CN103285488B - 带有多孔汽化元件的医用汽化器 - Google Patents

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Abstract

一种利用多孔汽化元件的设备和方法，该多孔汽化元件带有分散机构以将液体制剂分散到多孔汽化元件上。多孔汽化元件跨流通道的截面区域的大部分延伸。在一个实施例中，液体制剂被喷涂到多孔汽化元件上。

Description

带有多孔汽化元件的医用汽化器
技术领域
本发明涉及带有多孔汽化元件的医用汽化器。
背景技术
诸如麻醉剂的制剂常常通过呼吸系统到患者的肺而给予患者。这样的制剂有时以液体形式提供，该液体在医用汽化器中汽化并由载气输送至患者的肺。现有的汽化系统很昂贵，占据相当大空间，要求相当大的热输入并且遭受缓慢的开启/关闭响应时间。
发明内容
提供了一种设备，其包括汽化器，所述汽化器包括：流通道，载气可流动通过该流通道；多孔汽化元件，跨所述流通道的截面区域的大部分延伸；以及分散机构，用以将液体制剂分散到所述多孔汽化元件上。
还提供了一种设备，其包括筒，所述筒配置成跨麻醉剂汽化系统的载气流通道被可移除地保持，所述筒包括带有互连空隙的矩阵的多孔汽化元件，所述载气流被引导通过所述空隙，其中，所述多孔汽化元件配置成跨所述载气流通道的截面区域的大部分延伸。
还提供了一种方法，其包括：将液体制剂分散在跨流通道的截面区域的大部分延伸的多孔汽化元件上；引导载气通过所述多孔汽化元件以汽化液体制剂；以及将所述载气和所述汽化后的液体制剂传至患者的呼吸设备。
附图说明
图1是示例汽化系统的示意图。
图1A是用于图1的系统的分散机构和多孔汽化元件布置的一个示例的示意图。
图1B是用于图1的系统的分散机构和多孔汽化元件布置的另一示例的示意图。
图1C是用于图1的系统的分散机构和多孔汽化元件布置的一个示例的示意图。
图2是可由图1的汽化系统执行的示例方法的流程图。
图3是另一示例汽化系统的示意图。
图4是可由图3的汽化系统执行的示例方法的流程图。
图5是包括图3的汽化系统的示例的、示例制剂吸入输运系统的示意图。
图6是用于在图3的汽化系统中使用的示例多孔汽化元件和加热器布置的侧视图。
图7A是用于在图3的汽化系统中使用的另一示例多孔汽化元件和加热器布置的侧视图。
图7B是图7A的多孔汽化元件和加热器布置的俯视平面图。
图8是用于在图3的汽化系统中使用的另一示例多孔汽化元件和加热器布置的侧视图。
图9是用于在图3的汽化系统中使用的另一示例多孔汽化元件和加热器布置的侧视图。
图10A是用于在图3的汽化系统中使用的另一示例多孔汽化元件和加热器布置的侧视图。
图10B是图10A的多孔汽化元件和加热器布置的格子(latticework)的一部分的剖视图。
图11A是可在图1、图3和图5的系统中的任何一个中使用的示例保持器和筒(cartridge)布置的俯视平面图。
图11B是带有以剖面示出的部分的图11A的布置的侧视图。
具体实施方式
图1示意性地示出示例汽化系统20。汽化系统20便于将诸如液体麻醉剂的液体制剂汽化到供应至患者的肺的载气中。如将在下文中描述的，与许多现有汽化系统相比，汽化系统20可更便宜、更紧凑、需要更少热并且响应更快。汽化系统20大体包括汽化器22，其包括流通道24、多孔汽化元件30和分散机构34、流源50以及患者呼吸设备80。在一个实施例中，汽化器22包括配置成连接入或塞入现有框架中的自包含单元、筒或模块，现有框架支撑流源50和/或患者呼吸设备80。在另一实施例中，汽化器22可结合到包括流源50和/或患者呼吸设备80的总体组件中。
流通道24包括导管、通路、管、气室或其它结构，它们适于连接到流源50，并且由流源50提供的载气可通过其在通往患者呼吸设备80的载气路线上流动。
多孔汽化元件(PVE)30包括多孔部件或结构，所述多孔部件或结构具有多个互连的空隙、小室或孔，它们由制成元件的分布式基底材料的格子形成，气体和液体可通过流动通过或穿过它们。多孔汽化元件30的空隙定尺寸成对气流呈现可接受的流限制并且防止液化妨碍气流通过多孔汽化元件30，同时便于液体制剂在多孔汽化元件30的格子表面上的汽化。在一个实施例中，这样的空隙的尺寸在每英寸30个和60个孔的之间的范围内。在一个实施例中，多孔汽化元件30的互连空隙定尺寸且间隔成通过毛细管作用进一步便于液体制剂(如液体麻醉剂)跨过为这样的空隙定界的格子表面的分布。多孔汽化元件30选择成具有便于液体制剂在多孔汽化元件30的格子表面上的汽化的相对密度。在一个实施例中，这种多孔汽化元件的相对密度在2%和15%之间的范围内。组成多孔汽化元件30的格子的基底材料选择成具有便于液体制剂在多孔汽化元件30的格子表面上的汽化的热导率。在一个实施例中，这种基底材料的热导率在2和20W(m)-1(℃)-1之间的范围内。
多孔汽化元件30的示例包括但不限于网状的金属或非金属泡沫、多孔塑料、金属或非金属的网格、矩阵或筛网，或者熔合或至少局部地交织且互连的股或纤维。在一个实施例中，多孔汽化元件30是三维的，具有沿所有三个正交轴线延伸的多个互连空隙。在其它实施例中，多孔汽化元件30可为二维的，具有沿第一和第二正交轴线延伸的多个互连空隙，其中，允许气体和液体沿通过第三轴线的方向穿过多孔汽化元件30。
在一个实施例中，形成多孔汽化元件30的格子的基底材料对将由分散机构34分散的液体制剂(如液体麻醉剂)有亲合性或相对于其亲合。换言之，为空隙中的每一个定界的格子表面由与液体制剂相互作用以吸引并在其自身上散布液体制剂的一种或多种材料形成。因此，液体制剂自然跨过多孔汽化元件30且在其内流动以增加总体表面区域，液体制剂沿着该总体表面区域暴露于载气流以用于汽化。对液体制剂具有亲合性或者对诸如液体麻醉剂的液体制剂亲合的材料的示例包括但不限于陶瓷、铝、铜、铬镍铁合金、镍、锡、锌、碳、碳化硅、氮化硅、聚氨酯、聚醚或聚酯。
在一个实施例中，形成多孔汽化元件30的格子的基底材料抵抗由与将由分散机构34分散的液体制剂(如液体麻醉剂)的接触而导致的退化。这样的材料还在暴露于诸如麻醉剂化合物的液体制剂的材料或化学制品时抵抗对生物有害的成分的散发。这样的材料的示例包括但不限于陶瓷、铝、铜、铬镍铁合金、镍、锡、锌、碳、碳化硅、氮化硅、聚氨酯、聚醚或聚酯。
在一个实施例中，形成或组成格子的基底材料是实心的。在另一实施例中，形成格子的基底材料可为中空、多孔或管状的。例如，格子的格构可本身由中空、管状或多孔的材料股、带或链形成。在一些实施例中，形成格子的基底材料可具有或可不具有上述性质，而是可涂覆有具有与制剂亲合性、抗退化性和热导率或电导率有关的前述性质的一种或多种其它材料。
如在图1中示意性地示出的，多孔汽化元件30具有跨流通道24的截面区域的至少大部分延伸的截面区域。在一个实施例中，多孔汽化元件30具有延伸跨过且超过流通道24的中心线的截面区域。在一个实施例中，多孔汽化元件30具有大致等于流通道24的截面区域的截面区域。换言之，多孔汽化元件30大致或完全填满流通道24的截面区域(垂直于载气流的方向)。
因为多孔汽化元件30延伸跨过流通道24的截面区域的至少大部分，并且名义上跨过流通道24的整个截面区域，所以来自流源50的载气更可能流过多孔汽化元件30，而不是通过围绕多孔汽化元件30、跨过其表面或仅仅通过其空隙的有限深度流动而经过多孔汽化元件30。因此，提高或增大了在多孔汽化元件30、施加到多孔汽化元件30的液体制剂以及流过多孔汽化元件30的载气之间的相互作用。因此，提高了汽化器22的总体效率和液体制剂的汽化。另外，因为液体制剂被流过多孔汽化元件30的更大空气流更高效且更迅速地汽化带走，所以液体制剂更不可能汇聚或集中，从而向汽化器22提供更好的响应时间(分别响应于汽化器22的开启或关闭而更迅速地启动汽化制剂的供应或中止供应汽化制剂)。
分散机构34包括一种装置，该装置配置成将一种或多种液体制剂分布或分散到多孔汽化元件30的外侧面中的一个或多个上或其内。可用于分散液体制剂的装置的示例包括但不限于液体膜片、齿轮、活塞、注射器或蠕动泵、以及液体喷射或分散阀。在一个实施例中，分散机构34可包括喷嘴35，诸如液体麻醉剂的液体制剂通过该喷嘴35被喷涂到多孔汽化元件30的一个或多个外侧面上。在一个实施例中，这样的液体制剂被喷涂到多孔汽化元件30的上游面32上(上游相对于从流源50通过多孔汽化元件30的载气流的方向来限定)。因此，来自流源50的载气流的方向进一步帮助将液体制剂分布到多孔汽化元件30的外部面和内部子结构表面上。通过跨更大的表面区域散布液体制剂，汽化效率提高。
在一个实施例中，分散机构34配置成喷涂或喷雾具有尺寸的液滴，使得液滴足够小以在多孔汽化元件34的表面上形成相对较薄的一层连续或间隔开的液滴，从而提供高效的表面区域覆盖和汽化。同时，将液滴定尺寸成足够大以阻止液滴完全被载气运载通过多孔汽化元件30，而不沉积在多孔汽化元件30的表面上且不被汽化。在一个实施例中，分散机构34配置成喷涂或喷雾具有在10µm和5mm之间的直径、名义上具有在100µm和300µm之间的直径的液滴。在其它实施例中，分散机构34可喷涂或喷雾不同尺寸的液滴。
在一些实施例中，分散机构34可包括配置成喷涂或喷雾不同尺寸的液滴的多个喷嘴。例如，第一喷嘴可将第一尺寸的液滴散发到多孔汽化元件30的第一部分上，而第二喷嘴将第二尺寸的液滴散发到多孔汽化元件30的第二部分上。喷涂到多孔汽化元件30的不同部分上的这种液滴的尺寸可基于通过最弱汽化元件30的不同部分的不同载气流特性而变化。例如，与具有较低(lower)载气流的部分相比，具有较高载气流的部分可接收较大液滴。
在一些实施例中，液滴的尺寸可随时间改变。例如，根据所感测的关于汽化的液体制剂的量的反馈(制剂汽化的效率)，分散机构34可调整喷涂或喷雾的液滴的尺寸以提高汽化效率。在一些环境中，可能期望根据患者的需要来增加或减少汽化率。在一些实施例中，这种调整可通过改变喷嘴开度以改变喷涂到多孔汽化元件30上的液滴的尺寸来实现。在启动期间或刚刚在汽化器22的关闭之前，可改变液滴的尺寸以实现更快的启动，或者在汽化器22的关闭之后减少制剂的持续汽化。在一些实施例中，由机构34喷涂的液滴的尺寸可基于或响应于所感测或输入的来自流源50的载气的流特性(压力、速度等)而调整。
因为液体制剂被喷涂或喷雾到多孔汽化元件30上，而不是因灯芯效应通过或到多孔汽化元件30的表面上，所以汽化器22具有快得多的开启/关闭响应时间。当汽化器22关闭或停用时，分散机构34可关闭。因为液体制剂喷涂或喷雾到多孔汽化元件30上，所以在分散机构34关闭之后，仅存在极少的(如果有)仍然必须蒸发或汽化的液体制剂的集中或汇聚。在这种关闭之后，任何残留的液体制剂在大表面区域上分散或散布以迅速消散。与利用灯芯效应的系统相反，甚至在多孔汽化元件30已关闭之后，仅存在极少或不存在必须汽化的收集在灯芯效应材料中的液体制剂。
如在图1A中示意性地示出的，在其它实施例中，分散机构34可将液体制剂分散到多孔汽化元件30的下游面37上或到多孔汽化元件30的侧面38上。在又一实施例中，分散机构34可具有位于多孔汽化元件30内的喷嘴或输出开口，以分散来自多孔汽化元件30内的内部位置的液体制剂，用于提高液体制剂分布。例如，如图1B中所示，多孔汽化元件30可包括居中地位于多孔汽化元件30内的喷雾或喷涂头40，以便沿多个向外方向喷涂或喷雾液体制剂。
在又一实施例中，如由图1C所示，多孔汽化元件30可由矩阵(matrix)或网格形成，其中，矩阵或网格的至少一部分由导管或管道42形成，并且其中，分散机构34合并且使用这种管道42，以使液体制剂穿过这种管道42且通过管道42中的侧部、径向或外侧周围开口46到这种管道的表面44上。在一个实施例中，这种开口可位于这种管道的一侧上，例如这种管道42的上游侧。在另一实施例中，这种开口46可在这种管道42的每一个的整体周围或围绕其延伸。在一些实施例中，这种开口46的密度、单独尺寸、单独形状、图案或间隔可在多孔汽化元件30的不同部分之间变化，在气流最大的区域中开口的数量最大。在一些实施例中，开口46的尺寸或形状以及液体制剂被引导通过管道42的压力可配置成使得分散机构34将来自管道42的这种开口46的液体制剂喷涂或喷雾在多孔汽化元件30的内部部分内。
流源50包括一个或多个装置，所述一个或多个装置配置成沿着由箭头52指示的方向供应并引导载气流通过多孔汽化元件30，使得载气流从上游面32流来且相反地通过下游面37离开。在一个实施例中，流源50配置成供应诸如空气、二氧化碳、氦氧混合气、一氧化二氮或氧气的多种载气中的所选一种或混合物。在一个实施例中，流源50沿由箭头52指示的方向移动。在另一实施例中，流源50可使气体移过多孔汽化元件30，通过抽吸载气穿过多孔汽化元件30。
患者呼吸设备80包括机构，载气和被汽化且由载气运载的液体制剂可通过该机构供应到患者的肺。在一个实施例中，呼吸设备80可包括呼吸器，其带有完整或局部的面具或面罩。在一个实施例中，呼吸设备可包括诸如鼻罩或鼻帽的面罩。在其它实施例中，路由设备80可具有其它配置。
图2是示出可由系统20执行的示例方法100的流程图。如由步骤102指示的，分散机构34将液体制剂分散到多孔汽化元件30上。如上所述，在一个实施例中，液体制剂被分散到多孔汽化元件30的上游面32上。在另一实施例中，液体制剂可被分散到下游面37上、到侧面38上或者从多孔汽化元件30的内部内分散。在一个实施例中，液体制剂被喷涂或喷雾到这种面上或在多孔汽化元件30内。在一个实施例中，液体制剂可喷雾到载气流内，因此雾沉积到面上或多孔汽化元件30内，制剂静置于面上或多孔汽化元件30内，直到雾被汽化。
在一个示例方法中，液体制剂包括液体麻醉剂。液体麻醉剂的示例包括但不限于地氟醚(DES)、恩氟烷(ENF)、氟烷(HAL)、异氟烷(ISO)以及七氟醚(SEV)。在其它实施例中，其它麻醉剂或者具有其它功能的其它制剂可由系统20分散且汽化，用于由患者吸入。
如由步骤104指示的，流源50引导载气通过多孔汽化元件30，以便汽化来自多孔汽化元件30的格子表面的液体制剂。在一个示例中，载气流沿着由箭头52指示的方向被引导通过多孔汽化元件30，使得载气从上游面32流来且相反地通过下游面37离开。在其它实施例中，流源50可引导来自多孔汽化元件30的一个或多个侧面38的载气，其中，气流在离开多孔汽化元件30之前转向。在一个实施例中，流源50供应诸如空气、二氧化碳、氦氧混合气、一氧化二氮或氧气的多种载气中的所选一种或者混合物。在一个实施例中，流源50使气体沿由箭头52指示的方向移动。在另一实施例中，流源50可使气体移过多孔汽化元件30，通过抽吸载气穿过多孔汽化元件30。如由步骤106指示的，载气和汽化后的液体制剂离开多孔汽化元件30，并且被传至或引导至患者呼吸设备80。因此，诸如麻醉剂的液体制剂可由患者吸入。
总体上，汽化系统20提供相对较大的表面区域(空隙、小室或孔中的每一个的格子表面区域的总和)，当来自流源50的载气流动通过多孔汽化元件时，液体制剂可在该表面区域上散布且被支撑。该大表面区域提高汽化效率而不增加成本，因为多孔汽化元件30可包括相对便宜的元件，例如网状泡沫。同时，提供大表面区域而不增加汽化元件30的总体尺寸，从而允许汽化元件30是紧凑的。提高的汽化效率还允许减少功率消耗或增加电池寿命。由于更致密、更大的表面区域，原本用于汽化液体制剂的较高温度也可减少，从而减少或消除归因于热的麻醉剂分解风险，并且延长电池寿命或减少功率消耗。
图3示意性地示出汽化系统220(汽化系统20的特定实施例)。汽化系统220类似于汽化系统20，除了汽化系统220另外包括加热器240。与汽化系统20的元件或构件对应的汽化系统220的那些保留元件或构件类似地编号。
加热器240包括一个或多个机构，能量通过这些机构产生且传递到多孔汽化元件30。特别地，在液体制剂在多孔汽化元件30的格子表面上汽化期间，提取能量或热。加热器240供应一定量的能量或热以替代汽化期间的能量损失。因此，加热器240帮助维持汽化率或系统220的性能。在一些实施例中，根据环境温度或其它因素，可省略加热器240。
图4是示出可由汽化系统220施行或执行的示例方法300的流程图。方法300类似于方法100(在图2中示出)，除了方法300另外包括加热多孔汽化元件30的步骤305。与方法100的步骤对应的方法300的保留步骤类似地编号。
在步骤305中，多孔汽化元件30使用加热器240加热。在一个实施例中，热可在多孔汽化元件30的外部产生并被热传导通过或跨过多孔汽化元件30。在一个实施例中，多孔汽化元件30的部分由具有高等级热导率的一种或多种材料(如金属)形成。在这样的实施例中，加热器240的热发生器可与多孔汽化元件30的面32、37、38处于热接触。在其它实施例中，多孔汽化元件30可包括电阻材料，其中，加热器240跨电阻材料供应电流，以自身在整个多孔汽化元件30内产生热。在一个实施例中，多孔汽化元件30可包括经加热的介质所穿过的管道或导管。如上所述，多孔汽化元件30的加热替代汽化期间的能量损失以维持汽化器性能。
图5示意性地示出示例制剂吸入输运系统400，其包括汽化系统220的一个示例实施例。合并到输运系统400中的汽化系统220的那些构件类似地编号。输运系统400包括汽化系统420、呼吸系统424、输入设备426以及控制器428。汽化系统420将载气和制剂的混合物供应至呼吸系统424，用于由呼吸设备80随后吸入且输运到患者的肺82。除了流源450和呼吸设备80(它也为呼吸系统424的一部分)之外，汽化系统420包括汽化器422，其包括多孔汽化元件30、分散机构34、制剂供应设备436、制剂传感器438、加热器240、多孔汽化元件温度传感器242。在一个实施例中，汽化器422可配置为适于连接入或塞入汽化系统220和输运系统400中的单个自包含单元或模块。
多孔汽化元件30、分散机构34和加热器240各自关于汽化系统20和220在上文描述。制剂供应设备436供应一种或多种液体制剂(例如一种或多种不同类型的麻醉剂)到分散机构34，用于分散到多孔汽化元件30。可由供应设备436供应的一种或多种制剂的示例包括但不限于地氟醚(DES)、恩氟烷(ENF)、氟烷(HAL)、异氟烷(ISO)和七氟醚(SEV)。在一个实施例中，制剂供应设备436可包括一个或多个阀，其向护理人员提供选择性地输运特定类型的制剂或麻醉剂到分散机构34的选项。在一个实施例中，这种选择可响应于来自控制器428的控制信号而实现。在其它实施例中，制剂供应设备436可致力于单种制剂或液体麻醉剂。
制剂传感器438包括一种或多种感测装置，所述一种或多种感测装置配置成感测在多孔汽化元件30内或者在载气离开多孔汽化元件30之后由载气运载的制剂的量。来自制剂传感器438的信号传达至控制器428，用于控制或调整液体制剂通过分散机构34到多孔汽化元件30上的分散。例如，响应于来自制剂传感器438的感测的制剂量，控制器428可调整分散机构34的分散区域或图案以及分散率中的一种或两种。可做出这种调整，以增加或减少由汽化系统420产生的载气内的制剂量或者增加汽化效率。
多孔汽化元件温度传感器242包括一种或多种感测装置或感测元件，其配置且定位成感测多孔汽化元件30的温度。多孔汽化元件温度传感器242产生指示这种感测温度的信号，其中该信号被传输到控制器428。控制器428利用这种信号来通过加热器240控制和调整能量到多孔汽化元件30的供应。可利用对加热器240的操作的这种调整来维持多孔汽化元件30的期望或最佳的温度，并且阻止这种温度达到制剂(如麻醉剂)的分解发生的点。这种调整使得汽化系统420能够自动地调整且响应于随时间在环境温度中的改变、在热导率中的改变或者在热输运或传导中的改变，以维持汽化系统420的可靠且一致的性能。
流源450在流源450供应载气流通过多孔汽化元件30方面类似于流源50。在一个示例中，载气流沿着由箭头52指示的方向被引导通过多孔汽化元件30，使得载气从上游面32流来且相反地通过下游面37离开。在其它实施例中，流源450可引导来自多孔汽化元件30的一个或多个侧面38的载气，其中，空气流在离开多孔汽化元件30之前转向。在一个实施例中，流源450供应多种载气中的所选一种或混合物。在一个实施例中，流源450使气体沿着由箭头52指示的方向移动。在另一实施例中，流源50可使气体移过多孔汽化元件30，通过抽吸载气穿过多孔汽化元件30。
在所示的特定示例实施例中，流源450包括载气供应设备454A、454B、454C和454D(统称为供应设备454)和混合器456。供应设备454将各种载气供应到混合器456。混合器456选择性地混合从供应设备454接收的气体。在一个实施例中，混合器456包括阀，其用于选择性地从供应设备454抽吸气体以产生混合物来充当汽化系统420用的载气。在一个实施例中，这种阀可响应于来自控制器428的控制信号而选择性地打开和闭合。在所示的示例实施例中，供应设备454供应诸如氧气、一氧化二氮、空气和二氧化碳的载气。在其它实施例中，供应设备454可供应其它或另外的载气，用于运载来自制剂供应设备436的一种或多种制剂。
呼吸系统424(也称为呼吸或患者回路或者呼吸作用回路)供应一种或多种气体通过呼吸设备80到患者的肺82。呼吸系统424将载气和由汽化系统420提供的一种或多种制剂(如麻醉剂气体或蒸汽)传送到患者的肺82，同时从患者的肺82移除废物和制剂气体。呼吸系统424包括二氧化碳清除器468、通风机470、风箱(bellows)组件472以及单向阀476、478、480和呼吸设备80。
二氧化碳清除器468包括吸收器，所述吸收器配置成在由患者呼出的气体循环回到呼吸回路之前从这种气体移除或过滤二氧化碳、其它气体或化合物。在一个实施例中，二氧化碳清除器468包括由诸如碱石灰的二氧化碳吸收剂材料形成的过滤器。在其中耗尽或呼出的气体不循环的其它实施例中，可省略二氧化碳清除器468。
通风机470在吸入周期期间向患者提供气体。在所示示例中，通风机470选择性地从风箱组件472的风箱484外部抽回加压空气以及供应加压空气到风箱484的外部。在吸入期间，通风机470供应气体(空气)到风箱484的外部，从而压扁风箱484以迫使风箱484内的气体通过二氧化碳清除器468(沿箭头485指示的方向)、通过阀478(沿箭头486指示的方向)并且通过阀480(沿箭头488指示的方向)到呼吸设备80和患者的肺82，在阀478处，气流遇到来自汽化系统420的载气和汽化制剂。在呼气期间，从患者的肺82排出的气体沿箭头490指示的方向穿过阀476以填充风箱484。在一些实施例中，呼吸系统424可备选地配置成在患者“松垂”(bagged)的情况下利用，其中，患者进行自发的呼吸但是连接到呼吸系统424，呼吸系统424没有通风机470和风箱组件472或者与它们断开。
输入设备426包括一种或多种装置，通过这些装置，命令或选择可被输入或以其它方式提供给控制器428。输入设备426的示例包括但不限于键区、触垫、键盘、触屏、麦克风和语音识别软件、开关、按钮等。
控制器428包括一种或多种处理单元，所述一种或多种处理单元配置成从输运系统400的多种构件(如制剂传感器438和多孔汽化元件温度传感器242)以及从感测来自输运系统400的患者接收气体的物理状态的其它传感器接收感测数值、数据或信号。控制器428还配置成基于经由输入设备426接收的输入或命令以及基于这种感测的信号或数值来产生控制信号，其控制显示器436、分散机构34、加热器240和混合器456的操作。控制器428还可产生指导输运系统400的其它构件的操作的控制信号。
对于该申请而言，术语“处理单元”应指执行包含于存储器中的指令序列的、当前开发或将来开发的处理单元。指令序列的执行导致处理单元执行步骤，例如产生控制信号。指令可从只读存储器(ROM)、大容量存储装置或一些其它稳定存储器载入随机存取存储器(RAM)中，以由处理单元执行。在其它实施例中，硬线电路可用于代替软件指令或者与软件指令结合以执行所述功能。例如，控制器428可具体化为一种或多种专用集成电路(ASIC)的一部分。除非另外明确指出，控制器428不限于硬件电路和软件的任何具体组合，也不限于由处理单元执行的指令的任何特定源。
如汽化系统20那样，汽化系统420以更紧凑、更便宜、更高效且更可靠的方式提供液体制剂的汽化。如汽化系统220那样，汽化系统420通过加热多孔汽化元件30而提高汽化性能。虽然汽化系统420示出为与具体的呼吸系统424一起利用，但在其它实施例中，汽化系统420可与其它呼吸系统424一起利用。
图6至图11B示出多孔汽化元件30和加热器240的各种特定示例，其可在汽化系统20、220和420中的任何一个中使用。
图6示出了多孔汽化元件530和加热器540(分别为多孔汽化元件30和加热器240的特定示例)。如由图6所示，多孔汽化元件530包括一批互连的空隙542，其允许气流沿由箭头52指示的方向通过元件530。这样的空隙542在上文中关于多孔汽化元件30描述。
加热器540邻近并与多孔汽化元件530的上游面32接触而延伸，以便将热传导到元件530，同时还允许载气被引导通过加热器540且随后通过多孔汽化元件530。在一个实施例中，加热器540具有开口544，以便不过分抵挡气流。在一个实施例中，加热器540由诸如不锈钢、铜、铬镍铁合金、镍、镍铬合金、磷青铜或黄铜丝网的材料形成，并且具有互连的开口544，开口544具有在每英寸4个和100个之间的密度。虽然示出为沿箭头52的方向包括多层开口544，但在其它实施例中，加热器540可包括单层开口544的阵列。虽然加热器540示出为在多孔汽化元件530的上游面32，使得载气将热传入多孔汽化元件530以及分散液体制剂中，但是在其它实施例中，加热器540可与多孔汽化元件530的其它面接触。
图7A(侧视图)和图7B(俯视图)示出了多孔汽化元件530和加热器640(加热器240的另一实施例)。加热器640包括在多孔汽化元件530的侧面周围的一个或多个加热装置。在一个实施例中，加热器640放置在多孔汽化元件530的外侧面上，并且将热热传导入多孔汽化元件530。在另一实施例中，加热器640可通过多孔汽化元件530的侧面直接加热由流源50(在图2中示出)提供的载气，其中这种侧流在沿箭头52的方向通过多孔汽化元件530的主流内合并。在一个实施例中，加热器640在这种载气的主流路的外部延伸，使得加热器530可为不穿孔的。加热器640的示例包括但不限于网式加热器、带式加热器、蚀刻箔(etched foil)加热器、KAPTON加热器和管式加热器。
图8示意性地示出汽化元件530和加热器740(加热器240的另一实施例)。加热器740包括嵌入多孔汽化元件530内的一个或多个加热元件742。在一个实施例中，加热元件742经由线路744接收能量或热，并且沿多个向外方向发出这种热。在另一实施例中，加热元件742使用通过线路744接受的功率而自身产生热。例如，加热元件742可包括在电流穿过一个或多个电阻元件时产生热的装置。
图9示出了多孔汽化元件830(多孔汽化元件30的另一实施例)和加热器840(加热器240的另一实施例)。在所示示例中，多孔汽化元件830由一种或多种高导热材料形成，例如一种或多种金属，其中，金属沿空隙842延伸贯穿多孔汽化元件830。在一个实施例中，多孔汽化元件830包括金属网或三维格子。在这种实施例中，单独空隙842各自具有在每英寸30个和60个开口之间的密度。在其它实施例中，单独空隙842可具有其它配置。在一些实施例中，这种空隙842的密度和尺寸可在多孔汽化元件830的不同部分之间变化。例如，较高载气流的区域可包括较大密度的较小空隙842(与多孔汽化元件30的其它区域相比)，以提高热传导并利用较大载气流以用于提高的汽化。加热器840包括热联接到多孔汽化元件830的热源以将热热传导到元件830。因为多孔汽化元件830由形成多孔汽化元件830的格子结构的一部分的高导热材料形成，所以提高了热贯穿元件830的热传导以提高汽化特性。在一个实施例中，多孔汽化元件830的整体由一种或多种金属形成。在另一实施例中，形成多孔汽化元件830的格子的内部部分可由非金属或聚合材料形成，其中，导热金属材料涂覆聚合体或非金属的构架。在另一实施例中，多孔汽化元件830的格子可由导热金属形成，其中，格子涂覆有薄的非金属或涂层以保护格子。
图10A和图10B示出了多孔汽化元件930和加热器940(分别为系统220的多孔汽化元件30和加热器240的另一实施例)。多孔汽化元件930类似于多孔汽化元件830，除了多孔汽化元件930充当加热器940的一部分。特别地，多孔汽化元件930包括形成空隙842的格子，其具有电阻，不绝缘但足够高以响应于通过格子的电阻部分的电流而产生期望的热量。加热器940包括电压源945，其使电流穿过这种电阻材料以遍及元件930产生热。如图10B所示，在一个实施例中，多孔汽化元件930包括电阻部分947和外部介电涂层或膜949，电流流动通过电阻部分947，外部介电涂层或膜949环绕围封有电阻的热产生材料947，同时允许产生的热跨过相对较薄的膜或涂层949传输。
图11A和图11B示意性地示出示例保持器(holder)和筒布置1000，并且可在汽化系统20、220或420的任何帮助下利用。布置1000便于汽化系统的多孔汽化元件的更换或替代。布置1000包括保持器1002和筒1004。
保持器1002可操作地位于流源50、450和患者呼吸设备80之间。保持器1002跨过来自流源50、450的载气的流路可移除地悬挂和保持筒1004。在一个实施例中，保持器1002在大致垂直于载气流方向52的平面中支撑筒1004。在支撑筒1004时，保持器1002未实质干涉通过筒1004的载气流。在所示示例中，保持器1002包括在筒1004的外周部分下方的架子以支撑筒1004。因此，筒1004可简单地沿保持器1002的架子滑动而进入和离开位置，而不使用工具且没有保持器1002或筒1004的永久破坏或变形。在其它实施例中，保持器1002可包括连续或间隔开的凹槽、通路、轨迹、回形针、钩子或其它可释放的安装或保持机构。
筒1004包括自包含单元或部件，其配置成跨载气流被保持器1002可移除地保持。如图11A所示，在一个实施例中，筒1004包括多孔汽化元件30(如上所述)。如由图11B所示，在另一实施例中，筒1004可另外包括加热器240或加热器240的至少一部分。
在使用中，采用布置1000的系统可包括门1008，其可打开和闭合以允许筒1004的插入或抽回。在其中利用加热器来加热多孔汽化元件30的实施例中，插入筒1004而与止动器(retainer)或保持器1002接合或连接还导致将多孔汽化元件30连接到用于多孔汽化元件30的加热的外部部分。例如，在其中加热器240包括类似于加热器940的加热装置的一个实施例中，将筒1004插入腔室1010中(沿箭头1012指示的方向)可使多孔汽化元件30的电阻部分与电压源945(上文关于图10B所述)电连接，电压源945沿腔室1010的内周定位，筒1004插入该腔室1010中。在其中热可通过多孔汽化元件30热传导的实施例中，将筒1004插入腔室1010中可使元件30的周边部分与加热器840(上文关于图9所述)接触或者与加热器840处于热联接关系，加热器840沿腔室1010的内周定位。以这种方式，多孔汽化元件30可快速且容易地移除和替代以用于修理或替代。
虽然本公开已参考示例实施例进行了描述，但是本领域技术人员将认识到，在不脱离所要求保护的主题的精神和范围的情况下，可在形式和细节方面做出改变。例如，虽然不同的示例实施例可能已描述为包括提供一种或多种益处的一种或多种特征，但是应当考虑到，所描述的特征在所述示例实施例或在其它备选实施例中可彼此互换或者备选地彼此组合。因为本公开的技术相对复杂，所以并非本技术中的所有改变都是可预见的。参考示例实施例描述且在所附权利要求中陈述的本公开显然意图尽可能宽泛。例如，除非另外明确指出，阐明单个特定元件的权利要求还涵盖多个这种特定元件。

Claims (30)

1.一种设备，包括：
汽化器，其包括：
流通道，载气能够流动通过所述流通道；
多孔汽化元件，其跨所述流通道的截面区域的大部分延伸；以及
分散机构，用以将液体制剂分散到所述多孔汽化元件上，所述分散机构包括喷嘴以跨所述多孔汽化元件喷涂所述液体制剂。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括：
流源，用以引导载气通过所述流通道且通过所述多孔汽化元件；以及
呼吸系统，用以将所述载气和汽化后的制剂供应到患者的肺。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括加热器以加热所述多孔汽化元件。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，还包括：
温度传感器，用以感测所述汽化元件的温度；以及
加热控制器，用以基于所感测的温度而调整所述多孔汽化元件的加热。
5.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述加热器定位成将热传递到所述多孔汽化元件的面。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述加热器包括网式加热器。
7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述加热器相对于所述载气的流在所述多孔汽化元件的上游。
8.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述加热器沿着所述多孔汽化元件的周边延伸。
9.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述加热器在所述多孔汽化元件的内部延伸。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述多孔汽化元件包括电阻部分，并且其中，所述加热器包括电流源以使电流经过所述电阻部分而产生热。
11.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述多孔汽化元件包括互连空隙的三维矩阵，所述载气被引导通过所述空隙。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述多孔汽化元件在所述空隙的区域中至少部分为金属的。
13.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述空隙由对所述制剂亲合的格子表面定界。
14.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述多孔汽化元件选自由网状泡沫、多孔聚合物和熔合纤维组成的结构组。
15.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述空隙定尺寸成通过毛细管作用将所述液体制剂分散在所述多孔汽化元件内。
16.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述多孔汽化元件包括空隙，所述载气被引导通过所述空隙，并且其中，所述空隙的格子表面由在暴露于麻醉剂化合物时抵抗退化和对生物有害的成分的散发的材料形成。
17.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，还包括：
保持器；
筒，其包括所述多孔汽化元件，并且由所述保持器可移除地接收，以跨来自所述流源的所述载气的流定位所述多孔汽化元件。
18.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述喷嘴配置成喷涂具有尺寸的液滴，使得所述液滴足够小以在所述多孔汽化元件的表面上形成一层连续或间隔开的液滴且足够大以阻止所述液滴完全被所述载气运载通过所述多孔汽化元件，而不沉积在所述多孔汽化元件的表面上且不被汽化。
19.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述喷嘴配置成喷涂具有在10µm和5mm之间的尺寸的液滴。
20.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述喷嘴配置成喷涂具有在100µm和300µm之间的尺寸的液滴。
21.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述分散机构包括至少一个喷嘴，以将第一尺寸的液滴喷涂到所述多孔汽化元件的第一部分上，并且将第二尺寸的液滴喷涂到所述多孔汽化元件的第二部分上。
22.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述分散机构包括至少一个喷嘴，以在第一次将第一尺寸的液滴喷涂到所述多孔汽化元件上，并且在第二次将第二尺寸的液滴喷涂到所述多孔汽化元件的第二部分上。
23.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括：
制剂传感器，用以感测所述制剂；以及
液体分散率控制器，用以基于来自所述制剂传感器的信号而调整液体分散率。
24.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述多孔汽化元件对所述液体制剂亲合。
25.一种设备，包括：
筒，其配置成跨麻醉剂汽化系统的载气流通道被可移除地保持，所述筒包括带有互连空隙的矩阵的多孔汽化元件，所述载气流被引导通过所述空隙，
分散机构，用以将液体制剂分散到所述多孔汽化元件上，所述分散机构包括喷嘴以跨所述多孔汽化元件喷涂所述液体制剂；
其中，所述多孔汽化元件配置成跨所述载气流通道的截面区域的大部分延伸。
26.根据权利要求25所述的设备，其特征在于，所述筒包括邻近所述多孔汽化元件的加热器。
27.根据权利要求26所述的设备，其特征在于，所述筒包括邻近且至少部分地跨过所述多孔汽化元件的面的网式加热器。
28.根据权利要求25所述的设备，其特征在于，所述多孔汽化元件在所述空隙的区域中至少部分为金属的。
29.一种方法，包括：
使用分散机构将液体制剂分散到跨流通道的截面区域的大部分延伸的多孔汽化元件上，所述分散机构包括喷嘴以跨所述多孔汽化元件喷涂所述液体制剂；
引导载气通过所述多孔汽化元件以汽化液体制剂；以及
将所述载气和汽化后的液体制剂传至患者的呼吸设备。
30.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，所述液体制剂被喷涂到所述多孔汽化元件上。
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