nachgeschalteten Verdampfer zur Umgebung abge schlossen. Dann können Keime nicht in den als Wasserreservoir dienenden Sterilwasserbehälter und den flexiblen Schlauch der Schlauchpumpe eintreten. Nur während des Stillstandes des Beat mungsanfeuchters im kalten Zustand könnten Keime in die Öffnung zum Beatmungssystem gelangen. Sobald der Beatmungsanfeuchter jedoch wieder beheizt wird, werden alle Keime durch die hohe Heizungstemperatur, die in allen Betriebszuständen über 134°C liegt, abgetötet. (Die Hygienevorschriften für die Dampfsterili sation besagen, daß eine allgemein und gesetzlich akzeptierte Keimreduzierung erreicht wird, wenn die Keime einer Temperatur von 134°C für drei Minuten ausgesetzt sind.)

Die erfindungsgemäße Ausführungsform des Beatmungsanfeuchters weist einen Verdampfer auf, der bis auf eine Einlaßöffnung an seiner Eingangsseite und eine Auslaßöffnung an seiner Ausgangsseite einen geschlossenen Innenraum besitzt, welcher teilweise oder vollständig mit einem porösen Material gefüllt ist. Die ge schlossene Bauweise ist aus hygienischen Gründen vorteilhaft, während die Füllung mit porösem Material zu einer gleichmäßigen Dampferzeugung führt, weil dem sogenannten Leidenfrost-Effekt vorgebeugt wird. Der Verdampfer hat ein zylinderförmiges Gehäuse, an dessen Außenseite eine elektrisch betriebene Heizung angeordnet ist.

Der Leidenfrost-Effekt tritt bei der Verdampfung von Wasser auf heißen Oberflächen auf. Dabei wird unterhalb eines Wassertropfens Dampf gebildet, der den Wassertropfen trägt und ihn vor der weiteren Wärmezufuhr isoliert, so dass er auf der Oberfläche über längere Zeit schwebt. Dieser Effekt kann sehr störend wirken, weil die Verdampfung dadurch zeitlich verzögert werden kann und nicht gleichmäßig erfolgt. Eine einem Verdampfer mit einer Oberflächentemperatur von über 100°C zugeführte Wassermenge würde pulsationsartig verdampfen, zum Teil durch Zischgeräusche begleitet. Bei dem aus der DE 43 12 793 C2 bekannten Beatmungsanfeuchter wird diesem Problem mit Hilfe einer dünnen Kanüle entgegengewirkt. Diese Kanüle kann jedoch leicht verstopfen, außerdem bilden sich auch am Austritt der Kanüle wieder kleine Tröpfchen, die ungleichmäßig verdampfen.

In der erfindungsgemäß angegebenen Ausführungsform des Beatmungsan feuchters ist das Leidenfrost-Problem durch die Verwendung einer sehr großen Oberfläche gelöst, auf die das Wasser direkt unterhalb der Verdampfungs temperatur (100°C) geleitet wird. Das ist mit verschiedenen Materialien möglich, die eine große Oberfläche bereitstellen.

Besonders geeignete poröse Materialien sind Glassinter, Keramiksinter, Stahlsinter, Kupfersinter, Messingsinter oder auch Kupferwolle. Obwohl Glas-, Keramik- und nichtrostender Stahlsinter keine gute Wärmeleitung besitzen, eignen sich diese Materialien deshalb besonders, weil sie antikorrosiv sind. Die schlechte Wärmeleitung kommt dem Temperaturgradienten in dem Verdampfer zugute; somit läßt sich an der Eingangsseite das kalte Wasser zuführen bei einer Temperatur zwischen der Raumtemperatur und max. 99°C, ohne daß es verdampft, und auf der Ausgangsseite läßt sich der überhitzte Dampf mit z. B. 140°C bis 300°C abführen, ohne daß er Kondensat oder Aerosole mit sich führt.

Vorzugsweise ist zwischen der Ausgangsseite des Verdampfers und dem Atemgaskanal eine thermische Isolierung vorgesehen. Der Verdampfer des Beatmungsanfeuchters wird nämlich ständig auf einer vorgegebenen Temperatur gehalten, die im normalen Arbeits bereich des Beatmungsanfeuchters zwischen 140 und 300°C liegt, je nach relativer Feuchtigkeit und Temperatur des Atemgases. Da die Austrittsöffnung des Verdampfers vorzugsweise in den Atem gaskanal des Atemsystem hineinragt, würde beim Fehlen einer thermischen Isolierung durch diese Verbindung und die Heizung eine nicht unwesentliche Wärmemenge auf das Atemsystem übertra gen werden. Auch ohne Zufuhr und Verdampfung von Wasser würde sich so das trockene Atemgas erwärmen, und eine unabhängige Einstellung der Atemgastemperatur und der relativen Atemgas feuchtigkeit wäre schwieriger. Durch die thermische Isolierung zwischen der Ausgangsseite des Verdampfers und dem Atemgaskanal wird die Wärmeleitung zwischen beiden Elementen deutlich redu ziert. Nur die Austrittsöffnung des Verdampfers ragt in das Atemsystem hinein. Sobald jedoch kein Wasser mehr verdampft wird, tritt aus dieser Öffnung fast keine Wärme mehr aus. Es bleiben nur noch geringe, konvektive Wärmeanteile übrig, die im normalen Betrieb zu vernachlässigen sind.

Vorzugsweise weist die Dosiereinrichtung eine Dosierpumpe auf. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Beat mungsanfeuchter weist die Dosierpumpe eine Schlauchpumpe auf, deren Laufgeschwindigkeit einstellbar ist und die mit einem flexiblen Schlauch in Wirkverbindung steht, der mit seinem einen Ende mit einem Wasserreservoir verbunden oder verbindbar ist und der mit seinem anderen Ende mit der Eingangsseite des Verdamp fers in Verbindung steht.

Ein derartig gestalteter Beatmungsanfeuchter hat praktisch keine Verbrauchsteile mehr, bis auf das zum Betrieb notwendige Wasser. Vorzugsweise erfolgt die Versorgung mit sterilem, minearalfreien Wasser über einen flexiblen, handelsüblichen Beutel (Infu sionsbeutel), der vorzugsweise über ein handelsübliches Infu sionsbesteck mit dem Beatmungsanfeuchter verbunden wird. Zwi schen dem Beutel und dem Verdampfer befindet sich die Dosier pumpe (Schlauch- oder Peristaltikpumpe), durch die der flexible Schlauch gelegt ist. Einem etwaigen Verschleiß des Schlauches durch die Schlauchpumpe kann dadurch entgegengewirkt werden, daß der Schlauch nach Entleerung des Beutels ausgewechselt wird. Dieses Anfeuchtungsprinzip erfordert systembedingt nur geringe Betriebskosten, die sich nur aus den reinen Wasserkosten inklu sive den Verpackungskosten ergeben.

Die Schlauchpumpe kann für eine Lebensdauer hergestellt werden, die der Lebensdauer des Beatmungsanfeuchters entspricht. Das gleiche gilt für die Heizung des Verdampfers, die praktisch keine Verschleißteile hat.

Vorzugsweise ist die Dosierpumpe dazu eingerichtet, bei Unter brechung der Strömung des Atemgases zur Förderung einer vorgege benen Wassermenge aus dem Verdampfer rückwärts zu laufen. Die Dosierpumpe kann auch dazu eingerichtet sein, bei Beginn der Strömung des Atemgases zur Förderung einer vorgegebenen zusätz lichen Wassermenge in den Verdampfer schneller zu laufen.

In dem Verdampfer befindet sich nämlich, je nach Größe der Kon struktion, eine gewisse Menge Wasser auf der kalten Seite des Systems. Bei Unterbrechung der Atemgasströmung mit entsprechen der Unterbrechung der Wasserzufuhr zu dem Verdampfer würde ein Teil dieser Wassermenge jedoch noch weiter verdampfen, weil sich z. B. das Gehäuse und das Sintermaterial des Verdampfers auf einer hohen Temperatur befinden und noch viel Wärme gespeichert ist. Dies würde zu einem Nachlauf der Verdampfung führen, was unerwünscht sein kann. Zum Beispiel würde dieser Wasserdampf noch in das Atemsystem geleitet werden und dort auskondensieren. Erst bei der Wiederkehr der Atemgasströmung würde diese Wasser menge wieder von Atemgas aufgenommen werden.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dieses Problem dadurch gelöst, daß die Dosierpumpe beim Stillstand der Atemgasströmung um einen einstellbaren Betrag rückwärts läuft und das Restwasser aus dem Verdampfer zurückpumpt. Damit wird dem Verdampfer der größte Teil der Wassermenge entzogen, und es kann nur noch der Teil des Wassers in das Atemsystem gelangen, der sich schon als Dampf im Überhitzer (also im Bereich der Ausgangsseite des Verdampfers) befindet. Dadurch wird die Dyna mik des Beatmungsanfeuchters verbessert, und zum Beispiel das bei allen Beatmungsanfeuchtern gefürchtete Überschwingen der Temperatur nach Stillstand der Atemgasströmung wird vermieden.

In ähnlicher Weise kann der Beatmungsanfeuchter schneller auf eine höhere Temperatur gebracht werden, indem die Dosierpumpe für eine kurze Zeit etwas mehr Wasser fördert, als es die Was serbilanz erfordert.

Grundsätzlich könnte der erfindungsgemäße Beatmungsanfeuchter ohne eine Überwachung der Atemgastemperatur und/oder der relati ven Atemgasfeuchtigkeit betrieben werden. Wenn die pro Zeitein heit durchströmende Atemgasmenge und die Anfangstemperatur und die Anfangsfeuchtigkeit des Atemgases bekannt sind, können näm lich die Laufgeschwindigkeit der Dosiereinrichtung und die Heiz leistung des Verdampfers so eingestellt werden, daß sich die ge wünschte relative Atemgasfeuchtigkeit und die gewünschte Atem gastemperatur ergeben. In einer bevorzugten Auführungsform wird aber eine zuverlässigere und einfachere Betriebsweise des Beat mungsanfeuchters durch eine Steuer- und Regeleinrichtung er reicht, die dazu eingerichtet ist, die Dosiereinrichtung und die Heizung des Verdampfers in Antwort auf Vorgaben für die Soll werte der Atemgastemperatur und/oder der relativen Atemgasfeuch tigkeit und auf Signale für die Istwerte der Atemgastemperatur und/oder der relativen Atemgasfeuchtigkeit zu steuern. Vorzugs weise sind ein mit der Steuer- und Regeleinrichtung verbundener Temperatursensor zur Erfassung des Istwertes der Atemgastempe ratur und ein mit der Steuer- und Regeleinrichtung verbundener Feuchtesensor zur Erfassung des Istwertes der relativen Atem gasfeuchtigkeit vorgesehen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen näher beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Beatmungsanfeuchters,

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit der Atem gastemperatur von der Heizungstemperatur des Verdamp fers für zwei unterschiedliche absolute Wasseranteile im Atemgas für einen konstanten Atemgas-Flow von 30 l/min,

Fig. 3 eine graphische Darstellung des Verlaufs der Atemgas temperatur, des absoluten Wasseranteils im Atemgas und der relativen Atemgasfeuchtigkeit für einen konstanten Atemgas-Flow von 30 l/min bei stufenweiser Verminderung der dem Verdampfer pro Zeiteinheit zugeführten Wasser menge,

Fig. 4 eine graphische Darstellung des Verlaufs der Atemgas temperatur, des absoluten Wasseranteils im Atemgas und der relativen Atemgasfeuchtigkeit bei Unterbrechung des Atemgas-Flows von 30 l/min für 1 min und

Fig. 5 eine graphische Darstellung des Verlaufs der Atemgas temperatur, des absoluten Wasseranteils im Atemgas und der relativen Atemgasfeuchtigkeit beim Einschalten des Beatmungsanfeuchters.

Zunächst wird eine thermodynamische Betrachtung durchgeführt, die an einem Beispiel die Grundlagen der Funktionsweise des Beatmungsanfeuchters veranschaulicht. Daraus wird ersichtlich, wie erfindungsgemäß die für die Befeuchtung des Atemgases not wendige Wassermenge pro Zeiteinheit entsprechend der pro Zeit einheit durchströmenden Atemgasmenge (Atemgas-Flow) richtig zudosiert wird, so daß jede gewünschte Atemgasfeuchtigkeit er reicht werden kann. Die gewünschte Atemgastemperatur kann un abhängig davon über die Heizungstemperatur des Verdampfers ein gestellt werden.

Bei der thermodynamischen Betrachtung der Befeuchtung läßt sich errechnen, daß eine Temperatur des satten Naßdampfes bzw. über hitzten Dampfes von 120°C nicht ausreicht, um Atemgas einerseits von z. B. 25°C auf 37°C zu erwärmen und gleichzeitig auf ca. 100% zu befeuchten. Dafür ist die Temperatur viel zu niedrig. So kann bei vorbekannten Beatmungsanfeuchtern, die bei einer Verdampfer temperatur von 120°C arbeiten, eine unerwünschte Kondensation auftreten.

Will man eine Kondensation verhindern, muß man eine Dampftempe ratur von z. B. 250°C erzeugen. Mit der Enthalpie des Dampfes wird das Atemgas von z. B. 25°C auf 37°C erwärmt, ohne daß ein Teil des Dampfes kondensiert. Zwischen der zur Befeuchtung er forderlichen Wassermenge pro Zeiteinheit und der pro Zeiteinheit durchströmenden Atemgasmenge (Atemgas-Flow) besteht im allgemei nen eine einfache proportionale Beziehung. Zur weiteren Erläute rung dient das folgende Zahlenbeispiel.

a) Berechnung der notwendigen Wassermenge

Die für die Befeuchtung des Atemgases notwendige Wassermenge pro Zeiteinheit (dx/dt) ergibt sich aus dem absoluten Wasseranteil (w) im Atemgas und dem Atemgas-Flow (dV/dt):

dx/dt = dV/dt.w

Wie man aus der Gleichung ersieht, ist dx/dt proportional zum Atemgas-Flow, also sehr einfach über eine Proportionalregelung einstellbar.

Bei 100% r. F. kann Luft (als übliches Atemgas) bei normalem Luftdruck 42,5 mg Wasser pro Liter Luft aufnehmen. 50% r. F. entsprechen dann der Hälfte dieser Wassermenge (21,25 mg/l).

Bei einem Atemgas-Flow von 10 l/min wird für eine Anfeuchtung auf 100% r. F. die folgende Wassermenge benötigt:

dx/dt = dV/dt.w = 10 l/min.42,5 mg Wasser/l = 425 mg/min

Bei höheren oder niedrigeren Atemgastemperaturen erhöhen sich bzw. erniedrigen sich die absoluten Wasseranteile gemäß der Dampfdrucktafel für feuchte Luft. Das kann in dem Algorithmus für die Anfeuchtung entsprechend berücksichtigt werden.

b) Notwendige Dampftemperatur

Zur Aufheizung des Atemgases (Luft) von 25°C auf 37° wird die folgende Wärmemenge benötigt:

Enthalpie h_L = m_L.C_pL.Delta T_L h_L = 1 g.1,005 J/(g.K).12 K = 12,06 J (pro g Luft)

Notwendige Dampftemperatur zur Aufheizung der Luft

h_L

= h_D

= m_D

.C_pD

.Delta T_D

= 12,06 J (pro g Luft)

Mit C_pD = 1,85 J/(g.K) und m_D = 42 mg Wasser auf 1 g Luft er gibt sich:

Delta T_D = h_L/(m_D.c_pD) = 12,06.10³ J.g.K/(42 g.1,85 J) = 0,15.10³ K = 150 K

Notwendige Dampftemperatur T_D = Atemgastemperatur + 150 K

Mit Hilfe dieser thermodynamischen Gleichung läßt sich auch eine Fehlerrechnung aufstellen. Eine Änderung von 12,5 K in der Dampftemperatur ergibt eine Änderung der Lufttemperatur von 1 K. Das heißt, mit Hilfe der Dampftemperatur läßt sich die Atemgas temperatur linear regeln.

Wird eine geringere Atemgasfeuchtigkeit als 100% r. F. gewünscht, muß die zur Aufheizung der Luft notwendige Enthalpie in einer höheren Dampftemperatur zugeführt werden. Zum Beispiel bei einer um 10% reduzierten Atemgasfeuchtigkeit muß die Dampftemperatur um ca. 15 K erhöht werden, um die gleiche Atemgastemperatur zu erreichen.

In Fig. 1 ist in schematischer Ansicht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Beatmungsanfeuchters gezeigt.

Ein handelsüblicher Wasserbeutel 1, z. B. ein Infusionsbeutel mit demineralisiertem Wasser, dient als Wasserreservoir und ist über einen Verbindungsschlauch 2, der z. B. als handelsübliches Infu sionsbesteck gestaltet sein kann, an den Beatmungsanfeuchter angeschlossen. Der Wasserbeutel kann außerhalb des in Fig. 1 nicht eingzeichneten Gehäuses des Beatmungsanfeuchters angeord net sein, aber auch innerhalb des Gehäuses in einem dafür vor gesehenen Fach.

Der Verbindungsschlauch 2 führt zu einem flexiblen Schlauch, der durch eine von einem Pumpenantrieb 10 angetriebene Schlauchpumpe (Peristaltikpumpe) 3 gelegt ist. Die Laufgeschwindigkeit des Pumpenantriebs 10 ist einstellbar (im Ausführungsbeispiel auch umkehrbar) und wird an die pro Zeiteinheit zu fördernde Wasser menge angepaßt. Der Verbindungsschlauch 2 kann einstückig mit dem durch die Schlauchpumpe 3 gelegten flexiblen Schlauch ausge bildet sein. Der flexible Schlauch mündet in die Einlaßöffnung E eines Verdampfers 4.

Der Verdampfer 4 hat im Ausführungsbeispiel ein zylinderförmiges Gehäuse, an dessen Außenseite eine elektrisch betriebene Heizung 7 angeordnet ist. Im Innenraum des Gehäuses des Verdampfers 4 befindet sich feinporiges Sintermaterial 6. In der Nähe der Aus laßöffnung A des Verdampfers 4 schließt sich an das Gehäuse des Verdampfers 4 eine rohrförmige thermische Isolierung 8 an, die als Verbindung zwischen dem Verdampfer 4 und einem Atemgaskanal 5 des Atemgassytems dient, mit dem der Beatmungsanfeuchter betrieben wird.

Das über die Einlaßöffnung E in den Verdampfer 4 gelangende Wasser wird im unteren Bereich des Verdampfers 4 verdampft und der nach oben steigende Dampf danach weiter erwärmt, so daß er eine Temperatur deutlich oberhalb von 100°C erreicht und demnach überhitzt (also nicht gesättigt) ist. Der obere Bereich des Verdampfers 4 wirkt also als Überhitzer. Das Sintermaterial ver hindert ein Auftreten des Leidenfrost-Effekts (siehe oben).

Vorzugsweise ist das in Fig. 1 dargestellte Stück des Atemgas kanals 5 ein Teil des Beatmungsanfeuchters, wobei weitere Kom ponenten des Atemgassystems, die nicht Gegenstand dieser Anmel dung sind, an dieses Stück angekuppelt werden, um den Beatmungs anfeuchter an das Atemgassystem anzuschließen. Er ist aber auch denkbar, daß der Beatmungsanfeuchter an der thermischen Isolie rung 8 endet und an einer darauf abgestimmten Anschlußstelle mit dem Atemgassystem verbunden wird.

Wie man aus der obigen thermodynamischen Betrachtung sieht, ist eine unabhängige Regelung von Atemgasfeuchtigkeit und Atemgas temperatur mit dieser Anordnung erreichbar über die Dosierung der Wassermenge und über die Temperatur des Dampfes. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist diese Abhängigkeit durch Laborversuche bestätigt.

Entsprechend der Größe des Atemgas-Flows wird die pro Zeitein heit erforderliche Wassermenge proportional über eine Pumpe (Schlauchpumpe 3) zudosiert. Die relative Atemgasfeuchtigkeit ergibt sich allein aus der oben angegebenen Beziehung. Eine Feuchtemessung ist also nicht zwingend erforderlich. Zur Anzeige der realen Feuchte und zur Korrektur der Regelung kann jedoch ein Feuchtesensor 9 vorgesehen sein, der vorzugsweise auf der Abgangsseite des Atemgaskanals 5 angeordnet ist (siehe Fig. 1).

Bei Beatmungsgeräten, die über ein Gebläse aus der Umgebungsluft die Atemluft zur Verfügung stellen und nicht mit einem trockenen Druckgas arbeiten, muß die in der Umgebungsluft vorhandene Feuchte berücksichtigt werden. Bei einer derartigen Anordnung bietet sich eine Feuchtemessung auf der Umgebungsseite vor dem Gebläse an bzw. im Atemgaskanal 5, um die pro Zeiteinheit zuge führte Wassermenge korrigieren zu können.

Es ist auch denkbar, die Wasserzufuhr direkt mit einem Feuchte fühler auf der Atemgasseite (z. B. dem Feuchtesensor 9) zu über wachen und über eine proportionale Regelung zu führen. Dann ist der Beatmungsanfeuchter nicht darauf angewiesen, den Atemgas- Flow des Beatmungsgerätes bzw. die Feuchte der Umgebung (bei einem mit Gebläse angetriebenen Beatmungsgerät) zu kennen. Das Feuchtesignal wird ausgewertet und die pro Zeiteinheit zuzufüh rende Wassermenge so lange erhöht, bis die gewünschte relative Atemgasfeuchtigkeit bei der gewünschten Atemgastemperatur er reicht wird. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, kann aus der ge wünschten Atemgastemperatur auf die notwendige Temperatur bzw. Leistung der Heizung 7 geschlossen werden, entweder über die oben angegebenen Algorithmen oder auch durch ein entsprechendes Kennlinienfeld.

Vorzugsweise wird die Atemgastemperatur am Ende des Beatmungs anfeuchters gemessen (z. B. mit Hilfe eines Temperatursensors 91, der als Baueinheit mit dem Feuchtesensor 9 ausgeführt ist), wobei die Heizleistung des Verdampfers 4 über einen Regler ge führt wird. Bei Absinken der Atemgastemperatur wird die Heiz leistung erhöht und damit die Dampftemperatur so lange erhöht, bis die gewünschte Atemgastemperatur wieder erreicht wird.

In Fig. 1 ist schematisch eine Steuer- und Regeleinrichtung 11 eingezeichnet, die die Laufgeschwindigkeit der Schlauchpumpe 3 und die Leistung der Heizung 7 in Antwort auf Signale für die Istwerte der Atemgastemperatur und der relativen Atemgasfeuch tigkeit von dem kombinierten Temperatursensor 91 und Feuchtesen sor 9 regelt. Die Sollwerte können der Steuer- und Regeleinrich tung 11 vorgegeben werden. Die Steuer- und Regeleinrichtung 11 steuert optional auch den Rückwärtslauf oder Schnellauf der Schlauchpumpe 3 beim Unterbrechen oder Anfahren des Atemgas- Flows, wie oben erläutert.

Im realen Einsatz des Beatmungsanfeuchters muß mit toleranzbe hafteten Werten gerechnet werden, insbesondere mit einer nur ungenau bekannten oder schwankenden Förderleistung der Dosier einrichtung oder mit Abweichungen beim Atemgas-Flow. So können also zum Beispiel die dem Verdampfer pro Zeiteinheit zugeführte Wassermenge oder die Vorgabe oder Messung für den Atemgas-Flow um eine jeweilige Toleranzbreite falsch sein, aber auch die Heizungstemperatur. Im Idealfalle können die Atemgastemperatur und die relative Atemgasfeuchtigkeit genau eingeregelt werden, wenn ein präziser Temperatursensor und ein präziser Feuchtesen sor im Bereich des erwärmten und befeuchteten Atemgases zur Ver fügung stehen.

Insbesondere Feuchtesensoren sind jedoch teuer und oft ungenau. Ferner macht Kondensation von Wasser am Feuchtesensor eine aus sagekräftige Messung der relativen Atemgasfeuchtigkeit unmög lich. Im folgenden werden daher Möglichkeiten beschrieben, wie der Beatmungsanfeuchter auch ohne Feuchtesensor zuverlässig be trieben und trotzdem eine konstante Feuchte eingehalten werden kann.

Betrachtet man das System unter dem Gesichtspunkt der oben er wähnten Toleranzen, ergeben sich im wesentlichen zwei Möglich keiten zur Kompensation.

1. Die Atemgastemperatur am Ausgang des Beatmungsanfeuchters soll auf einem Sollwert gehalten werden. Falls sich Fehler bei der Bestimmung des Atemgas-Flow und/oder in der Wasserdosierung einstellen, wird sich die Atemgastemperatur ändern. Durch eine entsprechende Erhöhung oder Erniedrigung der Heizungstemperatur, also der Dampftemperatur, kann die Atemgastemperatur angepaßt werden.
Die Atemgastemperatur läßt sich also über die Höhe der Heizungs temperatur regeln. Da die wahren Größen von Atemgas-Flow und Wasserdosierung mit Toleranzen (Meß- bzw. Dosierfehlern) behaf tet sind, kann allerdings die relative Atemgasfeuchtigkeit von der gewünschen Einstellung abweichen. Beispiel: Wenn der Atem gas-Flow um +10% höher ist und die pro Zeiteinheit dem Ver dampfer zugeführte Wassermenge um -10% geringer, weicht die relative Atemgasfeuchtigkeit um ca. -15% vom Sollwert ab.
2. Eine andere Möglichkeit ist, die dem Verdampfer pro Zeitein heit zugeführte Wassermenge entsprechend der Abweichung der Atemgastemperatur von dem Sollwert zu verändern. Dies setzt voraus, daß die Heizungstemperatur nur einen geringen Fehler hat und der aus dem Verdampfer austretende Wasserdampf die Heizungs temperatur annimmt (beides Bedingungen, die in der Praxis in der Regel erfüllt sind). Abweichungen der Atemgastemperatur sind in diesem Fall auf eine Fehldosierung der dem Verdampfer pro Zeit einheit zugeführten Wassermenge zurückzuführen und können zum Regeln genutzt werden.

Dazu wird zunächst die Heizungs- oder Wasserdampftemperatur rechnerisch anhand der thermodynamischen Formeln bestimmmt, wie oben ausgeführt, und die dem Verdampfer pro Zeiteinheit zuzufüh rende Wassermenge wird entsprechend dem vorgegebenen Atemgas- Flow bestimmt. Bei Abweichungen der Atemgastemperatur vom Soll wert läßt sich die erforderliche Veränderung der Wasserdosierung aus einer Betrachtung der Enthalpieänderungen berechnen, indem die Beziehungen

m_L.C_pL.Delta T_L = h_L = h_D = m_D.C_pD.Delta T_D

für die Istwerte und für die Sollwerte aufgestellt und durchein ander dividiert werden. Es ergibt sich:

wobei
T_Ls = Solltemperatur Atemgas
T_Li = Isttemperatur Atemgas
T₀ = Isttemperatur vor dem Beatmungsanfeuchter
T_D = Wasserdampftemperatur (Heißdampf)

Die Atemgastemperatur läßt sich demnach über eine Veränderung der Wasserdosierung, also der dem Verdampfer pro Zeiteinheit zugeführten Wassermenge, einstellen. Eine Regelung im klassi schen Sinne ist nicht erforderlich. Jede Abweichung der Atem gastemperatur von dem Sollwert ergibt eine neue Bestimmung (Ein stellung) einer veränderten Wasserdosierung.

Dabei bleibt die relative Atemgasfeuchtigkeit auch bei fehlerbe hafteten Werten für den Atemgas-Flow und die Wasserdosierung konstant. Beispiel: Bei einer Abweichung des Atemgas-Flow um + 10% und der pro Zeiteinheit dem Verdampfer zugeführten Wasser menge um -10% wird die Wasserdosierung entsprechend der oben angegebenen Gleichung kompensiert. Sowohl die Atemgastemperatur als auch die relative Atemgasfeuchtigkeit erreichen ihre Soll werte.

Mit Hilfe dieser Vorausberechnung der Wasserdampftemperatur und der Wasserdosierung und entsprechender Kompensation aufgrund der erreichten Atemgastemperatur läßt sich eine sehr zuverlässige und genaue Anfeuchtung des Atemgases durchführen. Es ergeben sich die folgenden Vorteile:

- Die relative Atemgasfeuchtigkeit ist genau bestimmbar und kann dem Anwender angegeben werden, ohne daß die Atemgasfeuch tigkeit selbst gemessen werden muß.
- Eine Kondensation von Wasserdampf in den Beatmungsschläuchen kann auf diese Weise zuverlässig verhindert werden.
- Die sich im realen Anwendungsfall einstellenden Toleranzen werden durch die angegebene Berechnung über die Enthalpiever hältnisse Soll/Ist vollständig kompensiert.

Für die genaue Vorausbestimmmung der Atemgastemperatur und der relativen Atemgasfeuchtigkeit muß die Temperatur vor dem Beat mungsanfeuchter (T₀) gemessen werden. Dies kann mit einem ein fachen Temperatursensor (z. B. Pt 100, NTC) preiswert und zuver lässig erfolgen.

Die Fig. 2 bis 5 zeigen an einem Prototypen des Beatmungs anfeuchters gewonnene Meßergebnisse. Alle Meßwerte sind direkt hinter dem Beatmungsanfeuchter gemessen worden, und zwar ohne Verwendung eines Schlauchsystems. Damit sind die Charakteristi ken des Beatmungsanfeuchters besser analysierbar. Im praktischen Einsatzfall mit Schlauchsystem sind im allgemeinen trägere Ver haltensweisen erkennbar.

Fig. 3 zeigt den Verlauf von Atemgastemperatur T_A (°C), Wasser anteil w (g/m³) und relativer Atemgasfeuchte (% r. F.) bei unter schiedlicher Wasserdosierung für einen konstanten Atemgas-Flow von 30 l/min. Es zeigt sich, daß bei stufenweiser Verminderung der Wasserdosierung von 70 ml/h um jeweils 10 ml/h bis auf 0 ml/h Wasser (Wa) die relative Atemgasfeuchtigkeit und der Was seranteil schrittweise geringer werden. Die Atemgastemperatur T_A geht auch etwas zurück, wie es sich aus der thermodynamischen Berechnung ergibt. Die Heizungstemperatur wurde in diesem Aufbau konstant bei 250°C gehalten. Falls die Atemgastemperatur kon stant geregelt werden soll, hätte die Heizungstemperatur schrittweise erhöht werden müssen.

Fig. 4 zeigt den zeitlichen Verlauf bei Unterbrechung des Atem gas-Flows von 30 l/min für ca. 45 Sekunden. Nach Wiedereinschal ten des Atemgas-Flows steigen für ca. 30 sec die relative Atem gasfeuchtigkeit und der Wasseranteil an. Auf die Atemgastempera tur T_A hat dies nur einen geringen Einfluß.

Fig. 5 zeigt den zeitlichen Verlauf beim Einschalten des Beat mungsanfeuchters auf einen Atemgas-Flow von 30 l/min und bei vorgeheiztem Verdampfer. Der Beatmungsanfeuchter ist sehr schnell gegenüber bekannten Systemen, die durchschnittlich 10 bis 30 Minuten benötigen, bis sie die gewünschte Atemgastempera tur T_A erreichen. Der erfindungsgemäße Beatmungsanfeuchter benö tigt nur 3 Minuten, bis er seine höchste Leistung erreicht.

Fig. 2 zeigt die Abhängigkeit der Atemgastemperatur T_A von der Heizungstemperatur T_D für zwei unterschiedliche Wasseranteile bei einem Atemgas-Flow von 30 l/min. Daraus ist zu entnehmen, daß sich der Beatmungsanfeuchter verhält, wie von der Theorie der Thermodynamik her erwartet. Beide Parameter, die Atemgastempera tur und die relative Atemgasfeuchtigkeit, können unabhängig voneinander eingestellt und dem Atemgassystem zur Verfügung gestellt werden. Die Kurve - A - gibt dabei die Grenze zwischen dem Kondensationsbereich (links) und dem Dampfbereich (rechts) an.

Der erfindungsgemäße Beatmungsanfeuchter ist also, zusammenge faßt gesagt, sehr einfach im Aufbau und kann kostengünstig her gestellt werden.

Der Beatmungsanfeuchter läßt sich praktisch ohne Verschleißteile ausgeführen, die regelmäßig ausgetauscht bzw. gereinigt und sterilisiert werden müssen, wie bei den bisher bekannten Syste men. Die Betriebskosten sind deshalb gering.

Der Beatmungsanfeuchter kann eine geschlossene sterile Wasser versorgung anwenden, was eine Verkeimung verhindert. Der Beat mungsanfeuchter selbst arbeitet mit Temperaturen, die über der bekannten Sterilisationstemperatur von 134°C liegen. Selbst bei längerem Stillstand des Anfeuchters kann ein Keimbefall nur in dem Verdampfer/Überhitzer erfolgen, der sich aber unmittelbar beim Einschalten selbst sterilisiert. Auch bei Verwendung von verkeimtem Wasser würde sich der Beatmungsanfeuchter selbst sterilisieren, so daß der Patient immer hygienisch geschützt ist.

Die Atemgastemperatur und und die relative Atemgasfeuchtigkeit lassen sich unabhängig regeln. Die Atemgastemperatur wird über die Heizleistung des Verdampfers geregelt, die relative Atem gasfeuchtigkeit über die Dosierung der pro Zeiteinheit in den Verdampfer geleiteten Wassermenge.

Überhitzungserscheinungen ("Hot-shot's") bei Stillstand des Atemgas-Flows und lange Aufwärmzeiten können durch eine besonde re Dynamik der Wasserdosierung eliminiert werden, indem z. B. die Dosierpumpe bei Stillstand des Atemgas-Flows Wasser zurückför dert.

Claims

1. Beatmungsanfeuchter,
mit einer Dosiereinrichtung (3, 10) und
mit einem elektrisch beheizten Verdampfer (4), der ein zylinder förmiges Gehäuse besitzt, welches bis auf eine Einlaßöffnung an seiner Eingangsseite (E) und einer Auslaßöffnung an seiner Ausgangsseite (A) einen geschlossenen, mit einem porösen Material (6) gefüllten Innenraum aufweist, wobei die Eingangs seite (E) mit der Dosiereinrichtung (3, 10) in Verbindung steht und die Ausgangsseite (A) mit einem von Atemgas durchströmten Atemgaskanal (5) in Verbindung steht oder verbindbar ist und
mit einer elektrischen Heizung (7), die an der Außenseite des Gehäuses angeordnet ist,
wobei die Dosiereinrichtung (3, 10) dazu eingerichtet ist, die zur Befeuchtung des Atemgases auf eine vorgegebene relative Atemgasfeuchtigkeit bei einer vorgegebenen Atemgastemperatur erforderliche Wassermenge pro Zeiteinheit in Abhängigkeit von der pro Zeiteinheit durchströmenden Atemgasmenge dem Verdampfer (4) zuzuführen, und
wobei der Verdampfer (4) dazu eingerichtet ist, Wasserdampf mit einer Temperatur oberhalb von 134°C bereitzustellen, der bei Mischung mit dem anzufeuchtenden Atemgas das Atemgas auf die vorgegebene Atemgastemperatur erwärmt.

2. Beatmungsanfeuchter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Material ein Sintermaterial (6) oder Kupferwolle aufweist.

3. Beatmungsanfeuchter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Ausgangsseite des Verdampfers (4) und dem Atemgaskanal (5) eine thermische Isolierung (8) vorgesehen ist.

4. Beatmungsanfeuchter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiereinrichtung (3, 10) eine Dosierpumpe (3, 10) aufweist.

5. Beatmungsanfeuchter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierpumpe (3, 10) dazu eingerichtet ist, bei Unterbrechung der Strömung des Atemgases zur Förderung einer vorgegebenen Wasser menge aus dem Verdampfer (4) rückwärts zu laufen.

6. Beatmungsanfeuchter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierpumpe (3, 10) dazu eingerichtet ist, bei Beginn der Strömung des Atemgases zur Förderung einer vorgegebenen zusätzlichen Wassermenge in den Verdampfer (4) schneller zu laufen.

7. Beatmungsanfeuchter nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierpumpe eine Schlauchpumpe (3, 10) aufweist, deren Laufgeschwindigkeit einstellbar ist und die mit einem flexiblen Schlauch in Wirkverbindung steht, der mit seinem einem Ende mit einem Wasserreservoir (1) verbunden oder verbindbar ist und der mit seinem anderen Ende mit der Eingangsseite (E) des Verdampfers (4) in Verbindung steht.

8. Beatmungsanfeuchter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Steuer- und Regeleinrichtung (11), die dazu eingerichtet ist, die Dosiereinrichtung (3, 10) und die Heizung (7) des Verdampfers (4) in Antwort auf Vorgaben für die Sollwerte der Atemgastemperatur und/oder der relativen Atemgasfeuchtigkeit und auf Signale für die Istwerte der Atemgastemperatur und/oder der relativen Atemgasfeuchtigkeit zu steuern.

9. Beatmungsanfeuchter nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen mit der Steuer- und Regeleinrichtung (11) verbundenen Temperatursensor (91) zur Erfassung des Istwertes der Atemgastemperatur.

10. Beatmungsanfeuchter nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch einen mit der Steuer- und Regeleinrichtung (11) verbundenen Feuchtesensor (9) zur Erfassung des Istwertes der relativen Atemgasfeuchtigkeit.

11. Beatmungsanfeuchter nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Regeleinrichtung (11) dazu einge richtet ist, bei einer Abweichung des gemessenen Istwertes T_Li der Atemgas temperatur von dem bekannten Sollwert T_Ls die pro Zeiteinheit dem Verdampfer (4) zugeführte Wassermenge m_D nach der Beziehung
nachzuregeln, wobei die Werte T₀ für die Isttemperatur vor dem Beatmungs anfeuchter und T_D für die Wasserdampftemperatur der Steuer- und Regelein richtung (1) bekannt sind.