DE102007063710B4

DE102007063710B4 - Narkosegasmodul mit Narkosegaszwischenspeicher

Info

Publication number: DE102007063710B4
Application number: DE102007063710.3A
Authority: DE
Inventors: Dr. Wruck Norbert; Michael Riecke; Götz Kullik
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 2007-10-11
Filing date: 2007-10-11
Publication date: 2016-06-09
Anticipated expiration: 2027-10-12

Abstract

Narkosegasmodul umfassend – einen Narkosegaszwischenspeicher (12) mit elektrisch beeinflussbarem Adsorptionsmaterial (2) für ein gastragendes Narkosemittel, – einen Anschlussstutzen zum Anschließen einer Beatmungsvorrichtung und eines Exspirations- und Inspirationsschlauches für die Beatmung des Patienten, – ein Antriebsmittel (17) für den Narkosegaszwischenspeicher (12), welches ein- und ausströmendes Exspirations- und Inspirationsgas dahingehend umleitet, dass abwechselnd ein identischer Bereich von Adsorptionsmaterial 82) mit Inspirationsgas oder Exspirationsgas beaufschlagt wird, – eine Steuereinheit (19) mit einem Regler (28), – einen Sollwerteinsteller (29) zur Steuerung der Konzentration an Narkosemittel im Inspirationsgas mit der Steuereinheit (19) und dem Regler (28), – einen Narkosemitteldosierer (23), – ein Narkosemittelmessgerät (25), – Signal- und Datenleitungen (26, 27) zum Verbinden des Narkosemittelmessgerätes (25), des Narkosemitteldosierers (23) und des Antriebsmittels (17) mit der Steuereinheit (19).

Description

Die Erfindung betrifft ein Narkosegasmodul mit einem Narkosegaszwischenspeicher (NGZS).
Auf Intensivstationen wird insbesondere nach Operationen eine inhalative Sedierung von Patienten eingesetzt. Narkosemittel, beispielsweise Sevoflurane oder Desflurane, sind teure Substanzen, so dass der Verbrauch für die beschriebenen Anwendungen möglichst gering gehalten werden soll. Außerdem ist die Freisetzung von Narkosemittel in die Raumluft im Rahmen sehr gering angesetzter Grenzen zu halten. Bisher werden vereinzelt relativ einfache Narkosegasreflektoren, z. B. US 6,206,002 B1 , eingesetzt, welche mittels ungesteuerter Ad- und Desorption das Narkosemittel von dem vom Patienten ausgeatmeten Exspirationsgas auf das vom Patienten einzuatmende Inspirationsgas übertragen (so genannte Zwischenspeicherung) und somit einer mehrmaligen Verwendung beim Atmen zuführen. Der so genannte Zwischenspeicherungswirkungsgrad wird allerdings durch verschiedene Parameter beeinträchtigt. Hier sind zu nennen: hohe Atemgasgeschwindigkeit und sehr hohe (aber physiologisch gewünschte) Atemgasfeuchte. Der Zwischenspeicherungswirkungsgrad verringert sich zudem, wenn der Bauraum des Absorbers verkleinert wird, um physiologisch unerwünschten Totraum einzusparen.
Die unter diesen Bedingungen erreichte Wiederverwendung des Narkosemittels senkt aber lediglich den Verbrauch desselben; eine den Patienten schützende und das Pflegepersonal entlastende Steuerung bzw. Regelung findet nicht statt. In der Praxis herrscht aber Bedarf an einer Anpassung an geänderte oder besondere Beatmungssituationen (z. B. Hochfahren der Konzentration, Applikation hoher Atemgasfeuchten, hohe Atemfrequenzen). Diese kann über eine Steuerung der Adsorptionsleistung erreicht werden.
Ziel der hier beschriebenen Erfindung ist eine Beatmungsvorrichtung, die mit Hilfe eines elektrisch manipulierten NGZS dem Patienten eine in einer Vielzahl von Beatmungssituationen adäquate inhalative Sedierung zukommen lässt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht speziell darin, ein Narkosegasmodul mit einem NGZS bei der künstlichen Beatmung eines Patienten zur Verfügung zu stellen, bei dem eine Manipulation von adsorptionsfähigen Aktivkohlefasern mit Hilfe direkter elektrischer Temperaturbeeinflussung realisiert wird. Die Temperaturabhängigkeit von Adsorptionsvorgängen ist aus dem Wissensbereich der verfahrenstechnischen Grundlagen bekannt. Ein solches System im medizinischen Bereich muss aber in der Herstellung preiswert und beatmungsphysiologisch adäquat sein. Letzteres heißt, eine schnelle, atemzugsaufgelöste Temperaturbeeinflussung bei geringer Gaserwärmung und ein geringer rückatmungsrelevanter Totraum müssen gewährleistet sein.
Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Das erfindungsgemäße Narkosegasmodul umfasst

– einen Narkosegaszwischenspeicher mit elektrisch beeinflussbarem Adsorptionsmaterial für ein gastragendes Narkosemittel,
– einen Anschlussstutzen zum Anschließen einer Beatmungsvor-Richtung und eines Exspirations- und Inspirationsschlauches für die Beatmung des Patienten,
– ein Antriebsmittel für den Narkosegaszwischenspeicher, welches ein- und ausströmendes Exspirations- und Inspirationsgas dahingehend umleitet, dass abwechselnd ein identischer Bereich von Adsorptionsmaterial mit Inspirations- oder Exspirationsgas beaufschlagt wird,
– eine Steuereinheit mit einem Regler,
– einen Sollwerteinsteller zur Steuerung der Konzentration an Narkosemittel im Inspirationsgas mit der Steuereinheit und dem Regler,
– einen Narkosemitteldosierer,
– ein Narkosemittelmessgerät sowie
– Signal- und Datenleitungen zum Verbinden des Narkosemittelmessgerätes, des Narkosemitteldosierers und des Antriebsmittels mit der Steuereinheit.

Der NGZS, der zwischen Inspirations- und Exspirationsschlauch platziert wird, weist ein leicht regenerierbares Adsorptionsmaterial auf, das abwechselnd mit Exspirationsgas und Inspirationsgas in Kontakt kommt und das bei der Exspiration aufgenommene Narkosemittel bei der Inspiration wieder an das Atemgas abgibt. Enthalten ist ein Schlauchanschlussmittel, das vorzugsweise zwischen zwei Betriebsstellungen bewegt wird und dabei das Gas wechselweise zu den mit Adsorptionsmaterial gefüllten und elektrisch konnektierten Adsorberbetten leitet. Das Adsorptionsmittel ist im NGZS fest eingebaut und mit elektrischen Kontakten versehen. In vorteilhafter Weise kann dabei das Adsorptionsmittel mit technisch einfachen Mitteln durch elektrische Bestromung erwärmt und damit in seinen Adsorptionseigenschaften beeinflusst werden.
Zum Zwecke des Zu- und Abführens der Gasströme sind vorzugsweise an beiden Seiten der Gaskanäle gleiche oder identische Schlauchanschlussmittel angeordnet.
Die Vermeidung von rückatmungsrelevantem Totraum ist nur mit spezieller Ausgestaltung der Schlauchanschlussmittel günstig zu erreichen, die im Folgenden ausführlich beschrieben wird. In einer solchen Ausgestaltung umfasst das wenigstens eine Mittel eine erste und zweite Gasleitung, dahingehend ausgebildet, dass die erste und zweite Gasleitung relativ zum elektrisch beeinflussbaren Adsorptionsmittel zwischen zwei Betriebsstellungen abwechselnd beweglich sind. Die erste und zweite Gasleitung leitet das Exspirations- und Inspirationsgas, das von den Öffnungen zum ersten und zweiten Gaskanal sowie von dem ersten und zweiten Gaskanal zu den Öffnungen strömt, um. Die Gasleitungen verbinden den ersten und zweiten Gaskanal mit den Öffnungen. Die erste und zweite Gasleitung ist vorzugsweise doppelt jeweils an beiden Seiten der Gaskanäle ausgebildet.
Zweckmäßig ist von der ersten und zweiten Gasleitung eine Rotationsbewegung ausführbar.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst das wenigstens eine Mittel ein Antriebsmittel zum Bewegen des ersten und zweiten Gaskanals, z. B. wenigstens einen feststehenden Elektromagneten und wenigstens einen beweglichen Einlegemagneten oder einen Elektromotor.
In einer zusätzlichen Ausführungsform ist das elektrisch beeinflussbare Adsorptionsmaterial vom Exspirations- und Inspirationsgas durchströmbar. Damit steht eine besonders große Adsorptionsoberfläche zur Verfügung. Vorzugsweise füllt das elektrisch beeinflussbare Adsorptionsmaterial die beiden Gaskanäle ganz aus, so dass das Inspirations- und Exspirationsgas das gesamte elektrisch beeinflussbare Adsorptionsmaterial durchströmt und einen möglichst geringen Totraum aufweist.
In einer ergänzenden Ausgestaltung sind die erste und zweite bewegbare Gasleitung als konzentrisch ineinander angeordnete Schläuche ausgeführt, die an einer Verteilerplatte fixiert sind. Damit kann der Totraum verkleinert werden.
In einer weiteren Ausführungsform bildet ein Rohrstutzen mit einer beweglichen Membrane die erste und zweite Gasleitung und aufgrund einer Bewegung, insbesondere einer Rotationsbewegung, der Membrane sind die erste und zweite Gasleitung bewegbar. Die Membrane unterteilt den Rohrstutzen vorzugsweise symmetrisch in die beiden Gasleitungen.
Insbesondere ist das elektrisch beeinflussbare Adsorptionsmaterial als zylinderförmiger Behälter ausgebildet und ein erster Teil von einem zweiten Teil des elektrisch beeinflussbaren Adsorptionsmaterials ist durch eine vorzugsweise symmetrisch angeordnete Trennwand gasdicht abgeteilt.
In einer zusätzlichen Ausgestaltung sind ein erster Teil und zweiter Teil des elektrisch beeinflussbaren Adsorptionsmittels in einer Trägereinheit in zwei vorzugsweise kanalförmige Ausnehmungen als Gasleitungen der Trägereinheit angeordnet.
Vorzugsweise weist die Trägereinheit eine dritte und vierte, vorzugsweise kanalförmige Ausnehmung auf zum Fluten des NGZSs mit frischem Atemgas und/oder für einen Sauerstoff-Flush. Das wenigstens eine Mittel kann vorzugsweise auch eine dritte Betriebsstellung hierfür einnehmen.
Zweckmäßig besteht das elektrisch beeinflussbare Adsorptionsmittel wenigstens teilweise aus Kohlenstofffasern.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das elektrisch beeinflussbare Adsorptionsmittel erwärmbar, beispielsweise indem elektrischer Strom durch das Material mittels Elektroden leitbar ist oder elektrische Heizdrähte in das Material integriert sind.
In einer ergänzenden Ausgestaltung sind der erste und zweite Teil des elektrisch beeinflussbaren Adsorptionsmittels getrennt erwärmbar. Diese Erwärmung dient der Desorptionsbeschleunigung oder auch der Entkeimung bzw. der Sterilisation der Adsorptionseinheit.
In einer weiteren Ausführungsform ist das elektrisch beeinflussbare Adsorptionsmaterial oder das elektrisch beeinflussbare Adsorptionsmaterial einschließlich des Behälters oder der Trägereinheit aus dem NGZS entnehmbar. Damit kann das elektrisch beeinflussbare Adsorptionsmittel einfach entkeimt oder sterilisiert werden. Es ist aber auch möglich, das Adsorptionsmaterial durch Bestromung zu erwärmen und ohne Entnahme direkt zu sterilisieren.
Zweckmäßig umfasst der NGZS ein Gehäuse. Im Gehäuse sind der erste und zweite Gaskanal mit dem elektrisch beeinflussbaren Adsorptionsmittel und vorzugsweise auch die Mittel zum Umleiten des Exspirations- und Inspirationsgases angeordnet.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst das wenigstens eine Mittel wenigstens eine Luftklappe und/oder wenigstens ein Ventil, das vorzugsweise von einem Antriebsmittel, z. B. einem Magneten, bewegbar ist. Anstatt der bewegbaren Gasleitungen können auch Luftklappen bzw. Ventile vorzugsweise in Verbindung mit feststehenden Gasleitungen zum Umleiten des durch die Öffnungen ein- und ausströmenden Exspirations- und Inspirationsgases genutzt werden. Es ist auch möglich die bewegbaren Gasleitungen zum Umleiten und die Luftklappen bzw. Ventile zum Umleiten miteinander zu kombinieren, d. h. an einer Seite der Gaskanäle sind die beweglichen Gasleitungen und an der anderen Seite der Gaskanäle sind die Luftklappen bzw. Ventile angeordnet.
Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
1 eine schematisierte Darstellung eines Narkosegaszwischenspeichers in einer perspektivischen Darstellung,
2 eine Trägereinheit in einer perspektivischen Darstellung,
3 die Trägereinheit mit einem drehbaren Verteilerstutzen in einer perspektivischen Darstellung,
4 einen von einem Rohrstutzen und einer beweglichen Membrane gebildeter Verdrehschlauch im Querschnitt in verschiedenen Betriebsstellungen,
5 ein als zylinderförmiger Behälter ausgebildetes elektrisch beeinflussbares Adsorptionsmaterial für ein gasgetragenes Narkosemittel mit zwei Verdrehschläuchen jeweils an beiden Seiten des Behälters in einer perspektivischen Darstellung,
6a den Behälter mit den beiden Verdrehschläuchen gemäß 5 in einer Betriebsstellung A in perspektivischer Ansicht und dem Weg des Exspirationsgases,
6b den Behälter mit den beiden Verdrehschläuchen gemäß 5 in einer Betriebsstellung A in perspektivischer Ansicht und dem Weg des Inspirationsgases,
6c den Behälter mit den beiden Verdrehschläuchen gemäß 5 in einer Betriebsstellung C in perspektivischer Ansicht und dem Weg des Exspirationsgases,
6d den Behälter mit den beiden Verdrehschläuchen gemäß 5 in einer Betriebsstellung C in perspektivischer Ansicht und dem Weg des Inspirationsgases,
7 das elektrisch beeinflussbare Adsorptionsmaterial für ein gasgetragenes Narkosemittel mit zwei Elektroden in einer ersten Ausführungsform zur Einbringung in eine Ausnehmung der Trägereinheit,
8 das elektrisch beeinflussbare Adsorptionsmaterial für ein gasgetragenes Narkosemittel mit mehreren Elektroden in einer zweiten Ausführungsform als zylinderförmiger Behälter und
9 ein Beatmungssystem mit dem erfindungsgemäßen Narkosegaszwischenspeicher in einer schematisierten Darstellung.
In 1 ist ein Narkosegaszwischenspeicher 12 zur Zwischenspeicherung von Narkosemittel bei der künstlichen Beatmung eines Patienten in einer perspektivischen Darstellung abgebildet. Der Narkosegaszwischenspeicher 12 umfasst auf einer ersten Seite eine erste Gasleitung 9a zum Durchleiten von Exspirationsluft und eine zweite Gasleitung 9b zum Durchleiten von Inspirationsluft. Beiden Gasleitungen 9a, 9b sind mit einer beweglichen Schwenkeinrichtung 33 verbunden, so dass die Gasleitungen 9a, 9b beweglich sind. Die beiden Gasleitungen 9a, 9b sind analog zur ersten Seite einer Trägereinheit 42 auch auf einer zweiten Seite (1, rechts) der Trägereinheit 42 ausgebildet. Eine zylinderförmige feststehende Trägereinheit 42 (1, 2), beispielsweise aus wärmebeständigem Kunststoff oder aus Metall, ist mit vier zylinderförmigen Ausnehmungen 43 versehen, welche die Trägereinheit 42 vollständig durchlaufen (nur eine Ausnehmung 43 ist in 2 vollständig strichliniert dargestellt). Zwei Ausnehmungen 43 dienen als Adsorberbetten 15, 16, d. h. bilden einen ersten und zweiten feststehenden Gaskanal 4, 6 und sind mit zwei separaten Teilen 15, 16 eines elektrisch beeinflussbaren Adsorptionsmaterials 2 mit einem Durchmesser von 40 bis 50 mm (2) für ein gasgetragenes volatiles Narkosemittel, z. B. Halothan, Enfluran, Sevoflurane, Isoflurane, Desflurane, vollständig befüllt. Die beiden anderen Ausnehmungen 43 fungieren als Leerbetten 13, 14. Ein Verschwenken der beiden Gasleitungen 9a, 9b an beiden Seiten der Trägereinheit 42 ermöglicht es, in einer ersten Betriebsstellung A Exspirationsgas durch das Adsorberbett 15 als ersten Gaskanal 4 und Inspirationsgas durch das Adsorberbett 16 als zweiten Gaskanal 6 zu leiten. Das im Adsorberbett 15 befindliche elektrisch beeinflussbare Adsorptionsmaterial 2 adsorbiert beispielsweise 90% des im Exspirationsgas befindlichen Narkosemittels und wird somit mit Narkosemittel angereichert. Des Weiteren desorbiert das im Adsorberbett 16 angeordnete elektrisch beeinflussbare Adsorptionsmaterial 2 Narkosemittel an das Inspirationsgas. Zur Zwischenspeicherung des Narkosemittels werden nach ungefähr ein bis drei Atemzyklen die beiden Gaskanale 4, 6 mit Hilfe der Schwenkeinrichtung 33 bewegt, so dass in einer zweiten Betriebsstellung C Exspirationsgas durch das Adsorberbett 16 und Inspirationsgas durch das Adsorberbett 15 strömt. Somit wird das im Adsorberbett 16 befindliche elektrisch beeinflussbare Adsorptionsmaterial 2 mit Narkosemittel angereichert. Nach weiteren ein bis drei Atemzyklen wird wieder die erste Betriebsstellung A der Gasleitungen 9a, 9b eingenommen. Die wiederholte Einnahme der ersten und zweiten Betriebsstellung A, C der Gasleitungen 9a, 9b ermöglicht die Zwischenspeicherung des Narkosemittels während eines längeren Vorganges der künstlichen Beatmung. In einer dritten Betriebsstellung B der Gasleitungen 9a, 9b wird das Exspirations- und Inspirationsgas durch die als Leerbetten 13, 14 ausgebildeten Ausnehmungen 43 geleitet, welche kein elektrisch beeinflussbares Adsorptionsmaterial 2 enthalten. Damit kann der Narkosegaszwischenspeicher 12 mit Frischgas bzw. Frischluft geflutet, d. h. die Zwischenspeicherung des Narkosemittels unterbunden werden.
3 zeigt den Narkosegaszwischenspeicher 12 mit der Trägereinheit 42 und einem Verteilerstutzen 36. Der Verteilerstutzen 36 verfügt über eine Verteilerplatte 47 mit zwei Bohrungen 48. An der Verteilerplatte 47 ist eine als Schlauch 46 ausgebildete erste Gasleitung 9a zum Durchleiten von Exspirationsgas und eine ebenfalls als Schlauch 46 ausgebildete zweite Gasleitung 9b zum Durchleiten von Inspirationsgas angeordnet. Die beiden Gasleitungen 9a, 9b sind konzentrisch ineinander angeordnet, wobei jede Gasleitung 9a, 9b in je eine Bohrung 48 der Verteilerplatte 47 mündet und sich der Schlauch 46 zum Leiten von Inspirationsluft konisch zur Verteilerplatte 47 hin aufweitet. Der Verteilerstutzen 36 bildet somit einen nahezu totraumfreien Anschluss. Die beiden Enden der Gasleitungen 9a, 9b bilden eine erste Öffnung 3a zum Einleiten von Exspirationsgas und eine zweite Öffnung 3c zum Ausleiten von Exspirationsgas. Ein zweiter Verteilerstutzen 36 an der Unterseite mit den Öffnungen 3b und 3c ist nicht dargestellt. Ein Verdrehen der Verteilerplatte 47 gestattet somit gemäß dem oben bei 1 beschriebenen Prinzip, das Narkosemittel von dem Exspirationsgas an das Inspirationsgas zu reflektieren oder den Narkosegaszwischenspeicher 12 mit Frischgas zu fluten.
In 4 und 5 ist eine weitere Ausführungsform der beweglichen ersten und zweiten Gasleitung 9a, 9b dargestellt. Ein Rohrstutzen 37 wird symmetrisch in Längsrichtung von einer beweglichen Membrane 34 in die erste und zweite Gasleitung 9a, 9b unterteilt, so dass ein Verdrehschlauch 53 vorliegt. Der Rohrstutzen 37 ist an einem ersten Ende 50 mit einer Doppelanschlusstülle 52, umfassend eine Anschlusstülle 57 für Exspirationsgas und eine Anschlusstülle 58 für Inspirationsgas, zum Anschließen eines Exspirations- und Inspirationsschlauches 59, 60 versehen. Die Anschlusstülle 57 bildet damit eine erste Öffnung 3e zum Einleiten von Inspirationsgas und die Anschlusstülle 58 bildet eine vierte Öffnung 3h zum Ausleiten von Inspirationsgas. Am anderen Verdrehschlauch 53 (5, rechts) ist analog eine zweite Öffnung 3f zum Ausleiten von Exspirationsgas und eine dritte Öffnung 3g zum Einleiten von Inspirationsgas ausgebildet. Am zweiten Ende 51 ist der Rohrstutzen 37 mittels eines gleitenden Dichtungsrings 49 mit dem elektrisch beeinflussbaren Adsorptionsmaterial 2 verbunden, das als zylinderförmiger Behälter 40 ausgebildet ist. Der zylinderförmige Behälter 40 ist mit einer symmetrisch in Längsrichtung verlaufenden Trennwand 41 versehen, so dass das elektrisch beeinflussbare Adsorptionsmaterial 2 in zwei getrennte Teile 55, 56 unterteilt wird. Die beiden getrennten Teile des elektrisch beeinflussbaren Adsorptionsmaterials 2 bilden damit zwei Gaskanäle 4, 6. An beiden Enden des Behälters 40 ist je ein Rohrstutzen 37 angeordnet (5, links und rechts). Die bewegliche Membrane 34 ist am ersten Ende 50 des Rohrstutzens 37 feststehend und am zweiten Ende 51 des Rohrstutzens 37 kann die Membrane 34 eine Drehbewegung um 180° ausführen. 4 zeigt in einem Querschnitt am zweiten Ende 51 des Rohrstutzens die Betriebsstellungen A, B und C sowie die Zwischenstellungen der Membrane 34 während der Drehbewegung der Membrane 34 von der Betriebsstellung A zur Betriebsstellung B und von der Betriebsstellung B zur Betriebsstellung C. Die Membrane 34 führt an dem zweiten Ende 51 des Rohrstutzens 37 (Querschnitt gemäß 4) eine Drehbewegung um 180° aus und ist an dem ersten Ende 50 des Rohrstutzens 37 feststehend. In den dazwischen liegenden Positionen in Längsrichtung des Rohrstutzens 37 wird von der Membrane 34 eine entsprechend geringere Drehbewegung ausgeführt. Zur Rückführung des Verdrehschlauches 53 von der Betriebsstellung C in die Betriebsstellung A wird die Membrane 34 in entgegengesetzter Richtung als in 4 dargestellt wieder um 180° zurückgedreht (nicht dargestellt), so dass ein nahezu totraumfreier Anschluss möglich ist. Die Drehbewegung der Membrane 34 wird mittels zwei Elektromagneten 38 und zwei Einlegemagneten 39 ausgeführt. Die Elektromagnete 38 können verschiedene magnetische Polaritäten einnehmen, so dass bei einem Umschalten der Polaritäten die Membrane 34 um 180° bewegt wird. Die beiden getrennten Teile 55, 56 des elektrisch beeinflussbaren Adsorptionsmaterials 2 können damit abwechselnd an identischen Bereichen, d. h. den Teilen 55, 56, mit Exspirations- und Inspirationsgas beaufschlagt werden, so dass das Narkosemittel vom Exspirationsgas zum Inspirationsgas reflektiert wird. Die Betriebsstellung B ist die Nullstellung oder Kurzschlussstellung.
In den 6a bis 6d ist der Strömungsweg des Exspirations- und Inspirationsgases durch die Teile 55, 56 des elektrisch beeinflussbaren Adsorptionsmaterials 2 in den beiden Betriebsstellungen A und C der Verdrehschläuche 53 mit einer Anschlusstülle 57 für Exspirationsgas und einer Anschlusstülle 58 für Inspirationsgas dargestellt. Bei einer Exspiration des Patienten 5 strömt in Betriebsstellung A das Exspirationsgas durch das Teil 56 des elektrisch beeinflussbaren Adsorptionsmaterials 2 (6a), so dass das Teil 56 Narkosemittel adsorbiert. In der nachfolgenden Inspiration in Betriebsstellung A strömt das Inspirationsgas durch das Teil 55 des elektrisch beeinflussbaren Adsorptionsmaterials 2 (6b). Das Inspirationsgas wird von dem am Teil 55 desorbierten Narkosemittel angereichert. Für die in den 6c und 6d dargestellte Betriebsstellung C wurde die Membrane um 180° gedreht. Das Exspirationsgas strömt in Betriebsstellung C durch das Teil 55 und das Inspirationsgas durch das Teil 56, d. h. umgekehrt zu Betriebsstellung A. Damit kann das Teil 56 das in Betriebsstellung A adsorbierte Narkosemittel an das Inspirationsgas desorbieren, d. h. das Narkosemittel wird reflektiert. Des Weiteren adsorbiert das Teil 55 Narkosemittel und desorbiert es in einer nachfolgenden Betriebsstellung A wieder an das Inspirationsgas. Die Betriebsstellungen A und C werden im Allgemeinen nach ein bis drei Atemzyklen des Patienten 5 wechselweise geändert.
Als elektrisch beeinflussbares Adsorptionsmaterial 2 werden beispielsweise Kohlefasern oder -vliese mit einer hohen spezifischen Oberfläche von ungefähr 2000 m² pro g verwendet. Für einen erfindungsgemäßen Anästhesiereflektor 12 wird eine aktive Adsorptionsfläche von ungefähr 2000 bis 5000 m² benötigt, d. h. das elektrisch beeinflussbare Adsorptionsmaterial 2 hat eine geringe Masse von wenigen Gramm. Die Schichtdicke der Teile 55, 56, d. h. die Länge des Strömungsweges in dem elektrisch beeinflussbaren Adsorptionsmaterial 2 sollte dahingehend gewählt sein, dass der Druckabfall nicht über 0,5 mbar bei 60 Litern Atemgas pro Minute liegt.
Das elektrisch beeinflussbare Adsorptionsmaterial 2 kann durch das Durchleiten von elektrischem Strom erwärmt werden. Damit ist die Konzentration des Narkosemittels steuerbar. Das Erwärmen eines von dem Inspirationsgas durchströmten Teiles 55, 56 des elektrisch beeinflussbaren Adsorptionsmaterials 2 während des Durchströmens mit Inspirationsgas erhöht die Desorption des Narkosemittels, so dass dadurch, insbesondere bei einer Anfangsphase, die Konzentration des Narkosemittels in dem Inspirationsgas erhöht werden kann. Umgekehrt bewirkt das Erwärmen des von Exspirationsgas durchströmten Teiles 55, 56 des elektrisch beeinflussbaren Adsorptionsmaterials 2 während des Durchströmens mit Exspirationsgas, dass das entsprechende Teil 55, 56 weniger oder kein Narkosemittel absorbiert bzw. sogar Narkosemittel desorbiert wird, so dass in einer nachfolgenden Inspiration in einer anderen Betriebsstellung weniger Narkosemittel an das Inspirationsgas abgegeben wird, weil das betreffende Teil 55, 56 weniger Narkosemittel adsorbiert hat. Aufgrund der geringen Masse des elektrisch beeinflussbaren Narkosemittels kann das Erwärmen und Abkühlen in sehr kurzer Zeit ausgeführt werden, so dass das erwärmte Teil 55, 56 in einer nachfolgenden Betriebsstellung bereits vollständig oder nahezu vollständig abgekühlt ist.
Des Weiteren kann durch das Erwärmen der beiden Teile 55, 56, d. h. des gesamten elektrisch beeinflussbaren Adsorptionsmaterials 2, auf ausreichend hohe Temperaturen im Bereich 100 bis 180°C, außerhalb des Betriebes das elektrisch beeinflussbare Adsorptionsmaterial 2 entkeimt und desinfiziert werden. Ein Ausbau des elektrisch beeinflussbaren Adsorptionsmaterials 2 ist damit für diesen Zweck nicht erforderlich.
7 zeigt die Anordnung von zwei Elektroden 44 auf der Oberfläche eines zylinderförmigen elektrisch beeinflussbaren Adsorptionsmaterials 2 zur Einbringung in die Ausnehmung 43 bzw. das Adsorberbett 15, 16 der Trägereinheit 42. Der elektrische Strom fließt im elektrisch beeinflussbaren Adsorptionsmaterial 2 von der positiven Elektrode 44 gemäß Pfeil zu der negativen Elektrode 44.
In 8 ist die Ausbildung der Elektroden 44 für das als zylinderförmiger Behälter 40 ausgebildete elektrisch beeinflussbare Adsorptionsmaterial 2 dargestellt. Auf der Außenseite je Teil 55, 56 sind drei negativ geladene Elektroden 44 und jeweils an beiden Seiten der Trennwand 41 eine positiv geladene Elektrode 44 angebracht. Die drei negativen Elektroden 44 werden intermittierend mit einer negativen Ladung beaufschlagt, d. h. der elektrische Strom fließt rotierend zwischen der positiv geladenen Elektrode 44 und den abwechselnd negativ geladenen Elektroden 44. Des Weiteren kann auch unter Verwendung unterschiedlicher Spannungen bei gleichzeitiger Bestromung der drei negativen Elektroden 44 eine homogene Temperaturverteilung in den Teilen 55, 56 erreicht werden.
Das elektrisch beeinflussbare Adsorptionsmaterial 2 und/oder die Adsorberbetten 15, 16 sind vorzugsweise mit Temperatursensoren (nicht dargestellt) ausgestattet. Die Elektroden 44 können mittels eines leitfähigen Klebstoffes, durch Einklemmen oder durch Feststopfen an dem elektrisch beeinflussbaren Adsorptionsmaterial 2 befestigt werden. Zur Vergrößerung der Kontaktfläche zwischen den Elektroden 44 und dem elektrisch beeinflussbaren Adsorptionsmaterial 2 können raue oder gezahnte Elektroden 44 eingesetzt werden. Die Oberfläche bzw. die Ränder des elektrisch beeinflussbaren Adsorptionsmaterials 2 können partiell mit einer Metallbeschichtung versehen werden, um den Kontakt zu verbessern und/oder die Kontaktfläche zu vergrößern.
Anstelle eines elektrisch beeinflussbaren Adsorptionsmaterials 2 mit einer runden Bauform kann auch eine Bauform mit einem Querschnitt als Vieleck mit n Ecken gewählt werden. Die Elektroden 44 sind hierbei an den ebenen Außenflächen zwischen den Ecken gegenüberliegend angeordnet und werden intermittierend mit Strom an vorzugsweise gegenüberliegenden Elektroden 44 beaufschlagt. Eine Bauform mit Ecken im Querschnitt hat den Vorteil, besser elektrisch kontaktierbar zu sein, jedoch kann unter Umständen bei dieser Bauform mit n Ecken eine gleichmäßige Gasdurchströmung nicht gewährleistet sein.
Die zum Aufheizen der Teile 55, 56 benötige elektrische Leistung beträgt ungefähr 10 bis 50 W während einer Exspirations- oder Inspirationsphase. Aus Sicherheitsgründen wird eine Spannung unter 60 V bei Gleichspannung oder unter 25 V bei Wechselspannung gewählt.
In 9 ist ein Beatmungssystem 22 mit einem Narkosegaszwischenspeicher 12 dargestellt. Ein erfindungsgemäßes Narkosegasmodul 35 umfasst neben dem Narkosegaszwischenspeicher 12 einen Sollwerteinsteller 29 zur Steuerung der Konzentration an Narkosemittel im Inspirationsgas mit der Steuereinheit 19 und dem Regler 28 für die Narkosemittelkonzentration. Beispielsweise kann die Konzentration in Abhängigkeit vom Narkosemittel im Inspirationsgas auf Werte zwischen 0,5 und 4,0 Vol.-%, insbesondere auf 1,0 Vol.-%, eingestellt werden. Eine Konnektierung 11 verbindet ein elektrisches Antriebsmittel 17 mit dem Narkosegaszwischenspeicher 12. Die Signalleitung 21 dient zur Synchronisierung der Beatmungsvorrichtung 1 z. B. mit einem Ventilator (nicht dargestellt), mit dem Narkosegaszwischenspeicher 12 und zum Datenaustausch. Die Beatmungsvorrichtung 1 wird von einer Druckgasquelle 61 mit Frischgas, z. B. Sauerstoff versorgt. Das Inspirationsgas strömt dann durch den Inspirationsschlauch 59 zum Narkosegaszwischenspeicher 12 mit Gehäuse 45, wird dort mit Narkosemittel angereichert und gelangt durch ein Y-Stück 62 mittels des Beatmungstubus 10 zum Patienten 5. Im Beatmungstubus 10 ist ein HME-Filter 30 als Wärme- und Feuchtigkeitsaustauscher und eine Narkosegasentnahmestelle 31 angeordnet. Außerdem befindet sich an dem Inspirationsschlauch 59 kurz vor dem Y-Stück 62 ein Anfeuchter 32, der dem Inspirationsgas Feuchtigkeit zuführt, sofern ein HME-Filter 30 nicht eingesetzt werden kann. Die Narkosegasentnahmestelle 31 entnimmt zur Erfassung des Istwertes der Narkosemittelkonzentration am Beatmungstubus 10 Inspirations- bzw. Exspirationsgas und leitet diese durch eine Messleitung 54 zum Narkosemittelmessgerät 25. Beispielsweise werden 50 bis 200 ml/min durch die Messleitung 54 geleitet. Der Narkosemitteldosierer 23 und das Narkosemittelmessgerät 25 werden mittels Signalleitungen 26, 27 mit der Steuereinheit 19 verbunden. Zur Zugabe von Narkosemittel mit dem Narkosemitteldosierer 23 wird das an der Narkosegasentnahmestelle 31 entnommene Inspirations- bzw. Exspirationsgas von dem Narkosemitteldosierer 23 mit Narkosemittel angereichert und durch den Narkosemittelanschluss 24 dem Exspirationsschlauch 60 kurz vor dem Narkosegaszwischenspeicher 12 zugegeben. Das entnommene Inspirations- bzw. Exspirationsgas wird über eine Leitung 63 dem Narkosemitteldosierer 23 zugeführt. Anstelle der Narkoseentnahmestelle 31 kann im Beatmungstubus 10 auch ein Narkosemittelsensor angeordnet sein (nicht dargestellt). Der Narkosemittelanschluss 24 kann auch zum Inspirationsschlauch 59 kurz nach dem Narkosegaszwischenspeicher 12 geführt werden (nicht dargestellt). Außerdem ist an dem Exspirationsschlauch 60 innerhalb des Narkosegasmoduls 35 ein Atemphasendetektor 18 angeschlossen, der mittels einer Datenleitung 20 mit der Steuereinheit 19 verbunden ist. Die Steuereinheit 19 kann damit z. B. die Bewegungen der Gasleitungen 9a, 9b (nicht dargestellt) für die beiden Betriebsstellungen des Narkosegaszwischenspeichers 12 mit dem Atemzyklus des Patienten 5 synchronisieren und steuern. Über einen Atemgasauslass 7 an der Beatmungsvorrichtung 1 strömt das Exspirationsgas zu einem Adsorptionsfilter 8, der dazu dient, die im Exspirationsgas enthaltene Restmenge an Narkosemittel zu adsorbieren, um die Umgebungsluft von Narkosemittel frei zu halten.
Insgesamt betrachtet kann mit dem Narkosegaszwischenspeicher 12 die inhalatitive Sedierung deutlich verbessert werden. Die Verwendung von zwei getrennten Gaskanälen 4, 6 für das Inspirations- und Exspirationsgas zusammen mit totraumfreien Anschlussstutzen erlaubt es, den Gesamttotraum gering zu halten. Aufgrund des erwärmbaren elektrisch beeinflussbaren Adsorptionsmaterials 2 kann die Konzentration an Narkosemittel leicht und schnell gesteuert werden. Des Weiteren ist eine Entkeimung des elektrisch beeinflussbaren Adsorptionsmaterials 2 durch das Aufheizen möglich, so dass ein Ausbau desselben nicht zur Sterilisation notwendig ist. Die Heizmittel zum Erwärmen des elektrisch beeinflussbaren Adsorptionsmaterials 2 können preiswert mit einem geringen technischen Aufwand an diesem angeordnet werden, weil das elektrisch beeinflussbare Adsorptionsmaterial 2 feststehend ist.
Bezugszeichenliste

1: Beatmungsvorrichtung
2: Elektrisch beeinflussbares Adsorptionsmaterial
3: Öffnungen (3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, 3h)
4: Erster Gaskanal für Inspirationsgas
5: Patient
6: Zweiter Gaskanal für Exspirationsgas
7: Atemgasauslass
8: Adsorptionsfilter
9: Gasleitungen (9a, 9b)
10: Beatmungstubus
11: Konnektierung
12: Narkosegaszwischenspeicher
13: Leerbett
14: Leerbett
15: Adsorberbett
16: Adsorberbett
17: Antriebsmittel
18: Atemphasendetektor
19: Steuereinheit
20: Datenleitung
21: Signalleitung
22: Beatmungssystem
23: Narkosemitteldosierer
24: Narkosemittelanschluss
25: Narkosemittelmessgerät
26: Signalleitung
27: Signalleitung
28: Regler für die Narkosemittelkonzentration
29: Sollwerteinsteller für die Narkosemittelkonzentration
30: HME-Filter
31: Narkoseentnahmestelle
32: Anfeuchter
33: Schwenkeinrichtung
34: Membrane
35: Narkosegasmodul
36: Verteilerstutzen
37: Rohrstutzen
38: Elektromagnet
39: Einlegemagnet
40: Zylinderförmiger Behälter
41: Trennwand
42: Trägereinheit
43: Ausnehmungen
44: Elektroden
45: Gehäuse
46: Schlauch
47: Verteilerplatte
48: Bohrung
49: Gleitender Dichtungsring
50: Erstes Ende des Rohrstutzens
51: Zweites Ende des Rohrstutzens
52: Doppelanschlusstülle
53: Verdrehschlauch
54: Messleitung
55: Teil des elektrisch beeinflussbaren Adsorptionsmaterials
56: Teil des elektrisch beeinflussbaren Adsorptionsmaterials
57: Anschlusstülle für Exspirationsgas
58: Anschlusstülle für Inspirationsgas
59: Inspirationsschlauch
60: Exspirationsschlauch
61: Druckgasquelle
62: Y-Stück
63: Leitung

Claims

Narkosegasmodul umfassend – einen Narkosegaszwischenspeicher (12) mit elektrisch beeinflussbarem Adsorptionsmaterial (2) für ein gastragendes Narkosemittel, – einen Anschlussstutzen zum Anschließen einer Beatmungsvorrichtung und eines Exspirations- und Inspirationsschlauches für die Beatmung des Patienten, – ein Antriebsmittel (17) für den Narkosegaszwischenspeicher (12), welches ein- und ausströmendes Exspirations- und Inspirationsgas dahingehend umleitet, dass abwechselnd ein identischer Bereich von Adsorptionsmaterial 82) mit Inspirationsgas oder Exspirationsgas beaufschlagt wird, – eine Steuereinheit (19) mit einem Regler (28), – einen Sollwerteinsteller (29) zur Steuerung der Konzentration an Narkosemittel im Inspirationsgas mit der Steuereinheit (19) und dem Regler (28), – einen Narkosemitteldosierer (23), – ein Narkosemittelmessgerät (25), – Signal- und Datenleitungen (26, 27) zum Verbinden des Narkosemittelmessgerätes (25), des Narkosemitteldosierers (23) und des Antriebsmittels (17) mit der Steuereinheit (19).
Narkosegasmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmittel (17) dahingehend ausgebildet ist, dass eine erste und zweite Gasleitung (9a, 9b) relativ zum elektrisch beeinflussbaren Adsorptionsmittel (2) zwischen zwei Betriebsstellungen (A, C) abwechselnd beweglich sind.
Narkosegasmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass von der ersten und zweiten Gasleitung (9a, 9b) eine Rotationsbewegung ausführbar ist.
Narkosegasmodul nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmittel (17) zum Bewegen des ersten und zweiten Gaskanals (9a, 9b) wenigstens einen feststehenden Elektromagneten (38) und wenigstens einen beweglichen Einlegemagneten (39) oder einen Elektromotor, umfasst.
Narkosegasmodul nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch beeinflussbare Adsorptionsmittel (2) feststehend ist.
Narkosegasmodul nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch beeinflussbare Adsorptionsmaterial (2) vom Exspirations- und Inspirationsgas durchströmbar ist.
Narkosegasmodul nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Gasleitung (9a, 9b) als konzentrisch ineinander angeordnete Schläuche (46) ausgeführt sind, die an einer Verteilerplatte (47) fixiert sind.
Narkosegasmodul nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohrstutzen (37) mit einer beweglichen Membrane (34) die erste und zweite Gasleitung (9a, 9b) bildet und aufgrund einer Bewegung, insbesondere einer Rotationsbewegung, der Membrane (34) die erste und zweite Gasleitung (9a, 9b) bewegbar sind.
Narkosegasmodul nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch beeinflussbare Adsorptionsmaterial (2) als zylinderförmiger Behälter (40) ausgebildet ist und ein erster Teil (55) von einem zweiten Teil (56) des elektrisch beeinflussbaren Adsorptionsmaterials (2) durch ein vorzugsweise symmetrisch angeordnete Trennwand (41) gasdicht abgeteilt ist.
Narkosegasmodul nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Teil (55) und zweiter Teil (56) des elektrisch beeinflussbaren Adsorptionsmittels (2) in einer Trägereinheit (42) in zwei vorzugsweise kanalförmigen Ausnehmungen (43) als Gasleitungen (9a, 9b) der Trägereinheit (42) angeordnet sind.
Narkosegasmodul nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägereinheit (42) eine dritte und vierte vorzugsweise kanalförmige Ausnehmung (43) aufweist zum Fluten des Narkosegaszwischenspeichers (12) mit frischem Atemgas und/oder für einen Sauerstoff-Flush.
Narkosegasmodul nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch beeinflussbare Adsorptionsmittel (2) wenigstens teilweise aus Kohlenstofffasern besteht.
Narkosegasmodul nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch beeinflussbare Adsorptionsmittel (2) erwärmbar ist, beispielsweise indem elektrischer Strom durch das Material mittels Elektroden (44) leitbar ist oder elektrische Heizdrähte in das Material integriert sind.
Narkosegasmodul nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Teil (55, 56) des elektrisch beeinflussbaren Adsorptionsmittels (2) getrennt erwärmbar sind.
Narkosegasmodul nach einem der Ansprüche 9–14, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch beeinflussbare Adsorptionsmaterial (2) oder das elektrisch beeinflussbare Adsorptionsmaterial (2) einschließlich des Behälters (40) oder der Trägereinheit (42) aus dem NGZS (12) entnehmbar ist.
Narkosegasmodul nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Narkosegas-Zwischenspeicher (12) ein Gehäuse (45) umfasst.
Narkosegasmodul nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Mittel (9a, 9b, 17) wenigstens eine Luftklappe und/oder wenigstens ein Ventil, das vorzugsweise von einem Antriebsmittel, z. b. einem Magneten, bewegbar ist, umfasst.