FI100007B

FI100007B - Sovitelma kaasusekoittimen yhteydessä

Info

Publication number: FI100007B
Application number: FI942119A
Authority: FI
Inventors: Erkki Heinonen; Markku Paloheimo
Original assignee: Instrumentarium Oy
Priority date: 1994-05-06
Filing date: 1994-05-06
Publication date: 1997-08-15
Also published as: EP0685238A2; DE69524807D1; US5722449A; FI942119A; EP0685238A3; EP0685238B1; FI942119A0; DE69524807T2

Description

100007

Sovitelma kaasusekoittimen yhteydessä

Keksinnön kohteena on sovitelma kaasusekoittimen yhteydessä, joka kaasusekoitin on sovitettu muodostamaan 5 hapesta ja siihen sekoitettavasta toisesta kaasusta po tilaan hengitettäväksi tarkoitetun seoskaasun.

Kaasusekoittimella tarkoitetaan alalla laitetta, jossa hapesta ja anestesiakaasusta tai hapen sekä aneste-siakaasun ja ilman seoksesta muodostetaan seoskaasu, joka 10 voidaan johtaa esimerkiksi höyrystyneeseen anestesia-ai neeseen ja sekoittaa tämän kanssa. Anestesia-aineen höy-rystäminen voidaan tehdä höyrystimessä, joita tunnetaan useitakin eri tyyppisiä laitteita.

Anestesiakaasuna on normaalisti N20. Em. normaalin 15 anestesiakaasun sijaan seoksessa voi kuitenkin olla myös normaalia ilmaa. Hapesta, anestesiakaasusta ja mahdollisesti höyrystyneestä anestesia-aineesta muodostuva kaa-suseos syötetään potilaspiiriin ja tätä kaasuseosta kutsutaan anestesia-alalla yleisesti tuorekaasuksi.

20 Tuorekaasulta vaaditaan alan standardeissa vähin tään 21 % happipitoisuus, mutta käytännössä sallittu minimi on tyypillisesti noin 23 - 25 % ja toisaalta kaasuseok-selta halutaan alhaisia, jopa 25 - 27 % pitoisuuksia. Tämän takaamiseksi kaasusekoittimiin on rakennettu laittei-25 ta, jotka varmistavat kaasun happipitoisuuden hapen syöt- töpainehäiriöiden ja käyttövirheiden yhteydessä.

Käyttövirheiden vaikutusta eliminoidaan hapen ja anestesiakaasun virtauskanavissa olevien säätöventtiilien mekaanisilla kytkennöillä. Esimerkkinä tällaisista ratkai-30 suista voidaan mainita GB-patenttijulkaisussa 2 136 703 .* esitetty ratkaisu. Ratkaisun heikkoutena on se, että se ei eliminoi hapen syöttöpaineen laskun aiheuttamaa happipitoisuuden laskua. Tämän eliminoimiseksi tarvitaan erillinen paineita vahtiva elin, joka katkaisee anestesiakaasun 35 virtauksen jos hapen paine laskee. Lisäksi minimihappipi- 100007 toisuuden sallitun vaihteluvälin pienuudesta johtuen venttiileiltä vaaditaan tarkkuusmekaniikkaa samoin kuin niiden väliseltä kytkennältä.

Toisena esimerkkinä tunnetusta tekniikasta voidaan 5 mainita pneumaattinen rajoitin, joka on kuvattu esimerkik si US-patenttijulkaisussa 4 328 823. Tässä ratkaisussa sekä happi- että anestesiakaasulinjassa on kanavassa vir-taavan kaasun määrään verrannollinen painekammio ja anes-tesiakaasukanavassa lisäksi erillinen virtauksen rajoitin. 10 Kammioiden painetta verrataan toisiinsa ja vertauksen tu los johdetaan anestesiakaasukanavan virtausrajoittimeen siten, että jos hapen virtaus on liian pieni verrattuna anestesiakaasun virtaukseen ja seurauksena seoksen happipitoisuus laskee liian alhaiseksi, paine happikanavaan 15 kytketyssä painekammiossa laskee ja vertaus anestesiakaa sukanavan painekammion johtaa anestesiakaasun virtauksen rajoittimen toimintaan siten, että painekammioiden välinen tasapaino säilyy. Ratkaisun heikkouksia ovat herkät liikkuvat osat ja säännöllisin väliajoin uusittava painekammi-20 oiden välistä painetta vertaava joustava kumikalvo. Lisäk si yleistyvillä pienillä virtauksilla virtauskanaviin syntyvät paineet ovat hyvin pieniä, jolloin laitteen toiminta on epävarmaa. Tästä syystä rajoittimet vaativat joko tietyn minimihappivirtauksen tai erillisen kytkennän, jolla 25 koko laite voidaan ohittaa virtauksen ollessa alle 1 1/min.

Aiemmin tunnettujen ratkaisujen yhteydessä on nyttemmin syntynyt uusi epäkohta, joka liittyy uuteen anes-teettiin, desfluraaniin. Perinteisten anesteettien pitoisuus tuorekaasussa on enimmillään 5 %. Desfluraanilla se 30 voi olla kuitenkin 18 %. Tällöin mikäli hapen ja anestesia- kaasun seoksen pitoisuus on 25 %, tuorekaasun pitoisuus on jo alle 21 %. Yli 21 % pitoisuuden takaamiseksi täytyy rajoittimen minimipitoisuus säätää korkeammaksi mikä taas johtaa konventionaalisia anesteetteja käytettäessä liian 35 korkeaanminimihappipitoisuuteen. Pneumaattisessa rajoitti- S .!· . Ullt MB > i l a 100007 3 messa, joka on kuvattu esimerkiksi GB-patenttijulkaisussa 2 254 258 tämä on toteutettu erillisen höyrystimen pitoi-• suussäätimeen kytketyn portaittaisen valintaelimen avulla.

Molempiin edellä esitettyihin laitetyyppeihin liit-5 tyy myös ratkaisematon ongelma anestesia-aineen ilmaan tapahtuvan höyrystämisen kanssa. Pitoisuuden rajoitusmeka-nismia ei ole asennettu ilmakanavaan, joten sen annostelu on mahdollista jopa ilman happivirtausta. Mikäli puhtaaseen ilmaan annostellaan anestesia-aineesta muodostettua höyryä, 10 seurauksena on välittömästi sallittua alhaisempi tuorekaa-sun happipitoisuus. Erityisesti ongelma korostuu desfluraa-nin kohdalla, jolloin happipitoisuudeksi voi tulla 17 %.

Molemmat edellä kuvatut ratkaisut perustuvat mekaaniseen toimintaan. Suunnitelmatasolla on esitetty ratkaisu-15 ja, jotka huolehtivat hapen ja anestesiakaasun jakelun säädöstä täysin elektronisesti käyttäen apuna elektronista virtausmittausta ja elektronisesti ohjattuja virtauksen säätöventtiileitä. Potilaan elintoimintojen turvaamiseksi kaikissa olosuhteissa on kuitenkin ensiarvoisen tärkeää 20 jatkuva hapen saanti. Tähän eivät elektroniset ratkaisut pysty.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan sovitelma, jonka avulla aiemmin tunnetun tekniikan epäkohdat voidaan eliminoida. Tähän on päästy keksinnön mukaisen sovitelman 25 avulla, joka on tunnettu siitä, että happi on sovitettu syötettäväksi ennen seoskaasun muodostamista sekä mekaanisen säätöelimen että mekaanisen ja elektronisen virtausta mittaavan elimen kautta, että hapen kanssa sekoitettava toinen kaasu on sovitettu virtaamaan elektronisen virtaus-30 mittalaitteen kautta ja että toisen kaasun virtaus on sovitettu säädettäväksi elektronisesti ohjatun säätöventtiilin avulla, jolloin elektroninen virtausta mittaava elin, elektroninen virtausmittalaite ja elektronisesti ohjattu säätö-venttiili on sovitettu käytettäväksi ohjausyksikön avulla.

3 5 Keksinnön mukaisen sovitelman etuna on ennen kaikkea 4 100007 sen yksinkertaisuus ja toiminnan varmuus. Varmatoimisuus syntyy mm. siitä, että hapen jakelu on täysin riippumaton sähkön saannista ja elektroniseen laitteeseen mahdollisesti syntyvistä häiriöistä. Keksinnön etuna on edelleen sen 5 monipuolisuus, sillä anestesiakaasun annostuksessa sähköi nen ohjausmekanismi ja uudet sähköisesti ohjattavat virta-uksensäätöelementit antavat runsaasti mahdollisuuksia edellä esitettyjen ongelmien ratkaisuun. Anestesiakaasun virtauksen asetusarvo voidaan asettaa edullisella tavalla 10 sähköisesti. Anestesiakaasuvirtauksen säätöelintä ohjataan ohjelmallisesti niin, että vallitseva, mekaanisesti asetettu happivirtaus ja valittu anestesia-aineen pitoisuus yhdessä anestesiakaasuvirtauksen kanssa eivät aiheuta liian alhaista tuorekaasun happipitoisuutta. Myöskään ilman käyt-15 tö anestesiakaasun sijaan ei aiheuta ongelmia, sillä elektronisesti ohjattu höyrystin voidaan sulkea automaattisesti mikäli kaasuseoksen happipitoisuus laskee liian alhaiseksi. Keksinnön mukainen sovitelma katkaisee ainakin anestesia-kaasun virtauksen automaattisesti mikäli ohjausyksikön säh-20 könsyöttöjärjestelmässä syntyy häiriöitä tai katkoksia ja anestesia voidaan päättää turvallisesti puhtaan hapen ja mekaanisen virtausmittarin avulla. Hapen syöttöpaineen loppuessa myös hapen virtaus laskee ja jos sen seurauksena tuorekaasun happipitoisuus laskee liian alhaiseksi, aneste-25 siakaasun virtausta pienennetään ja hapen loppuessa kokonaan, myös anestesiakaasun virtaus loppuu.

Keksintöä ryhdytään selvittämään seuraavassa tarkemmin oheisessa piirustuksessa esitettyjen sovellutusesimerkkien avulla, jolloin 30 kuvio 1 esittää periaatteellisena kaaviokuvana kek- . sinnön mukaisen sovitelman ensimmäistä sovellutusmuotoa, kuvio 2 esittää periaatteellisena kaaviokuvana kuvion 1 mukaisen sovitelman muunnelmaa, kuvio 3 esittää periaatteellisena kaaviokuvana kek-35 sinnön mukaisen sovitelman toista sovellutusmuotoa ja

Cl:! Utit SlB 1! il 91 .

5 10000.7 kuvio 4 esittää periaatteellisena kaaviokuvana keksinnön mukaisen sovitelman kolmatta sovellutusmuotoa.

Kuviossa 1 on esitetty periaatteellisesti keksinnön mukaisen sovitelman ensimmäinen sovellutusmuoto. Kuvion 1 5 mukaisessa esimerkissä hapen ja toisen kaasun, tässä tapauksessa anestesiakaasun ja ilman painesyötöt johdetaan painesäätimiin, joita on kuvattu viitenumeroiden 1, 2 ja 3 avulla. Happi johdetaan edelleen happilinjassa olevan pai-nesäätimen 1 jälkeen mekaanisen säätöelimen 4 ja mekaanisen 10 ja elektronisen virtausta mittaavan elimen 5, 6 kautta.

Elin 6 voi olla esimerkiksi massavirtausmittari tai kuten kuvion 1 esimerkissä kuristimeen 6a ja sen synnyttämään ja paineanturilla 6b mitattavaan paine-eroon perustuva mittari. Mekaaninen ja elektroninen virtausta mittaava elin 5, 15 6 voidaan muodostaa erillisiksi laitteiksi kuten kuviossa 1. On kuitenkin myös täysin mahdollista muodostaa sovellutus, jossa em. mekaaninen ja elektroninen virtausmittaus tapahtuu samalla laitteella. Painesäätimiä ei tarvitse myöskään sijottaa välttämättä niin kuin kuviossa 1 on esi-20 tetty, vaan paineensäädössä käytettävät laitteet voidaan sijoittaa tarvittaessa kaasusekoittimen ulkopuolellekin jne.

Anestesiakaasu- eli N20-linjassa ja ilmalinjassa on elektronisesti ohjattavat on/off tyyppiset virtausta säätä-25 vät elimet 7, 8. Elinten 7, 8 avulla valitaan hapen kanssa sekoitettava toinen kaasu. Elin 7 on toimintatavaltaan normaalisti sujettuna oleva venttiili, joka tarkoittaa, että avaus tapahtuu sähköisen aktivoinnin seurauksena, sulkeutumisen ollessa automaattista sähköisen aktivoinnin loppues-30 sa. Elin 8 on puolestaan sovitettu sulkeutumaan sähköisen • . aktivoinnin seurauksena ja avautumaan sähköisen aktivoinnin loppuessa. Elinten 7, 8 avulla valitun kaasun virtausta säädetään elektronisesti ohjatulla virtauksen säätöventtii-lillä 9. Elimet 7, 8 toimivat myös turvamekanismina vent-35 tiilille 9. Mikäli venttiili 9 vikaantuu niin, että sitä ei 100007 6 saada suljettua, virtauksen katkaisu voidaan tehdä edullisesti myös elinten 7, 8 avulla.

Hapen kanssa sekoitettavan toisen kaasun virtauksen mittaus suoritetaan elektronisella virtausmittalaitteella 5 10, joka on edullisesti samanlainen laite kuin happilinjäs sä oleva elektroninen virtausta mittaava elin 6. Elektroninen virtausmittalaite voidaan sijoittaa sovitelmaan niin, että toinen kaasu virtaa sen kautta ennen hapen kanssa tapahtuvaa sekoittamista. Tällainen sovellutusesimerkki on 10 esitetty kuviossa 1. Elektroninen virtausmittalaite voidaan kuitenkin sovittaa myös niin, että se sovitelmassa kohdassa, joka on virtaussuunnassa katsottuna sekoituskohdan jälkeen. Tällaisessa sovellutuksessa toisen kaasun ja hapen muodostama seos virtaa elektronisen virtausmittalaitteen 15 kautta. Toisen kaasun määrä voidaan tällöin laskea elektroniselta virtausmittalaitteelta saadusta mittatiedosta. Kanavakohdassa 11 muodostuva kaasuseos johdetaan tässä esimerkissä höyrystimeen 12. Höyrystin 12 voi olla mitä tahasa alalla tunnettua tyyppiä. Höyrystimen rakenne ja 20 toiminta on alan ammattimiehelle täysin tavanomaista tekniikkaa, joten ko. seikkoja ei esitetä tässä yhteydessä tarkemmin. Höyrystimeltä 12 seos voidaan johtaa potilaalle tavanomaisella tavalla. On selvää, että rakenne riippuu käytetyn höyrystimen tyypistä, ts. kaasuseosta ei luonnol-25 lisestikaan johdeta höyrystimeen mikäli käytetään sen tyyppistä höyrystintä, jossa sekoitus tapahtuu höyrystimen ulkopuolella jne. Höyrystyminen voi höyrystimen rakenteesta riippuen tapahtua joko höyrystimessä tai höyrystimestä jne.

Kuvion 1 esimerkissä höyrystin on edullisesti elekt-30 ronisesti ohjattava laite niin, että ohjausyksikkö 13 tietää säädetyn tuorekaasun anestesia-ainepitoisuuden. Järjestelmän asetusarvoina asetetaan venttiilin 4 avulla happi-virtaus ja elektronisten laitteiden 14, 15, 16 avulla tuorekaasun anestesia-ainepitoisuus, hapen kanssa sekoitettava 35 kaasu ja hapen kanssa sekoitettavan kaasun virtaus. Elek- 100007 7 troninen virtausta mittaava elin 6, elektroninen virtaus-mittalaite 10 ja elektronisesti ohjattu säätöventtiili 9 on sovitettu käytettäväksi ohjausyksikön 13 avulla. Ohjausyksikkö 13 voi olla mikä tahansa sopiva laite, esimerkiksi 5 kaikille yhteinen yksikkö tai jokaisella voi olla oma oh-jainyksikkönsä jne.

Kuviossa 2 on esitetty kuvion 1 mukaisen esimerkin muunnelma. Kuvion 2 esimerkki vastaa olennaisesti kuvion 1 esimerkkiä. Ainoana erona on se, että kuvion 2 ratkaisussa 10 ei ole ilmalinjaa lainkaan. Kuviossa 2 on vastaavissa kohdissa käytetty samoja viitenumerolta kuin kuviossa 1. Toiminnaltaan kuvion 2 ratkaisu vastaa kuvion 1 ratkaisua, erona on ainoastaan se, että kuvion 2 ratkaisussa happivir-taukseen sekoitetaan ainoastaan anestesiakaasua eikä lain-15 kaan ilmaa.

Kuviossa 3 on esitetty keksinnön mukaisen sovitelman toinen sovellutusmuoto. Kuviossa 3 on vastaavissa kohdissa käytetty samoja viitenumerolta kuin kuviossa 1. Tässä so-vellutusmuodossa anestesiakaasulinjaan on sovitettu elek- 20 tronisesti ohjattava säätöventtiili 19. Säätöventtiili 19 on edullisesti samanlainen kuin kuviossa 1 esitetty säätö-venttiili 9. Ilmalinjaan on vastaavalle kohdalle sovitettu mekaaninen virtauksen säätöelin 17 ja rotametri 17a. Ilma-kanavan on/off elin, ts. venttiili 18 on normaalisti auki 25 olevaa tyyppiä, mikä tarkoittaa sitä, että venttiili on aktivoitava sähköisesti sulkemista varten. Avautuminen on automaattista aktivoinnin päättyessä. Elin 7 toimii tässäkin sovellutusmuodossa venttiilin 19 turvaventtiilinä. Venttiilin 18 avulla estetään ilman saanti silloin kun 30 oheiskaasuksi on valittu anestesiakaasu.

Kuvion 3 mukaisen ratkaisun etuna on ilman saannin riippumattomuus sähköenergian saannista. Haittana kuvion 1 mukaiseen sovellutukseen verrattuna on mekaanisella säätö-elimellä 17 ja rotametrillä 19 lisääntynyt komponenttien 35 määrä. Virtauksen karkeaa säätöä varten ilmavirtauslinjaan 8 100007 on asetettu rotametri. Muilta osin kuvion 3 sovellutusmuoto vastaa kuvion 1 sovellutusmuotoa.

Kuviossa 4 on esitetty keksinnön mukaisen sovitelman kolmas sovellutusmuoto. Kuviossa 4 on vastaavissa kohdissa 5 käytetty samoja viitenumerolta kuin kuvioissa 1 ja 3. Kuvion 4 esimerkki eroaa kuvion 3 esimerkissä siinä, että kuvion 4 esimerkissä venttiilit 7 ja 18 on korvattu elektronisesti ohjatulla valintaventtiilillä 20. Valintaventtiili 20 on kolmella kaasuliitynnällä ja kahdella virtauskanavalla 10 varustettu venttiili. Sähköttömänä virtauskanavat menevät siten, että ilma pääsee virtaamaan esteettä venttiilin läpi ja anestesiakaasu on suljettuna. Kytkettäessä sähköt, anes-tesiakaasulinja avautuu ja ilmalinja sulkeutuu. Venttiili 20 toimii myös anestesiakaasulinjan turvaventtiilinä niin, 15 että anestesiakaasulinja sulkeutuu kun venttiilin aktivaatio loppuu. Muilta osin kuvion 4 esimerkki vastaa edellä esitettyjä esimerkkejä.

Kuvion 4 mukaisen sovitelman etuna esimerkiksi kuvion 3 sovitelmaan on vain yhden valintaventtiilin tarve 20 kahden sulkuventtiilin sijaan. Haittana on puolestaan tarvittavan venttiilin suurempi koko ja suurempi tilantarve.

Edellä esitettyjä sovellutusesimerkkejä ei ole tarkoitettu mitenkään rajoittamaan keksintöä, vaan keksintöä voidaan muunnella patenttivaatimusten puitteissa täysin 25 vapaasti. Näin olle on selvää, että keksinnön mukaisen sovitelman tai sen yksityiskohtien ei välttämättä tarvitse olla juuri sellaisia kuin kuvioissa on esitetty, vaan muun-laisetkin ratkaisut ovat mahdollisia.

» li., utu iiu t i-.t m

Claims

100007 9

1. Sovitelma kaasusekoittimen yhteydessä, joka kaa-susekoitin on sovitettu muodostamaan hapesta ja siihen 5 sekoitettavasta toisesta kaasusta potilaan hengitettäväksi tarkoitetun seoskaasun, tunnettu siitä, että happi on sovitettu syötettäväksi ennen seoskaasun muodostamista sekä mekaanisen säätöelimen (4) että mekaanisen ja elektronisen virtausta mittaavan elimen (5, 6) kautta, että hapen 10 kanssa sekoitettava toinen kaasu on sovitettu virtaamaan elektronisen virtausmittalaitteen (10) kautta ja että toisen kaasun virtaus on sovitettu säädettäväksi elektronisesti ohjatun säätöventtiilin (9, 19) avulla, jolloin elektroninen virtausta mittaava elin (6) , elektroninen virtausmit-15 talaite (10) ja elektronisesti ohjattu säätöventtiili (9, 19. on sovitettu käytettäväksi ohjausyksikön (13) avulla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että toinen kaasu on N20, ilma tai N20:n ja ilman seos.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen sovitelma, tun nettu siitä, että N20-linjaan ja ilmalinjaan on hapen kanssa sekoitettavan kaasun valitsemiseksi sovitettu vir-taussuunnassa katsottuna ennen elektronista virtausmitta-laitetta (10) elektronisesti ohjattavat on/off tyyppiset 25 virtausta säätävät elimet (7, 8, 18).

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että N20-linjan ja ilmalinjan yhdistymis-kohdan jälkeiseen kanavaan on hapen kanssa sekoitettavan kaasun valitsemiseksi sovitettu virtaussuunnassa katsottuna 30 ennen elektronista virtausmittalaitetta (10) yksi valinta- ‘ .· venttiili (20) .

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että N20-linjaan on on/off tyyppisen virtausta säätävän elimen (7) jälkeen sovitettu elektronisesti 35 ohjattu säätöventtiili (19) ja että ilmalinjaan on vastaa- 100C07 10 valle kohdalle sovitettu mekaaninen virtauksen säätöelin (17) .

6. Patenttivaatimuksen 2 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että N20-linjaan on sovitettu elektroni- 5 sesti ohjattu säätöventtiili (19) ja että ilmalinjaan on sovitettu mekaaninen virtauksen säätöelin (17).

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että mekaaninen ja elektroninen virtausta mittaava elin (5, 6) on muodostettu sa- 10 maksi laitteeksi.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että happi, N20 ja mahdollinen ilma on sovitettu ohjattavaksi painesäätimen (1, 2, 3) kautta.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että seoskaasu on sovitettu sekoitettavaksi höyrystimessä/höyrystimestä höyrystyneen anestesia-aineen kanssa.

10. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen sovitelma, 20 tunnettu siitä, että N20 virtausta ohjaava venttii li (7,20) on sovitettu sulkeutumaan sähköisen aktivoinnin loppuessa.

11. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että ilman virtausta ohjaava vent- 25 tiili (8, 18, 20) on sovitettu sulkeutumaan sähköisen akti voinnin seurauksena ja avautumaan sähköisen aktivoinnin loppuessa.

12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sovitelma, tunnettu siitä, että toinen kaasu on sovitettu virtaamaan 30 elektronisen virtausmittalaitteen (10) kautta ennen hapen kanssa tapahtuvaa sekoittamista. » 100007 11