DE4105971A1 - Narkosemittelverdunster - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Narkosemittelverdunster mit einem von einer Gaseintrittsöffnung über ein Bypass-Ventil zu eine Gasaustrittsöffnung geleiteten Bypass-Strom und einem Verdunsterkammer-Strom, der von der Gaseintrittsöffnung durch eine, mit flüssigem Narkosemittel gefüllte, temperierte Verdunsterkammer über ein Verdunsterkammer-Ventil führt und in Strömungsrichtung hinter dem Bypass-Ventil an einer Mischstelle in den Bypass-Strom mündet.

Ein Narkosemittelverdunster der genannten Art ist aus der DE-PS 12 71 903 bekanntgeworden.

Bei dem bekannten Narkosemittelverdunster wird der Gasstrom an einer Gaseintrittsöffnung aufgeteilt in einen Bypass-Strom, der über ein Bypass-Ventil direkt zur Gasaustrittsöffnung gelangt und einen, durch eine Verdunsterkammer geleiteten Verdunsterkammer-Strom, der in der mit flüssigem Narkosemittel gefüllten Verdunsterkammer mit Narkosemittel angereichert und über ein Verdunsterkammer-Ventil dem Bypass-Strom an einer Mischstelle hinter dem Bypass-Ventil wieder zugeführt wird. Das Bypass-Ventil ist als Rohrdrossel ausgeführt und erzeugt im Bypass-Strom einen Strömungswiderstand, der ein Maß für das Teilverhältnis der Gasströme durch das Bypass-Ventil und die Verdunsterkammer ist.

Das Verdunsterkammer-Ventil ist als hubbewegliches Kegelventil ausgeführt, mit dem die Narkosemittelkonzentration an der Gasaustrittsöffnung eingestellt wird. Der an dem Verdunsterkammer-Ventil vorgewählte Narkosemittelkonzentrationswert hängt bei laminaren Strömungsverhältnissen nur in geringem Maße von der Höhe des Gasstromes ab, denn der Strömungswiderstand am Bypass-Ventil ändert sich proportional zum Gasstrom und damit ändert sich in gleicher Weise das Verhältnis von Bypass-Strom und Verdunsterkammer-Strom. Zur Kompensation von Temperatureinflüssen ist in der Verdunsterkammer eine Temperaturkonstanthaltung vorgesehen, die als Wasserreservoir ausgeführt ist und das Narkosemittel auf die Temperatur T temperiert. Innerhalb der Verdunsterkammer wird der Verdunsterkammer-Strom bis zu dem durch die Temperatur T festgelegten Sättigungskonzentrationswert mit Narkosemittel angereichert. Bei der Zusammenführung des Verdunsterkammer-Stroms mit dem Bypass-Strom in der Mischstelle wird somit durch den Sättigungskonzentrationswert ein maximal dosierbares Narkosemittel-Dampfvolumen festgelegt.

Bei dem bekannten Narkosemittelverdunster ist es von Nachteil, daß er nur zur Dosierung von Narkosemitteln einsetzbar ist, deren Siedepunkt deutlich oberhalb der Betriebstemperatur liegt. Ist diese Bedingung nicht erfüllt, gelangt durch siedendes Narkosemittel zusätzlich Narkosemitteldampf in die Mischstelle im Bypass-Strom, wodurch undefinierte Konzentrationsverhältnisse auftreten, die eine genaue Dosierung unmöglich machen.

Aus der DE-OS 20 03 036 ist ein Narkosemittelverdunster bekannt, bei welchem aus einem Vorratsbehälter, der mit flüssigem Narkosemittel gefüllt ist, über eine mit Druck beaufschlagte Kapillare, flüssiges Narkosemittel in eine Verdampfungskammer gefördert wird, wo es in die Dampfphase übergeht. Die Verdampfungskammer wird zusätzlich mit Sauerstoff durchspült und das Gasgemisch gelangt dann über einen Vordruckregler zu einem Anästhesiebeatmungsgerät. Die Narkosemittelkonzentration ergibt sich aus dem Sauerstoff-Fluß durch die Verdampfungskammer und der Vordruckeinstellung des Vordruckreglers. Je nach Einstellung des Vordruckreglers stellt sich ein zugehöriger Differenzdruck an der Kapillaren ein, wodurch sich entsprechend unterschiedliche Durchflüsse an flüssigem Narkosemittel in die Verdampfungskammer ergeben.

Bei dem bekannten Narkosemittelverdunster ist es von Nachteil, daß er nur eingeschränkt für Narkosemittel verwendbar ist, die bereits bei Raumtemperatur in beschleunigtem Maße verdampfen, wodurch der Dampfdruck im Vorratsbehälter, der die Menge an flüssigem Narkosemittel beeinflußt das durch die Kapillare in die Verdampfungskammer gelangt, auf eine unerwünschte Höhe ansteigt. Wird als Narkosemittel beispielsweise Äther verwendet mit einem Siedepunkt von 34,6°C, so besteht die Möglichkeit, den Dampfdruck dadurch abzubauen, daß ein dünnes Röhrchen zwischen dem Vorratsbehälter und die Verdampfungskammer geschaltet wird, durch welches Narkosemitteldampf von dem Vorratsbehälter in die Verdampfungskammer überströmen kann. Dieser zusätzliche Narkosemitteldampf-Fluß muß aber durch eine entsprechende Eichung ausgeglichen werden, was nur in beschränktem Umfang möglich ist, da dieser Narkosemitteldampf-Fluß von der Umgebungstemperatur abhängig ist. Sollen aber Narkosemittel eingesetzt werden, die bereits bei normaler Raumtemperatur sieden, scheidet die Möglichkeit mit dem Röhrchen zur Druckentlastung aus, da ständig größere Mengen Narkosemitteldampf entstehen und eine entsprechende Korrektur durch Eichung dann nicht mehr möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Narkosemittelverdunster der genannten Art so zu verbessern, daß er auch bei Narkosemitteln mit niedrigen Siedetemperaturen einsetzbar ist.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt dadurch, daß die Verdunsterkammer durch ein strömungsabwärts der Mischstelle befindliches Rückhalteventil mit dem Verdunsterkammerdruck P beaufschlagt ist.

Der Vorteil der Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß das flüssige Narkosemittel zusammen mit dem Narkosemitteldampf in einer Verdunsterkammer unter den Verdunsterkammerdruck P gesetzt wird, um ein Sieden zu verhindern. Mit den Merkmalen der Erfindung ist es möglich, konventionelle Bypass-Narkosemittelverdunster für niedrig siedende Narkosemittel einzusetzen, da das Rückhalteventil auch außerhalb des Narkosemittelverdunsters angebracht werden kann. Das Rückhalteventil kann beispielsweise als ein federbelastetes Rückschlagventil ausgefüllt sein, wobei über die Federkraft der Verdunsterkammerdruck P einstellbar ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist das Rückhalteventil als ein Vordruckregler ausgeführt. Der Vordruckregler gestattet es, den Verdunsterkammerdruck P auf einen festen, vom Gasstrom unabhängigen Wert einzustellen. Aus den beim Einsatz des Narkosemittelverdunsters herrschenden Umgebungstemperaturen ergibt sich ein Verdunsterkammerdruck P der mindestens vorhanden sein muß, um ein Sieden des Narkosemittels zu verhindern. Dieser Verdunsterkammerdruck P wird zuzüglich eines Sicherheitszuschlages am Vordruckregler eingestellt.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Verdunsterkammer-Ventil zur Konzentrationseinstellung durch eine Steuereinheit betätigt ist, welche kontinuierlich den Verdunsterkammerdruck P und die Verdunsterkammertemperatur T mißt und hieraus Korrekturwerte für die Dosierung berechnet. Alternativ ist es möglich, das Bypass-Ventil zur Konzentrationseinstellung zu betätigen und das Verdunsterkammer-Ventil in einer festen Einstellung zu belassen. Zur Betätigung des Verdunsterkammer-Ventils oder des Bypass-Ventils kann der Steuereinheit ein Antrieb nachgeschaltet sein, der ein entsprechendes Steuersignal in eine Öffnungsstellung des zugehörigen Ventils umsetzt. Sollwerte für die Dosierung können der Steuereinheit über eine Eingabeeinheit zugeführt werden.

In einer weiteren Ausgestaltung wird der Vordruckregler durch die Steuereinheit betätigt, und über diese der Verdunsterkammerdruck P eingestellt. So ist es beispielsweise möglich, aus der gemessenen Verdunsterkammertemperatur T einen Verdunsterkammerdruck P zu berechnen, der mindestens vorhanden sein muß, um ein Sieden des Narkosemittels zu verhindern und diesen dann am Vordruckregler einzustellen.

Es ist vorteilhaft, an der Einströmseite und der Ausströmseite der Verdunsterkammer Absperrventile vorzusehen, welche durch die Steuereinheit bei Vorliegen eines Grenzkriteriums für den Verdunsterkammerdruck P und/oder die Verdunsterkammertemperatur T in Schließstellung geschaltet werden. Zusätzlich zu dem Grenzkriterium ist es zweckmäßig, die Absperrventile in Schließstellung zu schalten, wenn das Verdunsterkammer-Ventil in Null-Stellung geschaltet ist oder wenn ein Stromausfall im System vorliegt.

Das Grenzkriterium für den Verdunsterkammerdruck P ist zweckmäßigerweise ein Druckabfall größer 10% vom Sollwert des Verdunsterkammerdruckes P und das Grenzkriterium für die Verdunsterkammertemperatur T ein Wert von 90% der zum Verdunsterkammerdruck P gehörigen Siedetemperatur T_max. Es ist aber auch möglich, ein Überschreiten des Sollwertes des Verdunsterkammerdruckes P, welches ein Indiz für einen Defekt des Vordruckreglers sein kann, als Grenzkriterium zusätzlich zu nehmen.

Es ist zweckmäßig, eine Überbrückungsleitung vorzusehen, die von der Gaseintrittsöffnung zur Gasaustrittsöffnung führt und sicherstellt, daß bei einem Defekt des Vordruckreglers die Gasversorgung zu dem Anästhesiebeatmungsgerät aufrecht erhalten bleibt. Damit beim Umschalten auf die Überbrückungsleitung keine plötzliche Druckentlastung auftritt, die zu einem erhöhten Gasfluß zum Anästhesiebeatmungsgerät führen würde, ist ein Federrückschlagventil in der Überbrückungsleitung vorgesehen, welches einen äquivalenten Staudruck zu dem des Vordruckreglers besitzt. Um beim Abnehmen des Narkosemittelverdunsters von der Druckgasquelle oder beim Absperren der Druckgasquelle einen Druckabfall in der Verdunsterkammer zu verhindern ist es zweckmäßig, an der Gaseintrittsöffnung ein Rückschlagventil vorzusehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt einen Narkosemittelverdunster, bei dem der von einer Druckgasquelle (24) gelieferte Gasstrom an einer Gaseintrittsöffnung (1) aufgeteilt wird in einen Bypass-Strom (4) und einen Verdunsterkammer-Strom (11), die sich in einer Mischstelle (12) wieder vereinigen und über einen Vordruckregler (13) zu einer Gasaustrittsöffnung (3) gelangen. Der Verdunsterkammer-Strom (11) tritt an einer Einströmseite (6) in eine mit flüssigem Narkosemittel (8) gefüllte Verdunsterkammer (5) ein, wo er mit Narkosemitteldampf (9) bis zur Sättigungskonzentration angereichert wird und verläßt sie an einer Ausströmseite (7). Von der Ausströmseite (7) aus gelangt der Verdunsterkammer-Strom (11) über ein einstellbares Verdunsterkammer-Ventil (10) in die Mischstelle (12), wo er mit dem Bypass-Strom (4) zusammentrifft. Das Bypass-Ventil (2) erzeugt bei der Durchströmung einen Staudruck, durch den das Teilverhältnis vom Bypass-Strom (4) und Verdunsterkammer-Strom (11) festgelegt wird. Mit dem Verdunsterkammer-Ventil (11) kann die Menge an Narkosemitteldampf (9) dosiert werden, die dem Bypass-Strom (4) zugemischt werden soll, und es stellt sich an der Gasaustrittsöffnung (3) ein entsprechender Narkosemittel-Konzentrationswert ein. Mit dem Vordruckregler (13) wird bei angeschlossener Druckgasquelle (24) ein Staudruck erzeugt, der in der Verdunsterkammer als Verdunsterkammerdruck P wirkt.

Zur Korrektur von Druck- und Temperatureinflüssen und für Einstellfunktionen ist eine Steuereinheit (14) vorgesehen, welche mit einem ersten Drucksensor (16) und Temperatursensor (15) in der Verdunsterkammer (5) und einem zweiten Drucksensor (17) im Bypass-Strom (4) verbunden ist. Die Steuereinheit (14) dient zur Betätigung von zwei Absperrventilen (18, 18a), die sich an der Einströmseite (6) und der Ausströmseite (7) der Verdunsterkammer (5) befinden, eines Antriebs (23) für das Verdunsterkammer-Ventil (10) und eines Sperrventils (21), das sich in einer von der Gaseintrittsöffnung (1) zur Gasaustrittsöffnung (3) führenden Umgehungsleitung (20) befindet.

Über eine Eingabeeinheit (25) werden der Steuereinheit (14) Sollwerte für die Narkosemittel-Konzentrationseinstellung zugeführt. Um bei abgetrennter Druckgasquelle (24) einen Druckabfall in der Verdunsterkammer (5) zu verhindern, ist in Strömungsrichtung hinter der Gaseintrittsöffnung (1) ein Rückschlagventil (19) vorgesehen.

Zur Inbetriebnahme wird die Gaseintrittsöffnung (1) des Narkosemittelverdunsters mit der Druckgasquelle (24) verbunden und die Gasaustrittsöffnung (3) an ein nicht dargestelltes Atemsystem eines ebenfalls nicht dargestellten Anästhesiebeatmungsgerätes angeschlossen. Die Absperrventile (18, 18a) sind zunächst geschlossen und von der Steuereinheit (14) wird mit dem ersten Drucksensor (16) der Dampfdruck P_D und mit dem Temperatursensor (15) die Verdunsterkammertemperatur T innerhalb der Verdunsterkammer (5) gemessen. Durch den Vordruckregler (13) stellt sich im Bypass-Strom (4) ein Staudruck P ein, der mit dem zweiten Drucksensor (17) gemessen wird. Aus der Verdunsterkammertemperatur T errechnet die Steuereinheit (14) einen Grenzdruck P_G, der notwendig ist, um ein Sieden des Narkosemittels zu verhindern. Ist der Staudruck P im Bypass-Strom (4) größer als der Grenzdruck P_G, schaltet die Steuereinheit (14) die Ventile (18, 18a) in Öffnungsstellung und in der Verdunsterkammer stellt sich dann ebenfalls der Staudruck P als Verdunsterkammerdruck P ein. Entsprechend den an der Eingabeeinheit (25) vorgewählten Konzentrationswerten wird durch die Steuereinheit (14) der Antrieb (23) betätigt und das Verdunsterkammer-Ventil (10) entsprechend der zu dosierenden Menge an Narkosemitteldampf (9) geöffnet. Gleichzeitig werden in der Steuereinheit (14) aus den mit dem ersten Drucksensor (16) und dem Temperatursensor (15) gemessenen Werten Korrekturfaktoren für die Narkosemittelkonzentrations-Einstellung berechnet, die bei der Einstellung des Verdunsterkammer-Ventils (10) berücksichtigt werden. Sollte durch einen Defekt des Vordruckreglers (13) der Gasfluß durch den Narkosemittelverdunster stark gedrosselt werden, ist dieses mit dem zweiten Drucksensor (17) oder mit dem ersten Drucksensors (16) als Druckanstieg erkennbar. In diesem Fall schaltet die Steuereinheit das Sperrventil (21) der Umgehungsleitung (20) in Öffnungsstellung, wodurch die Gasversorgung des Anästhesiebeatmungsgerätes aufrecht erhalten bleibt. Ein in der Umgehungsleitung (20) befindliches Federrückschlagventil (22) mit Staudruckwirkung sorgt dafür, daß an der Gasaustrittsöffnung (3) beim Umschaltvorgang kein sprunghafter Anstieg des Gasflusses auftritt. Hierzu ist der Staudruck des Federrückschlagventils (22) so bemessen, daß er dem des Vordruckreglers (13) äquivalent ist.

Während des Betriebs wird der Narkosemittelverdunster kontinuierlich von der Steuereinheit (14), dem ersten Drucksensor 16, dem zweiten Drucksensor (17) und dem Temperatursensor (15) überwacht. Registriert beispielsweise der erste Drucksensor (16) einen Abfall des Verdunsterkammerdruckes P größer 10% vom Sollwert, werden durch die Steuereinheit (14) die Absperrventile (18, 18a) in Schließstellung geschaltet um zu verhindern, daß durch siedendes Narkosemittel eine erhöhte Menge von Narkosemitteldampf (9) an die Gasaustrittsöffnung (3) gelangt. Ein entsprechendes Absperren der Absperrventile (18, 18a) wird auch vorgenommen, wenn die mit dem Temperatursensor (15) gemessene Verdunsterkammertemperatur T einen Wert von 90% der zum Verdunsterkammerdruck P gehörigen Siedetemperatur T_max. des Narkosemittels erreicht hat. Ein Absperren der Absperrventile (18, 18a) ist auch zweckmäßig bei Stromausfall und wenn das Verdunsterkammer-Ventil (10) in Null-Stellung geschaltet ist.

Claims (9)

1. Narkosemittelverdunster mit einem von einer Gaseintrittsöffnung (1) über ein Bypass-Ventil (2) zu einer Gasaustrittsöffnung (3) geleiteten Bypass-Strom (4) und einem Verdunsterkammer-Strom (11), der von der Gaseintrittsöffnung (1) durch eine mit flüssigem Narkosemittel (8) gefüllte, temperierte Verdunsterkammer (5) und über ein Verdunsterkammer-Ventil (10) führt, und in Strömungsrichtung hinter dem Bypass-Ventil (2) an einer Mischstelle (12) in den Bypass-Strom (4) mündet, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdunsterkammer (5) durch ein strömungsabwärts der Mischstelle (12) befindliches Rückhalteventil (13) mit dem Verdunsterkammerdruck P beaufschlagt ist.

2. Narkosemittelverdunster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückhalteventil als ein Vordruckregler (13) ausgeführt ist.

3. Narkosemittelverdunster nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdunsterkammer-Ventil (10) und/oder das Bypass-Ventil (2) zur Konzentrationseinstellung durch eine, mindestens den Verdunsterkammerdruck P und die Verdunsterkammertemperatur T verarbeitende Steuereinheit (14) betätigt sind.

4. Narkosemittelverdunster nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vordruckregler (13) durch die Steuereinheit (14) betätigbar ist.

5. Narkosemittelverdunster nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdunsterkammer (5) an der Einströmseite (6) und der Ausströmseite (7) Absperrventile (18, 18a) aufweist, welche durch die Steuereinheit (14) bei Vorliegen eines Grenzkriteriums für den Verdunsterkammerdruck P und/oder die Verdunsterkammertemperatur T in Schließstellung schaltbar sind.

6. Narkosemittelverdunster nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Grenzkriterium für den Verdunsterkammerdruck P ein Druckabfall größer 10% vom Sollwert und für die Verdunsterkammertemperatur T ein Wert von 90% der zum Verdunsterkammerdruck P gehörigen Siedetemperatur T_max ist.

7. Narkosemittelverdunster nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Gaseintrittsöffnung (1) mit der Gasaustrittsöffnung (3) verbindende Überbrückungsleitung (20) mit einem Sperrventil (21) vorhanden ist, welches durch die Steuereinheit (14) öffenbar ist.

8. Narkosemittelverdunster nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgehungsleitung (20) ein einen Staudruck erzeugendes Federrückschlagventil (22) besitzt.

9. Narkosemittelverdunster nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Gaseintrittsöffnung (1) ein Rückschlagventil (19) vorhanden ist.