DE102012105223A1

DE102012105223A1 - Betäubungsmittelverdampfersystem und -verfahren

Info

Publication number: DE102012105223A1
Application number: DE102012105223A
Authority: DE
Inventors: Michael Eric Jones; Robert Q. Tham; Dave T. Clark
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2011-06-16
Filing date: 2012-06-15
Publication date: 2012-12-20
Also published as: SE537376C2; US20120318263A1; CN102824679A; SE1250622A1

Abstract

Es wird hierin ein Betäubungsmittelverdampfersystem (28) offengelegt. Das Betäubungsmittelverdampfersystem (28) enthält eine Pumpe (56) und eine funktionell mit der Pumpe (56) verbundene Steuerung (50). Die Steuerung (50) ist dafür eingerichtet, im Wesentlichen gleichzeitig sowohl eine Frequenz als auch einen Hub der Pumpe (56) zu steuern, um die Zuführung eines Betäubungsmittels in der flüssigen Phase zu regeln. Das Betäubungsmittelverdampfersystem enthält auch eine Verdampfungskammer (58) in Fluidverbindung mit der Pumpe (56). Die Verdampfungskammer (58) ist für die Verdampfung des von der Pumpe (56) zugeführten Betäubungsmittels angepasst.

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Offenlegung betrifft allgemein ein Betäubungsmittelverdampfersystem und -verfahren. Insbesondere betrifft diese Offenlegung ein Verdampfersystem, das dafür angepasst ist, die Zuführung eines Betäubungsmittels in der flüssigen Phase zu regeln.
Hintergrund der Erfindung
Betäubungsmittel können einem Patienten in der Form eines Gases verabreicht werden, um einen Effekt, wie z. B. Schmerztherapie, Bewusstlosigkeit, Verhinderung von Gedächtnisausbildung und/oder Paralyse zu erzeugen. Eine vorbestimmte Dosierung des verabreichten Betäubungsmittels kann in die Lunge des Patienten inhaliert werden, um einen oder mehrerer dieser Effekte zu erzeugen.
Betäubungsmittelzuführungssysteme können ein Anästhesiegerät beinhalten, das pneumatisch mit einem Verdampfersystem verbunden ist. Herkömmliche Verdampfersysteme regeln die Betäubungsmitteldosierung in der Gasphase. Genauer gesagt, erhöhen einige herkömmliche Verdampfersysteme die Temperatur des Betäubungsmittels bis zu seinem Verdampfungspunkt und regeln danach die Konzentration des zugeführten Betäubungsmittelgases so, dass die Ausgabekonzentration auf einer vorgewählten Sollkonzentration gehalten wird. Weitere Anästhesiegeräte nutzen ein Teilstrom-Verdampferprinzip, um die Konzentration des Betäubungsmittels zu steuern.
Ein Problem bei einigen Verdampfersystemen besteht darin, dass Umgebungsbedingungen, wie z. B. Druck und Temperatur, die Genauigkeit der Betäubungsmittelmessungen in der Gasphase beeinflussen können. Ein weiteres Problem bei einigen Verdampfersystemen besteht darin, dass sie erhebliche Energie benötigen, um das Betäubungsmittel auf seine Verdampfungstemperatur zu erwärmen und dort zu halten. Noch ein weiteres Problem bei einigen Verdampfersystemen besteht darin, dass sie eine Startverzögerung in Verbindung mit der erforderlichen Zeit zum Erwärmen des Betäubungsmittels auf seine Verdampfungstemperatur haben. Schließlich sind einige herkömmliche Verdampfersysteme ineffizient herzustellen und zu implementieren, da sie ausschließlich für nur ein einziges Betäubungsmittel ausgelegt sind.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Die vorgenannten Unzulänglichkeiten, Nachteile und Probleme werden hierin, wie durch das Lesen und Verstehen der nachstehenden Patentschrift erkennbar, behandelt.
In einer Ausführungsform enthält ein Betäubungsmittelverdampfersystem eine Pumpe und eine funktionell mit der Pumpe verbundene Steuerung. Die Steuerung ist dafür eingerichtet, im Wesentlichen gleichzeitig sowohl eine Frequenz als auch einen Hub der Pumpe zu steuern, um die Zuführung eines Betäubungsmittels in der flüssigen Phase zu regeln. Das Betäubungsmittelverdampfersystem enthält auch eine Verdampfungskammer in Fluidverbindung mit der Pumpe. Die Verdampfungskammer ist für die Verdampfung des von der Pumpe zugeführten Betäubungsmittels angepasst.
In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren die Übertragung eines flüssigen Betäubungsmittels an eine Pumpe und die Einrichtung einer Pumpe, um das flüssige Betäubungsmittel an eine Verdampfungskammer zu liefern. Das Verfahren beinhaltet auch die Einrichtung einer Steuerung, um im Wesentlichen gleichzeitig sowohl die Frequenz als auch den Hub der Pumpe zu steuern, um die Zuführung des flüssigen Betäubungsmittels zu regeln.
Verschiedene weitere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden für den Fachmann aus den beigefügten Zeichnungen und ihrer detaillierten Beschreibung ersichtlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung, die ein Anästhesiesystem gemäß einer Ausführungsform darstellt; und
2 ist eine schematische Darstellung eines Verdampfungssystems gemäß einer Ausführungsform.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
In der nachstehenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil davon bilden, und in welchen im Rahmen einer Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen dargestellt werden, die praktisch umgesetzt werden können. Diese Ausführungsformen werden ausreichend detailliert beschrieben, um dem Fachmann zu ermöglichen, die Ausführungsformen in die Praxis umzusetzen, und es dürfte sich verstehen, dass weitere Ausführungsformen verwendet werden können und dass logische, mechanische, elektrische und weitere Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der Ausführungsformen abzuweichen. Die nachstehende detaillierte Beschreibung ist daher nicht als den Schutzumfang der Erfindung einschränkend zu betrachten.
In 1 ist ein Anästhesiesystem 8 schematisch gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Das Anästhesiesystem 8 enthält ein Anästhesiegerät 10, mehrere Gasspeichervorrichtungen 12a, 12b und 12c und ein Betäubungsmittel-Verdampfersystem 28. Das Anästhesiegerät 10 ist für Veranschaulichungszwecke dargestellt, und es dürfte erkennbar sein, dass auch andere Arten von Anästhesiegeräten alternativ eingesetzt werden können. In einer typischen Krankenhausumgebung sind die Gasspeichervorrichtungen 12a, 12b und 12c zentral angeordnete Speicherbehälter, die für die Zuführung von medizinischem Gas zu mehreren Anästhesiegeräten und mehreren Krankenhausräumen eingerichtet sind. Die Speicherbehälter stehen üblicherweise unter Druck, um die Übertragung des medizinischen Gases an das Anästhesiegerät 10 zu ermöglichen.
Die Gasspeichervorrichtungen 12a, 12b und 12c werden hierin nachstehend als einen Luftbehälter 12a, einen Sauerstoff-(O₂)-Behälter 12b und einen Stickstoffoxid-(N₂O)-Behälter 12c beinhaltend beschrieben, wobei jedoch erkennbar sein dürfte, dass weitere Speichervorrichtungen und andere Gastypen alternativ eingesetzt werden können. Die Gasspeicherbehälter 12a, 12b und 12c sind jeweils mit den Gasauswahlventilen 14a, 14b bzw. 14c verbunden. Die Gasauswahlventile 14a, 14b und 14c können dafür implementiert sein, den Strom von medizinischem Gas aus den Speicherbehälter 12a, 12b und 12c abzuschalten, wenn das Anästhesiegerät 10 nicht arbeitet. Wenn eines von den Gasauswahlventilen 14a, 14b und 14c geöffnet ist, wird Gas aus einem entsprechenden Speicherbehälter 12a, 12b und 12c unter Druck an das Anästhesiegerät 10 übertragen.
Das Anästhesiegerät 10 enthält einen Gasmischer 16, der dafür angepasst ist, medizinisches Gas aus den Speicherbehältern 12a, 12b und 12c aufzunehmen. Der Gasmischer 16 enthält mehrere Steuerventile 18a, 18b und 18c, die jeweils mit einem der Gasauswahlventile 14a, 14b und 14c verbunden sind. Der Gasmischer 16 enthält auch mehrere Durchflusssensoren 20a, 20b und 20c, die jeweils stromabwärts von einem entsprechenden Steuerventil 18a, 18b und 18c angeordnet sind. Nach dem Passieren eines der Steuerventile 18a, 18b und 18c und nach dem Passieren von einem der Durchflusssensoren 20a, 20b und 20c werden die einzelnen Gase (d. h., Luft, O₂ und N₂O) kombiniert, um ein Trägergas 21 an dem Trägergasauslass 22 zu erzeugen.
Die Steuerventile 18a, 18b und 18c und die Durchflusssensoren 20a, 20b und 20c sind jeweils mit einer Steuerung 24 verbunden. Die Steuerung 24 ist dafür eingerichtet, die Steuerventile 18a, 18b und 18c in Reaktion auf eine Gasdurchflussratenrückkopplung aus den Durchflusssensoren 20a, 20b und 20c zu betreiben. Demzufolge kann die Steuerung 24 dafür implementiert sein, eine auswählbare Durchflussrate für jedes Gas (d. h. Luft, O₂ und N₂O) so einzuhalten, dass das Trägergas 21 an dem Trägergasauslass 22 ein wählbares Verhältnis von Luft, O₂ und N₂O aufweist.
Das Trägergas 21 strömt zu einem pneumatischen Kreis 26. Das Verdampfersystem 28 führt verdampftes Betäubungsmittel 70 in den pneumatischen Kreis 26 an einem Einlass 30 ein. Gas in dem pneumatischen Kreis 26, das in Bezug auf den Einlass 30 stromaufwärts angeordnet ist, weist ausschließlich Trägergas 21 auf. Gas in dem pneumatischen Kreis 26, das in Bezug auf den Einlass stromabwärts angeordnet ist, weist ein Gemisch von Trägergas 21 und verdampftem Betäubungsmittel 70 auf, und wird daher als Mischgas 72 bezeichnet. Das Mischgas 72 wird über ein Beatmungssystem 35 einem Patienten 34 zugeführt. Obwohl das Verdampfersystem 28 schematisch als eine getrennte Komponente des Anästhesiesystems 8 dargestellt ist, dürfte erkennbar sein, dass es alternativ in die Konstruktion des Anästhesiegerätes 10 mit einbezogen sein kann.
In 2 ist das Verdampfersystem 28 schematisch gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Das Verdampfersystem 28 kann eine Steuerung 50, einen Sumpf 52, ein Ventil 54, eine Pumpe 56, eine Verdampfungskammer 58, einen Trägergassensor 60 und/oder einen Mischgassensor 62 aufweisen.
Die Steuerung 50 kann funktionell mit einer Benutzereingabeeinrichtung 64, dem Sumpf 52, der Pumpe 56, dem Trägergassensor 60 und dem Mischgassensor 62 verbunden und für die Aufnahme von Eingangssignalen daraus angepasst sein. Die Benutzereingabeeinrichtung 64 kann jede Vorrichtung aufweisen, die dafür angepasst ist, die Übertragung von Information zu ermöglichen, wie z. B. eine Tastatur, eine Maus, einen berührungsempfindlichen Bildschirm, einen Drehknopf, eine Steuerkugel, Spracherkennungsvorrichtung usw. Die Steuerung 50 kann funktionell mit dem Ventil 54 und der Pumpe 56 verbunden und zur Übertragung von Ausgangssignalen angepasst sein. Gemäß einer Ausführungsform kann die Steuerung 50 einen Computer aufweisen.
Der Sumpf 52 ist dafür angepasst, flüssiges Betäubungsmittel 66 vorzuhalten. Gemäß einer Ausführungsform kann das flüssige Betäubungsmittel 66 Desfluran aufweisen, wobei jedoch andere Betäubungsmittels alternativ eingesetzt werden können. Der Fachmann auf dem Gebiet ist bekannt, dass Desfluran einen Siedepunkt von 23,5°C bei Atmosphärendruck von 1 hat, sodass es bei der oder nahe bei Raumtemperatur verdampfen kann. Es kann daher erwünscht sein, ein Wärmeregelungssystem und/oder Druckregelungssystem zu implementieren, um das Betäubungsmittel 66 in seiner flüssigen Phase zu halten. Betriebsbedingungen, wie z. B. Temperatur, Druck und/oder Flüssigkeitsniveau in der Flüssigkeit in dem Sumpf 52 können erfasst und an die Steuerung 50 übertragen werden.
Das Ventil 54 ist selektiv in einer offenen Position oder einem Modus zu betreiben, in welchem flüssiges Betäubungsmittel 66 aus dem Sumpf 52 an die Pumpe 56 übertragen werden kann. Das Ventil 54 ist auch selektiv in einer geschlossenen Position oder in einem Modus zu betreiben, in welchem die Übertragung von flüssigem Betäubungsmittel 66 aus dem Sumpf 52 an die Pumpe 56 ausgeschlossen ist. Die Steuerung 50 kann für die Auswahl des Betriebsmodus des Ventils 54 eingerichtet sein. Beispielsweise kann die Steuerung 50 den Betrieb des Ventils 54 so regeln, dass flüssiges Betäubungsmittel 66 an die Pumpe 56 zur Zuführung an den (in 1) dargestellten Patienten 34 in Reaktion auf einen Befehl aus der Benutzereingabeeinrichtung 64 übertragen wird.
Die Pumpe 56 kann eine Vielfalt unterschiedlicher Arten von Pumpen, wie z. B. eine Solenoid-betriebene Mikrofluidpumpe oder eine piezoelektrische Mikrofluidpumpe umfassen. Die Pumpe 56 kann eine variable Frequenz haben, die innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zum Regeln der Volumenzufuhr des flüssigen Betäubungsmittels 66 einstellbar ist. Dem Fachmann ist bekannt, dass die Frequenz der Pumpe 56 ein Maß für die Betriebsgeschwindigkeit der Pumpe ist, welche in Schwingungszyklen pro Sekunde gemessen werden kann. Die Pumpe 56 kann auch eine variable Hublänge haben, die innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zum Regeln der Volumenzufuhr des flüssigen Betäubungsmittels 66 einstellbar ist. Dem Fachmann ist bekannt, dass die Hublänge der Pumpe 56 ein Maß für die mechanische Auslenkung des Betriebsmechanismus der Pumpe (z. B. einer elastischen Membrane oder eines Kolbens) ist. Zusätzlich können (nicht dargestellte) Einwegventile in die Pumpe 56 zusammen mit den Flüssigkeitsdurchflusskanälen eingebaut sein, um das flüssige Betäubungsmittel 66 nur dem Patienten 34 zuzuführen, und einen Umkehrfluss zu dem Sumpf zu verhindern. Alternative Verfahren, wie z. B. eine Druckbeaufschlagung der Flüssigkeit stromaufwärts von der Pumpe 56 über den von der Pumpe 56 erzeugten Differenzdruck, um eine Rückwärtsströmung des flüssigen Betäubungsmittels 66 zu verhindern, werden ebenfalls in Betracht gezogen.
Die Verdampfungskammer 58 ist dafür angepasst, flüssiges Betäubungsmittel 66 aus der Pumpe 56 in verdampftes Betäubungsmittel 70 umzuwandeln. Die Verdampfungskammer 58 kann eine (nicht dargestellte) Wärmequelle aufweisen, die dafür angepasst ist, die Temperatur des flüssigen Betäubungsmittels 66 zu erhöhen und dadurch dessen Umwandlung in verdampftes Betäubungsmittel 70 zu ermöglichen. Die Wärmequelle kann beispielsweise einen beheizten Widerstandsdraht, ein Patronenheizelement, ein Peltier-Element, eine Sinterheizvorrichtung oder ein passives Heizsystem wie z. B. ein Heat Pipes enthaltendes System aufweisen. Das verdampfte Betäubungsmittel 70 aus dem Verdampfungssystem 58 wird dem Einlass 30 zugeführt und dann mit dem Trägergas 21 zum Erzeugen von gemischtem Gas 72 gemischt. In einer alternativen Ausführungsform kann das Trägergas direkt der Verdampfungskammer 58 zugeführt werden, um die Verdampfung des flüssigen Betäubungsmittels zu ermöglichen und den Wirkungsgrad zum Mischen und Transportieren des verdampften Betäubungsmittels 70 für die Erzeugung des Mischgases 72 zu verbessern.
Der Trägergassensor 60 und der Mischgassensor 62 können jede bekannte Vorrichtung aufweisen, die für die Messung charakteristischer Merkmale eines Fluids angepasst ist. Für die Zwecke dieser Offenlegung soll der Begriff Fluid als jede amorphe Substanz beinhaltend definiert sein, die sich kontinuierlich unter einer angelegten Scherungsspannung verformt und deshalb sowohl Flüssigkeiten als auch Gase umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Trägergassensor 60 zur Messung einer Fluiddurchflussrate angepasst, und der Mischgassensor 62 ist für die Messung der Konzentrationen von verdampftem Betäubungsmittel 70 angepasst. In einer weiteren Ausführungsform sind sowohl der Trägergassensor 60 als auch der Mischgassensor 62 dafür eingerichtet, eine Fluiddurchflussrate zu messen, und der Vergleich der Fluiddurchflussrate liefert die gemessene Ausgabekonzentration des Betäubungsmittelverdampfers 28, und die Menge des flüssigen Betäubungsmittels 66, die durch die Pumpe 56 zu liefern ist, um die Ausgabekonzentration des Betäubungsmittelverdampfers 28 zu erreichen. In noch einer weiteren Ausführungsform kann die Konzentration des verdampften Betäubungsmittels 70 direkt durch den Sensor 62 gemessen werden, der dafür eingerichtet ist, die Konzentration des verdampften Betäubungsmittels 70 zu detektieren. Eine bekannte Technologie, die Dampfkonzentrationen von flüssigem Betäubungsmittel misst, beinhaltet, ist jedoch nicht darauf beschränkt, Infrarot-, Ultraschall-, Massenspektroskopie- und Laserrefraktometrie-Technologien. Die Betäubungsmitteldampfkonzentration kann auch auf der Basis einer Rückkopplung aus Sensoren 60 bzw. 62 gemessen werden, die dafür eingerichtet sind, irgendeine physikalische Eigenschaft (z. B. Gasdichte) des Trägergases 21 und des Mischgases 72 zu bewerten. Ein Rückkopplungssteuerungssystem, das die Konzentrationen des gemessenen verdampften Betäubungsmittels 70 und die Konzentrationen der Benutzereingabeeinrichtung 64 enthält, kann dafür eingerichtet sein, den Betrieb der Pumpe 56 anzupassen, um die vom Benutzer eingestellte Verdampferausgabekonzentration zu erreichen.
Nachdem exemplarische Ausführungsformen des Verdampfersystems 28 beschrieben wurden, wird nun der Betrieb des Verdampfersystems 28 gemäß einer Ausführungsform beschrieben.
Die Steuerung 50 kann zum Empfang einer Solldosierung oder -konzentration des Betäubungsmittels aus der Benutzereingabeeinrichtung 64 angepasst sein. Nach dem Empfang der vom Benutzer angeforderten Sollkonzentration kann die Steuerung 50 die Ventile 54 öffnen, um die Übertragung von flüssigem Betäubungsmittel 66 aus dem Sumpf 52 an die Pumpe 56 zu ermöglichen. Die Steuerung 50 kann dann die Pumpe 56 regeln, um die Durchflussrate des flüssigen Betäubungsmittels 66 in einer Weise zu liefern, die zum Erreichen der vom Benutzer angeforderten Solldosierung oder -konzentration des Betäubungsmittels angepasst ist. Das flüssige Betäubungsmittel 66 kann dann in verdampftes Betäubungsmittel 70 durch die Verdampfungskammer 58 umgewandelt werden. Das verdampfte Betäubungsmittel 70 wird an den Einlass 30 zugeführt und dann mit dem Trägergas 21 vermischt, um das Mischgas 72 zu erzeugen. Das die vom Benutzer gewählte Sollkonzentration an verdampftem Betäubungsmittel 70 aufweisende Mischgas 72 kann dann dem (in 1 dargestellten) Patienten 34 zugeführt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Steuerung 50 für den Betrieb des Ventils 54 und der Pumpe 56 auf der Basis einer Rückkopplung aus dem Trägergassensor 60 und/oder aus dem Mischgassensor 62 angepasst sein. Beispielsweise kann die Steuerung 50 das Ventil 54 und die Pumpe 56 so betreiben, dass sie den Zuführungsfluss des flüssigen Betäubungsmittels 66 auf der Basis der (durch den Trägergassensor 60 gemessenen) Trägergasdurchflussrate und/oder der (durch den Mischgassensor 62 gemessenen) Mischgasdurchflussrate (anpasst. Gemäß einem weiteren Beispiel kann die Steuerung 50 das Ventil 54 und die Pumpe 56 so betreiben, dass sie den Zuführungsfluss des flüssigen Betäubungsmittels 66 auf der Basis der (durch den Mischgassensor 62 gemessenen) Konzentration des verdampften Betäubungsmittels 70 in dem Mischgas 72 anpasst.
Die Pumpe 56 sollte in einer Weise steuerbar sein, die dafür angepasst ist, eine im Wesentlichen konstante Durchflussrate des flüssigen Betäubungsmittels 56 dergestalt sicherzustellen, dass die Zuführung von verdampftem Betäubungsmittel 70 zu dem Patienten über das Zuführungsintervall gleichmäßig ist. Genauer gesagt hat es sich herausgestellt, dass die Durchflussrate auf einen wählbaren konstanten Wert innerhalb einer Fehlergrenze von ±0,01 μl/s einhaltbar sein sollte. Die Pumpe 56 sollte auch in einer Weise steuerbar sein, die dafür angepasst ist, eine variable Durchflussrate des flüssigen Betäubungsmittels in einem Bereich von 0,02 μl/s bis 250 μl/s dergestalt zu liefern, dass die Konzentration des verdampften Betäubungsmittels 70 für den Patienten in einem Bereich von angenähert 1% bis 18% für Desfluran, 0,2% bis 5% für Halothan und Isofluran, 0,2 bis 8% für Sevofluran und eine Trägergasdurchflussrate zwischen 0,2 l pro Minute bis 15 l pro Minute liefert. Klinische Rückmeldung hat bestätigt, dass für eine universelle Verdampferauslegung, die dafür anzupassen ist, jedes von den flüchtigen Betäubungsmitteln zuzuführen, das für unterschiedliche Betäubungsmittel angepasst werden kann, eine Mittelkonzentrationsdosierung in einem Bereich von angenähert 0,2% bis 18% für praktisch alle Patientenbehandlung geeignet ist.
Die Pumpe 56 liefert eine Flüssigkeitsdurchflussrate als ein Produkt des Hubvolumens und der Hubfrequenz. Es wurde beobachtet, dass die Gleichmäßigkeit und Genauigkeit einer Zuführung von flüssigem Betäubungsmittel am besten gewährleistet wird, wenn im Wesentlichen sowohl die Frequenz als auch der Hub der Pumpe 56 gleichzeitig kontrolliert werden. Wenn die Pumpe 56 nur durch das Hubvolumen oder die Frequenz gesteuert wird, ist der erforderliche dynamische Bereich des gesteuerten Parameters 1:12500 mit einem Inkrementschritt von 1 in 25000 oder besser. Ein derartig großer Bereich im Hubvolumen kann die Genauigkeit oder Auflösung der Gesamtzuführung beeinträchtigen. Wenn der Verdichter nur durch die Frequenz alleine gesteuert wird, muss, um eine glatte welligkeitsarme Ausgabezuführung des Verdampfers 28 zu erreichen, das festgelegte Hubvolumen klein (Zehntel von Nanolitern oder kleiner) sein und bei einer Mehrfachhub-Frequenz pro Sekunde zugeführt werden. Bei diesem Festhubvolumen wird eine hohe Betriebsfrequenz (mindestens 12500-mal schneller als die niedrigste Hubfrequenz) benötigt, um die höchste Flüssigkeitsdurchflussrate zu liefern. Eine derart hohe Oszillationsfrequenz kann einen erheblichen repetitiven Verschleiß an der Pumpe bewirken und die Zuverlässigkeit beeinträchtigen. Mit gleichzeitiger Steuerung sowohl des Hubvolumens als auch der Frequenz kann der enorme dynamische Bereich aufgeteilt und als ein Produkt dieser zwei Parameter kombiniert werden. Beispielsweise ergeben ein weniger anspruchsvoller dynamischer Bereich von 100 im Hubvolumen und 125 in der Frequenz den gewünschten dynamischen Bereich von 1:12500 der Verdampferauslegung. Algorithmen zur Anpassung dieser Parameter, um die Betäubungsmittel-Durchflussrate zu liefern und das Betriebsverhalten, wie z. B. die Zuführungsauflösung, Genauigkeit, rasche Reaktion auf große Stufenveränderungen in dem Dampfzuführungsfluss zu verbessern und Hysterese, Pumpenverschleiß und Energieverbrauch zu minimieren, können sich innerhalb der Steuerung 50 befinden.
Wenigstens aufgrund der vorstehend beschriebenen Gründe kann die Steuerung 50 dafür eingerichtet sein, im Wesentlichen gleichzeitig sowohl die Frequenz als auch den Hub der Pumpe 56 zu steuern, um die Zuführung von flüssigem Betäubungsmittel 66 zu regeln. Die sich ergebende Betäubungsmittelzuführung ist für die gewünschte Anwendung ausreichend konsistent und genau. Der sich ergebende Durchflussratenbereich ist breit genug, um jede derzeit verfügbare Betäubungsmittelverbindung zuzuführen. Die Fähigkeit, jede derzeit verfügbare Betäubungsmittelverbindung zuzuführen, macht das Verdampfersystem 28 in Herstellung und Einsatz im Vergleich zu herkömmlichen Verdampfersystemen, die exklusiv für nur ein einziges Betäubungsmittel ausgelegt sind, effizienter.
Es dürfte erkennbar sein, dass durch Steuern der Pumpe 56 in der vorstehend beschriebenen Weise, das Verdampfersystem 28 die Dosierung des verdampften Betäubungsmittels 72 regelt, während es sich in der Phase des flüssigen Betäubungsmittels 66 befindet. Die Regelung der Dosierung des Betäubungsmittels 66 in seiner flüssigen Phase minimiert den Einfluss von Umgebungsbedingungen, wie z. B. Druck und Temperatur, und verbessert dadurch die Genauigkeit, mit welcher eine vorgegebene Dosierung verabreicht werden kann. Die Regelung der Dosierung des Betäubungsmittels 66 in seiner flüssigen Phase verringert auch die Leistungsanforderungen, die ansonsten erforderlich wären, um ein Betäubungsmittel an seiner Verdampfungspunkttemperatur dergestalt zu halten, dass das Verdampfersystem 28 energieeffizienter ist. Die Regelung der Dosierung des Betäubungsmittels 66 in seiner flüssigen Phase reduziert oder eliminiert auch die Startverzögerung in Verbindung mit herkömmlichen Verdampfern, die ein Betäubungsmittel auf seine Verdampfungstemperatur aufheizen, bevor es geregelt und zugeführt wird.
Diese Beschreibung nutzt Beispiele, um die Erfindung einschließlich ihrer besten Ausführungsart offenzulegen, und um auch jedem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung einschließlich der Herstellung und Nutzung aller Elemente und Systeme und der Durchführung aller einbezogenen Verfahren in die Praxis umzusetzen. Der patentfähige Schutzumfang der Erfindung ist durch die Ansprüche definiert und kann weitere Beispiele umfassen, die für den Fachmann ersichtlich sind. Derartige weitere Beispiele sollen in dem Schutzumfang der Erfindung enthalten sein, sofern sie strukturelle Elemente besitzen, die sich nicht von dem Wortlaut der Ansprüche unterscheiden, oder wenn sie äquivalente strukturelle Elemente mit unwesentlichen Änderungen gegenüber dem Wortlaut der Ansprüche enthalten.
Es wird hierin ein Betäubungsmittelverdampfersystem 28 offengelegt. Das Betäubungsmittelverdampfersystem 28 enthält eine Pumpe 56 und eine funktionell mit der Pumpe 56 verbundene Steuerung 50. Die Steuerung 50 ist dafür eingerichtet, im Wesentlichen gleichzeitig sowohl eine Frequenz als auch einen Hub der Pumpe 56 zu steuern, um die Zuführung eines Betäubungsmittels in der flüssigen Phase zu regeln. Das Betäubungsmittelverdampfersystem enthält auch eine Verdampfungskammer 58 in Fluidverbindung mit der Pumpe 56. Die Verdampfungskammer 58 ist für die Verdampfung des von der Pumpe 56 zugeführten Betäubungsmittels angepasst.
Bezugszeichenliste
Fig. 1

8: Anästhesiesystem
10: Anästhesiegerät
12a: Luftbehälter
12b: Sauerstoffbehälter
12c: Stickstoffoxidbehälter
14a: Gasauswahlventil
14b: Gasauswahlventil
14c: Gasauswahlventil
16: Gasmischer
18a: Steuerventil
18b: Steuerventil
18c: Steuerventil
20a: Durchflusssensor
20b: Durchflusssensor
20c: Durchflusssensor
21: Trägergas
22: Trägergasauslass
24: Steuerung
26: pneumatischer Kreis
28: Verdampfersystem
30: Einlass
34: Patient
35: Beatmungssystem
70: Verdampftes Betäubungsmittel
72: Mischgas

21: Trägergas
28: Verdampfersystem
30: Einlass
34: Patient
50: Steuerung
52: Sumpf
54: Ventil
56: Pumpe
58: Verdampfungskammer
60: Trägergassensor
62: Mischgassensor
64: Benutzereingabeeinrichtung
66: flüssiges Betäubungsmittel
70: verdampftes Betäubungsmittel

Claims

Betäubungsmittelverdampfersystem (28), aufweisend: eine Pumpe (56); eine funktionell mit der Pumpe (56) verbundene Steuerung (50), wobei die Steuerung (50) dafür eingerichtet ist, im Wesentlichen gleichzeitig sowohl eine Frequenz als auch einen Hub der Pumpe (56) zu steuern, um die Zuführung eines Betäubungsmittels in der flüssigen Phase zu regeln; und eine Verdampfungskammer (58) in Fluidverbindung mit der Pumpe (56), wobei die Verdampfungskammer 58 dafür angepasst ist, das von der Pumpe (56) zugeführte Betäubungsmittel zu verdampfen.
Betäubungsmittelverdampfersystem (28) nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (50) dafür eingerichtet ist, im Wesentlichen gleichzeitig sowohl eine Frequenz als auch einen Hub der Pumpe (56) dergestalt zu steuern, dass die Durchflussrate des Betäubungsmittels auf einem konstanten Wert innerhalb einer Fehlergrenze von ±0,01 μl/s gehalten werden kann.
Betäubungsmittelverdampfersystem (28) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerung (50) dafür eingerichtet ist, im Wesentlichen gleichzeitig sowohl eine Frequenz als auch einen Hub der Pumpe (56) dergestalt zu steuern, dass die Durchflussrate des Betäubungsmittels innerhalb eines Bereichs von 0,02 μl/s bis 250 μl/s verstellbar ist.
Betäubungsmittelverdampfersystem (28) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (50) dafür eingerichtet ist, im Wesentlichen gleichzeitig sowohl eine Frequenz als auch einen Hub der Pumpe (56) auf der Basis einer gemessenen Trägergasdurchflussrate zu steuern.
Betäubungsmittelverdampfersystem (28) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (50) dafür eingerichtet ist, im Wesentlichen gleichzeitig sowohl eine Frequenz als auch einen Hub der Pumpe (56) auf der Basis einer gemessenen Mischgasdurchflussrate zu steuern.
Betäubungsmittelverdampfersystem (28) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (50) dafür eingerichtet ist, im Wesentlichen gleichzeitig sowohl eine Frequenz als auch einen Hub der Pumpe (56) auf der Basis einer gemessenen Betäubungsmittelkonzentration zu steuern.
Betäubungsmittelverdampfersystem (28) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (50) dafür eingerichtet ist, im Wesentlichen gleichzeitig sowohl eine Frequenz als auch einen Hub der Pumpe (56) auf der Basis eines Benutzereingabebefehls zu steuern.
Betäubungsmittelverdampfersystem (28) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Pumpe (56) eine Solenoidbetriebene Mikrofluidpumpe oder eine piezoelektrische Mikrofluidpumpe aufweist.
Verfahren mit den Schritten: Übertragen eines flüssigen Betäubungsmittels an eine Pumpe (56); Einrichten einer Pumpe (56), dass sie flüssiges Betäubungsmittel an eine Verdampfungskammer (58) liefert; und Einrichten einer Steuerung (50), dass sie im Wesentlichen gleichzeitig sowohl die Frequenz als auch den Hub der Pumpe (56) steuert, um die Zuführung des flüssigen Betäubungsmittels zu regeln.
Verfahren nach Anspruch 9 ferner mit dem Schritt der Einrichtung der Steuerung (50), dass sie im Wesentlichen gleichzeitig sowohl eine Frequenz als auch einen Hub der Pumpe (56) dergestalt steuert, dass die Durchflussrate des Betäubungsmittels auf einem konstanten Wert innerhalb einer Fehlergrenze von ±0,01 μl/s gehalten werden kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, ferner mit dem Schritt der Einrichtung der Steuerung (50), dass sie im Wesentlichen gleichzeitig sowohl eine Frequenz als auch einen Hub der Pumpe (56) dergestalt steuert, dass die Durchflussrate des Betäubungsmittels innerhalb eines Bereichs von 0,02 μl/s bis 250 μl/s verstellbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9–11, ferner mit dem Schritt der Einrichtung der Steuerung (50), dass sie im Wesentlichen gleichzeitig sowohl eine Frequenz als auch einen Hub der Pumpe (56) auf der Basis einer gemessenen Trägergasdurchflussrate steuert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9–12, ferner mit dem Schritt der Einrichtung der Steuerung (50), dass sie im Wesentlichen gleichzeitig sowohl eine Frequenz als auch einen Hub der Pumpe (56) auf der Basis einer gemessenen Mischgasdurchflussrate steuert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9–13, ferner mit dem Schritt der Einrichtung der Steuerung (50), dass sie im Wesentlichen gleichzeitig sowohl eine Frequenz als auch einen Hub der Pumpe (56) auf der Basis einer gemessenen Betäubungsmittelkonzentration steuert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9–14, ferner mit dem Schritt der Einrichtung der Verdampfungskammer (58), dass sie das flüssige Betäubungsmittel in ein verdampftes Betäubungsmittel umwandelt.