DE102005005349B3

DE102005005349B3 - Elektrisch beheizter Anästhesiemitteldosierer

Info

Publication number: DE102005005349B3
Application number: DE200510005349
Authority: DE
Inventors: Nobert Dr. Wruck; Jochim Dr. Koch; Klaus Radomski
Original assignee: Draeger Medical GmbH
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 2005-02-05
Filing date: 2005-02-05
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2025-02-06

Abstract

Es wird ein einfach aufgebauter Anästhesiemitteldosierer bereitgestellt ohne Pumpelemente, welcher auch unabhängig von der Verwendung eines Frischgasvolumenstroms für die Anästhesiemitteldosierung arbeitet. DOLLAR A Der Verdampfer (5) wird mittels der Heizung (6) an der Mantelfläche beheizt und ist DOLLAR A a) in einem ersten, unteren, nicht beheizten Bereich (14) mit einem porösen Glas- oder Keramikmaterial mit einer mittleren Porengröße von maximal 50 Mikrometer ausgestattet und DOLLAR A b) in einem zweiten, oberen, beheizten Bereich (15) mit einem porösen Metallmaterial oder einem entsprechend wärmeleitenden Keramikmaterial mit einer mittleren Porengröße oberhalb von 50 Mikrometer ausgestattet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Anästhesiemitteldosierer mit den Merkmalen von Anspruch 1.
Für die Anreicherung von Atemgas mit volatilen Anästhesiemitteln werden bisher überwiegend rein mechanische Anästhesiemittelverdunster eingesetzt; die nach dem Stromteilerprinzip mit einem variablen Bypass arbeiten und ins Frischgas dosieren. Obwohl diese Geräte sich durch eine hohe Zuverlässigkeit auszeichnen, ist nachteilig, dass mit diesem Geräteprinzip moderne Anästhesiemittel wie Desflurane wegen ihres extrem hohen Dampfdrucks nicht dosiert werden können und eine Dosierung unabhängig von einem Frischgasvolumenstrom ganz unmöglich ist. Auch eine elektronische Kontrolle oder Beeinflussung der Dosierung ist bei mechanischen Anästhesiemittelverdunstern in der Regel nicht vorgesehen. Mit einer speziellen Kassette für die Anästhesiemitteldosierung nach dem Bypass-Prinzip ist zwar auch die Desfluranedosierung möglich, jedoch kann die Kassette nur in Kombination mit speziell für deren Aufnahme konstruierten Anästhesiegeräten verwendet werden. Eine Anästhesiemitteldosierung unabhängig von einem Frischgasvolumenstrom ist ebenfalls nicht möglich.

In der WO 2004 091 708 A2 wird ein Anästhesiemitteldosierer beschrieben, der mit Hilfe einer Frischgasmessung und eines geschlossenen Regelkreises auf der Flüssigkeitsseite ein den Anästhesiemittelfluss regulierendes Proportionalventil betreibt. Das Verfahren arbeitet mit einer Verdampferkammer, die an den Frischgasstrom angebunden ist. Nachteilig bei diesem bekannten Gerät ist der hohe Aufwand an Sensorik und Aktorik und dass eine Anästhesiemitteldosierung unabhängig von einem Frischgasvolumenstrom ebenfalls nicht möglich ist.

Demgemäß besteht die Aufgabe der Erfindung in der Bereitstellung eines einfach aufgebauten Anästhesiemitteldosierers ohne Pumpe, der auch unabhängig von der Verwendung eines Frischgasvolumenstroms für die Anästhesiemitteldosierung arbeitet.

Die Lösung der Aufgabe erhält man mit der Kombination der Merkmale von Anspruch 1.

Ein wesentlicher Vorteil des vorliegenden Anästhesiemitteldosierers besteht darin, dass die Anästhesiemitteldosierung direkt über die Heizleistung am Gehäuse des Verdampfers erfolgt und dass keine Pumpe für die Dosierung erforderlich ist, so dass auch keine Verschleissteile gewartet oder ausgetauscht werden müssen. Die Dosierung erfolgt direkt über eine elektrisch gesteuerte Verdampfung aus einem porösen Metallmaterial oder aus einem entsprechend wärmeleitenden Keramikmaterial, mit einer effektiven Wärmeleitfähigkeit von mehr als 2 Watt pro (Meter × Kelvin), heraus. Dazu ist eine Heizung gut an das poröse Metall- oder Keramikmaterial angebunden und das poröse Material steht über Kapillarwirkung in Kontakt mit dem flüssigen Anästhesiemittel. Das poröse Material ist in einem rohrförmigen Verdampfer angeordnet, der an einer Stirnseite mit dem flüssigen Anästhesiemittel in Flüssigkeitsverbindung steht und mit der anderen Stirnseite mit dem Atemgas in Verbindung steht. Wichtig ist, dass Druckschwankungen im Atemstrom keine störenden Wirkungen auf die Phasenwechselvorgänge in der Verdampfungszone haben dürfen. Deshalb ist es von besonderer Bedeutung, die Porengröße so auszuwählen, dass der Kapillardruck ausreichend groß und das flüssige Anästhesiemittel nicht zurückgedrängt wird:
Der Verdampfer ist in einem ersten, unteren, nicht beheizten Bereich mit einem porösen Glas- oder Keramikmaterial mit einer mittleren Porengröße von maximal 50 Mikrometer und mit einer effektiven Wärmeleitfähigkeit von maximal 0,9 Watt pro (Meter × Kelvin) ausgestattet und in einem zweiten, oberen, mittels einer auf der Mantelseite des Gehäuses angeordneten Heizung beheizten Bereich mit einem porösen Metallmaterial oder einem entsprechend wärmeleitenden Keramikmaterial mit einer mittleren Porengröße von oberhalb 50 Mikrometer ausgestattet.

Die Unteransprüche geben vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen des Anästhesiemitteldosierers gemäß Hauptanspruch an.

Ein Ausführungsbeispiel wird mit Hilfe der Figuren erläutert.
Es zeigen:
1 die Anordnung eines Anästhesiemitteldosierers für die Anästhesiemitteldosierung in einen Atemgasstrom,
2 den detaillierten Aufbau eines Anästhesiemitteldosierers und
3 eine optionale Ausführung eines Anästhesiemitteldosierers.
Gemäß 1 wird aus einer Anästhesiemittelnachfülleinrichtung 1, 2 enthaltend einen Anästhesiemittelbehälter 1 mit kontrolliertem Druckniveau in der Nähe des Umgebungsdruckes ein Anästhesiemittel 3, wie beispielsweise Sevoflurane, Isoflurane oder Desflurane über einen Niveauregler 2 auf konstante Höhe nachgefüllt und unterhalb des Verdampfers 5 bereitgestellt. Die Kontrolle des. Druckniveaus kann mit Hilfe einer Temperiervorrichtung 13, zum Beispiel einer Kühlvorrichtung für ein flüchtiges Anästhesiemittel, und/oder mit Hilfe einer Druckausgleichsleitung 10 erfolgen. Der Verdampfer 5 weist ein rohrförmiges, metallisches Gehäuse aus.
Der Verdampfer 5 wird durch eine elektrische Heizung 6 direkt am rohrförmigen Gehäuse beheizt.
Der Verdampfer 5 ist mit seiner Ausgangsseite mit einer Mischkammer 4 verbunden, durch die in Pfeilrichtung Atemgas zu einem beispielsweise intubierten, maschinell beatmeten Patienten strömt.
Ein erster, speziell als Thermostat ausgebildeter Temperatursensor 7 regelt die Temperatur am Ausgang des Verdampfers 5. Aufgrund des Zusammenhangs zwischen der gemessenen Temperatur und der verdampften Anästhesiemittelmenge ist eine Steuerung der Verdampfung und somit die Dosierung des Anästhesiemittels möglich. Das mit Anästhesiemittel angereicherte Atemgas wird über eine Atemgasleitung 9 zum Patienten geführt.
Der detaillierte Aufbau des Verdampfers 5 ist in 2 dargestellt: Auf der Seite der zu verdampfenden Flüssigkeit 16 befindet sich ein erster, unterer, nicht beheizter Bereich 14, welcher mit einem porösen, schlecht wärmeleitenden Glas- oder Keramikmaterial ausgestattet ist, so dass dort keine hohen Temperaturen durch die Heizung 6 entstehen können. Das poröse Glas- oder Keramikmaterial ist insbesondere ein durch Sinterverfahren hergestelltes Material. Durch diese Anordnung verdampft das flüssige Anästhesiemittel nicht sofort, wenn es in das trockene Verdampferrohr gelangt. Dieses Glas- oder Keramikmaterial ist mit sehr kleinen Poren von etwa 10 bis maximal 50 Mikrometer hergestellt, damit das flüssige Anästhesiemittel durch mögliche Druckschwankungen im System nicht zurückgedrückt wird. Dies ist gewährleistet, wenn der Kapillardruck innerhalb des Glas- oder Keramikmaterials den höchstmöglichen angenommenen Druck von 100 Millibar auf der Atemgasseite übersteigt.
Mittels eines zweiten Temperatursensors 17 wird überwacht, dass eine Überhitzung des ersten Bereichs 14 nicht stattfindet, indem die Heizung 6 gegebenenfalls heruntergeregelt wird, so dass die Flüssigkeitsseite relativ kühl und stets unterhalb der Siedetemperatur der Flüssigkeit 16 bleibt. Eine feinere Regelung wird durch einen dritten Temperatursensor 18 möglich, da somit ein Temperaturlängsprofil erfasst werden kann.
Im zweiten, oberen Bereich 15 ist der Verdampfer 5 mit einem porösen, gut wärmeleitenden Metallmaterial oder einem gut wärmeleitenden Keramikmaterial mit einer mittleren Porengröße oberhalb von 50 Mikrometer, insbesondere 100 bis 200 Mikrometer, gefüllt. Dieses Material kann ebenfalls durch ein Sinterverfahren hergestellt sein: Dieser Bereich ist über die Mantelfläche des Gehäuses von der elektrischen Heizung 6 umschlossen. Durch das gut wärmeleitende Metall- oder Keramikmaterial im oberen Bereich 15 erhält auch der Kernbereich ausreichend hohe Temperaturen, so dass ein Druchdringen von kalter Flüssigkeit im Kernbereich vermieden wird.
Das Verdampferrohr ist auf seiner kalten Seite mit der zu verdampfenden Flüssigkeit 16 verbunden, die durch die Kapillarwirkung des porösen Glas- oder Keramikmaterials in das Verdampferrohr hineingezogen wird.
Eine Kontrolle der Anästhesiemitteldosierung kann über den Vergleich der Anästhesiemittelkonzentration zwischen Eingangsmessung über einen ersten Anästhesiemittelsensor 11 und Ausgangsmessung über einen zweiten Anästhesiemittelsensor 8 im Atemgasstrom durchgeführt werden.
Zusätzlich ist die Kenntnis des Atemgasvolumenstroms erforderlich. Dieser kann gegebenenfalls durch die Sensorik des Anästhesiegeräts bereitgestellt werden oder wird durch einen zusätzlichen Atemgasvolumenstromsensor 12 bei einem Stand-Alone-Gerät gemessen.
Wenn das Atemgas über die gewünschte Sollkonzentration mit Anästhesiemittel angereichert ist, wurde zuviel Anästhesiemitteldampf generiert und zugeführt, so dass die Ansteuerung der Heizung 6 entsprechend korrigiert werden kann. Bei paralleler Anordnung mehrerer Verdampfer 5 können im zuletzt genannten Fall auch einzelne Verdampfer 5 abgeschaltet werden, um die abgegebene Menge Anästhesiemitteldampf zu vermindern.
Eine bevorzugte Ausbildung des Verdampfers 5 ist in 3 dargestellt und zeichnet sich dadurch aus, dass der Strömungsquerschnitt des Glas- oder Keramiksinters über den Strömungsweg veränderlich kleiner wird. Zusätzlich ist in einer Verbindungsleitung zwischen dem Verdampfer 5 und der Mischkammer 4 ein Abschaltventil 19 geschaltet, welches den Verdampfer 5 von der Mischkammer 4 abtrennt und mit einer Fortleitung 20 verbindet, speziell mit einer Anästhesiegasfortleitung.
Die Mischkammer 4 kann Teil des Frischgaszweiges oder des Atemkreises eines Anästhesiegerätes sein. Speziell wird die Mischkammer 4 auf einer Temperatur von 37 Grad Celsius oder etwas darüber gehalten.
Das Material im ersten Bereich 14 des Verdampfers 5 ist relativ schlecht wärmeleitend und hat eine effektive Wärmeleitfähigkeit von maximal 0,9 Watt pro (Meter × Kelvin), während das Material im zweiten Bereich 15 des Verdampfers 5 relativ gut wärmeleitend ist und eine effektive Wärmeleitfähigkeit von mehr als 2 Watt pro (Meter × Kelvin) hat.

Claims

Anästhesiemitteldosierer mit einer selbsttätigen Anästhesiemittelnachfülleinrichtung (1, 2) und einem elektrisch beheizten Verdampfer (5), der ein rohrförmiges Gehäuse besitzt, welches mit einem porösen Material gefüllt ist, wobei die eine Stirnseite des Gehäuses mit der Anästhesiemittelnachfülleinrichtung (1, 2) in Flüssigkeitsverbindung steht und die andere Stirnseite mit dem Atemgas eines Patienten in Verbindung steht, wobei a) der Verdampfer (5) in einem ersten, unteren, nicht beheizten Bereich (14) mit einem porösen Glas- oder Keramikmaterial mit einer mittleren Porengröße von maximal 50 Mikrometer ausgestattet ist und b) der Verdampfer (5) in einem zweiten, oberen, mittels einer auf der Mantelseite des Gehäuses angeordneten Heizung (6) beheizten Bereich (15) mit einem porösen Metallmaterial oder einem entsprechend wärmeleitenden Keramikmaterial mit einer mittleren Porengröße oberhalb von 50 Mikrometer ausgestattet ist.
Anästhesiemitteldosierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallmaterial aus einer Kupfer enthaltenden Legierung besteht.
Anästhesiemitteldosierer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (5) im zweiten, oberen Bereich (15) stromabwärts des mittels der Heizung (6) beheizten Bereichs (15) mit einem ersten Temperatursensor (7) versehen ist für die Regelung der Heizleistung der Heizung (6).
Anästhesiemitteldosierer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (5) im zweiten, oberen Bereich (15) stromaufwärts des mittels der Heizung (6) beheizten Bereichs (15) mit einem zusätzlichen zweiten Temperatursensor (17) versehen ist für die Regelung der Heizleistung der Heizung (6), so dass eine Überhitzung des ersten Bereichs (14) verhindert wird.
Anästhesiemitteldosierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung vor einer Mischkammer (4) ein Atemgasvolumenstromsensor (12) und ein erster Anästhesiemittelsensor (11) angeordnet ist und in Strömungsrichtung hinter der Mischkammer (4) ein zweiter Anästhesiemittelsensor (8) vorgesehen ist für die Regelung der Heizleistung der Heizung (6) in Abhängigkeit von der gemessenen Anästhesiemittelkonzentration.
Anästhesiemitteldosierer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Heizleistung der Heizung (6) zunächst in Abhängigkeit von der gemessenen Anästhesiemittelkonzentration im gemessenen Atemgasvolumenstrom erfolgt mit der Maßgabe, dass bei Überschreitung eines vorgegebenen, oberen Grenzwertes für die mittels des zweiten Temperatursensors (17) im zweiten, oberen Bereich (15) gemessene Temperatur die Heizleistung der Heizung (6) vermindert oder unterbrochen wird.
Anästhesiemitteldosierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumenverhältnis aus im ersten, unteren Bereich (14) angeordnetem Glas- oder Keramikmaterial im zweiten, oberen Bereich (15) angeordnetem porösen Metallmaterial oder einem entsprechend wärmeleitenden Keramikmaterial etwa 1 : 3 bis 1 : 8 beträgt.
Anästhesiemitteldosierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt des ersten, unteren Bereichs (14) in Strömungsrichtung veränderlich ist.
Anästhesiemitteldosierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Verbindungsleitung zwischen dem Verdampfer (5) und der Mischkammer (4) ein Abschaltventil (19) geschaltet ist, welches den Verdampfer (5) von der Mischkammer (4) abtrennt und mit einer Fortleitung (20) verbindet, insbesondere mit einer Anästhesiegasfortleitung.
Anästhesiemitteldosierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle dampfberührten Bauteile auf einer Temperatur oberhalb der jeweiligen lokalen Siedetemperatur und die Mischkammer (4) auf einer Temperatur oberhalb der lokalen Taupunkttemperatur gehalten sind.
Anästhesiemitteldosierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material im ersten Bereich (14) eine effektive Wärmeleitfähigkeit von maximal 0,9 Watt pro (Meter × Kelvin) aufweist und dass das Material im zweiten Bereich (15) eine effektive Wärmeleitfähigkeit von mehr als 2 Watt pro (Meter × Kelvin) aufweist.