SE510976C3 - Vaerme- och fuktvaexlingsfilter samt andningskrets innehaallande detta filtre samt saett att tillverka filtret - Google Patents

Description

510 976 2 som vanligen är impregnerade med hygroskopiska kemikalier såsom litiumklorid eller kalciumklorid för att kemiskt absorbera molekyler av vattenånga som finns i andedräkten som man utandas.

Den andra kategorin kallas "hygroskopiska (den andra generationen)" -värme- och fuktväxlingsfilter. Dessa är desamma som den första generationen men med tillsats av elektretfiltfiltermaterial.

Elektreter är material som upprätthåller en permanent elektrisk polaritet och som bildar ett elektriskt fält omkring sig utan att något yttre elektriskt fält finns. Sådana material avlägsnar mikroorganismer genom elektrostatisk växelverkan. Ett exempel på detta är visat i EP-Al-0011847.

EP-A2-0265163 beskriver användning av ett skikt av hydrofobt filtermaterial och ett skikt av hydrofilt skum inom ett hölje.

Skikten är bildade av icke-sammanfogade plana ark eller skivor som står i. kontakt med varandra. Det hydrofoba skiktet består av polypropylenfibrer som är elektrostatiskt laddade för att utföra virus- och bakteriefiltrering och tjänstgör således såsom en elektret i den andra filterkategorin. som har beskrivits ovan.

Skumskiktet är behandlat så att det absorberar fukt. Det tjänstgör som ett material som är likartat arrangemanget enligt EP-Al-0011847 med åtföljande olägenheter.

Den tredje kategorin inbegriper användning av ett hydrofobt membran som avlägsnar mikroorganismer genom ren filtrering och som kvarhåller fukt på ytan av membranet såsom resultat av hydrofobi- citeten.

Alla dessa tre filterkategorier arbetar på ungefär samma sätt.

Vid utandning kondenseras vattenånga sonlman utandas på filtret och vid inandning uppsamlar gaserna som man inandas vattenånga (och värme) från anordningen genom förångning. Mikroorganismer, såsom bakterier och virus, avlägsnas från luften som man inandas och utandas av filtren på deras respektive sätt.

Den första filterkategorin används f n i ringa grad. Dessa filter har låg verkningsgrad för borttagning av luftburna bakterier även då de är impregnerade med bakteriedödande medel. Till följd av sitt arbetssätt uppnår de dessutom inte maximal värme- och fukt- växlingsverkningsgrad.ögonblickligen, utan de har en förhållandevis lång acklimatiseringsperiod innan fasttillståndsnivåer uppnås.

Förutom detta har de relativt stora porer, varjämte de är relativt 510 976 3 tjocka, varigenom vätskor kan sugas in i porerna och passera genom hela materialet, vilket leder till ett vattenfyllt tillstånd och en åtföljande ökning av motståndet.

Den andra filterkategorin erbjuder förbättrade nivåer av mikroorganismfiltrering i jämförelse med den första generationens hygroskopiska filter. Emellertid kvarstår fortfarande problemet med att förorenade vätskor passerar genom skikten till följd av de relativt stora porstorlekarna. Dessutom, och såsom är diskuterat i hänvisningen Lloyd och Roe, kan det hända att filterverknings- graderna inte når värdet 99,9977% som har föreslagits såsom minimiborttagningsförhållandet för att ett filter skall vara lämpligt för klinisk användning.

Den tredje filterkategorin, där man använder sig av hydrofoba membraner, har' ytterst små. porer, vanligen lmed en alkoholvätt bubbelpunkt över 710 mm (28 tum) H20. Bubbelpunkten mäts enligt metoden som är angiven av American Society of Testing Materials.

Dessa hindrar förorenade vätskor från ätt passera vid vanliga ventilationstryck. Dessa filter tjänstgör också som ett hinder för vattenburna.mikroorganismer och gör det möjligt för verkningsgrader större än 99,9977% att uppnås. I många fall har hydrofoba membran- filter visat sig ge värme- och fuktväxling som är jämförbara med normal andning genom näsan. Optimal verkningsgrad då det gäller tillförsel av fukt inträffar nästan ögonblickligen.

Andedräkten som man andas ut innehåller vatten inte endast i form av små vattendroppar och globuler utan också vatten i form av vattenånga. Det är möjligt för sådan vattenånga att passera genom filtret och att därvid går förlorad för systemet. Detta innebär att vid inandning är inte allt vatten som vederbörande har andats ut disponibel för att göras fuktig. I regel utgör detta inte ett problem. Såsom emellertid är diskuterat i den tekniska rapporten med titeln "Use of the Pall Heat and Moisture Exchange Filter (HMEF) with Cold Humidification" av Belkowski och Brandwein hos Pall Corporation, publicerad år 1992 såsom Pall Technical Publi- cation PCCl92lOM, kan ett litet antal långtidsventilatorspatienter eventuellt kräva större tillförd mängd fukt än vad ett värme- och fuktväxlingsfilter av den tredje kategorin kan tillhandahålla. Den tekniska rapporten antyder att detta problem kan undanröjas genom att man inkluderar en befuktare i andningskretsen. Ett alternativt 510 976 4 försök att undanröja detta problem är att kombinera det hydrofoba materialet med ett hygroskopiskt material av typen som används i de första och andra kategorierna i syfte att absorbera vatten.

GB-A-2167307 visar ett värme- och fuktväxlingsfilter som innefattar omväxlande hydrofoba och hydrofila brickor anordnade i ett hus, varvid de hydrofila brickorna är impregnerade med ett hygroskopiskt material. Det är sannolikt att dessa blir vatten- fyllda.

Enligt en första aspekt av uppfinningen åstadkommes ett värme- och fuktväxlingsfilter som innefattar ett hus med en första del för anslutning till ett förråd av gas som är avsedd att inandas och en utandningsledning samt en andra del för anslutning till en person som inandas och utandas gasen, varvid huset innehåller en skiva eller ett ark av hydrofilt medium och en skiva eller ett ark av hydrofobt filtermedium anordnat i serie i en strömningsbana mellan de första och andra delarna, varjämte det hydrofila mediet ligger närmast den första delen i nämnda strömningsbana och det hydrofoba mediet har en alkoholbubbelpunkt över 710 mm (28 tum) H20 för bort- tagning av mikroorganismer.

I alla tre filterkategorierna är det väsentligt att filter- medierna inte ger upphov till ett så kraftigt tryckfall att det blir svårt att utföra inandning och utandning av luft. Detta är vanligen inte ett problem då det gäller filter i de första och andra kategorierna därför att porstorleken hos filtermedierna är tillräcklig för att inte ett tryckfall som är tillräckligt stort för att förorsaka ett problem skall uppstå. Filtren i den tredje kategorin kan emellertid vara utsatta för detta problem.

Företrädesvis är skivorna eller arken av filtermedium veckade.

Detta ger en större mediearea och minskar således tryckfallet.

Enligt en andra aspekt av uppfinningen åstadkommes ett sätt att tillverka ett värme- och fuktväxlingsfilter innefattande att man tar ett ark eller en skiva av hydrofobt medium med en alkohol- bubbelpunkt över 710 m (28 tum) H20 och som har två mittför varandra belägna ytor, vidare tar ett ark eller en skiva av hydrofilt medium. med två mittför varandra belägna ytor samt förbinder den ena ytan på det hydrofoba mediet med den ena ytan på det hydrofila mediet.

Det följande är' en mera. detaljerad beskrivning av en del 510 976 5 utföringsformer av uppfinningen såsom exempel, varvid hänvisas till bifogade ritningar, på vilka figur 1 är en schematisk ändvy av ett värme- och fuktväxlingsfilter som är framställt av veckade filter- medier, figur 2 är en schematisk vy av en första konfiguration av ett hydrofilt medium i filtret i figur 1, figur 3 är en schematisk vy av en andra utföringsform av ett hydrofilt medium i filtret i figur 1, figur 4 är en schematisk vy av en konstgjord patient för användning vid undersökning av värme- och fuktväxlingsverknings- graden hos ett filter, figur 5 visar den konstgjorda patienten i figur 4 kopplad till en ventilator i en första konfiguration som upprättas före undersökningar, figur 6 visar den konstgjorda patienten i figur 4 ansluten till en ventilator i en andra konfiguration för undersökning av värme- och fuktväxlingsverknings- graden och figur 7 är ett schematiskt diagram över utrustning som används för att fastställa verkningsgraden hos ett filter genom aerosolbelastning. x Med hänvisning till figur 1 innefattar filtret ett ark eller en skiva 10 av hydrofobt medium veckat med ett ark eller en skiva 11 av hydrofilt material. De båda skikten kan vara separata eller sammankopplade genom att de är sammanlaminerade eller sammanfogade medelst en godtycklig bekväm metod. Medierna är inneslutna i ett hus 12 med två öppningar 13, 14 som leder till varsin motsatt sida av mediet. Såsom är visat i figurerna 1 och 6 fyller de veckade medierna huset 12, varvid vecken på den ena sidan av mediet ligger nära intill den ena öppningen 13 medan vecken på den andra sidan av mediet ligger nära intill den andra öppningen 14.

Det hydrofoba mediet 10 består företrädesvis av medelst harts sammanfogade keramiska fibrer och avlägsnar mikroorganismer genom direkt mekanisk infångning och har därvid en alkoholvätt bubbel- punkt över 710 mm (28 tum) H20. Detta har uppmätts enligt American Society of Testing Materials metod för en sådan undersökning. Det hydrofila mediet utgörs företrädesvis av ett cellulosamaterial.

Materialet bör inte avge partiklar.

Företrädesvis har filtret ett tryckfall som är högst 3,0 cm H20 vid en luftström av 60 l/min och en aerosolbakterieborttagnings- verkningsgrad mätt enligt det nedan beskrivna aerosolbelastnings- provet lika med > 99,999%.

Det hydrofila mediet kan, såsom är visat i figur 2, utgöras av 510 976 6 ett kontinuerligt ark eller en kontinuerlig skiva av material. Som man ser i figur 3 skulle det emellertid kunna vara diskontinuerligt med en serie rader parallella, på avstånd från varandra anordnade slitsar belägna i mediet. Då sådana slitsar finns säkerställer de att det maximala tryckfallet över anordningen regleras av det hydrofoba mediet. Slitsarna tillåter strömning genom det hydrofila mediet om det "genomblöts" (dvs blir mättat med vatten).

Anordningen används vid "patientänden" i öppna andningssystem av det slag som huvudsakligen används vid intensivvård. Dessa system utnyttjas av patienter som undergår långtidsventilering och av patienter som till följd av sitt kliniska tillstånd kräver extra fukttillförsel samtidigt som de ventileras.

Ifrågavarande system innefattar en ventilator, ett rör som ansluter ventilatorn till en öppning hos anordningen på det hydrofila mediets 11 sida, och ett rör som förbinder den andra öppningen på det hydrofoba mediets sida med patienten som andas in resp andas ut gas från ventilatorn. Ett ventilsystem finns, vilket gör det möjligt för luft som patienten andas ut att ventileras via en utandningsledning sedan nämnda luft har passerat genom anord- ningen.

Vid användning genomblöts det hydrofoba mediet 10 inte med patientvätskor, varjämte det erbjuder lågt luftströmningsmotstånd samt hög verkningsgrad då det gäller borttagning av mikroorganismer genom mekanisk infångning.

Det hydrofila mediet ll arbetar på följande sätt. Vatten som passerar genom det hydrofoba mediet nästan helt och hållet i form av vattenånga infångas av det hydrofila mediet tack vare dettas hydrofila karaktär. Denna fukt sprider sig därefter över hela arean hos det hydrofila mediet 11. Härigenom passerar gaser som patienten andas in först genom det hydrofila mediet ll där de tar upp denna fukt innan de tar upp ytterligare fukt från det hydrofoba mediet på normalt sätt. Detta har således fördelen att befuktningsnivåerna ökas, varigenom behovet av användning av ytterligare en befuktare undviks.

Dessutom undanröjer det ytterligare ett problem med det hydrofoba mediet. Detta problem är det förhållandet att eftersom vatten inte sprids jämnt över ett hydrofobt medium kan det finnas områden hos mediet som inte är täckta av vatten. Härigenom kan man 'i I 5'10 9176 erhålla en passageväg som gaser som patienten inandas föredrar att ta genom det hydrofoba mediet, under vilken passage ringa eller ingen befuktning sker. Eftersom fukt sprids jämnt genom det hydrofila mediet erhålls kompensation för detta problem.

Potentialen för blockering av filtret medelst genomblötning av det hydrofila mediet - dvs genom att det hydrofila mediet blir mättat med vatten - undviks genom att man väljer ett cellulosa- material med lämplig porstorlek och tjocklek så att det har ett tryck som vid bubbelpunkten är tillräckligt lågt för att tillåta att överskottsvattnet går fritt under gasströmning. Exempelvis kan ett cellulosamaterial erhållas från Pall Corporation med en alkoholbubbelpunkt lika med 64 mm till 114 mm (2,5 tum till 4,5 tum) H20. Denna mäts i enlighet med metoden som är angiven av American Institute of Testing Materials.

Sammankoppling av skikten, där sådan förekommer, medför att det blir lättare att vecka skikten utan att det mellan skikten bildas gap för uppsamling av vatten. Dessutom är sammanfogningen för- delaktig på så sätt att den mildrar eller hindrar genomblötning av det hydrofila skiktet 11.

Det förhållandet att medierna 10, ll fyller huset 12 minimerar det skadliga rummet i huset 12. Detta är fördelaktigt därför att det minimerar volymen av återandad gas.

Det följande är en, beskrivning över undersökningar av en anordning av den ovan beskrivna typen med hänvisning till rit- ningarna i jämförelse med två kommersiellt tillgängliga filter i den andra kategorin som är beskriven inledningsvis i denna beskrivning (med de respektive beteckningarna 2A och 2B), två filter i den tredje kategorin som är omnämnd i inledningen till beskrivningen (betecknade 3A resp 3B) och två filter i den tredje kategorin med tillsats av ett hygroskopiskt material för att hålla kvar fukt med (benämnda M3A och M3B).

Det såsom exempel tjänande filtret enligt uppfinningen var utformat på det ovan beskrivna sättet med en area av ca 640 till 650 cmz.

Det hydrofoba mediet i det i såsom exempel tjänande filtret enligt uppfinningen bestod av på förhand blandade keramiska fibrer bundna med ett lämpligt destabiliserat harts och med en alkoholvätt bubbelpunkt över 710 mm (28 tum) H20 mätt såsom är beskrivet ovan. 510 976 8 Mängden harts uppgick till 10% i förhållande till fibrerna (vikt/vikt)). De bundna fibrerna gjordes därefter hydrofoba medelst någon av de inom den aktuella tekniken kända metoderna.

Det hydrofila filtermediet i det såsom exempel tjänande filtret enligt uppfinningen bestod av cellulosafibrer bundna medelst ett bindemedel och med följande komposition och egenskaper: Fibrer: 100% hampa Bindemedel: viskos Tryckfall: 74 mm vattenpelare (2,9 tum vattenpelare) Draghållfasthetz 92-115 kg/m (8-10 pounds per tum) Tjocklek: 0,081 mm (3,2 tum x 10'3) Draghållfasthet vätt med olja: 103 kg/mm (8,9 pounds/tum) Draghållfasthet vätt med vatten: 44 kg/mm (3,8 pounds/tum) Brottstyrka= 3520-4400 kg/mmz (mullertest) (12-15 pounds per kvadrattum) Alla filtren undersöktes med avseende på vattenförlust, verkningsgrad vid borttagning av bakterier och verkningsgrad vid borttagning av virus med användning av de test som nu kommer att beskrivas.

VATTENFÖRLUSTTEST Detta test kommer att beskrivas med hänvisning till figurerna 4 till 6.

Den i figur 4 visade konstgjorda patienten innefattar en befuktare 20 som kan tillföra luft som utandats med en förutbestämd fukthalt och temperatur. Ett första utlopp 21 från befuktaren är anslutet till en gumilunga 22 med kapaciteten 2 liter och till ett förbindningsrör 23 via en backventil 24 som hindrar strömning från utloppet 21 till förbindningsröret 23 men tillåter strömning i motsatt riktning.

Det andra utloppet 25 från befuktaren 20 är anslutet till en T-förbindning 26 via en backventil 27 och tillåter strömning från det andra utloppet 25 till T-förbindningen 26 men hindrar strömning i motsatt riktning. T-förbindningen är ansluten till förbindnings- rörets 23 andra ände via en tredje backventil 28 som tillåter strömning från T-förbindningen 26 till förbindningsröret 23 men hindrar strömning i motsatt riktning.

Befuktaren 20 inkluderar en temperaturregulator 29 som reglerar temperaturen hos luft som matas ut av befuktaren 20. 510 976 9 Vid användning fylls befuktaren 20 med destillerat vatten.

Sedan ansluts, såsom är visat i figur 5, utloppet 30 till T- förbindningen 26 till skaftet 31 på en Y-förbindning 32. Den ena grenen 33 hos Y-förbindningen ansluts via ett rör 34 till ett inlopp till en ventilator 35 medan den andra grenen 36 hos Y- förbindningen 32 ansluts medelst röret 37 till ett utlopp från Ventilatorn 35.

Ventilatorn tillför andningsbara gaser i pulser vilkas volym och frekvens kan regleras. Volymen som tillförs i en godtycklig puls kallas "tidvattenvolymen" och frekvensen mäts i "andetag/- minut".

Vid undersökning av verkningsgraden hos värme- och fuktväxlaren inställs ventilatorns 35 tidvattenvolym till ett känt värde, exempelvis 660 ml, varjämte frekvensen sätts till ett känt värde, exempelvis 15 andetag per minut. Varje volym av luft som matas ut av Ventilatorn 35 passerar längs röret 37 till T-förbindningen 26.

Till följd av backventilerna 24, 27, 28 passerar denna gas kring förbindningsröret 23 och in i gumilungan 22 som utvidgar sig och därvid mottar luften. När luftpulsen upphör, avger gummilungan 22 luft som, såsom följd av backventilen, passerar genom befuktaren 20 och utträder via det andra utloppet 25 och T-förbindningen 26 samt återförs till ventilatorns 35 inlopp via röret 34.

T-förbindningen 26 är isolerad för att kondensat skall hindras från att bildas.

Systemet får löpa i 30 minuter så att det kan värmas upp med temperaturen hos den konstgjorda patienten satt till 30%! eller 34%2. Efter 30 ndnuter frånslås Ventilatorn 35 och temperatur- regulatorn 39 för den konstgjorda patienten.

Därpå tas röret 34 bort från den första grenen 33 hos Y- förbindningen 32 och ersätts med ett rör som har en ledning i ett hus 38 som innehåller 100 g torkmedel. Huset 38 blir således förbundet med den första grenen 33 hos Y-förbindningen 32 och med inloppet till Ventilatorn 35.

Dessutom införs värme- och fuktväxlingsfiltret 39 som skall undersökas i röret mellan utloppet 30 och skaftet 31 hos Y- förbindningen 32.

Sedan vägs den konstgjorda patienten, varjämte komponenterna mellan T-förbindningen 26 och Ventilatorn vägs. Detta inkluderar 510 976, 10 huset 38 och dess innehåll samt filtret 39. Vikterna registreras på en decimal när.

Ventilatorerna 35 och den konstgjorda patienten tillslås därefter och körs i en timme. Om omgivningsluften inte är tempera- turreglerad under denna tid noteras temperaturen hos utandnings- ledningen (dvs temperaturen i slangen 37) med regelbundna inter- vall. Den bör uppgå till ca 20°C och bör inte överskrida 23°C. Om temperaturen stiger över 23¶2 bör is eller avkylt vatten packas omkring slangen för att sänka temperaturen.

Efter en timme frånslås ventilatorn 35 och temperaturregulatorn 29. De vägda posterna enligt ovan vägs på nytt, och deras vikter registreras på en decimal när.

Vattenförlusten beräknas därpå med användning av följande formel: G = TV~f~t 1000 där G gasströmningen i liter per minut, TV = tidvattenvolymen i milliliter,, f = frekvensen i andetag per minut, t = tiden för testet i minuter.

Dessutom beräknas den procentuella arean hos kretsen i formeln 100- (Wi - wf) E: Wl där E = verkningsgraden, Wi = testkretsens vikt i gram före testet, Wf = testkretsens vikt i gram efter testet, W1 = viktförlusten hos den konstgjorda patienten i gram.

Detta värde bör inte överskrida 10%, och om det skulle överskrida 10% är experimentet ogiltigt och bör göras om.

Slutligen beräknas patientens vattenförlust ur följande formel: W _ 1 PL - G där PL = patientens vattenförlust i milligram vatten per liter luft, och Wl och G har de innebörder som har angivits ovan.

AEROSOLBELASTNINGSPROV Utrustningen innefattar en nebulisator 50 av typen som säljs av Devilbiss såsom Model 40. Inloppet till nebulisatorn är anslutet via filtret 51 och en reglerventil 52 till omgivningsluften.

Utloppet från nebulisatorn 50 är anslutet till inloppet till testfiltret 53 via en slang 54. Röret mottar också luft från ett andra inlopp via en luftströmningsmätare 55, en reglerventil 56 och n 51Û 976 ett skyddsfilter 57.

Utloppet till testfiltret 53 är anslutet till en vakuumkälla (inte visad) via ett skyddsfilter 58 och en vakuumätare 59.

Utloppet är också anslutet till en samplare 60 för vätskeanslag- ning, vilken samplare har ett ventilreglerat utlopp 61.

Vid användning är det första steget att framställa en bakterie- suspension. Detta uppnås genom att man sprutar in 100 ml trypton- sojabuljong i en enda koloni från en tryptonsojaagargradient. Denna kultur inkuberas över natten i ett vibrerande vattenbad vid 30t2°C för att säkerställa optimal tillväxt.

Sedan centrifugeras två 5 ml-alikvoter av den övernattståndna kulturen (vid ca 2300 g under 10 minuter). Det övre skiktet kasseras, och ifrågavarande cellpellets suspenderas på nytt i 3 ml sterilt vatten. De tvättade cellerna uppsamlas därefter genom omcentrifugering vid ca 2300 g under 10 ndnuter. De tvättade ifrågavarande cellpellets suspenderas därefter på nytt i till- räckligt sterilt vatten för att en cellsuspension av ca 1 x 108 bakterier per milliliter skall erhållas.

Ett gramprov iordningsställs därefter. Preparatet undersöks med ett kompoundmikroskop försett med en kalibrerad ockularmikrometer sann. ett oljenedsänkningsobjektiv U: 100). Flera ndkroskopfält iakttas med avseende~på organismstorlek och cellanordningssätt.

Pseudomonas diminuta bör vara gramnegativa, små stångformade organismer med en storlek av ca 0,3 - 0,4 pm gånger 0,6 - 1,0 pm, vilka uppträder i första hand som enkelceller.

Därefter validiseras utrustningen med avseende på strömnings- takt. I denna validisering avlägsnas testfiltret 53 och ersätts med en strömningsmätare (inte visad). Nebulisatorn 50 fylls med 5 nd sterilt vatten och anslagssamplaren 60 med 20 ml sterilt vatten.

Reglerventilen 52 för nebulisatorn 50 stängs, och reglerventilen 56 för luftströmningsmätaren 55 öppnas, vakuum appliceras, och luft sugs in i utrustningen under 30 sekunder. Vid ett vakuum av 0,5 bar eller större bör luftströmningen vara 28 1/min, vilken regleras av den kritiska öppningen hos anslagssamplaren 60.

Nebulisatorn 50 aktiveras därefter genom att den korrespon- derande reglerventilen 52 öppnas helt och hållet. Samtidigt stängs reglerventilen 56 för luftströmningsmätaren 55 partiellt så att man erhåller en luftström av 28 l/min genom apparaturen. Strömnings- 510 976 12 takten i luftströmningsmätaren 55 genom den korresponderande regleringen av ventilen 56 noteras. Apparaturen körs i 20 minuter för att säkerställa att luftströmningen 28 l/min upprätthålls.

Utrustningen validiseras därefter med avseende på återvinning av pseudomonas diminuta. För att detta skall ske avlägsnas testfiltret 53 i figur 7 och ersätts med en sexstegs Anderson- samplare. Petri-skålen av glas som tillhör samplaren fylls med tryptonsojaagar i varje steg. Luften som skall samplas inträder i inloppet till samplaren och löper i kaskader genom de på varandra följande öppningsstegen med allt högre öppningshastigheter från steget l till steget 6. Successivt mindre partiklar slår från början an mot agaruppsamlingsytorna hos varje steg.

Därefter utsätts 1 ml av suspensionen av ca l x 108/ml pseudomonas diminuta för utspädning till 1 x 104/ml med användning av sterilt vatten. Nebulisatorn 50 fylls med 5 ml av denna suspen- sion. á Med reglerventilen 56 öppen och reglerventilen 52 stängd appliceras vakuum på utrustningen, varvid luft sugs in i ut- rustningen under 30 sekunder. Vid ett vakuum av 0,5 bar eller större blir luftströmningen 28 1/min reglerad av anslagnings- samplarens kritiska öppning.

Därefter aktiveras nebulisatorn 50 genom att den korrespon- derande reglerventilen öppnas helt och hållet. Samtidigt stängs reglerventilen 56 partiellt till den förutbestämda nivån, vilket konstateras genom validiseringstestet för strömningstakten.

Härigenom erhålls ersättningsluft, varvid luftströmmen upprätthålls vid 28 l/min genom apparaturen. Efter en testtid av 15 minuter stängs ventilen 52 och öppnas ventilen 56 helt och hållet. Efter ytterligare 30 sekunder för att all aerosol skall föras ut ur systemet frånslås vakuumkällan.

Agaruppsamlingsplattorna tas därefter bort från Anderson- samplaren och inkuberas vid 30t2°C. Kolonibildningsenheterna (cfu) räknas efter 24 timmar och 48 timar.

Utrustningen validiseras om pseudomonas diminuta återvinns hos Anderson-samplaren i stegen 6 eller 5. Detta bekräftar att utrustningen håller på att framställa enkelspridningsorganismer.

Efter dessa validiseringstester används utrustningen för att undersöka verkningsgraden hos filtret på följande sätt. 13 510 976 Ett testfilter 53 införs i utrustningen såsom är visat i figur 7. 20 ml sterilt vatten placeras i vätskesamplaren 60 och nebulisa- torn fylls med 5 ml av suspensionen på ca 1 x 108 ml pgggdgmgggg diminuta.

Därnäst öppnas reglerventilen 56 och stängs reglerventilen 52.

Vakuum appliceras på utrustningen och luft sugs in i apparaturen under 30 sekunder. Vid ett vakuum av 0,5 bar eller större kommer luftströmmen att uppgå till 28 l/min reglerat av den kritiska öppningen hos vätskesamplaren 60. Sedan aktiveras nebulisatorn 50 genom att den korresponderande reglerventilen 52 öppnas helt och hållet och reglerventilen 56 stängs delvis till nivån som bestäms av validiseringstestet så att man erhåller en luftström av 28 l/min.

Efter en testtid av 15 minuter stängs ventilen 52 och öppnas ventilen 56 helt och hållet. Efter ytterligare 30 sekunder för att avlägsna all aerosol ur systemet kopplas vakuumet bort.

Vätskan som finns kvar i nebulisatorn 50 sugs därpå ut under användning av en spruta på 5 ml och nål. Volymen som återstår mäts med användning av en glasmätcylinder på 10 ml, och volymen späds ut i serie tiofaldigt med vatten sju gånger. Utspädningar som innehåller ca 102 bakterier per ml filtreras därefter genom en 0,2 pm analysmembran med _användning av sterila filter. Analys- membranerna placeras därefter på tryptonsojaagarplattor som inkuberas vid 30t2°C. Cfu räknas efter 24 och 48 timmar, och antalet kolonier registreras på membraner som visar 20 till 200 kolonier. Nebulisatorbelastningstitern beräknas därefter.

Vätskan i anslagningssamplaren tas därefter också bort. Vätskan mäts med användning av en glasmätcylinder på 20 ml, och denna volym utspäds tiofaldigt i serie i sterilt 'vatten tre gånger. Den återstående lösningen och de resulterande utspädningarna filtreras genom en 0,2 pm analysmembran med användning av ett sterilt filter.

Analysmembranerna placeras på tryptonsojaagarplattor, och öppningen hos anslagningssampeln kontrolleras för att säkerställa att den inte är tilltäppt.

Agarplattorna inkuberas därefter vid 30t2°C. Cfu räknas efter 24 och 48 timmar, och antalet kolonier på membraner som visar 20 till 200 kolonier registreras, varjämte antalet bakterier som återvinns nedströms från filtret beräknas. Utrustningens verknings- 510 976 14 grad beräknas ur formeln: B x 100 R = t e Tf°Vn där Re = riggverkningsgraden i procent, Bt = det totala antalet återvunna bakterier, Tf = den slutgiltiga nebuliserade titern i cfu/ml, Vn = den nebuliserade volymen.

Filtrets bakteriebelastning beräknas därefter ur formeln: C = Vn°Re°nt där C = den totala belastningen, Vn och R har de ovan angivna innebörderna, och Nt är nebulisatorbelastningstitern i cfu/ml.

Således beräknas reduktionen i den filtrerade titern ur formeln: där TR = reduktionen i filtrets titer och C och Bt har de ovan angivna innebörderna.

Härur kan filterverkningsgraden i procent beräknas med hjälp av formeln: Filterverkningsgrad = 1 - x 100 1 TR Vattenförlusten mättes på sätt som beskrivits ovan. Tidvatten- volymen var 660 ml, andningstakten 15 andetag per minut, och den konstgjorda patientens utandningstemperatur 32°C.

Verkningsgraden vid borttagning av bakterier undersöktes medelst aerosolbelastningsprovet som har beskrivits ovan, med pseudomonas diminuta. Verkningsgraden för borttagning av virus undersöktes medelst ett aerosolbelastningsprov av det ovan beskrivna slaget med M52-bakteriofag.

Resultaten av detta test är givna i tabell 1. 510 976 15 TABELL 1 FILTERTYP VATTENFÖRLUST BORTTAGNINGSVERKNINGSGRAD mg/1 BAKTERIER ( %) vIRUs ( %) 2A 10,1 99,9976 99,999 2B 5,3 99,91 ingen uppgift 3A 8,9 99,9992 (lcrav) 99,999 3B 10,4 99,999 99,999 M3A 4,2 99,95 99,1 M3B 7,0 99,981 ingen qpgift Uppfinningen 8,4i0,4(n=18) 99.999 99.999 Man ser att den andra kategorin filter hade antingen hög vattenförlust med en förhållandevis hög borttagningsverkningsgrad (2A) eller en mycket mindre vattenförlust men en motsvarande minskning i borttagningsverkningsgrad (283 (jämför den av Lloyd och Roe föreslagna verkningsgraden 99,9977% såsom minimivärdet för klinisk användning) . Den tredje kategorin filter hade mycket högre borttagningsverkningsgrader men förhållandevis höga vatten- förluster. De modifierade filtren i den tredje kategorin hade mycket lägre vattenförluster tack vare närvaro av det hygroskopiska materialet men hade jämförelsevis lägre borttagningsverknings- grader. I motsats till detta hade filtret som har beskrivits ovan i anslutning till ritningarna en hög borttagningsverkningsgrad och förhållandevis små vattenförluster (mindre än 8,5mg/l) .

Filtret som är beskrivet ovan med hänvisning till figur 1 och som har testresultaten som är givna i tabell l ingick också i en ventilator i en klinisk undersökning och jämfördes med det kommersiellt tillgängliga filtret 3A i tabell 2. Filtren under- söktes under två betingelser (A och B), och vattenförlusten baserad på användningstiden 24 timmar är given i tabell 2. Under be- tingelsen A uppgick tidvattenvolymen till 480 ml vid 15 andetag per minut och utandningstemperaturen 32.4 i' l,0°C. Under betingelsen B uppgick tidvattenvolymen till 780 ml vid 15 andetag per minut och utandningstemperaturen till 33,2 i l,0°C. 510 976 16 TABELL 2 FILTERTYP vATTENFöRLUsT (mgmZm/lluft) BETINGELSE A B 3A 7,2:1,1(n=12) 12,1:1,2(n=12) UPPFINNINGEN 5,3:1,0(n=12) 8,8:1,2(r,=12) Man ser att under båda driftbetingelserna har filtret som har beskrivits ovan med hänvisning till ritningarna mycket reducerad vattenförlust.

Denna .reducerade 'vattenförlust upprätthålls inon1 ett stort intervall av driftbetingelser. Tabell 3 nedan visar vattenförlusten som uppträder vid de specificerade olika driftbetingelserna hos ventilatorn. Man ser att inom ett stort~intervall av ytterst små volymer (tidvattenvolym x frekvens) från?7,2 l/min till 12 l/min varierar vattenförlusten inte särskilt mycket (7 mg/l till 10 mg/l) vid en konstant temperatur (32°C).

De ovannämnda utgör exempel med användning av specifika medier.

Det torde emellertid inses att andra lämpliga hydrofoba och hydrofila medier kan användas i filter av den ovan beskrivna typen.

Ehuru de ovan givna exemplen avser medicinsk användning kan kombinationen av hydrofila och hydrofoba medier utnyttjas i andra system där luft som man andas in resp andas ut filtrerats och att ett problem uppstår, vilket kräver användning av ett filter som håller kvar värme och fukt. Exempelvis tillförs luften i en flygplanskabin genom ett filter, och denna luft kanske inte har lämplig temperatur och fuktighet. Genom att man använder ett filer av den ovan beskrivna typen kan man till en flygplanskabin tillhandahålla luft som har den erforderliga temperaturen och fukthalten. 510 976 17 Qui âní .qui .muí S75 .TE m°.oH m_°»m_> m.°»«_m æ.°»@_æ «_°»«_@ ~.°»H.@ .»«=H~^o~=.@ev »m=HHmw=w»»m> m.m m_@ o.°H Q_~H ,@_m ~_> =fls\~ a>Ho>fis«a«z wm om Nm Nm Nm Nm o.. Hsvmuwmämß mfi m." om mfi md mH Éåøv mcwkfxwum oww oww ooofi ooæ oøw oww AHEV s>Ho>=wppw>ufia .H m .HQWQGB

Claims (19)

510 976 18 PATENTKRAV

1. Värme- och fuktväxlingsfilter innefattande ett hus med en första del för anslutning till ett förråd av andningsbar gas och en utandningsledning samt en andra del för anslutning till en person som andas in resp andas ut gasen, varvid huset innehåller ett ark eller en skiva av hydrofilt medium (ll) och ett ark eller en skiva av hydrofobt filtermedium (10) anordnade i serie i en strömningsbana.mellan de första och andra delarna och det hydrofila mediet (ll) är närmare den första delen i nämnda strömningsbana, k ä n n e t e c k n a t därav, att det hydrofoba mediet (10) har en alkoholbubbelpunkt över 710 m (28 tum) H20 för borttagning av mikroorganismer.

2. Filter enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att arket eller skivan av hydrofilt medium står i kontakt med arket eller skivan av hydrofobt medium.

3. Filter enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att arken eller skivorna är samanfogade.

4. Filter enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att arken eller skivorna är sammanlaminerade.

5. Filter enligt något av kraven 1 till 4, k ä n n e t e c k - n a t därav, att det hydrofoba mediet (10) består av medelst harts sammanfogade keramiska fibrer.

6. Filter enligt något av kraven l till 5, k ä n n e t e c k - n a t: därav, att det hydrofila mediet (ll) är ett cellulosa- material.

7. Filter enligt något av kraven l till 6, k ä n n e t e c k - n a t därav, att arken eller skivorna av filtermedium är veckade.

8. Filter enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t därav, att huset innefattar en kammare begränsad av en omkretsvägg och två inne- slutningar vid, motsatta. ändar av huset, varvid den ena. inne- slutningen bildar en del för anslutning till nämnda förråd av andningsbar gas och nämnda utandningsledning och den andra inneslutningen innefattar en del för anslutning till nämnda person som andas in resp andas ut gasen, varjämte de veckade arken eller skivorna fyller nämnda kammare på så sätt att vecken åt den ena sidan av arken eller skivorna ligger intill den ena delen medan 510 976 19 vecken mot den andra sidan av arken eller skivorna ligger intill den andra delen.

9. Filter enligt något av kraven 1 till 8, k ä n n e t e c k - n a t därav att arket eller skivan av hydrofilt medium (11) är kontinuerligt.

10. Filter enligt något av kraven 1 till 8, k ä n n e t e c k - n a t därav, att arket eller skivan av hydrofilt medium (11) är försett med ett flertal på avstånd från varandra belägna parallella slitsar som sträcker sig därigenom.

11. Filter enligt något av kraven 1 till 10, k ä n n e t e c k- n a t därav, att filtret har ett tryckfall som är högst 3,0 cm H20 vid en luftström av 60 l/min.

12. Filter enligt något av kraven 1 till ll, k ä n n e t e c k - n a t därav, att filtret har en verkningsgrad för borttagning av aerosolbakterier av >99,999% vid mätning enligt aerosolbelast- ningsprovet.

13. Filter enligt något av kraven 1 till 12, k ä n n e t e c k- n a t därav, att filtret har en vattenförlust (såsom är definierat häri) av mellan 7 mg/l och 10 mg/l inom ett intervall av liten volym från 7 l/min till 12 l/min vid temperaturen 32°C.

14. Andningskrets, k ä n n e t e c k n a d därav, att den innefattar en ventilator, ett rör som förbinder ventilatorn med den första delen av ett filter enligt något av kraven 1 till 13, en utandningsledning som leder från nämnda första del och ett rör som leder från den ena delen hos nämnda filter för användning av en person som andas in resp andas ut gas från ventilatorn.

15. Sätt att tillverka ett värme- och fuktväxlingsfilter, innefattande att man tar ett ark eller en skiva av hydrofobt medium (10) med två mittför varandra belägna ytor och att man tar ett ark eller en skiva av hydrofilt medium (ll) med två mittför varandra belägna ytor, k ä n n e t e c k n a t därav, att arket eller skivan av hydrofobt medium (10) har en alkoholbubbelpunkt över 710 mm (28 tum) H20 och av att man förbinder en yta hos det hydrofoba mediet (10) med en yta hos det hydrofila mediet (ll).

16. Sätt enligt krav 15, k ä n n e t e c k n a t därav, att nämnda moment med förbindning innefattar att man sammanfogar nämnda ena 510 976 20 yta nos det hydrofoba mediet (10) med nämnda ena yta hos det hydrofila mediet (llf.

17. Sätt enligt krav 15, k ä n n e t e c k n a t därav, att nämnda moment med förbindning innefattar att man laminerar nämnda yta hos det hydrofoba mediet (10) med nämnda ena yta hos det hydrofila mediet (ll). I

18. Sätt enligt något av kraven 15 till 17, k ä n n e t e c k - n a t därav, att nämnda moment att ta ett ark av hydrofobt medium (10) innefattar att man tar ett ark av hydrofobt medium (10) bestående av medelst harts sammanfogade keramiska fibrer och att nämnda moment av att ta ett ark av hydrofilt medium (ll) består av att man tar ett ark av hydrofilt medium (ll) bestående av ett cellulosamaterial.

19. Sätt enligt något av kraven 15 till 18, ytterligare inne- fattande att man veckar de förbundna arken eller skivorna.