DE69627723T2

DE69627723T2 - Narkosemittelverdunster

Info

Publication number: DE69627723T2
Application number: DE69627723T
Authority: DE
Inventors: Erkki Heinonen; Antti Saerelae
Original assignee: Instrumentarium Oyj
Current assignee: Instrumentarium Oyj
Priority date: 1995-01-23
Filing date: 1996-01-23
Publication date: 2003-10-16
Anticipated expiration: 2016-01-24
Also published as: FI950289A; EP0722748B1; DE69624734D1; FI104411B; DE69627723D1; DE69624734T2; DE69624734T9; EP1064962A1; US5832917A; EP0722748A2; FI950289A0; EP1064962B1; EP0722748A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verdampfen eines Narkosemittels (Anästhetikum), in der ein in einem Verdampfer verdampftes Narkosemittel mit Frischluft gemischt und einem Patienten zur Inhalation zugeführt wird.
Eine Narkotisiervorrichtung umfasst eine Ausrüstung, in der eine Gasmischung aus Sauerstoff, Luft und Distickstoffoxid (N&sub2;O, Lachgas) in einem gewünschten Verhältnis gemischt wird, und an die eine Ausrüstung zum Verdampfen eines flüssigen Narkosemittels in die Gasmischung angeschlossen werden kann. Der Anschluss eines Narkosemittel-Verdampfers ist oft extern, womit Verdampfer an das System angeschlossen werden können, die zum Verdampfen verschiedener Narkosemittel bestimmt sind. Ein Narkosemittel-Verdampfer kann jedoch teilweise eingebaut sein, derart, dass nur der für die Narkosemittel-Flüssigkeit spezielle Flüssigkeitsbehälter ausgewechselt werden kann und die zum Dosieren verantwortliche Steuereinrichtung in der Narkosemittel-Vorrichtung eingebaut ist.
Derzeit verwendete Narkosemittel umfassen Halothan, Enfluran, Isofluran, Cevofluran und Desfluran. Desfluran unterscheidet sich von anderen Narkosemitteln darin, dass sein Siedepunkt bei 23,5ºC liegt, wohingegen derjenige anderer Mittel sowohl oberhalb als auch unterhalb um 50ºC variiert.
Verdampfungstechniken können im Allgemeinen in die folgenden Typen unterteilt werden, d. h. in Bypass-, Siede- und Injektions-Verdampfer.
Die Arbeitsweise von Verdampfern basiert im häufigsten Fall auf dem Prinzip einer Bypass-Verdünnung bzw. -Lösung. Mit Ausnahme von Desfluran können alle oben erwähnten Narkosemittel mit Hilfe dieses Prinzips verdampft werden. Nach diesem Prinzip wird ein Teil der Frischluftströmung durch einen Behälter geleitet, der ein flüssiges Narkosemittel aufweist, wobei der größte Anteil der Frischluftströmung den Behälter in einem Bypass umströmt. Die durch den Behälter strömende Strömung wird mit dem Dampf der Narkosemittel-Flüssigkeit mit einer Konzentration gesättigt, die durch das Verhältnis des Dampfdrucks und des in dem Behälter vorherrschenden Drucks bestimmt ist. Bei herkömmlichen Verdampfern liegt der Druck des Behälters immer nahe des Umgebungsluftdrucks.
Der Dampfdruck der Flüssigkeit ist in der Praxis von der Variation des umgebenden Luftdrucks unabhängig. Deswegen nimmt die durch den Verdampfer geschaffene Konzentration in Relation auf die relative Abnahme des Umgebungsluftdrucks zu, wenn der Umgebungsluftdruck abnimmt.
Der Umgebungsluftdruck hängt hauptsächlich von der Höhe über dem Meeresspiegel ab, wobei der Variationsbereich von der Meereshöhe bis zu beispielsweise einer Höhe von 3500 m von 1060 mbar bis 630 mbar reicht.
Die Tiefe einer Narkose des Patienten hängt neben der relativen Konzentration des Dampfes auch von der Menge des Narkosedampfes ab, d. h. von dem Dampfdruck. Daher wird die durch den Verdampfer geschaffene höhere relative Konzentration in niedrigem Luftdruck durch die für ein Narkosemittel des. Patienten erforderliche höhere Konzentration ausgeglichen, derart, dass die Konzentration des für den Verdampfer ausgewählten Narkosemittels von dem Umgebungsluftdruck unabhängig ist. Zusätzlich zu den Eigenschaften der Flüssigkeit hängt der Dampfdruck der Flüssigkeit nahezu vollständig von der Temperatur der Flüssigkeit ab. Das wurde in einer Verdampfungs- Anordnung genutzt, die auf einem Kühlen und Erwärmen basiert, wie sie beispielsweise in dem US-Patent Nr. 3,251,361 aufgezeigt ist. In diesem Verfahren wird der Gasstrom vollständig durch einen Verdampfer geführt. Der Gasstrom wird in dem Verdampfer mit einer Konzentration gesättigt, wie das zuvor gezeigt wurde, die durch das Verhältnis des Dampfdrucks und des in dem Behälter vorherrschenden Drucks bestimmt ist, der nahe dem Umgebungsluftdruck liegt. Die erforderliche Konzentration wird durch Einstellen der Temperatur des Verdampfers entweder durch Kühlen oder Erwärmen erreicht, so dass die Konzentration des Narkosemittel-Dampfs des gesättigten Gasstroms den Erfordernissen entspricht. Das Prinzip dieser Anordnung kann zum Verdampfen aller oben genannter Narkosemittel angewendet werden.
Ein auf der Injektion einer Narkosemittel-Flüssigkeit basierender Verdampfer ist beispielsweise in dem US-Patent Nr. 4,477,395 gezeigt. In der Einrichtung wird die Narkosemittel-Flüssigkeit direkt in den Gasstrom injiziert. Die injizierte Flüssigkeit wird vollständig in den Gasstrom verdampft. Das Dosieren basiert auf dem Messen der thermischen Energie, die durch Verdampfen der Flüssigkeitsmenge festgelegt ist. Das US- Patent Nr. 4,657,008 zeigt ein System, bei dem ein Dosieren durch Messen der Wärmeenergie gesteuert wird, die zum Verdampfen erforderlich ist. Das wird ausgeführt, indem die erforderliche elektrische Leistung gemessen wird. Eine Anordnung, die auf dem Dosieren von Flüssigkeit basiert, ist in dem US-Patent Nr. 5,242,403 aufgezeigt. In dieser Anordnung wird die Handhabung der Flüssigkeit mit Hilfe einer motorgesteuerten Pumpe gesteuert, wobei die zu pumpende Menge auf der Anzahl der Umdrehungen der Pumpe basiert. Die EP 545 567 zeigt einen Bypass-Verdampfer, der die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 aufweist. Alle diese Anordnungen haben die Tatsache gemeinsam, dass die Narkosemittel-Konzentration der erzeugten Gasmischung unabhängig von dem Umgebungsluftdruck ist, was diesbezüglich für die Handhabung des Narkosemittels in Betracht zu ziehen ist. Überdies können die Anordnungen zum Verdampfen aller oben erwähnten Narkosemittel verwendet werden.
Aufgrund des niedrigen Siedepunkts von Desfluran erfordert die Verwendung dieses Narkosemittels eine Verdampfungstechnik, die sich von den herkömmlichen Techniken unterscheidet, wobei verschiedene Anordnungen zum Verdampfen von Desfluran entwickelt wurden, die auf einer Injektion basieren. Zusätzlich zu diesen sind Desfluran- Verdampfer für eine Arbeitsweise sowohl mit einem permanenten Kühlen der Flüssigkeit unterhalb des Siedepunkts oder durch permanentes Erwärmen oberhalb des Siedepunkts entwickelt worden. Derzeit gibt es nur einen Verdampfer auf dem Markt, der zu diesem Zweck bestimmt ist. Seine Arbeitsweise basiert auf dem Erwärmen des Narkosemittels auf eine Temperatur von beispielsweise +40ºC, womit der Flüssigkeitsbehälter auf einen Druck von ca. 2 bar unter Druck gesetzt wird. Von diesem Druckbehälter wird ein Narkosemitteldampf von 100% in die Frischluft-Strömung gemischt, so dass die erforderliche Narkosemittelkonzentration der Gasmischung erhalten wird.
In Betracht dieses Arbeitsprinzips des oben gezeigten Desfluran-Verdampfers beträgt die Konzentration des Narkosemitteldampfs von dem Flüssigkeitsbehälter ungeachtet des Umgebungsluftdrucks immer 100%. Deshalb ist die durch den Verdampfer vorgesehene Narkosemittel-Konzentration ungeachtet des Umgebungsluftdrucks die gleiche. Die Tiefe einer Narkose eines Patienten ist auch in diesem Fall durch die Menge des Narkosemitteldampfs bestimmt. Deshalb werden Anweisungen zu den Verwendungsvorschriften des Verdampfers hinzugefügt, wie zum Beispiel ein Diagramm der erforderlichen Einstell- Korrektur des Verdampfers in dünner Atmosphäre, verglichen mit Meeresniveau. Beispielsweise beträgt die Korrektur bei einer Höhe von 2000 m ca. +25%.
Beim Kühlen von Desfluran-Verdampfern findet die Verdampfung genau wie bei dem oben beschriebenen Verdampfer statt, der gemäß dem Bypass-Prinzip arbeitet. Das Problem liegt darin, dass die Kühlungstechnik enorme Energie erfordert und beim Starten ' langsam ist, wenn die Flüssigkeit warm ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung vorzusehen, mit der die Nachteile im Stand der Technik eliminiert werden können. Das wurde mit der Anordnung gemäß der Erfindung erreicht. Die Anordnung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung einen Sensor, der den vorherrschenden Umgebungsluftdruck misst, und eine Steuervorrichtung aufweist, die dazu bestimmt ist, den Umgebungsluftdruck mit dem Referenzdruck zu vergleichen, und wenn der Umgebungsluftdruck von dem Referenzdruck abweicht, die Narkosemittel-Konzentration der durch ein verdampftes Narkosemittel und Frischluft dem Patienten zuzuführenden Mischung durch Steuern der Einstellvorrichtung in Relation zu dem Referenzdruck und den Luftdruck-Daten einzustellen, die von dem den Umgebungsluftdruck messenden Sensor erhalten werden.
Der primäre Vorteil der Erfindung liegt darin, dass keine separaten Korrekturtabellen oder Korrekturmaßnahmen benötigt werden. In diesem Fall entspricht die Arbeitsweise eines Desfluran-Verdampfers der Arbeitsweise eines herkömmlichen Verdampfers. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass sie ebenso auf Verdampfer angewendet werden kann, die auf einer Injektion basieren.
Im Folgenden wird die Erfindung in größerem Detail mit Hilfe einer bevorzugten Ausführungsform erläutert, die in der beigefügten Zeichnung dargestellt ist, in der die einzige Figur in der Zeichnung eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Lösung zeigt.
Die Figur der Zeichnung veranschaulicht ein System, bei dem das erfindungsgemäße Prinzip angewendet wird.
In der Figur bezieht sich die Bezugsziffer 1 auf eine Frischluft-Leitung und die Bezugsziffer 2 auf einen Verdampfer. Der Verdampfer 2 ist selbstverständlich mit Mitteln versehen, die an sich zum Zuführen eines Narkosemittels 3 zu dem Verdampfer bekannt sind. Diese Mittel sind in der Figur nicht gezeigt.
In dem Beispiel der Figur kennzeichnet die Bezugsziffer 4 eine Leitung, durch die ein Teil der Frischluftströmung zu dem Verdampfer 2 geleitet wird. Die Bezugsziffer 5 kennzeichnet eine Bypass-Leitung, durch die ein Teil der Frischluft-Strömung durch den Verdampfer 2 geführt wird. Die Bezugsziffer 6 kennzeichnet eine Auslass-Leitung, die von dem Verdampfer nach außen führt, und durch die die Frischluft und das in dem Verdampfer 2 verdampfte Narkosemittel aufweisende Mischung aus dem Verdampfer herausgeführt wird. Die Bezugsziffer 7 kennzeichnet eine Leitung, durch die die über die Auslass-Leitung 6 und die Bypass-Leitung 5 strömende Mischung dem Patienten verabreicht wird.
Für den Fachmann stellen die Arbeitsweise und die Struktur des Verdampfers eine vollständig konventionelle Technik dar, wobei diese Verfahrensweisen in diesem Kontext nicht in größerem Detail erläutert sind.
Die wesentliche Idee der Erfindung liegt darin, dass die Narkosemittel-Konzentration der dem Patienten zuzuführenden Mischung aus Frischluft/Narkosemittel in Relation zu der Variation des Umgebungsluftdrucks eingestellt wird. Diese Einstellung wird mit Hilfe eines den Umgebungsluftdruck messenden Sensors 8 und einer Steuervorrichtung 9 ausgeführt. Die Messdaten des Sensors 8 werden an die Steuervorrichtung 9 übertragen, wie das durch die gestrichelten Linien in der Figur gezeigt ist. Die Steuervorrichtung 9 ist dazu bestimmt, den gemessenen Luftdruck mit dem Referenzdruck zu vergleichen und eine Vorrichtung 10 zu steuern, die die Narkosemittel-Konzentration der das verdampfte Narkosemittel und Frischluft aufweisenden Mischung in Relation zu dem Referenzdruck und den Luftdruckdaten einzustellen, die von dem den Umgebungsluftdruck messenden Sensor erhalten werden. Der Referenzdruck, der beispielsweise der Luftdruck auf Meeresniveau sein kann, wird der Steuervorrichtung 9 separat zugeführt. Die Vorrichtung 10 kann beispielsweise ein regelbares Ventil sein, mit dem das Verhältnis der Frischluft- Ströme eingestellt wird, die durch die Leitungen 4 und 5 strömen. Die in der Figur ebenso aufgezeigte Bezugsziffer 11 kennzeichnet ein Glied, das den Durchfluss der Bypass- Leitung 5 misst und die Bezugsziffer 12 kennzeichnet ein Glied, das den Durchfluss der Auslass-Leitung 6 misst. Diese Glieder können zum Beispiel Messvorrichtungen sein, die auf dem Messen der Druckdifferenz basieren oder es sind Messvorrichtungen, mit denen der Mengenfluss gemessen wird. Die Messdaten der Glieder 11 und 12 werden an die Steuervorrichtung 9 übertragen, wie das in der Figur durch die gestrichelten Linien gezeigt ist. Die Konzentration der dem Patienten zugeführten Mischung kann mit Hilfe dieser Glieder überwacht werden. Das Überwachen der Konzentration kann auch auf andere Weise ausgeführt werden, wie beispielsweise mit Hilfe eines geeigneten Analysators, beispielsweise einem Infrarot-Analysator. Wird beispielsweise der Analysator an der Leitung 7 angeordnet, wird das Messglied 12 nicht weiter benötigt. In der Figur kennzeichnet die Bezugsziffer 13 einen Drucksensor, der den innerhalb des Verdampfers 2 vorherrschenden Druck misst, und die Bezugsziffer 14 kennzeichnet einen Temperatursensor, der die Temperatur der Narkoseflüssigkeit misst. Der Dampfdruck der Narkoseflüssigkeit wird aus der von dem Temperatursensor 14 gemessenen Temperatur bestimmt. Der mit Bezug auf die Umgebung in dem Verdampfer vorherrschende Überdruck wird durch den Drucksensor 13 gemessen. Die Narkosemittel-Konzentration der durch die Leitung 6 zu führenden Gasströmung wird durch das Verhältnis des Dampfdrucks zu der Summe aus dem in dem Verdampfer vorherrschenden Druck und dem Umgebungsdruck bestimmt. Die Messdaten dieser Messvorrichtungen werden auch an die Steuervorrichtung 9 übertragen, wie das in der Figur mit Hilfe der gestrichelten Linien gezeigt ist. Beispielsweise kann eine elektronische Einheit als die Steuervorrichtung verwendet werden, an welcher Einheit eine Schnittstelle 9a zum Einstellen der erforderlichen Narkosemittelkonzentration angeschlossen ist.
Die Kompensation der Narkosemittel-Konzentration wird durch Messen des Außen- Luftdrucks mit Hilfe des Sensors 8 ausgeführt, der den Luftdruck misst, indem die Messdaten mit dem Referenzdruck verglichen werden und die Dosis in Relation zu dem gemessenen Luftdruck und dem Referenzdruck eingestellt wird. Die Konzentration der Narkosemittelkonzentration wird erhöht, wenn der Außendruck abnimmt. Beispielsweise wird bei einer Höhe von 2000 m die Desfluran-Konzentration mit 25% bezüglich der erforderlichen Konzentration höher eingestellt. Andererseits arbeitet die Anordnung gemäß dem gewählten Arbeitsprinzip.
Die oben aufgezeigte Ausführungsform beabsichtigt nicht, die Erfindung zu beschränken, da, die Erfindung demgegenüber innerhalb des Umfangs der Ansprüche völlig frei modifiziert werden kann. Diesbezüglich ist es offensichtlich, dass die erfindungsgemäße Anordnung oder deren Details nicht notwendigerweise mit den in der Figur gezeigten identisch sein müssen und andere Lösungen ebenso möglich sind. Die Erfindung ist keineswegs darauf begrenzt, in Verbindung mit einem Desfluran-Verdampfer zu stehen, selbst wenn sie zu diesem Zweck sehr geeignet ist, wobei die Erfindung ebenso in Verdampfern eingesetzt sein kann, die beispielsweise auf einer Injektion basieren. Obwohl die Erfindung oben mit Hilfe einer Anordnung beschrieben ist, in der ein Teil des Frischluft-Stroms über den Verdampfer geleitet wird und ein Teil davon mittels Bypass den Verdampfer umgeht, ist dies nicht die einzige Möglichkeit. Es ist ebenso möglich, die Erfindung in Anordnungen einzusetzen, in denen Frischluft nicht durch den Verdampfer geleitet wird.

Claims

1. Vorrichtung zum Mischen eines Narkosemittels mit Frischluft zur Bildung eines Atmungsgases für einen Patienten und zum Steuern der Konzentration eines Narkosemittels in dem Atmungsgas, wobei die Vorrichtung aufweist:

eine an eine Frischluft-Quelle anschließbare Leitungsvorrichtung (4) zum Vorsehen eines Frischluft-Stroms;

einen Verdampfer (2) zum Transformieren des flüssigen Narkosemittels in Dampf;

eine an der Leitungsvorrichtung und dem Verdampfer angeschlossene Vorrichtung zum Zuführen des dampfförmigen Narkosemittels zu der Frischluft, um dieses damit zu mischen, um ein Atmungsgas für einen Patienten zu bilden, das ein dampfförmiges Narkosemittel enthält;

eine Vorrichtung (10) zum Einstellen der Zufuhr des Narkosemittels zu der Frischluft, um eine Konzentration des Narkosemittels in dem Atmungsgas festzulegen; und

eine Vorrichtung (14) zum Messen der Temperatur des Narkosemittels in dem Verdampfer,

gekennzeichnet durch:

eine Vorrichtung (8, 13) zum Messen der Summe aus dem Überdruck in dem Verdampfer und dem Umgebungsdruck;

eine Steuervorrichtung (9), um aus der gemessenen Temperatur den Dampfdruck des Narkosemittels zu bestimmen, und um die Konzentration des Narkosemittels in dem Verdampfer durch das Verhältnis des Dampfdrucks zu dem Druck in dem Verdampfer zu bestimmen, wobei die Steuervorrichtung und die Druckmessvorrichtung an der Einstellvorrichtung (10) angeschlossen sind, um gemäß den bestimmten und gemessenen Daten die Zufuhr des Narkosemittels zu der Frischluft zu verändern, um eine gewünschte Konzentration von Narkosemittel in dem Atmungsgas für den Patienten festzulegen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Narkosemittel-Zuführvorrichtung überdies als eine Bypass-Vorrichtung (5) zum Durchführen eines Teils des Frischluft-Stromes in der Leitungsvorrichtung durch den das flüssige Narkosemittel enthaltenden Verdampfer zum Aufnehmen des dampfförmigen Narkosemittels, und als eine Vorrichtung zum Mischen des das dampfförmige Narkosemittel enthaltenden Frischluftstrom-Anteils mit dem verbleibenden Anteil des Frischluftstromes definiert ist, um das Atemgas zu bilden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Einstellvorrichtung (10) überdies in der Bypass-Vorrichtung (5) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, die überdies dadurch definiert ist, dass Mittel (12) zum Messen eines Gasstroms in mindestens der Bypass-Vorrichtung (5) oder der Leitungsvorrichtung (4) umfasst sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die überdies als eine Vorrichtung zum Mischen von Desfluran mit Frischluft definiert ist.