DE4111139A1 - Gasverhaeltnisregelvorrichtung fuer narkosegeraete - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasverhältnisregelvorrichtung für Narkosegeräte mit einer Narkosegaszuführungsleitung, welche in Reihenschaltung ein Regelventil, ein Narkosegaseinstellventil und einen ersten Meßwiderstand aufweist und einer Sauerstoffzuführungsleitung mit einem Sauerstoffeinstellventil und einem zweiten Meßwiderstand, wobei der von den Meßwiderständen abgegriffene Differenzdruck einem Proportionalelement zugeführt wird, welches das Regelventil steuert.

Eine Gasverhältnisregelvorrichtung der genannten Art ist in der DE-A1-38 10 745 dargestellt.

Bei der bekannten Gasverhältnisregelvorrichtung wird ein Narkosegas in einer Narkosegaszuführungsleitung geführt, welche einen Druckminderer und ein Regelventil enthält, die einem Narkosegaseinstellventil vorgeschaltet sind. Das dosierte Narkosegas fließt über einen ersten Meßwiderstand und eine Durchflußmeßröhre für die Anzeige der Dosierung, zu einem Frischgasausgang. Der Sauerstoff wird über eine Sauerstoffzuführungsleitung zu diesem Frischgasausgang geführt, welche einen Druckminderer und ein Sauerstoffeinstellventil sowie einen zweiten Meßwiderstand und eine Durchflußmeßröhre enthält. Durch die Gasflüsse entstehen an den Meßwiderständen Staudrücke, welche einem Proportionalelement zugeführt werden, das nach der Höhe der Differenz der beiden Staudrücke das Regelventil in der Narkosegaszuführungsleitung so steuert, daß der Narkosegasfluß im Verhältnis zum Sauerstofffluß einen bestimmten Wert nicht überschreiten kann. Damit wird für den Patienten sichergestellt, daß das zugeführte Frischgas mindestens einen bestimmten Verhältniswert der Sauerstoffkonzentration, beispielsweise 25 Vol.%, enthält. Der detaillierte Aufbau eines derartigen Proportionalventils ist in der EP-B1-39 932 beschrieben.

Bevor das Frischgas in das Atemsystem gelangt, wird es noch über einen Narkosemittelverdunster geleitet, welcher das Frischgas mit dampfförmigem Narkosemittel anreichert. Durch den zusätzlichen Volumenanteil von Narkosemittel im Frischgas ergibt sich eine gewisse Erniedrigung der Sauerstoffkonzentration gegenüber dem von der Gasverhältnisregelvorrichtung festgelegten Wert. Wird nur ein geringer Volumenanteil Narkosemittel zudosiert, ist die Abweichung gering und liegt normalerweise in der Größenordnung des Toleranzbereiches der Gasverhältnisregelvorrichtung. An einem Zahlenbeispiel soll dies veranschaulicht werden. Wird einem Frischgasstrom von 2,5 Liter Sauerstoff und 7,5 Liter Lachgas ein Halothanstrom von 0,4 Liter beigemischt, erniedrigt sich der Sauerstoffanteil von 25% ohne Halothan auf 24% mit Halothan. Ein Halothanstrom von 0,4 Liter bedeutet im vorliegenden Fall eine Einstellung von 4 Vol.% an dem Dosiereinstellglied des Narkosemittelverdunsters, die der üblichen Maximalkonzentration für Halothan entspricht. Werden hingegen Narkosemittel verwendet, die höhere Konzentrationen im Frischgas erforderlich machen um die gewünschte medizinische Wirkung zu erhalten, kann die Erniedrigung der Sauerstoffkonzentration nicht mehr vernachlässigt werden. Werden statt 0,4 Liter Halothan 2,5 Liter eines anderen Narkosemittels zudosiert, fällt die Sauerstoffkonzentration von 25% auf 20% ab. Die sich anbietende Lösungsmöglichkeit, die Grundeinstellung der Gasverhältnisregelvorrichtung auf einen entsprechend hohen Mindest-Sauerstoffkonzentrationswert einzustellen scheidet aus, da die analgetische Wirkung der Narkosegase bei niedrig zu dosierenden Narkosemitteln dann nicht voll ausgeschöpft wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gasverhältnisregelvorrichtung derart zu verbessern, daß sowohl bei niedrig als auch bei hoch zu dosierenden Narkosemitteln der Mindest-Sauerstoffkonzentrationswert nicht unterschritten wird bei voller Ausschöpfung der analgetischen Wirkung der Narkosegase.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt dadurch, daß mindestens einer der Meßwiderstände durch mindestens eine Bypassleitung ersetzbar oder überbrückbar ist, welche eine Drosselstelle enthält.

Der Vorteil der Erfindung liegt im wesentlichen darin, daß durch die zuschaltbare Bypassleitung mit der Drosselstelle das Verhältnis von Sauerstoff zu Narkosegas bedarfsweise erhöht werden kann, d. h. die Sauerstoffkonzentration angehoben wird, wenn ein hoch zu dosierendes Narkosemittel verwendet wird. Die Bypassleitung mit der Drosselstelle wird entweder parallel zu dem entsprechenden Meßwiderstand geschaltet, oder sie ersetzt den Meßwiderstand, wodurch in diesem Fall der Staudruck allein durch die Drosselstelle der Bypassleitung bestimmt wird.

Soll der Staudruck erniedrigt werden, wird im allgemeinen die Bypassleitung parallel zu dem Meßwiderstand geschaltet. Ist eine Erhöhung des Staudruckes erforderlich, wird der Meßwiderstand durch die Bypassleitung substituiert. Neben einer Bypassleitung können auch mehrere Bypassleitungen mit jeweils einer Drosselstelle vorhanden sein, welche einzeln oder in Kombination den Meßwiderstand überbrücken oder diesen ersetzen.

Man erhält auf diese Weise für die Gasverhältnisregelung eine feinere Abstufung von Sauerstoff zu Narkosegas und eine bessere Adaptierung an die eingestellte Narkosemittelkonzentration. Es ist zweckmäßig, die Bypassleitung an dem zweiten Meßwiderstand vorzusehen.

Zum Einschalten der Bypassführung ist es zweckmäßig, ein Umschaltventil in der Bypassleitung vorzusehen. Sind mehrere Bypassleitungen vorhanden, enthält jede Bypassleitung ein derartiges Umschaltventil. Je nach verwendetem Narkosemittel und der Konzentrationseinstellung an dem Dosiereinstellglied des Narkosemittelverdunsters werden die zugehörigen Bypassleitungen mit den Drosselstellen mittels der Umschaltventile aktiviert.

Es ist vorteilhaft, das Umschaltventil der Bypassleitung durch das Dosiereinstellglied des Narkosemittelverdunsters zu betätigen. Hierzu kann das Umschaltventil als ein Drucktaster ausgeführt sein, welcher durch das Dosiereinstellglied betätigt ist und bei einer entsprechenden Winkelstellung des Dosiereinstellgliedes die Umschaltfunktion ausführt.

Ist das Dosiereinstellglied mit einer am Umfang verlaufenden Schaltfläche, welche einen Absatz besitzt, versehen, die von dem Umschaltventil mittels eines Fühlers hubbeweglich abgetastet wird, tritt die Umschaltfunktion bei dem vorgewählten Drehwinkel ein, bei dem sich der Absatz befindet. Die Schaltfläche kann auch so ausgeführt sein, daß mehrere Umschaltventile bei unterschiedlichen Drehwinkeln umgeschaltet werden, indem mehrere Absätze vorhanden sind und damit die zugehörigen Bypassleitungen eingeschaltet werden.

Neben einer bedarfsweisen Zuschaltung einer oder mehrerer Drosselstellen ist es vorteilhaft, die Drosselstelle als ein Drosselventil auszuführen, dessen Öffnungsgrad durch den an der Schaltfläche des Dosiereinstellgliedes anliegenden Fühlers veränderbar ist. Hierzu ist die Schaltfläche zumindest teilweise als schiefe Ebene ausgeführt, über welche der Fühler hubbeweglich betätigbar ist.

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

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Gasverhältnisregelvorrichtung mit einer Bypassleitung,

Fig. 2 eine Gasverhältnisregelvorrichtung an einem Narkosemittelverdunster,

Fig. 3 eine Gasverhältnisregelvorrichtung an einem Narkosemittelverdunster mit veränderbarem Drosselventil in der Bypassführung.

Bei der in der Fig. 1 gezeigten Gasverhältnisregelvorrichtung vereinigen sich eine Narkosegaszuführungsleitung (1) und eine Sauerstoffzuführungsleitung (2) gemeinsam in einem Frischgasausgang (3). Dem Frischgasausgang (3) nachgeschaltet ist ein Narkosemittelverdunster, welcher in der Fig. 1 nicht dargestellt ist. Die Narkosegaszuführungsleitung (1) enthält einen ersten Druckminderer (4), ein Narkosegaseinstellventil (5), einen ersten Meßwiderstand (6) sowie eine erste Durchflußmeßröhre (7). In gleicher Weise sind in der Sauerstoffzuführungsleitung (2) ein zweiter Druckminderer (8), ein Sauerstoffeinstellventil (9), ein zweiter Meßwiderstand (10) und eine zweite Durchflußmeßröhre (11) vorgesehen. In der Narkosegaszuführungsleitung (1) liegt zwischen dem ersten Druckminderer (4) und dem Narkosegaseinstellventil (5) ein Regelventil (12), das über ein auf den Differenzdruck vor den Meßwiderständen (6) und (10) ansprechendes Proportionalelement (13) gesteuert wird. Das Proportionalelement (13) besteht aus einer ersten Membran (131) und einer zweiten Membran (132), die über eine Stange (133) verbunden sind. Die Membranen (131, 132) begrenzen einen ersten Druckraum (134), der mit einem von dem zweiten Meßwiderstand (10) abgegriffenen Sauerstoff-Steuerdruck beaufschlagt ist und einen zweiten Druckraum (135), auf den ein von dem ersten Meßwiderstand (6) abgegriffener Narkosegas-Steuerdruck wirkt.

Je nach Größe des Sauerstoff-Steuerdruckes im Verhältnis zum Narkosegas-Steuerdruck, wird die Stange (133) nach rechts oder links ausgelenkt. Das Regelventil (12) besteht aus einem federbelasteten Kugelsitzventil (121), welches durch die Stange (133) öffenbar oder schließbar ist. Mit dem Kugelsitzventil (121) kann der Narkosegasstrom in der Narkosegaszuführungsleitung (1) gedrosselt oder auch ganz abgesperrt werden. Das Kugelsitzventil (121) befindet sich beispielsweise in der Absperrlage, wenn der Sauerstoff-Steuerdruck abgefallen ist und die erste Membran (131) zusammen mit der Stange (133) nach Links ausgelenkt ist. Durch das Wechselspiel zwischen dem Sauerstoff-Steuerdruck und dem Narkosegas-Steuerdruck wird die Zufuhr von Narkosegas geregelt und sichergestellt, daß die Sauerstoff-Mindestkonzentration nicht unter 21 absinken kann.

Der Sauerstoff-Steuerdruck und der Narkosegas- Steuerdruck haben folgende Auswirkungen auf die Sauerstoffkonzentration am Frischgasausgang: Soll beispielsweise bei gleicher Einstellung des Sauerstoffeinstellventils (9) und des Narkosegasein­ stellventils (5) der Narkosegasstrom mittels des Regelventils (12) gedrosselt werden und damit die Sauerstoffkonzentration am Frischgasausgang (3) erhöht werden, muß der Sauerstoff-Steuerdruck im ersten Druckraum (134) reduziert werden, d. h. die Staudruckwirkung am zweiten Meßwiderstand (10) muß vermindert werden. Hierzu ist der zweite Meßwiderstand (10) durch eine Bypassleitung (14) überbrückbar, welche eine Drosselstelle (15) und ein Umschaltventil (17) enthält, wobei in der Fig. 1 das Umschaltventil (17) in Öffnungsstellung, d. h. bei ausgeschalteter Bypassführung dargestellt ist.

Fig. 2 zeigt einen Narkosemittelverdunster (21) mit einem Handrad (22) als Dosiereinstellglied, welches mit einer Nullpunkt-Taste (23) und einer Skalierung (24) zur Einstellung einer Narkosemittelkonzentration versehen ist. Das Handrad (22) ist an der Unterseite mit einer umlaufenden Schaltfläche (25) versehen mit einem Absatz (26), wobei die Schaltfläche (25) von einem Fühler (27) des Umschaltventils (17) abgetastet wird. Das Umschaltventil (17) ist mittels der Klemmen (19, 19a) an das Schaltschema der Fig. 1 angeschlossen. Der Narkosemittelverdunster (21) ist an den Frischgasausgang (3), Fig. 1, angeschlossen und wird mit Narkosegas und Sauerstoff durchströmt. Der Anschluß des Frischgasausgangs (3) befindet sich an der Rückseite des Narkosemittelverdunsters (21) und ist in der Fig. 2 nicht dargestellt.

Wird nun das Handrad (22) durch Drücken der Nullpunkt- Taste (23) betätigt und im Gegenuhrzeigersinn gedreht, gleitet je nach Konzentrationseinstellung der Fühler (27) an der Schaltfläche (25). Überstreicht der Fühler (27) den Absatz (26), schaltet das Umschaltventil (17) in Schließstellung und die Bypassführung mit der Bypassleitung (14) ist eingeschaltet. Durch die Bypassführung verändert sich der Differenzdruck am Proportionalregelelement (13) in der Weise, daß an dem Regelventil (12) ein höherer Anteil von Sauerstoff zu Narkosegas eingestellt wird. Der Absatz (26) an der Schaltfläche (25) ist einem bestimmten Konzentrationswert der Skalierung (24) zugeordnet.

Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform zur Fig. 2 mit einem einstellbaren Drosselventil (29) anstelle der Drosselstelle (15) aus der Fig. 1. Gleiche Komponenten sind mit gleichen Bezugsziffern der Fig. 1 und Fig. 2 bezeichnet. Der Fühler (27) ist mit dem Drosselventil (29) verbunden und steuert in Abhängigkeit von der Auslenkung den Strömungsdurchlaß des Drosselventils (29). Die Auslenkung des Fühlers (27) erfolgt durch die Schaltfläche (25), welche hinter dem Absatz (26) als schiefe Ebene (28) ausgebildet ist. Das Umschaltventil (17) und das Drosselventil (29) sind an die Klemmen (19, 19b) des Schaltschemas der Fig. 1 angeschlossen.

Beim Drehen des Handrades (22) wird beim Überstreichen des Absatzes (26) zunächst das Umschaltventil (17) in Schließstellung geschaltet, wodurch die Bypassführung mit der Bypassleitung (14) eingeschaltet ist. Gleitet der Fühler (27) dann auf der schiefen Ebene (28), wird entsprechend seiner Auslenkung der Öffnungsgrad des Drosselventils (29) verändert, und damit stellen sich am Proportionalregelelement (13) unterschiedliche, der eingestellten Konzentration proportionale, Differenzdrücke ein, die bewirken, daß der Narkosegasstrom gedrosselt und die Sauerstoffkonzentration erhöht wird.

Claims (5)

1. Gasverhältnisregelvorrichtung für Narkosegeräte mit einer Narkosegaszuführungsleitung (1), welche in Reihenschaltung ein Regelventil (12), ein Narkosegaseinstellventil (5) und einen ersten Meßwiderstand (6) aufweist und einer Sauerstoffzuführungsleitung (2) mit einem Sauerstoffeinstellventil (9) und einem zweiten Meßwiderstand (10), wobei der von den Meßwiderständen abgegriffene Differenzdruck einem Proportionalelement (13) zugeführt wird, welches das Regelventil (12) steuert, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Meßwiderstände (6, 10) durch mindestens eine Bypassleitung (14) ersetzbar oder überbrückbar ist, welche eine Drosselstelle (15, 29) enthält.

2. Gasverhältnisregelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassleitung (14) ein Umschaltventil (17) enthält, welches die Bypassführung um die Meßwiderstände (6, 10) aufhebt.

3. Gasverhältnisregelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (17) durch das Dosiereinstellglied (22) eines Narkosemittelverdunsters (21) betätigt ist.

4. Gasverhältnisregelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle als ein Drosselventil (29) ausgeführt ist und daß zwischen dem Drosselventil (29) und dem Dosiereinstellglied (22) ein Übertragungsglied vorhanden ist, mit welchem der Strömungswiderstand des Drosselventils in Abhängigkeit von der Öffnungsstellung des Dosiereinstellgliedes (22) veränderbar ist.

5. Gasverhältnisregelvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsglied als ein Fühler (27) auf einer schiefen Ebene (28) ausgeführt ist, wobei durch die schiefe Ebene (28) der Fühler (27) in eine der Einstellung des Dosiereinstellgliedes (22) proportionale Auslenkung bringbar ist.