[发明专利]用于去除固体流性物质的罩壳和对受体肺部换气的装置

说明书

技术领域

本公开内容主要涉及用于去除呼吸气流的不希望有的气体成分的固体、流性物质的罩壳(housing)和用于对受体肺部进行换气的装置。

背景技术

麻醉机经优化以利用挥发性麻醉剂液体对患者给予麻醉。在此类系统中，以受控方式使麻醉剂蒸发并混合到呼吸气流中来提供用于麻醉患者以进行外科手术的气体混合物。最普遍的挥发性麻醉剂为卤代烃链，例如氟烷、安氟醚、异氟醚、七氟醚以及地氟醚。另外，可将一氧化二氮(N₂O)计入该类挥发性麻醉剂中，不过一氧化二氮的高蒸气压力会导致一氧化二氮在高压气缸中自发地蒸发，此时它可与氧气直接混合。一氧化二氮的麻醉能力单独不足以麻醉患者并因此使用其它挥发剂来帮助麻醉。

由于挥发性麻醉剂昂贵，它们是有效的温室气体并且还对大气臭氧层有害，故已开发出麻醉机来使该气体消耗最小化。为了保持患者麻醉，对于麻醉剂要求限定的脑部分压力(或局部压力，partial pressure)。该分压力通过保持肺部中的麻醉剂分压力充足来维持。在稳态期间，肺部和身体分压力相等，并且血液与肺部之间不会发生麻醉剂的净交换。然而，为了提供氧气并消除二氧化碳，需要持续的肺部换气。

麻醉机设计成用以向患者提供氧气并消除二氧化碳(CO₂)，同时保存麻醉气体。为了满足这些目标，采用了再呼吸回路。将呼出的气体重新引导到此患者体内以用于吸气。在再吸气之前，必须从该气体去除二氧化碳，这通过二氧化碳吸收器来进行。在吸气之前，基于患者需求而给该气体供应另外的氧气和麻醉剂。在此装置中，添加到再呼吸回路的另外的气流可小于0.5L/min，但患者换气可为5-10L/min。肺部的这种换气利用换气器将具有过压的吸气气体推动到患者肺部且然后允许该气体从经加压的肺部被动流出到呼吸回路来执行。

换气将呼吸回路氧气携带到肺部以便摄取而在身体新陈代谢中燃烧。这种燃烧的产物是扩散到肺部并且变成随呼气气体带出的CO₂。在重新吸气之前，气体经引导通过吸收器以去除CO₂。有效的CO₂去除要求与呼吸气体和去除物质紧密接触。为了提供大的接触面积，去除物质因此为充填料筒(cartridge)的颗粒的多孔结构的表面。该颗粒结构的形式由流动阻力主导，对其的限制是呼吸回路的一个关键设计目标。在针对最小阻力优化的吸收器中，通过堆叠的颗粒的气体流动路径短并且流动分布到宽的区域。在这种结构中，气体由于大的表面积而缓慢流动，从而为气体与吸收剂颗粒之间的反应提供了时间。

然而，这种最佳的宽且短的料筒设计存在问题。由于去除材料呈颗粒状，故这些材料可相对于彼此移动。将颗粒装填到料筒中在工厂内进行，且此后将料筒运输到客户地点。在此运输期间，颗粒经历摇晃。这压缩了颗粒，从而提高了颗粒装填等级并且减小了料筒中颗粒床的体积。因此，当投入使用时，料筒可在其顶部具有一些空余空间。由于这种实际情况，气体竖直地流经吸收器，因为在水平流动中气体(优先选择流动阻力最小的路线)将流经此空余空间而不与吸收剂连通并因此允许CO₂流经吸收器。

在竖直气体流动中，此水平空余空间并无任何害处，因为该空间不会干扰料筒内的内部流动阻力分布。然而，如果颗粒的顶面如图1中所示那样倾斜，则在低的颗粒水平处(此处存在空余空间1)的流动密度在颗粒2的高水平区域上增大。在CO₂吸收器术语方面，这称为流动导送(channeling)。典型的料筒3包括气体输入部4、气体输出部5以及用于防止二者之间的颗粒从料筒逸出的网板(mesh plate)6和7。CO₂去除的需求与流率成正比并且吸收剂在高气流的容积处局部使用较多。在这些区域中吸收剂体积也较小。这些引起吸收剂在这些高流动容积上的快速损耗。当所有吸收剂已被消耗时，CO₂利用此流动路径(去除能力从此处终止)穿透料筒，从而增加吸入的患者气体CO₂浓度。这标志着料筒损耗，但在减小的流动容积上可能存在仍未使用的材料。因此，倾斜减小了可用的料筒CO₂去除能力。如果在运输后解开包装并安装具有空余空间的料筒期间倾斜，则颗粒的表面水平可变得倾斜。

发明内容

上述不足之处、缺点和问题在本发明中得以解决，这将通过阅读和理解以下说明书而懂得。