DE2906742A1

DE2906742A1 - Concn. monitor for anaesthetic gas - uses optically energised and temp. stabilised test cell in exhalation circuit

Info

Publication number: DE2906742A1
Application number: DE19792906742
Authority: DE
Inventors: Martin Leslie Tatnall
Original assignee: WEST PAUL GERARD
Current assignee: WEST PAUL GERARD
Priority date: 1978-02-23
Filing date: 1979-02-21
Publication date: 1979-09-20
Also published as: JPS54157674A

Abstract

The centration monitor comprises an ultra-violet source (2) whose beam is directed to a reference and measuring channel. Both channels incorporate cells (3, 3') and photo-detectors (4, 4'). The test cell is in the form of a U-tube fitted with silica-glass windows. The ends are connected to the anaesthetic apparatus (5, 6). The exhaled air from the patient's lungs passes through the cell so that the concn. of anaesthetic can be measured. The cells are provided with temp. stabilisation (10) and adjustable apertures for calibration purposes (12, 12'). The wavelength of the mercury vapour lamp is such that it is selectively absorbed by the anaesthetic gas (halothane).

Description

Einrichtung zur überwachung der Konzentration eines Device for monitoring the concentration of a

Anästheticums in der Ausatmungsluft eines Patienten Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung der Konzentration eines Anästheticums in der Ausatmungsluft eines Patienten, Insbesondere handelt es sich dabei um die spektrophotometrische Überwachung der Konzentration des Anästheticums in der Ausatumungsluft eines mittels eines gasförmigen Anästheticums anästhesierten Patienten. Anesthetic in the exhaled air of a patient The invention relates to a device for monitoring the concentration of an anesthetic in the exhaled air of a patient, In particular, it is the spectrophotometric monitoring of the concentration of the anesthetic in the air of a person anesthetized by means of a gaseous anesthetic Patient.

Die Erfindung eignet sich beispielsweise zur Überwachung der Konzentration von Halothan und wird nachstehend im Hinblick auf diese spezielle Anwendung beschrieben, jedoch ist die Erfindung natürlich auch zur Überwachung der Konzentration anderer Anästhetica in der Ausatmungsluft anwendbar. The invention is suitable, for example, for monitoring the concentration of halothane and is described below with regard to this particular application, however, the invention is of course also useful for monitoring the concentration of others Anesthetics can be used in the exhaled air.

Die Information über die Konzentration des Anästheticums in der Ausatmungsluft eines Patienten gibt dem Anästhesisten eine wertvolle Hilfe bei der Beurteilung des Fortschritts der Narkose und des anschließenden Wiedererwachens des Patienten, Außerdem ist die Verfügbarkeit einer solchen Überwachungseinrichtung eine Voraussetzung für die Schaffung eines automatischen Steuer- und Überwachungssystems für die Einleitung und Aufrechterhaltung einer Narkose Eine solche Einrichtung kann auch zur Überwachung von Verunreinigungen eingesetzt werden, Die meisten gegenwärtig verfügbaren Halothan-überwachungseinrichtungen haben entweder aufgrund ihrer Arbeitsprinzipe eine lange Ansprechzeit oder erfordern jeweils Ausatmungsluft-Probeentnahmen beim Patienten und eine Probenauswertung in vom Patienten entfernten Testkammern, was den Nachteil einer Zeitverzögerung und schädlicher Mischeffekte mit sich bringt, so daß die bekannten Einrichtungen daher für eine Konzentrationsanalyse von Atemzug zu Atemzug ungeeignet sind, insbesondere in denjenigen Fällen, in denen jeweils nur ein kleines Ausatmungsvolumen verfügbar ist, beispielsweise bei Kindern, Bei Massenspektrometern treten, obwohl sie für allgemeine Zwecke der Ausatmungsluft-Gasanalyse sehr zweckmäßig sind, bei Verwendung in Verbindung mit Halothangemischen besondere Probleme auf, zu denen auch verlängerte Ansprechzeiten gehören. Außerdem sind Massenspektrometer wegen ihrer Kompliziertheit und ihrer hohen Kosten für den routinemäßigen klinischen Gebrauch ungeeignet. Information about the concentration of the anesthetic in the exhaled air of a patient gives the anesthetist valuable help in the assessment the progress of the anesthesia and the subsequent awakening of the patient, In addition, the availability of such a monitoring device is a prerequisite for the creation of an automatic control and monitoring system for the discharge and maintaining anesthesia Such a facility can also be used for monitoring of contaminants, most currently available halothane monitors have either because of their working principles a long response time or each require exhaled air sampling from the patient and a sample evaluation in test chambers remote from the patient, which has the disadvantage of a time delay and harmful mixing effects with it, so that the known devices are therefore unsuitable for a breath-to-breath concentration analysis, in particular in those cases in which only a small exhalation volume is available is, for example in children, with mass spectrometers, although they are used for general purposes of exhaled air gas analysis are very expedient when in use in connection with Halothangemischen special problems to which also prolonged Response times include. In addition, mass spectrometers are because of their complexity and their high cost, are unsuitable for routine clinical use.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verhältnismäßig einfache und billige Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die in der Lage ist, genaue Messungen der Halothankonzentration in der Ausatmungsluft Atemzug für Atemzug zu liefern und vorzugsweise auch den gesamten zeitlichen Verlauf der Konzentrationsschwankungen während jedes Atemzuges zu messen, Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Anordnung gelöst, Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung kann im wesentlichen das gesamte Ausatmungsvolumen bei jedem Atemzug frei, d,h. ohne die Notwendigkeit einer mechanischen Probenextraktions- oder Pumpeinrichtung, durch die Testzelle hindurchströmen. The invention is based on the object of a relatively simple one and cheap equipment of the type mentioned to create that is able is to take accurate measurements of the halothane concentration in the exhaled breath for To deliver a breath and preferably also the entire temporal course of the concentration fluctuations to measure during each breath, This task is performed according to the Invention by the arrangement specified in the characterizing part of claim 1 solved, With the device according to the invention, essentially the entire exhalation volume free with every breath, i.e. without the need for a mechanical sample extraction or pumping device, flow through the test cell.

Um eine genaue und im wesentlichen augenblickliche Messung der Konzentrationsschwankungen während jedes Atemzuges zu erhalten und um insbesondere sicherzustellen, daß die Konzentration während des Endabschnittes der Ausatmungsphase genau beobachtet werden kann, ist das Gesamtvolumen der Testzelle und der Leitungsverbindung zwischen ihr und den Atemwegen des Patienten vorzugsweise so klein, daß bei normaler Atmung des Patienten während jedes Atemzuges im wesentlichen das gesamte Ausatumungsvolumen durch die Testzelle hindurchströmt, Unter einer von dem Anästheticum selektiv absorbierten Wellenlänge ist eine Wellenlänge zu verstehen, bei welcher eine Absorption durch die Moleküle des Anästheticums, jedoch keine wesentliche Absorption durch die Moleküle der anderen, in der Ausatmungsluft enthaltenen Gase stattfindet. To get an accurate and essentially instantaneous measurement of fluctuations in concentration to maintain during each breath and, in particular, to ensure that the Concentration during the final portion of the exhalation phase must be closely monitored is the total volume of the test cell and the line connection between it and the airways of the patient are preferably so small that with normal breathing the Patients have essentially the entire evacuated volume during each breath flowing through the test cell, below one selectively absorbed by the anesthetic Wavelength is to be understood as a wavelength at which an absorption occurs the molecules of the anesthetic, but no substantial absorption by the molecules the other, in the exhaled air takes place.

Im Betrieb der erfindungsgemäßen Einrichtung wird die Jeweils absorbierte Energiemenge der die Testzelle durchquerenden Strahlung durch die Konzentration des Anästheticums innerhalb der Testzelle in dem jeweiligen Zeitpunkt bestimmt. Die von dem Fotodetektor jeweils festgestellte Strahlungsintensität ist daher ein Maß für die Konzentration des Anästheticums in der Testzelle. In the operation of the device according to the invention, the amount of energy that is absorbed is in each case Amount of energy of the radiation traversing the test cell due to the concentration of the anesthetic within the test cell at the respective point in time. The radiation intensity determined in each case by the photodetector is therefore a Measure of the concentration of the anesthetic in the test cell.

Vorzugsweise findet jedoch, wie unten weiter erläutert, in der Praxis ein Vergleichsmeßverfahren statt> um durch andere Faktoren bedingte Schwankungen der vom Fotodetektor Jeweils empfangenen Strahlungsintensität und Schwankungen der Fotodetektorempfindlichkeit zu eliminieren Im Falle von Halothan als Anästheticum ist bekannt, daß dieses Anästheticum eine Absorbtionsspize im Ultraviolettbereich des Spektrums, nämlich bei Wellenlängen im Bereich zwischen 200 nm und 270 nm, aufweist, und als Strahlungsquelle zur Halothananalyse in diesem Wellenlängenbereich eignet sich daher sehr gut eine Quecksilberdampfentladungslampe. Der Hauptanteil der Strahlungsleistung einer solchen Lampe liegt bei der quecksilberemissionslinie von 253,7 nm, und andere Wellenlängen der Quecksilberemission konnen durch Verwendung von Schmalhandfiltern ausgeschaltet werden. Keines der anderen mit Halothan gemischten, in der Ausatmungsluft enthaltenen Gase oder sonstigen Anästhetica, d.h. Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid, Wasserdampf und Stickoxid, absorbieren bei der Wellenlänge von 253,7 nm meßbare Energiemengen.Preferably, however, as further explained below, takes place in practice a comparative measurement method instead of fluctuations caused by other factors the radiation intensity received by the photodetector and fluctuations in the To eliminate photodetector sensitivity In the case of halothane as an anesthetic it is known that this anesthetic has an absorption peak in the ultraviolet range of the spectrum, namely at wavelengths in the range between 200 nm and 270 nm, and suitable as a radiation source for halothane analysis in this wavelength range A mercury vapor discharge lamp is therefore very suitable. The main part of the radiated power such a lamp is at the mercury emission line of 253.7 nm, and others Wavelengths the mercury emission can be achieved by using Narrow hand filters can be switched off. None of the others mixed with halothane, Gases or other anesthetics contained in the exhaled air, i.e. oxygen, Nitrogen, carbon dioxide, water vapor and nitric oxide absorb at the wavelength Quantities of energy measurable from 253.7 nm.

Instrumente zur HaIothanuberwachung, die mit Ultraviolettabsorption arbeiten, sind zwar bereits an sich bekannt, jedoch wegen der obell erläuterten Nachteile für eine Atemzug für Atemzug erfassende Analyse nicht geeignet, Die Einrichtung nach der Erfindung erfaßt dagegen im wesentlichen das gesamte Volumen jeder einzelnen Ausatmung, und eine nachstehend noch beschriebene bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besitzt ein ausreichend schnelles Ansprechvermögen, um im wesentlichen den gesamten zeitlichen Verlauf der ffa lo thankonzentrationss chwankungen während Jedes Atenzuges zu messen, unter anderem auch wegen der kleinen Größe der Testzelle. Halothan monitoring instruments that use ultraviolet absorption work, are already known per se, but because of the obell explained Disadvantages of breath-by-breath analysis not suitable, the device according to the invention, on the other hand, essentially covers the entire volume of each individual Exhalation, and a preferred embodiment of the Invention has a sufficiently fast response to substantially the entire temporal course of the ffa lo thank concentration fluctuations during To measure every breath, among other things because of the small size of the test cell.

Eine zweckmäßige Möglichkeit zur Gewinnung eines Signals, welches die Konzentration von Halothan oder eines anderen bestimmten Anästheticums in der Testzelle darstellt, besteht darin, eine zweite Zelle mit einem eigenen Fotodetektor als Bezugszelle, die nicht von der Ausatmungsluft durchströmt wird, in ähnlicher Weise wie die Testzelle mit Bezug zur Strahlungsquelle anzuordnen. A useful way of obtaining a signal which the concentration of halothane or some other specific anesthetic in the Test cell is to add a second cell to a own Photodetector as a reference cell through which the exhaled air does not flow, in a manner similar to arranging the test cell with respect to the radiation source.

Die Differenz zwischen den Ausgangssignalen des der Testzelle zugeordneten Fotodetektors und des der Bezugszelle zugeordneten Fotodetektors steht dann mit der gesuchten Konzentration in direkter Beziehung, Nach Bedarf können einstellbare Blenden oder dergle zwischen der Strahlungsquelle und jedem Fotodetektor vorgesehen sein, um den anfänglichen Abgleich der Fotodetektorausgangssignale zu ermöglichen. Derartige Blenden können auch jederzeit zur Erzeugung von Eichsignalen verwendet werden, indem die zum Fotodetektor der Testzelle gerichtete Strahlung teilweise abgeblendet wird, um dadurch eine bestimmte bekannte Konzentration des Anästheticums in der Testzelle zu simulieren.The difference between the output signals of the associated test cell The photodetector and the photodetector assigned to the reference cell is then with it the concentration sought in a direct relationship, as required can be adjustable Shutters or dergle are provided between the radiation source and each photodetector to allow initial trimming of the photodetector output signals. Such diaphragms can also be used at any time to generate calibration signals partially by the radiation directed to the photodetector of the test cell is dimmed to give a certain known concentration of the anesthetic to simulate in the test cell.

Zur Verhinderung einer Drift der Ausgangssignale des Fotodetektors weist die Einrichtung vorzugsweise eine geregelte Heizung auf, um eine im wesentlichen konstante Betriebstemperatur aufrechtzuerhalten, Die gewählte Betriebstemperatur sollte vorzugsweise so hoch sein, daß eine Kondensation des Anästheticums oder eine Wasserdampfkondensation an den Fenstern der Testzelle vermieden wird, Vorzugsweise ist auch ein Rückschlagventil in der Ausatmungsleitung vorgesehen, um einen Rückstrom eines größeren Volumens des bestrahlten Gases aus der Testzelle zum Patienten zu verhindern Ein solches Rückschlagventil kann auch die Klarheit der mittels der Einrichtung erhaltenen Meßergebnisse verbessern, da ein kleiner Teil des beim Einatmungsbeginn in die Testzelle hineingelangenden Einatmungsgases bis zum Beginn der Ausatmungsphase in der Testzelle gehalten werden kann, so daß zusätzlich zur Messung der Ausatmungskonzentration eine genaue Messung der Einatmungskonzentration vorgenommen werden kann, Jedoch kann unabhängig von dem Vorhandensein eines Rückschlagventils die Einatmungskonzentration auch während des Hindurchströmens des Totraumvolumens (d.h. desjenigen Teils des Ausatmungsvolumens der nicht am Gasaustausch in der Lunge beteiligt ist) durch die Testzelle während des Anfangsabschnitts der Ausatmung beobachtet werden, Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben. Es zeigt: Fig. 1 schematisch eine erste Ausführungsform der Erfindung, Fig 2 schematisch eine zweite Ausführungsform der Erfindung, und Fig, 3 eine mittels einer Einrichtung nach der Erfindung aufgenommene Kurve, die den typischen zeitlichen Verlauf der Halothankonzentration Atemzug für Atemzug zeigt. To prevent the output signals from the photodetector from drifting the device preferably has a regulated heating to a substantially Maintain constant operating temperature, The selected operating temperature should preferably be so high that condensation of the anesthetic or a Water vapor condensation on the windows of the test cell is avoided, Preferably A check valve is also provided in the exhalation line to prevent a return flow a larger volume of the irradiated gas from the test cell to the patient Such a check valve can also prevent the clarity of the means of the device Improve the measurement results obtained, since a small part of the at the beginning of inhalation inhalation gas entering the test cell until the beginning of the exhalation phase can be kept in the test cell so that in addition to measuring the exhalation concentration an accurate measurement of inhalation concentration can be made, however can control the inhalation concentration regardless of the presence of a check valve also during the flow through the dead space volume (i.e. that part of the Expiratory volume that is not involved in gas exchange in the lungs) through the Test cell can be observed during the initial portion of exhalation, two working examples of the invention will be described more below with reference to the accompanying drawings described in detail. It shows: Fig. 1 schematically a first embodiment the invention, Fig. 2 schematically shows a second embodiment of the Invention, and FIG. 3 a recorded by means of a device according to the invention Curve showing the typical time course of the halothane concentration breath for Breath shows.

Fig. 1 zeigt eine Einrichtung 1 zur Überwachung von Halothankonzentrationene Die Einrichtung weist eine Ultraviolett-Strahlungsquelle 2 auf, neben welcher sich eine aus einer Zelle 3, einem Fotodetektor 4 und noch verschiedenen anderen, nachstehend mehr im einzelnen beschriebenen Komponenten bestehende Anordnung befindet, Eine zweite, aus einer Zelle 3t, einem Fotodetektor 41 und Hilfskomponenten bestehende Anordnung ist in ähnlicher Weise mit Bezug auf die Strahlungsquelle angeordnet, Diese zweite Anordnung braucht nicht unbedingt in der gleichen Ebene wie die erstere Anordnung zu liegen, obwohl dies der einfacheren Darstellung halber so gezeigt ist. 1 shows a device 1 for monitoring halothane concentrations The device has an ultraviolet radiation source 2, next to which one of a cell 3, a photodetector 4, and various others below existing arrangement is located more in detail described components, a second, consisting of a cell 3t, a photodetector 41 and auxiliary components Arrangement is arranged in a similar way with respect to the radiation source, This second arrangement need not necessarily be in the same plane as the former Arrangement to lie, although this is shown for the sake of simplicity of illustration.

Die Zelle 3 bildet die Testzelle der Einrichtung und stellt einen U-förmigen Strömungsweg für die ausgeatmeten Gase dar Die Basis 3A der U-Form ist an ihren beiden Enden mit Silikatglasfenstern versehen, die für ultraviolette Strahlung durchlässig sind, so daß im Betrieb Strahlung von der Strahlungsquelle 2 durch den betreffenden Teil des Strömungsweges hindurchgelangen kann und vom Fotodetektor 4 empfangen wird, Die beiden U-Schenkel 3B und 3C dienen zum Anschluß der Testzelle an den Anästhesiekreis, dessen Einatmungszweig und Ausatmungszweig mit 5 bzw, 6 bezeichnet ist, Der Schenkel 3B der Testzelle ist über ein Rückschlagventil 7 angeschlossen, das so nahe wie praktisch möglich stromab eines Endotrachealrohrs 8 oder dergl. angeordnet ist, um das Volumen des Strömungsweges zwischen den Lungen des Patienten und der Testzelle möglichst klein zu halten, Der Schenkel 3C der Testzelle leitet die Ausatmungsgase in den Ausatmungszweig 6. Die Zelle ist im Hinblick auf eine wirkungsvolle Aus spülung der Ausatmungsgase geformt und weist für den allgemeinen Gebrauch typischerweise ein Volumen von lot,5 ml auf, Für die Verwendung bei Kindern hat sich eine Zelle mit kleinerem Volumen, typischerweise von 0,5 ml, als zweckmäßig erwiesen. The cell 3 forms the test cell of the device and represents one U-shaped flow path for the exhaled Gases represent the basis 3A of the U-shape is provided with silicate glass windows at both ends, which for ultraviolet radiation are permeable, so that in operation radiation from the radiation source 2 can pass through the relevant part of the flow path and from the photodetector 4 is received, the two U-legs 3B and 3C are used to connect the test cell to the anesthesia circuit, its inhalation branch and exhalation branch with 5 or 6 The leg 3B of the test cell is connected via a check valve 7, as close as practically possible downstream of an endotracheal tube 8 or the like. is arranged to increase the volume of the flow path between the patient's lungs and to keep the test cell as small as possible, the leg 3C of the test cell conducts the exhalation gases in the exhalation branch 6. The cell is in terms of a effective purging of exhaled gases and designed for general use Typically use a volume of 5 ml, for use in children a cell with a smaller volume, typically 0.5 ml, has proven to be appropriate proven.

Die Zelle 3 t bildet die Bezugszelle der Einrichtung und ist in jeder Hinsicht ähnlich der Zelle 3 ausgebildet, mit der Ausnahme, daß sie nicht an den Anästhesiekreis angeschlossen ist Die Strahlungsquelle 2 ist als Quecksilberdampfentladungslampe ausgebildet, die von einem stabilisierten 1O-kHz-Generator betrieben wird, um Rauschstörungen und Verstärkungsschwankungen infolge von Strahlungsintensitätsschwankungen minimal zu halten, Der größte Teil der von der Lampe abgegebenen Strahlungsenergie liegt bei einer Wellenlänge von 253,7 nm, und alle anderen Quecksilberemissionswellenlängen werden mit Hilfe von Schmalbandfiltern 9 ausgefiltert, die zwischen der Lampe und den beiden Fotodetektoren 4 und 4 im Strahlengang angeordnet sind. Cell 3 t forms the reference cell of the facility and is in each Similar to cell 3 with the exception that it is not connected to the Anesthesia circuit connected is The radiation source 2 is as Mercury vapor discharge lamp formed by a stabilized 10 kHz generator is operated to avoid noise interference and gain fluctuations due to radiation intensity fluctuations To keep the majority of the radiant energy emitted by the lamp to a minimum is at a wavelength of 253.7 nm, and all other mercury emission wavelengths are filtered out with the help of narrow band filters 9 between the lamp and the two photodetectors 4 and 4 are arranged in the beam path.

Die Einrichtung arbeitet mit Silicium-Fotoelementen mit großer Empfangsfläche als Fotodetektoren 4 und 41 zum Abtasten der Strahlung, die durch die Testzelle 3 bzw, die Bezugszelle 3f hindurchfällt, Diese Detektoren sind innerhalb eines breiten Bereiches des Spektrums empfindlich und erfordern eine konstante Betriebstemperatur zur Vermeidung von Drifterscheinungen. Demzufolge ist die Einrichtung mit einem Heizsystem ausgestattet. Schematisch angedeutete elektrische Heizelemente 10 werden in Abhängigkeit von Temperatur signalen betrieben, die von einem Festkörper-Temperaturfühler 11 abgegeben werden, um eine konw stante Betriebstemperatur von beispielsweise 420C aufrechtzuerhalten Bei dieser Temperatur ist auch sichergestellt, daß keine Halothankondensation oder Wasserdampfkondensation an den Fenstern der Testzelle stattfindet, Zwischen der Strahlungsquelle 2 und den Fotodetektoren sind Blenden 12 und 12 im Strahlengang angeordnet, um die Ausgangssignale der beiden Fotodetektoren durch Einstellen der jeweils zu ihnen gelangenden Strahlungsmenge abgleichen zu können, Die Halothankonzentration in dem innerhalb der Testzelle 3 befindlichen Gas wird jeweils aus der Differenz zwischen den Ausgangssignalen der beiden Fotodetektoren abgeleitet, und zur Eichprüfung der Einrichtung, die jederzeit möglich ist, kann die Blende 12 bis auf eine bestimmte öffnungsweite geschlossen werden, wodurch eine bekannte Eichkonzentration simmuliert wird. Diese optische Eichung liefert ein Bezugssignal, das unabhängig von Verstärkungsabweichungen aufgrund langfristiger Strahlungsintensitätsschwankungen ist, die beispielsweise von der Alterung der Strahlungsquelle oder sich an den Fenstern der Testzelle sammelnden Fremdstoffejn herrühren, Eine Festkörper-Operationsverstärkerschaltung innerhalb der Einrichtung verstärkt die Ausgangssignale der Fotodetektoren auf einen geeigneten Kegel, wonach die Ausgangssignale zu einer besonderen, nicht dargestellten Überwachungseinheit übertragen werden, welche die zugehörigen Regel- und Anzeige organe enthält und mit stabilisierten Stromversorgung steilen für den Verstärker, das Heizsystem und die Strahlungsquelle versehen ist. The device works with silicon photo elements with a large reception area as photodetectors 4 and 41 for scanning the radiation passing through the test cell 3 respectively, the reference cell 3f falls through, these detectors are within a wide range Area of the spectrum sensitive and require a constant operating temperature to avoid drift phenomena. As a result, the device is with a Heating system. Schematically indicated electrical heating elements 10 are operated as a function of temperature signals from a solid-state temperature sensor 11 are submitted to a konw constant operating temperature of e.g. to maintain 420C At this temperature it is also ensured that that no halothane condensation or water vapor condensation on the windows of the Test cell takes place, between the radiation source 2 and the photodetectors are Apertures 12 and 12 arranged in the beam path to the output signals of the two Photodetectors by adjusting the amount of radiation reaching them to be able to adjust, the halothane concentration in the inside of the test cell 3 located gas is in each case from the difference between the output signals of the two photodetectors derived, and to verify the calibration of the device at any time is possible, the diaphragm 12 can be closed to a certain opening width which simulates a known calibration concentration. This optical Calibration provides a reference signal that is independent of gain deviations due to long-term radiation intensity fluctuations, for example from the Aging of the radiation source or accumulation on the windows of the test cell Foreign substances originate A solid state operational amplifier circuit inside the device amplifies the output signals of the photodetectors to one suitable cone, after which the output signals to a special, not shown Monitoring unit are transmitted, which the associated control and display contains organs and with stabilized power supply steep for the amplifier, the heating system and the radiation source are provided.

Im Betrieb gelangen die vom Patienten ausgeatmeten Gase über das Rückschlagventil 7 durch die Testzelle 3 hindurch in den Ausatmungszweig 6 des Anästhesiekreises, Das bei der Einrichtung vorhandene, nur minimale Volumen des Strömungsweges zwischen den Lungen des Patienten und der Testzelle bedeutet, daß während jeder Ausatmungsphase im wesentlichen das gesamte Ausatmungsvolumen durch die Testzelle hindurchströmt, Demzufolge ist Atemzug für Atemzug eine genaue Analyse der Halothankonzentration möglich, wobei die bei bekannten Einrichtungen zur Halothankonzentrationsüberwachung vorhandenen Probleme der Probengröße, der Probenentnahme, der Zellenausspülung, der Verdünnung und Mischung ausgeschaltet sind, Die Ansprechzeit der erfindungsgemäßen Einrichtung ist ausreichend schnell, um den zeitlichen Verlauf der Halothankonzentrationsänderungen während jeder Ausatmung aufzuzeichnen, wie Fig, 3 zeigt, in welcher eine typische Kurve der Halothankonzentrationsänderungen dargestellt ist, wie sie mit einer Einrichtung der hier beschriebenen Art gewonnen wurde und in welcher sogar die kardiogenen Schwingungen in der Ausatmung sichtbar sind, Das Rückschlagventil 7 ist aus zwei Gründen bei der dargestellten Einrichtung wichtig. Zum einen stellt es sicher, daß der Patient kein bestrahltes Gas aus der Testzelle 3 direkt wieder einatmen kann, Es ist vor kurzem festgestellt worden, daß eine intensive Ultraviolettbestrahlung von Halothan in Sauerstoffgemischen zu unerwünschten Zersetzungsprodukten führt, Bei dem sehr niedrigen Pegel der Strahlungsenergie, die bei der erfindungsgemäßen Einrichtung Anwendung findet, nämlich typischerweise im Bereich von 25 µW/cm2, kann nur eine vernachlässigbar kleine Zersetzung auftreten, Trotzdem erscheint es wünschenswert, eine direkte Wiedereinatmung der Gase aus der Testzelle zu unterbinden und, wenn in einem Kreislaufsystem möglicherweise eine Wiedereinatmung dieser Gase stattfinden kann, sollte das Einatmungsgas durch einen Sodakalkabsorber oder dergl. hindurchgeleitet werden, um möglicherweise vorhandene Zersetzungsprodukte auszufiltern. During operation, the gases exhaled by the patient pass through the Check valve 7 through test cell 3 into exhalation branch 6 of the anesthesia circuit, The minimal volume of the flow path between the lungs of the patient and the test cell means that during each exhalation phase essentially the entire exhalation volume flows through the test cell, As a result, breath by breath is an accurate analysis of the halothane concentration possible, with the known devices for monitoring halothane concentration existing problems of sample size, sampling, cell rinsing, the dilution and mixing are turned off, the response time of the invention Setup is fast enough to track changes in halothane concentration over time record during each exhalation, as Fig, 3 shows, in which a typical curve of halothane concentration changes is shown as they was won with a device of the type described here and in which even the cardiogenic vibrations are visible in exhalation, the check valve 7 is important in the illustrated device for two reasons. For one, poses it ensures that the patient does not return any irradiated gas from the test cell 3 directly Can inhale, It has recently been found that intense ultraviolet radiation of halothane in oxygen mixtures leads to undesired decomposition products, At the very low level of radiant energy that is used in the invention Device application, namely typically in the range of 25 µW / cm2, can only a negligibly small decomposition occurs, nevertheless it appears to be desirable to prevent direct re-inhalation of the gases from the test cell and, if rebreathing of these gases may occur in a circulatory system the inhalation gas should be passed through a soda lime absorber or the like to filter out any decomposition products that may be present.

Zum zweiten kann das Rückschlagventil 7 die Klarheit der mittels der Einrichtung erhaltenen Ergebnisse verbessern, da ein kleiner Teil des Einatmungsgases, das bei Beginn der Einatmungsphase in die Testzelle gelangt, in dieser verbleibt, bis die Ausatmung beginntq Die Einrichtung liefert daher nicht nur eine vollständige Aufzeichnung der Ausatmungskonzentration, sondern zeigt auch die Einatmungskonzentration an, Zusätzlich zu einem Analogausgang, mittels welchem eine kontinuierliche Überwachung der Halothankonzentration Atemzug für Atemzug durchgeführt werden kann, kann die Anzeigeeinheit auch geeignete logische Schaltungen und Anzeigeelemente aufweisen, die eine Anzeige der Einatmungskonzentration und der Ausatmungskonzentration am Ende jedes Atemzuges liefert, die in Fig, 3 für einen Atemzyklus durch die Punkte I und II angedeutet sind. Second, the check valve 7 can reduce the clarity of the means improve the results obtained with the device, since a small part of the inhalation gas, which reaches the test cell at the beginning of the inhalation phase, remains in it, until the exhalation beginsq The device therefore does not just deliver a complete one Record the exhalation concentration, but also shows the inhalation concentration on, in addition to an analog output, by means of which continuous monitoring the halothane concentration can be carried out breath by breath, the Display unit also have suitable logic circuits and display elements, the one display of the inhalation concentration and the exhalation concentration on The end of each breath supplies that in Fig, 3 for a breathing cycle through the points I and II are indicated.

Fig, 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, die ähnlich wie die eben beschriebene Ausführungsform arbeitet und bei welcher für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet sind, Bei dieser Ausführungsform ist jedoch die Testzelle in Form eines geraden Rohres mit einem aus Quarzglas bestehenden Mittelabschnitt ausgebildet, durch welchen die Strahlung quer hindurchfällt. Die Bezugszelle 3t ist ähnlich ausgebildet, Die Testzelle ist unmittelbar mit dem Endotrachealrohr 8 verbunden und das Rückschlagventil 7 befindet sich stromab der Testzelle. Das Volumen des Strömungsweges zwischen dem Patienten und der Testzelle ist dadurch noch weiter verringert. Fig. 2 shows a second embodiment of the invention that is similar how the embodiment just described works and in which for like parts the same reference numerals are used, but in this embodiment the Test cell in the form of a straight tube with a central section made of quartz glass formed through which the radiation falls transversely. The reference cell 3t is The test cell is connected directly to the endotracheal tube 8 and the check valve 7 is located downstream of the test cell. The volume of the As a result, the flow path between the patient and the test cell is even wider decreased.

Obwohl die beiden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Hinblick auf ein minimales Volumen des Strömungsweges zwischen dem Patienten und der Testzelle ausgebildet sind, damit eine genaue und augenblickliche Erfassung der gesamten Kurve der Halothankonzentrationsänderungen während jedes Atenzuges möglich ist, lassen sich auch noch gute Ergebnisse erzielen, wenn bei einer Einrichtung dieser Art die Testzelle mit einem gewissen Abstand vom Patienten angeordnet ist, vorausgesetzt, daß die Länge der Verbindungsleitung nicht so groß ist, daß das jeweilige Ausatmungsvolumen dem Hindurchströmen durch die Testzelle im unannehmbaren Maße vor mit in der Verbindungsleitung befindlichen Gas vermischt oder verdünnt wird. Although the two described embodiments of the invention with a view to minimizing the volume of the flow path between the patient and the test cell are designed to allow accurate and instantaneous detection the entire curve of halothane concentration changes during each breath is possible, good results can also be achieved if at a facility in this way the test cell is arranged at a certain distance from the patient, provided that the length of the connecting line is not so great that the respective Exhaled volume and flow through the test cell to an unacceptable level before is mixed or diluted with gas in the connecting line.

Claims

Claims 1. Device for monitoring the concentration an anesthetic in the exhaled air of a patient, characterized by a Test cell (3) and by means (6, 8), which with every expiration essentially pass the entire volume of exhalation through the test cell, further with a Radiation source (2) which emits radiation falling through the test cell (3) generated with a wavelength that is selectively absorbed by the anesthetics, and by a photodetector which intercepts the radiation after it has passed through the test cell (4).

2. Device according to claim 1, characterized in that the total volume the test cell (3) and the line connection (8) between the test cell and the respiratory tract of the patient is chosen so small that during each exhalation phase substantially the entire exhaled volume flows through the test cell.

3. Device according to claim 1 or 2 for monitoring the concentration of halothane in the exhaled air.

characterized in that the radiation source (2) is radiation generated with a wavelength in the range of 200 nm to 210 nm.

40 Device according to claim 3, characterized in that the radiation source (2) has an mercury vapor discharge lamp.

5. Device according to claim 4, characterized in that in the beam path a narrow-band filter between the radiation source (2) and the photodetector (4) (9) is arranged, which only transmits radiation in the wavelength range of 253.7 it.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized by a reference cell (3 ') not acted upon by the evacuation air, which also of radiation generated by the radiation source is traversed, and by a the reference cell associated second photodetector (4 '), which the reference cell receives radiation passing through but not passing through the test cell.

7. Device according to claim 6, characterized in that in the beam path between the radiation source (2) and each of the two photodetectors (4, 4 ') adjustable diaphragm (12, 12 ') is arranged.

8, device according to one of claims 1 to 7, characterized by a heater (10) for maintaining a substantially constant, predetermined Operating temperature inside the facility.

9. Device according to claim 8, characterized in that the operating temperature is chosen so that condensation of the anesthetic or water vapor condensation in the test cell (3) is avoided.

10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that that the test cell (3) forms a U-shaped flow path for the exhaled air and is provided with windows transparent to the radiation, which are so arranged are that the radiation will pass through the base of the U-shape of the test cell can.

11. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that that the test cell (3) is a straight tube transparent to the radiation which the radiation passes through, 12. Device according to one of the claims 1 to 11, characterized by an immediately upstream in the exhalation flow direction the check valve (7) arranged in the test cell (3) 13. Establishment according to one of claims 1 to 11, characterized by a in the direction of exhalation flow check valve (7) arranged immediately downstream of the test cell (3).