DE69512994T2

DE69512994T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Gasgemisches aus einem Trägergas und einem verdampften Zusatzmittel

Info

Publication number: DE69512994T2
Application number: DE69512994T
Authority: DE
Inventors: Nicholas Bloch; Stephane Ruton
Original assignee: TAEMA ANTONY
Current assignee: TAEMA ANTONY
Priority date: 1994-11-23
Filing date: 1995-11-08
Publication date: 2000-06-08
Anticipated expiration: 2015-11-09
Also published as: FR2727036B1; EP0713722A1; CN1132100A; DE69512994D1; JPH08206212A; DK0713722T3; US5636626A; FR2727036A1; CA2163485A1; AU3786295A; FI955617A; EP0713722B1; AU687268B2; ES2140640T3; FI955617A0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines zirkulierenden Gasgemischs, das einen definierten Anteil eines Zusatzelements enthält, insbesondere zur Herstellung von Narkosegasgemischen.
In der EP-A-0.231.513 wird eine Vorrichtung zur Herstellung von Gasgemischen, insbesondere Narkosegasgemischen, aus einem Trägergas und einer diesem zugesetzten abgemessenen Menge eines Zusatzstoffs beschrieben. Die Vorrichtung umfaßt eine geschlossene Kammer, die bei konstantem Druck und konstanter Temperatur gehalten wird, wobei Druck und Temperatur so gewählt sind, daß der Zusatzstoff dort gasförmig vorliegt. Die Kammer ist über einen Auslaßdurchgang mit einer Leitung verbunden, in welche das Trägergas eingeleitet wird. Dieser Durchgang ist mit Dosierungsmitteln versehen, bei denen es sich um ein Ventil, das periodisch geöffnet wird, und/oder ein regelbares Drosselventil handelt. Die Kammer ist mit einem geschlossenen Behälter, der den Zusatzstoff in flüssiger Form enthält, derart verbunden, daß jedesmal, wenn der Zusatzstoff über den Auslaßdurchgang aus der Kammer austritt, eine gleich große Masse des flüssigen Zusatzstoffs in die Kammer eintritt und dort verdampft wird. Hierfür genügt es, daß der Flüssigkeitsstand im Behälter niedriger als in der Kammer ist, die Verbindung zwischen Behälter und Kammer über ein in die Flüssigkeit eintauchendes Rohr gewährleistet ist und der Druck über der Flüssigkeit durch den Druck, der in der Kammer aufrechterhalten werden soll, definiert ist.
In der in der genannten Druckschrift beschriebenen Vorrichtung erfolgt die Regulierung des Zusatzstoffdurchsatzes durch den Auslaßdurchgang, d. h. letztendlich des Zusatzstoffgehalts des Gemischs, über die Einstellung der Öffnungsfrequenz des Ventils im Auslaßdurchgang.
Nachteilig ist bei diesem Betriebsmodus, daß ihm keine Eigensicherheit innewohnt: Eine Blockierung des Ventils in offener oder geschlossener Stellung im Lauf einer Narkose kann sofortige schlimme Folgen haben.
Außerdem ist festzustellen, daß der Druck in der Kammer immer wesentlich unter dem Druck, bei dem die Flüssigkeit bei der in der Kammer herrschenden Temperatur siedet, liegen muß. Wenn nämlich der Druck in der Kammer über diesen Grenzwert anstiege, so würde der Zusatzstoff durch die Dosierungsmittel nicht mehr gasförmig, sondern in flüssiger Form zugeführt. Dies würde zu einem äußerst drastischen und eventuell sehr gefährlichen Anstieg des Zusatzstoffgehalts des Gemischs führen. Ein derartiger Zwischenfall könnte infolge eines Ausfalls der Heizeinrichtungen der Kammer auftreten. Da man bei konstantem Druck arbeitet, müssen die Sicherheitseinrichtungen daher die Dosierungsmittel blockieren, bevor der flüssige Zusatzstoff in diese gelangen kann. In diesem Fall würde ein Ausfall der Heizung ein scharfes Abfallen des Zusatzstoffgehalts des Gemischs nach sich ziehen.
Die Apparatur muß daher mit sehr schnell ansprechenden Alarm- und Sicherheitsvorrichtungen verbunden sein, welche ihre Komplexität und ihre Kosten erhöhen.
Ein anderer Nachteil der in der obengenannten Druckschrift beschriebenen Vorrichtung ergibt sich daraus, daß die Regulierung des Zusatzstoffdurchsatzes durch Einstellung der Öffnungsfrequenz des Dosierungsventils erfolgt. Für kleine Gehalte könnte die Frequenz auf 0,1 Hz fallen, d. h. auf einen Impuls alle zehn Sekunden. Bei so niedrigen Frequenzen kann es erforderlich sein, stromabwärts ein Homogenisierungssystem vorzusehen, was eine weitere Verkomplizierung darstellt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu überwinden und ein einfaches, sicheres und effizientes Verfahren zur Herstellung eines zirkulierenden Gasgemischs bereitzustellen, in dem ein Funktionsfehler der Reguliermittel einen verminderten Einfluß auf den Gehalt des Gemischs hat und das direkt ein Gemisch mit einem konstanten Gehalt liefert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Gasgemischs aus einem Trägergas und mindestens einem verdampften Zusatzstoff, bei dem man abgemessene Mengen des in einem Behältnis in flüssiger Form enthaltenen Zusatzstoffs, der von dort durch unter Druck stehendes, in das Behältnis eingespeistes Treibgas in Richtung eines Vergasers ausgestoßen wird, verdampft, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man den in das Trägergas eingetragenen Zusatzstoffdurchsatz durch Einstellung des Treibgasdrucks reguliert.
Als Mittel zur Regulierung des Gasdrucks verwendet man zweckmäßigerweise in dem Fall, daß das Gas aus einem Druckbehälter stammt, einen Druckminderer und in dem Fall, daß es von einer Pumpe kommt, einen Regler. In beiden Fällen handelt es sich um Materialien mit hoher Betriebssicherheit. Außerdem bilden die im Behälter und in der Heizkammer enthaltenen Gase bei einer unbeabsichtigten Unterbrechung der Gaszufuhr ein Puffervolumen. Infolgedessen variiert der Druck im Vergaser im Störungsfall nur geringfügig, was auch für den Zusatzstoffdurchsatz gilt. Somit hat das Personal Zeit, einzuschreiten und die notwendigen Maßnahmen zu ergreifen. Eine noch höhere Sicherheit läßt sich erreichen, wenn man den oberen Teil des Behälters mit einem zusätzlichen Pufferspeicher verbindet.
Da es sich bei dem Regelparameter um den Druck handelt, kann man andererseits einfach die Drucksteuermittel mit einem auf die Temperatur in der Vergaserkammer ansprechenden Meßfühler so verbinden, daß bei einem unerwünschten Temperaturabfall in der Kammer der Druck entweder in Abhängigkeit von der Temperatur oder gemäß einem vorher festgelegten Gesetz vermindert wird, damit der Druck in der Kammer immer niedriger als der Druck, bei dem die Flüssigkeit bei der momentanen Kammertemperatur verdampft, gehalten wird.
Schließlich ist dadurch, daß der Zusatzstoffdurchsatz in Abhängigkeit vom Druck kontrolliert wird, kein Ventil mit variabler Frequenz zwischen dem Vergaser und der Gemischverteilungsleitung mehr erforderlich. Man kann daher ein einfaches Ventil oder eine Drosselung verwenden, das bzw. die bei einem gegebenen festen Druck eine zeitlich weitgehend konstante Durchflußmenge durchläßt, was die direkte Herstellung eines Gemischs mit konstantem Zusatzstoffgehalt ermöglicht.
Nach einer bevorzugten Variante umfaßt das Mittel zur Kontrolle des Durchsatzes des verdampften Zusatzstoffs einen Satz von Drosselungen mit unterschiedlichem Querschnitt, wobei man je nach den allgemeinen Durchführungsbedingungen eine oder mehrere dieser Drosselungen in Betrieb oder außer Betrieb setzt.
Vorteilhafterweise schaltet man von einer oder mehreren Drosselungen des Satzes auf eine oder mehrere andere Drosselungen um, wenn der Steuerdruck sich einem festgelegten Abstand von einem vorbestimmten Grenzdruck annähert.
Aus Sichergeitsgründen nimmt man vorzugsweise Kontrollen der Zusammensetzung des Gasgemischs vor und löst einen Alarm aus, wenn der Zusatzstoffgehalt von vorbestimmten Grenzwerten abweicht. Die Kontrollen können kontinuierlich oder periodisch mit vorbestimmter Häufigkeit erfolgen.
Nach einem zur Wahl stehenden Betriebsmodus sind die Mittel zur Kontrolle der Zusammensetzung des Gasgemischs zwecks Erzielung einer gleichmäßigeren Zusammensetzung des Gemischs vorteilhafterweise Teil eines Regelkreissystems, d. h. der Druck des in den Behälter eingetragenen Gases wird gegebenenfalls in Abhängigkeit vom Ergebnis der Kontrollen geändert.
Die Erfindung wird nun anhand eines praktischen Beispiels ausführlicher erläutert, das in der einzigen Figur dargestellt ist, bei der es sich um ein Schema einer erfindungsgemäßen Apparatur handelt.
Die beispielhaft verwendete Vorrichtung umfaßt:
einen Druckbehälter 1, der eine Charge flüssigen Zusatzstoff 2 enthält, ein Tauchrohr 3, das durch die Wand des Behälters 1 hindurchgeht, bis unter den Füllstand 4 des flüssigen Zusatzstoffs eintaucht und zu einer Heizkammer 5 eines Vergasers führt, welche durch einen Heizwiderstand 6 bei einer angemessenen Temperatur gehalten wird, und eine Ausgangsleitung 7, die die Heizkammer mit einer Durchsatzkontrollanordnung 8 verbindet.
Diese Anordnung 8 umfaßt mehrere parallel angeordnete Durchgänge, die jeweils der Reihe nach ein Ventil 9 und eine feste Drosselung 10 enthalten. Durch Veränderung der Zahl der offenen und geschlossenen Ventile 9 und/oder des Querschnitts der Drosselungen 10 kann man einen weiten Bereich von Durchsätzen erhalten. Die Drosselungen 10 münden in einen Sammler-Mischer 11, in dem über eine Zuleitung 12 zugeführtes Trägergas an einem Ende eintritt, wohingegen die Mischung an einem gegenüberliegenden Ende austritt und über eine Verteilungsleitung 13 verteilt wird.
Die Mittel zur Steuerung des Drucks im Inneren des Behälters 1 umfassen im wesentlichen ein Regelventil 20, das hinter einem Druckminderer 22 in einer Leitung 23, die den Behälter 1 mit einer Quelle von unter Druck stehendem Gas 21 verbindet, angeordnet ist. Bei der Quelle von unter Druck stehendem Gas 21 kann es sich um eine Quelle beliebiger Art handeln, jedoch unter der Voraussetzung, daß der Druck innerhalb angemessener Grenzen liegt, hier bei 2 bis 8 · 10&sup5; Pa. In der Praxis wählt man vorzugsweise das Sauerstoffnetz eines Krankenhauskomplexes, das den Vorteil bietet, an zahlreichen Stellen zugänglich zu sein.
An das Ende der in den oberen Teil des Behälters 1 mündenden Leitung 23 ist ein Druckaufnehmer 24 angeschlossen, der somit den Druck im Inneren des Behälters 1 anzeigt. Der Aufnehmer 24 ist an einen Druckregler 25 angeschlossen, bei dem es sich beispielsweise um einen Regler des Typs "Sentronic" von der französischen Firma Joucomatic, aber auch um einen Regler irgendeines anderen Typs mit vergleichbaren Gebrauchseigenschaften handeln kann.
Ein elektronischer Rechner 26 mit Mikroprozessor und ROM- und RAM-Speicher bestimmt den Steuerdruckwert, der an den Regler 25 übermittelt wird. Der Rechner 26 empfängt über einen Eingang 27 einen Einstellwert für die herzustellende Zusammensetzung des Gemischs. Ein Eingang des Rechners ist über eine ankommende Leitung 37 mit einem in der Heizkammer 28 angebrachten Temperaturfühler 28 verbunden, während eine andere ankommende Leitung 29 von einem an die Verteilungsleitung 13 angeschlossenen Analysator 30 ausgesandte Signale über die Zusammensetzung des Gemischs an den Rechner 26 übermittelt.
Die gestrichelten Linien zeigen einen Pufferspeicher 31, der zur Verlangsamung des Druckabfalls im Behälter 1 im Fall einer plötzlichen Unterbrechung der Druckquelle 21 zum falschen Zeitpunkt vorgesehen sein kann.
Mit der beschriebenen Apparatur wurde eine erste Versuchsreihe durchgeführt. Dabei wurde als Trägergas Luft und als Zusatzstoff Halothan verwendet. Die Temperatur in der Heizkammer 5 betrug 80ºC. Dabei wurden die folgenden Ergebnisse erhalten:
Daraus ist ersichtlich, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Apparatur die Abdeckung eines weiten Bereichs von Durchsätzen und Konzentrationen ermöglicht wird.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Gasgemischs aus einem Trägergas und mindestens einem verdampften Zusatzstoff, bei dem man abgemessene Mengen des in einem Behältnis in flüssiger Form enthaltenen Zusatzstoffs, der von dort durch unter Druck stehendes, in das Behältnis eingespeistes Treibgas in Richtung eines Vergasers ausgestoßen wird, verdampft, dadurch gekennzeichnet, daß man den in das Trägergas eingetragenen Zusatzstoffdurchsatz durch Einstellung des Treibgasdrucks reguliert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zusammensetzung des Gasgemischs kontrolliert und einen Alarm auslöst, wenn der Zusatzstoffgehalt von vorbestimmten Grenzwerten abweicht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Kontrollen der Zusammensetzung des Gasgemischs vornimmt und den Druck des in das Behältnis geleiteten Treibgases in Abhängigkeit vom Ergebnis dieser Kontrollen reguliert.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Treibgasdruck in Abhängigkeit von mindestens einem Meßparameter des Zusatzstoffzufuhrkreislaufs reguliert.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als einen Parameter den Druck im Behältnis nimmt.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als einen Parameter eine Temperatur im Vergaser nimmt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als einen Parameter den Anteil eines Bestandteils des Gasgemischs nimmt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als Treibgas Sauerstoff verwendet.

9. Vorrichtung zur Herstellung eines Gasgemischs aus einem Trägergas und mindestens einem verdampften Zusatzstoff mit:

- einem Behältnis (1), das den Zusatzstoff in flüssiger Form enthält;

- Mitteln (20-26) zum Einleiten eines unter Druck stehenden Treibgases in das Behältnis (1);

- einem Kreislauf zur Verteilung des Zusatzstoffs zu einem Trägergaskreislauf (12, 13), enthaltend der Reihe nach ein sich in das Behältnis erstreckendes Tauchrohr (3), einen Vergaser (5) und ein Mittel zur Kontrolle des Durchsatzes (8) des verdampften Zusatzstoffs,

dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Einleiten des unter Druck stehenden Treibgases in das Behältnis (1) ein in einer Leitung (23) zwischen einer Quelle (21, 22) von unter Druck stehendem Treibgas und dem Behältnis (1) angeordnetes und in Abhängigkeit von einem Behältnisdrucksignal betätigtes Regelventilmittel (20) umfassen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens einen Detektor für einen Parameter im Kreislauf des verdampften Zusatzstoffs (7, 13) umfaßt, der an einen Rechner (26) angeschlossen ist, welcher Steuersignale mit Hilfe eines Regelventils in Abhängigkeit vom detektierten Parameter liefert.