DE69729416T2

DE69729416T2 - Narkosesysteme

Info

Publication number: DE69729416T2
Application number: DE69729416T
Authority: DE
Inventors: Robert Q. Madison Tham; James R. DeForest Homuth
Original assignee: Datex Ohmeda Inc
Current assignee: Datex Ohmeda Inc
Priority date: 1996-09-26
Filing date: 1997-09-12
Publication date: 2005-06-09
Anticipated expiration: 2017-09-13
Also published as: EP0832662A3; EP0832662A2; EP0832662B1; US5673688A; DE69729416D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Narkosesystem, das verwendet wird, um einen Narkosemittelwirkstoff an einen Patienten während einer Operation bereitzustellen.
Im generellen werden Narkosesysteme in Operationsräumen benutzt und umfassen verschiedene Geräte, die notwendig sind, um den Patienten zu narkotisieren und den Patienten in diesem Zustand zu halten bis die Operation abgeschlossen ist und es möglich ist, die Einleitung des Narkosemittelwirkstoffes zu beenden.
Solche Systeme umfassen verschiedene Druckregler, Strömungswächter, Gasmischervorrichtungen und Verdampfer, um eine flüchtige Narkosemittelflüssigkeit zu verdampfen und um die mit Narkosemittel versetzten Gase in den Patienten einzuführen. Der Patient ist mit dem System mittels einer Gesichtsmaske oder anderen Vorrichtung angeschlossen, welche mit dem Narkosesystem über einen Patientenkreislauf verbunden ist, der typischerweise ein Einatmungsglied, durch welches die Gase in den Patienten eingeführt werden und ein Ausatmungsglied, das die ausgeatmeten Gase von dem Patienten abführt, aufweist.
In einem typischen Narkosesystem kann die Gesamtströmung von Gasen zu und von dem Patienten in einem generell geschlossenen Kreislauf erfolgen, im allgemeinen bezeichnet als das Kreissystem, das heißt, der Patient wird an eine im Wesentlichen geschlossene Gasvolumenversorgung angeschlossen und atmet einige von diesen ausgeatmeten Gasen wieder ein, die mit frischem Gas ergänzt werden.
Als treibende Kraft im Atmungskreislauf und natürlich zu dem Patient wird ein Ventilator verwendet, welcher hauptsächlich für den Patienten atmet, da der Patient unter Narkose steht und unfähig ist, die normalen spontanen Atemfunktionen auszuführen. Deshalb liefert der Ventilator eine Gasmenge, die eine vor gegebene abgemessene Menge des Narkosemittelwirkstoffes enthält, zusammen mit anderen Gasen, wie Stickoxid und natürlich einem lebensnotwendigen prozentualen Anteil von Sauerstoff.
Das Gas, das das Narkosemittel enthält, kann direkt von dem Ventilator in den Patientenkreislauf zur Einführung an den Patienten oder durch eine Zwischeneinrichtung, wie einen Balg, eingeführt werden. In dem letzten Fall enthält das Gas von dem Ventilator nicht den Narkosemittelwirkstoff, sondern wird verwendet, um den Balg einfach anzutreiben, um diesen Balg zusammenzudrücken, um das vorher genannte Narkosemittel enthaltende Gas von dem Balg zu dem Patienten zu liefern. Anstelle von Antriebsgas werden auch andere Antriebsmittel, wie ein elektromechanisches oder mechanisches Mittel verwendet. Als eine weitere Alternative kann der Patient mit einem Beutel ausgestattet werden, das heißt, das Klinikpersonal kann einen flexiblen Beutel manuell bedienen, um Atmung an dem Patienten bereitzustellen. Bei schwachen Narkosen kann der Patient auch spontan in dem Kreisatmungssystem atmen.
Bei jedem der vorher beschriebenen Systeme wird das mit Narkosemittel beladende Gas zu dem Einatmungsglied des Atmungskreislaufes des Patienten geliefert und wird in den Patienten eingeführt, um den Patienten zu betäuben. Das Narkosegas für das Einatmungsglied wird von einer Quelle von Gasen bereitgestellt, die Frischgas, Sauerstoff und generell Stickoxide einschließt, welche zu einer vorgegebenen Mischung in einem Gasmischer gemischt und dann durch einen Wirkstoffverdampfer geleitet werden, wo der Narkosemittelwirkstoff in diese Gase einführt wird.
In dem Ausatmungsglied des Atmungskreislaufes des Patienten durchlaufen die ausgeatmeten Gase, wenn der Patient ausatmet, das Ausatmungsglied, wo sie zu dem Einatmungsglied zurückgeführt und wieder von dem Patienten eingeatmet werden. Auf diese Weise ist das System geschlossen und erlaubt die optimale Verwendung des sehr teuren Narkosemittelwirkstoffes. Wenn das Frischgas, das dem Kreislauf zugefügt wird, das von dem Patienten aufgenommene oder aus dem Kreislauf entweichende Gas übersteigt, werden die Überschussgase über ein Überdruckventil abgelassen.
Da das Ausatemgas des Patienten zurückgeführt wird, kann es jedoch ein Problem durch einen Aufbau von CO₂ geben, das von dem Patienten ausgeatmet wird und welches für den Patienten ungesund ist, einzuatmen. Dementsprechend werden in dem Kreissystem die zurückgeführten Ausatmungsgase durch einen Wäscher geleitet, der dazu dient, CO₂ aus dem Gasstrom zu entfernen.
Der CO₂ Wäscher oder Absorber enthält ein absorbierendes Material, wie Natronkalk, der das CO₂ absorbiert und folglich dieses CO₂ von den Gasen entfernt, die durch das Kreissystem zurückgeführt werden. Ein Problem mit solchen Systemen ist jedoch, dass der Natronkalk letztlich mit dem CO₂ gesättigt wird und deshalb in regelmäßigen Abständen ausgetauscht werden muss, so dass frisches Material zu dem System hinzugefügt werden kann. Der Natronkalk hat generell einen Indikator, etwa eine Farbänderung, um zu erkennen, wenn das absorbierende Material ausgetauscht werden muss, so dass das Personal den Status von dem jeweiligen Natronkalk, der verwendet wird, erkennen und wenn notwendig austauschen kann.
Es gibt jedoch Umstände, dass aus irgend einem Grund der Natronkalk nicht in der notwendigen Zeit ausgetauscht oder überhaupt nicht eingesetzt worden ist und es besteht deshalb die Möglichkeit einer Anreicherung von CO₂, welches durch den Absorber dringt und durch das Einatmungsglied eintreten kann, wodurch das gesundheitsgefährdende CO₂ von dem Patienten eingeatmet werden kann. Wie bereits erwähnt, ist das Einatmen von CO₂ offensichtlich unerwünscht.
Ein Kreissystem, das mit ausgelassenen Überschussgasen arbeitet, wird allgemein als ein halb-offenes oder halb-geschlossenes Atmungssystem bezeichnet. Während der Ausatmung führen die Einatmungs- und Ausatmungs-Einwegeregelventile Patientengase zu dem Ausatmungsglied des Kreislaufes und leiten frische Gase zu dem Überdruckventil in dem Balg. Wenn das Frischgas, das zu dem Kreislauf hinzugefügt wird, die Gase, die von dem Patienten aufgenommen werden, übersteigt oder aus dem System austritt, werden die Überschussgase über ein Überdruckventil abgelassen. Da mehr und mehr Frischgas dem Atmungskreislauf zugefügt wird, wird weniger von dem ausgeatmeten Patientengas zu dem Patienten zurückgeführt.
EP 0397011 beschreibt einen Ventilator, der einen Sensor zum Detektieren von Sauerstoff in dem Atmungskreislauf aufweist und der detektierte Wert wird mit einem eingestellten Referenzwert verglichen; frisches sauerstoffhaltiges Gas, wird als Antwort auf die Differenz der Werte in den Atmungskreislauf eingeführt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Narkosesystem für das Bereitstellen einer Narkose an einen Patienten, wie in den beigefügten Ansprüchen dargelegt.
Das Narkosesystem der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Mittel zur Detektion des Durchschlagens von CO₂ von dem Ausatmungsglied des Patientenkreissystems in das Einatmungsglied und bietet dem Patienten Schutz gegen das mögliche Einatmen von CO₂.
Insbesondere stellt das vorliegende System ein Mittel zur Detektion bereit, wenn das CO₂ in dem Einatmungsglied gegenwärtig ist und greift korrigierend ein, wie z. B. das Einleiten eines Alarms, um den Benutzer zu alarmieren und auch den Frischgasfluss zu erhöhen, um die Rückführung von ausgeatmeten Gasen durch das Kreisatmungssystem des Patienten zu verhindern.
In der bevorzugten Ausführungsform werden ein computergesteuerter Gasmischer und ein Verdampfer benutzt, welche geeignet sind, Gase und eingeatmeten Narkosemittelwirkstoff in den Atmungskreislauf des Patienten zu dosieren und der Ventilator ist ein computergesteuerter mechanischer Ventilator. Durch Verwenden einer Eingabevorrichtung kann das Klinikpersonal das gewünschte Patientengas und die Narkosemittelwirkstoffkonzentrationen festsetzten.
Bei der normalen Bedienung stellt der Benutzer die gewünschte einzuatmende Konzentration von Narkosemittel und Sauerstoff ein und gibt diese Einstellung an den Computer weiter. Der Computer vergleicht die eingestellten Werte mit der Wirkstoffkonzentration, gemessen über einen Gasmonitor, der die Gase in dem Einatmungsglied des Atmungskreislaufes misst. Folglich vergleicht der Computer auf herkömmliche Weise die eingestellten Werte mit den aktuell abgelesenen Messwerten der Gase in dem Einatmungsglied und ermittelt basierend auf jeder Differenz, die entsprechenden Gasflussraten und kontrolliert die Wirkstoffkonzentration und gibt entsprechende Signale an den Gasmischer und den Wirkstoffverdampfer, um die einzuatmenden Konzentrationswerte festgesetzt durch das Klinikpersonal zu liefern und einzuhalten. Der Restbestand der Gase, die nicht Sauerstoff oder Narkosemittelwirkstoff sind, besteht aus dem „Ausgleichsgas", das von dem Benutzer ausgewählt wird und typischerweise Stickoxid umfasst, obwohl auch Stickstoff (von medizinischer Luft) oder Helium verwendet werden.
Falls der Gasmonitor CO₂ in dem Einatmungsglied oder in der Einatmungsphase des ausgeatmeten Patientengases detektiert, verifiziert der Computer zuerst, dass die Anwesenheit von CO₂ nicht beabsichtigt ist, das heißt, die Anwesenheit von CO₂ könnte das Ergebnis von CO₂ Zugabe zu dem Frischgas sein, das in das Gesamtsystem geliefert wird oder der Absorber wird durch ein Bypassventil umgangen. Im Fall der ersten Bedingung prüft der Computer den Gasmischer, um zu sehen, ob dem System CO₂ hinzugefügt worden ist und in dem letzten Fall prüft der Computer den Status des Bypassventils für den Absorber, um seine Position zu ermitteln.
Wenn die Anwesenheit von CO₂ in dem Einatmungsglied nicht durch einen bekannten, beabsichtigten Zustand von dem Computer erklärt werden kann, aktiviert der Computer einen sichtbaren und/oder hörbaren Alarm, um den Benutzer über die unübliche und möglicherweise schädliche Anwesenheit von CO₂ in dem Einatmungsglied des Patientenkreislaufes zu alarmieren. Der Computer wird deshalb zur gleichen Zeit den Frischgasfluss zu dem System erhöhen, um eine Rückführung von ausgeatmeten Gasen in das Einatmungsglied zu verhindern, folglich wird die Durchströmung von CO₂ Gasen unterdrückt und verhindert, dass diese Gase von dem Patienten eingeatmet werden. Der Frischgasfluss wird erhöht, so dass er das Minutenvolumen überschreitet, das dann dem Patienten über den Ventilator oder ein anderes Gaszuführungsmittel bereitgestellt wird, das heißt, der erhöhte Frischgasfluss muss das dem Patienten bereitgestellte Minutenvolumen, vorzugsweise um einen vorgegebenen Wert oder Verhältnis, überschreiten.
Wenn die Frischgasflussrate erhöht wird, werden die relativen Strömungsraten der individuellen Gase von dem Computer eingestellt, um sicherzustellen, dass die vom Benutzer eingestellten inspirierten Gas- und Wirkstoffkonzentrationen bei den von dem Klinikpersonal eingestellten Werten erhalten bleiben. Wenn der erhöhte Frischgasfluss dem Einatmungsglied während der Einatmung zugefügt wird, so dass die Erhöhung der Gase die Minutenflüsse während der Einatmung ändert, wird die Flussrate durch den Ventilator oder ein anderes Mittel kompensiert.
Gemäß der Erfindung stört die Erhöhung des Frischgasflusses die Einstellung der von dem Benutzer angewiesenen Konzentration nicht und die Erfindung kann in Abwesenheit eines computergesteuerten Gas- und Wirkstoff-Versorgungssystems mit geschlossener Regelung, das die Benutzereinstellungen von einzuatmenden Gas und Wirkstoffkonzentrationen aufrechterhält, verwendet werden. Folglich kann die Erfindung verwendet werden, wo der Benutzer die gewünschten Gasflussraten und die Konzentrationseinstellung des Verdampfers manuell anweist. Wenn in einer solchen Ausführungsform CO₂ Durchschlag von dem Gasmonitor detektiert wird, erhöht sich der Frischgasfluss, um die ausgeatmeten Gase zu hindern, weiterhin in das Einatmungsglied einzutre ten und unterdrückt so den Durchschlag. Die Gasflüsse werden so eingestellt, dass das Verhältnis des O₂ Flusses zu der Flussrate des gesamten Frischgases in dem gleichen Verhältnis geliefert wird wie die O₂ Konzentration gemessen in dem Einatmungsglied des Atmungskreislaufes und der Verdampfer wird auf den niedrigeren Wert der einzuatmenden Wirkstoffkonzentration oder der vorherrschenden Konzentrationseinstellung des Verdampfers eingestellt. Das restliche Frischgas besteht aus dem Fluss der Ausgleichsgase.
In der bevorzugten Ausführungsform kann ein Alarm auch initiiert werden, um das Klinikpersonal über den Durchschlag zu informieren, in einem solchen Fall passt jedoch das Klinikpersonal die Befehle zu den Gasflussraten und Dampfkonzentrationen manuell an, um die gewünschte Konzentration der Gase und des Wirkstoffes an dem Patienten wie benötigt aufrecht zu erhalten.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun mittels Beispiel beschrieben, wobei Bezug genommen wird zu der Figur der beigefügten schematischen Zeichnung, welche ein Blockdiagramm der Komponenten eines Narkosesystems ist, das verwendet wird, um die vorliegende Erfindung auszuführen.
In der Figur wird ein Blockdiagramm von einem Narkosesystem gezeigt, das angepasst ist, um den Gegenstand der Erfindung auszuführen. Wie gezeigt wird ein Ventilator 10 bereitgestellt, wie er in dem US-Patent 5,315,989 beschrieben wird. Dieser Ventilator 10 des vorher erwähnten US-Patents erzeugt einen Einatmungszyklus und einen Ausatmungszyklus, welche von einer Zentralprozessoreinheit gesteuert werden.
Der Ventilator 10 stellt Gas an den Patienten während des Einatmungszyklus über eine Leitung 12 zu dem Atmungskreislauf 14 des Patienten bereit, wodurch es zu dem Patienten 16 geliefert wird. Der Ventilator 10 schließt typischerweise eine Balganordnung 18 ein, wobei Luft oder anderes antreibendes Gas zu der Balganordnung 18 über eine Leitung 15 außerhalb des Balgs 20 geliefert wird und wodurch der Balg 20 zusammendrückt wird, um das Gas in dem Balg 20 zu dem Patienten 16 zu befördern. Wie hier beschrieben wird, schließt die Ausführungsform einen Ventilator 10 und eine Balganordnung 18 ein, jedoch kann die vorliegende Erfindung selbstverständlich auch dann eingesetzt werden, wenn das System in einer kritische Behandlungseinstellung verwendet wird, wo ein Ventilator das Gas direkt zu dem Patienten liefert, ohne Zwischenschaltung einer Balganordnung, sowie in der Situation, wo der Patient von dem Klinikpersonal mit einem Atmungsbeutel 23 ausgestattet wird oder wo er spontane At mung ausführt oder wo der Patient aktuell die Atmungsfunktion ausführt, aber an den Atmungskreislauf angeschlossen bleibt.
Bei Verwendung der „Beutelmethode" wird ein standardmäßiger Beutel-zu-Ventilator Schalter von dem Benutzer betätigt, um die „Beutelmethode" auszuwählen, welche den Ventilator 10 aus dem Kreislauf nimmt zu Gunsten des flexiblen Beutels 23, welcher von dem Klinikpersonal auf herkömmliche Weise zusammengedrückt wird, um die Atmung an dem Patienten 16 bereitzustellen. Typischerweise ist auch ein Überflussventil eingeschlossen, um Überschussgase zu einem Spülsystem zu entlüften.
Wie auch in dem vorhergenannten US-Patent erwähnt, schließt der Atmungskreislauf des Patienten 14 selbst herkömmlicherweise ein Einatmungsglied 22 und ein Ausatmungsglied 24 ein und der Patient ist mit einer Sternschaltung 26 verbunden, die zwischen dem Einatmungs- und Ausatmungsglied 22, 24 angebracht ist. Das Verbindungsmittel kann ein Endotrachealschlauch, Gesichtsmaske oder andere Verbindung zwischen dem Patienten 16 und dem Atmungskreislauf des Patienten 14 sein.
Bei herkömmlichem Betrieb wird Gas mittels eines Antriebsgases vom Ventilator 10 zu dem Patienten 16 geliefert, wodurch der Balg 20 zusammendrückt wird, um das Gas in Leitung 12 und dann in das T-Stück 28 zu lenken, wo das Gas in eine Leitung 30 eintritt und einen Absorber 32 durchläuft. Nach Durchlaufen des Absorbers 32 tritt das Gas in das Einatmungsglied 22 des Atmungskreislaufes 14 des Patienten, um dem Patienten 16 verabreicht zu werden. Wenn der Patient ausatmet, durchläuft der jetzt mit CO₂ angereicherte Atem das Ausatmungsglied 24, wo er nochmals das T-Stück 28 durchläuft und weiter zu dem Absorber gelangt, wo das CO₂ von einem CO₂ absorbierenden Material, wie Natronkalk, eliminiert wird.
Ein Paar Regelventile 34 und 36 werden in dem Atmungskreislauf 14 des Patienten in dem jeweiligen Ausatmungs- und Einatmungsglied 24, 22 angebracht, um den Gasfluss in dem Atmungskreislauf des Patienten 14 in der richtigen Richtung aufrecht zu erhalten.
Ein Frischgasfluss wird ebenfalls in den Atmungskreislauf 14 des Patienten eingeleitet und wird, wie gezeigt, bei einem T-Stück 38 zugegeben und damit in das Einatmungsglied 22 des Atmungskreislaufes des Patienten 14. Dieser Frischgasfluss wird von einer Gasquelle bereitgestellt, typischerweise Sauerstoff und Stickoxid, um die Narkotisierung des Patienten zu unterstützen. Wie in der Figur gezeigt, gibt es eine Zufuhr von Sauerstoff 40, Stickoxid 42 und Luft 44 und diese Zufuhr kann durch ein zentrales Leitungssystem eines Krankenhauses oder durch die Verwendung von einzelnen Gasflaschen dieser Gase erfolgen.
In jedem Fall werden die Gase in einem Gasmischer 46 in dem von dem Benutzer gewünschten Verhältnis gemischt. Die aktuelle Steuerung der Anteile und des Durchflusses durch den Gasmischer 46 wird in der bevorzugten Ausführungsform über eine Zentralprozessoreinheit (CPU) 48 gesteuert, wie beschrieben werden wird. Das gemischte Gas von dem Gasmischer 46 durchläuft dann einen Wirkstoffverdampfer 50, in dem flüssiger Narkosemittelwirkstoff verdampft wird und zu dem Gasstrom hinzugefügt wird, so dass dieses mit Narkosemittel beladene Gas in eine Leitung 52 weiterströmt und dem Atmungskreislauf 14 des Patienten 14 bei einem T-Stück 38 betritt.
In der bevorzugten Ausführungsform geschieht die Steuerung des Wirkstoffverdampfers 50 mittels der CPU 48, welche die prozentuale Konzentration des Narkosemittelwirkstoffes festlegt, das heißt, in dem Gas das den Atmungskreislauf 14 des Patienten und damit dem Patienten 16 geliefert wird, um die Narkose zu veranlassen und aufrecht zu erhalten.
Die CPU 48 wird wiederum von einer Eingabevorrichtung 54 gesteuert, derart, dass das Klinikpersonal die notwendigen Daten eingeben kann, um die verschiedenen Parameter festzulegen, um den Gasfluss und die Narkosemittelkonzentration bereitzustellen, die gewünscht sind, um den Patienten zu narkotisieren.
In dem Gesamtschaltschema des vorliegenden herkömmlichen Systems wird, gemäß den Pfeilen A, während des Einatmungszyklus des Patienten 16 das Gas in dem Balg 20 durch den Ventilator 10 in Leitung 12 gedrückt. Damit durchläuft das Gas das T-Stück 28 und den Absorber 32, wo es weiter das T-Stück 38 passiert und in das Einatmungsglied 22 des Atmungskreislaufes des Patienten 14 gelangt. Bei T-Stück 38 wird Frischgas, das eine vorgegebene Konzentration eines Narkosemittelwirkstoffes enthält, mit dem Gas aus dem Balg 20 vereinigt und mit den Gasen, die bereits in dem Atmungskreislauf 14 des Patienten zirkulieren, weitergeleitet und dem Patienten 16 verabreicht.
Wenn der Patient ausatmet, durchlaufen die ausgeatmeten Gase das Ausatmungsglied 24 des Atmungskreislaufes 14 des Patienten durch T-Stück 28 und strömen weiter durch die Leitung 12 in den Balg 20. Zur selben Zeit wird Frischgas, das kontinuierlich über die Leitung 52 in den Kreislauf 14 fließt, ebenfalls in Richtung des Balgs 20 gerichtet, nach Durchlaufen des Atmungs kreislaufs 14 des Patienten. Wenn der Balg 20 sein Ende erreicht hat, wird jedes Überschussgas von dem Balg 20 über ein Überdruckventil 58 ausgelassen und verlässt das System über Leitung 59.
Während der Einatmungsphase wird der Balg 20 durch den Ventilator 10 nach unten bewegt. Die einseitig gerichteten Regelventile 34 und 36 leiten das Gas von dem Balg 20 zur Leitung 12 und durch den Absorber 32, wo das Gas von CO₂ gereinigt wird. Ebenso wird das Frischgas von Leitung 52 in Richtung des Patienten 16 über Glied 22 des Atmungskreislaufes 14 geleitet.
Wie ersichtlich ist das Narkosesystem deshalb im Wesentlichen ein Kreissystem, in dem das Gas kontinuierlich in einem Kreis strömt, wie mit den Pfeilen B gezeigt, mit Zugabe von Frischgas und dem Narkosemittelwirkstoff, die diesem Gas in Richtung von Pfeil C zugegeben werden, wenn das Gas im Kreis strömt. Nachdem das System ein geschlossenes System ist, wird es auch ersichtlich, dass der Absorber ein notwendiger Bestandteil ist, um das CO₂, das von dem Patienten 16 ausgeatmet wird, daran zu hindern, kontinuierlich im Kreis zu strömen und in das Einatmungsglied 22 einzutreten, das in den Patienten 16 eingeleitet wird. Da dies gefährlich ist, ist es wichtig, dass der Absorber 32 seine Aufgabe, das Gas von CO₂ befreien, ausführt und dass einige Schutzmaßnahmen notwendig sind, für dem Fall, dass der Absorber 32 versehentlich nicht, wenn notwendig, ersetzt wird oder ansonsten uneffektiv ist und das CO₂ Gas durch den Absorber 32 in den Einatmungsbereich des Kreissystems dringt.
Als ein weiterer Bestandteil des Gesamtnarkosesystems wird ein Gasmonitor 56 bereitgestellt, um bestimmte Gase in dem Einatmungsglied 22 zu detektieren und somit die aktuellen Gase, die in den Patienten eingeleitet werden, zu bestimmen. Solche Gasanalysatoren detektieren konventionell Sauerstoff, Stickoxid, Kohlendioxid und den Narkosemittelwirkstoff, welche in dem jeweiligen System verwendet werden.
Die O₂- und Wirkstoff-Messungen des Analysators 56 werden an den Zentralprozessor CPU 48 weitergeleitet, um die Rate des Gasflusses und Narkosemitteldampfes zu berechnen, die von dem jeweiligen Gasmischer 46 und Verdampfer 50 geliefert werden, um die vom Benutzer gelieferten einzuatmenden Konzentrationseinstellungen über den Eingang 54 aufrecht zu erhalten. Der Rückmeldungssteuerungsalgorithmus, um die von dem Benutzer gewünschten Einstellungen einzuhalten, ist in dieser Erfindung zweitrangig. In diesem Fall analysiert der Gasanalysator 56 auch die Konzentration von CO₂, das den Patienten 16 erreichen kann. Diese CO₂ Analyse wird somit von der CPU 48 durchgeführt.
Wenn folglich gemäß der vorliegenden Erfindung der Gasmonitor 56 die Anwesenheit von CO₂ in dem Einatmungsglied 22 erkennt, wird die Information an die CPU 48 übermittelt. Die CPU 48 kann möglicherweise einen oder mehr Schritte benötigen, um zu entscheiden, ob das Detektieren von CO₂ in dem Einatmungsglied 22 eine gewollte Aktion oder ein CO₂ Durchschlag in dem System und deshalb eventuell gesundheitsgefährdend für den Patienten 16 ist. Eine Aktion, die die CPU 48 möglicherweise vornimmt, ist, den Gasmischer 46 abzufragen, um herauszufinden, ob CO₂ versehentlich dem System in den Frischgasstrom durch eine CO₂ Quelle (nicht gezeigt) zugegeben wurde. Eine andere Aktion kann sein, zu entscheiden, ob der Absorber 32 absichtlich über einen Absorber-Bypass-Schalter (nicht gezeigt) umgangen wurde. Diese Abfrage über die CPU 48 kann eine einfache Entscheidung der Position des Absorber-Bypass-Schalters sein.
Wenn die CPU 48 entscheidet, dass keine absichtliche Aktion vorgenommen wurde, die die Anwesenheit von CO₂ in dem Einatmungsglied 22 erklären würde, nimmt die CPU 48 eine korrigierende Aktion vor, um die Situation abzuschwächen, bevor dem Patienten 16 Schaden zugefügt werden kann.
Um den CO₂ Durchbruch in dem Einatmungsglied 22 zu korrigieren, erhöht die CPU 48 den Gasfluss durch den Gasmischer 46 durch Senden eines entsprechende Signals an den Mischer 46. Nachdem die Erhöhung des Frischgasflusses die vom Patienten eingeatmete Gas- und Wirkstoffkonzentration verändert, berechnet die CPU 48 wiederum das Verhältnis von Gas- und Dampfmischung, gemäß dem vorher erwähnten Rückmeldungssteuerungsalgorithmus.
Die erhöhte Gasflussrate muss die Minutenventilation übersteigen, die von dem Ventilator 10 oder einem anderen Mittel generiert wird, das Gas zu dem Patienten 16 liefert. Die Menge der Erhöhung kann vorzugsweise als ein Mehrfaches der Minutenventilation bestimmt und festgelegt werden, z. B. 1.2 mal die Minutenventilation, wie eingestellt oder von dem Ventilator 10 gemessen. Alternativ dazu kann der Frischgasfluss schrittweise bei jedem Atemzug in Schritten von 1 Liter/Minute erhöht werden, bis das eingeatmete CO₂ von dem Gasmonitor 56 nicht mehr detektiert wird.
Die Minutenventilation ist im Wesentlichen die Menge an Gas, die in einer Minute zu dem Patienten geliefert wird und in dem vorher beschriebenen Fall, in dem ein Ventilator verwendet wird, wird der Wert der Minutenventilation normalerweise als eine Einstellung an dem Ventilator oder ein abgelesener Messwert von der Steuerkonsole des Ventilators bereitgestellt. Das Minutenvolumen kann jedoch in den Fällen, wo kein Ventilator verwendet wird, leicht über Standardmonitore bestimmt werden, wenn z. B. das Klinikpersonal das aktuelle Ventilieren des Patienten mit einem Beutel ausführt, das heißt, der Patient mit einem Beutel ausgestattet wird, oder wo der Patient das Gas des Atmungskreislaufes des Patienten durch sein eigenes Bemühen spontan atmet. Im Fall des Einsatzes eines Beutels oder der spontanen Atmung, ist das Minutenvolumen durch Ermittlung des Atemvolumens leicht zu bestimmen, das heißt, das Volumen der von dem Patienten eingeatmete Luft und die von dem Patienten ausgeführten Einatemzüge pro Minute. Solche Messungen sind dem Klinikpersonal generell verfügbar und somit wird das Minutenvolumen durch Multiplizieren des Atemvolumens in Liter pro Atemzug mit den Atemzügen pro Minute abgeleitet, um Liter pro Minute zu ermitteln.
Zur selben Zeit, zu der der Frischgasfluss erhöht wird, kann die CPU 48 dem Bediener den Durchschlag signalisieren durch Senden eines Signals an einen Alarmgeber 60, um ein hörbares und/oder sichtbares Signal für den Bediener bereitzustellen, um den CO₂ Durchschlag anzuzeigen.
Bei einer weiteren Ausführungsform, wo die Konzentrationskontrolle des Narkosemitteldampfes manuell gesteuert wird, kann die vorliegende Erfindung verwendet werden, um den Frischgasfluss zu erhöhen, um den Fluss von dem Absorber sicherzustellen, wo jedoch die Dampfkonzentration manuell gesteuert wird, aktiviert die Einheit lediglich den hörbaren und/oder sichtbaren Alarmgeber 60, um das Klinikpersonal über den CO₂ Durchschlag zu alarmieren und das Klinikpersonal führt danach die entsprechend notwendigen manuellen Einstellungen an den Flussreglern in dem Narkosesystem aus, um die Konzentration des Narkosemittelwirkstoffes, der in das Frischgas zum Ausgleichen des erhöhten Frischgasflusses eingeleitet wird, nachzuregeln.
Auf diese Weise schützt die Erhöhung von Frischgas den Patienten vor CO₂, aber das Klinikpersonal muss diesen erhöhten Fluss berücksichtigen und die Konzentration manuell anpassen, um sicherzustellen, dass die Konzentration des Narkosemittels an den Patienten in der gewünschten Einstellung bleibt.

Claims

Narkosesystem für das Bereitstellen einer Narkose an einen Patienten, umfassend: einen im Wesentlichen geschlossenen Patientenkreislauf (14), der angepasst ist, um an den Patienten (16) angeschlossen zu werden, wobei der Patientenkreislauf (14) ein Einatmungsglied (22) für das Einführen von Gasen in den Patienten und ein Ausatmungsglied (24) für das Empfangen von Gasen, die von dem Patienten ausgeatmet werden, aufweist und wobei Gase durch den Patientenkreislauf (14) zirkulieren, Regelventilmittel (34, 36) in dem Patientenkreislauf (14), um einen Durchfluss in dem Kreislauf (14) nur in der Richtung von dem Ausatmungsglied (24) in das Einatmungsglied (22) zu ermöglichen, einen Absorber (32) in dem im Wesentlichen geschlossenen Patientenkreislauf (14) für das Entfernen von CO₂ von den Gasen, die in dem im Wesentlichen geschlossenen Patientenkreislauf (14) zirkulieren, Mittel (20, 23, 40–46, 48), um ein Gas in den im Wesentlichen geschlossenen Patientenkreislauf (14) zu liefern, um Atmungsgas mit einem bekannten Minutenvolumen bereitzustellen, das dem Patienten durch den im Wesentlichen geschlossenen Patientenkreislauf (14) geliefert wird, wobei die Gas liefernden Mittel Mittel (40–46, 48) umfassen, um Frischgas mit einer kontrollierbaren Flussrate in den im Wesentlichen geschlossenen Patientenkreislauf (14) an einem Einlass in dem im Wesentlichen geschlossenen Patientenkreislauf (14) einzuführen und Überdruckventilmittel (58), angeordnet in dem im Wesentlichen geschlossenen Patientenkreislauf (14) zwischen dem Punkt, an dem das Ausatmungsglied (24) Gase von dem Patienten (16) empfängt und dem Eingang für die Einführung von Frischgasen in den im Wesentlichen geschlossenen Patientenkreislauf, um Gase von dem im Wesentlichen geschlossenen Patientenkreislauf (14) auszulassen; dadurch gekennzeichnet, dass das System weiterhin umfasst: einen Gasmonitor (56), um die Anwesenheit von CO₂ in dem Einatmungsglied (22) während der Einatmungsphase der Atmung zu detektieren, und dass das Frischgas liefernde Mittel umfasst: Mittel (48), die auf die Detektion von CO₂ durch den Gasmonitor (56) reagieren, um die Frischgasflussrate in dem im Wesentlichen geschlossenen Patientenkreislauf (14) zu einer vorgegebenen erhöhten Flussrate zu vergrößern, die das bekannte Minutenvolumen des an den Patienten gelieferten Gases überschreitet, wobei der erhöhte Frischgasfluss den Gasfluss von dem Ausatmungsglied (24) in das Einatmungsglied (22) wirksam blockiert, um den Durchtritt von CO₂ von dem Ausatmungsglied in das Einatmungsglied zu unterdrücken.
Narkosesystem nach Anspruch 1, wobei die Regelventilmittel ein Regelventil (34) umfassen, das in dem Ausatmungsglied (24) angeordnet ist und Gasfluss nur in Richtung von dem Patienten (16) zulässt und ein Regelventil (36), das in dem Einatmungsglied (22) angeordnet ist und Fluss nur zu dem Patienten (16) zulässt.
Narkosesystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Mittel, um Frischgas einzuführen, eine Vielzahl von Gasquellen (40, 42, 44) und einen Mischer (46) zum Mischen der Gase von der Vielzahl von Gasquellen umfassen und worin die Mittel, um die Flussrate zu erhöhen, eine Zentralprozessoreinheit (CPU) (48) umfassen, die den Mischer (46) steuert, um die Mischung und den Fluss solcher Gase in dem im Wesentlichen geschlossenen Patientenkreislauf (14) festzulegen.
Narkosesystem nach Anspruch 3, wobei die Mittel, um Frischgas einzuführen, einen Narkosemittelverdampfer (50) einschließen, um eine kontrollierbare Menge von Narkosemitteldampf in den Frischgasfluss einzuführen und wobei die CPU (48) den Narkosemittelverdampfer (50) steuert, um die Konzentration des Narkosemittels in dem Frischgasfluss zu steuern.
Narkosesystem nach Anspruch 4, wobei die CPU (48) eine Eingabevorrichtung (54) einschließt, die von einem Benutzer bedient werden kann, um die gewünschte Frischgasflussrate von dem Mischer (46) und die gewünschte Konzentration des Narkosemittelwirkstoffes einzustellen, das in den Frischgasfluss durch den Narkosemittelverdampfer (50) eingeleitet wird und wobei die CPU (48) die Flussrate und die Narkosemittelkonzentration steuert, um die von dem Benutzer über die Eingabevorrichtung (54) eingestellten Werte aufrechtzuerhalten.
Narkosesystem nach Anspruch 5, wobei die CPU (48) die Frischgasflussrate von dem Mischer (46) und die Konzentration des Narkosemittelwirkstoffes von dem Narkosemittelverdampfer (50) bei der Erhöhung des Flusses zu der vorgegebenen erhöhten Flussrate nachregelt, um die von dem Benutzer über die Eingabevorrichtung (54) eingestellten Werte aufrechtzuerhalten.
Narkosesystem nach Anspruch 3, wobei die CPU (48) die Zunahme des Frischgases durch Erhöhen der Frischgasflussrate steuert, bis der Gasmonitor (56) keine CO₂-Anwesenheit in dem Einatmungsglied (22) mehr detektiert und die erhöhte Flussrate aufrechterhält.
Narkosesystem nach Anspruch 1, wobei: die Frischgas liefernden Mittel (40–46, 48) einen Gasmischer (46) aufweisen, der Frischgas mit vorgegebener Konzentration in den im Wesentlichen geschlossenen Patientenkreislauf (14) liefert und ein Verdampfermittel (50) aufweist, das eine vorgegebene Menge eines Narkosemitteldampfes in den Frischgasfluss einführt, wobei die Mittel (48) zur Erhöhung der Frischgasflussrate eine Zentraleinheit (CPU) (48) einschließen, zur Steuerung der Frischgasflussrate von dem Mischer (46) und zur Steuerung der vorgegebenen Menge von Narkosemitteldampf, der in den Frischgasfluss eingeleitet wird, der Gasmonitor (56) so aufgebaut ist, dass er der CPU (48) die Detektion einer vorgegebenen Menge an CO₂ in dem Einatmungsglied (22) meldet, und die CPU (48) so aufgebaut ist, dass sie dem Mischer (46) meldet, die Frischgasflussrate in dem Patientenkreislauf (14) zu erhöhen.
Narkosesystem für das Bereitstellen einer Narkose an einen Patienten nach Anspruch 8, wobei die CPU (48) weiterhin eine Eingabevorrichtung (54) umfasst, um einem Benutzer ein Signal von der gewünschten Narkosemittelkonzentration und Flussrate des Gases zu dem Patienten bereitzustellen und wobei die CPU den Gasfluss durch den Mischer (46) und die Konzentration des Narkosemittels von dem Verdampfer (50) angleicht, um der von dem Benutzer über die Eingabevorrichtung (54) festgelegten Einstellungen zu entsprechen.
Narkosesystem für das Bereitstellen einer Narkose an einen Patienten nach Anspruch 9, wobei die CPU (48) den Frischgasfluss und die Konzentration des Narkosemittels in dem Fischgas nachregelt, nachdem die Frischgasflussrate erhöht worden ist.