DE60302204T2

DE60302204T2 - Anästhesiereflektor

Info

Publication number: DE60302204T2
Application number: DE60302204T
Authority: DE
Inventors: Christer Ahlmen
Original assignee: Maquet Critical Care AB
Current assignee: Maquet Critical Care AB
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-11-29
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2023-11-30
Also published as: US7077134B2; EP1440704B1; JP2004223251A; US20040149281A1; EP1440704A1; SE0300161D0; DE60302204D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Anästhesiereflektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Wiederverwendung ausgeatmeter Narkosemittel bei der Inhalationsanästhesie.
Anästhesiereflektoren zur Wiederverwendung von gasgetragenen Narkosemitteln sind allgemein bekannt und beispielsweise in den Dokumenten US 5,044,361 und US 5,471,979 beschrieben, wobei das zweite Dokument in Bezug auf die vorliegende Erfindung als nächster Stand der Technik angesehen wird. Diese Reflektoren umfassen im allgemeinen ein Gehäuse, in dem Öffnungen vorgesehen sind, die einen gemeinsamen Gaskanal durch das Innere des Gehäuses festlegen. Befestigt im Gehäuse und im inneren des Gaskanals angeordnet, befindet sich ein Filter für die abwechselnde Sorption und Desorption von Narkosemittel aus bzw. in Gas, das durch den gemeinsamen Gaskanal strömt. Im Gebrauch sind diese Anästhesiereflektoren innerhalb von pneumatischen Kreisen von Anästhesieventilatorsystemen angeordnet, so dass ein narkosemittelreiches Exspirationsgas, das von einem Patienten während einer Exspirationsphase eines Patientenbeatmungszyklus in den pneumatischen Kreis ausgeatmet wird, in einer Strömungsrichtung den gemeinsamen Gaskanal entlang und durch den Filter hindurch strömt und so dass ein Inspirationsgas in dem pneumatischen Kreis, das dem Patienten während einer anschließenden Inspirationsphase des Patientenbeatmungszyklus zugeführt werden soll, den gemeinsamen Gaskanal entlang strömt, üblicherweise, obgleich nicht zwangsweise in die entgegengesetzte Strömungsrichtung und durch den Filter hindurch. Der Filter dient dazu, das Narkosemittel, das von dem Exspirationsgas getragen wird, zurückzuhalten und anschließend dieses zurückgehaltene Narkosemittel in das Inspirationsgas zur erneuten Abgabe (Reflexion) an den Patienten freizusetzen.
Ein Problem bei diesen bekannten Reflektoren liegt darin, dass der gemeinsame Strömungskanal einen "Totraum" darstellt, in dem sich ebenfalls von dem Patienten ausgeatmetes Kohlendioxid (CO₂) nach einer Exspirationsphase ansammelt und so zur erneuten Abgabe an den Patienten zusammen mit dem Inspirationsgas vorhanden ist.
Um dieses Problem zu umgehen, wird bekanntermaßen ein zusätzlicher Filter vorgesehen, um das CO₂ im Inspirationsgas, das aus dem Narkosegasreflektor strömt, zurückzuhalten. Ein solcher CO₂-Filter kann integral mit dem Reflektor oder als getrennte Einheit vorgesehen werden.
Ein weiteres Problem bei den bekannten Reflektoren besteht darin, dass man für ein schnelles Herabsetzen der Narkosemittelkonzentration in dem aus dem Reflektor strömenden Inspirationsgas eine zusätzliche Gasleitung und einen dazugehörigen Strömungsregler vorsehen muss, durch die der Narkosemittelsorptionsfilter wahlweise umgangen werden kann. Auch ist es bekannt, diese Umgehungsleitung als getrennten Strömungskanal in dem Gehäuse des Reflektors auszubilden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Anästhesiereflektor vorgesehen, wie er im Anspruch 1 beschrieben und durch denselben gekennzeichnet ist. Indem man vorsieht, dass der Filter entweder durch eine Rotations- oder eine Translationsbewegung abwechselnd zwischen den beiden Gaskanälen hin und her bewegt werden kann, wird so zumindest das Problem der erneuten Verabreichung des CO₂ aus dem Totraum gemindert.
Darüber hinaus hat der im Anspruch 1 beschriebene und durch denselben gekennzeichnete Anästhesiereflektor den weiteren Vorteil, dass durch wahlweises Anhalten der Bewegung des Filters während der Bereitstellung von Inhalationsnarkosemitteln die Konzentration des Narkosemittels im Inspirationsgas zur Verabreichung an einen Patienten relativ schnell herabgesetzt werden kann, ohne dass eine getrennte Umgehungsleitung erforderlich ist.
Diese und weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen von Reflektoren gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie in den Zeichnungen der beigefügten Figuren dargestellt sind, in denen zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Anästhesiereflektors,
2(a) einen Filter, der in dem Reflektor der 1 verwendet werden kann,
2(b) ein Beispiel für den gemeinsamen Wandabschnitt des Reflektors der 1, der mit dem Filter der 2a verwendet werden kann,
3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Anästhesiereflektors, und
4 ein Inhalationsanästhesiesystem, in dem ein Anästhesiereflektor gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten ist.
Betrachtet man den in 1 gezeigten Anästhesiereflektor, sind in einem Gehäuse 2, das im vorliegenden Beispiel eine zylindrische Form hat, ein erster Gaskanal 4 und ein zweiter Gaskanal 6 untergebracht, die im vorliegenden Fall von einem gemeinsamen Wandabschnitt 8 getrennt werden. Zwei Gasöffnungen 10, 12 sind in dem Gehäuse 2 vorgesehen, um den ersten Gaskanal 4 mit der Umgebung außerhalb des Gehäuses 2 in einer Durchflussanordnung zu verbinden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Gasöffnung 12 mit einem Rückschlagventil 14 versehen, so dass der Durchfluss im ersten Gaskanal 4 nur in eine Richtung erfolgt. Ähnlich dazu sind zwei Gasöffnungen 16, 18 in dem Gehäuse 2 vorgesehen, um den zweiten Gaskanal 6 mit der Umgebung außerhalb des Gehäuses 2 ebenfalls in einer Durchflussanordnung zu verbinden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Gasöffnung 18 mit einem Rückschlagventil 20 versehen, so dass der Durchfluss nur in eine Richtung erfolgt. Die beiden Rückschlagventile 14, 20 sind gegenseitig so ausgerichtet, dass der Durchfluss in den Gaskanälen 4, 6 in entgegengesetzte Richtung erfolgt. Auf diese Weise kann der erste Gaskanal 4 beispielsweise an eine Inspirationsgasleitung eines pneumatischen Kreises eines Inhalationsanästhesiesystems (nicht gezeigt) angeschlossen werden und der zweite Gaskanal 6 kann dann an eine Exspirationsleitung des pneumatischen Kreises angeschlossen werden.
Nützlicherweise kann das vorliegende Ausführungsbeispiel des Anästhesiereflektors an eine Gaskonditionierungseinheit 22 (Konstruktion mit gestrichelter Linie) angeschlossen werden, die in der Inspirationsleitung vorzugsweise unmittelbar stromaufwärts der Gasöffnung 10 vorgesehen ist, durch die das Inspirationsgas in den ersten Gaskanal 4 eintreten wird. Die Einheit 22 ist derart konfiguriert, dass sie zumindest das eintretende Inspirationsgas erwärmt. Auf diese Weise wird die Desorption von sorbiertem Narkosemittelgas verbessert. In der Tat kann Wärmeenergie zugeführt werden, um die Desorption auf zahlreiche Arten, die einem Fachmann auf diesem Gebiet sofort offensichtlich sind, zu verbessern. Ebenso kann die Einheit 22 daran angepasst werden, das eintretende Inspirationsgas zu befeuchten.
Ein scheibenförmiger Filter 24 umfasst ein geeignetes Narkosemittelsorptionsmaterial, wie beispielsweise Aktivkohle-Gewebe oder -körner, und ist vorzugs weise herausnehmbar in dem Gehäuse 2 gehalten und so angeordnet, dass er durch eine Öffnung 26 (zur Klarheit übertrieben dargestellt) in dem gemeinsamen Wandabschnitt 8 hindurchgeht, der aus zwei getrennten Abschnitten 8a, 8b gebildet sein kann. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erstreckt sich ein Abschnitt 24a des Sorptionsmaterials des Filters 24 in den ersten Gaskanal 4 und unterteilt diesen im wesentlichen und ein Abschnitt 24b erstreckt sich in den zweiten Gaskanal 6 und unterteilt diesen. Der Filter 24 ist für einen lösbaren Eingriff mit einer Rotationswelle 30, durch die der Filter 24 gedreht werden kann, mit einem Durchgangsloch 28 versehen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann ein Motor 32 mit der Welle 30 verbunden und betrieben werden, um diese zu drehen.
Ein Vorsprung 34 kann ebenfalls an der Innenfläche jedes Gaskanals 4, 6 vorgesehen sein, an dem ein Umfangsabschnitt einer Oberfläche 36 des Filters 24 dichtend anliegen kann. Auf diese Weise kann die Gasmenge in jedem der Gaskanäle 4, 6, die durch den Filter 24 hindurchströmt, erhöht und somit die Reflexionseigenschaften des Reflektors verbessert werden.
Eine geeignete Konfiguration des Filters 24 ist in 2(a) gezeigt, wobei zusammenwirkende Abschnitte 8a, 8b des gemeinsamen Wandabschnittes 8 in 2b gezeigt sind. Das Sorptionsmaterial des Filters 24 ist in eine Vielzahl identischer Segmente unterteilt, die allgemein bei 38 gezeigt sind, wobei Trennelemente verwendet werden, die im vorliegenden Beispiel als zusammendrückbare Rippen (allgemein bei (40) angedeutet) gezeigt sind. Diese Rippen 40 stehen von jeder der gegenüberliegenden Flächen, beispielsweise der Fläche 36, des Filters 24 ab und bilden im Gebrauch eine gasdichte Dichtung gegenüber einer mit dieser zusammenwirkenden gegenüberliegenden Fläche, sagen wir 44, des gemeinsamen Wandabschnittes 8. Um ein Lecken von Gas zwischen den beiden Gaskanälen 4, 6 weiter herabzusetzen, sind die Oberflächen des gemeinsamen Wandabschnittes 8, die gegenüberliegenden Flächen des Filters 24 zugewandt sind, derart geformt, dass sie der Form der Segmente 38 entsprechen. Ein Beispiel hierfür ist in 2b dargestellt. Zusammenwirkende Abschnitte 8a, 8b, die den gemeinsamen Wandabschnitt 8 bilden, sind jeweils mit einer Oberfläche 42, 44 versehen, die im Gebrauch einer gegenüberliegenden Oberfläche, z. B. 36, des Filters 24 zugewandt ist. Jede Oberfläche 42, 44 der Abschnitte 8a, 8b ist derart ausgebildet, dass sie im wesentlichen der Form eines gegenüberliegenden Paares von Segmenten 38 des Filters 24 entspricht. Im Gebrauch sollen die Rip pen 40, welche dieses gegenüberliegende Paar von Segmenten 38 begrenzen, mit einer entsprechenden Oberfläche 42, 44 in Kontakt kommen und gegen diese gedrückt werden, um einen Gastransport zwischen den Kanälen 4, 6 zu verhindern.
Im folgenden wird ein weiteres Ausführungsbeispiel des Anästhesierefletors gemäß der vorliegenden Erfindung betrachtet, das in 3 gezeigt ist. Ein Gehäuse 46 hat eine innere Anordnung aus einem ersten Gaskanal 48 und einem zweiten Gaskanal 50, die über ein Paar Gasöffnungen 52, 54 von außen zugänglich sind, wobei diese Öffnungen an entgegengesetzten Enden des Gehäuses 46 angeordnet sind, um für den ersten Gaskanal 48 und den zweiten Gaskanal 50 einen gemeinsamen Strömungskanal zu bilden. Es wird darauf hingewiesen, dass diese Gasöffnungen 52, 54 fest oder lösbar am Gehäuse 46 angebracht sein können. Rückschlagventile 56, 58 sind mit dem ersten Gaskanal 48 bzw. dem zweiten Gaskanal 50 verbunden und arbeiten zusammen, um den Gasfluss in jedem Kanal 48, 50 in entgegengesetzte Richtung zu ermöglichen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind diese Ventile 56, 58 beide in einem entsprechenden Zweig einer Gasöffnung 52 oder vorzugsweise beider Gasöffnungen 52, 54 (nur 52 ist gezeigt) untergebracht, können aber selbstverständlich auch in ihren entsprechenden Gaskanälen 48, 50 im Inneren des Gehäuses 46 angeordnet sein.
Eine Öffnung 60, in der eine Filterhalterung 62 herausnehmbar aufgenommen ist, ist in dem Gehäuse 46 vorgesehen. Ein Schlitz 64 ist in jedem der Kanäle 48, 50 (nur einer ist gezeigt) ausgebildet, in gegenüberliegender Anordnung und unterhalb der Öffnung 60. Ein entsprechender Schlitz 66 ist durch das Gehäuse der Filterhalterung 62 hindurch vorgesehen und wirkt mit den Schlitzen 64 in jedem der Kanäle 48, 50 zusammen, um einen Kanal zu bilden, durch den ein Anästhesiesorptionsfilter 68 in einer Hin- und Herbewegung abwechselnd zwischen dem Inneren jedes Kanals 48, 50 gleiten kann. Ferner ist eine Stange 70 vorgesehen, um lösbar am Filter 68 angebracht zu werden, wenn der Filter 68 in dem Gehäuse 46 untergebracht ist, die derart bemessen ist, dass sie von außen zugänglich ist, wenn der Filter 68 in einem der Kanäle 48, 50 ist. Im vorliegenden Beispiel ist die Stange 70 für eine Steckverbindung mit dem Filter 68 ausgebildet. Um dies zu unterstützen, ist eine lösbare Arretierung 72 in der Filterhalterung 62 integriert and kann betätigt werden, um mit einem Umfangsabschnitt des Filters 68 in Kontakt zu kommen bzw. außer Kontakt zu treten, wenn dieser im Schlitz 66 angeordnet ist, um den Filter 68 in der Filterhalterung 62 zu halten, wenn die Stange 70 angebracht bzw. gelöst ist.
In 4 ist ein Inhalationsanästhesiesystem gezeigt, das einen bekannten Anästhesieventilator 74 zum Messen und Steuern der Verabreichung eines Narkosemittels umfasst, das Atemgas enthält, sowie einen herkömmlichen pneumatischen Kreis 76 um den Strom der Gase zwischen dem Ventilator 74 und den Luftwegen eines Patienten (nicht gezeigt) zu leiten. Der pneumatische Kreis 76 umfasst in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Inspirationsleitung 78, durch die Gas zum Patienten fließen wird, eine Exspirationsleitung 80, durch die Gas vom Patienten weg fließen wird, sowie eine Patientenleitung 82, die einen gemeinsamen Gasweg zum bzw. weg vom Patienten vorsieht und in Gasverbindung sowohl mit der Inspirationsleitung 78 als auch mit der Exspirationsleitung 80 steht. Ein Narkosemittelkonzentrationssensor 84 kann in der Patientenleitung angeordnet sein, um die Konzentration des Narkosemittels sowohl in der Inspirationsleitung als auch der Exspirationsleitung zu erfassen, um ein Maß derselben als Steuerparameter an den Ventilator 74 auszugeben. Ein Anästhesiereflektor gemäß der vorliegenden Erfindung, wie er beispielsweise oben in Bezug auf die 1 beschrieben wurde, ist ebenfalls als Teil des Systems vorgesehen. Das Gehäuse 2 des Reflektors ist in Reihe mit der Inspirationsleitung 78 und der Exspirationsleitung 80 geschaltet und derart ausgerichtet, dass die Rückschlagventile 14, 20 (in 4 nicht gezeigt) den Gasfluss in der Inspirationsleitung 78 nur durch den ersten Gaskanal 4 und den Gasfluss in der Exspirationsleitung 80 nur durch den zweiten Gaskanal 6 gestatten, wie dies im vorliegenden Beispiel durch die Pfeile 86 angedeutet ist, die an der Außenfläche des Gehäuses 2 zu Benutzerorientierungszwecken sichtbar sind.
Für einen Fachmann auf diesem Gebiet wird es offensichtlich sein, dass, wenn ein erfindungsgemäßer Reflektor, wie er beispielsweise oben in Bezug auf die 3 beschrieben ist, verwendet wird, der nur ein Paar Gasöffnungen 52, 54 hat, dann das Reflektorgehäuse 46 in Reihe mit dem gemeinsamen Gaspfad geschaltet werden kann, der von der Patientenleitung 82 des Anästhesiesystems vorgesehen wird.
Der Motor 32 wird angeschlossen, um den scheibenförmigen Filter 24 der 1 zu drehen, und ist betriebsmäßig mit einer Steuereinheit 88 verbunden, die den Motor 32 steuert, um eine gewünschte Rotation des Filters 24 zwischen den bei den Gaskanälen 4, 6 zu erreichen. Die gewünschte Rotation wird vorzugsweise so gewählt, dass eine Sättigung des Filters 24 mit ausgeatmetem Narkosemittel vermieden und ein erneutes Einatmen von CO₂ minimiert wird und hängt von einem oder mehr Parametern ab, die üblicherweise von dem Ventilator 74 gesteuert oder überwacht werden, wie z. B. Atemfrequenz, Atemminutenvolumen und Narkosemittelkonzentration. Die Steuereinheit 88 ist daher betriebsmäßig an den Ventilator 74 angeschlossen, um eine Anzeige des einen oder mehrerer Parameter zu empfangen.
Geht man beispielsweise davon aus, dass das Gasaufnahmevolumen des scheibenförmigen Filters 24 80ml beträgt, dann sich werden 40ml auf der Exspirationsseite 6 befinden und von daher etwa 5 Vol.-% CO₂ (dies sind etwa 2ml CO₂) enthalten. Liegt eine zulässige Höhe an Wiedereinatmung bei 0,4ml, was selbst bei kleinen Atemvolumina der Fall wäre (ein Atemvolumen von 200ml würde dann 0,2 Vol.-% CO₂ enthalten), dann läge eine geeignete Drehgeschwindigkeit bei einem Zehntel einer Umdrehung pro Atemzug , da dies bedeuten würde, dass sich ein Fünftel der Menge an ausgeatmetem CO₂ auf der Inspirationsseite 4 einfinden wird.
Für einen Fachmann auf diesem Gebiet wird es offensichtlich sein, dass die Steuereinheit 88 den Motor 32 steuern kann, um eine intermittierende Rotation der Scheibe 24 oder eine Schwingung der Scheibe 24 vorzusehen, vorausgesetzt, dass der Abschnitt, wie z. B. 24b, des Filters 24, der während einer Ausatemphase eines Patientenatemzyklus in dem zweiten Kanal 6 angeordnet war, um ein in dem Ausatemgas vorhandenes Narkosemittel zurückzuhalten, bewegt wird, um in dem ersten Kanal 4 angeordnet zu sein, um das zurückgehaltene Narkosemittel in das Inspirationsgas freizusetzen, das während einer Inspirationsphase eines Patientenbeatmungszyklus durch den ersten Kanal 4 strömt.
Zusätzlich kann die Steuereinheit 88 ferner so konfiguriert sein, dass sie die Drehung des Scheibenfilters 24 einen oder mehr Atemzyklen lang anhält, beispielsweise in Reaktion auf ein manuell eingegebenes Signal. Dies ermöglicht eine relativ schnelle Reduktion der Menge an Narkosemittel, das aus dem Filter 24 in das Inspirationsgas, das in der Inspirationsleitung 78 fließt, freigesetzt wird. Zusätzlich oder alternativ dazu kann ein Bias-Fluss (engl.: bias flow) von narkosemittelfreiem Gas durch den Gaskanal 6, der an die Exspirationsleitung 80 angeschlossen ist, während einer Exspirationsphase vorgesehen werden, um Narkosemittel aus dem Abschnitt 24b des Filters 24 in diesen Kanal 6 zu spülen.

Claims

Anästhesiereflektor, umfassend ein Gehäuse (2; 46), in dem zwei von außen zugängliche Gaskanäle (4, 6; 48, 50) ausgebildet sind und das einen Filter (24; 68) zur reversiblen Absorption eines gasgetragenen Anästhetikums hält, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (24; 68) zwischen den Gaskanälen (4, 6; 48, 50) bewegt werden kann, um einen gleichen Abschnitt (24a; 24b; 68) des Filters abwechselnd dem Inneren jedes Kanals (4, 6; 48, 50) auszusetzen.
Anästhesiereflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (68) derart angeordnet ist, dass er zwischen den beiden Gaskanälen (38; 50) hin- und herbewegt werden kann.
Anästhesiereflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (24) derart angeordnet ist, dass er drehend durch die beiden Gaskanäle (4; 6) bewegt werden kann.
Anästhesiereflektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gaskanäle (4; 6) parallel angeordnet sind und mit dem Filter (24) zusammenarbeiten, um für ein gleichzeitiges Aussetzen eines jeweils anderen Abschnittes (24a; 24b) des Filters (24) gegenüber dem Inneren jedes Kanals (4; 6) zu sorgen.
Anästhesiereflektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (24) in eine Vielzahl von Segmenten (38) unterteilt ist, die durch Trennelemente (40) voneinander getrennt sind, die von einer Oberfläche (36) des Filters (24) abstehen und mit einer gegenüberliegenden Fläche (42, 44) eines gemeinsamen Wandabschnittes (8a; 8b), der die beiden Gaskanäle (4; 6) voneinander trennt, zusammenwirken können, um einen Transport von Gas zwischen den beiden Kanälen (4; 6) zu verhindern.
Inhalationsanästhesiesystem, umfassend einen Anästhesieventilator (74), der in betriebsfähiger Verbindung mit einem pneumatischen Kreis (76) angeordnet ist, um Gas in Strömungsrichtungen (86) hin zu bzw. weg von den Luftwegen eines Patienten zu leiten, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anästhesiereflektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche vorgesehen ist, wobei dessen Gehäuse (2) in Reihe angeschlossen ist und mit dem pneumatischen Kreis (76) zusammenarbeitet, um zu ermöglichen, dass Gas von innerhalb des Kreises (76) in jedem Kanal (4, 6) ausschließlich in einer von der jeweils anderen Strömungsrichtung (86) verschiedenen Richtung fließt.