DE212019000291U1

DE212019000291U1 - Verbesserungen beim Einfangen von Xenon aus Narkosegas und dessen Wiederverabreichung an denPatienten

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Publication number: DE212019000291U1
Application number: DE212019000291.9U
Authority: DE
Original assignee: Sagetech Medical Equipment Ltd
Current assignee: Sagetech Medical Equipment Ltd
Priority date: 2018-05-29
Filing date: 2019-05-28
Publication date: 2021-01-27
Anticipated expiration: 2029-05-29
Also published as: WO2019229424A1; GB201808745D0; GB2574208B; US20210213220A1; SE2051523A1; GB2574208A; CN217662389U; CA3101921A1; JP3234614U; ES1278229Y; PL437561A1; ES1278229U; AU2019279392A1

Abstract

Eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von Xenon-Anästhesiemittel aus einer medizinischen Umgebung, umfassend einen Behälter einschliesslich ein Filter, durch welches Gas aus einer medizinischen Umgebung durchgeleitet werden kann, so dass Xenon-Anästhesiemittel daran reversibel gebunden ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Methoden und Systeme zur Erfassung und Verwertung von Xenon. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren und Systeme zum Auffangen und Recyceln von Xenon, wenn es als Anästhetikum oder neuroprotektiver Wirkstoff in medizinischen Umgebungen verwendet wird.
Hintergrund
Xenon ist ein Edelgas-Element mit Anwendungen in Lasern, Beleuchtung und in der Medizin. In der Anästhesie kann Xenon mit Konzentration von 72% in Sauerstoff eine Narkosetiefe erreichen, die mit einem chirurgischen Eingriff vereinbar ist. Es wurde spekuliert, dass Xenon neuroprotektive Effekte durch Hemmung der NMDA-Rezeptoren bewirkt. Xenon wird bei Neugeborenen mit geburtsbedingten Hirnverletzungen und möglicherweise bei Patienten nach Subarachnoidalblutungen eingesetzt.
Xenon ist ein seltenes Element, das in der Luft in einem Anteil von 1 zu 11,5 Millionen vorkommt. Der größte Teil entsteht als Nebenprodukt bei der fraktionierten Destillation von Luft zu Sauerstoff und Stickstoff. Die weltweite Produktion ist jedoch immer noch sehr gering, wenn man sie mit dem potentiellen Bedarf der Anästhesie vergleicht. Daher besteht ein erhebliches Interesse an Technologien, die in der Lage sind, Xenon in medizinischen Geräten für die Anästhesie aufzubereiten.
Der Stand der Technik konzentriert sich auf die Entfernung von Xenon aus Sauerstoff während der kryogenen Aufbereitung von Luft unter Verwendung selektiver Absorptionsmittel und/oder Katalysatoren, um Kohlenwasserstoff-Verunreinigungen zu entfernen. Absorptionsmittel können Kieselgel, Zeolithe, metalldotierte (z.B. Silber/Lithium) oder neuerdings metallorganische Gerüste sein. Einmal absorbiert, kann das Xenon durch Ausfrieren bei kryogenen Temperaturen oder durch Erhitzen und Evakuieren mit einem Gas (Helium oder Stickstoff) entfernt werden. Diese Prozesse sind Teil des kryogenen Trennverfahrens. Kryogene Verfahren erfordern eine nennenswerte Kapitalinfrastruktur, da sie nur im großen Maßstab und zur Herstellung mehrerer Produkte (z.B. die Zerlegung von Luft) wirtschaftlich tragfähig sind. Diese kapitalintensive Technologie eignet sich jedoch nicht für die Wiederaufarbeitung von Xenon aus medizinischer Verwendung.
Die Gaschromatographie wurde als eine nicht-kryogene Reinigungsmethode ( CN 102491293B ) vorgeschlagen, um Xenon von Krypton zu trennen. Bei dieser Methode wird Helium- oder Stickstoff als treibendes Gas verwendet, um Xenongas durch eine Gaschromatographiesäule zu führen. Aufgrund der starken Wechselwirkung des Xenons mit der stationären Phase der Säule wird der Durchgang des Xenons im Vergleich zu Krypton und anderen Verunreinigungen verzögert. Das Xenon kann dann nach der Elution vom oberen Ende der Säule aus dem treibenden Gas extrahiert werden. Gasreinigungssysteme leiden unter niedrigen Produktionsraten aufgrund der niedrigen Dichte und der Batch-Natur der chromatographischen Prozesse. Darüber hinaus müssen die gereinigten Produkte aus dem treibenden Gas abgetrennt werden, was oft genauso kompliziert ist wie die ursprüngliche Trennung.
In der Anästhesie werden begrenzte Rezirkulationsmaßnahmen eingesetzt, um flüchtige Anästhetika zu erhalten. Doch selbst diese Rückatmungssysteme (z.B. Kreissystem) laufen bei geringen Flussraten von 0,5L/min Frischgasstrom und führen nur zu einer Absorption von 20% des verabreichten Xenons durch den Patienten. Daher würde die gesamte Weltproduktion von Xenon nur für 400.000 Anästhesien ausreichen. Allein in Großbritannien werden jährlich 4 Millionen Anästhesien durchgeführt. Daher sind Technologien neben oder zusätzlich zu den Rückatmungssystemen erforderlich. Idealerweise würden diese Systeme in das Anästhesiegerät integriert, da es wahrscheinlich ist, dass selbst bei sehr hocheffizienten Systemen der Xenon-Einsatz auf bestimmte Patienten/Langzeitfälle beschränkt bliebe. Gegenwärtig wird Xenon auf der Intensivstation für den Langzeitgebrauch eingesetzt. Daher ist es wahrscheinlich, dass lokale Recyclingsysteme, entweder beim Patienten oder innerhalb des Krankenhauses selbst, am wirtschaftlichsten wären.
Beschreibung
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Extraktion von an ein Filtermaterial gebundenem Xenongas unter Verwendung von überkritischem Kohlendioxid vorgesehen. Es wird ein Gemisch gebildet, in dem sich sowohl Kohlendioxid als auch Xenon in einem überkritischen Zustand befinden.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Rückgewinnung von Xenon-Anästhesiemittel aus einem Filter bereit, welches den Schritt umfasst, den Filter einem überkritischen Fluid auszusetzen, wodurch eine überkritische Lösung gebildet wird.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Extraktion von Xenon durch überkritisches Kohlendioxid bereit, in welchem Xenon zunächst aus der Abluft eines medizinischen Geräts, das Xenon abgibt, durch Bindung an ein Filtermaterial aufgefangen wird, das Kieselgel, Zeolithe, metallorganische Gerüststoffe oder metalldotiertes Siliciumdioxid/Zeolith enthalten kann, aber nicht darauf beschränkt ist.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Einfangen von Xenon aus der Abluft eines medizinischen Geräts, das Xenon abgibt, durch Bindung an ein Filtermaterial, das aus einem mit Silber oder Lithium dotierten Aerogel besteht, bereit.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Einfangen von Xenon aus verbrauchtem Anästhesiegas bereit, wobei das Verfahren die Verarbeitung von Xenon enthaltendem Gas mit Filtermaterial umfasst.
Das Verfahren kann ferner den Schritt der Freisetzung von Xenon aus dem Filter unter Verwendung eines überkritischen Fluids umfassen.
Verfahren, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung sind, können ferner die folgenden Schritte umfassen: Leiten von Gas, das von einem Patienten in einer medizinischen Umgebung stammt, durch einen Filter, so dass das Xenon-Anästhesiemittel daran gebunden wird; Aussetzen des Filtermaterials einem überkritischen Fluid, wodurch eine überkritische Lösung gebildet wird; Entfernen von Verunreinigungen aus der überkritischen Lösung; Sammeln des Xenon-Anästhesiemittels aus der überkritischen Lösung; und Wiederzuführen des Xenon-Anästhesiemittels zu einem Patienten.
Die vorliegende Erfindung stellt auch eine Vorrichtung zur Verfügung, um ein hier beschriebenes Verfahren durchzuführen, welche ein Modul umfasst, das Filtermaterial beinhaltet und in das Anästhesiegas eintreten kann, so dass Xenon-Anästhesiemittel an das Filtermaterial bindet, und eine Quelle für überkritisches Fluid, wobei das Modul gegen überkritisches Fluid beständig ist und überkritischem Druck und überkritischer Temperatur widerstehen kann, so dass eingefangenes Xenon durch ein Aussetzen mit überkritischem Fluid zurückgewonnen werden kann.
Die vorliegende Erfindung sieht auch die Trennung von Xenongas, das aus einem medizinischen Gerät stammt, und Kohlendioxid, mit Hilfe eines Wirbelrohrs vor.
Die vorliegende Erfindung sieht auch ein Verfahren zur Herstellung von Xenon medizinischer Qualität aus verunreinigtem Xenon vor, das aus der Abluft eines medizinischen Geräts zur Abgabe von Xenon gewonnen wird, wobei hierzu eine Chromatographie mit flüssigem Kohlendioxid und eine anschließende Abtrennung von Xenon aus Kohlendioxid genutzt wird.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren bereit, bei dem flüssiges CO₂ als mobile Phase für die chromatographische Reinigung von Xenon von gasförmigen Verunreinigungen, die vom Patienten oder von Atemsystemen stammen, verwendet wird.
Der Zweck einiger Aspekte und Ausführungsformen dieser Erfindung besteht darin, ein Verfahren für hochvolumiges, hochreines Xenon-Recycling für medizinische Geräte bereitzustellen, in welchem Kohlendioxid in flüssigen und überkritischen Phasen für die Extraktion und Reinigung verwendet werden, und Xenon in medizinische Geräte, die in der Anästhesie verwendet werden, rückgeführt wird.
Eine nach der vorliegenden Erfindung gebildete Vorrichtung kann aus einer Kammer bestehen, die ein Absorptionsmittel enthält, das Kieselgel, Zeolithe, metallorganische Gerüste oder metalldotierte Kieselsäure/Zeolith enthalten kann, wobei am Auslass des Anästhesiegerätes vorzugsweise ein metall- (Silber oder Lithium) dotiertes Aerogel angebracht ist. Die Anästhesieabluft enthält Xenon zu 1 - 100 %, vorzugsweise in klinisch relevanten Konzentrationen wie 45 % für Hypnose und 72 % für Anästhesie, in der Regel in Sauerstoff. Diese wird durch Kohlenwasserstoffe und viele andere Verbindungen aus der Ausatemluft (z.B. Ethanol, Aceton) und aus der Maschine/den Gasen (z.B. Kohlenwasserstoffe, Weichmacher) verunreinigt. Dieses Absorptionsmittel absorbiert selektiv das Xenongas und einige Schadstoffe, aber Sauerstoff kann hindurchtreten. Vorzugsweise kann die Bindung des Xenons an das Absorptionsmittel erhöht werden, indem die Abluft im Auffangzylinder unter Druck gesetzt und/oder gekühlt werden.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Extraktion von Xenon durch überkritisches C02 bereit, in welchem Xenon zunächst aus dem Abgas eines medizinischen Geräts, das Xenon abgibt, durch Bindung an ein Filtermaterial aufgefangen wird, das Kieselgel, Zeolithe, metallorganische Gerüste oder metalldotiertes Siliciumdioxid/Zeolith enthalten kann, aber nicht darauf beschränkt ist.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Einfangen von Xenon aus der Abluft eines medizinischen Geräts, das Xenon abgibt, durch Bindung an ein Filtermaterial, das aus einem mit Metall (Silber oder Lithium) dotierten Aerogel besteht, bereit.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Einfangen und Extrahieren von Xenon durch überkritisches C02 bereit, in welchem Xenon zunächst auf einem Filtermaterial in einem Behälter eingefangen wird, wobei das Xenon reversibel an das Filtermaterial bindet. Der Behälter kann mit der Auslassöffnung eines Anästhesiegerätes oder einer medizinischen Vorrichtung verbunden werden, so dass Xenon enthaltende Abluft durch das Filtermaterial im Behälter geleitet wird, um das Xenongas aus dem Abluftstrom zu binden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Behälter dann von dem Abluftanschluss eines Anästhesiegerätes oder medizinischen Gerätes abgekoppelt und an eine Quelle für überkritisches CO₂ angeschlossen. Das überkritische CO₂ wird durch den Behälter geleitet, wodurch das Xenon aus dem Filtermaterial freigesetzt wird, und den Behälter mit dem überkritischen CO₂ verlässt. In dieser bevorzugten Ausführung ist der Behälter stabil gegenüber Drücken, die über dem kritischen Druck von Kohlendioxid (73 bar) liegen. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Behälter möglicherweise nicht druckstabil gegenüber dem kritischen Druck von Kohlendioxid, aber er wird während der Extraktion des überkritischen Fluids in einem Behälter platziert, der druckstabil gegenüber dem kritischen Druck von Kohlendioxid ist.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zum Einfangen von Xenon aus einer medizinischen Vorrichtung bereit, bei welcher der Xenon enthaltende Gasstrom zunächst einem Filtermaterial in einem Behälter ausgesetzt wird, das Xenon reversibel bindet, wobei der Behälter anschließend von der medizinischen Vorrichtung abgetrennt und an eine Quelle von überkritischem Kohlendioxid zur Extraktion des Xenongases durch überkritisches CO₂ angeschlossen wird.
In einer Ausführung der Erfindung hat der Behälter an beiden Enden einen Anschluss, welche den Ein- und Austritt erstens des xenonhaltigen Gases aus der medizinischen Vorrichtung und zweitens des überkritischen Fluids ermöglichen. In einer weitere Ausfuhrungsform der Erfindung können separate Anschlüsse an jedem Ende für erstens den Ein- und Austritt von xenonhaltigem Gas und zweitens überkritischem Fluid verwendet werden. In einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung können die Ein- und Austrittsanschlüsse in Form oder Größe unterschiedlich sein, so dass sie nur in einer bestimmten Ausrichtung mit der medizinischen Vorrichtung oder mit der Quelle des überkritischen Fluids verbunden werden können. Bei dieser Methode würde zuerst Xenon-haltiges Gas von einem Ende des Behälters in den Behälter eintreten, bis der Behälter von der medizinischen Vorrichtung getrennt wird, und dann, zweitens, das überkritische Fluid vom anderen Ende des Behälters eintreten, wenn er mit der Quelle des überkritischen Fluids verbunden ist. Diese Methode ermöglicht die Bindung von Xenon an das Filtermaterial in einer Richtung und die Extraktion von Xenon durch überkritisches Fluid in der entgegengesetzten Richtung. Dieses Be- und Entladen des Filtermaterials mit Xenon im Gegenstrom bietet eine Effizienzsteigerung gegenüber einem Be- und Entladen des Filtermaterials mit Xenon in der gleichen Richtung.
Die vorliegende Erfindung stellt auch einen Behälter mit einer einzigen Ein- und Austrittsöffnung an beiden Enden bereit, erstens für den Durchtritt von Xenonhaltigem Gas zur Bindung an das Filtermaterial im Behälter und zweitens für den Durchtritt von überkritischem Fluid durch den Behälter zur Entfernung von Xenon aus dem Filtermaterial.
Die vorliegende Erfindung stellt auch einen Behälter mit zwei Anschlüssen an jedem Ende bereit, erstens ein Anschluss an jedem Ende für den Eintritt und Austritt von xenonhaltigem Gas, um es an das Filtermaterial im Behälter zu binden, und zweitens ein weiterer Anschluss an jedem Ende für die Extraktion von Xenon aus dem Filtermaterial durch den Eintritt und Austritt von überkritischem Fluid.
Die vorliegende Erfindung stellt auch einen Behälter mit verschiedenen Einzel- oder Doppelanschlüssen an beiden Enden bereit, so dass erstens xenonhaltiges Gas durch den Behälter geleitet werden und sich in einer Richtung an das Filtermaterial binden kann, und so dass zweitens überkritisches Fluid in der entgegengesetzten Richtung durch den Behälter geleitet werden und Xenon aus dem Filtermaterial extrahieren kann.
Einige Aspekte und Ausführungsformen beziehen sich auf die Wiederaufbereitung von Xenongas für medizinische Geräte.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird das Absorptionsmittel regeneriert, indem überkritisches Kohlendioxid durch den Behälter und das Absorptionsmittel geleitet wird. Kohlendioxid wird oberhalb seiner kritischen Temperatur (31 Grad Celsius) und seines kritischen Drucks (73,8 bar) zu einer überkritischen Flüssigkeit. An diesem kritischen Punkt hat Kohlendioxid sowohl die Eigenschaften eines Gases als auch die einer Flüssigkeit. Es dehnt sich aus, um den Behälter, in dem es sich befindet, zu füllen, und löst unpolare Verbindungen wie eine Flüssigkeit auf. Dies ist auf die rasche Zunahme der Dichte am kritischen Punkt zurückzuführen. Flüssiges Kohlendioxid kann auch für die Extraktion von Xenon bei Temperaturen unterhalb der kritischen Temperatur verwendet werden. Überkritische Fluide lösen sich gegenseitig perfekt. Der kritische Punkt von Xenon liegt bei 17 Grad Celsius und 59 bar. Daher ist Xenon am kritischen Punkt von Kohlendioxid ebenfalls ein überkritisches Fluid.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Extraktion von an ein Filtermaterial gebundenem Xenongas unter Verwendung von überkritischem Kohlendioxid, um ein Gemisch zu bilden, in dem sich sowohl Kohlendioxid als auch Xenon in einem überkritischen Zustand befinden, bereit.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung stellt ein Verfahren zur Extraktion von an ein Filtermaterial gebundenem Xenongas unter Verwendung von flüssigem CO₂, um ein Gemisch zu bilden, in dem sich das Xenon in einem überkritischen Zustand und das Kohlendioxid in einem flüssigen Zustand befindet, bereit.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung stellt ein Verfahren zur Extraktion von an ein Filtermaterial gebundenem Xenongas unter Verwendung von flüssigem C02 vor, um eine Mischung zu bilden, in der das Xenon in einem flüssigen Zustand und das Kohlendioxid in einem flüssigen Zustand ist, bereit.
Bei einem anderen Aspekt der Erfindung verlässt das Gemisch aus Xenon und Kohlendioxid die Kammer durch die Austrittsöffnung und durch den Gegendruckregler und wird anschließend in ein Wirbelrohr unter Druckentlastung entlassen. Der Druckabfall wird durch ein Druckregelventil gesteuert, das sich vor dem Wirbelrohr befindet. Das druckentlastete Gas tritt tangential in das Wirbelrohr ein, wodurch ein Wirbel entsteht, der teilweise von einem Drosselventil am anderen Ende des Wirbelrohrs reflektiert wird. Die erhöhte kinetische Energie des hochdichten Xenons (Dichte 5,894 g/l bei Standardtemperatur und -druck) zwingt das Xenon zur Außenseite des Wirbelrohrs, während das weniger dichte Kohlendioxid (Dichte 1,964 g/l) in der Mitte des Wirbelrohrs gehalten wird und reflektiert wird, um am Eintrittsende des Wirbelrohrs auszutreten. Das Kohlendioxid wird während des Prozesses abgekühlt und dann wieder komprimiert und erneut verwendet, um in einem Kreislaufprozess weiteres Xenon zu extrahieren. Wirbelrohre können nacheinander mit leicht unterschiedlichen oder gleichen Abmessungen verwendet werden, um die Reinheit und die Ausbeute des gesammelten Xenons zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung sieht auch die Trennung von Xenongas und Kohlendioxid durch die Verwendung eines Wirbelrohrs vor.
Die vorliegende Erfindung sieht auch die Trennung von Xenongas und Kohlendioxid unter Verwendung einer Vielzahl von in Reihe angeordneten Wirbelrohren vor, um die Reinheit des xenonreichen Gasstroms zu erhöhen.
In einer Ausführung dieser Erfindung wird das Wirbelrohr verwendet, um Xenon wie bei nach der Tieftemperaturzerlegung von Luft von Sauerstoff zu trennen.
Bei einer Ausführung der Erfindung wird das Xenon durch Natronkalk geleitet, um verbliebenes Kohlendioxid zu absorbieren, und dann dem Patienten über das Atemsystem des Anästhesiegeräts verabreicht. Das aus dem Wirbelrohr austretende Xenon kann unter Druck gehalten werden, um eine Injektionskammer zu füllen, um eine kontrollierte Abgabe in den Atemkreislauf, geregelt durch Xenon-Detektoren und einen im Anästhesiegerät vorhandenen geschlossenen Regelkreislauf, zu ermöglichen. Dieses System könnte für die erneute Verabreichung des Anästhetikums an denselben Patienten in einem geschlossenen Kreislauf verwendet werden.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung wird Natronkalk oder ein anderes CO₂-Absorptionsmittel, das selektiv für CO₂ gegenüber Xenon ist, verwendet, um Kohlendioxid aus Xenon ohne Verwendung eines Wirbelrohrs zu entfernen.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Entfernung von Kohlendioxid aus Xenongas bereit, das aus einem medizinischen Gerät stammt, das zunächst mit einem Filtermaterial aufgefangen und anschließend durch überkritisches Kohlendioxid aus dem Filtermaterial extrahiert wird.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Wiederverabreichung von Xenongas an denselben Patienten durch Auffangen von Xenon mit einem Filtermaterial, Extraktion von Xenon mit überkritischem Kohlendioxid, Abtrennung und Entfernung von Kohlendioxid aus dem Xenongas, und Rückführung des Xenons in den Atemkreislauf innerhalb der medizinischen Vorrichtung zur Verabreichung von Xenon an den Patienten, bereit.
Die Verwendung von überkritischen Extraktionsbedingungen ermöglicht aufgrund der hohen Dichte der überkritischen Lösungen einen wesentlich höheren Durchsatz als die Gaschromatographie. Darüber hinaus liegen die Extraktionsbedingungen in der Nähe von Raumtemperatur (3 1 Grad Celsius) und bei Drücken, die zwar hoch sind (73 bar oder mehr), die aber bei der Anästhesie mit Flaschensauerstoff üblich sind. Aufgrund des Vorhandenseins von Flaschensauerstoff und hohen Sauerstoffanteilen, die den Patienten zugeführt werden, werden erhöhte Temperaturen und entzündliche Bedingungen vermieden. Aufgrund der Druckverhältnisse sind die Geräte klein und passen in den Raum, der für konventionelle Anästhesiegeräte zur Verfügung steht.
Die Verwendung des Wirbelrohrs ermöglicht die Verwendung einer kleinen, wartungsfreien Komponente, um eine Gastrennung zu erreichen. Der Druckabfall, der zum Treiben der Trennung verwendet wird, ist bereits durch die Druckentlastung des überkritischen Gemisches gegeben, so dass dies ein effizientes Verfahren ist.
In einem weiteren Aspekt dieser Erfindung kann die Druckentlastung des Kohlendioxids als Kühlquelle genutzt werden, um die Temperatur der in die Sammelkammer eintretenden Abluft aus dem Anästhesiegerät zu senken. Dies bedeutet, dass für das medizinische Gerät möglicherweise keine industrielle Kühlanlage erforderlich ist.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein System zur Verfügung, bei dem die Kühlung der Abgase aus dem Xenon-nutzenden medizinischen Gerät zur Verbesserung der Effizienz der Xenon-Bindung an das Filtermaterial durch die adiabatische Expansion von Kohlendioxid nach der Druckentlastung nach der Extraktion des überkritischen Fluids erreicht wird.
Die Verwendung von Kohlendioxid zum Treiben des Prozesses ermöglicht den Einsatz konventioneller Kohlendioxid-Absorber, die in Anästhesie-Rückatmungssystemen zur Reinigung des Xenons verwendet werden. Darüber hinaus ist medizinisches Kohlendioxid allgemein verfügbar, und die Kohlendioxidkonzentration wird routinemäßig als Teil der Gasüberwachungssysteme an Anästhesiegeräten ermittelt. Dies führt zu einem bedeutenden Sicherheitsfaktor im Vergleich zu Stickstoff oder Helium, die nicht routinemäßig in medizinischer Qualität verfügbar sind, oder als Teil der Anästhesie oder der Intensivpflege überwacht werden. Schließlich ist reines Kohlendioxid sehr selektiv und löst nur unpolare Moleküle. Daher wird eine signifikante Reinigung des Abgases durch selektive Bindung und Desorption durch überkritisches Kohlendioxid erreicht.
Aufgrund der Ansammlung von Schadstoffen kann es notwendig sein, das Xenon während der Anwendung zu reinigen. Außerdem muss das Xenon nach dem Aufwachen des Patienten aufgefangen und aufbereitet werden, damit es von einem anderen Patienten verwendet werden kann. Die Reinigung kann mittels Chromatographie mit flüssigem Kohlendioxid durchgeführt werden. Obwohl die überkritische Kohlendioxid-Chromatographie verwendet werden kann, hat die flüssige Phase zum Teil Leistungsvorteile, weil Xenon und Kohlendioxid nicht gleichzeitig in der überkritischen Phase sind.
Die vorliegende Erfindung stellt auch eine Methode zur Verfügung, bei der flüssiges Kohlendioxid als mobile Phase für die chromatographische Reinigung von Xenon von gasförmigen Verunreinigungen aus dem Patienten oder Atemsystem verwendet wird.
Wie zuvor beschrieben, wird eingefangenes und extrahiertes Xenon verflüssigt und einer Chromatographiesäule mit einer stationären Siliciumdioxidphase von 5 bis 10 Mikrometer zugeführt, obwohl andere normale und umgekehrte stationäre Phasen verwendet werden können, wie sie dem Fachmann bekannt sind. Flüssiges Kohlendioxid bei einem Druck von 1 bis 200 bar und Temperaturen von weniger als 31 Grad Celsius und über -80 Grad Celsius kann als mobile Phase verwendet werden, um die chromatographische Trennung von Xenon von Verunreinigungen zu treiben. Vorzugsweise wird eine Temperatur von 10 Grad Celsius und ein Druck von 70 bar verwendet. Xenon interagiert mit der stationären Phase des Siliciumdioxids und sein Fluss wird je nach den verschiedenen Verunreinigungen unterschiedlich stark verzögert. Nach der Elution aus der Säule wird das Xenon durch Massenspektrometrie, Mikrothermie (Katharometer), Röntgenabsorption, Ultraschall oder Refraktometrie nachgewiesen, obwohl auch andere Detektionssysteme, die dem Fachmann bekannt sind, verwendet werden können. Im Falle der Integration in das Xenon-Anästhesiegerät kann der Xenon-Detektor, der zur Messung der Xenon-Konzentration im Anästhesiekreislauf verwendet wird, auch zur Detektion des Chromatographieprodukts verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung sieht auch den Einsatz von Massenspektrometrie-, mikrothermischen (Katharometer), Röntgenabsorptions-, Ultraschall- oder Refraktometrieverfahren zum Nachweis von gereinigtem Xenon vor, das durch Kohlendioxid-Flüssigkeitschromatographie erzeugt wurde.
Das Detektorsignal wird zur Steuerung eines Dreiwegeventils verwendet, das das Xenon/CCh-Gemisch in ein Wirbelrohr leitet, um wie zuvor beschrieben, Xenon von Kohlendioxid zu trennen. Zur Herstellung von hochreinem Xenon kann mehr als ein Wirbelrohr verwendet werden. Das Kohlendioxid aus dem Chromatographieprozess wird mit Hilfe eines Silika- und Aktivkohleabsorptionsmittels von Verunreinigungen gereinigt, unter Druck gesetzt und wieder verwendet. Beim hochreinen Xenon wird das verbleibende Kohlendioxid durch einen C02-Absorber wie Natronkalk absorbiert, um Xenon von medizinischer Qualität herzustellen.
Die gegenwärtige Erfindung sieht auch die erneute Druckbeaufschlagung und Rezirkulation von Kohlendioxid mit/ohne verbleibendes Xenon während der Extraktion mit überkritischer Flüssigkeit und der Flüssigkohlendioxid-Chromatographie vor.
Schritte zur Verhinderung der mikrobiologischen Übertragung können in vielen Phasen des Verfahrens durchgeführt werden und sind dem Fachmann vertraut. Es ist möglich, die Chromatographie mit flüssigem Kohlendioxid zur Reinigung von Xenon zu verwenden, das aus einem medizinischen Gerät durch andere Methoden als die Extraktion mit überkritischem Fluid stammt und dem Fachmann bekannt ist, einschließlich, aber nicht beschränkt auf kryogene Verflüssigung und Inertgasextraktion unter nicht überkritischen Bedingungen (z.B. Stickstoff und Helium).
In einer Ausführung dieser Erfindung kann das Xenon dem gleichen Patienten zurückgegeben werden, indem das Flüssigkohlendioxid-Chromatographiesystem in das medizinische Gerät integriert wird, welches dem Patienten Xenon liefert. In einer anderen Ausführung dieser Erfindung kann das Xenon medizinischer Qualität für andere Patienten verwendet werden, indem man den normalen pharmazeutischen Regulierungsprozessen für die Herstellung und den Verkauf eines Medikaments folgt.
Dies würde voraussetzen, dass der Aufreinigungsprozess in einer GMP-Umgebung (Good Manufacturing Practice) durchgeführt wird, die von dem medizinischen Gerät entfernt ist. In einer Ausführung dieser Erfindung wird das Einfangen und die Extraktion von Xenon durch das medizinische Gerät durchgeführt, welches das Xenon an den Patienten abgibt, und dann wird dieses extrahierte Xenon zu einer GMP-Einrichtung zur Reinigung und anschließenden Freigabe als Medikament transportiert.
Die vorliegende Erfindung sieht auch die Herstellung von Xenon medizinischer Qualität aus verunreinigtem Xenon vor, das aus der Abluft eines medizinischen Geräts zur Abgabe von Xenon gewonnen wird, wobei dabei die Chromatographie mit flüssigem Kohlendioxid mit anschließender Abtrennung des Xenons von Kohlendioxid angewendet wird.
Darüber hinaus wird erwartet, dass die Schritte der Abscheidung und der Extraktion getrennt werden können. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine teilweise nicht-druckstabile Hülse verwendet, um das Filtermaterial wie zuvor beschrieben zu halten. Diese Hülse besteht aus einem Rohr aus rostfreiem Stahl, das Extraktionsdrücke bis zu 80 bis 100 bar Arbeitsdruck aushält. Die Enden des Rohres sind aus Kunststoff gefertigt und dürfen sich begrenzt bewegen. Eine solche Dichtung verhindert Gasleckagen zwischen den Kunststoffkappen und dem Edelstahlrohr. Ein Verbindungsstück verbindet den Kanister mit dem Auslass des Anästhesiekreislaufs, und dieser Auslass kann gekühlt werden, und der Kanister kann gekühlt werden, um die Bindung zu verbessern. Der Druckbehälter, in dem der Kanister zum Zwecke der Absaugung untergebracht ist, hat an beiden Enden Formteile, die auf die Kappe passen. Während der Extraktion, wenn unter Druck stehendes Kohlendioxid in den Kanister eintritt, bewegen sich die Kappen leicht nach außen und werden von den Enden des Druckbehälters zurückgehalten, und Kohlendioxid kann nur aufgrund der Dichtungen im Druckbehälter, die zwischen Kappe und Druckbehälter und den Dichtungen zwischen Kanisterrohr und Kunststoffenden wirken, durch den Kanister fließen. Dieses System überwindet die Probleme, die bei der Herstellung von Kanistern für die Gassammlung unter atmosphärischem Druck auftreten, wenn diese auch für die Hochdruckextraktion genutzt werden sollen. Diese Kanister wären zu groß um benutzt zu werden oder um wirtschaftlich zu sein, wenn sie der Hauptdruckbehälter wären. Bei dem System in 1 können die Kammern klein sein, da das Auffangen und die Extraktion häufig vorkommen. Wenn jedoch das Auffangen und die Extraktion getrennt sind, muss der Kanister groß sein, um genügend Xenon aufzunehmen, damit der Transport wirtschaftlich ist, und daher sind die Wandspannungen höher, und die Enddrücke können sehr hoch, über 4 Tonnen, sein. Bei diesem System hält das Edelstahlrohr den Druck sowie die Umfangsspannung aufrecht und ist dünnwandig, da es sich innerhalb des Gehäuses befindet; es benötigt nur einen Sicherheitsfaktor von 1,5. Die Enden sind im Wesentlichen frei schwebend, und daher wird der Druck durch die Enden des Druckbehälters und nicht durch die Verbindung zwischen dem Rohr und den Kappen gehalten. Durch dieses Verfahren wird der Druck im Inneren des Kanisters aufrechterhalten und das Gas kann nur durch den Kanister strömen. In anderen Systemen mit druckunverträglichen Kanistern wird Gas außerhalb des Kanisters benötigt, um den Transmuraldruck auszugleichen, was dazu führen kann, dass Gas aus dem Kanister herausströmt und Verunreinigungen aufnimmt, die aus der nicht kontrollierten Betriebsumgebung übertragen wurden.
Die vorliegende Erfindung sieht auch die Verwendung eines drucktoleranten Edelstahlrohrs mit abgedichteten, schwimmenden Endkappen zur Aufnahme des Filtermaterials als Kanister vor, so dass sich bei Druckbeaufschlagung über den kritischen Druck von Kohlendioxid die Endkappen bewegen und von einem Druckbehälter zurückgehalten werden und der Fluss von überkritischem Kohlendioxid innerhalb des Kanisters aufrechterhalten wird.
Die begrenzte Menge an Xenon bedeutet, dass die Verwendung von Xenon für die Allgemeinanästhesie begrenzt und der Einsatz von Xenon auf diejenigen Patienten beschränkt wird, die von seinen neuroprotektiven Wirkungen profitieren würden, wie z.B. neonatale hypoxische Enzephalopathie, hypoxische Enzephalopathie nach Herzstillstand, Herzoperationen, Subarachnoidalblutungen, Schlaganfall und traumatische Hirnverletzungen, obwohl andere Indikationen, die eine Neuroprotektion erfordern, denkbar sind. Solche Situationen erfordern den langfristigen Einsatz von Xenon und werden häufig auf Intensivstationen verabreicht, die keinen Zugang zur Anästhesiegasrückgewinnung haben. Daher müssen medizinische Geräte zur Xenonabgabe in der Lage sein, Xenon aufzufangen und dem Patienten wieder zuzuführen, das Gasvolumen des Patienten zu reinigen, um ausgeatmete und aus dem Atemkreislauf/den Atemsystemen stammende Verunreinigungen zu entfernen, und, wenn das Xenon gestoppt und „ausgewaschen“ wird, Xenon für die Verwendung durch einen anderen Patienten aufzufangen und zu verarbeiten.
Einige Aspekte und Ausführungsformen dieser Erfindung können allen drei Szenarien dienen. Sie ist in der Lage, Xenon ohne spezielle Reinigung einzufangen und wieder an das medizinische Gerät abzugeben. Sie ist in der Lage, Xenon einzufangen und zu reinigen, um es dem gleichen Patienten als Teil des medizinischen Geräts wieder zuzuführen. Es ist in der Lage, Xenon getrennt vom medizinischen Gerät als Teil eines Verfahrens zu reinigen, der den Vorschriften des Arzneimittelgesetzes entspricht, so dass das Produkt an einen anderen Patienten abgegeben werden kann.
Die Erfindung verwendet unter Druck stehende Systeme, die, wenn sie kombiniert werden, thermodynamisch effizient sind und Druckänderungen nutzen, die als Teil des Systems erforderlich sind, um die Trennung zu treiben. Alle Komponenten sind aufgrund des Drucks klein und benötigen nur eine minimale Kühlung, da diese oft durch Druckentlastung der Arbeitsflüssigkeit erfolgt.
Verschiedene Aspekte und Ausführungsformen können zusammen oder getrennt verwendet werden.
Detaillierte Beschreibung
Die vorliegende Erfindung wird insbesondere in den beiliegenden Zeichnungen beispielhaft dargestellt.
Die beispielhaften Ausführungen sind ausreichend detailliert beschrieben, so dass auch gewöhnliche Fachleute in der Lage sind, die hier beschriebenen Systeme und Verfahren in die Praxis zu überführen und umzusetzen. Es ist wichtig zu verstehen, dass Ausführungsformen in vielen alternativen Formen hergestellt werden können und nicht so ausgelegt werden sollten, dass sie sich auf die hier aufgeführten Beispiele beschränken.
Dementsprechend können Ausführungsformen zwar auf verschiedene Weise modifiziert werden und verschiedene alternative Formen annehmen, doch werden spezifische Ausführungsformen davon in den Zeichnungen gezeigt und im Folgenden ausführlich als Beispiele beschrieben. Es besteht nicht die Absicht, sich auf die angegebenen besonderen Formen zu beschränken. Im Gegenteil, alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen, sollen einbezogen werden. Elemente der beispielhaften Ausführungen werden in den Zeichnungen und gegebenenfalls in der ausführlichen Beschreibung durchweg mit denselben Referenznummern bezeichnet.
Sofern nicht anders definiert, sind alle hier verwendeten Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) so zu interpretieren, wie es in dem Gebiet der Technik üblich ist. Es wird ferner davon ausgegangen, dass allgemein gebräuchliche Begriffe auch so zu interpretieren sind, wie es in dem betreffenden technischen Gebiet üblich ist, und nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinne, es sei denn, dies wird hier ausdrücklich so definiert.
Ein gewöhnlicher Fachmann auf dem technischen Gebiet wird die vielen möglichen Anwendungen und Variationen der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage der folgenden Beispiele für mögliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schätzen.
1 zeigt ein geschlossenes Xenon-Atemkreislaufsystem mit Auffangen, Entnahme und erneuter Zufuhr von Xenon in den Kreislauf.
Es wird davon ausgegangen, dass, obwohl dieses in 1 beschriebene System auf ein Kreissystem angewendet wird, dasselbe System auch für die Zufuhr von rückgeführtem Xenon in den Gasstrom in anderen Anästhesiesystemen wie einem Reflektorsystem oder einem kardiopulmonalen Bypass-Maschinenoxygenator verwendet werden kann.
Ein medizinisches Gerät zur Abgabe von Xenon kann ein Kreissystem, ein Reflektorsystem oder ein kardiopulmonaler Bypass-Maschinenoxygenator sein.
Sauerstoff 1 wird dem Anästhesiekreislauf über ein elektronisch gesteuertes Servoventil 2 zugeführt. Xenongas 3 wird dem Kreislauf durch ein elektronisch gesteuertes Magnet- oder Piezo-Injektionsventil 4 zugeführt. Die elektronische Steuerung (nicht abgebildet) einer negativen Rückkopplungsschleife mit einer vom medizinischen Personal eingestellten Zielkonzentration wird durch Druck 5 und Gasüberwachungssysteme 6 bestimmt. Das Sauerstoff-Xenon-Gasgemisch gelangt über das inspiratorische Einwegventil 7 durch den inspiratorischen Ast des Kreislaufs. Das Gasüberwachungssystem erfasst die Konzentration von Xenon, Kohlendioxid und Sauerstoff am patientenseitigen Ende des Kreislaufs. Dies erfolgt durch ein Unterdrucksystem, das einen konstanten Gasstrom aus dem Patienten-Y-Stück entnimmt. Der größte Teil dieses Gases wird in den Patientenkreislauf zurückgeführt (nicht abgebildet). Exspiratorische Gase strömen durch den exspiratorischen Ast zum exspiratorischen Einwegventil 8 und zum Druckwandler 5. Dieser Messwert wird zur Einstellung des Gegendrucks des Auslassventils 9 verwendet. Ein Druckbegrenzungsventil 10 schützt den Kreislauf vor Überdruck. Ein Teil der exspiratorischen Gase wird durch das Auslassventil (einstellbares Druckbegrenzungsventil) 9 und der Rest durch den Kohlendioxidabsorber 11 und zur Beatmungsgerät/Beutel-Einheit geleitet, wo entweder mechanische (Beatmungsgerät) oder manuelle (Beutel) Mittel verwendet werden, um den Kreislauf während des Beatmungszyklus mit Druck zu beaufschlagen, um Inspiration und Exspiration zu erzeugen. Diese rezirkulierten Gase zirkulieren dann über die Gasinjektoren zurück zum inspiratorischen Ast, wo weiteres Gas hinzugefügt werden kann, um das Systemvolumen (und damit den Druck) und die Gaskonzentrationen zu regulieren.
Abluft aus dem Auslassventil 9 strömt den Auslassstutzen hinunter zu einer von zwei Sammelkammern 12a, 12b, die einen überkritischen Kohlendioxiddruck von über 73 bar tolerieren. In einer bevorzugten Ausführung beträgt der Arbeitsdruck der Kammer 100 bar, und der Behälter ist aus rostfreiem Stahl des Typs 316 gefertigt. Jede Sammelkammer wird durch zwei Auswahlventile 13a, 13b und zwei Sektionsventile 14a, 14b gesteuert. Diese Auswahlventile stellen sicher, dass jede Kammer entweder so eingestellt ist, dass sie Gas vom Auslassventil 9 empfängt und an die Luft, das Ansaug- oder das Anästhesiegas-Rückgewinnungssystem (AGSS) entlüftet oder dass sie überkritisches Kohlendioxid von der Pumpe 15 und dem Heizgerät 16 empfängt und an den Gegendruckregler 17 weiterleitet. Die Kammern 12a 12b können einen einzigen Ein- und Ausgang haben, durch den sowohl die Abluft als auch das überkritische Fluid passieren können, oder sie können getrennte Eingänge für die Abluft und das überkritische Fluid haben. In einer bevorzugten Ausführung werden getrennte Ein- und Ausgänge für das überkritische Fluid und die Abluft verwendet, da für Abluft und überkritisches Fluid unterschiedliche Drücke und Durchflussraten erforderlich sind. Die Auswahlventile 13a, 13b, 14a, 14b stellen sicher, dass jede Kammer 12a, 12b nur entweder für die Abluft oder das überkritische Fluid offen ist und dass eine Kammer 12a oder 12b der Abluft ausgesetzt ist, während die andere Kammer 12b oder 12a dem überkritischen Fluid ausgesetzt ist. Die Steuerung der Ventile erfolgt elektronisch gesteuert (nicht abgebildet). Die Strömung der Abluft und des überkritischen Fluids kann in der gleichen Richtung oder in einer bevorzugten Ausführung in verschiedene Richtungen erfolgen, wie in 1 dargestellt. Dadurch wird die Desorptionsrate des Xenons durch das überkritische Fluid verbessert und die Absorptionskapazität erhöht.
Die Verwendung einer Kammer für die Abscheidung von Xenon auf einem Filtermaterial, das in der Lage ist, Drücken oberhalb des kritischen Drucks von Kohlendioxid standzuhalten.
Die Verwendung von zwei Kammern, so dass eine der Abluft des medizinischen Geräts zur Xenonabgabe ausgesetzt ist, und die andere dem überkritischen Kohlendioxid zur Extraktion ausgesetzt ist.
Die Verwendung einer einzigen Öffnung an beiden Enden der Kammer für den Durchgang sowohl der Abluft aus dem medizinischen Gerät mit Xenon-Zufuhr als auch des überkritischen Kohlendioxids zur Extraktion von Xenon aus dem in der Kammer enthaltenen Filtermaterial.
Die Verwendung separater Öffnungen an beiden Enden der Kammer, eine für den Durchgang der Abluft aus dem medizinischen Gerät zur Xenonabgabe und die andere für den Durchgang von überkritischem Kohlendioxid zur Extraktion von Xenon aus dem in der Kammer enthaltenen Filtermaterial.
Die Kammern 12a, 12b sind mit einem Filtermaterial 17a, 17b gefüllt, das Xenongas absorbiert. Die Kammern und das Abgas können auf Temperaturen von Raumtemperatur bis auf-50 Grad Celsius (nicht abgebildet) abgekühlt werden, um die Bindung zu verbessern. Das Filtermaterial kann Kieselgel, Zeolithe, metallorganische Gerüste oder mit Metall dotiertes Siliciumdioxid/Zeolith, vorzugsweise ein mit Metall (Silber oder Lithium) dotiertes Aerogel, enthalten, ist aber nicht darauf beschränkt. Das Filtermaterial bindet das Xenongas reversibel aus der Abluft des Auslassventils 9, wenn die Kammer mit dem Auslass verbunden ist, und gibt das Xenongas frei, wenn es dem Strom von überkritischem Kohlendioxid ausgesetzt wird.
Das Kohlendioxid wird durch einen unter Druck stehenden Zylinder 18 und ein angetriebenes Ventil 19 und ein Einwegventil 20a an eine Pumpe 15 geliefert, die das Kohlendioxid mit einem Druck von über 73 bar beaufschlagt, obwohl für die Extraktion von flüssigem Kohlendioxid auch niedrigere Drücke verwendet werden können. Die Flüssigkeit wird dann durch einen Heizer 16 über die kritische Temperatur erhitzt, um ein überkritisches Fluid zu bilden. Das überkritische Fluid wird dem Filtermaterial 13a oder 13b in der druckstabilen Kammer 12a oder 12b ausgesetzt, wobei das Xenon unter Bildung einer überkritischen Lösung gelöst wird. Alle unpolaren Verunreinigungen aus dem Patienten oder dem Atemsystem können ebenfalls vom Filtermaterial absorbiert und von der überkritischen Lösung desorbiert werden. Die überkritische Lösung gelangt in den Gegendruckregler 17 und wird in einen Volumenpufferbehälter 21 mit Drucküberwachung 22 entspannt. Die überkritische Lösung wird durch ein Druckreduzierventil 23 weiter entspannt, um durch eine Einlassdrosselverengung im Wirbelrohr 24 in den Wirbelrohr-Gasabscheider zu gelangen. Der tangentiale Eintritt und die Druckentlastung an der Drosselverengung in Verbindung mit der Gasreflexion am Drosselventil am Xenon-Ausgangsende 25 bewirken eine Trennung der Gasströme in einen xenonreichen Gasstrom an einem Ende 25 und den xenonabgereicherten Kohlendioxidstrom am anderen Ende 26. Der an Xenon verarmte Gasstrom gelangt durch das Einwegventil 20b zur Pumpe 15 zur Rezirkulation. Das Volumen des Systems wird durch negative Rückkopplung vom Druck des Pufferbehälters 21 gesteuert, der auf das Kohlendioxid-Einlassventil 19 wirkt.
Die Drossel am xenonreichen Auslass 25 des Wirbelgasabscheiders kann geschlossen werden, bis genügend Xenon im Gasstrom vorhanden ist, um die Abscheidung zu ermöglichen, und proportional zur Menge des Xenons im System geöffnet werden. Diese Konzentration kann mittels Ultraschall, Katharometer oder Brechungsindex an jedem Punkt des Auswahlventils 13a oder 13b und des Wirbelrohrs 24 nachgewiesen werden.
Der xenonreiche Gasstrom durchströmt einen Kohlendioxid-Absorber 27 und wird in einem Behälter 28 gespeichert, um über ein Magnet- oder Piezoventil 4 unter elektronischer Steuerung des Arztes und negativer Rückkopplung vom Patienten-Gasdetektor 6 und einem Kohlendioxid-Absorber zur Entfernung des restlichen Kohlendioxids 29 wieder in den Patientenkreislauf abgegeben zu werden.
2 zeigt die Reinigung von Xenon durch flüssiges Kohlendioxid.
Das in einem unter Druck stehenden Zylinder mit flüssiger und Dampfphase 18 (ca. 55 bar bei Raumtemperatur) enthaltene Kohlendioxid gelangt über ein angetriebenes Ventil 19 und ein Einwegventil 20a zu einem Kondensator 101, um das Kohlendioxid auf -10 Grad Celsius abzukühlen, obwohl auch andere Temperaturen und Drücke verwendet werden können, um flüssiges Kohlendioxid zu gewährleisten. Das kalte flüssige Kohlendioxid gelangt zu einer Pumpe 102 für flüssiges Kohlendioxid, die den Druck auf 70 bar erhöht, obwohl auch andere Drücke für flüssiges Kohlendioxid verwendet werden können. Die Flüssigkeit läuft durch eine Heizung 103, um die Temperatur über die kritische Temperatur von Kohlendioxid, 31 Grad Celsius, zu erhöhen. In einer bevorzugten Ausführung wird die Flüssigkeit auf 50 Grad Celsius erhitzt. Das überkritische Kohlendioxid gelangt zu einem rotierenden 6-Wege-Einspritzventil 104. Dieses Injektionsventil ist mit einer Schleife 105 mit festem Volumen verbunden, die mit extrahiertem Xenon mit Verunreinigungen aus dem Patienten oder dem Atemsystem 106 gefüllt ist, das sich in einem unter Druck stehenden Behälter 107 bei 70 bar und einer Temperatur unter 17 Grad Celsius befindet, so dass das Xenon eine Flüssigkeit ist. Andere Temperaturen und Drücke zur Gewährleistung von flüssigem Xenon können verwendet werden. Das flüssige Xenon wird während der Befüllungseinstellung des rotierenden Einspritzventils 104 um die Schleife gepumpt 108. Während der Beladungseinstellung des rotierenden Einspritzventils 104 dreht sich das Ventil und verbindet die Schleife mit dem Strom des überkritischen Kohlendioxids aus der Pumpe 102. Dieser Fluss führt den Bolus von Xenon/Verunreinigungen 106 in die Chromatographiesäule 108, die mit der stationären Phase 109 gefüllt ist. In einer bevorzugten Ausführung ist die stationäre Phase reines Siliciumdioxid, obwohl bekanntlich auch andere stationäre Phasen in normaler und umgekehrter Phase verwendet werden können.
Das Xenon 106 wird während der Passage durch die Säule 108 durch seine Wechselwirkung mit der stationären Phase 109, angetrieben durch den Kohlendioxidfluss aus der Pumpe 102, von Verunreinigungen getrennt. Das gereinigte, in Kohlendioxid verdünnte Xenon wird unmittelbar nach Verlassen der Säule vom Detektor 110 detektiert. Die Detektionsmethode kann Massenspektrometrie, mikrothermisch (Katharometer), Röntgenabsorption, Ultraschall oder Refraktometrie sein, obwohl auch andere Detektionssysteme verwendet werden können, die dem Fachmann vertraut sind. Wenn der Bolus von Xenon erkannt wird, betätigt die elektronische Steuerung (nicht abgebildet), oft ein speicherprogrammierbarer Controller, ein Dreiwegeventil 112, um Xenon und Kohlendioxid in das Sammelsystem zu leiten. Das Xenon und Kohlendioxid gelangen zunächst über einen Gegendruckregler 111 und dann über das Dreiwegeventil 112 in den Sammelpuffer 113 mit Drucksensor 114. Wenn genügend Druck im Puffer 113 vorhanden ist, gelangt das Xenon/CO₂-Gemisch über ein angetriebenes Ventil 115 und ein Druckminderventil 116 in den Wirbelrohr-Gasabscheider 117. Der Wirbelrohr-Gasabscheider trennt aufgrund der Dichte das Xenon vom Kohlendioxid, wobei das Xenon über das Drosselventil an einem Ende 118 und das Kohlendioxid über das andere Ende 119 austritt. Die von 118 kommende Xenonfraktion mit hohem Xenonanteil wird durch Natronkalk 120 geleitet, um das restliche Kohlendioxid zu entfernen, ein angetriebenes Ventil 121, dann einen Kondensator 122 und in einem Behälter 123 gespeichert. Dieser Prozess kann eine Erhöhung des Xenondrucks erfordern (Pumpe nicht abgebildet). Es ist möglich, mehr als einen Wirbelrohr-Gasabscheider in Reihe zu verwenden, um die Reinheit der Xenon-Fraktion vor dem Natronkalk zu erhöhen.
Das Kohlendioxid verlässt den Wirbelrohr-Gasabscheider 119, durchströmt ein Einwegventil 124 und eine mit Aktivkohle 125 gefüllte Auffangkammer 126, um alle Verunreinigungen auszuwaschen, und gelangt dann durch ein weiteres Einwegventil und zurück zum Kondensator 101 zur Rezirkulation.
Kohlendioxid, das die Kolonne ohne Xenon verlässt, wird durch den Gegendruckregler 111, das Dreiwegeventil 112 geleitet und über ein Einwegventil 128 und eine mit Aktivkohle 125 gefüllte Abscheidekammer 126 direkt in die Rezirkulation geleitet, um Verunreinigungen zu entfernen.
Es können weitere Schritte unternommen werden, um mikrobiologische Verunreinigungen zu entfernen, das Xenon zu verpacken und für die Wiederversorgung als medizinisches Gas bereitzuhalten. Diese Schritte werden nicht gezeigt, sind aber dem Fachmann bekannt.
Obwohl beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung hierin unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich offenbart worden sind, wird davon ausgegangen, dass die Erfindung nicht auf die gezeigten genauen Ausführungsformen beschränkt ist und dass verschiedene Änderungen und Modifikationen darin von einem Fachmann vorgenommen werden können, ohne dass der Umfang der Erfindung überschritten wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 102491293 B [0005]

Claims

Eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von Xenon-Anästhesiemittel aus einer medizinischen Umgebung, umfassend einen Behälter einschliesslich ein Filter, durch welches Gas aus einer medizinischen Umgebung durchgeleitet werden kann, so dass Xenon-Anästhesiemittel daran reversibel gebunden ist.
Die Vorrichtung wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei der Behälter verbunden ist oder verbindbar ist mit einer Quelle für überkritisches Kohlendioxid zum Extrahieren von Xenon-Anästhesiemittel aus dem Filter durch überkritisches Kohlendioxid.
Die Vorrichtung wie in Anspruch 2 beansprucht, weiter umfassend eine Quelle von überkritischem Kohlendioxid.
Die Vorrichtung wie in einem vorherigen Ansprüche beansprucht, wobei der Behälter verbunden oder verbindbar ist mit der Auslassöffnung eines Anästhesiegeräts oder medizinischen Gerätes, so dass Xenon enthaltende Abluft durch dass Filtermaterial im Behälter geleitet wird, um das Xenongas aus dem Abluftstrom zu binden.
Die Vorrichtung wie in einem vorherigen Anspruch beansprucht, wobei der Behälter stabil ist gegenüber Drücken, die über dem kritischen Druck von Kohlendioxid liegen.
Die Vorrichtung wie in einem der Ansprüche 1 bis 4 beansprucht, wobei der Behälter nicht druckstabil gegenüber dem kritischen Druck von Kohlendioxid ist, aber während der Extraktion des überkritischen Fluids in einem Behälter platzierbar ist, der druckstabil gegenüber dem kritischen Druck von Kohlendioxid ist.
Die Vorrichtung wie in Anspruch 6 beansprucht, welche weiter einen druckstabilen Behälter, welches oberhalb des kritischen Druckes von Kohlendioxid druckstabil ist.
Die Vorrichtung wie in einem vorherigen Anspruch beansprucht, wobei das Filtermaterial eines oder mehrere aus: Aerogel, Kieselgel, Zeothithe, metallorganische Gerüststoffe oder metalldotiertes Siliciumdioxid/Zeolith, metalldosiertes Aerogel umfasst.
Die Vorrichtung wie in einem vorherigen Anspruch beansprucht, wobei der Behälter ein Rohr aus rostfreiem Stahl umfasst.
Die Vorrichtung wie in einem vorherigen Anspruch beansprucht, welche ein Rohr mit abgedichteten, schwimmenden Endkappen zur Aufnahme des Filtermaterials umfasst.
Die Vorrichtung wie in einem vorherigen Anspruch beansprucht, welche ferner Mittel umfasst, um Xenon von Kohlendioxid zu trennen.
Die Vorrichtung wie einem vorherigen Anspruch beansprucht, welche weiter ein Wirbelrohr umfasst.
Die Vorrichtung wie einem vorherigen Anspruch beansprucht, welche weiter Mittel für die chromatographischen Trennung von Xenon aus Verunreinigungen umfasst.
Die Vorrichtung wie in Anspruch 13 beansprucht, welche eine oder mehrere Chromatographiesäulen umfasst.
Die Vorrichtung wie einem vorherigen Anspruch beansprucht, welche Natronkalk umfasst, um Kohlendioxid zu absorbieren.
Die Vorrichtung wie einem vorherigen Anspruch beansprucht, welche ferner Mittel umfasst, um gasförmige Verunreinigungen zu entfernen.
Die Vorrichtung wie einem vorherigen Anspruch beansprucht, welche ferner Mittel umfasst, um mikrobiologische Verunreinigungen zu entfernen.
Ein -System zur Extraktion von an ein Filtermaterial gebundenem Xenongas unter Verwendung von überkritischem Kohlendioxid zur Bildung einer Mischung, in der sowohl Kohlendioxid als auch Xenon in einem überkritischen Zustand sind.
Ein System zur Rückgewinnung von Xenon-Anästhesiemittel aus einem Filter, umfassend Aussetzen des Filters einem überkritischen Fluid, wodurch eine überkritische Lösung gebildet wird.