在麻醉期間從病人呼出的氣體中除去二氧化碳和一氧化碳的製作方法

2023-05-02 04:43:56

專利名稱：在麻醉期間從病人呼出的氣體中除去二氧化碳和一氧化碳的製作方法
相關申請的交叉參考申請人要求基於2004年4月5日提交標題為「在麻醉期間從病人呼出的氣體中除去二氧化碳和一氧化碳」的美國臨時申請第60/559,659的優先權，此申請內容被引用作為參考。
背景技術：
如七氟烷、異氟烷、恩氟烷、地氟烷和氟烷的滷代醚在世界範圍廣泛用作吸入型麻醉劑。這些麻醉劑通常在封閉或半封閉的麻醉環路中使用，其中，病人呼出的含麻醉劑的氣體全部或一部分被再吸入。這種麻醉環路中，必須除去病人呼出的二氧化碳(CO2)，防止其累積而引起病人缺氧。目前從這些系統中除去CO2普遍採用的方法是，使呼出的氣體通過鹼金屬鹼的床，首先將CO2轉變為碳酸，然後結合為鹼金屬碳酸鹽。然而，所有滷代醚在強鹼存在下都發生一定程度的降解，這導致形成不希望的副產物，其中包括一氧化碳、甲酸鹽，在採用七氟烷的情況下會形成的兩種烯烴化合物五氟異丙基氟甲基醚(PIFE，C4H2F6O)，也稱作化合物A，和五氟甲氧基異丙基氟甲基醚(PMFE，C5H6F6O)，也稱作化合物B。已知化合物A在大鼠中表現出腎毒性。此外，已知目前使用的鹼性物質不能有效除去一氧化碳，部分一氧化碳是內源性的，是血紅蛋白化合物在哺乳動物循環系統中自然分解產生的。
發明概述本發明使用分子篩去除CO2和CO，主要是通過將這些化合物機械性、選擇性封閉(sequestering)在分子篩的微孔結構內而不引起滷代醚降解。這些分子篩可採用已知方法原位再生，如變壓脫附(pressure swing desorption)、真空變壓脫附、或兩者的結合，或變溫脫附。本發明的另一個特徵是能夠進行熱空氣清洗，籍此對分子篩床進行巴氏消毒，除去可能透過微濾器的各種致病微生物。
據估計，全球80％的常規麻醉手術過程使用滷代醚麻醉劑，或單獨使用或與其它藥物組合使用。
本發明的益處如下增加病人的安全性—通過消除滷代醚的降解產物，尤其改善了長期或頻繁麻醉的病人的安全性。從麻醉環路除去內生的一氧化碳也提高了病人的安全性。
經濟性—七氟烷在這方面尤其突出。化合物A的毒性危險很高，在美國必須以高流速使用該麻醉劑，氣體流速在5-6升/分鐘範圍，因為這樣可以減少在鹼金屬鹼吸收劑存在下與醚的接觸時間。七氟烷成本約為$200/250ml，與之相比，異氟烷成本約為$35/250ml。由於在兒科和某些成人情況需要低流速麻醉，即約1升/分鐘，由此可望將七氟烷麻醉劑用量減少為約70％。
結合附圖閱讀詳細說明後，本發明前述的其它優點和特徵將是顯而易見的。
附圖簡述

圖1所示是本發明系統和方法的示意圖；圖2所示是圖1系統中熱空氣清洗方面的熱空氣源的示意圖；圖3所示是本發明系統和方法的流程圖。
發明詳述本發明提供將分子篩用於在麻醉期間從病人呼出的氣體中除去二氧化碳和一氧化碳的方法和系統。該系統和方法對使用各種滷代醚吸入麻醉劑的麻醉特別適用。呼出的氣體用非活性乾燥劑進行乾燥以除去水分，通過能除去3微米以上顆粒的過濾器，通過能除去二氧化碳和一氧化碳的天然或合成分子篩床，然後返回呼吸環路，再回輸給病人。
圖1的關鍵點圖1示出本發明的系統，該系統具有以下部件A，B，C含能從混合氣流選擇除去二氧化碳和一氧化碳的分子篩的合適容器，也標為30，32和34。分子篩型號例如A3、A4、X13。分子篩粒料的例子是沸石和碳纖維。優選的分子篩形式是一定直徑的小球，這樣能使通過該分子篩床的氣流阻力最小。但是，也可以採用蜂窩體結構的分子篩。
雖然在圖1的說明性地顯示了三個分子篩床的，如果需要還可以採用更多的分子篩床。如果需要進行原位再生，床的最少數量為2，即一個床進行再生，同時另一個床對病人呼出的氣體進行處理。
1，2，3這些是常關電磁閥，用於氣體從分子篩床至麻醉機的放行和截止。
4，5，6這些是常關電磁閥，用於氣體從分子篩床流出至現場真空源的放行或截止。
7，8，9這些是常關電磁閥，用於病人呼出的氣體至分子篩床的放行或截止。
10，11，12這些是常關電磁閥，用於熱空氣至分子篩床內的放行或截止。
13加壓熱空氣源(參見圖2)14控制系統，監測和控制系統的工作順序(參見圖3)。控制系統14控制閥1-12的打開和關閉，以及其他事項。
15含乾燥劑的在線元件，能從呼出的氣流中除去水蒸汽，乾燥劑例如含活性指示劑的矽膠。
16HEPA過濾器—高效微濾器，從乾燥後呼出氣流中除去顆粒(包括微生物)。
17這是常開電磁閥，在電源故障或系統流動阻塞情況下將系統引向旁路。
圖2的關鍵點圖1系統的加壓熱空氣源13具有以下部件21這是一個標準的兩級調節器，將手術室常規壓縮空氣管線壓力(90psig)降至與吸附劑系統壓力等級相一致的低壓。
22含乾燥劑的在線元件，能從呼出的氣流中除去水蒸汽，乾燥劑例如含活性指示劑的矽膠。
23這是一個含電阻型電元件的在線加熱裝置，連接到「控制系統」(CONTROL SYSTEM)，並受其控制(參見圖1 14)。
24這是一個連接到「控制系統」(CONTROL SYSTEM)的溫度傳感器(參見圖1 14)，向「控制系統」(CONTROL SYSTEM)提供過程輸入，使其能夠控制加熱裝置。
對本申請有用的分子篩分類為A3、A4、A5、A7和X13。這些數字表示以埃為單位的孔徑。圖1中所示的過濾器稱作HEPA過濾器。HEPA表示高效顆粒截止(High Efficiency Particulate Arrestance)，是一個標準術語。真正的HEPA過濾器能濾除99.97％的大於0.3微米的微粒，這些微粒比細菌、孢子、黴菌、酵母等還小。
由圖3的流程圖說明圖1和圖2系統的操作。標為42、44、46、48和50的操作與由圖1部件10、11、12和13以及圖2部件所示的熱空氣清洗特徵相關。如標為44的操作所示，當分子篩床30、32和34在麻醉環路中工作時，不進行熱空氣清洗操作。
圖3中標為60、62和64的操作的功能是使圖1的系統在麻醉環路處於工作狀態。麻醉環路包括病人、圖1的系統以及麻醉機。標為70、72、74、76和78的操作與床A(也標為30)相關，該床從病人呼出的氣體中除去CO2和CO，將處理後的氣體返回麻醉機。操作70分別打開7和1所示的進口閥和出口閥，與麻醉環路中的床A相連。閥4關閉。操作74確保床A處於定時的操作中，只在感測到病人呼出的氣體流速增加時進行該操作。床A工作期間，操作80和82分別關閉進口和出口閥9和3的使床C(也標為34)原位再生，並打開閥6，使床C與真空與連通，按已知方式進行真空變壓脫附。
床A的工作時間由操作76決定，這樣，在由操作78來感測和指示的操作周期的終點，床B(也標為32)啟動。具體地說，標為90、92、94和96的操作與床B相關，床B工作時從病人呼出的氣體中除去CO2和CO，將處理後的氣體返回麻醉機。操作90分別打開進口和出口閥8和2，與麻醉環路中的床B相連。閥5關閉。在床B工作期間，操作100和102通過分別關閉進口和出口閥7和1使床A進行原位再生，並打開閥4，使床A與真空連通，按已知方式進行真空變壓脫附。
床B的工作時間由操作94決定，因此，在操作96來感測和指示的操作周期的終點，床C(也標為34)啟動。具體地說，標為110、112、114和116的操作與床C相關，C工作時從病人呼出的氣體中除去CO2和CO，將處理後的氣體返回麻醉機。操作110分別打開進口和出口閥9和3，與麻醉環路中的床C相連。閥6關閉。在床C工作期間，操作120和122通過分別關閉進口和出口閥8和2，使床B進行原位再生，並打開閥5，使床B與真空連通，按已知方式進行真空變壓脫附。
床C的工作時間由操作114決定，因此，在操作116來感測和指示的操作周期的終點，床A啟動。繼續前面所述的操作順序，在麻醉機持續操作期間，上述順次操作連續並重複進行。分別由操作76、94和114床所設定的床A、B和C的運行時間可根據各床在需要按照本領域技術人員公知的方式進行再生之前的可運行時間來決定。
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雖然詳細描述了本發明的實施方式，但為說明目的，不構成限制。
權利要求
1.一種在麻醉期間從患者呼出的氣體中除去二氧化碳和一氧化碳的系統，該系統包括a)具有進口和出口的分子篩床，該床中包含選擇性地將二氧化碳和一氧化碳機械性封閉在分子篩的結構內而不使麻醉氣體降解的物質；b)將被麻醉患者呼出的氣體送至分子篩床進口的裝置；c)將處理後的氣體從分子篩床出口送至麻醉機的裝置。
2.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，將氣體送至分子篩床進口的裝置包括用於從氣體中除去水蒸汽的乾燥器。
3.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，將氣體送至分子篩床進口的裝置包括用於從氣體除去顆粒物質的過濾器。
4.如權利要求1所述的系統，該系統還包括操作性連接到分子篩床進口向分子篩床提供熱清洗空氣的裝置。
5.如權利要求1所述的系統，該系統還包括將真空源操作性連接到分子篩床出口用於再生該分子篩床的裝置。
6.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，分子篩床中包含的物質對滷代麻醉劑是非降解性的。
7.如權利要求1所述的系統，該系統還包括a)一個或多個其他分子篩床，各自具有進口和出口並含有選擇性地將二氧化碳和一氧化碳機械性封閉在分子篩結構內而不會引起麻醉氣體降解的物質；b)將被麻醉患者呼出的氣體送至所述其他分子篩床的進口的裝置；c)將處理後的氣體從分子篩床出口送至麻醉機的裝置；d)用於控制分子篩床的循環運作的控制裝置，所述控制裝置操作性連接到用於將氣體送至分子篩床進口的裝置，並操作性連接於將處理後的氣體送至分子篩床出口的裝置。
8.如權利要求7所述的系統，其特徵在於，用於將氣體送至分子篩床進口的裝置包括用於從氣體除去水蒸汽的乾燥器。
9.如權利要求7所述的系統，其特徵在於，用於將處理後的氣體送至分子篩床出口的裝置包括用於從氣體除去顆粒物的過濾器。
10.如權利要求7所述的系統，該系統還包括操作性連接到分子篩床進口用於向分子篩床提供熱清洗空氣的裝置。
11.如權利要求7所述的系統，該系統還包括可操作性連接到所述控制裝置從而將真空源選擇性連接到分子篩床的出口以便再生該分子篩床的裝置。
12.如權利要求7所述的系統，其特徵在於，分子篩床中包含的物質對滷代醚麻醉劑是非降解性的。
13.一種在麻醉期間從患者呼出的氣體中除去二氧化碳和一氧化碳的方法，該方法包括以下步驟a)提供具有進口和出口的分子篩床，該分子篩床含有選擇性將二氧化碳和一氧化碳機械性封閉在分子篩結構內而不引起麻醉氣體降解的物質；b)將被麻醉患者呼出的氣體送至分子篩床進口；c)將處理後的氣體從分子篩床出口送至麻醉機。
14.如權利要求13所述的方法，其特徵在於，將氣體送至分子篩床進口的步驟包括乾燥氣體從中除去水蒸汽。
15.如權利要求13所述的方法，其特徵在於，將氣體送至分子篩床進口的步驟包括過濾氣體從中除去顆粒物質。
16.如權利要求13所述的方法，該方法還包括向分子篩床提供熱清洗空氣。
17.如權利要求13所述的方法，該方法還包括將真空源連接到分子篩床出口用於再生該分子篩床。
18.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，分子篩床中包含的物質對滷代醚麻醉劑是非降解性的。
19.如權利要求13所述的方法，該方法還包括以下步驟a)提供一個或多個其他分子篩床，各自具有進口和出口並含有選擇性地將二氧化碳和一氧化碳機械性封閉在分子篩結構內而不引起麻醉氣體降解的物質；b)將被麻醉患者呼出的氣體送至分子篩床進口；c)將處理後的氣體從分子篩床出口送至麻醉機；d)控制分子篩床循環運作。
20.如權利要求19所述的方法，其特徵在於，將氣體送至分子篩床進口的步驟包括對氣體進行乾燥以從中除去水蒸汽。
21.如權利要求19所述的方法，其特徵在於，將氣體送至分子篩床進口的步驟包括過濾氣體從中除去顆粒物。
22.如權利要求19所述的方法，該方法還包括向分子篩床提供熱清洗空氣。
23.如權利要求19所述的方法，該方法還包括選擇性地將真空源連接到分子篩床的出口以再生分子篩床。
24.如權利要求19所述的方法，其特徵在於，分子篩床中包含的物質對滷代醚麻醉劑是非降解性的。
25.一種在麻醉期間患者呼出的氣體除去二氧化碳和一氧化碳的系統，該系統包括a)多個分子篩床，各床具有進口和出口並包含選擇性地將二氧化碳和一氧化碳機械性隔離在分子篩的結構內而不引起麻醉氣體降解的物質；b)將被麻醉患者呼出的氣體送至分子篩床進口的裝置；c)將處理後的氣體從分子篩床出口送至麻醉機的裝置；d)用於控制分子篩床循環運作的控制裝置，所述控制裝置操作性連接於將氣體送至分子篩床進口的裝置，並可操作性連接於將處理後的氣體送至分子篩床出口的裝置。
26.如權利要求25所述的系統，該系統還包括操作性連接到所述控制裝置和分子篩床進口用於向分子篩床提供熱清洗空氣的裝置。
27.如權利要求25所述的系統，該系統還包括操作性連接於所述控制裝置從而選擇性地將真空源連接到分子篩床的出口以便再生分子篩床的裝置。
28.一種在麻醉期間從患者呼出的氣體中除去二氧化碳和一氧化碳的方法，該方法包括以下步驟a)提供多個分子篩床，各分子篩床具有進口和出口的並含有選擇性地將二氧化碳和一氧化碳機械性封閉在分子篩結構內而不引起麻醉氣體降解的物質；b)將被麻醉患者呼出的氣體送至分子篩床進口；c)將處理後的氣體從分子篩床出口送至麻醉機；d)按實現分子篩床循環運作的方式控制分子篩床的氣體輸入和輸出。
29.如權利要求28所述的方法，該方法還包括選擇性地將真空源連接到分子篩床出口以便再生分子篩床。
30.如權利要求28所述的方法，該方法還包括向分子篩床提供熱清洗空氣。
全文摘要
一種用分子篩在麻醉期間從病人呼出的氣體中除去二氧化碳和一氧化碳的方法和系統。該系統尤其適用於使用各種滷代醚吸入麻醉劑進行的麻醉。呼出的氣體用非活性乾燥劑乾燥除去水分，從能除0.3微米以上微粒的過濾器通過，從含能除去二氧化碳和一氧化碳的天然或合成分子篩的床層通過，然後返回呼吸環路以便回輸給病人。
文檔編號A61M15/00GK101035583SQ200580015289
公開日2007年9月12日 申請日期2005年4月4日 優先權日2004年4月5日
發明者J·C·麥克納尼 申請人:明拉德股份有限公司