CN102824679A - 麻醉汽化器系统和方法 - Google Patents

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R.Q.萨姆
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Abstract

本发明涉及麻醉汽化器系统和方法。更具体而言,本文公开了一种麻醉汽化器系统(28)。麻醉汽化器系统(28)包括泵(56)和操作地连接到泵(56)的控制器(50)。控制器(50)被构造成大体上同时控制泵(56)的频率和行程两者,以便调节处于液相的麻醉剂的输送。该麻醉汽化器系统还包括与泵(56)流体连通的汽化室(58)。汽化室(58)适于汽化由泵(56)输送的麻醉剂。

Description

麻醉汽化器系统和方法

技术领域

[0001] 本公开大体上涉及麻醉汽化器(anesthesia vaporizer)系统和方法。更具体而言,本公开涉及适于调节处于液相的麻酔剂的输送的汽化器系统。

背景技术

[0002] 麻酔可以以气体形式施用给患者以产生诸如疼痛控制、意识不清、防止记忆形成和/或麻痹的效果。预定剂量的所施用麻醉剂可被吸入患者的肺中,以产生这些效果中的ー种或多种。

[0003] 麻醉输送系统可包括与汽化器系统气动地联接的麻酔机。常规的汽化器系统调节气相的麻醉剂剂量。更准确地,一些常规汽化器系统将麻醉剂的温度升高至其汽化点,然后调节所输送的麻醉剂气体的浓度,使得输出浓度維持在预选的目标浓度。其它麻醉剂使用 分流汽化器原理来控制麻醉剂的浓度。

[0004] 一些汽化器系统的ー个问题是诸如压カ和温度的环境条件可以减弱气相下的麻醉剂测量的精度。一些汽化器系统的另一个问题是它们需要大量的功率来加热麻醉剂并将该麻醉剂保持在其汽化温度。一些汽化器系统的又一个问题是它们具有与将麻醉剂加热至其汽化温度所需的时间相关联的启动时滞。最后,一些常规汽化器系统制造和执行效率低下,因为它们排他性地专用于单种麻酔剤。

发明内容

[0005] 本文解决了上述不足、缺点和问题,这将通过阅读和理解下面的说明书而得到理解。

[0006] 在一个实施例中,麻醉汽化器系统包括泵和操作地连接到该泵的控制器。控制器被构造成大体上同时控制泵的频率和行程两者,以便调节处于液相的麻酔剂的输送。麻酔汽化器系统还包括与泵流体连通的汽化室。汽化室适于汽化由泵输送的麻酔剤。

[0007] 在另ー个实施例中,ー种方法包括将液体麻醉剂转移到泵,以及执行泵以将液体麻醉剂输送到汽化室。该方法还包括执行控制器以大体上同时控制泵的频率和行程两者,以便调节液体麻酔剂的输送。

[0008] 根据附图及其详细描述,本发明的各种其它特征、目的和优点将对本领域的技术人员显而易见。

附图说明

[0009] 图I是示出根据ー个实施例的麻醉系统的示意图;以及 图2是示出根据ー个实施例的汽化器系统的示意图。

[0010] 符号标记:

图I

8 麻醉系统10 麻醉机

12a 空气罐

12b 氧气罐

12c ー氧化ニ氮罐

14a 气体选择阀

14b 气体选择阀

14c 气体选择阀

16 气体混合器 18a 控制阀

18b 控制阀

18c 控制阀

20a 流量传感器

20b 流量传感器

20c 流量传感器

21 载气

22 载气出口24 控制器26 气动管路28 汽化器系统30 入口

34 患者

35 呼吸系统70 汽化麻醉剂72 混合气体图2

21 载气

28 汽化器系统

30 入口

34 患者

50 控制器

52 忙槽(sump)

54 阀

56 泵

58 汽化室

60 载气传感器

62 混合气体传感器

64 用户输入

66 液体麻醉剂

70 汽化麻醉剂。具体实施方式

[0011] 在下面的详细描述中,參考形成本申请的一部分的附图,在附图中,以示意性的方式来显示可实施的具体实施例。对这些实施例进行了足够详细的描述,以使本领域的技术人员能够实施这些实施例,并且应当理解,也可以利用其它实施例,并且可以在不脱离这些实施例的范围的情况下做出逻辑、机械、电学以及其它的变化。因此,下面的详细描述不视为限制了本发明的范围。

[0012] 參考图I,示意性地描绘了根据ー个实施例的麻醉系统8。麻醉系统8包括麻醉机10、多个气体储存装置12a、12b和12c、以及麻醉汽化器系统28。为了示意性的目的而显示了麻酔机10,并且应当意识到,可以备选地执行其它类型的麻酔机。在典型的医院环境中,气体储存装置12a、12b和12c为定位在中央的储存罐,其被构造成将医用气体供应到多个麻酔机和多个病房。储存罐通常是加压的,以便于将医用气体转移到麻酔机10。

[0013] 下面将把气体储存装置12a、12b和12c描述为分别包括空气罐12a、氧气(O2)罐12b和ー氧化ニ氮(N2O)罐12c,然而应当意识到,可以备选地执行其它储存装置和其它类·型的气体。气体储存罐12a、12b和12c各自分别连接到气体选择阀14a、14b和14c中的一个。当麻酔机10不运行时,可以执行气体选择阀14a、14b和14c,以关闭来自储存罐12a、12b和12c的医用气体流。当打开气体选择阀14a、14b和14c中的ー个时,来自相应的储存罐12a、12b和12c的气体在压カ下被转移到麻醉机10。

[0014] 麻醉机10包括适于接收来自气体储存罐12a、12b和12c的医用气体的气体混合器16。气体混合器16包括分别连接到气体选择阀14a、14b和14c中的ー个的多个控制阀18a、18b和18c。气体混合器16还包括各自设置在相应的控制阀18a、18b和18c下游的多个流量传感器20a、20b和20c。在通过控制阀18a、18b和18c中的ー个并且经过流量传感器20a、20b和20c中的ー个之后,单独的气体(即,空气、O2和N2O)进行组合而在载气出ロ22处形成载气21。

[0015] 控制阀18a、18b和18c以及流量传感器20a、20b和20c各自连接到控制器24。控制器24被构造成响应于来自流量传感器20a、20b和20c的气体流率反馈来操作控制阀18a、18b和18c。因此,控制器24可执行成为每种气体(S卩,空气、O2和N2O)維持可选择的流率,使得在载气出ロ 22处的载气21包括可选择比率的空气、O2和N20。

[0016] 载气21流到气动管路26。汽化器系统28在入口 30处将汽化麻醉剂70引入气动管路26中。相对于入口 30设置在上游的气动管路26内的气体排他地包括载气21。相对于入口 30设置在下游的气动管路26内的气体包括载气21和汽化麻醉剂70的混合物,并且因此被称为混合气体72。混合气体72通过呼吸系统35被输送到患者34。虽然汽化器系统28被示意性地描绘为麻醉系统8的单独构件,但应当意识到,其可以备选地结合到麻醉机10的设计中。

[0017] 參考图2,示意性地描绘了根据ー实施例的汽化器系统28。汽化器系统28可包括控制器50、贮槽52、阀54、泵56、汽化室58、载气传感器60和/或混合气体传感器62。

[0018] 控制器50可以操作地连接到用户输入64、贮槽52、泵56、载气传感器60和混合气体传感器62且适于从它们接收输入信号。用户输入64可包括适于便于信息传递的任何装置,例如,键盘、鼠标、触摸屏、标度盘、轨迹球、语音识别装置等。控制器50可以操作地连接到且适于发送输出信号到阀54和泵56。根据ー个实施例,控制器50可包括计算机。

[0019] 贮槽52适于保持液体麻醉剂66。根据ー个实施例,液体麻醉剂66可包括地氟烷,但是可以备选地执行其它麻酔剤。本领域的技术人员将会意识到,地氟烷在I个大气压下具有23. 5摄氏度的沸点,使得其能够在室温或接近室温下汽化。因此,可能希望执行热调节系统和/或压カ调节系统以使麻醉剂66維持在其液相。诸如贮槽52中的液体的温度、压カ和/或液位的操作条件可以被感知并传达到控制器50。

[0020] 阀54可选择性地在打开位置或模式下运行,在该打开位置或模式下,液体麻醉剂66可从贮槽52转移到泵56。阀54也可选择性地在关闭位置或模式下运行,在该关闭位置或模式下,液体麻醉剂66被禁止从贮槽52转移到泵56。控制器50可执行为选择阀54的运行模式。作为ー个示例,控制器50可以调节阀54的运行,使得液体麻醉剂66被传输到泵56,以响应于来自用户输入64的命令而输送到患者34 (图I中示出)。

[0021] 泵56可包括多种不同类型的泵,例如螺线管驱动的微流率输液泵(microfluidicpump)或压电微流率输液泵。泵56可具有在预定范围内可调以调节液体麻醉剂66的输送 容积的可变频率。本领域的技术人员将会意识到,泵56的频率是泵的运行速度的量度,其可以以每秒的振荡周期来測量。泵56还可具有在预定范围内可调以调节液体麻醉剂66的输送容积的可变的行程长度。本领域的技术人员将会意识到,泵56的行程长度是泵的操作机构(例如,弾性膜片或活塞)的机械偏移的量度。此外,可以将单向阀(未示出)沿着液体流动通道结合到泵56,以将液体麻醉剂66仅朝患者34引导,并且防止朝贮槽52逆行。也预料到备选方案,例如将泵56上游的液体加压至高于由泵56产生的压差,以防止液体麻醉剂66逆行。

[0022] 汽化室58适于将来自泵56的液体麻醉剂66转化为汽化麻醉剂70。汽化室58可包括热源(未示出),热源适于升高液体麻醉剂66的温度,从而便于其转化为汽化麻醉剂70。热源可以例如包括加热的电阻线、筒形加热器、珀耳帖(peltier)装置、烧结加热器或诸如包括热管的被动加热系统。来自汽化室58的汽化麻醉剂70被输送到入口 30,然后与载气21混合而形成混合气体72。在备选实施例中,载气21可以直接供给到汽化室58,以便于液体麻酔剂的汽化,并且提高混合及输送汽化麻醉剂70以形成混合气体72的效率。

[0023] 载气传感器60和混合气体传感器62可包括适于测量流体的特性的已知装置。为了本公开的目的,术语“流体”应定义为包括在施加的剪切应カ下连续地变形的任何无定形物质,并且因此可包括液体和气体两者。

[0024] 根据ー个实施例,载气传感器60适于测量流体流率,并且混合气体传感器62被构造成测量汽化麻醉剂70的浓度。在另ー个实施例中,载气传感器60和混合气体传感器62被构造成測量流体流率,并且流体流率的比较提供了麻醉汽化器28的測量浓度输出以及为实现麻醉汽化器28的浓度输出而将由泵56输送的液体麻醉剂66的量。在又一实施例中,汽化麻醉剂70的浓度可直接由传感器62測量,该传感器62被构造成检测汽化麻醉剂70浓缩物的浓度。測量液体麻醉剂的汽化浓度的已知技术包括但不限于红外、超声、质谱和激光折射技木。汽化麻醉剂浓度也可基于来自传感器60和62的反馈进行測量,传感器60和62分别被构造成评估载气21和混合气体72的任何物理性质(例如气体密度)。结合了测量的汽化麻醉剂70浓度和用户输入64浓度的反馈控制系统可被构造成调整泵56的运行,以实现用户设定的汽化器输出浓度。[0025] 已经描述了汽化器系统28的示例性构件,现在将根据本发明的一实施例描述汽化器系统28的运行。

[0026] 控制器50可以适于接收来自用户输入64的麻醉剂的目标剂量或浓度。在收到用户请求的目标浓度后,控制器50可以打开阀54以便于将液体麻醉剂66从贮槽52转移到泵56。控制器50然后可以调节泵56,以便以适于实现用户请求的麻醉剂的目标剂量或浓度的方式输送液体麻醉剂66流率。然后,可以由汽化室58将液体麻醉剂66转化为汽化麻醉剂70。汽化麻醉剂70被输送到入口 30,然后与载气21混合而形成混合气体72。然后,可以将包括用户所选目标浓度的汽化麻醉剂70的混合气体72输送给患者34(图I中示出)。

[0027] 根据另ー个实施例,控制器50可以适于基于来自载气传感器60和/或混合气体传感器62的反馈来操作阀54和泵56。作为ー个示例,控制器50可基于载气流率(如由载气传感器60測量)和/或混合气体流率(如由混合气体传感器62測量)来操作阀54和泵56,以调整液体麻醉剂66的流率输送。作为另ー个示例,控制器50可基于混合气体72中的汽化麻醉剂70的测量浓度(如由混合气体传感器62測量)来操作阀54和泵56,以调整液体麻醉剂66的流率输送。

[0028] 泵56应该可以以适于维持液体麻醉剂66的大致恒定的流率的方式被控制,使得汽化麻醉剂70向患者的输送在输送间隔内是一致的。更准确地,已证实流率应该可以在+/- Ο.ΟΐμΙ/sec的误差界限内維持可选恒定值。泵56也应该可以以适于提供在O. 02μ1/sec至25(^l/sec的范围内可变的液体麻醉剂流率的方式被控制,使得提供给患者的汽化麻醉剂70的浓度维持在对于地氟烷的大约1%至18%、对于氟烷和异氟烷的O. 2%至5%、对于七氟烷的O. 2%至8%的范围内,并且处于在O. 21 pm与151 pm之间的范围内的载气流率。临床反馈已证实,对于适于输送任何挥发性麻醉剂的、能针对不同麻醉剂定制的通用汽化器设计来说,在大约O. 2%至18%的范围内的麻醉剂浓度剂量实际上适合所有患者处理。

[0029] 泵56输送作为行程容积和行程频率的乘积的液体流率。已经发现,通过大体上同时控制泵56的频率和行程两者,最好地維持了液体麻醉剂输送的一致性和精度。如果仅仅通过行程容积或频率来控制泵56,则受控參数的所需动态范围为1:12,500,带有1:25,000或更好的增量阶(incremental step)。这样大的行程容积范围可能损害整个输送的精度或分辨率。如果仅仅通过频率来控制汽化器,那么,为了提供平滑的低脉动汽化器28输出输送,固定的行程容积必须较小(几十纳升或更小),并且以毎秒几个冲次进行输送。在这样的固定行程容积下,需要高的操作频率(至少是最低行程频率的12,500倍)来在最高液体流率下输送。这样高的振荡频率可以对泵造成显著的重复性磨损并损害可靠性。利用行程容积和频率两者的同时控制,巨大的动态范围可以被分配并组合成这两个參数的乘积。例如,要求低得多的行程容积100和频率125的动态范围将产生所需的1:12,500的汽化器设计的动态范围。算法可以贮存于控制器50,该算法用于使这些參数适于提供麻醉剂流率并优化性能,例如输送分辨率、精度、对汽化流率输送的大幅变化的快速响应,并且减小滞后、泵磨损、功耗。

[0030] 至少出于前述原因,控制器50可以被构造成大体上同时控制泵56的频率和行程两者,以调节液体麻醉剂66的输送。所得麻醉剂输送对于其预期用途是足够一致和精确的。所得流率范围足够宽,以输送任何当前可用的麻醉剂化合物。输送任何当前可用的麻醉剂化合物的能力致使汽化器系统28与排他性地专用于单种麻醉剂的常规汽化器系统相比更有效地被制造和执行。

[0031] 应当意识到,通过以前述方式控制泵56,汽化器系统28在汽化麻醉剂72处于其液体麻醉剂66相时调节其剂量。在其液相下调节麻醉剂66的剂量减小了对诸如压カ和温度的环境条件的影响,从而提高了给定剂量可被施用的精度。在其液相下调节麻醉剂66的剂量也降低了为了将麻醉剂维持在其汽化温度本来需要的功率要求,使得汽化器系统28更加节能。在其液相下调节麻醉剂66的剂量也减小或消除了与常规汽化器相关联的启动时滞,常规汽化器在调节和输送麻醉剂之前将其加热至其汽化温度。

[0032] 该书面描述用示例来公开包括最佳模式的本发明,并且还使本领域的任何技术人员能实施本发明,包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何包括在内的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定,并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这种其 它示例具有与权利要求的字面语言没有差别的结构元件,或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等同结构元件,则这种其它示例意图在权利要求的范围内。

Claims (15)

1. 一种麻醉汽化器系统(28),包括: 泵(56); 操作地连接到所述泵(56)的控制器(50),所述控制器(50)被构造成大体上同时控制所述泵(56)的频率和行程两者,以便调节处于液相的麻醉剂的输送;以及 与所述泵(56)流体连通的汽化室(58),所述汽化室(58)适于汽化由所述泵(56)输送的所述麻醉剂。
2.根据权利要求I所述的麻醉汽化器系统(28),其特征在于,所述控制器(50)被构造成大体上同时控制所述泵(56)的频率和行程两者,使得所述麻醉剂的流率可以在+/-0. Οΐμΐ/sec的误差界限内维持在恒定值。
3.根据权利要求I所述的麻醉汽化器系统(28),其特征在于,所述控制器(50)被构造成大体上同时控制所述泵(56)的频率和行程两者,使得所述麻醉剂的流率在0.02Pl/sec至250Pl/sec的范围内可变。
4.根据权利要求I所述的麻醉汽化器系统(28),其特征在于,所述控制器(50)被构造成基于所测量的载气流率而大体上同时控制所述泵(56)的频率和行程两者。
5.根据权利要求I所述的麻醉汽化器系统(28),其特征在于,所述控制器(50)被构造成基于所测量的混合气体流率而大体上同时控制所述泵(56)的频率和行程两者。
6.根据权利要求I所述的麻醉汽化器系统(28),其特征在于,所述控制器(50)被构造成基于所测量的麻醉剂浓度而大体上同时控制所述泵(56)的频率和行程两者。
7.根据权利要求I所述的麻醉汽化器系统(28),其特征在于,所述控制器(50)被构造成基于用户输入命令而大体上同时控制所述泵(56)的频率和行程两者。
8.根据权利要求I所述的麻醉汽化器系统(28),其特征在于,所述泵(56)包括螺线管驱动的微流率输液泵或压电微流率输液泵。
9. 一种方法,包括: 将液体麻醉剂转移到泵(56); 执行泵(56)以将所述液体麻醉剂输送到汽化室(58);以及 执行控制器(50)以大体上同时控制所述泵(56)的频率和行程两者,以便调节液体麻醉剂的所述输送。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,还包括执行控制器(50)以大体上同时控制所述泵(56)的频率和行程两者,使得所述麻醉剂的流率可以在+/-Ο.ΟΐμΙ/sec的误差界限内维持在恒定值。
11.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,还包括执行控制器(50)以大体上同时控制所述泵(56)的频率和行程两者,使得所述麻醉剂的流率在O. 02μ1/8θο至25(^l/sec的范围内可变。
12.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,还包括执行控制器(50)以基于所测量的载气流率而大体上同时控制所述泵(56)的频率和行程两者。
13.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,还包括执行控制器(50)以基于所测量的混合气体流率而大体上同时控制所述泵(56)的频率和行程两者。
14.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,还包括执行控制器(50)以基于所测量的麻醉剂浓度而大体上同时控制所述泵(56)的频率和行程两者。
15.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,还包括执行所述汽化室(58)以将所述液体麻醉剂转化为汽化麻醉剂。
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