DE19751597C2

DE19751597C2 - Anästesiebeatmungsgerät

Info

Publication number: DE19751597C2
Application number: DE19751597A
Authority: DE
Inventors: Carl F Wallroth; Ernst-Guenter Scharmer; Juergen Schroeder
Original assignee: Draeger Medical GmbH
Current assignee: Draeger Medical GmbH
Priority date: 1997-11-21
Filing date: 1997-11-21
Publication date: 2000-02-03
Anticipated expiration: 2017-11-22
Also published as: US6095137A; DE19751597A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Anästhesiebeatmungsgerät, wie es zur Durchführung einer Inhalationsnarkose verwendet wird.

Aus der DE 40 04 034 A1 ist ein Anästhesiebeatmungsgerät mit Kreislauf der Atemluft und Regelkreisen zur Einstellung der Anästhesiebestandteile auf vorbestimmte Werte bekanntgeworden. Die Regelkreise sind im wesentlichen zur Aufrechterhaltung eines quasi stationären Betriebszustandes konzipiert, d. h. es werden nach einem Regelalgorithmus die Anästhesiegasbestandteile auf zuvor eingestellten Konzentrationswerten gehalten. Zur Analyse der Anästhesiebestandteile sind an verschiedenen Stellen des Atemkreislaufes ein Sauerstoffsensor, ein Kohlendioxidsensor und ein Anästhesiemittelsensor angeordnet. Das Anästhesiegas strömt aus einer Gasdosiereinheit für Sauerstoff und Lachgas in den Atemkreislauf, wobei zwischen der Gasdosiereinheit und dem Atemkreislauf dem Atemgas mittels einer Anästhesiemittel-Dosierpumpe noch ein Inhalalationsanästhetikum zugesetzt wird. Eine Steuereinheit mit integrierter Recheneinheit ist Sollwertgeber für die Gasdosiereinheit und die Anästhesiemittel- Dosiereinheit. Entsprechend der gemessenen Sauerstoffkonzentration wird die Gasdosiereinheit durch die Steuereinheit derart betätigt, daß sich in der Atemgasleitung eine vorbestimmte Sauerstoffkonzentration einstellt. Die Gasversorgung des bekannten Anästhesiebeatmungsgerätes erfolgt aus Druckgasflaschen oder einer zentralen Gasversorgungsanlage.

Sofern das bekannte Anästhesiebeatmungsgerät aus Druckgasflaschen betrieben wird, ist die Einsatzdauer im mobilen Betrieb durch das Fassungsvermögen der mitgeführten Druckgasflaschen limitiert. Häufig ist es im mobilen Betrieb schwierig, eine Druckgasflasche vor Ort nachzufüllen oder durch eine gefüllte zu ersetzen. Dieses gilt besonders für einen Geräteeinsatz unter Notfallbedingungen.

Als Sauerstoffquellen sind Chloratkerzen bekannt, die nach dem Zünden selbständig abbrennen und durch die thermische Umsetzung der Chemikalie Sauerstoff freisetzen. Derartige Chloratkerzen werden z. B. zur Sauerstoffversorgung von Passagieren in Flugzeugen eingesetzt. Die Passagiere erhalten den Sauerstoff über Atemmasken, welche oberhalb der Passagiersitze in einem Behälter aufgenommen sind, der beim Druckabfall in der Kabine automatisch geöffnet wird. Eine derartige Vorrichtung geht aus der US 3,981,300 hervor.

Aus der DE 37 12 598 A1 ist ein Anästhesiegerät bekannt, bei dem die Beatmung mit einem Gemisch von Sauerstoff und Xenon durchgeführt wird. Das ausgeatmete Gas gelangt zunächst in einen Zwischenspeicher und wird nach einer Aufbereitung entsprechend seinem Xenonanteil den zugehörigen Druckgas speichern zugeführt.

Chloratkerzen zur Erzeugung von Sauerstoff sind von unterschiedlichen Anwen dungen bekannt und beispielhaft in der DE 39 20 611 A1 und DE 30 02 404 C2 gezeigt.

Chloratkerzen werden in Verbindung mit Notfallbeatmungsgeräten und Kreis laufatemschutzgeräten eingesetzt, wie den Druckschriften EP 383 069 B1 und US 4,879,996 zu entnehmen ist. Allerdings lassen sich mit den bekannten Vorrichtungen keine definierten Sauerstoffkonzentrationen im Atemgas einstellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Anästhesiebeatmungsgerät mit einer mobilen Sauerstoffquelle zu versehen, die auf einfache Weise wieder nachfüllbar ist.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Der Vorteil der Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß durch Verwendung von mehreren Chloratkerzen, die bedarfsweise gezündet werden, die Mischung des erzeugten Sauerstoffs mit Umgebungsluft, die Überwachung der Sauerstoffkonzentration in der Atemgasleitung und die Veränderung des Mischungsverhältnisses zwischen Umgebungsluft und dem erzeugten Sauerstoff, eine vorbestimmte Sauerstoffkonzentration in der Atemgasleitung eingestellt werden kann, die zur Durchführung einer Inhalationsnarkose geeignet ist. Unter Atemgasleitung wird die Verbindungsleitung zwischen einer Atemgasquelle, zum Beispiel der Sauerstoffquelle, und dem Anschluß am Patienten verstanden. Bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Beatmungsgerät ist es besonders vorteilhaft, daß sich verbrauchte Chloratkerzen einfach ersetzen lassen, so daß der Austausch auch während des Betriebes vorgenommen werden kann, ohne daß dieses zu einer Unterbrechung der Sauerstoffzufuhr führt. Chloratkerzen lassen sich überdies gut lagern, wenn sie in eine wasserabweisende Schutzschicht eingeschweißt und damit vor Feuchtigkeit geschützt sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

In vorteilhafter Weise ist an die Gaszufuhrleitung eine Xenon-Gasquelle angeschlossen. In dieser Konfiguration des Anästhesiebeatmungsgerätes ist eine Narkose mit den Gasen Xenon und Sauerstoff möglich.

Das erfindungsgemäße Anästhesiebeatmungsgerät eignet sich zur Durchführung von Inhalationsnarkosen im sogenannten halboffenen- oder halbgeschlossenen Atemsystem. Während beim halboffenen Beatmungssystem die Atmung des Patienten ohne Rückatmung erfolgt, wird im halbgeschlossenen System eine Rückatmung in einem Atemkreislauf durchgeführt. Bei einer Beatmung im halbgeschlossenen Beatmungssystem ist es zweckmäßig, überschüssiges Inhalationsanästhetikum mittels eines in den Atemkreislauf einschaltbaren Aktivkohlefilters zu entfernen. Das Aktivkohlefilter kann zum Beispiel dann vorteilhaft eingesetzt werden, wenn die Konzentration des Inhalationsanästhetikums innerhalb des Atemkreislaufes innerhalb von kurzer Zeit stark reduziert, oder während der Ausleitungsphase auch gänzlich entfernt werden muß.

Besonders vorteilhaft ist es, die Chloratkerzen mit unterschiedlichen Chemikalmengen zu füllen, so daß die Sauerstoffproduktion an den momentanen Sauerstoffbedarf angepaßt werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher erläutert:

Die einzige Figur zeigt ein Anästhesiebeatmungsgerät 1 mit einer Einatemleitung 2, einem Einatemventil 3, einer Ausatemleitung 4 und einem Ausatemventil 5, welche zu einem Atemkreislauf 6 zusammengefügt sind. Die Einatemleitung 2 und die Ausatemleitung 4 sind über eine Leitung 7 mit einem Patienten verbunden. Innerhalb der Leitung 7 ist eine Meßeinrichtung 9 zur Erfassung der Sauerstoffkonzentration, der Aanästhesiemittelkonzentration, des Atemwegdruckes und der Kohlendioxidkonzentration im Atemgas angeordnet.

Eine an den Atemkreislauf angeschlossene Atemgasfördereinheit 10, welche mit einer Drucküberwachungsvorrichtung 101 versehen ist, sorgt für die Beförderung des Atemgases durch die Einatemleitung 2 zum Patienten 8. Das vom Patienten 8 ausgeatmete Atemgas gelangt über die Ausatemleitung 4 zurück in die Atemgasfördereinheit 10 und beim nächsten Einatemhub über einen im Atemkreislauf 6 befindlichen Kohlendioxidabsorber 11 wieder in die Einatemleitung 2. Von der Ausatemleitung 4 zweigt ein Aktivkohlefilter 12 ab, welches mittels eines Bypassventiles 13 in den Strömungsweg der Ausatemleitung 4 geschaltet werden kann, oder mittels einer Bypassleitung 14 überbrückbar ist. In dem Aktivkohlefilter 12 wird Narkosemittel absorbiert. Überschüssiges Atemgas wird am Ende eines Ausatemhubes über das Bypassventil 13 und ein Fortleitungsventil 15 abgelassen. Über eine Frischgasleitung 16, die in den Atemkreislauf 6 mündet, kann das während eines Beatmungszyklus verbrauchte, oder durch eventuelle Leckagen entwichene Atemgas nachgefüllt werden. Dazu sind in der Frischgasleitung 16 ein erstes Dosierventil 17 und ein zweites Dosierventil 18 vorgesehen. Das erste Dosierventil 17, welches zur Dosierung von Sauerstoff dient, ist mit einem Reservoir 19, einem als Füllstandsanzeiger 20 des Reservoirs 19 ausgebildeten Drucksensor, sowie einer ersten Chloratkerze 21 und einer zweiten Chloratkerze 22 als Sauerstoffquellen verbunden. Die Chloratkerzen 21, 22 besitzen elektrisch betätigbare Zünder 23, 24, mit denen die thermische Zersetzung der sauerstofferzeugenden Chemikalie gestartet werden kann. Die Zünder 23, 24 und der Füllstandsan zeiger 20 sind mit einer ersten Steuereinheit 25 verbunden. Nachdem der Zünder 23 der ersten Chloratkerze 21 durch die erste Steuereinheit 25 aktiviert worden ist, strömt Sauerstoff in das Reservoir 29. Der Füllstandsanzeiger 20 registriert den Druck innerhalb des Reservoirs 19 und gibt den ermittelten Druckmeßwert an die erste Steuereinheit 25 weiter. In der ersten Steuereinheit 25 wird der Druckmeßwert mit einem Vorgabewert verglichen, um bei Unterschreiten des Vorgabewertes, wenn zum Beispiel Sauerstoff über einen gewissen Zeitraum mittels des ersten Dosierventiles 17 in den Atemkreislauf 6 dosiert worden ist, die zweite Chloratkerze 22 mittels des Zünders 24 zu starten. Der besseren Übersicht wegen sind in der Figur nur zwei Chloratkerzen 21, 22 dargestellt. Besonders zweckmäßig ist es, etwa vier Chloratkerzen zur Sauerstofferzeugung vorzusehen, die dann nacheinander aktiviert werden.

Über das an die Frischgasleitung 16 angeschlossene zweite Dosierventil 18 wird aus einer Gaszufuhrleitung 26 Umgebungsluft in den Atemkreislauf 6 dosiert, wobei die Sauerstoffkonzentration des im Atemkreislauf 6 befindlichen Atemgases über das Öffnungsverhältnis der Dosierventile 17, 18 beeinflußt werden kann. Das zur Durchführung einer Inhalationsnarkose notwendige Inhalationsanästhetikum wird mittels einer Dosierpumpe 27 aus einem Vorratsbehälter 28 angesaugt und über eine Verdampferleitung 29 in den Atemkreislauf 6 eingespeist. Die zentrale Steuerung des Anästhesiebeatmungsgerätes 1 erfolgt über eine zweite Steuereinheit 30, an welche die Ventile 13, 15, 17, 18, die Meßeinrichtung 9, die Atemgasfördereinheit 10 und die Dosierpumpe 27 angeschlossen sind. Einzustellende Beatmungsparameter, wie zum Beispiel Atemfrequenz, Atemzeitverhältnis von Einatmung und Ausatmung, Atemhubvolumen und Sauerstoffkonzentration als Sollwerte, können über ein Bedienfeld 31 in die zweite Steuereinheit 30 eingegeben werden.

Das erfindungsgemäße Anästhesiebeatmungsgerät 1 arbeitet folgendermaßen:

Entsprechend den an der Bedieneinheit 31 eingestellten Sollwerten für Atemfrequenz, Atemzeitverhältnis und Atemhub führt die Atemgasfördereinheit 10 einzelne Atemhübe aus. Über die Frischgasleitung 16 gelangt ein Sauerstoff-Luft- Atemgasgemisch in den Atemkreislauf 6 und mittels der Dosierpumpe 27 wird eine von der zweiten Steuereinheit 30 vorgegebene Menge an Inhalationsanästhetikum dem Atemkreislauf 6 zugeführt. Mit der Meßeinrichtung 9 werden ständig der Atemwegsdruck, die Sauerstoffkonzentration, die Anästhesiemittelkonzentration und die Kohlendioxidkonzentration in der zum Patienten 8 führenden Leitung 7 gemessen und in der zweiten Steuereinheit 30 mit Vorgabewerten, das heißt einem Sauerstoff-Sollwert, einem Anästhesiemittel- Sollwert und einem Kohlendioxid-Sollwert verglichen. Unterschreitet beispielweise die gemessene Sauerstoffkonzentration den Sauerstoff-Sollwert, wird das erste Dosierventil 17 weiter geöffnet, damit mehr Sauerstoff aus dem Reservoir 19 in die Frischgasleitung 16 strömt und der Gasfluß durch das erste Dosierventil 17 wird reduziert. Alternativ kann bei unveränderter Stellung des ersten Dosierventiles 17 das zweite Dosierventil 26 weiter geöffnet werden, wodurch mehr Umgebungsluft dem Atemgas zugemischt wird.

Weicht die gemessene Anästhesiemittelkonzentration von dem gemessenen Anästhesiemittel-Sollwert ab, wird durch die zweite Steuereinheit 30 die von der Dosierpumpe 27 in den Atemkreislauf 6 eingeleitete Anästhesiemittelmenge erhöht oder reduziert.

Die von der Meßeinrichtung 9 ermittelte Kohlendioxidkonzentration ist im wesentlichen durch die Art der Beatmung, das heißt die Atemfrequenz der Atemgasfördereinheit 10, beeinflußbar. Bei Abweichungen der gemessenen Kohlendioxidkonzentration vom Kohlendioxid-Sollwert, wird die Atemfrequenz entsprechend erhöht oder erniedrigt.

Der Druck innerhalb der Atemgasfördereinheit 10 wird mittels der an die zweite Steuereinheit 30 angeschlossenen Drucküberwachungsvorrichtung 101 in der Weise überwacht, daß bei Unterschreiten eines vorgegebenen Druckwertes, zum Beispiel infolge von Gasmangel im Atemkreislauf 6 am Ende der Ausatmung, das zweite Dosierventil 18 so lange geöffnet wird, bis das Gasdefizit ausgeglichen ist.

Während der Ausleitungsphase der Anästhesie soll die Anästhesiemittelkonzentration im Atemkreislauf 6 möglichst schnell abgebaut werden. Hierzu wird zunächst die Dosierpumpe 27 durch die zweite Steuereinheit 30 abgeschaltet und es wird das Bypassventil 13 derart eingestellt, daß der gesamte Gasfluß der Ausatemleitung 4 über das Aktivkohlefilter 12 geleitet wird. Im Aktivkohlefilter 12 erfolgt in bekannter Weise eine Adsorption des Inhalationsanästhetikums an der Aktivkohle.

Claims

1. Anästhesiebeatmungsgerät gekennzeichnet durch

1. eine aus mehreren Chloratkerzen (21, 22) mit zugehörigen Zündein richtungen (23, 24) bestehende Sauerstoffquelle,
2. ein den erzeugten Sauerstoff aufnehmendes Reservoir (19),
3. eine Druckmeßeinrichtung (20) zur Messung des Druckes innerhalb des Reservoirs (19),
4. eine Vorrichtung (25) zum Vergleich des gemessenen Druckes mit einem Druck-Vorgabewert und zum Erzeugen eines Steuersignales zur Aktivierung einer der Zündeinrichtungen (23, 24), wenn der gemessene Druck unter den Vorgabewert abgefallen ist,
5. eine Atemgasleitung (16, 2, 7) als Verbindungsleitung zwischen dem Reservoir (19) und einem Patienten (8),
6. ein erstes Dosierventil (17) zwischen dem Reservoir (19) und der Atemgasleitung (2, 7, 16),
7. ein zweites Dosierventil (18) zwischen einer Gaszufuhrleitung (26) und der Atemgasleitung zur Dosierung eines weiteren Gases,
8. eine die Sauerstoffkonzentration in einem Abschnitt (7) der Atem gasleitung erfassende Meßeinrichtung (9),
9. eine Steuereinheit (30), welche an die Meßeinrichtung (9) und die Dosierventile (17, 18) angeschlossen ist, und durch welche, ent sprechend der gemessenen Sauerstoffkonzentration, die Dosier ventile (17, 18) derart betätigt sind, daß sich zumindestens in dem Abschnitt (7) der Atemgasleitung (2, 7, 16) eine vorbestimmte Sauerstoffkonzentration einstellt.

2. Anästhesiebeatmungsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Umgebungsluft-Quelle, welche an die Gaszufuhrleitung (26) ange schlossen ist.

3. Anästhesiebeatmungsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Xenon-Gasquelle, welche an die Gaszufuhrleitung (26) angeschlossen ist.

4. Anästhesiebeatmungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Atemkreislauf (6) als Atemgasleitung, enthaltend eine Anästhesiegasfördereinrichtung (10), eine Anästhesiemittel- Dosiervorrichtung (27), und ein Anästhesiegas-Fortleitungsventil (15), welche an die zweite Steuereinheit (30) angeschlossen sind, sowie einen Kohlendioxid- Absorber (11).

5. Anästhesiebeatmungsgerät nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Aktivkohlefilter (12), ein Bypassventil (13) und eine das Aktivkohlefilter (12) überbrückende Bypassleitung (14) im Atemkreislauf (6), wobei mittels des Bypassventiles (13) der Atemgasfluß von der Bypassleitung (14) in das Aktivkohlefilter (12) umlenkbar ist.

6. Anästhesiebeatmungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Bestimmung der Anästhesiemittelkonzentration, der Kohlendioxidkonzentration und des Atemwegdruckes, welche in Baueinheit mit der Meßeinrichtung (9) verbunden ist.

7. Anästhesiebeatmungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Chloratkerzen (21, 22) mit unterschiedlichen Chemikalmengen gefüllt sind.