DE4107061A1 - Narkosemitteldosiervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Narkosemitteldosiervorrichtung mit einem von einer Gaseintrittsöffnung über ein Bypass-Ventil zu einer Gasaustrittsöffnung geleitetem Bypass-Strom und einem Verdunsterkammer-Strom, der von der Gaseintrittsöffnung durch eine, mit flüssigem Narkosemittel gefüllte, temperierte Verdunsterkammer und über ein Verdunsterkammer-Ventil führt und welcher strömungsabwärts des Bypass-Ventils in den Bypass-Strom mündet.

Eine Narkosemitteldosiervorrichtung der genannten Art in Form eines Narkosemittelverdunsters 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. Eine Messung des Volumenstroms des zum Narkosemittelverdunster fließenden Gasstroms ist für die Einstellung einer Narkosemittelkonzentration somit nicht notwendig. 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.

Eine andere, aus der EP-A2-2 31 513 bekannte Narkosemitteldosiervorrichtung besteht aus einem Vorratsbehälter, aus dem mittels eines Förderdruckes flüssiges Narkosemittel in eine beheizte Verdampfungskammer als Narkosemitteldampfquelle gedrückt wird. Der unter Druck stehende Narkosemitteldampf wird über ein getaktetes Dosierventil in einen Gasstrom, beispielsweise ein Sauerstoff-Lachgas-Gemisch dosiert und zu einem Narkosegerät geleitet. Entsprechend dem Druck in der Verdampfungskammer, dem Öffnungsgrad des Dosierventils und dem Volumenstrom des Gasstroms pro Zeiteinheit stellt sich ein entsprechender Narkosemittel-Konzentrationswert im Gasstrom ein.

Nachteilig bei der bekannten Narkosemitteldosiervorrichtung ist, daß die Zufuhr von flüssigem Narkosemittel in die Verdampfungskammer bei Narkosemitteln mit niedrigem Siedepunkt beeinträchtigt ist, da zusätzlich zu dem Förderdruck noch der Dampfdruck des Narkosemittels wirkt. Sollte es zu einem Sieden des Narkosemittels kommen, würde dieses zu einem unkontrollierten Zufluß von Narkosemittel in die Verdampfungskammer führen. Zur Einstellung eines Narkosemittel-Konzentrationswertes muß der Volumenstrom des Gasstroms bekannt sein. Hierzu ist eine separate Meßanordnung zur Messung des Volumenstroms notwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Narkosemitteldosiervorrichtung derart zu verbessern, daß die Förderung von flüssigem Narkosemittel in die Verdunsterkammer verbessert und die Dosiergenauigkeit des dampfförmigen Narkosemittels erhöht wird.

Zur Lösung der Aufgabe ist vorgesehen, daß die auf die Temperatur T unterhalb des Siedepunktes des flüssigen Narkosemittels temperierte Verdunsterkammer mit einer einen Füllstands-Sollwert einstellenden Füllstandsregeleinrichtung versehen ist und der Verdunsterkammer-Strom in der Verdunsterkammer zur Narkosemittel-Anreicherung derart geführt ist, daß er, gegen die durch den Füllstands-Sollwert festgelegte Narkosemittel-Flüssigkeitssäule, das flüssige Narkosemittel durchströmt.

Der Vorteil der Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß durch die Füllstandsregeleinrichtung der Flüssigkeitsspiegel des Narkosemittels innerhalb der Verdunsterkammer auf dem Füllstands-Sollwert gehalten wird und dadurch nur soviel Narkosemittel der Verdunsterkammer zugeführt wird, wie verbraucht wurde. Damit ist ein Überfüllen der Verdunsterkammer mit Narkosemittel nicht mehr möglich. Die Anreicherung des Verdunsterkammer-Stroms mit dampfförmigem Narkosemittel geschieht in der Weise, daß die Einströmung vom Boden der Verdunsterkammer heraus erfolgt und der Verdunsterkammer-Strom - wegen des auf dem Füllstands-Sollwert gehaltenen Flüssigkeitsspiegels - stets gegen eine festgelegte Flüssigkeitssäule anströmt. Der Verdunsterkammer-Strom sprudelt zur Narkosemittel-Anreicherung in feinen Gasblasen durch das Narkosemittel ohne die Ungenauigkeiten in der Dosierung zu erhalten, die auf der Änderung des Gasblaseninnendrucks durch Füllstandsänderung beruhen. Die Verdunsterkammer ist auf eine Temperatur T unterhalb des Siedepunktes des Narkosemittels temperiert. Dadurch wird erreicht, daß sich der Verdunsterkammer-Strom nur bis zur bekannten Sättigungskonzentration bei der Temperatur T mit Narkosemittel angereichert wird und eine unkontrollierte Zumischung von dampfförmigem Narkosemittel durch siedendes flüssiges Narkosemittel unterbunden ist. Zweckmäßigerweise wird eine konstante Temperatur T in der Verdunsterkammer eingestellt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Füllstandsregeleinrichtung besteht zweckmäßigerweise aus einem Füllstandsdetektor, einem Füllstandsregler und einem Vorratsbehälter für flüssiges Narkosemittel. Der Vorratsbehälter und die Verdunsterkammer sind über eine Förderleitung miteinander verbunden, wobei die Förderleitung ein Ventil besitzt, welches durch den Füllstandsregler offenbar oder schließbar ist. Der Füllstandsregler ist zweckmäßigerweise als Zwei-Punkt-Regler ausgeführt. Der Füllstandsdetektor kann als Lichtschranke ausgeführt mit einem Sender und einem Empfänger, welche innerhalb der Verdunsterkammer, in Höhe des einzuregelnden Füllstands-Sollwertes, gegenüberliegend angebracht sind. Als Alternative zu einer Lichtschranke können auch Mikroschalter oder Piezoelektrische-Schalter eingesetzt werden. Zur Förderung von Narkosemittel in die Verdunsterkammer ist es zweckmäßig, den Vorratsbehälter oberhalb der Siedetemperatur des Narkosemittels zu temperieren. Hierdurch steht der Vorratsbehälter ständig unter Innendruck, wodurch das Narkosemittel durch alleiniges, kurzzeitiges Öffnen des Ventils in die Verdunsterkammer überströmt. Zur Temperierung des Vorratsbehälters ist es ausreichend, eine Heizwicklung anzubringen, da nur der für die Förderung des Narkosemittels notwendige Dampfdruck aufgebracht werden muß. Für die Temperierung der Verdunsterkammer ist hingegen eine Wärme- und Kühleinrichtung notwendig, da die Temperatur T des Narkosemittels unterhalb des Siedepunktes liegen muß. Zum Nachfüllen von flüssigen Narkosemittel ist der Vorratsbehälter mit einer Füllvorrichtung versehen. Es ist aber auch möglich, den Vorratsbehälter in Form einer Kartusche auszuführen, welche von dem Narkosemittelhersteller befüllt wird, und direkt in eine entsprechende Aufnahme der Narkosemitteldosiervorrichtung eingesetzt wird.

Es ist vorteilhaft, neben dem Füllstandsdetektor für den Füllstands-Sollwert einen oberen Füllstandsdetektor zur Anzeige eines oberen Füllstand-Grenzwertes und einen unteren Füllstandsdetektor zur Anzeige eines unteren Füllstand-Grenzwertes vorzusehen. Der obere Füllstandsdetektor und der untere Füllstandsdetektor können in der Weise an den Füllstandsregler angeschlossen sein, daß das Ventil in der Förderleitung in Schließstellung geschaltet wird, wenn der Flüssigkeitsspiegel den unteren Füllstandsdetektor unterschritten hat und gleichzeitig ein Minimum-Alarm ausgelöst wird. Bei Erreichen des oberen Füllstandsdetektors wird eine Notabschaltung der Narkosemittel-Flüssigkeitszufuhr vorgenommen und ein Maximum-Alarm ausgelöst wird. Es ist aber auch möglich, den Füllstands-Sollwert nicht nur allein mit dem Füllstandsdetektor einzuregeln sondern den unteren Füllstandsdetektor mit einzubeziehen, indem das Ventil in der Förderleitung erst bei Unterschreiten des unteren Füllstandsdetektors in Öffnungsstellung geschaltet wird.

Es ist zweckmäßig, zur Temperierung der Verdunsterkammer ein Peltier-Element zu verwenden, da dieses gleichzeitig Kühl- und Wärmefunktion ausführen kann. Zur Verbesserung der Temperatur-Regelbarkeit kann es vorteilhaft sein, mit dem Peltier-Element die Verdunsterkammer kontinuierlich zu kühlen und die Wärmezufuhr mit einer separaten Heizungwicklung zu realisieren. Da das aus dem Vorratsbehälter fließende Narkosemittel auf einen Wert oberhalb der Siedetemperatur temperiert ist, muß im normalen Betriebszustand das Narkosemittel in der Verdunsterkammer gekühlt werden. Sofern sich das Narkosemittel durch eine hohe Konzentrationseinstellung infolge der Verdampfungswärme abkühlt, wird mit der Heizungwicklung Wärme zugeführt.

Es ist vorteilhaft, die Verdunsterkammer mit dem in ihr befindlichen Narkosemittel auf eine kleine thermische Masse auszulegen und damit die Temperatur-Regelbarkeit hinsichtlich kleinerer Einstellzeiten zu verbessern und die Stromaufnahme des Peltier-Elementes zu reduzieren. Durch die Aufteilung des flüssigen Narkosemittels auf die Verdunsterkammer und den Vorratsbehälter ist die für die Dosierung notwendige genaue Temperaturregelung nur für den Teil des Narkosemittels erforderlich, der sich in der Verdunsterkammer befindet. Da ständig flüssiges Narkosemittel aus dem Vorratsbehälter in die Verdunsterkammer nachgeführt wird, braucht in der Verdunsterkammer nur ein Mindestvolumen an flüssigem Narkosemittel vorhanden sein.

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

Die einzige Figur zeigt schematisch eine Narkosemitteldosiervorrichtung (1) mit einer Gaseintrittsöffnung (2) und einer Gasaustrittsöffnung (3). Der Gasstrom wird an der Gaseintrittsöffnung (2) aufgeteilt in einem Bypass-Strom (4), der über ein Bypass-Ventil (5) direkt wieder zur Gasaustrittsöffnung (3) gelangt und einen Verdunsterkammer-Strom (6), der eine mit Narkosemittel (7) gefüllte Verdunsterkammer (8) durchströmt und über ein Verdunsterkammer-Ventil (9) in den Bypass-Strom (4) mündet. Der Verdunsterkammer-Strom (6) tritt im Bereich des Bodens (29) in die Verdunsterkammer (8) ein, durchperlt das flüssige Narkosemittel (7), was an aufsteigenden Blasen (10) erkennbar ist, und tritt als gesättigter Dampf am Flüssigkeits-Spiegel (11) wieder aus. Zur thermischen Isolierung gegenüber der Umgebung ist die Verdunsterkammer (8) mit einem Styropor-Gehäuse (28) gekapselt. Am Boden (29) der Verdunsterkammer (8) befindet sich die kalte Seite eines Peltier-Elementes (12), wobei die warme Seite an einem Kühlkörper (13) anliegt. Ein Temperatursensor (14) mißt die Temperatur des Narkosemittels (7) und ist zusammen mit dem Peltier-Element (12) an einen Temperaturregler (15) angeschlossen.

Der einzuregelnde Temperatur-Sollwert T_s wird dem Temperaturregler (15) über die Signalleitung (16) zugeführt. Das Narkosemittel (7) ist in einem Vorratsbehälter (17) gespeichert und wird über eine Förderleitung (19) und ein Ventil (18) der Verdunsterkammer (8) zugeführt. Der Vorratsbehälter (17) wird über eine Füllvorrichtung (20) mit Narkosemittel (7) gefüllt. Mit einer Heizung (21) wird das Narkosemittel (7) innerhalb des Vorratsbehälters (17) derart angewärmt, daß die Temperatur im Bereich der Siedetemperatur des Narkosemittels (7) liegt. Der hierbei entstehende Dampfdruck dient zur Förderung des Narkosemittels (7) in die Verdunsterkammer (8). An dem Vorratsbehälter (17) ist weiter ein Federrückschlagventil (22) vorgesehen, daß bei einem eventuellen Unterdruck öffnet und einen Druckausgleich herbeiführt.

Der Füllstands-Sollwert wird in der Verdunsterkammer (8) mit einem Füllstandsdetektor (23) überwacht, der an einem Füllstandsregler (24) angeschlossen ist. Weiter sind ein oberer Füllstandsdetektor (25) und ein unterer Füllstandsdetektor (26) vorhanden zur Anzeige eines oberen Füllstand-Grenzwertes und zur Anzeige eines unteren Füllstand-Grenzwertes.

Für den Betrieb sei angenommen, daß die Verdunsterkammer (8) bis zum Füllstands-Sollwert mit Narkosemittel (7) gefüllt ist und auf die Temperatur T unterhalb des Siedepunktes temperiert ist. Bei angeschlossenem Gasstrom durchperlt der Verdunsterkammer-Strom (6) die Verdunsterkammer (8), und er wird, entsprechend dem Öffnungsgrad des Verdunsterkammer-Ventils (9), dem Bypass-Strom (4) wieder zugemischt.

Das Aufteilungsverhältnis von Verdunsterkammer-Strom (6) und Bypass-Strom (4) ergibt sich aus dem Öffnungsgrad des Bypass-Ventils (5). Durch Veränderung des Staudruckes am Bypass-Ventil (5) kann der maximale Verdunsterkammer-Strom (6) und damit die maximale Narkosemittel-Dampfmenge eingestellt werden, womit die Maximalkonzentration des Narkosemittels (7) im Gasstrom festgelegt ist. Die Einstellung des Flüssigkeitsspiegels (11) auf einen Füllstands-Sollwert bewirkt, daß der Verdunsterkammer-Strom (6) immer gegen eine konstante Flüssigkeitssäule anströmt, wodurch eine gleichmäßige Anreicherung mit dampfförmigem Narkosemittel erreicht wird.

Unterschreitet nun der Flüssigkeitsspiegel (11) den Füllstands-Sollwert, gibt der Füllstandsdetektor (23) einen Steuerpuls an den Füllstandsregler (24), und das Ventil (18) in der Förderleitung (19) schaltet in Öffnungsstellung und Narkosemittel (7) fließt vom Vorratsbehälter (17) in die Verdunsterkammer (8). Fällt der Flüssigkeitsspiegel (11) unter den unteren Füllstandsdetektor (26), wird dieses von einer Anzeigeeinheit (27) als ein unterer Füllstands-Grenzwert mit einem Minimum-Alarm angezeigt und das Überschreiten des oberen Füllstandsdetektors (25) als ein oberer Füllstands-Grenzwert mit einem Maximum-Alarm. In beiden Fällen wird das Ventil (18) durch den Füllstandsregler (24) in Schließstellung geschaltet.

Claims (5)

1. Narkosemitteldosiervorrichtung mit einem von einer Gaseintrittsöffnung (2) über ein Bypass-Ventil (5) zu einer Gasaustrittsöffnung (3) geleitetem Bypass-Strom (4) und einem Verdunsterkammer- Strom (6), der von der Gaseintrittsöffnung (2) durch eine, mit flüssigem Narkosemittel (7) gefüllte, temperierte Verdunsterkammer (8) und über ein Verdunsterkammer-Ventil (9) führt und strömungsabwärts des Bypass-Ventils (5) in den Bypass-Strom (4) mündet, dadurch gekennzeichnet, daß die auf eine Temperatur T unterhalb des Siedepunktes des flüssigen Narkosemittels (7) temperierte Verdunsterkammer (8) mit einer einen Füllstands-Sollwert einstellenden Füllstandsregeleinrichtung versehen ist und der Verdunsterkammer-Strom (6) in der Verdunsterkammer (8) zur Narkosemittel-Anreicherung derart geführt ist, daß er gegen die durch den Füllstands-Sollwert festgelegte Narkosemittel-Flüssigkeitssäule, das flüssige Narkosemittel (7) durchströmt.

2. Narkosemitteldosiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstandsregeleinrichtung aus mindestens einem Füllstandsdetektor (23), einem Füllstandsregler (24) und einem Vorratsbehälter (17) für flüssiges Narkosemittel besteht und das nachzufüllende Narkosemittel (7) über eine den Vorratsbehälter (17) mit der Verdunsterkammer (8) verbindende Förderleitung (19) mit einem Ventil (18) zugeführt wird, welches durch den Füllstandsregler (24) öffenbar ist.

3. Narkosemitteldosiervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Füllstandsdetektor (23) ein oberer Füllstandsdetektor (25) zur Anzeige eines oberen Füllstand-Grenzwertes und ein unterer Füllstandsdetektor (26) zur Anzeige eines unteren Füllstand-Grenzwerts vorhanden sind.

4. Narkosemitteldosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Temperierung der Verdunsterkammer (8) ein Peltier- Element (12) vorgesehen ist.

5. Narkosemitteldosiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdunsterkammer (8) mit dem auf dem Füllstands-Sollwert befindlichen Narkosemittel (7) auf kleine thermische Masse ausgelegt ist.