DE2050174A1

DE2050174A1 - Meßgerät für Narkosegase

Info

Publication number: DE2050174A1
Application number: DE19702050174
Authority: DE
Inventors: Walter 6450 Hanau; Junginger Klaus Dipl.-Ing. Dr.; 6451 Niederrodenbach Sturm
Original assignee: Original Hanau Quarzlampen GmbH
Current assignee: Original Hanau Quarzlampen GmbH
Priority date: 1970-10-13
Filing date: 1970-10-13
Publication date: 1972-04-20
Also published as: FR2109760A5

Description

rATFNTANWALT DIPL-INQ. JOACHIM STRASSK eis HANAU · RÖMERSTR- Iv ■ POSIIACH 7« ■ TFrLS(IIIOJ- TFLIiJRAMMh. HANAUPATENT · TELEX: 4184782 pat

ORIGINAL IiANAU QUARZLAMPEN GmbH 13. Oktober I97o

645 Hanau (Main) Zo/Nie - 1238

Meßgerät für Narkosegase

Die Erfindung betrifft ein Meßgerät zur kontinuierlichen Bestimmung der Gaskorizentration von Fluothane oder Ilalothan durch Absorption der UV-Strahlung im Narkosegas.

Bei Fluothane oder Halothan handelt es sich um fluorierte Kohlenwasserstoffe, die in hohem Maße stabil, nicht entflammbar und leicht flüchtig sind. Diese Gase werden in kürzester Zeit vom Organismus aufgenommen und wieder abgegeben, so daß sie gut steuerbar sind. Der Organismus kann bei entsprechender Zufuhr rasch und viel Halothan oder Fluothane aufnehmen, so daß bei einer zu großen Menge im Kreislauf des Organismus der Blutdruck stark abfällt, wodurch es zum Atemstillstand mit nachfolgendem Herzversagen kommen kann. Es ist daher er- '

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forderlich, zur Vermeidung derartiger Zwischenfälle den Anteil von Halothan bzw. Fluothane im Narkosegas genau zu bestimmen und zu dosieren. Die günstigen Narkoseeigenschaften dieser Gase können nur dann voll ausgenutzt werden, wenn die Dosierung der nur im Bereich kleinster Konzentrationen anwendbaren Gase sicher beherrscht wird.

Bei einem bekannten Meßgerät zur Messung des Gehaltes an Halothan im Narkosegas erfolgt die Anwendung von Halothan sowohl im halbgeschlossenen als auch im geschlossenen System. Die Analyse beruht auf der Messung der Lichtmenge, die von dem Fluothane- oder Ilalothan-Anteil im Narkosegas absorbiert wird. Bei dem bekannten Meßgerät wird die Intensität zweier Infrarot-Strahlenbündel miteinander verglichen, von denen das eine die Meßküvette, die von dem zu analysierenden Gas durchströmt wird, durchsetzt, während das andere Strahlenbündel die Vergleichsküvette durchstrahlt, die eine Edelgasfüllung enthält. Der Halothan-Anteil in dem zu analysierenden Gas schwächt den Infrarot-Strahl um die Absorptionsbanden, die von den Halothan-Molekülen absorbiert werden. Daraus folgt eine Abnahme der Strahlungsintensität, die zur Messung der Konzentration an Halothan herangezogen wird. Bei der Absorption der Banden aus dem Infrarot-Bereich erwärmt sich das absorbierende Gas. Die beiden Strahlenbündel werden in einen Empfänger geleitet, der zwei gasgefüllte Kammern aufweist, die durch eine dünne Metallmembran getrennt sind. Gelangen beide Strahlenbündel ungeschwächt in die Kammern, so bleibt der Gasdruck in jeder Kammer unverändert. Erfolgt durch ein halothanhaltiges Gas in der Meßküvette eine Schwächung des Meßstrahls, so wirken ungleiche Drücke auf die Membran, die mit einer starren Metallscheibe einen veränderlichen Kondensator bildet. Es treten dadurch Kapazitätsänderungen auf, die elektronisch verstärkt und als Spannungsänderungen auf einem Anzeigeinstrument sichtbar gemacht werden. Die in dem zu untersuchenden Narkosegas neben Halothan noch enthaltenen Gase, wie beispielsweise Wasserdampf,

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Lachgas, Kohlendioxid, weisen gleichfalls Absorptionsbanden im Infrarot-Bereich auf, die sich mit denen des Halothans überschneiden, so daß es zu einer Quererapfindlichkeit des Ilalothans gegen ein bestimmtes Störgas kommt. Darunter ist der prozentuale Anteil am Vollausschlag des Meßinstrumentes zu verstehen, der beim Füllen der Meßküvette mit dem reinen Störgas gemessen wird. Durch Vorschalten entsprechender Filterküvetten in den Strahlengang des Analysators kann die Lachgas-Querempfindlichkeit auf o,2 % Halothan und die Kohlendioxidempfindlichkeit auf etwa o,l % Halothan herabgedrückt werden. Bei einem Lachgas-Anteil von 7o % im Narkosegas bedeutet dies eine Querempfindlichkeit von o,l4 % Halothan und somit bei einem gesamten Meßbereich von 0 bis 3 % Halothan einen Fehler von 4,6 % in der Anzeigegenauigkeit, wobei die durch die elektrische Schaltung bedingten Anzeigefehler noch nicht berücksichtigt sind.

Die bekannte Vergleichsmessung zur Bestimmung der Konzentration von Halothan ist aufwendig, da sie zwei Strahlenbündel erfordert sowie die Verwendung einer Meßküvette und einer Vergleichsküvette, wodurch der konstruktive Aufwand sehr groß wird. Ein weiterer Nachteil ist dadurch gegeben, daß zur Ausschaltung der Querempfindlichkeit von Halothan gegen bestimmte Komponenten des Narkosegases die Vorschaltung von Filterküvetteri in den Strahlengang des Analysators erforderlich ist, wobei jedoch noch immer eine gewisse Querempfindlichkeit gegen Lachgas und Kohlendioxid bestehen bleibt, die bei genauen Messungen zu berücksichtigen ist.

10s ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Queretnpfindlichkeit von Halothan gegen gleichfalls im UV-Wellenlängenbereich absorbierende Komponenten des Karkosegases gänzlich auszuschalten und somit die Meßgenauigkeit der Fluothaue bzw. Halothan-Konzentratioii zu erhöhen. Des weiteren soll eine

schnelle Bestimmung des Nullpunktes des Meßbereiches ermöglicht werden.

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Gemäß der Erfindung wird dazu vorgeschlagen, daß im Strahlengang einer UV-Strahlenquelle eine von dem Narkosegas durchströmte, UV-Strahlen durchlässige Küvette und eine Filteranordnung einer Fotozelle vorgeschaltet sind, wobei die Filteranordnung sowohl zur Eichung als auch für die Ausfilterung der nicht zu messenden Komponenten des Narkosegases, die im UV-Wellenbereich gleichfalls Absorptionsbanden aufweisen, vorgesehen ist. Mit einem derartigen Meßgerät, mit dem die Messung der Fluothane- oder Halothan-Konzentration im UV-Wellenlängenbereich erfolgt, wird die Störung der Konzentrationsmessung durch die im Narkosegas vorhandenen Bestandteile, wie beispielsweise Kohlendioxid, Sauerstoff, Stickstoff und Wasserdampf, die nur die Wellenlängen bis etwa 2oo nm absorbieren, vermieden. Der Anteil von bis zu etwa 7o Volumen % Lachgas im Narkosegas weist Absorptionsbanden in einem Wellenlängenbereich bis zu ca. 23o mn auf. Durch die vorgeschaltete Filteranordnung wird die von der Strahlenquelle ausgesandte UV-Strahlung so begrenzt, daß nur noch der zu der Konzentration des zu messenden Fluothane- oder Halothan-Gases indirekt proportionale Strahlenanteil wirksam wird.

Die Filteranordnung besteht vorteilhafterweise aus einem schwenkbaren Eichfilter und einem auswechselbaren Sperrfilter, von denen das letztere die Absorptionsbanden in einem Wellenlängenbereich unterhalb von 23o nm ausfiltert. Es wird dadurch erreicht, daß nur noch die über 23o nm im Ultraviolett-Wellenlängenbereich von.etwa 24o bis 26o nm sehr stark absorbierenden Gase Halothan oder Fluothane für die Schwächung der Strahlenintensität aufgrund ihrer Absorption verantwortlich sind.

Zur Eichung des Nullpunktes des Meßgerätes wird Raumluft durch die Meßküvette anstelle des Narkosegases geleitet. Das Eichfilter ist dazu vorteilhafterweise mit einem Dreiwegehahn auf der Eingangsseite der Küvette mechanisch gekoppelt. Mit dem Dreiwegehahn ist vorzugsweise die Zufuhr von Narkosegas

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oder von Luft zur Küvette für die Einstellung des Null- und des Eichpunktes der Geräteanzeige einstellbar.

Durch die mechanische Kopplung zwischen Dreiwegehahn und dem Eichfilter in der Stellung des Dreiwegehahns für die Zufuhr von Narkosegas zur Küvette erfolgt ein Ausschwenken und in der Stellung des Dreiwegehahns für die Zufuhr von Luft zur Küvette ein Einschwenken des Sperrfilters in den Strahlengang der UV-Strahlenquelle. Anstelle von Luft kann die Küvette auch von einem Gemisch aus Lachgas und Sauerstoff zur Einstellung des Nullpunktes der Geräteanzeige durchströmt werden. Sobald das Eichfilter in den Strahlengang der UV-Strahlenquelle eingeschwenkt ist, kann das von dem Strahlenbündel nach Durchsetzen der Küvette, des Eichfilters und des Sperrfilters für Lachgas in der Fotozelle erzeugte elektrische Signal durch einen nachgeschalteten Verstärker derart abgeglichen werden, daß der Nullpunkt der Meßskala des Anzeigegerätes einstellbar ist. Zur weiteren Eichung des Meßgerätes werden fluothane- oder halothanhaltige Gasgemische mit bekannter steigender Konzentration durch die Küvette geleitet und die Skala des Anzeigegerätes in Prozenten Flxjothane oder Halothan geteilt.

In der Eingangsleitung zur Küvette ist vorteilhafterweise vor dem Dreiwegehahn eine Wasserdampfsperre in Form einer Expansionskammer vorgesehen. Diese bewirkt die Abscheidung von im Narkosegas vorhandenem Wasserdampf, wodurch die Querempfindlichkeit des Narkosegases gegen Wasserdampf ausgeschaltet wird.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.

Kin ließgerät Io umfaßt einen kompressor 52, der aus dem EinatmungsschLnuch oder einem Y-Stück des Patienten-Kreislaufes kontinuierlich eine geringe Menge Narkosegas entnimmt, welche

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über eine Eingangsleitung 44 mit einer Wasserdampf sperre 42 in Richtung einer Küvette 38 strömt. Die Wasserdampfsperre 42 in Form einer Expansionskammer für Gase bewirkt ein Abscheiden des Wasserdampfes, wodurch eine Verfälschung des Meßergebnisses durch diesen vermieden wird. In der Zuleitung zu der Küvette 38 ist ein Dreiwegehahn 4o angeordnet, der in seiner ersten Stellung die Zufuhr von Narkosegas zur Küvette 38 freigibt und in seiner zweiten Stellung die Luftzufuhr zur Küvette 38 über einen Eintritt 46.

Die Küvette 38 besteht aus UV-Strahlen durchlässigem Material, wie beispielsweise Quarzglas, und ist an ihren beiden Seitenflächen von Blenden i4 und 16 begrenzt.

Die Strahlung einer UV-Strahlenquelle 12 mit einer stabilisierten Stromversorgung 48 durchsetzt die Blende 14, die Küvette 38 und die Blende l6 , so daß es zn einer Bündelung der Strahlen kommt. Im Betriebszustand dos Meßgerätes Io durchströmt Narkosegas die Küvette 38. Der Dreiwegehahn 4o nimmt im Betriebszustand eine Stellung ein, bei der ein mit ihm mechanisch gekoppeltes Eichfilter 18 aus dem Strahlengang der UV-Strahlenquelle 12 geschwenkt ist. Beim Durchstrahlen der Küvette 38 tritt entsprechend der Konzentration von Halothan bzw. Pltiothane im Narkosegas eine größere oder geringere Absorption im UV-Wellenbereich ein, so daß das Strahlenbündel nach Durchgang durch ein Sperrfilter 2o für Lachgas ein entsprechend kleineres oder größeres Signal in einer nachgeschalteten Fotozelle 22 hervorruft.

Das erzeugte Signal gelangt in einen elektronischen Verstärker 24, in dem es vor der Weiterverarbeitung verstärkt wird, um anschließend zur Analogie-Registrierung oder als Steuersignal für ein Narkosegerät herangezogen zu werden. Für die Registrierung ist ein Ausgang 34 des Verstärkers 24 zu einem Schreiber vorgesehen, bzw. ein Anzeigegerät 3², dessen Skala in Volumenprozente Halothan oder Fluothane geeicht iet. Für die Strom-

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Versorgung der Fotozelle 22 und des Verstärkers 2k ist eine stabilisierte Stromversorgungseinheit 26 im Gerät Io angeordnet. Die Anzeige erfolgt infolge der logarithmischen Dämpfung bei der Absorption gleichfalls logarithmisch. Durch den Einsatz einer weiteren Ausführungsform des Verstärkers 2k können die logarithmischen Werte in lineare umgewandelt werden, so daß eine lineare Anzeige möglich ist. Der Anzeigebereich reicht von 0 bis k Volumen % Halothan oder Fluothane, wobei noch über eine Umschaltung eine Aufteilung des Bereiches in zwei Teile größerer Empfindlichkeit vorgesehen ist. Die Anzeige des Meßgerätes Io muß vor jeder Inbetriebnahme abgestimmt und die Abstimmung während des Betriebes kontrolliert werden. Hierzu sind auf dem Verstärker 2k zwei Abgleichvorrichtungen 28, 3o vorgesehen, von denen die erste zur Einstellung des Nullpunktes und die zweite zur Einstellung des Eichpunktes des Skalenbereiches dient.

Nachdem im Betriebszustand das zu messende Narkosegas die Küvette 38 durchströmt hat, gelangt es über den Kompressor 52 und eine Ausgangsleitung 5© in den Patientenkreislauf zurück. Ein Verbrauch von Narkosegas durch den Analysenvorgang tritt dabei nicht ein.

Die Eichung des Nullpunktes der Anzeigeskala erfolgt mit Raumluft oder mit einem Gemisch aus Lachgas und Sauerstoff. Dazu wird der Dreiwegehahn 4o in die Stellung gebracht, bei der die Küvette 38 von Raumluft durchströmt wird und das Eichfilter in den Strahlengang der UV-Strahlenquelle 12 geschwenkt ist. Die Raumluft in der Küvette 38 schwächt die Intensität des Strahlenbündels geringfügig im ultravioletten Wellenlängenbereich. Das Strahlenbündel erzeugt in der Fotozelle 22 ein Signal, welches im Verstärker 2k mit Hilfe der Abgleichvorrichtung 28 derart eingestellt wird, daß der Zeiger des Anzeigegerätes 32 genau auf den Nullstrich eingestellt ist. Zur Überprüfung des Skaleneichpunktes des Anzeigegerätes 32 wird ein entsprechendes Eichfilter l8 für den zu eichenden Prozent-

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gehalt an Fluothane oder Halothan mit Hilfe einer Eich-Einstellungsvorrichtung 36 in den Strahlengang der UV-Strahlenquelle 12 eingeschwenkt. Das von dem Strahlenbündel in der Fotozelle 22 erzeugte Signal wird im Verstärker 2k mittels der Abgleichvorrichtung 3o derart eingestellt, daß die Meßmarke genau auf dem Eichstrich der Anzeigeskala steht. Das Meßgerät Io ist abgestimmt, wenn der Zeiger des Anzeigegerätes 32 jeweils nach Umschaltung auf die Eichstellungen für 0 % und für den Eich-Prozentsatz an Halothan oder Fluothane genau auf dem Nullstrich und auf der Eichmarke der Anzeigeskala stehen bleibt. Der Eichstrich am Ende der Skala wird bei der Geräteherstellung entsprechend der Durchlässigkeit des Eichfilters ermittelt. Dies geschieht für jedes Gerät individuell, da die Durchlässigkeit der Eichfilter von Gerät zu Gerät voneinander geringfügig abweichen kann.

Zur Unterteilung des Skalenbereiches werden Narkosegas-Gemische mit steigender und bekannter Konzentration der zu messenden Gaskomponenten durch die Küvette 38 geleitet und die Skala des Anzeigegerätes 32 entsprechend in Prozent Halothan oder Fluothane unterteilt.

Ansprüche:

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Claims

- 9 -Ansprüche

Meßgerät zur kontinuierlichen Bestimmung der Gaskonzentration von Fluothane oder Halothan durch Absorption der UV-Strahlung im Narkosegas, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang einer UV-Strahlenquelle (12) eine von dem Narkosegas durchströmte, UV-Strahlen durchlässige Küvette (38) und eine Filteranordnung (l8, 2o) einer Fotozelle (22) vorgeschaltet sind, wobei die Filteranordnung (l8, 2o) sowohl zur Eichung als auch für die Ausfilterung der nicht zu messenden Komponenten des Narkosegases, die im UV-Wellenbereich gleichfalls Absorptionsbanden aufweisen, vorgesehen ist.

Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filteranordnung (10, 2o) aus einem schwenkbaren Eichfilter (l8) und einem auswechselbaren Sperrfilter (2o) besteht, von denen das letztere die Absorptionsbanden in einem Wellenlängenbereich unterhalb von 23o mn ausfiltert.

3. Meßgerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das Eichfilter (18) mit einem Dreiwegehahn (4o) in einer Eingangsieitung (42) der Küvette (38) mechanisch gekoppelt ist.

h. Meßgerät nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch g e kennze lehnet , daß mit dem Dreiwegehahn (ho) die Zufuhr von Narkosegas oder von Luft zur Küvette (38) für die Eichung des Null- und Eichpunktes der Geräteanzeige einstellbar ist.

^r). Meßgerät nach Anspruch h, dadurch g e k e η η ζ e i c h 11 ο t , daß durch die mechanische Kopplung zwischen Dreiwegehahn (ho) und dem Eichfilter (l8) in der

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Stellung des Dreiwegehahns (4o) für die Zufuhr von Narkosegas zur Küvette (33) ein Ausschwenken und in der Stellung des Dreiwegehahns (4o) für die Zufuhr von Luft zur Küvette (3&) ein Einschwenken des Sperrfilters (18) in den Strahlengang der UV-Strahlenquelle (12) erfolgt·

6. Meßgerät nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß in der Eingangsleitung (kk) zur Küvette (3& ) eine Wasserdampfsperre (42) in Form einer Expansionskainmer vorgesehen ist.

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