正如所知，热量与湿度交换器(HME)是用于人工呼吸的插管病 人的麻醉和重症监护的一种装置。
实实上，在这些情况下病人的上气道被分流，因此不能协助加热 和湿润冷的、干燥的换气气体，在呼吸回路中介于所谓的“导管接合 器”和“病人侧Y接头”之间插入一个HME来保留病人呼出并且被下 气道加热和润湿的气体的热量与湿度，而且将大部分保留的热量与湿 度释放到病人吸入的空气供给中。
然而，考虑到HME的位置和形态，这两个因素都有助于混合吸入 和呼出的气体，在回路中插入一个HME增加了“回路死空间”。
死空间形成于每个生理学(也就是解剖学的和肺泡的)死空间的 一侧，并且可能在人工呼吸系统一侧，而且构成了不参与氧气-二氧 化碳交换的一个气体体积，这种交换仅发生在灌注了血液的肺泡中。 因此，该生理死空间显然是根据不同因素而改变，而由呼吸回路产生 的部分是一种人为性质并且受到不同因素的影响。
回路死空间在临床上是不希望的，会引起停滞和供给病人的新鲜 气体与病人呼出的气体的混合；其程度致使对该体积予以考虑并且在 换气设置中予以补偿。
另外，在儿科或新生儿病人的情况下，所涉及的气体流速和体积 使得换气气体的停滞体积的存在成为一个严重问题。
尽管如此，在先有技术的装置中，即使一台HME的存在通常都会 造成问题。

因此本发明的目的是提供设计为消除了前述缺点同时又廉价而 且易于生产的一种医用HME。
根据本发明，提供了所附权利要求中所述的一种医用HME。
根据本发明的HME的运行原理是消除(理想地是全部的)死空间， 这种死空间典型地与其在呼吸回路中的存在相关联。
根据本发明的HME特别适合用于麻醉和重症监护从而被动地加 热和润湿供给该病人的呼吸气体。
更确切地说，本发明提出了消除位于呼吸回路中在Y接头(在呼 吸器至病人的方向上)下游的、典型地与HME相关的死空间。
根据本发明的HME内部包括一个热量与湿度交换隔膜(或过滤 器)，它仅在一侧被呼出的气体清扫以累积热量与湿度。
对于进来的一般是冷的干燥的吸入气体，该隔膜(或过滤器)(它 仅在另一侧被呼出的气体清扫)将累积的热量与湿度释放以便恰当地 将加热的润湿的气体给予病人。
如上所述的运行是通过将该隔膜(或过滤器)的相反的表面上的 两股气体(分别是吸入的和呼出的)的路径分离开而达到的。事实上， 当没有在两个呼吸方向上都被穿过的体积时，就没有死空间。
附图说明
本发明的几个非限制性实施方案将通过举例参照附图进行说明， 在附图中：
图1示出根据本发明的HME的一个第一实施方案的三维视图；
图2示出图1中HME的第一实施方案的一个第一截面A-A；
图3示出图1，2中HME的一个第二截面B-B；
图4示出图1，2，3的HME中所用的一个隔膜(或过滤器)的放 大的视图；
图5示出根据本发明的HME的一个第二实施方案的三维视图；
图6示出一张展开的薄片，由它制成用于图1，2，3，4，5所示 的HME的一个替代隔膜(或过滤器)；
图7示出图6的薄片部分折叠的第一三维视图；
图8示出图6的薄片部分折叠的第二三维视图；
图9示出根据本发明的HME的一个第三实施方案的三维视图；
图10示出图9的HME的一个纵向截面C-C；
图11示出用于图9和10的HME所采用的隔膜(或过滤器)；
图12示出图11的隔膜(或过滤器)的一个纵向截面；
图13示出根据本发明的HME的一个第四实施方案的纵向截面；
图14示出根据本发明的HME的一个第五个实施方案的三维视图；
图15示出图14的交换器的展开视图；
图16示出一个薄片，由其制成用于图14所示的HME的隔膜(或 过滤器)；
图17示出根据本发明的HME的一个第六实施方案的三维视图；
图18示出图17中的HME所用的隔膜(或过滤器)；
图19示出图18的隔膜(或过滤器)的横切面E-E；
图20示出(有放大细节的)一个薄片，由其制成图17，18，19 所示的隔膜(或过滤器)。

图1，2，3，4示出根据本发明的一台交换器(HME)10的一个 第一实施方案。
在该第一实施方案中，交换器10包括连接到病人(未示出)的 一根气管导管(未示出)的一个基本为管状的第一接头11。
交换器10还装有一个基本为管状的第二接头12，沿着它流动着 由一个呼吸器(未示出)产生并且如箭头F1指示的吸入气体。
交换器10还包括一个基本为管状的第三接头13，沿着它呼出气 体F2被送回呼吸器。
最后，交换器10包括一个基本为平行六面体形的体部14，它被 夹在一侧的第一接头11和另一侧的接头12，13之间。
体部14装有一个隔膜(或过滤器)15，通过它热量与湿度在流 出气体和流入气体之间进行交换。如图4中详细显示，隔膜(或过滤 器)15是一叠的形式，并且是通过折叠能够保持和释放热量与湿度 的一薄片材料150(例如吸湿性纸)而形成。
如此形成的基本为平行六面体形的组在其横向壁15a，15b一部 分上以及在整个的一个第一端壁15c上被灌封(密封)(图4)。为 了清晰起见，在第一端壁15c上的灌封涂层在图4中未显示。
来自接头12的吸入气体因此被迫流经横向壁15a的暴露区域A1 并且经过与第一端壁15c相对的第二端壁15d到达接头11。
作为替代，呼出的气体通过非灌封的第二端壁15d流进隔膜(或 过滤器)15，被迫流经横向壁15b的暴露区域A2，并最终通过接头 13送入呼吸器。
在这个第一实施方案中，显然隔膜(或过滤器)15没有构成病 人的死空间，事实上在交换器10内，它是由接头11的容积来单独限 定。
如图4中详细示出，隔膜(或过滤器)15是通过折叠薄片150 而形成，从而形成多个相同的单元150a。
将多个单元150a一个在另一个上进行“扇折叠”产生第一组通 道150b(每个由一个折缝150d所连接的两个相邻的单元150a来限 定)(图4)，通过它仅有吸入气体(箭头F1)流动；第二组通道 150c(每个由一个折缝150d所连接并且彼此铰链的两个相邻单元 150a来限定)(图4)，通过它仅有呼出气体(F2)流动。
这些气体以已知的方式由呼吸器(未示出)内的两个单向阀(未 示出)来导引。在吸气时，吸入阀打开，呼出阀关闭；相反地，在呼 气时，呼出阀打开，吸入阀关闭，因此气体沿着哪个方向流动是清楚 的。
因此这两股气体——吸入气体(箭头F1)和呼出气体(箭头 F2)——从来不会彼此直接接触，只是通过隔膜(或过滤器)15简 单交换热量与湿度，如所述该隔膜(或过滤器)可以有利地、尽管不 是必需地由吸湿性纸的薄片150制成。
通过在接头12和13之内或者有可能经过暴露的区域A1和A2上 应用一种滤膜(未示出)，交换器10还可以制成一个实际上没有死 空间的HME过滤器。
图5，6，7，8示出一个第二实施方案的隔膜(或过滤器)30， 用于插入交换器(HME)10的体部14的内部(以代替参照图1-4所 描述的隔膜(或过滤器)15)。
如图6所示，隔膜(或过滤器)30(图5)包括一个基本为矩形 的薄片31，它被分割成多个相同面积的单元31a。并且每两个相邻的 单元31a由用作铰链的折缝31b连接。
灌封化合物的连续的条32平行于并且沿着薄片31的第一长边 31c的全部长度而涂敷。另一方面，沿着第二长边31d(与第一边31c 平行)，涂敷灌封化合物的短段33，每个分别“跨着”一个折缝31b。
如图6所示，粘合及密封材料例如灌封化合物的点34，被涂敷 在一个折缝31b和另一个之间的中点处。如用于连续的条32的同样 的灌封化合物被有利地、尽管不是必需地用于段33和点34。
连续条32、段33和点34被涂敷于连续薄片31的第一面FC1(图 7)和第二面FC2(图8)上。
当薄片31在折缝31b处折叠时，折缝31b沿着涂了灌封化合物 的连续条32的边31c完全密封，从而形成第一端壁30a(图5)； 然而，沿着边31d，只有折缝31b的顶端被密封，以及每个单元31a 的中部(通过点34)，从而形成第二端壁30b(图5)。
如图5所示，仍在这种情况下，如此形成的基本为平行六面体形 的隔膜(或过滤器)30部分地在其外横向壁30c和30d上，以及全 部在其背向壁30e、30f上被灌封(密封)，因此来自接头12的吸入 气体(图2)被迫流经横向壁30c的暴露区域A1，通过隔膜(或过滤 器)30，并且从端壁30b流出至接头11(图1)。
与此交替，通过第二端壁30b流进隔膜(或过滤器)30的呼出 气体被迫流经隔膜(或过滤器)30及横向壁30d的暴露区域A2，最 终通过接头13送入呼吸器(图1)。
这些点34结合而形成一种支持来维持折缝的正确间距，以便气 体流经打开的间隙。
图9，10，11，12示出本发明的一个第三实施方案。
在该第三实施方案中，一个HME 100(图9)包括位于病人端Y 接头(未示出)下游的四个接头101，102，103，104；以及一个使 用时装在HME 100的中段100a(图9)内的隔膜(或过滤器)300(图 10)。某种意义上，这个第三实施方案可以被说成是第一(图1-4) 和第二(图5-8)实施方案的起点。
如图11所示，隔膜(或过滤器)300包括两个部分灌封的横向 壁301a，301b，和两个完全灌封的背侧壁301c，301d，它们都用同 样的灌封化合物进行灌封。如图12所示，来自呼吸器中的吸入气体 (F1)经过一个暴露的区域A3流进，经过一个暴露的区域A4流出 至病人，并且当它流经隔膜(或过滤器)300时，它被前一循环中呼 出的气体(F2)加热和湿润(参见下面)。
相似地，呼出的气体(F2)通过一个暴露的区域A5流进隔膜(或 过滤器)300并且经过一个暴露的区域A6流出至呼吸器。当它流经 隔膜(或过滤器)300时，呼出的气体显然向前述实施方案中显示的 类型的折叠的薄片释放热量与湿度。
正如所述，HME 100的外壳100b包括四个接头101，102，103， 104——两个用于吸入气体(101，102)并且两个用于呼出气体(103， 104)——因此图10和图12中用箭头F1，F2显示的两股气流被分开。 外壳100b还包括一个压陷的中央段100b*形成中央部分100a，因此 隔膜(或过滤器)300被夹紧在外壳100b的壁之间以防止气体(吸 入的和呼出的)在中央截面100b*的内壁和隔膜(或过滤器)300的 外壁之间流动。其结果是，这些气体(吸入的和呼出的)被迫仅分别 流经所希望的暴露区域A3，A4和A5，A6。
在实际应用中，来自呼吸器的吸入气体通过接头101流进隔膜 (或过滤器)300，并且由于中央壁301a，301b，301c，301d上的灌 封化合物，被迫流经区域A3。隔膜(或过滤器)300的每端装配一条 相应的粘合剂302a，302b。在薄片内叠层之间的通道内扫过，并且 收集前一呼出循环释放到隔膜(或过滤器)300的热量与湿度之后， 吸入气体通过区域A4流出，并且通过接头102流向病人(未示出)。
病人呼出的气体通过接头103，通过区域A5流进呼气叠层间的 通道，为下一个吸入循环释放出热量与湿度，并且经过区域A6流进 接头104，从那里流向呼吸器。
在这第三实施方案中，由第一隔断ED1(它在一侧由(接头101 的)壁101a和(接头104的)壁104a限定)并且由第二隔断ED2(它 在另一侧由(接头102的)壁102a和(接头103的)壁103a限定) 起到一种重要的作用。隔断ED1，ED2分别支撑在端壁301e，301f 上，并用于将吸入气体(F1)与呼出气体(F2)分开。
图13示出本发明的一个第四实施方案，它代表了与上面所述不 同的一个模型，用来引导和分开两股气流并因此减少死空间，并且它 基本上是以与血液透析(血和透析液之间的离子交换)和心外科手术 中为血液充氧所用的毛细管过滤器同样的方式构成。
在这个实施方案中，使用了多个对于第一股气流具有一定的热量 与湿度保持和释放性质(用于第一股气流)的毛细管将气流分开；将 第二股气流引导在这些毛细管之外；因此将接头定位为引导这些气 流。图13中编号400表明根据本发明的第四实施方案的HME，它包 括一个基本为管状的体部401，进而包括一个基本为管状的中央部分 401a，以及相对于中央部分401a膨胀的两个端部401b，401c。体部 401包括两个通孔板402a，402b，各自装在一个相应的端部401b， 401c内，并且它们与基本上纵向对称的体部401的轴线(a)基本上 垂直，并且被通孔来支持多个血液透析型毛细管403。
在这第四实施方案中，来自呼吸器的吸入气体(箭头F1)流经 接头404进入端部401b，沿着中央部分401a进入端部401c，并且经 过接头405流出到达病人。每个接头404，405有一个基本上与轴线 (a)垂直的对应的轴线(b)、(c)。在它流过时，吸入气体(F1) 流进毛细管间的空间并且扫过毛细管403，从那里它吸收前一循环呼 出气体释放的热量与湿度(见下面)。
病人呼出的气体(F2)进而流经接头406并沿着毛细管403的 内部将热量与湿度释放到毛细管403的壁上用于下个吸入循环的吸 入气体，并最终通过接头407流出至呼吸器(未示出)。
在图13的解决方案中，两股吸入和呼出气流的混合也是被板 402a，402b阻止，它们是完全气密的。在中央部分401a内，毛细管 403优选彼此接近来减少毛细管间空间的面积。
这一安排帮助实现吸入气体的层流，因此得到吸入气体和前一个 循环中呼出气体之间均匀的热量与湿度交换。
图14，15，16示出一个第五个实施方案的HME 500，它采用了 一种基本上由纸(或膜)的薄片502(图16)冲压制成的隔膜(或过 滤器)501，从而形成一种板式交换器(见下文)。
一经冲压并折叠，薄片502(图16)形成了两组吸入开口503， 504(箭头F1)，和两组呼出开口505，506(箭头F2)(图15)。
关于吸入气体(F1)，开口503相对于开口504而偏置；并且类 似地，关于呼出气体(F2)，开口505相对于开口506而偏置，从而 最好地利用可供使用的热量与湿度交换表面。
参见两个相邻的相同面积的基本上矩形的单元502a，502b，在 每个单元502a，502b上冲压出一个相应的矩形密封框507；并且如 图16细节所示，一个单元例如单元502a的短边507a从左至右包括 面向本单元第一面502a*的一个第一半开口AS1；一个半凹口IT1*(原 因详细解释如下)；以及面向与本单元第一面502a*相对的第二面 502a**的一个第二半开口AS2。
相似地，矩形单元502a的短边507b从右至左包括面向第一面 502a*的一个第三半开口AS3；一个半凹口IT2*(原因详细解释如下)； 以及面向与第一面502a*相对的第二面502a**的一个第四半开口AS4 (在图16中用点划线显示)。同样情况也适用于与矩形单元502a相 邻的矩形单元502b。矩形单元502b(如单元502a)的框507的短边 507a包括(从右至左)面向第一面502a*的一个第五半开口AS5；一 个半凹口IT1**；以及面向第二面502a**的一个第六半开口AS6。
矩形单元502b的框507的短边507b包括(从左至右)一个第七 半开口AS7；一个半凹口IT2**；以及一个第八半开口AS8(在图16 中用虚线显示)。如图16所示，每个矩形单元502a，502b各自有“箭 尾骨”形肋片508，它们除了转变流向以便扫过更大的表面积，还作 为使用中彼此折叠的相邻单元502a，502b之间的间隔物。与镜像反 射不同，这些肋片508是有利地相同定向的，因此使用中，当薄片 502被折叠时，这些肋片508相迭合并且彼此交叉，从而改进气体循 环并且充分利用可供使用的热量与湿度交换表面。
另外，半开口AS1，AS2，AS3，AS4，AS5，AS6，AS7，AS8有利 地相对于框507的相对边而偏离，从而正确地引导气体流动(吸入的 和呼出的)。当单元502b被折叠于单元502a之上时，半开口AS1与 半开口AS5配对形成开口506之一，半开口AS3与半开口AS7配对形 成开口505之一，因此开口505相对于开口506而偏离；半凹口IT1* 与半凹口IT1**配对形成一个全凹口IT1，如图15所示。
如图16所示，单元502a，502b通过一个包括折叠线和没有被冲 压的材料的铰缝CN彼此铰链，以便在折叠操作中辅助纸(或膜)的 薄片502的弯折。这两个镜象反射的单元502a，502b沿着纸(或膜) 的整个长度上重复。
例如参照单元502a，第二面502a**也被冲压，但是与第一面 502a*镜面反射，因此结果与图1和2一样，也就是吸入气体(箭头 F1)流经第一多个通道，呼出气体(箭头F2)流经第二多个通道。 在这种情况下，不需要灌封，因为冲压的框架507提供了对两股气流 的导引、密封和分离。另外，凹口IT1，IT2分别供附装顶盖CP1和 底盖CP2。顶盖CP1包括在一面上开放的一个基本为平行六面体形的 体部509。
体部509内部包括一个楔形间隔510，在使用中它的游离端装入 凹口IT1内。间隔510将体部509内部空间分成两个相等的部分509a 和509b。管状接头511与509a部分成为一体，而管状接头513与509b 部分成为一体(图15)。这同样适用于底盖CP2，它具有管状接头 512和514(图14)。
总之，来自呼吸器的吸入气体(F1)通过接头513流至HME 500， 然后进入相应的开口503。
当它们流经该系统时，两股气流(吸入的和呼出的)被肋片508 偏转从而有效地扫过面502a*和面502a**，通过它们进行热量与湿度 交换。这同样也明显地适用于单元502b以及形成隔膜(或过滤器) 501部分的所有其他单元。来自接头513的吸入气体(F1)被引导至 位于流入角落对面角落附近的接头514。发生在隔膜(或过滤器)501 内部的流动因为密封框507而不会有任何气体泄漏。
相似地，呼出气体(F2)流经接头512进入呼出开口505，当它 流经该系统并被肋片508偏转时，它流至位于流入角落对面角落附近 的接头511时释放热量与湿度，同样因为密封框507而没有泄漏。
图17，18，19，20示出本发明的第六个实施方案，它涉及概念 上与第一实施方案(图1-4)、第二实施方案(图5-8)、第四实施 方案(图13)和第五个实施方案(图14-16)相似的系统，它也使用 了一种能够积累和释放热和湿度的冲压材料，例如纸或薄膜。隔膜(或 过滤器)600包括薄片601(图20)，它进而包括一些基本为矩形的 单元601a，601b，601c，601d，它们通过铰链CN1，CN2，CN3两两 连接。
密封框602被冲压在每个单元601a，601b，601c，601d上，并 且在框架602内部在每个单元601a，601b，601c，601d的四个角落 形成的四个通孔604，605，606，607的周围形成了(冲压出)密封 圈603。四个密封圈603中，位于相对角落的两个圈603a的特征在 于具有一些辐射状的开口603c(图20-放大细节A)，因此气体流经 相应的通孔604，605，606，607，以及穿越开口603c，它们导引在 纸/薄膜上的气流扫过单元601a，601b，601c，601d的内表面。
另一方面，其他两个密封圈603b是实体的，因此气体仅流经相 应的通孔604，605，606，607，而不进入单元601a，601b，601c， 601d之间相应的间隙INT。图19清晰地示出单元601a，601b，601c， 601d是如何叠放的，使密封圈603a与密封圈603b相互交替。换言 之，(纸/薄膜的)薄片601在两面上被冲压，一个前面FC1相对于 一个后面FC2是镜面反射的。通过在单元601a，601b，601c，601d中 形成的通孔604，605，606，608形成四个通道608，609，610，611， 如图18和19所示(仅有通道609和610显示在图19中)。其结果 是，吸入气体流进间隙INT1，INT3，INT5，INT7，INT9，而呼出气 体流进间隙INT2，INT4，INT6，INT8(图19)。
如上文，可以配置各自的“箭尾形”肋片612，它们除了偏转气 流扫过更大的表面积之外，还作为在彼此之上折叠的相邻折叠的单元 601a，601b，601c，601d的间隔物。
与镜像反射相反，肋片612是有利地(尽管不是必需地)同方向 的，因此使用中，当薄片601被折叠时，肋片612被重叠并且彼此交 叉安排，从而改善气体循环并且充分利用可供使用的热量与湿度的交 换表面。
可以在框架602的长边602a上加装更多的肋片613，并延长整 个长度。当薄片被折叠时，每个肋片613接合在下一个单元601a， 601b，601c，601d上的一个相应的座614上以便在组装隔膜(或过 滤器)600时正确地定位单元601a，601b，601c，601d。
隔膜(或过滤器)600还配有包括基本为平行六面体形的体部615 的盖子CP(图17)，该体部与单元601a，601b，601c，601d的周 边匹配；和分别对应着通道608，609，610，611的四个接头616， 617，618，619。
总而言之，来自呼吸器的吸入气体(F1)流经接头616进入隔膜 (或过滤器)600，沿着通道608，经过间隙INT1，INT3，INT5，INT7， INT9，并流出通道609和相应的接头617。
在间隙INT1，INT3，INT5，INT7，INT9内部，吸入的气体(F1) 富集了前一个呼出循环累积的、并由于隔膜(或过滤器)600的特性 而可供使用的热量与湿度。
相似地，呼出气体(F2)流经接头618进入隔膜(或过滤器)600， 沿着通道610进入间隙INT2，INT4，INT6，INT8，在它流经时将热 量与湿度释放到薄片601上，并且通过通道611和相应的接头619流 回呼吸器。
本发明的主要优势在于通过减少HME的死空间而减少了换气回 路内部的死空间。死空间是临床上所不希望的，会引起病人吸入和呼 出的气体的停滞和混合；其程度致使该体积在换气设置中被考虑并且 被补偿。本发明所提供的优势在新生儿病人的情况下按比例地得到提 高，其中所涉及的换气气体的流速和体积使得存在换气停滞体积成为 一个严重的问题。