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Die
Erfindung betrifft ein Kohlendioxid-Absorptionsmittel zur Verwendung
bei der Low-Flow-Anästhesie
oder im geschlossenen Narkosesystem.
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Seit
1789 ist bekannt (A. Lavoisier), dass Tiere in geschlossenen Behältern eine
längere
Zeit weiter atmen, wenn der Behälter
ein Kohlendioxid-Absorptionsmittel erhält. Anfang der 80er Jahre des
19. Jahrhunderts führte
Professor Bert aus Paris Versuche mit Kleintieren in geschlossenen
Behältern
durch, wobei er Chloroformdampf als Narkosemittel und Kaliumhydroxid
als Kohlendioxid-Absorptionsmittel
verwendete. Er stellte eine toxische Wirkung bei den Tieren fest
und wies anschließend
nach, dass diese toxische Wirkung auf die Abbauprodukte der Reaktion
des Chloroforms mit dem Kaliumhydroxid zurückzuführen war.
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1914
wendete D. E. Jackson erstmals das Prinzip der Rückatmung unter Absorption von
Kohlendioxid auf die Inhalationsanästhesie an und leitete damit
eine Suche nach effizienten Kohlendioxid-Absorptionsmitteln ein,
die damals mit Natronkalk-Granulat als bevorzugtes Material endete.
Seit 1914 wird Natronkalk bei der Anästhesie in Verbindung mit Rückatmungssystemen
verwendet, und während
dieser Zeit wurde der Natrium- und/oder Kaliumhydroxidgehalt der
chemischen Zusammensetzung vielfach verändert, in dem Versuch, während der
exothermischen Gasabsorption eine Überwärmung des Granulats zu vermeiden
und dessen Zerbröckeln
sowie Staubbildung zu minimieren.
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Natronkalk
ist nach wie vor das bevorzugte Kohlendioxid-Absorptionsmittel,
doch bei weitem nicht ideal. So kann beispielsweise bei Kreissystemen
mit organohalogenen Narkosedämpfen
eine Reaktion mit den Natrium- und/oder Kaliumhydroxiden im Natronkalk
in Form einer alkalischen Hydrolyse oder Halogenwasserstoffabspaltung
auftreten. Dabei entstehen Nebenprodukte, die sehr viel toxischer
sind als das Narkosemittel selbst. Eine solche Situation wurde 1966
nach der Einführung
von Trichlorethylen (Trilene (TM)) beobachtet. Wenn Trichlorethylen
unter Anwesenheit von Natronkalk als Kohlendioxid-Absorptionsmittel
verwendet wurde, war das Produkt der alkalischen Hydrolyse der Stoff
Dichloracetylen, der bei der Rückatmung
bei einigen Menschen zu einer Lähmung
der Kranialnerven führte.
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Wie
zu erwarten reagiert Natronkalk außerdem mit den Dämpfen der
modernen Fluor-Chlor-Narkosemittel. 1992 zeigte sich, dass Sevoflurane
(TM) unter Anwesenheit von Natronkalk zu einem toxischen Olefin namens „Compound
A" mit der Struktur
CF2=C(CF3)OCH2F zerfällt.
Dieses Olefin wirkt bei Ratten bei einer Konzentration von 60–100 ppm
nephrotoxisch und bei einer Konzentration von 350–400 ppm
tödlich.
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Auf
breiterer Ebene lehrt die entsprechende Literatur, dass Enflurane
(TM), Isoflurane (TM) und Desflurane (TM) sämtlich unter bestimmten Bedingungen
mit Natronkalk reagieren, was bei einigen Menschen zu einer Kohlenmonoxidvergiftung
geführt
hat. Die Versuchsergebnisse weisen darauf hin, dass Kohlenmonoxid entsteht,
wenn diese Inhalationsnarkosemittel zusammen mit trockenem Natronkalk
verwendet werden. Dabei bilden sich Formiate, die wahrscheinlich
die Vorprodukte von Kohlenmonoxid sind. Die genauen Reaktionen sind
zwar noch nicht bekannt, doch wird angenommen, dass Spuren von Fluoroform
(Trifluormethan; CHF3) produziert werden,
die unter alkalischen Bedingungen Kohlenmonoxid bilden. Es wird
daher die Verwendung von frischem oder nassem Natronkalk empfohlen,
um die Bildung von Kohlenmonoxid zu vermeiden.
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US-A-2,322,206
(veröffentlicht
am 23. Juni 1943) betrifft eine Kohlendioxid absorbierende gebundene Mischung
mit Kalk und Bariumhydroxid. Die Stabilität der gebundenen Mischung wird
ihren nicht-hygroskopischen Eigenschaften zugeschrieben. EP-A-0
530 731 (veröffentlicht
am 10. März
1993) betrifft ein Kohlendioxid-Absorptionsmittel, das eine Magnesiumverbindung
enthält.
Wenn die Magnesiumverbindung Magnesiumhydroxid ist, ist Wasser vorhanden.
In EP-A-0 530 731
wird festgestellt, dass Magnesiumverbindungen im Gegensatz zu Calciumhydroxid
bestimmte Narkosegase kaum zersetzen. DE-A-2316214 (veröffentlicht
am 20. Dezember 1973) betrifft granulare Kohlendioxid-Absorptionsmittel,
bestehend aus einer porösen
Travertin-Grundstruktur, Calciumhydroxid, Wasser und einem Glykol.
JP-A-58177137 (veröffentlicht
am 17. Oktober 1983) betrifft eine Kohlendioxid absorbierende Pulvermischung
zur Absorption von durch Nahrungsmittel gebildetem Kohlendioxid.
Die Pulvermischung kann ein Alkalimetall- oder Erdalkalimetallhydroxid
mit einem anorganischen deliqueszenten Material enthalten. Im Beispiel
sind Natriumhydroxid und das Dihydrat oder Hexahydrat von Calciumchlorid
enthalten.
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Es
geht also aus dem Vorigen hervor, dass in der klinischen Praxis
ein Bedarf an einem wirksamen Kohlendioxid-Absorptionsmittel besteht,
das chemisch inaktiv ist, d. h. mit dem Narkosemittel selbst nicht
reagiert.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, diesen Bedarf durch
ein Kohlendioxid-Absorptionsmittel zur Verwendung bei der Low-Flow-Anästhesie
oder im geschlossenen Narkosesystem zu erfüllen, wobei das Absorptionsmittel
aus Calciumhydroxid, das im Wesentlichen frei von Natrium- und Kaliumhydroxid
ist, sowie einer zur Absorption von Kohlendioxid wirksame Menge
eines hygroskopischen oder deliqueszenten Feuchthaltemittels besteht.
Der Wassergehalt des Absorptionsmittels beträgt dabei, wie mittels der Karl-Fischer-Titration gemessen,
17,5–30%.
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Ein
zweiter Aspekt der Erfindung ist die Verwendung eines Kohlendioxid-Absorptionsmittels
bei der Low-Flow-Anästhesie
oder im geschlossenen Narkosesystem, wobei das Absorptionsmittel
aus Calciumhydroxid, das im Wesentlichen frei von Natrium- und Kaliumhydroxid
ist, sowie einer zur Absorption von Kohlendioxid wirksame Menge
eines hygroskopischen oder deliqueszenten Feuchthaltemittels besteht.
Der Wassergehalt des Absorptionsmittels beträgt dabei, wie mittels der Karl-Fischer-Titration
gemessen, 17,5–30%.
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Das
beschriebene Kohlendioxid-Absorptionsmittel kann in Bezug auf die
Kornhärte
noch verbessert werden, indem man der Mischung vorzugsweise eine
wirksame Menge eines kompatiblen Bindemittels, vorzugsweise Gips
(Calciumsulfat-Hemihydrat) beifügt.
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Es
kann jedes geeignete Bindemittel für das erfindungsgemäße Absorptionsmittel
verwendet werden. Je höher
die Menge des Bindemittels, desto größer ist zwar die Kornhärte, doch
nimmt gleichzeitig die Absorptionsleistung des Absorptionsmittels
ab. Die Menge des Bindemittels sollte daher so gering wie möglich gehalten
werden, so dass die Kornhärte
des Absorptionsmittels verbessert, seine Absorptionsleistung jedoch
nicht wesentlich gesenkt wird. Das Absorptionsmittel sollte somit
im Falle von Gips vorzugsweise eine Menge von 4–5,5% (w/w) oder besser von
4,5–5%
(w/w) enthalten.
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Das
Kohlendioxid-Absorptionsmittel kann außerdem ein kompatibles Mittel
zur internen Erzeugung von Wasserstoff enthalten, wie z. B. eine
geeignete Menge an Aluminiummetallpulver, um die Körner vor
der Härtung
aufzuquellen oder mit Luft zu versorgen und dadurch die Reaktionsoberfläche der
Körner
oder Kügelchen
zu verbessern. Die Menge des Aluminiummetallpulvers beträgt dabei
vorzugsweise 0,5–1%
(w/w).
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Das
Grundkonzept dieser Erfindung ist die Verwendung eines Hydroxids,
vorzugsweise eines Hydroxids mit geringer Wasserlöslichkeit
(z. B. Calciumhydroxid, das nur zu 1 Teil in 900 Teilen Wasser löslich ist), das
trotzdem eine hohe Leistung (Fähigkeit
zur Säureneutralisation)
in Bezug auf die Kohlendioxid-Absorption aufweist, vorausgesetzt,
es bleibt dauerhaft feucht. Wenn solch ein dauerhafter Eigenfeuchtigkeitsgehalt
innerhalb der Matrix des Hydroxid (vorzugsweise Calciumhydroxid)
enthaltenden Absorptionsmittels erzielt werden kann, ohne auf die
hygroskopischen Eigenschaften des Natrium- oder Kaliumhydroxids
von Natronkalk zurückzugreifen,
kann die Kohlendioxid-Absorption
bei der Low-Flow-Anästhesie
oder im geschlossenen Narkosesystem ohne Bildung von „Compound
A" oder Kohlenmonoxid
stattfinden. Solch ein dauerhafter Eigenfeuchtigkeitsgehalt der
beschriebenen Absorptionsmittel wird durch die Aufnahme hygroskopischer
oder deliqueszenter Substanzen als Feuchthaltemittel in die Mischung
erzielt. Diese können
entweder anorganisch oder organisch sein.
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Die
anorganischen Feuchthaltemittel müssen hygroskopische Eigenschaften
aufweisen (d. h. Wasser aus der Atmosphäre aufnehmen) oder deliqueszent
sein (d. h. Wasser aus der Atmosphäre aufnehmen und sich in dem
so aufgenommenen Wasser auflösen).
Die bevorzugten anorganischen Feuchthaltemittel sind hygroskopische
oder deliqueszente Hydrate. Geeignete Hydrate können leicht durch Verdampfung
einer wässrigen
Lösung
einer hydratbildenden Verbindung gewonnen werden. Ein bevorzugtes
anorganisches Feuchthaltemittel ist Calciumchlorid-Hexahydrat, doch
ist auch ein Hydrat von Magnesiumchlorid geeignet. Auch wenn Magnesiumchlorid-Hexahydrat
mit Calciumhydroxid so reagiert, dass Magnesiumhydroxid entsteht,
ist das Nebenprodukt der Reaktion Calciumchlorid, so dass die Matrix
des Absorptionsmittels zu einer Mischung von Calcium- und Magnesiumhydroxiden
wird, die durch das Calciumchlorid der Reaktion dauerhaft feucht
gehalten wird.
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Das
bevorzugte anorganische Feuchthaltemittel ist Calciumchlorid-Hexahydrat.
Dieses sollte vorzugsweise in einer Menge vorliegen, die, bezogen
auf das Molekulargewicht, zur Ausbeute von 7,5–20% (w/w), idealerweise ca.
10 (w/w) Wasser ausreichend ist.
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Den
erfindungsgemäßen Kohlendioxid-Absorptionsmitteln
können
viele geeignete hygroskopische oder deliqueszente organische Feuchthaltemittel
beigefügt
werden. Das organische Feuchthaltemittel ist vorzugsweise eine zweiwertige
oder mehrwertige Substanz. Glycerin wird bevorzugt, doch können auch
andere zweiwertige und mehrwertige Verbindungen mit dem gleichen
Erfolg verwendet werden, wie z. B. Propylenglykol, Triethylenglykol,
Hexan-1,2,6-triol, Polyethylenglykol 200 (PEG 200), PEG 300 und
PEG 1540. Im Fälle der
Polyethylenglykole (PEGs) vergleicht Martindale: The Extra Pharmacopoeia
(27. Ausgabe) deren Hygroskopizität mit der von Glycerin (für das ein
Wert von 100 angesetzt wird). Auf dieser Skala wird PEG 200 mit einem
Wert von 90 und PEG 1540 mit einem Wert von 30 eingestuft. Daher
werden die PEGs mit einem niedrigeren Molekulargewicht (flüssig) den
Feststoffen vorgezogen. Das Absorptionsmittel sollte im Falle von
Glycerin vorzugsweise eine Menge von 2,5–25% (v/w) oder besser von
2,5–10%
(v/w) und noch besser von ca. 5% aufweisen.
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Der
Fachmann erkennt, dass die erfindungsgemäßen Absorptionsmittel nicht
auf die einzeln aufgeführten
anorganischen und organischen Feuchthaltemittel beschränkt sind
und dass im Falle der ersteren eine deliqueszente Substanz wie Magnesiumchlorid
eingesetzt werden kann, um der Mischung feuchtigkeitsspeichernde
Eigenschaften zu verleihen, auch wenn seine Aufnahme zu einer doppelten
Abbaureaktion führt,
bei der der Magnesiumanteil zu Hydroxid und der Chloridanteil zu
Calciumchlorid, dem letztendlichen Feuchthaltemittel, wird. Das
Gleiche gilt für
die organischen Feuchthaltemittel, bei denen jede laugenbeständige nicht reaktive
hygroskopische oder deliqueszente organische Substanz in einer wässrigen
Lösung
als Messinstrument für
das Pulver eingesetzt werden kann.
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Wie
bereits erwähnt
beträgt
der Wassergehalt des Kohlendioxid-Absorptionsmittels 17,5–30% oder besser
20–30%,
wie mittels der Karl-Fischer-Titration
gemessen, die in Quantitative Chemical Analysis beschrieben wird
(S. 485–6;
zweite Ausgabe; Daniel C. Harris; W. H. Freeman and Company, New
York).
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Das
erfindungsgemäße Kohlendioxid-Absorptionsmittel
sollte vorzugsweise in Form von Körnern oder Kügelchen
mit einem Durchmesser von 1–8
mm oder besser 1–4
mm vorliegen.
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Im
Folgenden werden einige Ausführungsbeispiele
für konkrete
erfindungsgemäße Formulierungen unter
Bezugnahme auf die entsprechenden Abbildungen aufgeführt. Es
zeigen:
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1 Kohlendioxid-Absorptionsleistung
von Calciumhydroxid und dem Absorptionsmittel in Beispiel 1;
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2 „Compound-A"-Gehalt für Natronkalk
und das Absorptionsmittel in Beispiel 1 während der Low-Flow-Anästhesie;
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3 Kohlendioxid-Absorptionsleistung
der Absorptionsmittel in Beispiel 2;
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4 Kohlendioxid-Absorptionsleistung
des Absorptionsmittels in Beispiel 3;
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5 Absorptionsleistung
des Absorptionsmittels in Beispiel 4 im Vergleich mit einem im Handel
erhältlichen
Absorptionsmittel (Dragersorb (TM): 100 g );
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6 Kohlendioxidgehalt
(ppm) für
das Absorptionsmittel in Beispiel 2 und für „ausgetrockneten" Natronkalk;
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7 Absorptionsleistung
des Absorptionsmittels in Beispiel 6; und
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8 Absorptionsleistung
der Absorptionsmittel in Beispiel 7.
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Um
das Kohlendioxid-Absorptionsmittel in Form von Granulat herzustellen,
wird die oben aufgeführte Mischung
trockener Feststoffe (1 kg) mit 11 Wasser zu einer homogenen Paste
vermischt und danach so bald wie möglich zu Granulat extrudiert
oder geformt und in einem Ofen oder einer Heißluftkammer 1 Stunde lang bei
70°C getrocknet,
so dass sie einen Karl-Fischer-Feuchtigkeitsgehalt von 22–25% aufweist.
Innerhalb von 3–4
Minuten nach der Wasserzugabe reagiert die Alkalinität der calciumhydroxidhaltigen
Paste mit dem Aluminiummetallpulver durch die interne Erzeugung
von Wasserstoffgas, doch die Alkalinität der Paste verlängert die
Abbindezeit des Gipses und lässt
dadurch genügend
Zeit zum Extrudieren oder Formen, der Mischung zu Granulat (1–4 mm Durchmesser),
bevor die Hydration stattfindet und der Gips fest wird.
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Nachdem
die Feststoffmischung in Beispiel 1 mit Wasser vermischt wurde,
lösen sich
die Calciumchloridflocken, die im Handel als wasserfrei klassifiziert
sind, mit der Wärmeentwicklung
im Wasser auf und werden bei der Trocknung des Granulats zu Calciumchlorid-Hexahydrat
umgewandelt. Das Hexahydrat ist zu ca. 50% seines Gewichts CaCl2 und zu 50% seines Gewichts Wasser (das
Molekulargewicht von CaCl2 beträgt 111, das
Molekulargewicht des Hexahydrats 219,1). Das Hexahydrat hat die
praktische physische Eigenschaft, effloreszent zu sein, wenn die
Umgebung eine relative Feuchtigkeit (rF) unter 20% aufweist, und
deliqueszent, wenn die rF über
30% liegt.
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Natronkalk
absorbiert Kohlendioxid aufgrund seines Natrium- und/oder Kaliumhydroxidgehalts.
Trockenes Calciumhydroxid allein weist eine schlechte Kohlendioxid-Absorptionsleistung
auf. Der grundlegende Erfindungsschritt zur Schaffung des hochaktiven
erfindungsgemäßen Kohlendioxid-Absorptionsmittels,
das im Wesentlichen frei von Natrium- oder/und Kaliumhydroxid ist,
kann den Absorptionskurven, z. B. in 1, entnommen
werden, in denen die Kohlendioxid-Durchbruchzeiten gewichtsmäßig ähnlicher
Granulatsmengen von Calciumhydroxid und dem Gemisch aus Beispiel
1 ungefähr
300 Minuten auseinander liegen. Außerdem weist das Granulat aus
Beispiel 1 kein hydrolytisches Verhalten auf. In einem geschlossenen
Narkosesystem mit dem Narkosemittel Sevoflurane (TM) werden im Vergleich
zu Natronkalk-Granulat unter gleichen Bedingungen unerhebliche Mengen
von „Compound
A" beobachtet (siehe 2).
Die Spuren in 2 wurden anhand von Gaschromatogrammen
des Gasstroms, der bei jedem Versuch in dem geschlossenen Kreislauf
zirkulierte, berechnet. Die geringfügige Menge an „Compound
A", die bei dem
Absorptionsmittel aus Beispiel 1 beobachtet wurde, ist darauf zurückzuführen, dass
in dem Mittel SevofluraneTM stets kleine
Mengen von „Compound
A" vorhanden sind.
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Natronkalk
hat außerdem
den Nachteil, dass es allmählich
von einer Schicht Natriumcarbonat überzogen wird, die durch die
Interaktion mit dem aufgenommenen Kohlendioxid entsteht, so dass
seine Aktivität rasch
abnimmt. Im Gegensatz dazu bilden die Zusammensetzungen der vorliegenden
Beispiele Calciumcarbonat als Endprodukt des Kohlendioxid-Absorptionsprozesses.
Calciumcarbonat ist wasserunlöslich
und nicht kristallin und bildet daher keine Massen interstitieller
Kristalle, die die Oberfläche
zusetzen.
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Die
feuchtigkeitsspeichernden Eigenschaften von Calciumchlorid-Hexahydrat
führen
dazu, dass bei Verwendung in einem geschlossenen Narkosesystem das Granulat
aus Beispiel 1 dauerhaft feucht ist, und in diesem Zustand ist der
Calciumhydroxid-Gehalt als Kohlendioxid-Absorptionsmittel am aktivsten.
Versuche haben gezeigt (siehe Beispiel 3), dass der optimale Feuchtigkeitsgehalt
(wie aus dem CaCl2·6H2O-Gehalt
berechnet) im Absorptionsmittel-Granulat zwischen 5 und 20% (w/w)
liegt, oder besser zwischen 7,5% und 17,5% (w/w) und am besten zwischen
10 und 15% (w/w).
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Diese
Feuchtigkeitsspeicherung kann außerdem erreicht werden, indem
das Calciumchlorid-Hexahydrat des Granulats durch mehrwertige organische
Verbindungen ersetzt wird. Die Wirkung wird anhand des folgenden
Beispiels veranschaulicht:
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Das
Glycerin (5 ml) wird in 95 ml Wasser aufgelöst, und die Lösung (100
ml) wird verwendet, um die 95 g trockener Feststoffe zu einer dicken
Paste zu vermischen, die zu Granulat extrudiert oder geformt werden kann
(1–4 mm
Durchmesser). Das Granulat wird dann 1 Stunde lang bei 70°C getrocknet,
so dass es einen Karl-Fischer-Feuchtigkeitsgehalt von ca. 24–28% aufweist.
Auf Wunsch kann zusätzlich
zur Glycerinlösung weiteres
Wasser hinzugegeben werden, um die 95 Gramm Pulver zu vermischen.
Das Kohlendioxid-Absorptionsmittel
aus Beispiel 2 kann durch eine entsprechende Verringerung des jeweiligen
Calciumhydroxidgehalts weiter verändert werden, so dass es 10
ml, 15 ml und 20 ml Glycerin auf 90, 85 und 80 g trockener Feststoffe enthält. Für diese
Absorptionsmittel wird im Folgenden auf der Grundlage der ursprünglichen
Bestandteile (ohne das Wasser) ein Glyceringehalt von 5%, (w/w),
10% (w/w), 15% (w/w) und 20% (w/w) angegeben.
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Die
Kohlendioxid-Absorptionsleistung von Absorptionsmitteln mit 5%,
10%, 15% und 20% Glycerin wird in 3 gezeigt.
Alle getesteten Absorptionsmittel zeigen im Vergleich zu entsprechenden
Absorptionsmitteln ohne Feuchthaltemittel eine verbesserte Absorptionsleistung
(Fläche über Kurve)
und einen verzögerten
Durchbruch, das ist der Punkt, an dem der FE'CO2-Gehalt 0,5
kPa erreicht.
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Anhand
der Daten in 3 leuchtet es ein, dass Glycerin
ein bevorzugtes Feuchthaltemittel ist. Glycerin wird aus zwei Gründen bevorzugt:
Der erste ist die hohe Absorptionsleistung der Produkte (siehe 3), der
zweite die Tatsache, dass Calciumhydroxid in Glycerin besser löslich ist
als in Wasser, was zu einer höheren
Absorptionsleistung des Absorptionsmittels führt, da die Gasabsorption sowohl
in der festen als auch in der flüssigen
Phase der Granulatmatrix stattfinden kann.
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Die
Kohlendioxid-Absorptionsmittel A–E wurden durch Vermischen
von 100 g der trockenen Feststoffe hergestellt. Ein Kontrollabsorptionsmittel
wurde unter Verwendung von 100 g des trockenen Ca(OH)2-Pulvers hergestellt.
Die Absorptionsmittel A–E
enthalten, auf der Grundlage ihres Molekulargewichts, ca. 5, 10,
15, 20 bzw. 10% (w/w) Wasser.
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Die
Kohlendioxid-Absorptionsleistung dieser Kohlendioxid-Absorptionsmittel
wurde umgehend auf die folgende Weise getestet.
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Eine
50/50-Mischung aus Sauerstoff und Distickstoffoxid wurde mit einer
Durchflussrate von einem Liter pro Minute durch einen Kanister mit
100 g des zu testenden Absorptionsmittels geleitet. Dem Gas wurde Kohlendioxid
mit 55–60
ml/Min. zugefügt,
um einen End-Tidal-Wert von ca. 4,5 kPa aufrecht zu erhalten. Sofort nach
Durchlaufen des das Absorptionsmittel enthaltenden Kanisters wurden
fortlaufend Proben für
eine Kohlendioxidschätzung
entnommen.
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Das
Kohlendioxid-Absorptionsmittel wird als unwirksam betrachtet, wenn
ein FE'CO2 von 0,5 kPa gemessen wird. Dieser Punkt
wird als Kohlendioxiddurchbruch definiert.
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Die
Leistung des erfindungsgemäßen Absorptionsmittels
hängt von
seinem Calciumhydroxidgehalt ab. Die aufgeführten Zahlen für den Kohlendioxiddurchbruch
beziehen sich auf 100 g Absorptionsmittel unter den oben beschriebenen
Versuchsbedingungen.
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In
Tabelle 1 werden die Kohlendioxid-Durchbruchwerte für ein Kontrollabsorptionsmittel
(das nur trockenes Calciumhydroxid enthält) und für die Absorptionsmittel A–E der Erfindung
aufgeführt.
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In 4 wird
die Kohlendioxid-Absorptionsleistung über die Zeit in Minuten für das Kontrollabsorptionsmittel
und für
die Absorptionsmittel A–E
der Erfindung gezeigt. Die Absorptionsleistung der entsprechenden
Materialien wird durch die Flächen über den
entsprechenden Kurven dargestellt. Absorptionsmittel A zeigt einen
relativ frühen
Durchbruch, während
die Fläche über der
Kurve (Absorptionsleistung) im Vergleich zum Kontrollabsorptionsmittel
etwas besser ist. Absorptionsmittel B weist eine erheblich verbesserte
Absorptionsleistung auf: Die Fläche über der
Kurve ist stark vergrößert; der
Durchbruch tritt erst nach über
5 Stunden ein.
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Das
Absorptionsmittel C zeigt im Vergleich zum Kontrollabsorptionsmittel
eine verbesserte Absorptionsleistung sowie einen späteren Durchbruch
nach über
2,5 Stunden. Absorptionsmittel B hat im Vergleich zum Kontrollabsorptionsmittel
eine verbesserte Absorptionsleistung sowie einen späteren Durchbruch
nach ca. 30 Minuten. Absorptionsmittel E, das zusätzlich Aluminiumpulver
enthält,
zeigt eine erheblich verbesserte Absorptionsleistung und einen erheblich
späteren
Durchbruch nach gut 14 Stunden.
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Zur
Herstellung des Kohlendioxid-Absorptionsmittels werden die trockenen
Feststoffe (1 kg) mit 11 Wasser zu einer homogenen Paste vermischt
und danach sofort zu Kügelchen
oder Körnern
(1–4 mm
Durchmesser) extrudiert oder geformt, die in einem Ofen oder einer
Heißluftkammer
1 Stunde lang bei 70°C
getrocknet werden (Karl-Fischer-Titration), so dass sie einen Feuchtigkeitsgehalt
von 20–25%
aufweisen.
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Ein
Kohlendioxid-Absorptionsmittel in Form von Granulat verhindert die
Freisetzung von Staub in die Versuchsanlage oder verringert diese
zumindest beträchtlich
und senkt außerdem
den Strömungswiderstand auf
ein Minimum.
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In 5 wird
die Absorptionsleistung über
die Zeit für
das Absorptionsmittel in Beispiel 4 dargestellt. Der Durchbruch
erfolgt nach ca. 100 Minuten, und die Fläche über der Kurve zeigt eine gute
Absorptionsleistung. Unter Annahme einer CO2-Durchflussrate
von 55 ml/Min. kann die Absorptionsleistung als Durchflussrate mal
Zeit vor dem Durchbruch oder 5,5 1 CO2 geschätzt werden.
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In 5 wird
außerdem
die Absorptionsleistung von 100 g eines im Handel erhältlichen
Absorptionsmittels, nämlich
des von Drager unter dem Warenzeichen Dragersorb vertriebenen Absorptionsmittels,
dargestellt. Das erfindungsgemäße Absorptionsmittel
zeigt bei einem Vergleich unter gleichen Bedingungen eine bessere
Absorptionsleistung und einen späteren
Durchbruch.
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Beispiel 5
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Die
Fähigkeit
des Absorptionsmittels aus Beispiel 2 (mit 5% (v/w) Glycerin) zur
Reaktion mit den Narkosemitteln Enflurane (TM), Isoflurane (TM)
und Desflurane (TM) und Bildung von Kohlenmonoxid wird auf folgende
Weise beurteilt.
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Unter
Verwendung der in Beispiel 3 beschriebenen Versuchsanlage wurden
100 g „ausgetrocknetes" Natronkalk einer
50/50 (v/v) Distickstoff-/Sauerstoffmischung bei Anwesenheit von
1 MAC jedes Narkosemittels ausgesetzt. Der Kohlenmonoxidgehalt wurde
mittels eines CO-Messgeräts
unmittelbar am Auslass des Kanisters gemessen. Unter diesen Bedingungen
wurde, wie in 6 gezeigt, Kohlenmonoxid von
Enflurane, Isoflurane und Desflurane mit „ausgetrocknetem" Natronkalk gebildet.
Im Gegensatz dazu findet, wenn das „ausgetrocknete" Natronkalk durch
das Absorptionsmittel aus Beispiel 2 ersetzt wird, wie in 6 gezeigt
keine nachweisbare Bildung von Kohlenmonoxid statt. Ähnliche
(nicht dargestellte) Ergebnisse wurden beobachtet, wenn das Absorptionsmittel
aus Beispiel 2 durch das Absorptionsmittel aus Beispiel 1 ersetzt
wurde. Insbesondere fand auch hier unter Anwesenheit von Enflurane,
Isoflurane oder Desflurane keine nachweisbare Bildung von Kohlenmonoxid
statt.
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Das
Kohlendioxid-Absorptionsmittel wird durch Vermischen der trockenen
Feststoffe (auf der Grundlage ihres Molekulargewichts) mit einem
Wasseranteil von 10% (w/w) hergestellt.
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In 7 wird
die Absorptionsleistung über
die Zeit für
das Absorptionsmittel aus Beispiel 6 dargestellt, die unter den
gleichen Versuchsbedingungen wie in Beispiel 3 beurteilt wird. Der
Durchbruch tritt nach ca. 70 Minuten ein, und die Fläche über der
Kurve zeigt eine gute Absorptionsleistung an.
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Das
Glycerin (5 ml) wird in 95 ml Wasser aufgelöst, und die Glycerinlösung wird
mit 95 g Calciumhydroxidpulver vermischt. Die frisch hergestellte
Mischung hat einen Wassergehalt von 35%, wie mittels der Karl-Fischer-Titrationsmethode
gemessen, einer empfindlichen Methode, die zur Messung von Restwasser
in gereinigten Lösungsmitteln
und Wasser von Hydration in Kristallen verwendet werden kann. Diese
frisch hergestellte Mischung zeigt unter den Versuchsbedingungen
in Beispiel 3 keine CO2-Absorption. Nach
einer einstündigen
Trocknung bei 70°C
sinkt der Wassergehalt auf 28% (Karl-Fischer-Titration), und die Zeitspanne
bis zum CO2-Durchbruch wird auf 3 Stunden
verlängert
(in 8 mit A gekennzeichnet). Nach einer zweistündigen Trocknung
bei 70°C
sinkt der Wassergehalt der Mischung auf 19% (Karl-Fischer-Titration),
und die Zeitspanne bis zum CO2-Durchbruch
beträgt
30 Minuten (in 8 mit B gekennzeichnet). Nach
einer vierstündigen
Trocknung bei 70°C
ist der Wassergehalt der Mischung auf 15% gesunken (Karl-Fischer-Titration), und die
Zeitspanne bis zum CO2-Durchbruch beträgt nur 7
Minuten (in 8 mit C gekennzeichnet). In 8 wird die
Absorptionsleistung über
die Zeit für
das Absorptionsmittel aus Beispiel 7 dargestellt, von dem identische Proben
bis zu einem Karl-Fischer-Wassergehalt von 28%, 19% bzw. 15% getrocknet
wurden. Unter Annahme einer CO2-Durchflussrate
von 55 ml/Min. wird die entsprechende Absorptionsleistung der Absorptionsmittel
A, B und C auf 9,91, 1,651 und 0,3851 geschätzt.