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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Vorrichtung in Verbindung mit der Verdampfung eines Narkosemittels,
in welchem ein in einem Verdampfer verdampftes Narkosemittel mit
Frischgas gemischt wird und zur Einatmung durch einen Patienten
weitergegeben wird.
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Eine Narkosemittelvorrichtung umfasst
eine Einrichtung, in der eine Gasmischung aus Sauerstoff, Luft und
Dinitrogen-Oxid (N2O, Lachgas) in einem
gewünschten
Verhältnis
gemischt wird und an welcher eine Einrichtung zur Verdampfung eines
flüssigen Narkosemittelwirkstoffs
in die Gasmischung angeschlossen werden kann. Der Anschluss eines
Narkosemittelverdampfers ist häufig
extern und ermöglicht es
somit, Verdampfer, welche zur Verdampfung von verschiedenen Narkosemittelwirkstoffen
einsetzbar sind, an das System anzuschließen. Ein Narkosemittelverdampfer
kann allerdings derart zum Teil eingebaut sein, dass nur der Flüssigkeitsbehälter speziell für die Narkosemittelflüssigkeit
gewechselt werden kann und die Steuereinrtchtung, welche für die Dosierung
verantwortlich ist, in die Narkosemittelvorrichtung eingebaut ist.
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Momentan angewandte Narkosemittelwirkstoffe
beinhalten Halothane, Enflurane, Isoflurane, Cevoflurane und Desflurane.
Desfluran ist dahingehend verschieden von anderen Narkosemittelwirkstoffen,
dass sein Siedepunkt 23,5°C
beträgt,
während
der von anderen über
und unterhalb von 50°C variiert.
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Verdampfungstechniken können generell
in die folgenden Typen unterteilt werden, d. h. in Bypass-, Siede-
und Einspritzverdampfer.
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Die Betriebsweise von Verdampfern
basiert meistens generell auf dem Prinzip von Bypass/Verdünnung. Alle
oben genannten Narkosemittelwirkstoffe bis auf Desflurane können mittels
dieses Prinzips verdampft werden. In diesem Prinzip wird ein Teil des
Frischgasflusses durch einen Container, welcher flüssiges Narkosemittel
enthält,
geführt
und der Großteil
des Frischgasflusses um den Container herum geführt. Der durch den Container
fließende
Fluss wird mit dem Dampf der Narkosemittelflüssigkeit in eine Konzentration
saturiert, welche durch das Verhältnis
des Dampfdrucks und des in dem Container vorherrschenden Druckes
bestimmt wird. In konventionellen Verdampfern ist der Druck des
Containers immer nahe dem umgebenden Luftdruck.
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Der Dampfdruck der Flüssigkeit
ist in der Praxis unabhängig
von den Änderungen
in dem umgebenden Luftdruck. Wenn der umgebende Luftdruck fällt, erhöht sich
daher die von dem Verdampfer vorgesehene Konzentration in Relation
zu dem relativen Abfall in dem umgebenden Luftdruck.
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Der umgebende Luftdruck hängt hauptsächlich von
der Höhe über Meereshöhe ab, wobei
die Variationsbreite von dem Seelevel zu einer Höhe von 3.500 m zum Beispiel
zwischen 1.060 mbar und 630 mbar liegt.
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Die Tiefe der Narkose des Patienten
hängt außerdem von
der Menge von Narkosemitteldampf ab, d. h. vom Dampfdruck anstelle
der relativen Konzentration des Dampfes. Daher kompensiert die durch
den Verdampfer bei niedrigem Luftdruck gebotene höhere relative
Konzentration die für
die Narkose eines Patienten benötigte
höhere
Konzentration in der Weise, dass die Konzentration des für den Verdampfer
gewählten
Narkosemittelwirkstoffes unabhängig
von dem umgebenden Luftdruck ist. Zusätzlich zu den Eigenschaften
der Flüssigkeit
hängt der Dampfdruck
der Flüssigkeit
fast ausschließlich
von der Temperatur der Flüssigkeit
ab. Dies wurde in einer Verdampferanordnung genutzt, welche auf
Erwärmung
und Kühlung
basiert und z. B. in dem US-Patent 3.251.361 offenbart ist. In diesem
Verfahren wird der Gasfluss vollständig durch einen Verdampfer
geführt.
Der Gasfluss wird in dem Verdampfer in einer Konzentration gesättigt, welche,
wie es vorher gezeigt wurde, durch das Verhältnis des Dampfdrucks und des
in dem Container vorherrschenden Druckes, welcher nahe des umgebenden Luftdruckes
ist, bestimmt ist. Die benötigte
Konzentration wird durch Einstellung der Temperatur des Verdampfers
erreicht, indem entweder gekühlt
oder geheizt wird, so dass die Konzentration des Narkosemitteldampfes
des saturierten Gasflusses mit den Anforderungen übereinstimmt.
Das Prinzip dieser Anordnung kann zur Verdampfung aller oben genannten
Narkosemittelwirkstoffe genutzt werden.
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Ein auf der Einspritzung einer Narkosemittelflüssigkeit
basierender Verdampfer wird zum Beispiel im US-Patent 4.477.395
offenbart. In der Einrichtung wird die Narkosemittelflüssigkeit direkt
in den Gasfluss eingespritzt. Die eingespritzte Flüssigkeit
verdampft vollständig
in dem Gasstrom. Die Dosierung basiert auf der Messung der durch
Verdampfung der Flüssigkeitsmenge
gebundenen thermischen Energie. US-Patent 4.657.008 offenbart ein
System, in welchem die Dosierung durch Messung der zur Verdampfung
benötigten
Wärmeenergie
gesteuert wird. Dies wird durch Messung der benötigten elektrischen Energie
ausgeführt.
Eine auf der Dosierung von Flüssigkeit
basierende Anordnung ist in US-Patent 5.242.403 offenbart. In dieser
Anordnung wird die Flüssigkeit
mittels einer motorgesteuerten Pumpe verabreicht, wobei die zu pumpende
Menge auf der Anzahl der Umdrehungen der Pumpe basiert. All diese
Anordnungen haben die Tatsache gemeinsam, dass die Narkosemittelwirkstoffkonzentration
der erzeugten Gasmischung von dem umgebenden Luftdruck unabhängig ist
und dies muss bei der Abgabe des Narkosemittels berücksichtigt
werden. Darüber hinaus
können
die Anordnungen zur Verdampfung all der oben genannten Narkosemittelwirkstoffe
genutzt werden.
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Aufgrund des geringen Siedepunkts
von Desfluran verlangt die Benutzung dieses Narkosemittelwirkstoffes
eine von den konventionellen Arten unterschiedliche Verdampfungstechnik
und verschiedene, auf Einspritzung basierende Anordnungen sind zur
Verdampfung von Desfluran entwickelt. Zusätzlich zu diesen wurden Desfluran-Verdampfer
entwickelt, welche entweder durch permanente Kühlung der Flüssigkeit
unter den Siedepunkt oder durch permanente Erhitzung über den
Siedepunkt betrieben werden. Zur Zeit gibt es nur einen Verdampfer
auf dem Markt, welcher für
diesen Betrieb gedacht ist. Dessen Betriebsweise basiert auf Erhitzung
des Narkosemittelwirkstoffes auf eine Temperatur von z. B. 40°C, welche
den Flüssigkeitscontainer
unter einen Druck von etwa 2 bar setzt. Von diesem Druckcontainer
wird ein 100%-iger Narkosemitteldampf in den Frischgasfluss gemischt,
so dass die benötigte
Narkosemittelkonzentration in der Gasmischung erreicht wird.
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Aufgrund des Betriebsprinzips des
oben gezeigten Desfluran-Verdampfers beträgt die Konzentration des Narkosemitteldampfes
von dem Flüssigkeitscontainer
immer 100%, unabhängig
von dem umgebenden Luftdruck. Daher ist die durch den Verdampfer
zur Verfügung
gestellte Narkosemittelwirkstoffkonzentration dieselbe, unabhängig von
dem umgebenden Luftdruck. In diesem Falle ist die Tiefe der Narkose
eines Patienten auch durch die Menge des Narkosemitteldampfes bestimmt.
Daher sind zu den Anweisungen für
die Anwendung des Verdampfers Vorschriften beigefügt, z. B.
ein Diagramm über die
benötigten
Einstellungskorrekturen des Verdampfers in einer mit Seehöhe verglichenen
dünnen
Atmosphäre.
Die Korrektur in einer Höhe
von 2.000 m beträgt
z. B. etwa 25%.
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In kühlenden Desfluran-Verdampfern
findet die Verdampfung exakt wie in den oben beschriebenen Verdampfern,
welche auf dem By-pass-Prinzip arbeiten, statt. Das Problem ist,
dass die Kühltechnik viel
Energie und eine lange Anlaufzeit benötigt, wenn die Flüssigkeit
warm ist.
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US-A-477 0 168 offenbart eine Vorrichtung zur
Mischung eines Narkosemittels mit Frischgas, um ein Atemgas für einen
Patienten zu bilden, und zur Steuerung der Konzentration des Narkosemittels
in dem Atemgas, umfassend:
einen Verdampfer zur Verdampfung
eines Narkosemittels; Leitungsmittel, welche an eine Frischgasquelle
ankoppelbar sind, um das Narkosemittel dem Frischgas zuzuführen, um
es damit zu vermischen, um ein Atemgas für einen Patienten zu bilden,
welches verdampftes Narkosemittel enthält; Mittel zur Steuerung der
Zuführung
von Narkosemittel zu dem Frischgas, um eine Konzentration von Narkosemittel in
dem Atemgas bereitzustellen; Mittel zur Messung des umgebenden Luftdrucks;
Vergleichsmittel zum Vergleichen des durch die Messmittel gemessenen umgebenden
Luftdrucks mit einem Referenzluftdruckwert, um den Unterschied zwischen
ihnen zu bestimmen, wobei die Vergleichsmittel an den Steuerungsmitteln
angekoppelt sind, um die Steuerungsmittel dazu zu veranlassen, die
Zufuhr von Narkosemittel zu dem Frischgas abhängig von der Luftdruckdifferenz
zu ändern,
so dass die Narkosemittelkonzentration in dem Atemgas für den Patienten
konstant bleibt.
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Das Ziel der Erfindung ist, eine
Anordnung zu schaffen, mit der die Nachteile des Standes der Technik
eliminiert werden können.
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Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung zur
Mischung eines Narkosemittels mit Frischgas bereitgestellt, um ein
Atemgas für
einen Patienten zu bilden und zur Steuerung der Narkosemittelkonzentration
in dem Atemgas, umfassend:
einen Verdampfer zur Verdampfung
eines Narkosemittels; Leitungsmittel, welche an eine Frischgasquelle
ankoppelbar sind, um eine Fließströmung von Frischgas
bereitzustellen; eine Einrichtung, welche an die Leitungsmittel
angeschlossen ist, um das Narkosemittel dem Frischgas zuzuführen, um
es damit zu mischen, um ein Atemgas für den Patienten zu bilden,
welches verdampftes Narkosemittel enthält; eine Einrichtung zur Steuerung
der Narkosemittel zugabe in das Frischgas, um eine Narkosemittelkonzentration
in dem Atemgas bereitzustellen; eine Einrichtung zur Messung des
umgebenden Luftdruckes; eine Vergleichseinrichtung zum Vergleich
des durch die Messeinrichtung gemessenen umgebenden Luftdrucks mit
einem Referenzluftdruckwert, um den Unterschied zwischen ihnen zu
bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichseinrichtung
an die Steuereinrichtung angekoppelt ist, um diese Steuereinrichtung
dazu zu veranlassen, die Zufuhr von Narkosemittel zu dem Frischgas,
abhängig
der Luftdruckdifferenz zu ändern,
so dass die Narkosemittelkonzentration in dem Atemgas für den Patienten
im Verhältnis
zu den Änderungen
des umgebenden Luftdrucks einstellbar ist.
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Der Hauptvorteil der Erfindung ist,
dass keine separaten Korrekturtabellen oder Korrekturmaßnahmen
benötigt
werden. In diesem Fall ist die Betriebsweise eines Desfluran-Verdampfers ähnlich der Betriebsweise
eines konventionellen Verdampfers. Ein weiterer Vorteil der Erfindung
ist, dass sie auch mit auf Injektion basierenden Verdampfern angewandt
werden kann.
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Im folgenden wird die Erfindung ausführlicher
mittels einer, in der angehängten
Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsform beschrieben, in
welcher die einzige Figur in der Zeichnung eine schematische Ansicht
der Lösung
gemäß der Erfindung
zeigt.
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Die Figur in der Zeichnung stellt
ein System dar, welches die Prinzipien gemäß der Erfindung anwendet.
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In der Figur bezieht sich Referenznummer 1 auf
eine Frischgaszufuhr und Referenznummer 2 auf einen Verdampfer.
Der Verdampfer 2 ist natürlich mit altbekannten Mitteln
zur Zufuhr eines Narkosemittels 3 zu dem Verdampfer versehen.
Diese Mittel sind in der Figur nicht dargestellt.
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In dem Beispiel der Figur bezeichnet
Referenznummer 4 eine Leitung, entlang der ein Teil des Frischgasflusses
zu dem Verdampfer 2 geführt
wird. Referenznummer 5 bezeichnet eine By-pass-Leitung, entlang
der ein Teil des Frischgasflusses um den Verdampfer 2 herum geführt wird.
Referenznummer 6 bezeichnet eine Ausgangsleitung, welche
aus dem Verdampfer führt,
entlang der die Frischgas und in dem Verdampfer 2 verdampftes
Narkosemittel enthaltene Mischung aus dem Verdampfer geführt wird. Referenznummer 7 bezeichnet
eine Leitung, entlang der die Mischung, welche entlang der Auslassleitung 6 und
der By-pass-Leitung 5 fließt, an den Patienten abgegeben
wird.
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Die Betriebsweise und Struktur des
Verdampfers besteht aus für
den Fachmann völlig üblichen
Technologien und daher werden diese Betriebsweisen in diesem Zusammenhang
nicht mehr detailliert erklärt.
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Der wesentliche Gedanke der Erfindung
ist, dass die Narkosemittelwirkstoffkonzentration der dem Patienten
zuzuführenden
Frischgas-Narkosemittelmischung im Verhältnis zu den Änderungen
des umgebenden Luftdruckes eingestellt wird. Diese Einstellung wird
mittels eines Sensors 8 ausgeführt, welcher den umgebenden
Luftdruck misst und einer Vergleichseinrichtung 9. Die
Messdaten des Sensors 8 werden zu der Vergleichseinrichtung 9 übertragen, wie
es mittels der unterbrochenen Linien in der Figur angedeutet ist.
Die Vergleichseinrichtung 9 ist eingerichtet, um den gemessenen
Luftdruck mit dem Referenzdruck zu vergleichen und eine Einrichtung 10 zu steuern,
welches die Narkosemittelwirkstoffkonzentration der verdampftes
Narkosemittel und Frischgas enthaltenen Mischung im Verhältnis zu
dem Referenzdruck und den Luftdruckdaten, welche von dem, den umgebenden
Luftdruck messenden Sensor erhaltbar sind, einzustellen. Der Referenzdruck,
welcher zum Beispiel der Luftdruck auf Meereshöhe sein kann, wird der Vergleichseinrichtung 9 separat
zugeführt.
Die Einrichtung 10 kann z. B. ein einstellbares Ventil
sein, mit dem das Verhältnis
der Frischgasflüsse,
welche über
die Leitungen 4 und 5 fließen, eingestellt wird. Die
ebenfalls in der Figur gekennzeichnete Referenznummer 11 kennzeichnet
ein Bauteil, welches den Fluss der By-pass-Leitung 5 misst
und Referenznummer 12 ein Bauteil, welches den Fluss der Auslassleitung 6 misst.
Diese Bauteile können
z. B. Zähler
sein, welche auf der Messung der Druckdifferenz basieren oder Zähler, die
den Massenfluss messen. Die Messdaten der Bauteile 11 und 12 werden zu
der Vergleichseinrichtung 9 übertragen, wie es in der Figur
mittels unterbrochenen Linien angedeutet ist. Die Konzentration
der dem Patienten zugeführten Mischung
kann mittels dieser Bauteile beobachtet werden. Die Beobachtung
der Konzentration kann auch anders erfolgen, z. B. mittels eines
geeigneten Analysegerätes,
z. B. einem Infrarot-Analysegerät. Durch
Einrichtung eines Analysegerätes
in der Leitung 7 wird z. B. das Bauteil 12 nicht
mehr benötigt. In
der Figur bezeichnet Referenznummer 13 einen Drucksensor,
welcher den in dem Verdampfer 2 vorherrschenden Druck misst
und Referenznummer 14 einen Temperatursensor, welcher die
Temperatur der Narkosemittelflüssigkeit
misst. Der Dampfdruck der Narkosemittelflüssigkeit wird von der, durch
den Temperatursensor 14 gemessenen Temperatur bestimmt.
Der im Vergleich zur Umgebung vorherrschende Überdruck in dem Verdampfer
wird durch den Drucksensor 13 gemessen. Die Narkosemittelwirkstoffkonzentration
des Gasflusses, welcher zu der Leitung 6 geführt wird,
wird durch die Relation des Dampfdruckes und der Summe des in dem
Verdampfer vorherrschenden Druckes und des Umgebungsdruckes bestimmt.
Die Messdaten dieser Messeinrichtungen werden ebenfalls zu der Steuereinrichtung 9 übertragen,
wie es in der Figur durch unterbrochene Linien angedeutet ist. Eine
elektronische Einheit kann z. B. als Steuerungseinrichtung genutzt werden,
an welcher Einheit ein Interface 9a angeschlossen ist,
um die benötigte
Narkosemittelwirkstoffkonzentration einzustellen.
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Der Ausgleich der Narkosemittelwirkstoffkonzentration
wird durchgeführt,
indem der externe Luftdruck mittels des, den Luftdruck messenden
Sensor 8 gemessen wird, die Messdaten mit dem Referenzdruck
verglichen werden und durch Einstellung der Dosierung im Verhältnis zu
dem gemessenen Luftdruck und Referenzdruck. Die Konzentration der Narkosemittelwirkstoffkonzentration
wird erhöht, wenn
der externe Druck fällt.
Auf einer Höhe
von 2.000 m ist die Desfluran-Konzentration z. B. um 25% im Verhältnis zu
der benötigten
Konzentration überhöht eingestellt.
Ansonsten arbeitet die Anordnung in Übereinstimmung mit dem gewählten Betriebsprinzip.
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Die oben dargestellte Ausführungsform
ist nicht dazu gedacht, die Erfindung zu limitieren, sondern die
Erfindung kann völlig
frei innerhalb des Rahmens der Ansprüche modifiziert werden. Daher
ist es klar, dass die Anordnung gemäß der Erfindung oder deren
Details nicht unbedingt mit denen in den Figuren gezeigten identisch
sein müssen,
sondern dass auch andere Lösungen
ebenfalls möglich
sind. Die Erfindung ist irr keinster Weise auf den Zusammenhang
mit einem Desfluran-Verdampfer beschränkt, selbst wenn dieser sehr
geeignet für
diese Anwendung ist, sondern die Erfindung kann z. B. in auf Einspritzung
basierenden Verdampfern angewandt werden. Obwohl die Erfindung oben
mittels einer Anordnung beschrieben wurde, bei der ein Teil des
Frischgasflusses durch den Verdampfer geführt wird und ein Teil um den
Verdampfer herum, ist dies nicht die einzige Möglichkeit. Es ist ebenfalls
möglich,
die Erfindung in Anordnungen zu nutzen, in denen Frischgas nicht
durch den Verdampfer geführt
wird.