FI92468B - Laitteisto anestesia-aineen annostelemiseksi potilaalle - Google Patents

Description

on Λ CQ

λ s Δ.Η 0 0

Laitteisto anestesia-aineen annostelemiseksi potilaalle

Keksintö koskee laitteistoa anestesia-aineen annostelemiseksi potilaalle, joka laitteisto koostuu 5 nestesäiliöstä, joka sulkee sisäänsä nestetilan, jossa on höyrystettävää nestettä, ja kaasutilan, jonne nestettä höyrystyy ja johdosta, jota pitkin kaasutilasta poistuu nestetilasta höyrystynyt kaasu, ja johdosta, jota pitkin kaasutilan ohittaen potilaalle johdetaan kaasua yhdestä 10 tai useammasta säiliöstä sekoittuen ennen potilaalle joutumista johtoa pitkin virtaavaan anestesia-ainetta sisältävään kaasuun.

Perinteisesti anestesiassa potilaaseen syötettävä 15 hengityskaasu muodostetaan kaasusekoittimessa. Tämä on tyypillisesti kytketty sairaalan paineistettuun kaasunsyöttö-järjestelmään (02 ja N20), syöttöpaineiden vaihdellessa 3-8 bar välillä. Kaasut sekoitetaan halutussa suhteessa säätämällä virtauksia säädettävien 20 kuristuselimien ja kaasukohtaisten virtausmittarien avulla. Kuristuselinten ja virtausmittauksen jälkeen virtaukset yhdistetään. Tällöin paine on laskenut lähelle vallitsevaa ulkoista painetta. Seoskaasu johdetaan anestesiahöyrystimeen, jossa siihen höyrystetään 25 anestesiahöyryä halutussa pitoisuudessa. Höyrystimestä ulos tuleva kaasu johdetaan potilaan hengitysilmaksi.

Tavanomaisen anestesiahöyrystimen toiminta perustuu luonnolliseen höyrynpaineeseen. Tuorekaasuvirtaus, joka 30 ei siis sisällä höyrystettävän nesteen höyryä, johdetaan nestesäiliöön. Täällä kaasu kyllästyy nesteen höyrynpaineen mukaisesti anestesiahöyryllä. Perinteisillä anestesianesteillä kiehumispiste on noin 50 °C ja höyrynpaine huoneenlämmössä noin 25%, mikä on myös 35 nestesäiliöstä poistuvan nesteen pitoisuus. Koska 2 92468 höyrystimestä lähtevän seoksen haluttu pitoisuus on noin 0.5-5%, kaasuvirtausta tulee laimentaa. Tämä suoritetaan siten, että vain osa kokonaiskaasuvirtauksesta johdetaan nestesäiliön kautta. Säätämällä säiliön kautta ja sen ohi 5 kulkevan virtauksen suhdetta, voidaan säätää höyrystimestä lähtevän kaasun anesteettipitoisuus halutuksi. Höyrystimet on kalibroitu laimennettuun anesteettipitoisuuteen.

10 Anestesiaan on tulossa käyttöön uusi neste, nimeltään 2-(difluoromethoxy)-1,1,1,2-tetrafluoroethane, tai yleisesti käytetty desfluraani. Höyrystysteknisiltä ominaisuuksiltaan tämä poikkeaa perinteisistä nesteistä kiehumispisteeltään, joka normaalipaineessa on 23.5 °C.

15 Kiehumispisteen vastatessa normaalin käyttöympäristön lämpötilaa, perinteiset höyrystysmenetelmät johtavat hallitsemattomaan anesteettipitoisuuteen. Pahimmassa tapauksessa nesteen kiehuessa anestesiahöyry purkautuu potilaan hengitysilmaan paineistettuna saattaen johtaa 20 nopeasti hengenvaarallisiin pitoisuuksiin.

Höyrystymisen hallitsemiseksi nesteen lämpötilaa on pyritty aktiivisesti pitämään kiehumispisteen yläpuolella. Tämä voidaan toteuttaa termostoimalla neste 25 haluttuun lämpötilaan.

Lämmitykseen perustuvaa menetelmää on kuvattu laajasti US patentissa nro. 4.881.541. Menetelmässä anesteetin määrää annostellaan säätämällä ja mittaamalla virtausta ;30 neulaventtiilin ja rotametrin avulla toisin kuin perinteisissä höyrystimissä, joissa säätö tapahtui pitoisuuden avulla. Menetelmällä on useita heikkouksia.

Koska desfluraanivirtausta säädetään tuorekaasun kokonaisvirtauksesta riippumatta, säätövirheen 35 seurauksena voi olla liian alhainen seoskaasun 02 li 3 92468 pitoisuus. Lisäksi pitoisuus muuttuu tuorekaasuvirtausta muutettaessa. Desfluraani toimitetaan lasipulloissa ja höyrystin täytetään kuten konventionaalisilla inhalaationesteillä. Pullossa toimitettava neste on 5 jäähdytettävä ennen säiliön täyttöä kiehumispisteen alapuolelle ja se on lämmitettävä ennen kun höyrystin voidaan ottaa käyttöön mikä johtaa käyttöönoton viiveeseen. Tästä syystä patentin kuvaamassa höyrystimessä on kaksi rinnakkaista höyrystintä.

10 Perinteisiä höyrystimiä varten rakennetut minimihappipitoisuuden turvaavat mekanismit eivät sovellu kuvatunlaiselle höyrystimelle, joten ilman uusia turvamekanismeja laitteella voidaan synnyttää potilaalle vaarallisia tuorekaasuseoksia.

15

Erilliset turvamekanismit on sisäänrakennettu englantilaisessa patenttihakemuksessa nro. 2239807 kuvatuissa menetelmissä ja laitteessa. Laite sisältää sisäisen paineregulaattorin joka säätää anestesiahöyryn 20 syöttöpaineen potilaskiertoon vastaamaan vallitsevaa tuorekaasuvirtausta. Laitteen ansiosta pieneen tuorekaasuvirtaukseen ei voida johtaa suurta anestesiahöyryvirtausta. Vallitsevat paine- ja kemialliset olosuhteet aiheuttavat regulaattorille suuret 25 rakenteelliset vaatimukset: Minimituorekaasuvirtauksella, tyypillisesti alle 0.5 1/min, reguloitava paine on erittäin pieni, jolloin jo regulaattorin kalvon massa voi muodostaa ongelman, samoin kalvon jousivoimat ja liikekitka. Kemiallinen ympäristö rajaa kalvon ;30 materiaaleista useimmat kumilaadut. Jäljelle jäävissä laaduissakin on deformaatio- ja väsymisongelmia. Metallikalvoissa puolestaan jousivoimat ovat merkittäviä.

Regulaattoriongelmat on vältetty englantilaisen 35 patenttihakemuksen nro. 2239806 mukaisessa menetelmässä « 92468 4 ja laitteessa. Siinä kuvataan eri menetelmiä, joilla estetään joko nesteen kiehumisen aiheuttaman anesteettihöyryn paineen purkautuminen potilaskiertoon tai paineen muodostumisen aiheuttava kiehuminen. Ensin 5 kuvatussa tapauksessa kiehuvan nesteen paine tuuletetaan ympäristöön, mikä on sekä taloudellisesti, työhygienisesti, että ympäristön kannalta erittäin huono vaihtoehto. Jälkimmäisessä tapauksessa nesteen lämpötila pidetään aktiivisesti kiehumispisteen alapuolella 10 jäähdyttämällä nestesäiliötä Peltier-elementin avulla.

Aktiivijäähdytyksen heikkoutena on suuri tehon tarve ja pitkä käynnistysviive mikäli neste on lämmennyt yli kiehumispisteen esim. höyrystimen varastoinnin aikana. Jäähdytyksessä muodostuvan hukkalämmön poisjohtaminen voi 15 myös muodostua ongelmaksi. Peltier elementin hyötysuhde on noin 30% joten nesteestä ulos siirretyn lämpömäärän lisäksi syntyy kaksinkertainen määrä siirtoelimen hukkalämpöä.

20 Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut ongelmat. Tarkoituksena on saada aikaan laitteisto anestesia-aineen annostelemiseksi potilaalle, jonka laitteiston avulla voidaan höyrystää normaali-ilmanpaineessa lähellä käyttöympäristön lämpötilaa 25 kiehuvia nesteitä. Erityisesti tarkoituksena on saada aikaan desfluraani-nimisen anestesia-aineen annostelemiseksi laitteisto. Tarkoituksena on edelleen saada aikaan yksinkertainen ja turvallinen laitteisto anestesia-aineen annostelemiseksi potilaalle.

;30 Tarkoituksena on myös aikaansaada automaattisesti toimiva ratkaisu anestesia-aineen annostelemiseksi. Tarkoituksena on lisäksi aikaansaada anestesia-aineen annostelemiseksi sellainen laitteisto, joka soveltuu hyödynnettäväksi myös perinteisten anestesia-aineiden annostuksessa.

35 Tarkoituksena on vielä aikaansaada anestesia-aineen li r o / ^ o

U U

annostelemiseksi sellainen laitteisto, jota voidaan hyödyntää perinteisten tuorekaasusekoituslaitteistoratkaisujen yhteydessä hyödyntäen siten myös olemassa olevia 5 minimihappipitoisuuden turvaavia mekanismeja.

Keksinnön tunnusomaiset piirteet on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa.

10 Anestesiassa potilaalle johdetaan kaasua, joka yleensä on hapen ja typpioksiduulin seos. Tällaisesta kaasusta käytetään nimitystä tuorekaasu. Anestesianesteen höyrystysratkaisusta riippuen tuorekaasu ohjataan joko suoraan potilaalle anestesianestettä sisältävän 15 nestesäiliön ohittaen, jolloin nestesäiliöstä peräisin oleva kaasuvirtaus yhtyy ennen potilaan hengitysteitä tähän ns. päävirtaukseen, tai siten että osa kaasuvirtauksesta ns. sivuvirtaus ohjataan anestesianestettä sisältävän nestesäiliön läpi, jossa 20 kaasuun sekoittuu nestesäiliöstä höyrystyvä anestesiahöyry johtaen siihen, että säiliöstä ulos tuleva virtaus on suurempi kuin säiliöön johdettu virtaus ja osa kaasuvirtauksesta ohjataan nestesäiliön ohi yhdistyen myöhemmin nestesäiliön kautta kulkevaan virtaukseen.

25

Keksintö perustuu siihen, että säädetään kaasutilan ja nestetilan käsittävästä nestesäiliöstä poistuva virtaus vastaamaan potilaskiertoon syötettävää haluttua anesteettiannosta tarpeen vaatiessa aina silloin, kun 30 anesteettiannos pyrkii liikaa poikkeamaan asetetusta 4 arvosta. Edullisesti tarkoituksena on siis tavalla tai toisella mitata potilaalle johdettavan kaasun anesteettipitoisuutta leikkauksen aikana ja pitoisuuden poiketessa halutuista arvoista muuttaa 35 anesteettipitoisuutta siten, että saavutetaan haluttu 6 ^‘,0 0 pitoisuus. Kiehumispisteen alapuolella nestesäiliön kaasutilasta tulevan virtauksen anesteettipitoisuus pyrkii muuttumaan olosuhteiden muuttuessa. Keksinnön mukaisesti anestesian aikana potilaalle johdettavan 5 virtauksen anesteettipitoisuutta seurataan ja pitoisuuden muuttuessa säädetään virtausta, jotta haluttu anesteettipitoisuus pysyisi asetetuissa rajoissa.

Keksinnön mukaisessa ratkaisussa ei siis ole 10 välttämätöntä suorittaa anestesianesteen lämmitystä tai jäähdytystä. Termostointi johonkin tiettyyn lämpötilaan ei ole myöskään tarpeen. Anestesianestesäiliötä voidaan säilyttää anestesian aikanakin samassa lämpötilassa missä ympäristö on, joten oikean lämpötilan saavuttamiseen ei 15 kulu aikaa. Nestesäiliön lämpöeristyskään ei ole välttämätön. Tämän keksinnön mukaisesti havaitun anesteettipitoisuuden perusteella pienennetään tai suurennetaan anestesianestesäiliöstä kohti potilasta tulevaa virtausta. Nesteen höyrystyessä anestesianesteen 20 lämpötila laskee, jolloin nesteen höyrystyminen puolestaan vähenee. Keksinnön mukaista ratkaisua hyväksikäytettäessä höyrystymismäärissä tapahtuvat muutokset pystytään havaitsemaan ja säätämään anestesia-ainetta sisältävän kaasun virtaus olosuhteiden 25 mukaiseksi.

Anesteettipitoisuuden säätämiseksi tulisi siis nestesäiliön kaasutilasta lähtöisin olevan virtauksen säätö suorittaa tarpeen vaatiessa anesteettipitoisuuden 30 poiketessa halutusta pitoisuudesta. Säätö tapahtuu mieluiten tietyin aikavälein eli jaksottaisesti. Sen mukaisesti virtaus pysyy tietyn hetken ajan samana, kunnes anesteettipitoisuuden muuttuessa virtaus säädetään uudelleen, jolloin kaasun virtaus tapahtuu taas 35 viimeisimmän säädön mukaisesti siihen hetkeen asti, kun * f"; O / s n η y£ H Ob säätö on jälleen suoritettava uudelleen, jne. Edullisesti säätö suoritetaan vähintään 30 sekunnin välein. Vielä edullisempana voidaan pitää vähintään 20 sekunnin välein tapahtuvaa säätöä. Myös 5-10 sekunnin välein tehtävä 5 säätö on hyvä, mutta edullisimmin se tulisi tapahtua 10-20 sekunnin välein. Anesteettipitoisuutta voidaan valvoa jatkuvasti tai vaikkapa yhtä tiheästi kuin anesteettipitoisuuden säätö on tarkoitus suorittaa.

10 Potilaalle johdettavan anestesia-aineen pitoisuuden määritys voidaan suorittaa usealla tavalla. Edullisesti se kuitenkin tapahtuu mittaamalla anesteetti- ja tuorekaasuvirtaus. Lisäksi tunnetaan erilaisia analysaattoreita kuten esim infrapuna-analysaattori, jota 15 myös voidaan käyttää pitoisuuden mittauksessa hyväksi.

Anesteettivirtauksen mittaus suoritetaan edullisesti ennen kuin nestesäiliön kaasutilasta lähtenyt virtaus yhtyy sen ohittaneeseen tuorekaasuvirtaukseen. Jos 20 nestesäiliöstä tulee vain anestesiahöyryä, niin tämä mittaus riittää. Jos sen sijaan osa tuorekaasusta ohjataan nestesäiliön kaasutilan kautta, niin potilaan hengitettäväksi tarkoitetun kaasun anesteettipitoisuuden määrittämiseksi tulee tuntea myös kaasutilaan tuleva 25 virtaus tai höyrystettävän nesteen lämpötila. Mitattaessa tuleva virtaus anesteetin määrä saadaan poistuvan ja tulevan virtauksen erotuksena. Lämpötilamittaus kertoo anesteettivirtauksen suhteellisen osuuden kaasutilasta lähteneessä virtauksessa. Edellyttäen, että 30 tuorekaasuvirtaus jo tunnetaan potilaskiertoon ohjattava anesteettipitoisuus saadaan edullisesti anesteettivirtauksen osuutena tuorekaasu- ja anesteettivirtauksen summasta.

8 C o i C ο

7 c. h O U

Keksinnön mukainen laitteisto käsittää nestesäiliön, jonka nestetilasta anestesianeste höyrystyy kaasutilaan, ja josta anestesia-ainetta sisältävä kaasu johdetaan säiliöstä ulos johtavan aukon tai johdon kautta potilasta 5 kohden. Edelleen tarvitaan yksi tai useampi mittauselin, jolta tuleva signaali johdetaan edullisesti ohjauselimelle, joka tulkitsee saamansa tiedon potilaalle virtaavan anesteetin määräksi ja vertaa tulosta muistiin tallennettuun höyrystyneen anestesia-aineen haluttuun 10 määrään. Näiden poiketessa toisistaan ohjauselin suorittaa säätöelimen avulla korjauksen. Ennen potilasta höyrystynyt anestesia-aine sekoitetaan muuhun potilaan hengittämään kaasuun kuten tuorekaasuun.

15 Jos halutaan voidaan nestesäiliötä tarvittaessa lämmittää, jonka avulla varmistetaan nesteen kiehuminen ja höyryn tuotto silloinkin, kun passiivinen lämmön johtuminen ympäristöstä ei ole riittävä. Tässäkään tapauksessa nestesäiliön termostointi tai lämmöneristys 20 ei ole välttämätön, sillä mittauselimen avulla tiedetään höyrystyneen anestesia-aineen määrä, jonka virtausta potilaalle säädetään. Lämmitys sopii erityisesti sellaiseen ratkaisuun, jossa kaasutilaan ei ohjata tuorekaasua, jolloin kaikki kaasu, mikä kaasutliasta 25 poistuu on hörystynyttä anestesia-ainetta.

Vaihtoehtoisena ratkaisuna lämmitykselle osa tuorekaasuvirtauksesta voidaan johtaa kulkemaan nestesäiliössä olevan kaasutilan kautta. Tätä varten '30 tuorekaasun virtauskanavaan muodostetaan haaroittumiskohta josta lähtee toisaalta nestesäiliön ohi johtava virtauskanava ja toisaalta nestesäiliön kaasutilaan johtava virtauskanava. Tällöin anestesiakaasun annostus on kaksivaiheinen: 35

II

9 r γ· . < c y i.L\ 0 0

Ensimmäisessä vaiheessa nestesäiliön lämpötilan ylittäessä sen sisältämän nesteen kiehumispisteen höyry purkaantuu säiliössä vallitsevan paineen ansiosta potilaspiiriin ilman, että nestesäiliön läpi tarvitsee 5 johtaa osaa tuorekaasuvirtauksesta. Purkautuvan virtauksen säätö suoritetaan nestesäiliön ohi mitatun virtauksen suuruuden ja nestesäiliöstä ulos johdetun virtauksen, joka on 100% anestesiahöyryä, perusteella siten, että näiden virtausten yhdistyessä saatavan 10 seoksen anesteettipitoisuus vastaa haluttua arvoa.

Toisessa vaiheessa, kun höyryn tuotto ei riitä halutun anesteettipitoisuuden saavuttamiseen, johdetaan osa tuorekaasuvirtauksesta nestesäiliön kautta.

15 Nestesäiliöstä poistuvan anestesiakaasun virtaus saadaan nestesäiliöstä poistuvan ja siihen johdetun virtauksen erotuksena. Säätöelimen avulla nestesäiliön kautta kulkeva virtaus säädetään siten, että nestesäiliön kautta kulkevan virtauksen yhdistyessä nestesäiliön ohi 20 johdettuun virtaukseen saatavan seoksen anesteettipitoisuus vastaa haluttua arvoa.

Tulo- ja lähtövirtauksen erotukseen perustuva annostus voidaan korvata höyrystyvän nesteen lämpötilan 25 mittauksella. Nestesäiliöstä ulos johdetun virtauksen anestesiahöyrypitoisuus määräytyy nesteen höyrynpaineen mukaisesti, joten tunnettaessa nestesäiliöstä poistuva virtaus ja nesteen lämpötila, tunnetaan myös nestesäiliöstä poistuva anestesiahöyryvirtaus.

•30 Erityisesti lämpötilan ollessa lähellä kiehumispistettä, höyrynpaineen ja näin ollen myös nestesäiliöstä ulos johdetun virtauksen pitoisuus on jyrkästi lämpötilan funktio edellyttäen tarkkaa lämpötilan mittausta.

10 9246b

Keksintöä kuvataan tarkemmin viittaamalla oheisiin patenttipiirrustuksiin, joissa kuva 1 esittää kaaviokuvan, jossa keksinnön mukainen laitteisto on esillä, 5 kuva 2 esittää kaaviokuvan, jossa keksinnön mukainen vaihtoehtoinen laitteisto on esillä, kuva 3 esittää kaaviokuvan, jossa keksinnön mukainen vaihtoehtoinen laitteisto on esillä, kuva 4 esittää kaaviokuvan, jossa keksinnön mukainen 10 vaihtoehtoinen laitteisto on esillä.

Kuvioissa 1, 2, 3 ja 4 on lähinnä esitetty kaaviokuvia potilaan nukutuksessa käytettävistä ratkaisuista. Näistä kaaviokuvista käy ilmi mm eräitä edullisia keksinnön 15 mukaisia laitteistoja erityisesti käytettäessä anesteesia-aineena lähellä huoneen lämpötilaa kiehuvaa desfluraania. Näissä ratkaisuissa kaasuvirtauksia säiliöistä 1, 2 ja 3 säätävinä eliminä toimivat venttiilit 4 ja 5, jotka ovat edullisesti 20 neulaventtiilejä. Tuorekaasu koostuu esimerkiksi joko hapen ja typpioksiduulin tai vaihtoehtoisesti hapen ja ilman seoksesta. Happi on säiliössä 1, kun taas säiliössä 2 on typpioksiduuli ja säiliössä 3 ilma. Venttiilillä 6 valitaan jompi kumpi säiliöiden 2 tai 3 kaasuista.

25 Säiliöstä 1 johtavaan johtoon 7 ja säiliöistä 2 ja 3 johtavaan johtoon 8 on liitetty virtausta rajoittavat elimet 9 ja 10. Näiden elimien molemmilta puolilta johtavat mittauskanavat 11, 12, 13 ja 14 mittauselimille 30 15 ja 16, jotka ovat edullisesti paine-eroa mittaavia elimiä. Paine-erosta kyetään tunnetulla tavalla havaitsemaan virtausmäärät.

Säiliöistä johtavat johdot 7 ja 8 yhtyvät myöhemmin ja 35 tämä yhdistynyt kaasujen virtaus jaetaan kuvioissa 1, 2 11

r r» . ' O

V LH 00 ja 3 esitetyissä ratkaisuissa kahteen osaan eli sivuvirtaukseen ja päävirtaukseen. Sivuvirtaus kiertää johtoa 17 pitkin nestesäiliölle 18 ja sieltä edelleen johtoa 19 pitkin yhdistyen johtoa 20 pitkin kulkevaan 5 päävirtaukseen. Yhdistynyt pää- ja sivuvirtaus kulkevat johtoa 21 pitkin ventilaatioyksikölle 22 ja sieltä edelleen potilaalle 23. Potilaan kautta kiertänyt kaasu johdetaan takaisin ventilaatioyksikölle, josta se joko kierrätetään puhdistettuna takaisin potilaalle tai ulos 10 johtoa 24 pitkin.

Kuviossa 4 esitetyssä ratkaisussa säiliöistä 1, 2 ja 3 johtavat johdot 7 ja 8 yhtyvät myös myöhemmin, mutta tämä yhdistynyt kaasujen virtaus jatkaa johtoa 20 pitkin, 15 jolloin kuvioista 1, 2 ja 3 poiketen virtaus ei kulje nestesäiliön 18 läpi vaan ohittaa sen. Nestesäiliöltä tuleva johto 19 ja säiliöiltä 1, 2 ja 3 tuleva johto 20 yhtyvät ja yhdistynyt virtaus jatkaa johtoa 21 pitkin kohti venttilaatioyksikköä 22 ja potilasta 23 kuten 20 kuviossa 1, 2 ja 3 esitetyissä ratkaisuissakin.

Sivuvirtaus on kuvioissa 1, 2 ja 3 saatu aikaan sijoittamalla johtoon 20, jota pitkin päävirtaus etenee, virtausta rajoittava elin 25. Tämä elin siis estää kaiken 25 virtauksen suuntautumisen johdon 20 kautta.

Johtoon 17, jota pitkin sivuvirtaus ohjautuu nestesäiliölle 18, on lisäksi kytketty sulkuelin 26, jonka avulla tätä johtoa pitkin tapahtuva virtaus voidaan 30 estää. Se on edullisesti ns. auki-kiinni venttiili.

Venttiili avataan vain silloin, kun tarvittavaa anesteettivirtausta ei voida saavuttaa ilman sivuvirtausta eli silloin kun höyryn tuotto ei muutoin ole riittävä.

35 ,- r\ . r r- 12

Kuvioissa 1-4 esiintyvä nestesäiliö 18 käsittää nestetilan 27 ja kaasutilan 28. Nestetilassa oleva anestesianeste höyrystyy kaasutilaan, josta anestesia-aine jatkaa johtoa 19 pitkin kohden potilasta.

5

Kiehumispisteen alapuolella potilaalle johdettavan anesteettipitoisuuden määrittämisessä tarvittavien anesteettivirtauksen ja tuorekaasuvirtauksen määrittämiseen on useita vaihtoehtoja. Kuvioista 1, 2 ja 10 3 käy ilmi eräitä edullisia ratkaisuja.

Kuviossa 1 esitetyssä hyvin edullisessa ratkaisussa nestesäiliön 18 kaasutilasta 28 lähtevä virtaus mitataan mittauselimellä 29, joka on edullisesti paine-eroa mittaava elin. Tämän mittauselimen molemmilta puolilta 15 johtavat mittauskanavat 30 ja 31 johdossa 19 olevan virtausta rajoittavan elimen 32 molemmille puolille. Nestesäiliöön tuleva virtaus mitataan mittauselimellä 33, joka on myös edullisesti paine-eroa mittaava elin. Mittauselimeltä johtavat mittauskanavat 34 ja 35 johdossa 20 17 sijaitsevan virtausta rajoittavan elimen 36 molemmille puolille. Anesteettivirtaus saadaan näiden kahden eri mittauselimillä 29 ja 33 mitatun virtauksen erotuksena. Tuorekaasuvirtaus saadaan mittauselimiltä 15 ja 16.

25 Kuviossa 2 päävirtausta ohjaavassa johdossa 20 sijaitsevan virtausta rajoittavan elimen 25 molemmilta puolilta johtavat mittauskanavat 37 ja 38 mittauselimelle 39, joka mittaa edullisesti paine-eron, jonka avulla kyetään tunnistamaan tätä johtoa pitkin tapahtuva 30 virtaus. Kun tämä päävirtaus tunnetaan, ja kun lisäksi tunnetaan säiliöistä johtavia johtoja 7 ja 8 pitkin tapahtuva virtaus, joka on mitattu mittauselimillä 15 ja 16, niin johtoa 17 pitkin tapahtuva sivuvirtaus saadaan selville vähentämällä kokonaistuorekaasuvirtauksesta

II

13 c n / < ο

✓ L. m’ O U

päävirtaus. Anesteettivirtaus saadaan vähentämällä tämä sivuvirtaus mittauselimellä 29 mitatusta virtauksesta.

Kuvion 3 tapauksessa tuorekaasuvirtaus on selvitetty 5 kuten edellä. Anesteettivirtaus saadaan mittaamalla sivuvirtaus nestesäiliön 18 jälkeen jo aiemmin kuvatulla johtoon 19 kytketyllä mittauselimellä 29. Sivuvirtaus sisältää nestesäiliöltä höyrystynyttä anestesia-ainetta, jonka osuus riippuu nesteen höyrynpaineesta. Tämä 10 puolestaan saadaan määrättyä lämpötilan mittaustiedon perusteella. Sitä varten nestesäiliöön, joka siis käsittää nestetilan 27 ja kaasutilan 28, on kytketty mittauselin 40, mikä mittaa nesteen lämpötilan. Jotta lämpötilamittauksen avulla saatu tieto höyrystymisestä 15 vastaisi mahdollisimman tarkoin todellisuutta, tulisi välttää kiehumispisteen lähellä olevia lämpötiloja.

Myös kuvioissa 1 ja 2 esitetyissä ratkaisuissa nestesäiliön 18 nestetilassa 27 olevan anestesianesteen 20 lämpötilaa seurataan mittauselimen 40 avulla.

Lämpötilamittaus ei ole kuitenkaan välttämätöntä, mutta se tarjoaa turvajärjestelmän, jolloin anesteettivirtaus voidaan määrittää kahdella eri tavalla eli kuten kuvioiden 1 ja 2 ja myös kuten kuvion 3 yhteydessä on 25 esitetty.

Nestesäiliöltä 18 pois johtavaan johtoon 19, jota pitkin höyrystynyt anestesia-aine ohjataan potilasta kohden, on edullisesti myös kytketty kuvioiden 1-4 tavoin sulkuelin 30 41, jonka avulla tätä johtoa pitkin tapahtuva virtaus voidaan tarvittaessa esim hätätilanteessa pysäyttää nopeasti. Se siis voi olla samanlainen kuin johdossa 17 oleva sulkuelin 26.

14 92^68

Edelleen kuvioiden 1-4 mukaisesti nestesäiliöltä pois johtavaan johtoon 19 on kytketty virtausta säätävä elin 42, joka on edullisesti venttiili. Säätö tapahtuu edullisesti venttiiliin kytketyn moottoriohjauksen 5 avulla. Tämän elimen avulla kyetään säätämään pää- ja sivuvirtauksen suhdetta ja siten myös potilaan hengittämän kaasun anesteettipitoisuutta. Säätö suoritetaan havaitun anesteettivirtauksen ja halutun anesteettivirtauksen erotuksen perusteella.

10

Virtausta säätävän elimen 42 ollessa sähköisesti säädettävä, on mahdollista elimen rakenneratkaisuista riippuen, että sähkökatkoksen sattuessa se jää auki asentoon. Tällöin seurauksena voi olla anestesianesteen 15 kiehuessa ylisuuri anesteettipitoisuus. Tämä estetään sulkuelimen 41 avulla, joka sulkee kaasutilasta 28 ulos tulevan johdon 19 automaattisesti sähkövirran katketessa. Sulkuelin 26 toimii vastaavasti kaasutilaan johtavassa kanavassa.

20

Edelleen kuviossa 4 on esitetty eräs mahdollinen tapa anesteettipitoisuuden määrittämiseksi. Tässä tapauksessa ei siis johdeta mitään sivuvirtausta nestesäiliön kaasutilan 28 kautta. Höyryn virtaus sieltä ulos '25 johtavaan johtoon 19 alkaa, kun sulkuelin 41 avataan.

Kaasutilassa vallitseva paine ajaa höyryn kohti johtoa 20 kulkevaa päävirtausta, johon höyry sekoittuu ennen potilaalle johtamista. Jos höyryn kehitys nestesäiliössä heikkenee, aloitetaan anestesianesteen lämmitys. Sitä 30 varten nestesäiliöön on kytketty nesteen lämpötilaa säätävä elin 43, joka on edullisesti lämmityselementti.

Tällöin on edullista seurata nestetilassa 27 olevan nesteen lämpötilaa mittauselimellä 40. Mittauselimellä 29, joka siis edullisesti mittaa johdossa 19 olevan 35 virtausta rajoittavan elimen 32 eri puolilla vallitsevaa 15 e,- o ,·; ' o paine-eroa, kyetään määrittämään johdossa 19 virtaavan anestesia-aineen määrä. Anesteettipitoisuus pystytään laskemaan, kun tunnetaan kaasusäiliöistä 1, 2 ja 3 johtavista johdoista 7 ja 8 mittauselimillä 15 ja 16 5 havaitut paine-erot, joiden perusteella saadaan edelleen selville virtaus. Kun tunnetaan johtojen 7 ja 8 yhteenlasketut virtausmäärät, kyetään nestesäiliöstä pois johtavassa johdossa 19 sijaitsevan virtausta säätävän elimen 42 avulla säätämään johdon 19 kautta tapahtuva 10 anestesia-aineen virtaus sellaiseksi, että potilaan hengittämän kaasun anesteettipitoisuus vastaa haluttua arvoa.

Kuvioissa 1-4 esiintyviltä mittauselimiltä 15, 16, 29, 15 33, 39 ja 40 viedään mittaustiedot edullisesti ohjauselimelle 44, mikä on edullisesti mikroprosessori ja mikä kykenee suorittamaan matemaattisia laskutoimituksia ja tulosten vertailuja ennalta syötettyihin arvoihin. Mittaustulosten perusteella ohjauselin kykenee 20 edullisesti ohjaamaan virtausta säätävän elimen 42 toimintaa, jotta oikea anesteettipitoisuus saavutettaisiin. Myös sulkuelinten 26 ja 41 ja venttiilin 6 sekä nesteen lämpötilaa säätävän elimen 43 toimintaa ohjataan edullisesti ohjauselimeltä 44.

25

Ohjauselimen avulla kyetään höyrystyneen anesteesia-aineen virtausta tarkkailemaan riittävän usein ja tarvittaessa säätämään virtausta säätävän elimen 42 avulla. Potilaan hengittämän kaasun anesteettipitoisuutta 30 olisi siten hyvä tarkkailla jatkuvasti tai toistuvasti, f ’ ja jos aihetta on, niin näin saadun tuloksen perusteella joko lisätään tai vähennetään johtoa 19 pitkin tapahtuvaa anestesia-aineen virtausta. Toistuva tarkkailu tai virtauksen säätö tapahtuu edullisesti vähintään 30 35 sekunnin välein.

Γ . O ; ' Γ.

16 VilSUO

Keksintö ei mitenkään rajoitu edellä esitettyihin sovellutusmuotoihin, vaan patenttivaatimusten puitteissa voidaan keksinnön eri yksityiskohtia muunnella.

5 Virtausmittaus voidaan suorittaa muullakin tavoin kuin mittaamalla pelkästään paine-eroa virtausta rajoittavan elimen molemmin puolin. Eräs vaihtoehtoinen ratkaisu perustuu yleisesti tunnettuun massavirtausmittaukseen.

10 Anesteettipitoisuuden määritys voi tapahtua muullakin tavalla kuin edullisen virtausmittauksen tai lämpötilamittauksen avulla. Eräs mahdollisuus on käyttää vaikkapa jotain spektrometriä kuten esim infrapunaspektrometriä.

15

Pitoisuuden määritys ei myöskään ole sidottu johonkin tiettyyn kuvioissa esitettyyn kohtaan, vaan keksinnön kannalta on oleellisinta, että potilaan hengittämän kaasun anesteettipitoisuus saadaan selville. Siten 20 pitoisuus voitaisiin kuvioiden esityksistä poiketen mitata vasta päävirtauksen ja sivuvirtauksen yhdistymisen jälkeen esim johtoa 21 pitkin virtaavasta kaasusta.

Myöskään pitoisuuden määrityksessä käytettävien 25 mittauselimien lukumäärällä ei ole keksinnön kannalta merkitystä, vaan oleellisinta on, että anesteettipitoisuus saadaan selvitettyä, mikä tapahtuu edullisimmin mittaamalla anestesiahöyrystä vapaa tuorekaasuvirtaus sekä tuorekaasuvirtauksesta vapaa 100 30 prosenttinen anestesiahöyryvirtaus. Tuorekaasun # kokonaisvirtaus voidaan myös kahden eri mittauselimen 15 ja 16 sijasta mitata yhdellä mittauselimellä yhteisestä johdosta. Kuvion 1 tapauksessa kokonaisvirtaus saadaan myös selville vaikkapa mittaamalla päävirtaus johdosta 20 35 ja sivuvirtaus johdosta 17.

Il

J <L· S O U

17

Kuviossa 4 on esitetty mahdollisuus lämmittää nestesäiliössä olevaa nestettä höyrystymisen jouduttamiseksi nesteen lämpötilaa säätävän elimen 43 5 avulla. Yhtä hyvin nesteen lämpötilaa säätävä elin voisi myös laskea nesteen lämpötilaa, jolloin kyseinen elin toimisi jäähdytyselimenä. Tällainen elin voitaisiin kytkeä vaikkapa kuviossa 1 kuvatussa ratkaisussa esitettyyn nestesäiliöön.

10

Kuvioiden yhteydessä kuvattuja ratkaisuja voidaan hyödyntää muidenkin anesteettien kuin pelkästään desfluraanin höyrystämisessä.

Claims (15)

1. Laitteisto anestesia-aineen annostelemiseksi potilaalle, joka laitteisto koostuu nestesäiliöstä (18), joka sulkee sisäänsä nestetilan (27), jossa höyrystettävä 5 ja nestemäinen anestesia-aine sijaitsee, ja kaasutilan (28), jonne nestettä höyrystyy ja johdosta (19), jota pitkin kaasutilasta (28) poistuu nestetilasta höyrystynyt kaasu, ja johdosta (20), jota pitkin kaasutilan (28) ohittaen potilaalle johdetaan kaasua yhdestä tai 10 useammasta säiliöstä (1,2,3) sekoittuen ennen potilaalle joutumista johtoa (19) pitkin virtaavaan anestesia-ainetta sisältävään kaasuun, tunnettu siitä, että johonkin anestesia-aineen kulkureitille, joka alkaa nestesäiliön nestetilasta (27) ja päättyy potilaan 15 hengitysteihin, on kytketty vähintään yksi mittauselin (29 tai 40), jolta saatu mittaustulos tuottaa ainakin osan siitä tiedosta, joka tarvitaan potilaalle hengitettäväksi tarkoitetun kaasuseoksen anesteesia-aineen annostuksen määrittämiseen, ja joka mittauselin on 20 kytketty ohjauselimeen (44), joka vertaa mitattua annosta muistiin tallennettuun haluttuun arvoon, ja joka ohjauselin on yhteydessä virtausta säätävään elimeen (42), joka on venttiili, ja joka on kytketty kaasutilasta • (28) kohti potilasta anestesia-ainetta kuljettavaan 25 johtoon (19) ja jonka virtausta säätävän elimen avulla tässä johdossa kulkevaa virtausta voidaan säätää annoksen poiketessa halutusta arvosta.

2. Vaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, 30 että mittauselin (29) on kytketty nestesäiliön kaasutilan (28) ja ennen potilasta olevan ventilaatioyksikön (22) välillä sijaitsevaan johtoon (19,21). Il C o , X c 2 L· H D C

3. Vaatimuksen 1 tai 2 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mittauselin (29) on kytketty nestesäiliön kaasutilasta lähtevään johtoon (19) ennenkuin tätä johtoa pitkin virtaava kaasu yhdistyy nestesäiliön ohittavaan 5 virtaukseen, joka kulkee johtoa (20) pitkin.

4. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mittauselin (29) on spektrometri.

5. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mittauselin (29) on virtausta mittaava elin.

6. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen laitteisto, 15 tunnettu siitä, että mittauselin (29) on paine-eroa mittaava elin, joka mittaa paine-eron johdossa (19) sijaitsevan virtausta rajoittavan elimen (32) molemmilta puolilta.

7. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että mittauselin (29) on massavirtausta mittaava elin.

8. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen laitteisto, 25 tunnettu siitä, että yhdestä tai useammasta säiliöistä (1,2,3) tuleva yksi tai useampi johto (7,8) on kytketty nestesäiliön (18) ohittavaan johtoon (20) siten, että säiliöstä (1,2,3) johdettava kaasu ohittaa kokonaisuudessaan nestesäiliön (18), jolloin ,30 nestesäiliöstä tulevaa johtoa (19) pitkin virtaa vain nestetilasta höyrystynyttä anestesia-ainetta, kunnes johtoja (19,20) pitkin tapahtuvat virtaukset yhtyvät. » O O / c· > L. “ΐ O

9. Jonkin edellisen vaatimuksen 1-7 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että yhdestä tai useammasta säiliöstä (1.2.3) kaasua poisjohtava yksi tai useampi johto (7,8) on yhdistetty nestesäiliöön (18) johdon (17) välityksellä 5 ohjaten kaasua nestesäiliön kaasutilan (28) kautta potilaalle, kun lisäksi vähintään yhdestä säiliöstä (1.2.3) tuleva johto (7,8) on yhdistetty nestesäiliön (18) kaasutilan (28) ohittavaan virtaukseen, joka tapahtuu johtoa (20) pitkin. 10

10. Vaatimuksen 9 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että useammalta kuin yhdeltä säiliöiltä (1,2,3), joka sisältää potilaalle hengitettäväksi tarkoitettua kaasua, tulevat johdot (7,8) yhtyvät enenkuin virtaus jakaantuu 15 nestesäiliön (18) ohittavaan virtaukseen, joka tapahtuu johtoa (20) pitkin, ja nestesäiliön kaasutilaa (28) kohden suuntautuvaan virtaukseen, joka tapahtuu johtoa (17) pitkin. 20 li. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että yhden tai useamman käytössä olevan säiliön (1,2,3) ja potilaan väliin nestesäiliön (18) ja sieltä lähtevän johdon (19) ulkopuolelle on yhteen tai useampaan johtoon (7,8,17,20,21) kytketty vähintään yksi 25 mittauselin (15,16,33,39) näistä säiliöistä tulevan anestesia-aineesta vapaan kokonaiskaasuvirtauksen selvittämiseksi.

12. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen laitteisto, 30 tunnettu siitä, että yhdestä tai useammasta säiliöistä (1.2.3) potilaalle johdettavan kokonaiskaasuvirtauksen mittaamiseksi kytketään yhteen tai useampaan tällaisesta säiliöstä tulevaan johtoon (7,8) mittauselin (15,16),

21 S' L Li D b jolloin nestesäiliötä (18) kohden tapahtuva kaasuvirtaus saadaan selville kytkemällä joko nestesäiliön (18) ohittavaan johtoon (20) mittauselin (39) tai nestesäiliön (18) kaasutilaan (28) kaasua tuovaan johtoon (17) 5 mittauselin (33).

13. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että nestesäiliöön (18) on kytketty mittauselin (40), joka mittaa nestetilassa (27) olevan 10 anestesianesteen lämpötilaa, ja nestesäiliön kautta tapahtuvan kaasuvirtauksen mittaamiseksi on vähintään yhteen kaasutilaan (28) kytkettyyn johtoon (17,19) kytketty mittauselin (29,33), ja lisäksi nestesäiliön ohittavan virtauksen mittaamiseksi on yhdeltä tai 15 useammalta säiliöltä (1,2,3) lähtevään yhteen tai useampaan johtoon (7,8) tai nestesäiliön ohittavaan johtoon (20) kytketty vähintään yksi mittauselin (15,16,39).

14. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että virtausta säätävä elin (42), joka on venttiili, on edullisesti moottorikäyttöinen.

15. Jonkin edellisen vaatimuksen mukainen laitteisto, ‘25 tunnettu siitä, että ohjauselin (44) on prosessori. r. r> . / o 7<:^Οο