DE69733896T2

DE69733896T2 - Kohlendioxid-absorptionsmittel für die anästhesie

Info

Publication number: DE69733896T2
Application number: DE69733896T
Authority: DE
Inventors: Raymond John Balnamore ARMSTRONG; James Murray
Original assignee: Armstrong Medical Ltd
Current assignee: Armstrong Medical Ltd
Priority date: 1996-11-25
Filing date: 1997-11-25
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2017-11-26
Also published as: EP0939671B2; AU5657198A; ES2248859T5; CA2272933A1; ATE300998T1; CA2272933C; CN1244817A; WO1998023370A1; AU734272B2; JP2001509042A; EP0939671B1; DE69733896T3; EP0939671A1; NZ336406A; BR9713138A; DE69733896D1; CN1155438C; ES2248859T3; US6228150B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Kohlendioxid-Absorptionsmittel zur Verwendung bei der Low-Flow-Anästhesie oder im geschlossenen Narkosesystem.
Seit 1789 ist bekannt (A. Lavoisier), dass Tiere in geschlossenen Behältern eine längere Zeit weiter atmen, wenn der Behälter ein Kohlendioxid-Absorptionsmittel erhält. Anfang der 80er Jahre des 19. Jahrhunderts führte Professor Bert aus Paris Versuche mit Kleintieren in geschlossenen Behältern durch, wobei er Chloroformdampf als Narkosemittel und Kaliumhydroxid als Kohlendioxid-Absorptionsmittel verwendete. Er stellte eine toxische Wirkung bei den Tieren fest und wies anschließend nach, dass diese toxische Wirkung auf die Abbauprodukte der Reaktion des Chloroforms mit dem Kaliumhydroxid zurückzuführen war.
1914 wendete D. E. Jackson erstmals das Prinzip der Rückatmung unter Absorption von Kohlendioxid auf die Inhalationsanästhesie an und leitete damit eine Suche nach effizienten Kohlendioxid-Absorptionsmitteln ein, die damals mit Natronkalk-Granulat als bevorzugtes Material endete. Seit 1914 wird Natronkalk bei der Anästhesie in Verbindung mit Rückatmungssystemen verwendet, und während dieser Zeit wurde der Natrium- und/oder Kaliumhydroxidgehalt der chemischen Zusammensetzung vielfach verändert, in dem Versuch, während der exothermischen Gasabsorption eine Überwärmung des Granulats zu vermeiden und dessen Zerbröckeln sowie Staubbildung zu minimieren.
Natronkalk ist nach wie vor das bevorzugte Kohlendioxid-Absorptionsmittel, doch bei weitem nicht ideal. So kann beispielsweise bei Kreissystemen mit organohalogenen Narkosedämpfen eine Reaktion mit den Natrium- und/oder Kaliumhydroxiden im Natronkalk in Form einer alkalischen Hydrolyse oder Halogenwasserstoffabspaltung auftreten. Dabei entstehen Nebenprodukte, die sehr viel toxischer sind als das Narkosemittel selbst. Eine solche Situation wurde 1966 nach der Einführung von Trichlorethylen (Trilene (TM)) beobachtet. Wenn Trichlorethylen unter Anwesenheit von Natronkalk als Kohlendioxid-Absorptionsmittel verwendet wurde, war das Produkt der alkalischen Hydrolyse der Stoff Dichloracetylen, der bei der Rückatmung bei einigen Menschen zu einer Lähmung der Kranialnerven führte.
Wie zu erwarten reagiert Natronkalk außerdem mit den Dämpfen der modernen Fluor-Chlor-Narkosemittel. 1992 zeigte sich, dass Sevoflurane (TM) unter Anwesenheit von Natronkalk zu einem toxischen Olefin namens „Compound A" mit der Struktur CF₂=C(CF₃)OCH₂F zerfällt. Dieses Olefin wirkt bei Ratten bei einer Konzentration von 60–100 ppm nephrotoxisch und bei einer Konzentration von 350–400 ppm tödlich.
Auf breiterer Ebene lehrt die entsprechende Literatur, dass Enflurane (TM), Isoflurane (TM) und Desflurane (TM) sämtlich unter bestimmten Bedingungen mit Natronkalk reagieren, was bei einigen Menschen zu einer Kohlenmonoxidvergiftung geführt hat. Die Versuchsergebnisse weisen darauf hin, dass Kohlenmonoxid entsteht, wenn diese Inhalationsnarkosemittel zusammen mit trockenem Natronkalk verwendet werden. Dabei bilden sich Formiate, die wahrscheinlich die Vorprodukte von Kohlenmonoxid sind. Die genauen Reaktionen sind zwar noch nicht bekannt, doch wird angenommen, dass Spuren von Fluoroform (Trifluormethan; CHF₃) produziert werden, die unter alkalischen Bedingungen Kohlenmonoxid bilden. Es wird daher die Verwendung von frischem oder nassem Natronkalk empfohlen, um die Bildung von Kohlenmonoxid zu vermeiden.
US-A-2,322,206 (veröffentlicht am 23. Juni 1943) betrifft eine Kohlendioxid absorbierende gebundene Mischung mit Kalk und Bariumhydroxid. Die Stabilität der gebundenen Mischung wird ihren nicht-hygroskopischen Eigenschaften zugeschrieben. EP-A-0 530 731 (veröffentlicht am 10. März 1993) betrifft ein Kohlendioxid-Absorptionsmittel, das eine Magnesiumverbindung enthält. Wenn die Magnesiumverbindung Magnesiumhydroxid ist, ist Wasser vorhanden. In EP-A-0 530 731 wird festgestellt, dass Magnesiumverbindungen im Gegensatz zu Calciumhydroxid bestimmte Narkosegase kaum zersetzen. DE-A-2316214 (veröffentlicht am 20. Dezember 1973) betrifft granulare Kohlendioxid-Absorptionsmittel, bestehend aus einer porösen Travertin-Grundstruktur, Calciumhydroxid, Wasser und einem Glykol. JP-A-58177137 (veröffentlicht am 17. Oktober 1983) betrifft eine Kohlendioxid absorbierende Pulvermischung zur Absorption von durch Nahrungsmittel gebildetem Kohlendioxid. Die Pulvermischung kann ein Alkalimetall- oder Erdalkalimetallhydroxid mit einem anorganischen deliqueszenten Material enthalten. Im Beispiel sind Natriumhydroxid und das Dihydrat oder Hexahydrat von Calciumchlorid enthalten.
Es geht also aus dem Vorigen hervor, dass in der klinischen Praxis ein Bedarf an einem wirksamen Kohlendioxid-Absorptionsmittel besteht, das chemisch inaktiv ist, d. h. mit dem Narkosemittel selbst nicht reagiert.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, diesen Bedarf durch ein Kohlendioxid-Absorptionsmittel zur Verwendung bei der Low-Flow-Anästhesie oder im geschlossenen Narkosesystem zu erfüllen, wobei das Absorptionsmittel aus Calciumhydroxid, das im Wesentlichen frei von Natrium- und Kaliumhydroxid ist, sowie einer zur Absorption von Kohlendioxid wirksame Menge eines hygroskopischen oder deliqueszenten Feuchthaltemittels besteht. Der Wassergehalt des Absorptionsmittels beträgt dabei, wie mittels der Karl-Fischer-Titration gemessen, 17,5–30%.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist die Verwendung eines Kohlendioxid-Absorptionsmittels bei der Low-Flow-Anästhesie oder im geschlossenen Narkosesystem, wobei das Absorptionsmittel aus Calciumhydroxid, das im Wesentlichen frei von Natrium- und Kaliumhydroxid ist, sowie einer zur Absorption von Kohlendioxid wirksame Menge eines hygroskopischen oder deliqueszenten Feuchthaltemittels besteht. Der Wassergehalt des Absorptionsmittels beträgt dabei, wie mittels der Karl-Fischer-Titration gemessen, 17,5–30%.
Das beschriebene Kohlendioxid-Absorptionsmittel kann in Bezug auf die Kornhärte noch verbessert werden, indem man der Mischung vorzugsweise eine wirksame Menge eines kompatiblen Bindemittels, vorzugsweise Gips (Calciumsulfat-Hemihydrat) beifügt.
Es kann jedes geeignete Bindemittel für das erfindungsgemäße Absorptionsmittel verwendet werden. Je höher die Menge des Bindemittels, desto größer ist zwar die Kornhärte, doch nimmt gleichzeitig die Absorptionsleistung des Absorptionsmittels ab. Die Menge des Bindemittels sollte daher so gering wie möglich gehalten werden, so dass die Kornhärte des Absorptionsmittels verbessert, seine Absorptionsleistung jedoch nicht wesentlich gesenkt wird. Das Absorptionsmittel sollte somit im Falle von Gips vorzugsweise eine Menge von 4–5,5% (w/w) oder besser von 4,5–5% (w/w) enthalten.
Das Kohlendioxid-Absorptionsmittel kann außerdem ein kompatibles Mittel zur internen Erzeugung von Wasserstoff enthalten, wie z. B. eine geeignete Menge an Aluminiummetallpulver, um die Körner vor der Härtung aufzuquellen oder mit Luft zu versorgen und dadurch die Reaktionsoberfläche der Körner oder Kügelchen zu verbessern. Die Menge des Aluminiummetallpulvers beträgt dabei vorzugsweise 0,5–1% (w/w).
Das Grundkonzept dieser Erfindung ist die Verwendung eines Hydroxids, vorzugsweise eines Hydroxids mit geringer Wasserlöslichkeit (z. B. Calciumhydroxid, das nur zu 1 Teil in 900 Teilen Wasser löslich ist), das trotzdem eine hohe Leistung (Fähigkeit zur Säureneutralisation) in Bezug auf die Kohlendioxid-Absorption aufweist, vorausgesetzt, es bleibt dauerhaft feucht. Wenn solch ein dauerhafter Eigenfeuchtigkeitsgehalt innerhalb der Matrix des Hydroxid (vorzugsweise Calciumhydroxid) enthaltenden Absorptionsmittels erzielt werden kann, ohne auf die hygroskopischen Eigenschaften des Natrium- oder Kaliumhydroxids von Natronkalk zurückzugreifen, kann die Kohlendioxid-Absorption bei der Low-Flow-Anästhesie oder im geschlossenen Narkosesystem ohne Bildung von „Compound A" oder Kohlenmonoxid stattfinden. Solch ein dauerhafter Eigenfeuchtigkeitsgehalt der beschriebenen Absorptionsmittel wird durch die Aufnahme hygroskopischer oder deliqueszenter Substanzen als Feuchthaltemittel in die Mischung erzielt. Diese können entweder anorganisch oder organisch sein.
Die anorganischen Feuchthaltemittel müssen hygroskopische Eigenschaften aufweisen (d. h. Wasser aus der Atmosphäre aufnehmen) oder deliqueszent sein (d. h. Wasser aus der Atmosphäre aufnehmen und sich in dem so aufgenommenen Wasser auflösen). Die bevorzugten anorganischen Feuchthaltemittel sind hygroskopische oder deliqueszente Hydrate. Geeignete Hydrate können leicht durch Verdampfung einer wässrigen Lösung einer hydratbildenden Verbindung gewonnen werden. Ein bevorzugtes anorganisches Feuchthaltemittel ist Calciumchlorid-Hexahydrat, doch ist auch ein Hydrat von Magnesiumchlorid geeignet. Auch wenn Magnesiumchlorid-Hexahydrat mit Calciumhydroxid so reagiert, dass Magnesiumhydroxid entsteht, ist das Nebenprodukt der Reaktion Calciumchlorid, so dass die Matrix des Absorptionsmittels zu einer Mischung von Calcium- und Magnesiumhydroxiden wird, die durch das Calciumchlorid der Reaktion dauerhaft feucht gehalten wird.
Das bevorzugte anorganische Feuchthaltemittel ist Calciumchlorid-Hexahydrat. Dieses sollte vorzugsweise in einer Menge vorliegen, die, bezogen auf das Molekulargewicht, zur Ausbeute von 7,5–20% (w/w), idealerweise ca. 10 (w/w) Wasser ausreichend ist.
Den erfindungsgemäßen Kohlendioxid-Absorptionsmitteln können viele geeignete hygroskopische oder deliqueszente organische Feuchthaltemittel beigefügt werden. Das organische Feuchthaltemittel ist vorzugsweise eine zweiwertige oder mehrwertige Substanz. Glycerin wird bevorzugt, doch können auch andere zweiwertige und mehrwertige Verbindungen mit dem gleichen Erfolg verwendet werden, wie z. B. Propylenglykol, Triethylenglykol, Hexan-1,2,6-triol, Polyethylenglykol 200 (PEG 200), PEG 300 und PEG 1540. Im Fälle der Polyethylenglykole (PEGs) vergleicht Martindale: The Extra Pharmacopoeia (27. Ausgabe) deren Hygroskopizität mit der von Glycerin (für das ein Wert von 100 angesetzt wird). Auf dieser Skala wird PEG 200 mit einem Wert von 90 und PEG 1540 mit einem Wert von 30 eingestuft. Daher werden die PEGs mit einem niedrigeren Molekulargewicht (flüssig) den Feststoffen vorgezogen. Das Absorptionsmittel sollte im Falle von Glycerin vorzugsweise eine Menge von 2,5–25% (v/w) oder besser von 2,5–10% (v/w) und noch besser von ca. 5% aufweisen.
Der Fachmann erkennt, dass die erfindungsgemäßen Absorptionsmittel nicht auf die einzeln aufgeführten anorganischen und organischen Feuchthaltemittel beschränkt sind und dass im Falle der ersteren eine deliqueszente Substanz wie Magnesiumchlorid eingesetzt werden kann, um der Mischung feuchtigkeitsspeichernde Eigenschaften zu verleihen, auch wenn seine Aufnahme zu einer doppelten Abbaureaktion führt, bei der der Magnesiumanteil zu Hydroxid und der Chloridanteil zu Calciumchlorid, dem letztendlichen Feuchthaltemittel, wird. Das Gleiche gilt für die organischen Feuchthaltemittel, bei denen jede laugenbeständige nicht reaktive hygroskopische oder deliqueszente organische Substanz in einer wässrigen Lösung als Messinstrument für das Pulver eingesetzt werden kann.
Wie bereits erwähnt beträgt der Wassergehalt des Kohlendioxid-Absorptionsmittels 17,5–30% oder besser 20–30%, wie mittels der Karl-Fischer-Titration gemessen, die in Quantitative Chemical Analysis beschrieben wird (S. 485–6; zweite Ausgabe; Daniel C. Harris; W. H. Freeman and Company, New York).
Das erfindungsgemäße Kohlendioxid-Absorptionsmittel sollte vorzugsweise in Form von Körnern oder Kügelchen mit einem Durchmesser von 1–8 mm oder besser 1–4 mm vorliegen.
Im Folgenden werden einige Ausführungsbeispiele für konkrete erfindungsgemäße Formulierungen unter Bezugnahme auf die entsprechenden Abbildungen aufgeführt. Es zeigen:
1 Kohlendioxid-Absorptionsleistung von Calciumhydroxid und dem Absorptionsmittel in Beispiel 1;
2 „Compound-A"-Gehalt für Natronkalk und das Absorptionsmittel in Beispiel 1 während der Low-Flow-Anästhesie;
3 Kohlendioxid-Absorptionsleistung der Absorptionsmittel in Beispiel 2;
4 Kohlendioxid-Absorptionsleistung des Absorptionsmittels in Beispiel 3;
5 Absorptionsleistung des Absorptionsmittels in Beispiel 4 im Vergleich mit einem im Handel erhältlichen Absorptionsmittel (Dragersorb (TM): 100 g );
6 Kohlendioxidgehalt (ppm) für das Absorptionsmittel in Beispiel 2 und für „ausgetrockneten" Natronkalk;
7 Absorptionsleistung des Absorptionsmittels in Beispiel 6; und
8 Absorptionsleistung der Absorptionsmittel in Beispiel 7.
Beispiel 1
Um das Kohlendioxid-Absorptionsmittel in Form von Granulat herzustellen, wird die oben aufgeführte Mischung trockener Feststoffe (1 kg) mit 11 Wasser zu einer homogenen Paste vermischt und danach so bald wie möglich zu Granulat extrudiert oder geformt und in einem Ofen oder einer Heißluftkammer 1 Stunde lang bei 70°C getrocknet, so dass sie einen Karl-Fischer-Feuchtigkeitsgehalt von 22–25% aufweist. Innerhalb von 3–4 Minuten nach der Wasserzugabe reagiert die Alkalinität der calciumhydroxidhaltigen Paste mit dem Aluminiummetallpulver durch die interne Erzeugung von Wasserstoffgas, doch die Alkalinität der Paste verlängert die Abbindezeit des Gipses und lässt dadurch genügend Zeit zum Extrudieren oder Formen, der Mischung zu Granulat (1–4 mm Durchmesser), bevor die Hydration stattfindet und der Gips fest wird.
Nachdem die Feststoffmischung in Beispiel 1 mit Wasser vermischt wurde, lösen sich die Calciumchloridflocken, die im Handel als wasserfrei klassifiziert sind, mit der Wärmeentwicklung im Wasser auf und werden bei der Trocknung des Granulats zu Calciumchlorid-Hexahydrat umgewandelt. Das Hexahydrat ist zu ca. 50% seines Gewichts CaCl₂ und zu 50% seines Gewichts Wasser (das Molekulargewicht von CaCl₂ beträgt 111, das Molekulargewicht des Hexahydrats 219,1). Das Hexahydrat hat die praktische physische Eigenschaft, effloreszent zu sein, wenn die Umgebung eine relative Feuchtigkeit (rF) unter 20% aufweist, und deliqueszent, wenn die rF über 30% liegt.
Natronkalk absorbiert Kohlendioxid aufgrund seines Natrium- und/oder Kaliumhydroxidgehalts. Trockenes Calciumhydroxid allein weist eine schlechte Kohlendioxid-Absorptionsleistung auf. Der grundlegende Erfindungsschritt zur Schaffung des hochaktiven erfindungsgemäßen Kohlendioxid-Absorptionsmittels, das im Wesentlichen frei von Natrium- oder/und Kaliumhydroxid ist, kann den Absorptionskurven, z. B. in 1, entnommen werden, in denen die Kohlendioxid-Durchbruchzeiten gewichtsmäßig ähnlicher Granulatsmengen von Calciumhydroxid und dem Gemisch aus Beispiel 1 ungefähr 300 Minuten auseinander liegen. Außerdem weist das Granulat aus Beispiel 1 kein hydrolytisches Verhalten auf. In einem geschlossenen Narkosesystem mit dem Narkosemittel Sevoflurane (TM) werden im Vergleich zu Natronkalk-Granulat unter gleichen Bedingungen unerhebliche Mengen von „Compound A" beobachtet (siehe 2). Die Spuren in 2 wurden anhand von Gaschromatogrammen des Gasstroms, der bei jedem Versuch in dem geschlossenen Kreislauf zirkulierte, berechnet. Die geringfügige Menge an „Compound A", die bei dem Absorptionsmittel aus Beispiel 1 beobachtet wurde, ist darauf zurückzuführen, dass in dem Mittel Sevoflurane^TM stets kleine Mengen von „Compound A" vorhanden sind.
Natronkalk hat außerdem den Nachteil, dass es allmählich von einer Schicht Natriumcarbonat überzogen wird, die durch die Interaktion mit dem aufgenommenen Kohlendioxid entsteht, so dass seine Aktivität rasch abnimmt. Im Gegensatz dazu bilden die Zusammensetzungen der vorliegenden Beispiele Calciumcarbonat als Endprodukt des Kohlendioxid-Absorptionsprozesses. Calciumcarbonat ist wasserunlöslich und nicht kristallin und bildet daher keine Massen interstitieller Kristalle, die die Oberfläche zusetzen.
Die feuchtigkeitsspeichernden Eigenschaften von Calciumchlorid-Hexahydrat führen dazu, dass bei Verwendung in einem geschlossenen Narkosesystem das Granulat aus Beispiel 1 dauerhaft feucht ist, und in diesem Zustand ist der Calciumhydroxid-Gehalt als Kohlendioxid-Absorptionsmittel am aktivsten. Versuche haben gezeigt (siehe Beispiel 3), dass der optimale Feuchtigkeitsgehalt (wie aus dem CaCl₂·6H₂O-Gehalt berechnet) im Absorptionsmittel-Granulat zwischen 5 und 20% (w/w) liegt, oder besser zwischen 7,5% und 17,5% (w/w) und am besten zwischen 10 und 15% (w/w).
Diese Feuchtigkeitsspeicherung kann außerdem erreicht werden, indem das Calciumchlorid-Hexahydrat des Granulats durch mehrwertige organische Verbindungen ersetzt wird. Die Wirkung wird anhand des folgenden Beispiels veranschaulicht:
Beispiel 2
Das Glycerin (5 ml) wird in 95 ml Wasser aufgelöst, und die Lösung (100 ml) wird verwendet, um die 95 g trockener Feststoffe zu einer dicken Paste zu vermischen, die zu Granulat extrudiert oder geformt werden kann (1–4 mm Durchmesser). Das Granulat wird dann 1 Stunde lang bei 70°C getrocknet, so dass es einen Karl-Fischer-Feuchtigkeitsgehalt von ca. 24–28% aufweist. Auf Wunsch kann zusätzlich zur Glycerinlösung weiteres Wasser hinzugegeben werden, um die 95 Gramm Pulver zu vermischen. Das Kohlendioxid-Absorptionsmittel aus Beispiel 2 kann durch eine entsprechende Verringerung des jeweiligen Calciumhydroxidgehalts weiter verändert werden, so dass es 10 ml, 15 ml und 20 ml Glycerin auf 90, 85 und 80 g trockener Feststoffe enthält. Für diese Absorptionsmittel wird im Folgenden auf der Grundlage der ursprünglichen Bestandteile (ohne das Wasser) ein Glyceringehalt von 5%, (w/w), 10% (w/w), 15% (w/w) und 20% (w/w) angegeben.
Die Kohlendioxid-Absorptionsleistung von Absorptionsmitteln mit 5%, 10%, 15% und 20% Glycerin wird in 3 gezeigt. Alle getesteten Absorptionsmittel zeigen im Vergleich zu entsprechenden Absorptionsmitteln ohne Feuchthaltemittel eine verbesserte Absorptionsleistung (Fläche über Kurve) und einen verzögerten Durchbruch, das ist der Punkt, an dem der FE'CO₂-Gehalt 0,5 kPa erreicht.
Anhand der Daten in 3 leuchtet es ein, dass Glycerin ein bevorzugtes Feuchthaltemittel ist. Glycerin wird aus zwei Gründen bevorzugt: Der erste ist die hohe Absorptionsleistung der Produkte (siehe 3), der zweite die Tatsache, dass Calciumhydroxid in Glycerin besser löslich ist als in Wasser, was zu einer höheren Absorptionsleistung des Absorptionsmittels führt, da die Gasabsorption sowohl in der festen als auch in der flüssigen Phase der Granulatmatrix stattfinden kann.
Beispiel 3
Die Kohlendioxid-Absorptionsmittel A–E wurden durch Vermischen von 100 g der trockenen Feststoffe hergestellt. Ein Kontrollabsorptionsmittel wurde unter Verwendung von 100 g des trockenen Ca(OH)₂-Pulvers hergestellt. Die Absorptionsmittel A–E enthalten, auf der Grundlage ihres Molekulargewichts, ca. 5, 10, 15, 20 bzw. 10% (w/w) Wasser.
Die Kohlendioxid-Absorptionsleistung dieser Kohlendioxid-Absorptionsmittel wurde umgehend auf die folgende Weise getestet.
Eine 50/50-Mischung aus Sauerstoff und Distickstoffoxid wurde mit einer Durchflussrate von einem Liter pro Minute durch einen Kanister mit 100 g des zu testenden Absorptionsmittels geleitet. Dem Gas wurde Kohlendioxid mit 55–60 ml/Min. zugefügt, um einen End-Tidal-Wert von ca. 4,5 kPa aufrecht zu erhalten. Sofort nach Durchlaufen des das Absorptionsmittel enthaltenden Kanisters wurden fortlaufend Proben für eine Kohlendioxidschätzung entnommen.
Das Kohlendioxid-Absorptionsmittel wird als unwirksam betrachtet, wenn ein FE'CO₂ von 0,5 kPa gemessen wird. Dieser Punkt wird als Kohlendioxiddurchbruch definiert.
Die Leistung des erfindungsgemäßen Absorptionsmittels hängt von seinem Calciumhydroxidgehalt ab. Die aufgeführten Zahlen für den Kohlendioxiddurchbruch beziehen sich auf 100 g Absorptionsmittel unter den oben beschriebenen Versuchsbedingungen.
In Tabelle 1 werden die Kohlendioxid-Durchbruchwerte für ein Kontrollabsorptionsmittel (das nur trockenes Calciumhydroxid enthält) und für die Absorptionsmittel A–E der Erfindung aufgeführt.
Tabelle 1
In 4 wird die Kohlendioxid-Absorptionsleistung über die Zeit in Minuten für das Kontrollabsorptionsmittel und für die Absorptionsmittel A–E der Erfindung gezeigt. Die Absorptionsleistung der entsprechenden Materialien wird durch die Flächen über den entsprechenden Kurven dargestellt. Absorptionsmittel A zeigt einen relativ frühen Durchbruch, während die Fläche über der Kurve (Absorptionsleistung) im Vergleich zum Kontrollabsorptionsmittel etwas besser ist. Absorptionsmittel B weist eine erheblich verbesserte Absorptionsleistung auf: Die Fläche über der Kurve ist stark vergrößert; der Durchbruch tritt erst nach über 5 Stunden ein.
Das Absorptionsmittel C zeigt im Vergleich zum Kontrollabsorptionsmittel eine verbesserte Absorptionsleistung sowie einen späteren Durchbruch nach über 2,5 Stunden. Absorptionsmittel B hat im Vergleich zum Kontrollabsorptionsmittel eine verbesserte Absorptionsleistung sowie einen späteren Durchbruch nach ca. 30 Minuten. Absorptionsmittel E, das zusätzlich Aluminiumpulver enthält, zeigt eine erheblich verbesserte Absorptionsleistung und einen erheblich späteren Durchbruch nach gut 14 Stunden.
Beispiel 4
Zur Herstellung des Kohlendioxid-Absorptionsmittels werden die trockenen Feststoffe (1 kg) mit 11 Wasser zu einer homogenen Paste vermischt und danach sofort zu Kügelchen oder Körnern (1–4 mm Durchmesser) extrudiert oder geformt, die in einem Ofen oder einer Heißluftkammer 1 Stunde lang bei 70°C getrocknet werden (Karl-Fischer-Titration), so dass sie einen Feuchtigkeitsgehalt von 20–25% aufweisen.
Ein Kohlendioxid-Absorptionsmittel in Form von Granulat verhindert die Freisetzung von Staub in die Versuchsanlage oder verringert diese zumindest beträchtlich und senkt außerdem den Strömungswiderstand auf ein Minimum.
In 5 wird die Absorptionsleistung über die Zeit für das Absorptionsmittel in Beispiel 4 dargestellt. Der Durchbruch erfolgt nach ca. 100 Minuten, und die Fläche über der Kurve zeigt eine gute Absorptionsleistung. Unter Annahme einer CO₂-Durchflussrate von 55 ml/Min. kann die Absorptionsleistung als Durchflussrate mal Zeit vor dem Durchbruch oder 5,5 1 CO₂ geschätzt werden.
In 5 wird außerdem die Absorptionsleistung von 100 g eines im Handel erhältlichen Absorptionsmittels, nämlich des von Drager unter dem Warenzeichen Dragersorb vertriebenen Absorptionsmittels, dargestellt. Das erfindungsgemäße Absorptionsmittel zeigt bei einem Vergleich unter gleichen Bedingungen eine bessere Absorptionsleistung und einen späteren Durchbruch.
Beispiel 5
Die Fähigkeit des Absorptionsmittels aus Beispiel 2 (mit 5% (v/w) Glycerin) zur Reaktion mit den Narkosemitteln Enflurane (TM), Isoflurane (TM) und Desflurane (TM) und Bildung von Kohlenmonoxid wird auf folgende Weise beurteilt.
Unter Verwendung der in Beispiel 3 beschriebenen Versuchsanlage wurden 100 g „ausgetrocknetes" Natronkalk einer 50/50 (v/v) Distickstoff-/Sauerstoffmischung bei Anwesenheit von 1 MAC jedes Narkosemittels ausgesetzt. Der Kohlenmonoxidgehalt wurde mittels eines CO-Messgeräts unmittelbar am Auslass des Kanisters gemessen. Unter diesen Bedingungen wurde, wie in 6 gezeigt, Kohlenmonoxid von Enflurane, Isoflurane und Desflurane mit „ausgetrocknetem" Natronkalk gebildet. Im Gegensatz dazu findet, wenn das „ausgetrocknete" Natronkalk durch das Absorptionsmittel aus Beispiel 2 ersetzt wird, wie in 6 gezeigt keine nachweisbare Bildung von Kohlenmonoxid statt. Ähnliche (nicht dargestellte) Ergebnisse wurden beobachtet, wenn das Absorptionsmittel aus Beispiel 2 durch das Absorptionsmittel aus Beispiel 1 ersetzt wurde. Insbesondere fand auch hier unter Anwesenheit von Enflurane, Isoflurane oder Desflurane keine nachweisbare Bildung von Kohlenmonoxid statt.
Beispiel 6
Das Kohlendioxid-Absorptionsmittel wird durch Vermischen der trockenen Feststoffe (auf der Grundlage ihres Molekulargewichts) mit einem Wasseranteil von 10% (w/w) hergestellt.
In 7 wird die Absorptionsleistung über die Zeit für das Absorptionsmittel aus Beispiel 6 dargestellt, die unter den gleichen Versuchsbedingungen wie in Beispiel 3 beurteilt wird. Der Durchbruch tritt nach ca. 70 Minuten ein, und die Fläche über der Kurve zeigt eine gute Absorptionsleistung an.
Beispiel 7
Das Glycerin (5 ml) wird in 95 ml Wasser aufgelöst, und die Glycerinlösung wird mit 95 g Calciumhydroxidpulver vermischt. Die frisch hergestellte Mischung hat einen Wassergehalt von 35%, wie mittels der Karl-Fischer-Titrationsmethode gemessen, einer empfindlichen Methode, die zur Messung von Restwasser in gereinigten Lösungsmitteln und Wasser von Hydration in Kristallen verwendet werden kann. Diese frisch hergestellte Mischung zeigt unter den Versuchsbedingungen in Beispiel 3 keine CO₂-Absorption. Nach einer einstündigen Trocknung bei 70°C sinkt der Wassergehalt auf 28% (Karl-Fischer-Titration), und die Zeitspanne bis zum CO₂-Durchbruch wird auf 3 Stunden verlängert (in 8 mit A gekennzeichnet). Nach einer zweistündigen Trocknung bei 70°C sinkt der Wassergehalt der Mischung auf 19% (Karl-Fischer-Titration), und die Zeitspanne bis zum CO₂-Durchbruch beträgt 30 Minuten (in 8 mit B gekennzeichnet). Nach einer vierstündigen Trocknung bei 70°C ist der Wassergehalt der Mischung auf 15% gesunken (Karl-Fischer-Titration), und die Zeitspanne bis zum CO₂-Durchbruch beträgt nur 7 Minuten (in 8 mit C gekennzeichnet). In 8 wird die Absorptionsleistung über die Zeit für das Absorptionsmittel aus Beispiel 7 dargestellt, von dem identische Proben bis zu einem Karl-Fischer-Wassergehalt von 28%, 19% bzw. 15% getrocknet wurden. Unter Annahme einer CO₂-Durchflussrate von 55 ml/Min. wird die entsprechende Absorptionsleistung der Absorptionsmittel A, B und C auf 9,91, 1,651 und 0,3851 geschätzt.

Claims

Kohlendioxid-Absorptionsmittel zur Verwendung in der Anästhesiologie, wobei das Absorptionsmittel Calciumhydroxid umfasst, wobei das Calciumhydroxid im Wesentlichen frei von Natrium- und Kaliumhydroxid ist; und eine zur Absorption von Kohlendioxid wirksame Menge eines hygroskopischen oder deliqueszenten Feuchthaltemittels, wobei der Wassergehalt des Absorptionsmittels, gemessen mittels der Karl-Fischer-Titration, 17,5–30% beträgt.
Verwendung eines Kohlendioxid-Absorptionsmittels in der Anästhesiologie, wobei das Absorptionsmittel Calciumhydroxid umfasst, wobei das Calciumhydroxid im Wesentlichen frei von Natrium- und Kaliumhydroxid ist; und eine zur Absorption von Kohlendioxid wirksame Menge eines hygroskopischen oder deliqueszenten Feuchthaltemittels, wobei der Wassergehalt des Absorptionsmittels, gemessen mittels der Karl-Fischer-Titration, 17,5–30% beträgt.
Kohlendioxid-Absorptionsmittel nach Anspruch 1, worin das Feuchthaltemittel ein anorganisches Feuchthaltemittel oder ein Gemisch davon, bevorzugt ein hygroskopisches oder deliqueszentes Hydrat oder ein Gemisch davon, bevorzugter ausgewählt aus Calciumchlorid-Hexahydrat oder Magnesiumchlorid-Hexahydrat oder einem Gemisch davon, am bevorzugtesten Calciumchlorid-Hexahydrat darstellt, wobei das Calciumchlorid-Hexahydrat in einer Menge vorliegt, die zum Enthalten (yield), bezogen auf das Molekulargewicht, von 7,5–20% (w/w), bevorzugt ca. 10% (w/w) Wasser ausreichend ist.
Kohlendioxid-Absorptionsmittel nach Anspruch 1 oder 3, worin das Feuchthaltemittel ein organisches Feuchthaltemittel ist.
Kohlendioxid-Absorptionsmittel nach Anspruch 4, worin das organische Feuchthaltemittel eine zweiwertige oder mehrwertige Substanz ist, wobei das organische Feuchthaltemittel bevorzugt aus Glycerin, Polyethylenglykol 200, Polyethylenglykol 300, Polyethylenglykol 1540, Propylenglykol oder Hexan-1,2,6-triol ausgewählt ist.
Kohlendioxid-Absorptionsmittel nach Anspruch 5, worin das organische Feuchthaltemittel Glycerin ist, das bevorzugt in einer Menge von 2,5–25% (v/w), bevorzugter 2,5–10 (v/w), am bevorzugtesten ca. 5% (v/w) vorliegt.
Kohlendioxid-Absorptionsmittel nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 6, worin der Wassergehalt, gemessen mittels der Karl-Fischer-Tittration, 20–30% beträgt.
Kohlendioxid-Absorptionsmittel nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 7, worin das Absorptionsmittel zusätzlich eine wirksame Menge eines kompatiblen Abbindemittels, bevorzugt 4–5,5% (w/w), bevorzugter 4,5–5% (w/w), Calciumsulfat-Hemihydrat umfasst.
Calciumdioxid-Absorptionsmittel nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 8, worin das Absorptionsmittel zusätzlich ein kompatibles Mittel zur internen Erzeugung von Wasserstoff, bevorzugt Aluminiummetallpulver umfasst, wobei das Aluminiumpulver in einer Menge von 0,5–1% (w/w) vorliegt.
Verwendung nach Anspruch 2, worin der Wassergehalt, gemessen mittels der Karl-Fischer-Titration, 20–30% beträgt.