DE69630181T2

DE69630181T2 - Anästhesiegerät

Info

Publication number: DE69630181T2
Application number: DE69630181T
Authority: DE
Inventors: Georgios Psaros; Rolf Castor
Original assignee: Maquet Critical Care AB
Current assignee: Maquet Critical Care AB
Priority date: 1995-09-12
Filing date: 1996-07-30
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2016-07-31
Also published as: US5771882A; DE69630181D1; SE9503141D0; EP0761249B1; EP0761249A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Anästhesiegerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die SE-B-430 213 beschreibt einen Respirator mit einem Atemkreis mit einer Inspirationsleitung, einer Exspirationsleitung und einem Trachealtubus zum Verbinden des Respirators mit einem Patienten. Gas kann von einer ersten Gasquelle in dem Respirator über die Inspirationsleitung und den Trachealtubus zu dem Patienten geleitet werden. Gas kann auch von einer zweiten Gasquelle über eine separate Gasleitung direkt dem Trachealtubus zugeführt werden. Ein Narkosegas kann unter anderem direkt zu der Verbindungsleitung transportiert werden. Gas kann kontinuierlich oder entsprechend einem spezifischen Muster, z. B. während eines anfänglichen Teils einer Inspiration, zugeführt werden. Gasflüsse werden mit von einer Steuervorrichtung gesteuerten Ventilen geregelt.
Jedoch kann das Regeln dieser Ventile eher kompliziert sein, da die Steuerung von Gasen und Gasflüssen involviert ist. Alle Leitungen erzeugen Flusswiderstände und kompressible Räume. Gasflüsse von zwei Leitungen (der Inspirationsleitung und der separaten Gasleitung) müssen koordiniert werden und auch zum Mischen veranlasst werden. Allgemein gesprochen währe ein einfacheres, zuverlässigeres und einfacher zu steuerndes Anästhesiegerät wünschenswert.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Anästhesiegerät zu schaffen, das die beschriebenen Probleme eliminiert.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch erzielt, dass das Anästhesiegerät gemäß dem Oberbegriff entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ausgebildet ist.
Anstelle gasförmiges Narkosemitte dem Atemkreis zuzuführen, wird das Narkosemittel mit Hilfe einer Mikropumpe in Tropfen zugeführt. In anderen Worten wird es in Form von Mikrotrop fen, vorzugsweise mit einem Durchmesser kleiner als 100 nm, zugeführt. Das ermöglicht es, dass die Zufuhr innerhalb des Verbindungsmitteln stattfindet, d. h. sehr nahe am Patienten. Die winzigen Mikrotropfen werden in dem Verbindungsmittel rasch verdampft. Die Konzentration des Narkosemittels kann rasch und zuverlässig variiert werden, wenn Narkosemittel zugeführt wird. Keine zusätzlichen Gasleitungen mit damit zusammenhängenden Flusswiderständen und Komprimierbarkeit sind notwendig.
Vorteilhafte Verbesserungen des Anästhesiegeräts gemäß der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Mikropumpe besteht passender Weise aus einer piezoelektrischen Pumpe. Derartige Pumpen sind wohlbekannt in der Tintenstrahltechnik und erfordern keine detaillierte Beschreibung. Die physikalischen Eigenschaften des flüssigen Narkosemittels wie sein Molekulargewicht, Verdampfungsdruck, Oberflächenspannung und Verdampfungswärme werden in die Steuereinheit der Mikropumpe einprogrammiert. Die Größe der Tropfen kann dann mit extremer Genauigkeit geregelt werden.
Auf gleiche Art wie beim Stand der Technik kann Narkosemittel während eines Teils des Atemzyklus, z. B. während eines anfänglichen Teils der Inspirationsphase zugeführt werden.
In einer Ausführungsform des Anästhesiegeräts kann die Zufuhr von Narkosemittel basierend auf dem momentanen Atemgasfluss und einem Referenzwert für die Endkonzentration des Narkosemittels geregelt werden. Die Steuerung kann z. B. dadurch verfeinert werden, dass die Temperatur und der Druck des Atemgases und die Temperatur des flüssigen Narkosemittels berücksichtigt werden. Diese Parameter können gemessen und/oder geregelt werden, um die vorbestimmten Werte zu erzielen. Die Endkonzentration kann auch durch einen Konzentrationsmesser gesteuert werden.
Um die Verdampfung der Tropfen flüssigen Narkosemittels zu erleichtern, kann ein Verdampfungsmittel derart in dem Verbindungsmittel angeordnet sein, dass die Tropfen von der Mikropumpe auf das Verdampfungsmittel fallen und verdampfen. Die Temperatur des Verdampfungsmittels kann entsprechend den Verdampfungscharakteristika des flüssigen Narkosemittels geregelt werden.
Eine Mehrzahl von Behältern, die unterschiedliches flüssiges Narkosemittel enthalten, können parallel in der Dosiereinheit angeordnet sein und über eine Ventileinheit, die jeweils nur die Abgabe flüssigen Narkosemittels aus einem Behälter erlaubt, mit der Mikropumpe verbunden sein. Das ermöglicht es, das Narkosemittel rasch zu wechseln und eine Dosiereinheit zu schaffen, die viel kleiner ist als bekannte Narkosemittelverdampfer.
Ausführungsbeispiele des Anästhesiegeräts gemäß der Erfindung werden nun detaillierter unter Bezug auf die Figuren beschrieben, in denen
1 ein erstes Ausführungsbeispiel des Anästhesiegeräts gemäß der Erfindung zeigt;
2 eine Dosiereinheit in dem Anästhesiegerät zeigt; und
3 ein zweites Ausführungsbeispiel des Anästhesiegeräts gemäß der Erfindung zeigt.
Das Anästhesiegerät 2 in 1 ist an einen Patienten 4 angeschlossen, um ihn/sie mit einem Atemgas und einem Narkosemittel zu versorgen. Das Atemgas wird erzeugt, indem das Anästhesiegerät 2 an eine erste Gasverbindung 6A, eine zweite Gasverbindung 6B und eine dritte Gasverbindung 6C angeschlossen wird. Die Bestandteile des Atemgases wie zum Beispiel Sauerstoff (O₂) und Stickoxid (N₂O) werden über die Gasverbindungen zu einer Gasregeleinheit 8 geleitet. Die zugeführten Gasbestandteile werden in spezifischen Proportionen in der Gasregeleinehit 8 gemischt.
Der Atemrhythmus des Patienten 4 (Atemtiefe und Atemfrequenz) wird auch über die Gasregeleinheit 8 geregelt. Dadurch wird Atemgas dem Patienten 4 über eine Inspirationsleitung 10 und ein Anschlussmittel 14 zugeführt. Ein erstes Rückschlagventil 12 ist in der Inspirationsleitung 10 angeordnet, um die Flussrichtung des Atemgases zu steuern. Das Verbindungsmittel 14 kann aus einem Trachealtubus oder dergleichen bestehen.
Eine Dosiereinheit 16 ist mit dem Verbindungsmittel 14 verbunden, um Narkosemittel in Form von flüssigen Tropfen zuzuführen. Die Dosiereinheit 16, die unten detaillierter beschreiben werden wird, wird durch die Steuereinheit 18 gesteuert, die auch die Gasregeleinheit 8 steuert. Die Dosiereinheit 16 pumpt Narkosemittel in Form von Tropfen auf ein Verdampfungsmittel 20, um die Verdampfung des Narkosemittels zu erleichtern, bevor es mit dem Atemgas in die Lungen des Patienten 4 hineintransportiert wird.
Die Temperatur des Verdampfungsmittels 20 kann durch die Steuereinheit 18 geregelt werden.
Bei der Exspiration wird Atemgas über eine Exspirationsleitung 24 zu der Gasregeleinheit 8 zurückgeführt. Ein zweites Rückschlagventil 22 ist in der Exspirationsleitung 24 angeordnet, um die Flussrichtung zu steuern.
Das Anästhesiegerät 2 arbeitet als ein geschlossenes Kreissystem. Das bedeutet, dass soviel wie möglich des Atemgases nach der Exspiration wiederverwendet wird. Ein Kohlendioxidabsorber 26 ist daher in der Inspirationsleitung 10 angeordnet, um von dem Patienten 4 ausgeatmetes Kohlendioxid zu absorbieren. Ein Überdruckventil 28 ist auch in der Gasregeleinheit 8 angeordnet, um den Gasdruck in dem Atemkreis daran zu hindern, einen vorbestimmten Wert zu übersteigen (Überschussgas wird über das Überdruckventil abgeleitet, wenn dieser vorbestimmte Druck erreicht wird). Da das System geschlossen ist, wird eine minimale Menge Frischgas über die Gasverbindungen 6A, 6B, und 6C während einer Operation zugeführt. Jedoch ist der Fluss frischen Atemgases während der Einleitung der Narkose und der Erholung von dieser viel größer.
Die Steuerung der Zufuhr von Atemgas wird durch Messung einer Vielzahl von Parametern für das Atemgas in der Inspirationsleitung 10 und deren Berücksichtigung in der Abgabe der Steuereinheit 18 verfeinert. So wird die Temperatur mit einem ersten Thermometer 30, der Druck mit einem Druckmesser 32, der momentane Fluss mit einem Flussmesser 34 und die Konzentration mit einem Gasmesser 36 gemessen.
Die Abgabe wir nun detaillierter unter Bezug auf die Dosiereinheit 16 in 2 beschrieben. Die Dosiereinheit 16 weist einen ersten Behälter 38A für ein erstes Narkosemittel, einen zweiten Behälter 38B für ein zweites Narkosemittel, einen dritten Behälter 38C für ein drittes Narkosemittel, einen vierten Behälter 38D für ein viertes Narkosemittel und einen fünften Behälter 38E für ein fünftes Narkosemittel auf. Die Narkosemittel liegen in flüssiger Form vor und bestehen passender Weise aus Halothan, Enfluran, Desfluran, Isofluran und Sevofluran.
Ein zweites Thermometer 40A ist in dem ersten Behälter 38A angeordnet, um die Temperatur des ersten flüssigen Narkosemittels zu messen, ein drittes Thermometer 40B ist in dem zweiten Behälter 38B angeordnet, um die Temperatur des zweiten flüssigen Narkosemittels zu messen, ein viertes Thermometer 40C ist in dem dritten Behälter 38C angeordnet, um die Temperatur des dritten flüssigen Narkosemittels zu messen, ein fünftes Thermometer 40D ist in dem vierten Behälter 38D angeordnet, um die Temperatur des vierten flüssigen Narkosemittels zu messen und ein sechstes Thermometer 40E ist in dem fünften Behälter 38E angeordnet, um die Temperatur des fünften flüssigen Narkosemittels zu messen.
Die gemessenen Temperaturen werden zu der Steuereinheit 18 überführt. Die Thermometer 40A, 40B, 40C, 40D, 40E können auch aus Temperaturreglern zum Regeln der Temperaturen der flüssigen Narkosemittel auf eine vorbestimme Temperatur für jedes flüssige Narkosemittel bestehen.
Eine erste Flüssigkeitsleitung 42A von dem ersten Flüssigkeitsbehälter 38A führt zu einer Ventileinheit 44, eine zweite Flüssigkeitsleitung 42B von dem zweiten Behälter 38B führt zu der Ventileinheit 44, eine dritte Flüssigkeitsleitung 42C von dem dritten Behälter 38C führt zu der Ventileinheit 44, eine vierte Flüssigkeitsleitung 42D führt von dem vierten Behälter 38D zu der Ventileinheit 44 und eine fünfte Flüssigkeitsleitung 42E von dem fünften Behälter 38E führt zu der Ventileinheit 44. Die Ventileinheit 44 ist so ausgebildet, dass jeweils nur eine Flüssigkeitsleitung 42A, 42B, 42C, 42D, 42E Flüssigkeit an die Mikropumpe 46 abgeben kann. Die Mikropumpe 46 pumpt flüssiges Narkosemittel in der Form von Mikrotropfen, vorzugsweise kleiner als 100 nm im Diameter, heraus. Sowohl die Ventileinheit 44 als auch die Mikropumpe 46 werden durch die Steuereinheit 18 gesteuert. Die Mikropumpe 46 ist vorzugsweise eine piezoelektrische Pumpe.
3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des mit 50 bezeichneten Anästhesiegeräts gemäß der Erfindung. Das Anästhesiegerät 50, das an einen Patienten 52 angeschlossen ist, arbeitet als offenes System, d. h. kein Gas wird wiederverwendet. Die Gasbestandteile in dem Atemgas werden über einen ersten Gasanschluss 54A, einen zweiten Gasanschluss 54B und einen dritten Gasanschluss 54C zu dem Anästhesiegerät 50 geleitet. Wie in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel können die Gasbestandteile aus O₂ und N₂O bestehen. Die Gasbestandteile werden in spezifischen Verhältnissen in einer Gasregeleinheit 56 gemischt, die auch den Druck und Fluss des Atemgases zu dem Patienten 52 regelt.
Hier passiert das Atemgas über eine Inspirationsleitung 58 und ein Anschlussmittel 60 zu dem Patienten 52. Eine Dosiereinheit 62 ist mit dem Anschlussmittel 60 verbunden, um diesem Narkosemittel in Tropfenform zuzuführen. Die Tropfen sind so klein und der Fluss des Atemgases ist so groß, dass die Tropfen verdampfen, bevor sie die Lungen des Patienten 52 erreichen. Narkosemittel wird nur während eines Teils jeder Inspirationsphase zugeführt, da die relative Konzentration in den Lungen ausreicht, um die gewünschte Narkosetiefe des Patienten 52 aufreicht zu erhalten. Der Verbrauch von Narkosemittel ist daher beträchtlich geringer als in anderen bekannten offenen Systemen, bei denen Narkosegas mit Atemgas in einem früheren Stadium gemischt wird.
Bei der Exspiration passiert Atemgas eine Exspirationsleitung 66, bevor es zu der Gasregeleinheit 56 zur Ableitung über eine Evakuierungsleitung 68 in eine Form von Gasauffanggefäß oder Filtervorrichtung zurückkehrt.
Die Abgabe von Narkosemitteltropfen wird durch eine Steuereinheit 64 entsprechend dem gemessenen Wert für den momentanen Atemgasfluss in der Inspirationsleitung 58 geregelt. Der Fluss wird in einem Flussmesser 70 gemessen. Die Steuereinheit steuert auch die Gasregeleinheit 56.
Das Anästhesiegerät gemäß der Erfindung kann auch für halboffene oder halbgeschlossene Systeme ausgebildet sein oder für Kombinationen derartiger Systeme und der beschriebenen Ausführungsbeispiele. Anstelle einer Dosiereinheit mit einer Vielzahl von Behältern kann eine Vielzahl von Dosiereinheiten, jede davon mit einem oder mehreren Behältern, an das Verbindungsmittel angeschlossen sein.

Claims

Ein Anästhesiegerät (2; 50) mit einem Atemkreis (10, 14, 24; 58, 60, 66), über den ein Atemgas, das eine vorbestimmte Menge Narkosemittel enthält, einem Lebewesen (2; 52) während einer Inspirationsphase zugeführt wird, und über den das Atemgas während der Exspirationsphase von dem Lebewesen (2; 52) entfernt wird, und einer Dosiereinheit (16; 62) zum Zuführen des Narkosemittels zu einem Verbindungsmittel (14; 60) in dem Atemkreis (10, 14, 24; 58, 60, 66), wobei das Verbindungsmittel (14; 60) direkt mit dem Lebewesen (2; 52) verbindbar ist, wodurch Atemgas sowohl während der Inspirations- als auch während der Exspirationsphase durch das Verbindungsmittel (14; 60) fließen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Dosiermittel (16; 62) angeordnet ist, flüssiges Narkosemittel dem Verbindungsmittel (14; 60) zuzuführen, und das Dosiermittel (16; 62) einen flüssiges Narkosemittel enthaltenden Behälter (38A) und eine Mikropumpe (46), die ausgebildet ist, flüssiges Narkosemittel in Mikrotropfen, vorzugsweise kleiner als 100 nm im Durchmesser, dem Verbindungsmittel (14; 60) zuzuführen, aufweist, wobei die Mikropumpe (46) über eine Steuereinheit (18; 64) gesteuert wird und wesentliche physikalische Größen des verwendeten flüssigen Narkosemittels in die Steuereinheit (18; 64) programmiert werden.
Ein Anästhesiegerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikropumpe (46) eine piezoelektrische Pumpe ist.
Ein Anästhesiegerät gemäß Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (18; 64) ausgebildet ist, um die Narkosemittelabgabe der Mikropumpe (46) so zu regeln, dass die Mikropumpe (46) flüssiges Narkosemittel nur währende eines Teils der Inspirationsphase abgibt.
Ein Anästhesiegerät gemäß einem der obigen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen in der Inspirationsleitung (10; 58) des Atemkreises (10, 14, 24; 58, 60, 66) angeordneten Flussmesser (34; 70) zum Bestimmen des Wertes des aktuellen Atemgasflusses, wobei die Steuereinheit (18; 64) die Abgabe flüssigen Narkosemittels durch die Mikropumpe (46) in Abhängigkeit von dem aktuellen, durch den Flussmesser (34; 70) bestimmen Flusswert und einem vorbestimmen Referenzwert, der der gewünschten Konzentration von Narkosemittel in dem Atemgas entspricht, steuert.
Ein Anästhesiegerät gemäß einem der obigen Ansprüche, gekennzeichnet durch ein erstes, in dem Atemkreis (10, 14, 24) angeordnetes Thermometer (30) zum Messen der Temperatur des Atemgases, ein zweites, in dem Behälter (38A) angeordnetes Thermometer (40A) zum Messen der Temperatur des flüssigen Narkosemittels und einem in dem Atemkreis (10, 14, 24) angeordneten Druckmesser (32) zum Messen des Atemgasdruckes, wobei die Steuereinheit (18) dann die Abgabe flüssigen Narkosemittels durch die Mikropumpe (46) in Abhängigkeit von den gemessenen Temperaturen und dem gemessenen Druck steuert.
Ein Anästhesiegerät nach einem der obigen Ansprüche, gekennzeichnet durch ein heizbares Verdampfermittel (20), das in dem Verbindungsmittel (14) angeordnet ist, um flüssiges Narkosemittel aus der Dosiereinheit (16) zu verdampfen.
Ein Anästhesiegerät gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (18) mit dem Verdampfermittel (20) verbunden ist, um die Temperatur des Mittels zu regeln, wodurch die Temperatur dann von den Verdampfungseigenschaften des flüssigen Narkosemittels abhängt.
Ein Anästhesiegerät nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiereinheit (16) zumindest einen zusätzlichen Behälter (38B, 38C, 38D, 38E) aufweist, der ein zusätzliches Narkosemittel enthält, und dass der Behälter (38A) und der zusätzliche Behälter (38B, 38C, 38D, 38E) mit der Mikropumpe (46) über eine Ventileinheit (14) verbunden sind, die so ausgebildet ist, dass jeweils nur ein Behälter (38A, 38B, 38C, 38D, 38E) flüssiges Narkosemittel an die Mikropumpe (46) abgeben kann.
Ein Anästhesiegerät nach einem der obigen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen in dem Atemkreis (10, 14, 24) angeordneten Gasmesser (36) zum Messen der Konzentration des Narkosemittels in dem Atemgas, wobei die Steuereinheit (18) dann die Mikropumpe (46) gemäß der gemessenen Narkosemittelkonzentration steuert.