Diffusionskapazitäten

Diffusionskapazitäten bezeichnen die Fähigkeit eines Systems, Substanzen durch Diffusion über Grenzflächen oder durch Gewebe zu transportieren. Sie sind eine effektive Größe, die angibt, wie viel Stoff pro Zeiteinheit durch Diffusion unter einem gegebenen Treibenden Krafttransferiert wird. Die Diffusionskapazität hängt von Diffusionskoeffizienten, der zur Verfügung stehenden Transportfläche, der Dicke der Transportschicht sowie von Temperatur, Druck und den Eigenschaften des transportierten Stoffes ab. In vielen Bereichen wird sie als Verhältnis der Transferrate zur Treibenden Kraft beschrieben.

Die Diffusionskapazität der Lunge, DLCO, ist ein zentraler Indikator für die Gasübertragung über die Alveolarmembran. CO wird als Tracer verwendet, weil es sich gut in das Hämoglobin bindet. DLCO misst, wie viel CO pro Minute und pro mmHg Druckdifferenz die Lunge transferieren kann. Messungen erfolgen meist im Einzelatem- oder Mehrbeatverfahren und erfordern eine kontrollierte CO-Exposition. Normalwerte liegen, abhängig von Alter, Größe und Atmung, grob um 20–30 ml/min/mmHg; Abweichungen geben Hinweise auf Veränderungen der Oberflächenfläche, Membrandicke oder des kapillaren Blutvolumens. Erkrankungen wie Fibrose, Emphysem oder Ödeme beeinflussen DLCO unterschiedlich.

Außerhalb der Medizin wird Diffusionskapazität in der Material- und Membrantechnik verwendet. Dort wird sie aus Permeations- oder Time-Lag-Experimenten abgeleitet und reflektiert den effektiven Diffusionskoeffizienten D_eff, die Geometrie (Fläche A, Dicke L) sowie Porenstruktur und Temperatur. Anwendungen finden sich in der Gastransportsmodellierung, Trinkwasser-/Umwelttechnik sowie in der Entwicklung von Membranen für die Trennung oder Gas-Speicherung.