CN117568825A - 用于生成一氧化氮的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种用于生成一氧化氮的系统。系统包括用于生成一氧化氮的设备、被配置成与呼吸装置连接的通气回路、流动控制装置以及与流量传感器和流动控制装置通信的控制装置，设备包括传输产物气体的出口回路；通气回路包括设置在呼吸装置和设备下游并且与呼吸装置和设备流体连通的吸气回路，以及被配置为测量从呼吸装置输出的空气流或氧气流流量的流量传感器；流动控制装置被配置成控制从设备进入通气回路的产物气体的流量；控制装置被配置成：从流量传感器接收一个或更多个感测信号或读数，基于一个或更多个感测信号或读数生成指令，以及向流动控制装置发送指令，以调整进入吸气回路的产物气体的流量。

Description

用于生成一氧化氮的系统和方法

本申请是申请号为CN202180027930.4专利申请的分案申请(原申请的申请日为2021年12月17日，发明名称为用于生成一氧化氮的设备、系统和方法)。

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年12月18日提交的中国专利申请No.202011502839.7、2020年12月18日提交的中国专利申请No.202011502846.7、2020年12月18日提交的中国专利申请No.202011502862.6、2020年12月18日提交的中国专利申请No.202011508948.X、2020年12月18日提交的中国专利申请No.202023064800.X、2020年12月18日提交的中国专利申请No.202023064847.6、2020年12月18日提交的中国专利申请No.202023064866.9、2020年12月18日提交的中国专利申请No.202023072485.5、2020年12月18日提交的中国专利申请No.202023072503.X、2021年2月8日提交的中国专利申请No.202110183873.0、2021年2月8日提交的中国专利申请No.202120353644.4、2021年2月8日提交的中国专利申请No.202120353650.X的优先权的权益，所有这些文献以整体通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及用于生成和/或输送一氧化氮的设备、系统和方法，尤其涉及用于根据需要生成和/或输送一氧化氮的系统和方法。

背景技术

一氧化氮(NO)是在许多生理和病理过程中发挥重要作用的气体信号分子。NO可以在没有中间转运机制的情况下通过细胞膜扩散，因此可以以有效且快速的方式向邻近的细胞或组织发出信号。例如，脉管内皮细胞产生的NO可以向周围的脉管平滑肌发出放松信号，从而导致脉管舒张和血流增加。NO还可能参与人体细胞生化事件中的电子转移和氧化还原反应。NO可以通过激活鸟苷酸环化酶而引起各种生理效应，比如内皮依赖性脉管舒张。

吸入NO可以提高身体的氧化能力并且减少危重患者对高风险体外心肺支持的需求。控制施用适量的吸入NO可以降低肺动脉高压并且改善氧合。美国食品和药品管理局已经批准将吸入NO作为一种药物用于治疗新生儿持续性肺动脉高压。NO吸入治疗也已经用于各种疾病或临床医学领域，比如新生儿呼吸障碍、重症监护医学、心胸外科手术、急性呼吸窘迫和麻醉学。

在临床环境中，使用高压气罐或气瓶来提供NO。此类气罐的大小和重量较大，并且此类气罐通常固定在轮式输送装置或推车上，通常放置在拥挤的重症监护病房的床边。使用这种又重又大的气罐可能会给患者和医护人员带来安全风险。例如，患者和医护人员可能暴露于在系统设置期间所形成的有毒二氧化氮或由于损坏的调控器、阀或供应管线的潜在NO泄漏而形成的有毒二氧化氮。医护人员还可能因为移动或更换气罐而遭受身体伤害。因此，需要克服和/或解决这些缺点中的一个或更多个。本公开涉及一种没有气罐或“无罐”的系统和方法，该系统和方法可以在需求的基础上根据需要生成NO，而不需要储存大量的加压NO。

发明内容

根据本公开的一些实施例，提供了一种用于生成一氧化氮的系统，所述系统包括用于生成一氧化氮的设备、被配置成与呼吸装置连接的通气回路、流动控制装置、以及与流量传感器和流动控制装置通信的控制装置；所述设备包括传输产物气体的出口回路；所述通气回路包括设置在所述呼吸装置和所述设备下游并且与所述呼吸装置和所述设备流体连通的吸气回路，以及被配置为测量从呼吸装置输出的空气流或氧气流流量的流量传感器；流动控制装置被配置成控制从所述设备进入所述通气回路的产物气体的流量；所述控制装置被配置成：从所述流量传感器接收一个或更多个感测信号或读数，基于所述一个或更多个感测信号或读数生成指令，以及向所述流动控制装置发送所述指令，以调整进入所述吸气回路的产物气体的流量。

根据本公开的一些实施例，提供了一种用于生成一氧化氮的方法，所述方法包括：经由用于生成一氧化氮的设备生成包括一氧化氮的产物气体；经由通气回路的吸气回路的入口接收来自呼吸装置的空气流或氧气流；经由设置在所述吸气回路的入口的下游的端口接收来自所述设备的产物气体；经由设置在所述吸气回路的入口的下游的流量传感器测量空气流或氧气流的流量；通过控制装置向设置在所述设备的流量控制器发送控制信号，以基于来自所述流量传感器的传感器信号调整进入所述吸气回路的产物气体的流量；经由所述吸气回路的出口输送包括来自所述设备的产物气体和来自呼吸装置的空气或氧气的气体混合物。

应当理解，前述的一般性描述和以下的详细描述仅是示例性和解释性的，并不限制所要求保护的公开实施例。

附图构成本说明书的一部分。附图示出了本公开的若干个实施例，并且附图与描述一起用于解释如所附权利要求中所阐述的某些公开实施例的原理。

附图说明

图1是根据本公开的一些实施例的NO系统的示意图。

图2是根据本公开的一些实施例的NO生成设备的示意图。

图3A是根据本公开的一些实施例的第一电极、第二电极和喷洒器的示意图。

图3B是根据本公开的一些实施例的喷洒器的透视图。

图4A是根据本公开的一些实施例的由NO生成设备所生成的产物气体中的NO的浓度与施加到电极上的电流的图形表示。

图4B是根据本公开的一些实施例的由NO生成设备所生成的产物气体中的NO的浓度随时间变化的图形表示。

图4C是根据本公开的一些实施例的由NO生成设备在多个阶段期间所生成的产物气体中的NO的浓度的图形表示。

图5A是根据本公开的一些实施例的过滤装置的分解图。

图5B是图5A的过滤装置的横截面透视图。

图5C是图5A的过滤装置的横截面图。

图6A是根据本公开的一些实施例的压力容器的透视图。

图6B是图6A的压力容器的横截面透视图。

图6C是图6A的压力容器的另一个横截面图。

图7A是根据本公开的一些实施例的废气处理装置的俯视透视图。

图7B是图7A的废气处理装置的仰视透视图。

图7C是图7A的废气处理装置的横截面图。

图8A是根据本公开的一些实施例的气体转换器的分解图。

图8B是根据本公开的一些实施例的气体转换器的示意图。

图9是根据本公开的一些实施例的用于向患者输送NO的通气回路的示意图。

图10A是根据本公开的一些实施例的水分收集器的透视图。

图10B是图10A的水分收集器的局部透视图。

图10C是图10A的水分收集器的另一个局部透视图。

图11A是根据本公开的一些实施例的气体监测装置的取样过程的示意图。

图11B是根据本公开的一些实施例的气体监测装置的初始化过程的示意图。

图11C是根据本公开的一些实施例的气体监测装置的清洁过程的示意图。

图11D是根据本公开的一些实施例的气体监测装置的校准过程的示意图。

图12是示出根据本公开的一些实施例的NO生成方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图现将详细参考所公开的实施例。除非另有定义，否则技术术语或科学术语具有本领域普通技术人员通常所理解的含义。对所公开的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践所公开的实施例。应当理解，可以利用其他实施例，并且可以在不脱离所公开的实施例的范围的情况下进行改变。因此，材料、方法和示例仅是说明性的并且不意味着必须是限制性的。

本公开提供了用于从一个或更多个电化学反应中生成NO的设备、系统和方法。根据本公开的一个方面，实施例可以输出包括NO的产物气体。可以以预定的浓度和/或流量生成或输送产物气体中的NO。例如，一些实施例可以输出具有临床相关浓度和/或流量的NO的产物气体，以供吸入NO治疗。可以调整产物气体中的NO的浓度和/或流量。例如，产物气体中的NO的浓度可以在大约0至大约20000ppm的范围内。

在本公开中用于描述气体浓度的无量纲单位“ppm”是指百万分之几的体积并且可以转换成其他浓度单位，比如百万分之几摩尔或毫克每升(mg/L)。在本公开中用于描述气体浓度的无量纲单位“％”或“体积％”是指体积百分比并且可以转换成其他浓度单位，比如重量百分比或摩尔浓度。如本文所用，数值范围中的“大约”表示该数值范围涵盖正常的行业和主题变化或用于制造和/或操作的公差。如本文所用，数值范围中的短语“小于”、“大于”、“在一个值和另一个值之间”或“从一个值到另一个值”包括端点和端点内或端点之间的所有值。

根据本公开的另一个方面，实施例可以允许在包括至少一个操作周期的阶段中生成NO。在操作周期期间，产物气体中的NO的浓度和/或流量可以达到和/或保持在稳态。如本文所述，稳态下的产物气体中的NO的浓度和/或流量可能由于稳态误差而偏离某个值或某个范围。例如，稳态误差可以在大约0到大约10％的范围内。操作周期可以例如持续高达大约60小时或更长时间。

根据本公开的另一个方面，实施例可以允许在包括至少一个斜坡周期的阶段中生成NO。如本文所述，斜坡周期可以指产物气体的NO浓度可以从初始浓度增加或降低至预定稳态浓度的过渡周期。斜坡周期可以是斜坡上升周期或斜坡下降周期。例如，斜坡周期的范围可以从大约2分钟到大约10分钟。可以预先确定或调整斜坡周期，以允许更快速地或立即地提供稳定的NO流，例如在重症监护病房中可能需要的那样。

根据本公开的另一个方面，实施例可以允许在多个阶段中生成NO。NO生成的多个阶段可以提供NO以随着时间的推移治疗同一患者或治疗不同的患者。可以预先确定和/或调整用于通过本发明的一些实施例生成或输送NO的一个或更多个参数。例如，可以预先确定和/或调整阶段的数量、阶段中的操作周期的数量、操作周期的开始时间和/或结束时间、和/或在阶段的操作周期中产物气体中的NO的浓度和/或流量。

根据本公开的另一个方面，为了减少暴露于健康风险，实施例可以减少或去除产物气体中可能存在的一种或更多种有毒杂质，比如二氧化氮。

下面描述了与本公开一致的用于生成NO的各种设备、系统和方法。

图1是根据本公开的一些实施例的NO系统10的示意图。如图1所示，在一些实施例中，系统10包括NO生成设备100。NO生成设备100利用一种或更多种电化学反应生成NO。在一些实施例中，系统10包括载体气体源200，该载体气体源设置在NO生成设备100的上游并且与该NO生成设备流体连通。载体气体源200可以生成或供应载体气体122。可以将载体气体122供应到NO生成设备100，以将生成的NO从NO生成设备100运送出来。例如，载体气体122可以从NO生成设备100中扫掠、吹扫和/或夹带生成的NO。

NO生成设备100可以输出产物气体中生成的NO。产物气体可以包括一种或更多种成分。在一些实施例中，产物气体包括载体气体。产物气体可以从NO生成设备100流向一个或更多个下游系统或装置。一个或更多个下游系统或装置可以运送、处理和/或储存来自NO生成设备100的产物气体。例如，产物气体可以包括一种或更多种杂质，比如水分、一种或更多种有毒气体和固体物质。在一些实施例中，系统10包括一个或更多个过滤系统或装置，以减少或去除产物气体中的一种或更多种杂质。在一些实施例中，系统10包括通气回路，以在有氧或无氧的情况下向患者输送NO。下面描述了系统10和使用系统10来生成NO的方法的各种实施例。

NO的电化学生成

图2是根据本公开的一些实施例的NO生成设备100的示意图。NO生成设备100被配置成从反应介质112中的一个或更多个电化学反应中生成NO。如图2所示，在一些实施例中，NO生成设备100包括反应室102和多个电极。在一些实施例中，反应室102包括液体区域108和气体区域110。液体区域108被配置成接收反应介质112。气体区域110被配置成接收在反应介质112中生成的和/或从该反应介质运送的气体。

在一些实施例中，反应室102具有第一侧104和第二侧106。第一侧104可以是反应室102的顶侧。第二侧106可以是反应室102的底侧。第一侧104和第二侧106可以彼此平行延伸。例如，第一侧104可以具有平行于第二侧106的表面延伸的表面。液体区域108可以邻近第二侧106设置。气体区域110可以邻近第一侧104设置。

如图2所示，在一些实施例中，NO生成设备100包括入口回路120和出口回路124。入口回路120设置在载体气体源200的下游并且与该载体气体源流体连通。在一些实施例中，入口回路120在液体区域108中具有至少一个出口144，比如开口。入口回路120可以接收载体气体122并且将载体气体122运送到液体区域108。出口回路124设置在反应室102的气体区域110的下游并且与该反应室的气体区域流体连通。在一些实施例中，出口回路124在气体区域110中具有至少一个入口，比如开口。例如，载体气体122可以将生成的NO从气体区域110通过出口回路124从NO生成设备100中运送出去。

在一些实施例中，NO生成设备100可以包括一个或更多个NO传感器(未示出)，该NO传感器被配置成检测产物气体中的NO的浓度。NO传感器可以设置在任何合适的位置。例如，NO传感器可以设置成与气体区域110中的产物气体接触。在一些实施例中，NO传感器设置在反应室102的出口回路124中或设置在其附近。例如，NO传感器可以设置在出口回路124的开口处，比如设置在出口回路124的入口或出口处。例如，NO传感器可以设置在出口回路124的导管内。在一些实施例中，NO传感器可以设置在出口回路124的下游或出口回路124下游的一个或更多个过滤器或过滤装置的下游。例如，如图1和2所示，NO传感器125可以设置在过滤系统500的过滤器506的下游，该过滤系统设置在出口回路124的下游。

在一些实施例中，NO生成设备100的多个电极包括第一电极116和第二电极118。第一电极116和第二电极118设置在反应介质112中。在一些实施例中，第二电极118是第一电极116的反电极。例如，第一电极116可以是阴极，而第二电极118可以是阳极，反之亦然。如本文所述，虽然关于第一电极116描述了本公开中的一些实施例，但是关于第二电极118的类似实施例对于本领域的技术人员将是显而易见的。在一些实施例中，多个电极包括参考电极。参考电极可以是第一电极116、第二电极118或第三电极(未示出)。参考电极可以设置在反应介质112中或设置在其外部。

在一些实施例中，如图2所示，第一电极116和第二电极118与能量源114电连接。在一些实施例中，能量源114被配置成向第一电极116施加电压或者在第一电极116和第二电极118之间产生电势差。在一些实施例中，能量源114被配置成向第一电极116施加电流或者产生从第二电极118流向第一电极116的电流，反之亦然。可以基于一个或更多个条件(比如产物气体中的NO的期望浓度和/或流量)预先确定和/或调整施加到电极上的电压或电流。

在一些实施例中，施加到第一电极116上的电压可以被测量为第一电极116和第二电极118之间或者第二电极118和第一电极116之间的电势差。在一些实施例中，施加到第一电极116上的电流可以被测量为通过第一电极116的电流。在一些实施例中，施加到第一电极116上的电压可以被测量为第一电极116和参考电极之间或者参考电极和第一电极116之间的电势差。

在一些实施例中，反应介质112是液体。例如，反应介质112可以包括水溶液或有机溶液。在一些实施例中，反应介质112包括亚硝酸根离子源。在一些实施例中，NO生成设备100通过将反应介质112中的亚硝酸根离子电化学还原成邻近和/或位于电极(比如第一电极116)表面处的NO来生成NO。在一些实施例中，通过一种或更多种催化剂来促进或实现亚硝酸根离子到NO的电化学还原。在一些实施例中，一种或更多种催化剂溶解或分散在反应介质112中。一种或更多种催化剂可以邻近和/或接触电极(比如第一电极116)的表面，以单独地或共同地充当电极的表面和反应介质112中的亚硝酸根离子之间的电子转移介体。

在一些实施例中，催化剂可以固定在电极(比如第一电极116)的表面上。在一些实施例中，催化剂包括从包括胱氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、噻吩及其衍生物的组中选择的一种或更多种化合物。例如，一种或更多种催化剂可以共价地附接、吸附、掺杂或共价地附接到电极上所沉积的材料，比如聚合物、薄膜或水凝胶。可以沉积在电极上的材料的一些示例可以在PCT/US2018/027081中找到。如本文所述，PCT/US2018/027081通过引用并入本文，用于本公开中所讨论的相关主题。

催化剂可以有助于在电极(例如，第一电极116)的表面处和/或在其附近将反应介质112中的亚硝酸根离子电化学还原为NO。在一些实施例中，催化剂包括含有金属的化合物，比如金属-配体络合物。在一些实施例中，根据以下反应，含有金属的化合物可以有助于将反应介质112中的亚硝酸根离子电化学还原为NO：

M(第一价)(l)+e^-→M(第二价)(l) 反应1

M(第二价)(l)+NO₂ ^-+2H⁺→M(第一价)(l)+NO+H₂O 反应2

其中，M(l)表示金属-配体络合物，M表示至少一种金属离子，l表示至少一种周围配体或络合剂，而NO₂ ^-表示亚硝酸根离子。通过将金属-配体络合物中的至少一种金属离子从第一价还原到第二价，可以生成NO，第二价低于第一价。被还原的金属-配体络合物充当将反应介质112中的亚硝酸根离子还原为NO同时被氧化为原始金属-配体络合物的中间体。

至少一种金属离子可以例如包括选自铜、铁、钛、铬、锰、钴和镍离子的一种或更多种金属离子。至少一种周围配体或络合剂可以包括例如选自三(2-吡啶基甲基)胺(TPA或TPMA)、1,4,7-三氮杂环壬烷、1,4,7-三甲基-1,4,7-三氮杂环壬烷(Me₃TACN)、三(2-氨基乙基)胺、3-((2-氨基乙基)氨基)丙酸和双(2-氨基吡啶)丙酸中的一种或更多种。金属离子或者周围配体或络合剂的一些其他示例在PCT/US2018/027081中可以找到。

在一些实施例中，使用金属-配体络合物作为催化剂允许使用阴极电压或阴极电流来生成NO和/或调节NO的生成。在一些实施例中，控制施加到电极(比如第一电极116)上的电压或电流的大小允许控制还原形式的金属-配体络合物与其氧化形式的比率，例如在电极表面处和/或在电极表面附近。这可以允许控制在反应介质112中在亚硝酸根离子和金属-配体络合物的给定浓度下生成的NO的量和/或速率。

在一些实施例中，电极(比如第一电极116)可以具有包括一个或更多个表面的任何合适形状。例如，第一电极116可以包括板、片或网。在一些实施例中，当向第一电极116施加阴极电压时，或者当向第一电极116施加阴极电流时，从在第一电极116的一个或更多个表面处和/或在其附近发生的一个或更多个电化学反应中电化学生成NO。可以将从反应介质112中的第一电极116的表面处和/或其附近的电化学反应中生成的一些或所有NO从反应介质112中运送出来并且将其运送到反应室102的气体区域110。例如，载体气体122可以用于扫掠、吹扫和/或夹带从反应介质112中生成的一些或所有NO。

能量源114可以包括一个或更多个合适的动力装置或回路，这些动力装置或回路允许向电极施加电压或电流，比如电插座、动力回路、直流电源、交流电源、发电机或能量储存装置。能量储存装置可以包括例如一个或更多个电池或燃料电池。在一些实施例中，能量源114包括一个或更多个电回路，用于控制或调整施加到电极上的电压或电流。在一些实施例中，一个或更多个电回路可以包括稳压器，以控制或调整施加到电极上的电压。在一些实施例中，一个或更多个电回路可以包括恒流器，以控制或调整通过电极的电流。

在一些实施例中，可以切换第一电极116和第二电极118的极性。例如，通过反转能量源114的极性，比如通过使用反转开关回路反转来自DC电源的电压或电流的极性，或者通过使用AC电源，可以切换第一电极116和第二电极118的极性。例如，能量源114是被配置成向电极施加周期性交流电流或交流电压的AC电源。

例如，电极极性的切换可以由控制回路根据软件程序自动控制。附加地或替代地，电极极性的切换可以由用户手动控制，例如通过使用开关。可以在NO生成期间、两个操作周期之间或两个阶段之间切换电极的极性。接触或邻近电极的反应介质112中的NO可能导致电极的退化并且可能对NO生成效率产生负面影响。切换电极的极性可以增加用于NO生成的有效表面积并且可以增加电极和/或NO生成设备100的寿命。

NO生成设备100的电极(比如第一电极116、第二电极118或参考电极)可以由一种或更多种材料制成。NO生成设备100的一个或更多个电极可以由相同材料或不同材料制成。在一些实施例中，NO生成设备100的电极包括至少一种导电材料。该至少一种导电材料可以是金属的或非金属的材料。该至少一种导电材料可以选自例如一组导电材料，该组导电材料包括铂、钯、金、铜、黄铜、银、碳、玻璃碳、掺硼金刚石(BDD)、石墨、不锈钢、钛、铱、钌及其一种或更多种合金，比如钌-铱合金。

在一些实施例中，NO生成设备100的电极包括至少一种基材。该至少一种基材可以是金属的或非金属的材料。该至少一种基材可以选自例如一组材料，该组材料包括二氧化硅、导电玻璃、掺锡的氧化铟、掺氟的氧化铟、导电塑料、铂、金、铜、黄铜、银、碳、玻璃碳、掺硼金刚石(BDD)、石墨、不锈钢、钛、铱、钌及其一种或更多种合金，比如钌-铱合金。在一些实施例中，NO生成设备100的电极包括涂覆在至少一种基材上的至少一种导电材料。可以使用任何合适的镀覆方法，比如电镀、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)，将至少一种导电材料涂覆在至少一种基材上。

NO生成设备100的电极(比如第一电极116)可以具有任何形状、结构和/或大小。在一些实施例中，第一电极116提供了在其上和/或在其附近电化学生成NO的表面。例如，第一电极116的形状可以是板、片、网或杆的形式。第一电极116的表面可以具有表面积。该表面积可能与在表面处生成NO的速率正相关。第一电极116可以具有允许更大表面积的结构，比如多孔结构。

图3A是根据本公开的一些实施例的NO生成设备100的第一电极116和第二电极118的示意图。可以使用合适的手段将第一电极116和第二电极118放置在反应室102中，使得第一电极和第二电极的表面设置在反应介质112中。例如，如图3A所示，框架126可以用于将第一电极116和第二电极118放置在反应室102中。框架126可以具有顶侧，该顶侧连接到反应室102的第一侧104。第一电极116和第二电极118可以以任何合适的方式附接到框架126上，比如通过使用螺钉、卡扣、金属丝、夹子紧固件或任何其他合适的紧固手段。

在一些实施例中，如图3A所示，第一电极116和第二电极118包括具有一个或更多个表面128的两个矩形板。第一电极116和第二电极118可以具有相同的大小或类似的大小。在一些实施例中，第一电极116和/或第二电极118具有从大约3cm到大约15cm的长度。在一些实施例中，第一电极116和/或第二电极118具有从大约2cm到大约10cm的宽度。第一电极116和第二电极118可以以任何合适的距离隔开设置，比如隔开大约0.2cm至大约10cm。第一电极116和第二电极118可以设置成使得第一电极116的表面128的至少一部分沿着第二电极118的表面128的至少一部分延伸，比如平行于第二电极的表面的至少一部分延伸。

在一些实施例中，如图1-2所示，第一电极116和第二电极118是竖直定位的。例如，第一电极116和第二电极可以垂直于反应室102的第二侧106设置。在一些实施例中，每个电极包括顶部边缘130和底部边缘132。顶部边缘130可以沿着反应室102的第一侧104延伸，比如平行于反应室的第一侧延伸。底部边缘132可以沿着反应室102的第二侧延伸，比如平行于反应室的第二侧延伸。

可以使用电线以将电极电连接到能量源114。例如，如图3A所示，电线136在第一端连接到能量源114(未示出)并且在第二端连接到电极，比如第一电极116或第二电极118。电线136可以锡焊或铜焊到电极(比如第一电极116和第二电极118)上。电线136可以由一种或更多种导电材料(比如铜、铝、钢或银)制成并且可以为了防腐蚀的目的进行处理。在一些实施例中，电线136被紧固到框架126上。

在一些实施例中，施加到电极(比如第一电极116)上的电压为DC电压。在一些实施例中，施加到电极(比如第一电极116)上的电压范围从大约1.0V到大约5.0V，比如从大约1.0V到大约2.0V、从大约2.0V到大约3.0V、从大约3.0V到大约4.0V、从大约4.0V到大约5.0V、或其组合。

在一些实施例中，能量源114被配置成向电极(比如第一电极116)施加激励电压。在一些实施例中，激励电压为预定电压的大约2倍至大约8倍，比如大约2倍、大约3倍、大约4倍、大约5倍、大约6倍、大约7倍或大约8倍。

在一些实施例中，施加到电极(比如第一电极116)上的电流为DC电流。在一些实施例中，施加到电极(比如第一电极116)上的电流范围从大约0mA到大约600mA，比如从大约0mA到大约10mA、从大约10mA到大约50mA、从大约50mA到大约100mA、从大约100mA到大约200mA、从大约200mA到大约300mA、从大约300mA到大约400mA、从大约400mA到大约500mA、从大约500mA到大约600mA、或其组合。

在一些实施例中，能量源114被配置成向第一电极116施加激励电流。在一些实施例中，激励电流为预定电流的大约2倍至大约8倍，例如大约2倍、大约3倍、大约4倍、大约5倍、大约6倍、大约7倍或大约8倍。

本领域的技术人员可以认识到，激励电压或激励电流不需要是预定电压或预定电流的整数倍。该范围内的任何数值都可以满足本公开中所公开的目的。

可以手动方式或通过软件和/或硬件控制来切换电压或电流的极性，从而交换第一电极116和第二电极118的极性。在一些实施例中，周期性地切换第一电极116和第二电极118的极性。例如，第一电极116和第二电极118的极性可以大约每10分钟至大约每10小时进行切换，例如大约每5分钟至大约每10分钟、大约每10分钟至大约每30分钟、大约每30分钟至大约每1小时、大约每1小时至大约每2小时、大约每2小时至大约每3小时、大约每3小时至大约每4小时、大约每4小时至大约每5小时、大约每5小时至大约每6小时、大约每6小时至大约每7小时、大约每7小时至大约每8小时、大约每8小时至大约每9小时、大约每9小时至大约每10小时、或其组合。

在一些实施例中，反应介质112包括至少一种缓冲剂或缓冲剂成分，以调控或阻止反应介质112的pH的变化。例如，该至少一种缓冲剂或缓冲剂成分可以包括从包括氢氧化钠(NaOH)、4-(2-羟乙基)-1-哌嗪乙磺酸(HEPES)、3-(N-吗啉代)丙磺酸(MOPS)、柠檬酸、柠檬酸钠、三(羟甲基)氨基甲烷(Tris)、磷酸盐缓冲盐水(PBS)、硼酸、硼砂和硼酸-硼砂缓冲剂的组中选择的一种或更多种有机的或无机的缓冲剂或缓冲剂成分。可以在反应介质112中使用的缓冲剂或缓冲剂成分的一些其他示例可以在PCT/US2018/027081中找到。

反应介质112中的至少一种缓冲剂或缓冲剂成分可以具有任何合适的浓度。例如，反应介质112中的至少一种缓冲剂或缓冲剂成分的浓度范围可以从大约0.01mol/L至大约0.5mol/L、从大约0.5mol/L至大约1.0mol/L、从大约1.0mol/L至大约1.5mol/L、从大约1.5mol/L至大约2.0mol/L、从大约2.0mol/L至大约2.5mol/L、从大约2.5mol/L至大约3.0mol/L、或其组合。

反应介质112中的亚硝酸根离子源可以包括一种或更多种亚硝酸盐。亚硝酸盐可以是有机亚硝酸盐或无机亚硝酸盐。有机亚硝酸盐的示例包括有机亚硝酸铵盐，比如亚硝酸四甲铵和亚硝酸四乙铵。无机亚硝酸盐的示例包括金属亚硝酸盐，比如锂、钠、钾、铷、钙、镁、铝和铁的亚硝酸盐。亚硝酸根离子源的一些其他示例可以在PCT/US2018/027081中找到。反应介质112中的一种或更多种亚硝酸盐的浓度范围可以从大约0.01mol/L至大约0.5mol/L、从大约0.5mol/L至大约1.0mol/L、从大约1.0mol/L至大约1.5mol/L、从大约1.5mol/L至大约2.0mol/L、从大约2.0mol/L至大约2.5mol/L、从大约2.5mol/L至大约3.0mol/L、从大约3.0mol/L至大约3.5mol/L、从大约3.5mol/L至大约4.0mol/L、从大约4.5mol/L至大约5.0mol/L、或其组合。

当催化剂溶解在反应介质112中时，反应介质112中的催化剂的浓度范围可以从大约1mmol/L至大约5mmol/L、从大约1mmol/L至大约10mmol/L、从大约1mmol/L至大约15mmol/L、从大约5mmol/L至大约10mmol/L、从大约5mmol/L至大约15mmol/L、或从大约10mmol/L至大约15mmol/L。

反应介质112可以包括一种或更多种其他成分。例如，反应介质112可以包括一种或更多种添加剂，比如乙二胺四乙酸(EDTA)，其可以促进用于生成NO的一种或更多种电化学反应。

NO生成设备100的实施例可以包括下述的一个或更多个特征，以改善NO生成设备100的性能，比如提高NO生成设备100的反应速率和/或法拉第效率、提高产物气体中的NO的浓度、或提高使用给定量的反应介质112生成的NO的量或浓度。例如，NO生成设备100的法拉第效率可以在大约70％至大约80％或更高的范围内。

反应介质的温度控制

在一些实施例中，反应介质112保持在反应温度处或保持在反应温度附近或者保持在一个温度范围内。反应室102中的电化学反应可以在反应温度处或在反应温度附近或者在温度范围内具有最高的、期望的或优化的反应速率和/或法拉第效率。反应温度或温度范围可以基于一个或更多个条件来确定，比如缓冲剂和/或催化剂成分以及反应介质112中的浓度。在一些实施例中，反应温度或温度范围的范围可以从大约5℃至大约10℃、从大约10℃至大约15℃、从大约15℃至大约20℃、从大约20℃至大约25℃、从大约25℃至大约30℃、从大约20℃至大约30℃、从大约30℃至大约35℃、从大约35℃至大约40℃、从大约40℃至大约45℃、或其组合。

在一些实施例中，NO生成设备100包括温度保持装置138，以控制反应介质112的温度。例如，如图1-2所示，温度保持装置138可以设置在反应室102附近，比如设置在反应室102下面、旁边或周围。在一些实施例中，温度保持装置138包括一个或更多个温度控制设备，比如温度控制水浴、温度控制油浴、空气搅动装置(例如，风扇)、热辐射器、热电加热和/或冷却装置(例如，p-n结装置)。

在一些实施例中，NO生成设备100包括设置在反应介质112中并且与温度保持装置138通信的温度传感器140。温度保持装置138可以基于来自温度传感器140的信号来监测反应介质112的温度。温度保持装置138可以响应于信号而对反应介质112进行加热或冷却。在一些实施例中，施加到电极(比如第一电极116)上的电压或电流可以由能量源114基于来自温度传感器140的信号进行调整。例如，能量源114的控制回路可以与温度传感器140通信并且可以调整施加到第一电极116上的电压或电流的幅度和/或极性。

从反应介质中运送NO

可以从反应介质112中运送在反应介质112中生成的一些或所有NO。例如，可以运送反应介质112中生成的NO，比如通过使用载体气体122将其从反应介质112中扫掠、吹扫和/或夹带到气体区域110。

在一些实施例中，如图2所示，载体气体122用于扫掠电极(比如第一电极116)的表面128。对电极的表面进行扫掠可以增加电极表面处和/或电极表面附近的电化学反应的法拉第效率和/或反应速率和/或可以增加产物气体的NO浓度。例如，在一些情况下，反应介质112中的催化剂的一种或更多种金属离子，比如由电化学反应2生成的M(一价)离子，可能沉淀成不溶形式。例如，催化剂的金属离子可以是Cu²⁺。在一些情况下，Cu²⁺可以从以下反应中沉淀：

Cu²⁺+2OH^-→Cu(OH)₂↓→CuO+H₂O

反应介质112中的催化剂的金属离子的沉淀可以降低反应介质112中的催化剂的浓度并且可以降低用于生成NO的电化学反应的速率。金属离子的沉淀可以导致金属离子的不溶形式，比如Cu(OH)₂，以沉积在电极的表面上。这可以减少用于生成NO的表面积并且还可以减少电极的寿命。对电极的表面进行扫掠可以增加电极表面处和/或电极表面附近的物质(比如金属离子)的移动。这可以减少或抑制金属离子在表面上的沉积，因此可以增加NO生成速率和/或产物气体的NO浓度。

可以通过一个或更多个流动控制装置将载体气体122引入到反应介质112中。例如，如图2所示，载体气体源200可以包括流动控制装置204，该流动控制装置可以测量和控制被引入到反应介质112中的载体气体流122的质量或体积流量。阀206可以设置在流动控制装置204的下游，以保护流动控制装置204。例如，阀206可以是被配置成防止反应介质112从入口回路120回流到流动控制装置204的单向阀。下面将进一步描述将载体气体122从载体气体源200供应到NO生成设备100的实施例。

在一些实施例中，将载体气体122以被配置成沿着气泡路径传播的气泡的形式引入到反应介质112中。气泡路径可以沿着电极的表面(比如第一电极116的表面128)延伸，以扫过该表面。当载体气体气泡上升到反应介质112的表面时，该载体气体气泡可以夹带、扫掠和/或吹扫在第一电极116的表面128附近和/或在该表面处生成的NO。载体气体气泡可以混合或扰乱第一电极116的表面128附近的反应介质112，并且该载体气体气泡可以增加该表面附近的物质(比如金属离子)的移动。载体气体气泡可以将溶解在反应介质112中的NO从反应介质112中吹扫到气体区域110。

在一些实施例中，NO生成设备100包括一个或更多个喷洒器，以从载体气体122中生成气泡。如本文所用，喷洒器可以包括被配置成将气体气泡发射到液体中的装置或系统。在一些情况下，喷洒器可以被称为起泡器。可以将一个或更多个喷洒器设置在反应介质112中的任何合适的位置，以发射载体气体122的气泡，从而将NO从反应介质112中运送(比如扫掠、吹扫和/或夹带)出去。例如，可以将一个或更多个喷洒器设置在反应室102的第二侧106的上方或附近。

在一些实施例中，如图2所示，NO生成设备100包括设置在反应介质112中与第一电极116邻近的第一喷洒器134。在一些实施例中，如图2所示，NO生成设备100包括邻近第二电极118设置的第二喷洒器134。在一些实施例中，喷洒器134被配置成接收载体气体122，并且该喷洒器发射载体气体的气泡以扫过第一电极116或第二电极118的一个或更多个表面128。图3B是根据本公开的一些实施例的喷洒器134的透视图。如图3B所示，喷洒器134可以具有细长的形状，比如细长的柱形形状。

在一些实施例中，如图3A所示，喷洒器134可以沿着第一电极116或第二电极118设置，使得从喷洒器134发出的气泡可以沿着第一电极116或第二电极118的一个或更多个表面128上升和传播。例如，如图2和3A所示，喷洒器134可以设置在第一电极116或第二电极118的底部边缘132和反应室102的第二侧106之间。从喷洒器134发出的气泡可以沿着从底部边缘132穿过表面128延伸到第一电极116或第二电极118的顶部边缘130的气泡路径传播。在一些实施例中，喷洒器134可以沿着底部边缘132的长度延伸，使得气泡可以扫过第一电极116的整个表面128。

在一些实施例中，可以选择喷洒器134与第一电极116或第二电极118之间的距离，以增加对电极的一个或更多个表面的扫掠的覆盖率和/或效率。喷洒器134可以设置在距离电极一定距离处，例如，该距离小于约1cm、小于约5mm、小于约2mm、小于约1mm或小于约0.5mm。

喷洒器134可以具有任何合适的结构，以接收气体并且发射气体的气泡。在一些实施例中，喷洒器134包括多孔结构141，该多孔结构提供用于发射气泡的多个孔。例如，如图3B所示，喷洒器134可以包括由多孔结构141包围的内腔142。气体可以流过内腔142并且通过多孔结构141中的孔起泡。内腔142可以具有从第一开口延伸到第二开口的管状形状。内腔142可以沿着喷洒器134的中心线延伸或者可以不沿着喷洒器的中心线延伸。内腔142可以具有基于一个或更多个条件所选择的直径，比如所接收的气体的流量和气泡的期望密度和/或大小。例如，内腔142具有的直径范围可以从大约1mm至大约9mm，比如从大约1mm至大约2mm、从大约2mm至大约3mm、从大约3mm至大约4mm、从大约4mm至大约5mm、从大约5mm至大约6mm、从大约6mm至大约7mm、从大约7mm至大约8mm、从大约8mm至大约9mm、或其组合。

在一些实施例中，如图2和3A所示，入口回路120的出口144与喷洒器134(比如喷洒器134的内腔142)流体连接。载体气体122可以从载体气体源200通过入口回路120经由出口144流到喷洒器134。在一些实施例中，喷洒器134附接到喷洒器座148上。在一些实施例中，喷洒器座148附接到框架126上。喷洒器座148可以允许喷洒器134设置在期望的位置。

在一些实施例中，喷洒器座148可以包括用于引导气泡流动的一个或更多个结构。例如，喷洒器座148可以包括具有一个或更多个开口的壳体，一个或更多个开口被配置成将从喷洒器134发出的气泡引导至电极的一个或更多个表面128。例如，如图3A所示，喷洒器座148可以包括位于喷洒器134的顶部部分和/或上部部分处的开口，使得气泡可以从喷洒器134的上部部分发出并且沿着第一电极116的表面128传播。喷洒器座148可以包括一个或更多个阻挡器件或密封器件，以防止喷洒器134的一个或更多个部分发射气体或气泡。例如，喷洒器座148可以具有被配置成阻止气体在不穿过多孔结构141的情况下直接从内腔142中流出的部分。例如，喷洒器座148可以具有阻挡或密封内腔142的第一端的部分，该第一端与连接到出口144的第二端相对。

在一些实施例中，喷洒器134包括提供多孔结构141的至少一种多孔材料。气泡的密度和/或大小可以取决于一种或更多种条件，比如气压、气体的流量以及至少一种多孔材料的孔的密度和/或大小。在给定的气体流量下，较小的孔可以允许喷洒器134生成具有较高密度的较小的气泡。至少一种多孔材料可以包括金属材料，比如不锈钢。至少一种多孔材料可以包括非金属材料。非金属材料可以是聚合材料，比如聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚偏氟乙烯(PVDF)、陶瓷、石英或碳化硅。

可以基于气泡的期望密度、大小和/或流量来选择喷洒器134的至少一种多孔材料的孔的大小。例如，孔的大小范围可以从大约0.1μm至大约0.5μm、从大约0.1μm至大约0.2μm、从大约0.2μm至大约0.5μm、从大约0.5μm至大约1μm、从大约1.0μm至大约10μm、从大约10μm至大约20μm、从大约20μm至大约50μm、从大约50μm至大约100μm、从大约100μm至大约150μm、从大约150μm至大约200μm、从大约200μm至大约300μm、从大约300μm至大约400μm、从大约400μm至大约500μm、从大约500μm至大约600μm、从大约600μm至大约700μm、从大约700μm至大约800μm、从大约800μm至大约900μm、从大约900μm至大约1mm、或其组合。

喷洒器134的多孔材料可以具有一定厚度，气体流可以穿过该厚度以产生气泡。多孔材料的厚度可以从多孔材料的内表面到外表面进行测量。增加多孔材料的厚度可以增加气体流阻力并且降低起泡效率。减少多孔材料的厚度可以降低气泡的密度和/或速度。可以选择多孔材料的厚度，以获得任何密度和/或大小合适的气泡，用于扫掠电极表面。例如，多孔材料的厚度的范围可以从大约0.5mm至大约1mm、从大约1mm至大约2mm、从大约2mm至大约3mm、从大约3mm至大约4mm、从大约4mm至大约5mm、从大约5mm至大约6mm、从大约6mm至大约7mm、从大约7mm至大约8mm、从大约8mm至大约9mm、从大约9mm至大约10mm、或其组合。

载体气体生成

在一些实施例中，载体气体122由载体气体源200生成或供应。载体气体122可以包括任何合适的气体，比如空气、氮气、氦气、氩气和氧气。在一些实施例中，载体气体122包括氮气。在一些实施例中，载体气体122中的氮气的浓度约为体积的99.0％或高于体积的99.0％。例如，载体气体122中的氮气的浓度可以大约为或高于体积的99.10％、99.20％、99.30％、99.40％、99.50％、99.60％、99.70％、99.80％、99.90％、99.95％、99.98％或99.99％。载体气体122可以含有氧气。例如，载体气体122中的氧气的浓度可以小于大约1％、0.5％或0.1％。

在一些实施例中，如图1所示，载体气体源200包括氮气生成设备202，该氮气生成设备被配置成从压缩空气中生成载体气体122。在一些实施例中，将压缩空气从空气压缩机系统或储存库供应到载体气体源200。在一些实施例中，在将压缩空气供应到载体气体源200之前，对压缩气体进行过滤。例如，载体气体源200可以包括过滤设备，该过滤设备设置在氮气生成设备202的上游并且被配置成与该氮气生成设备流体连通。过滤设备可以包括一个或更多个过滤器，比如灰尘过滤器和水分过滤器。在一些实施例中，载体气体源200包括压力传感器和压力控制器，比如压力调控器或压力控制阀。压力控制器可以基于来自压力传感器的响应或信号对进入氮气生成设备202的压缩空气的压力和/或流量进行调控。

氮气生成设备202可以包括用于从压缩空气中生成氮气的一个或更多个合适装置。在一些实施例中，氮气生成设备202包括至少一种碳分子筛(CMS)。碳分子筛可以具有允许从空气中分离氮气的孔径分布。在一些实施例中，氮气生成设备202包括至少一个氮气分离膜。氮气分离膜可以基于氮气和氧气穿过膜壁的渗透速率而从空气中分离氮气。氮气分离膜可以具有任何合适的配置。在一些实施例中，氮气分离膜包括至少一束选择性可渗透的中空纤维。

氮气分离膜可以包括从包括聚(4-甲基-1-戊烯)、溴化聚碳酸酯、聚丙烯、聚酰亚胺和聚二甲基硅氧烷的组中选择的一种或更多种材料。在一些实施例中，氮气分离膜具有多个孔，该孔的平均孔径范围从大约0.005μm至大约0.007μm、从大约0.007μm至大约0.01μm、为约0.01μm至大约0.013μm、从大约0.013μm至大约0.015μm、从大约0.015μm至大约0.017μm、从大约0.017μm至大约0.019μm、从大约0.019μm至大约0.02μm、或其组合。

如本文所述，对氮气生成设备202的描述通常适用于生成其他载体气体(比如氦气、氩气和氧气)的设备并且对技术人员而言是显而易见的。

在一些实施例中，氮气生成设备202设置在入口回路120的上游并且与该入口回路流体连通。在一些实施例中，如图1所示，载体气体源200进一步包括设置在氮气生成设备202下游和入口回路120上游的流动控制装置204。流动控制装置204可以被配置成控制进入NO生成设备100的载体气体122的流量。增加载体气体122的流量可以增加NO生成速率和/或产物气体中的NO的浓度。例如，增加载体气体122的流量可以增加对第一电极116的表面的扫掠并且可以增加从反应介质112中运送所生成的NO的速率。在一些实施例中，从出口回路124输出的NO生成设备100的产物气体的流量与载体气体122的流量成比例。

产物气体相对于反应室的再循环

在一些实施例中，如图2所示，NO生成设备100包括气体循环回路300。在一些实施例中，气体循环回路300包括循环入口302和循环出口304。在一些实施例中，循环入口302与反应室102的气体区域110流体连通。例如，循环入口302可以包括设置在气体区域110的壁内侧或设置在气体区域的壁上的开口。在一些实施例中，循环出口304与反应室102的液体区域108流体连通。例如，循环出口304可以与入口回路120流体连通。例如，循环出口304可以包括设置在液体区域108的壁内侧或设置在液体区域的壁上的开口。

在一些实施例中，气体区域110中的产物气体相对于反应室102从循环入口302再循环至循环出口304。例如，再循环的产物气体303可以从循环入口302流向循环出口304。在一些实施例中，气体循环回路300包括气体泵306，该气体泵被配置成生成再循环的产物气体流303。气体泵306可以设置在循环入口302的下游和循环出口304的上游。

在一些实施例中，如图2所示，气体循环回路300与NO生成设备100的出口回路124流体连通。例如，气体循环回路300的循环入口302可以与出口回路124流体连通。气体循环回路300和出口回路124可以具有公共的入口，比如循环入口302。气体循环回路300和出口回路124可以具有公共的流体路径。在一些实施例中，气体循环回路300包括设置在循环入口302下游的第一过滤装置508。公共流体路径可以从公共入口延伸到第一过滤装置508。

在一些实施例中，第一过滤装置508设置在气体泵306的上游。过滤装置508可以减少或去除再循环产物气体303中的液体物质和/或固体物质。在一些实施例中，气体循环回路300包括第二过滤装置307。第二过滤装置307可以包括胶囊过滤器或膜过滤器。第二过滤装置307可以去除再循环产物气体303中的一种或更多种杂质(比如液体物质和固体物质)，从而保护气体泵306。

可以将再循环产物气体303引入到电极的表面，以扫过该电极的表面。在一些实施例中，循环出口304与喷洒器134流体连通。例如，循环出口304可以与喷洒器134的内腔142流体连接。气体泵306可以设置在循环入口302的下游和喷洒器134的上游，并且再循环的产物气体303可以从循环入口302流到喷洒器134的内腔142。

在一些实施例中，如图2所示，再循环产物气体303与载体气体122组合成气体流146。例如，气体循环回路300可以包括三通连接器308。三通连接器308可以与循环出口304流体连接并且被配置成接收再循环的产物气体303。三通连接器308可以与载体气体源200和/或入口回路120流体连接并且被配置成接收载体气体122。三通连接器308可以将接收的再循环产物气体303和载体气体122组合成气体流146。三通连接器308可以包括任何合适的结构，比如三通配件或三通阀。可以将气体流146供应到喷洒器134，以生成用于扫过电极表面的气泡。

在一些实施例中，气体循环回路300可以包括阀206。阀206可以设置在循环出口304的上游。阀206可以设置在气体泵306的下游并且可以设置在三通连接器308的下游。阀206可以防止气体流146的回流和/或反应介质112从反应室102向气体泵306的回流。气体流146可以通过阀206流向循环出口304和出口144并且被供应给一个或更多个喷洒器134。一个或更多个喷洒器134也可以从气体流146中发射气泡，以将反应介质112中生成的NO运送(比如扫掠、吹扫和/或夹带)到气体区域110。例如，在一些实施例中，喷洒器134从气体流146中发射气泡，以扫过电极(比如第一电极116)的表面。

气体区域110中的产物气体可以包括载体气体122和生成的NO。在一些实施例中，使气体区域110中的产物气体再循环允许将产物气体中的载体气体122再循环至电极的表面。使载体气体再循环可以减少支持NO生成所需的载体气体量，例如用于扫过第一电极116和/或运送生成的NO。使产物气体再循环可以允许NO在反应室102的气体区域110中的产物气体中积聚，从而允许气体区域110中的产物气体中的NO的浓度更高。这可以允许从NO生成设备100的气体区域110中运送的产物气体中的NO的浓度更高和/或更稳定。

图4A是根据本公开的一些实施例的产物气体中的NO的浓度与施加到第一电极116上的电流的图形表示。在该示例中，NO生成设备100可以包括具有气体区域和液体区域的反应室102、包含在液体区域中的反应介质112、设置在反应介质112中的第一电极116和第二电极118、用于扫过第一电极116的表面的喷洒器134、用于使产物气体再循环的气体循环回路300、以及用于扫过第一电极116的喷洒器134。电极可以各自由不锈钢制成并且可以各自包括表面积为大约5cm乘大约6cm的板。反应介质112可以包括大约1.0mol/L的NaNO₂、大约7mmol/L的CuSO₄、大约7mmol/L的Me₃TACN和大约0.5mol/L的HEPES缓冲液。可以使用合适的碱性溶液(比如NaOH溶液)来滴定HEPES缓冲液，使得反应介质112可以具有大约6至大约8的pH值，比如大约7.2的pH值。喷洒器134可以是长度约为7cm、内径约为5mm、外径约为10mm的柱形，并且该喷洒器的平均孔径约为20μm。可以以大约300mL/min的流量将含有浓度约为体积的99.7％的N2的载体气体122引入到喷洒器134。气体循环回路300可以使产物气体以大约3L/min的流量再循环。如图4A所示，通过将施加到第一电极116上的电流从大约0mA增加到大约300mA，可以增加产物气体中的NO的浓度。在该示例中，将数据拟合到线性回归模型表明，对于每1mA的施加电流，产物气体中的NO的浓度可以增加大约36.1ppm，并且NO生成设备100可以具有70.7％的法拉第效率。减少对第一电极116的扫掠可以减少每单位的施加电流所引起的NO浓度的增加并且可以降低法拉第效率。

图4B是根据本公开的一些实施例的由NO生成设备100所生成的产物气体中的NO的浓度随时间变化的图形表示。在该示例中，NO生成设备100可以具有与上文参考图4A的示例中所述的反应条件相同的反应条件，除了在大约2分钟的斜坡周期内初始施加大约300mA的电流之后，可以向第一电极116施加100mA的电流约60小时。在斜坡周期之后，NO生成设备100的产物气体中的NO的浓度增加到大约3600ppm，并且在3600ppm或大约3600ppm的稳态浓度下保持约60小时。生成这种量的NO通常需要大约4至5个气罐来储存大约8L的压缩NO，该压缩NO在大约13.8MPa的压力下具有大约800ppm的NO浓度。使用喷洒器134来扫掠第一电极116的表面以及通过气体循环回路300使产物气体再循环允许在较长时间周期内以稳定的浓度生成NO。可以通过NO生成设备100生成的NO的量，比如具有在大约60小时内的NO浓度为大约3600ppm的产物气体。

从反应介质中分离NO

可以在对NO生成设备100的反应介质112进行处理、更换或补充之前，重复使用该反应介质，以生成NO。例如，可以使用NO生成设备100的反应介质112，以在一个阶段中的多个操作周期内或在多个阶段中生成NO。一些生成的NO可以在操作周期或一个阶段之后溶解在反应介质112中。溶解在反应介质112中的NO能够降低可以由重复使用反应介质112而生成的NO的浓度和/或量并且可以增加阶段或操作周期之间的等待时间。

例如，溶解在反应介质112中的NO可以与金属-配体络合物催化剂相互作用，比如Cu(II)-1,4,7-三甲基-1,4,7-三氮杂环壬烷(Cu(Me₃TACN))。例如，在两个阶段之间的等待时间期间，溶解在反应介质112中的NO可以结合到Cu(Me₃TACN)的中心铜离子上。这可以降低反应介质112中的金属-配体络合物的浓度，用于在下一阶段中催化用于生成NO的电化学反应，并且可以降低下一阶段的反应速率和/或产物气体中的NO的浓度。在一些情况下，一个阶段的产物气体中的NO的浓度可能低于前一阶段的产物气体中的NO的浓度，比如低约10％至约30％。

在一些实施例中，设置在反应介质112中的一个或更多个喷洒器134可以生成气体气泡，以将溶解的NO从反应介质112中吹扫到气体区域110，从而减少反应介质112中溶解的NO。在一些实施例中，对电极的表面进行扫掠可以减少溶解在反应介质112中的NO。例如，喷洒器134可以生成气体气泡，以使其沿着第一电极116的表面128传播并且扫过该表面。气体气泡可以将在第一电极116的表面处和/或在第一电极的表面附近生成的NO从反应介质112中夹带和/或扫掠出去，这可以减少或防止生成的NO溶解在反应介质112中。

在一些实施例中，如图1和图2所示，NO生成设备100包括液体-气体分离回路400，以减少或去除反应介质112中溶解的NO。液体-气体分离回路400被配置成使流体流(比如液体流或气体流)相对于反应室102循环。液体-气体分离回路400可以在重复使用反应介质112以生成NO之前、期间和/或之后使用。

在一些实施例中，如图2所示，液体-气体分离回路400包括第一端口402和第二端口410。在一些实施例中，第一端口402与液体区域108流体连通。第一端口402可以包括在反应室102的液体区域108中(例如，在反应介质112的水平面之下)的开口。在一些实施例中，第二端口410与气体区域110流体连通。第二端口410可以具有在反应室102的气体区域110中(例如，在反应介质112的水平面之上)的开口。在一些实施例中，液体-气体分离回路400被配置成使反应介质流112相对于反应室102从第一端口402循环到第二端口410。在一些实施例中，液体-气体分离回路400被配置成使产物气体流相对于反应室102从第二端口410循环到第一端口402。

在一些实施例中，液体-气体分离回路400包括泵406。在一些实施例中，泵406是液体-气体两用泵。在一些实施例中，泵406是可逆泵。泵406可以产生从第一端口402到第二端口410或者从第二端口410到第一端口402的流体流。在一些实施例中，流体流是液体流。例如，泵406可以产生从第一端口402到第二端口410的反应介质流112。在一些实施例中，流体流是气体流。例如，泵406可以产生从第二端口410到第一端口402的产物气体流。

泵406可以以任何合适的流量产生流体流。例如，泵406可以以一定的流量产生流体流(比如反应介质流)，该一定的流量范围从大约0.25L/min至大约10L/min，比如从大约0.5L/min至大约1.0L/min、从大约1.0L/min至大约1.5L/min、从大约1.5L/min至大约2.0L/min、从大约2.0L/min至大约2.5L/min、从大约2.5L/min至大约3.0L/min、从大约3.0L/min至大约3.5L/min、从大约3.5L/min至大约4.0L/min、从大约4.0L/min至大约4.5L/min、从大约4.5L/min至大约5.0L/min、从大约5.0L/min至大约5.5L/min、从大约5.5L/min至大约6.0L/min、从大约6.0L/min至大约6.5L/min、从大约6.5L/min至大约7.0L/min、从大约7.0L/min至大约7.5L/min、从大约7.5L/min至大约8.0L/min、从大约8.0L/min至大约8.5L/min、从大约8.5L/min至大约9L/min、从大约9.0L/min至大约9.5L/min、从大约9.5L/min至大约10L/min、或其组合。

在一些实施例中，如图1和图2所示，液体-气体分离回路400包括液体-气体分离装置408。在一些实施例中，液体-气体分离装置408设置在第一端口402和第二端口410之间。液体-气体分离装置408可以设置在泵406的下游或上游。在一些实施例中，液体-气体分离装置408包括至少一个第一腔室414和至少一个第二腔室416。第一腔室414和/或第二腔室416可以具有任何合适的形状和大小。例如，第一腔室414和/或第二腔室416可以具有管状结构。第一腔室414可以被接收在第二腔室416中，反之亦然。在一些实施例中，液体-气体分离装置408包括被配置成封闭第一腔室414和第二腔室416的壳体或外壳。

在一些实施例中，第一腔室414和第二腔室416由分离膜隔开。分离膜可以包括NO可渗透的材料。例如，分离膜可以包括诸如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、硅树脂或聚丙烯等材料。NO可以从第一腔室414中的液体通过分离膜扩散到第二腔室416中的气体中。分离膜可以具有任何合适的配置。例如，多个中空纤维，其具有由分离膜形成的壁。

可以选择分离膜，以使其具有任何合适的面积，该合适的面积允许在某一周期和/或某一循环量内减少或去除反应介质112中溶解的NO。在一些实施例中，液体-气体分离装置408的分离膜具有的表面积范围从大约500cm²至大约50000cm²，比如从大约500cm²至大约1000cm²、从大约1000cm²至大约5000cm²、从大约5000cm²至大约10000cm²、从大约10000cm²至大约15000cm²、从大约15000cm²至大约20000cm²、从大约20000cm²至大约25000cm²、从大约25000cm²至大约30000cm²、从大约30000cm²至大约35000cm²、从大约35000cm²至大约40000cm²、从大约40000cm²至大约45000cm²、从大约45000cm²至大约50000cm²、或其组合。

在一些实施例中，第一腔室414包括入口418和出口420。泵406可以驱动反应介质112从入口418通过第一腔室414到达出口420。当反应介质112流经第一腔室414时，溶解在反应介质112中的NO可以通过分离膜扩散到第二腔室416中。在一些实施例中，第二腔室416包括入口422和出口426。扫掠气体可以从入口422通过第二腔室416流到出口426。扫掠气体可以将扩散到第二腔室416中的NO作为混合气体从出口426运送出去。可以将混合气体运送到废气处理装置700，如下面进一步描述的。

扫掠气体可以包括任何合适的气体，比如空气、氧气、以及氮气、或其组合。扫掠气体可以从气体源(比如载体气体源200)供应到入口422。在一些实施例中，载体气体122用作扫掠气体。例如，流体控制器424可以用于控制载体气体122从载体气体源200到入口422的流动。流体控制器424可以包括压力控制器，比如压力控制阀或压力调控制器。

在一些实施例中，如图2所示，NO生成设备100包括过滤装置412。在一些实施例中，过滤装置412设置在液体-气体分离装置408的上游。过滤装置412可以包括一个或更多个过滤器，该过滤器被配置成从反应介质112中过滤一种或更多种杂质(比如固体物质)。过滤装置412可以在反应介质112流经液体-气体分离装置408时保护该液体-气体分离装置的分离膜不被反应介质112中的杂质损坏。

在一些实施例中，液体-气体分离回路400具有工作模式和清洁模式。在工作模式下，液体-气体分离回路400可以通过使反应介质112从第一端口402通过液体-气体分离装置408循环到第二端口410来减少或去除反应介质112中溶解的NO。在清洁模式下，反应室102的气体区域110中的气体可以从第二端口410通过液体-气体分离装置408循环到第一端口402。使气体循环通过液体-气体分离装置408可以在工作模式之后将液体-气体分离装置408中的残余反应介质112运送回反应室102。例如，泵406可以以一定的流量产生流体流(比如气体区域110中的气体流)，该一定的流量范围从大约0.25L/min至大约5L/min，比如从大约0.25L/min至大约0.5L/min、从大约0.5L/min至大约1.0L/min、从大约1.0L/min至大约1.5L/min、从大约1.5L/min至大约2.0L/min、从大约2.0L/min至大约2.5L/min、从大约2.5L/min至大约3.0L/min、从大约3.0L/min至大约3.5L/min、从大约3.5L/min至大约4.0L/min、从大约4.0L/min至大约4.5L/min、从大约4.5L/min至大约5.0L/min、或其组合。清洁模式可以减少反应介质112的损失并且可以延长反应介质112和/或NO生成设备100的寿命。清洁模式可以使分离膜干燥并且为下一个工作模式做准备。

在一些实施例中，如图2所示，液体-气体分离回路400包括用于使液体-气体分离回路400在工作模式和清洁模式之间切换的切换阀404。在一些实施例中，切换阀404包括一个或更多个阀，该一个或更多个阀被配置成控制液体-气体分离回路400的流体流的方向。例如，切换阀404可以包括一组常闭阀，并且该切换阀可以通过打开阀的不同子集来改变液体-气体分离回路400中的流体流的方向。在这种情况下，泵406可以不必是可逆泵来在工作模式和清洁模式下操作。

例如，如图2所示，切换阀404可以包括一组四个阀404a-404d。在一些情况下，阀404a设置在第一端口402和泵406之间；阀404b设置在第一端口402和第一腔室414的流体出口420之间；阀404c设置在第二端口410和泵406之间；而阀404d设置在第二端口410和第一腔室414的流体出口420之间。例如，在工作模式下，阀404a和404d打开，而阀404b和404c关闭。反应介质112可以从第一端口402通过阀404a、泵406、液体-气体分离装置408的流体入口418和流体出口420以及阀404d流到第二端口410。例如，在清洁模式下，阀404a和404d关闭，而阀404b和404c打开。在反应室102的气体区域110中的气体可以从第二口410通过阀404c、泵406、液体-气体分离装置408的流体入口418和流体出口420以及阀404b流到第一端口402。

在一些实施例中，液体-气体分离回路400包括电磁阀(未示出)。电磁阀可以设置在液体-气体分离装置408的上游。电磁阀可以防止反应介质112由于在NO的电化学生成期间可能积聚在反应介质112中的压力而进入液体-气体分离装置408。

图4C是根据本公开的一些实施例的由NO生成设备100在多个阶段期间所生成的产物气体中的NO的浓度的图形表示。在该示例中，NO生成设备100可以具有与上文参考图4A的示例中所述的反应条件相同的反应条件，除了在多个阶段中在大约2分钟的斜坡周期内初始施加大约150mA的电流之后，可以向第一电极116施加50mA的电流。NO生成设备100还可以包括液体-气体分离回路400。在每个阶段中在将施加到第一电极116上的电流终止之后，液体-气体分离回路400可以在工作模式下运行，并且该液体-气体分离回路使反应介质112以大约0.5L/min的流量循环通过液体-气体分离装置408约10分钟，以减少或去除给定反应介质112中溶解的NO。然后，液体-气体分离回路400可以在清洁模式下操作，并且该液体-气体分离回路使气体区域110中的气体以大约1L/min的流量循环通过液体-气体分离装置408约0.5分钟。如图4C所示，使用反应介质112的NO生成设备100可以在五个连续阶段内生成NO浓度约为2000ppm的产物气体。

下文提供了NO系统的一些示例。在一些示例中，NO系统10可以包括NO生成设备100和载体气体源200。NO生成设备100可以包括具有气体区域和液体区域的反应室102、包含在液体区域中的反应介质112、设置在反应介质112中的阴极和阳极、两个喷洒器134、气体循环回路300以及液体-气体分离回路400。喷洒器134可以分别设置在两个电极附近，并且该喷洒器被配置成发射气泡以使其在电极的表面上传播。载体气体源200可以从压缩空气中生成载体气体122。载体气体源200可以包括水分过滤器和灰尘过滤器，以减少或去除压缩空气中的水分和固体物质。载体气体源200可以进一步包括氮气生成设备202，该氮气生成设备具有氮气分离膜以从压缩空气中分离N2。阴极和阳极可以与电源电连接。电源可以向阴极施加电流或电压，并且NO可以在阴极的表面处或在阴极的表面附近生成并且由载体气体122扫掠或夹带到气体区域以生成产物气体。气体循环回路300可以将产物气体从气体区域再循环到喷洒器。再循环气体可以与载体气体122组合以被引入到喷洒器中。液体-气体分离回路400可以包括液体-气体分离装置408，以在向阴极施加电流或电压时终止向阴极施加电压或电流之后分离溶解在反应介质中的NO。液体-气体分离装置408可以包括具有表面积的分离膜。液体-气体分离回路400可以在第一周期以工作模式运行并且可以在第一周期之后的第二周期以清洁模式运行。

例如，阴极和阳极可以由铂制成。反应介质可以包括大约0.01mol/L的HEPES缓冲液、大约0.01mol/L的亚硝酸钠以及大约1mmol/L的铜-三(2-吡啶基甲基)胺(CuTPMA)。可以使用合适的碱性溶液(比如NaOH溶液)来滴定HEPES缓冲液，使得反应介质可以具有大约6至大约8的pH值，比如大约7.2的pH值。在向阴极施加大约10mA的电流之前，可以向阴极施加大约20mA的激励电流约0.5分钟。氮气生成设备202的氮气分离膜可以由聚(4-甲基-1-戊烯)制成并且可以具有大约0.01μm的平均孔径。氮气生成设备202可以从压缩空气中生成含有浓度约为体积的99.0％的N2的载体气体122。可以以大约50mL/min的流量将载体气体122引入到喷洒器134。气体循环回路300可以使产物气体以大约0.5L/min的流量再循环。在将电流施加到阴极约10分钟的斜坡周期之后，NO生成设备100可以输出NO浓度约为200ppm的产物气体。在终止向阴极施加电流之后，液体-气体分离回路400可以在工作模式下运行约10分钟并且此后可以在清洁模式下运行约1分钟。液体-气体分离装置408的分离膜可以具有大约25000cm²的表面积。

再例如，阴极和阳极可以由金制成。反应介质可以包括大约1mol/L的MOPS缓冲液、大约1mol/L的亚硝酸钠以及大约3mmol/L的Fe-1,4,7-三氮杂环壬烷。可以使用合适的碱性溶液(比如NaOH溶液)来滴定MOPS缓冲液，使得反应介质可以具有大约6至大约8的pH值，比如大约7.2的pH值。在向阴极施加大约1.4V的电压之前，可以向阴极施加大约4.2V的激励电压约1分钟。氮气生成设备202的氮气分离膜可以由溴化聚碳酸酯制成并且可以具有大约0.02μm的平均孔径。氮气生成设备202可以从压缩空气中生成含有浓度约为体积的99.6％的N2的载体气体122。可以以大约100mL/min的流量将载体气体122引入到喷洒器134。气体循环回路300可以使产物气体以大约1L/min的流量再循环。在将电压施加到阴极约9分钟的斜坡周期之后，NO生成设备100可以输出NO浓度约为1200ppm的产物气体。在终止向阴极施加电压之后，液体-气体分离回路400可以在工作模式下运行约5分钟并且此后可以在清洁模式下运行约0.5分钟。液体-气体分离装置408的分离膜可以具有大约1000cm²的表面积。

再例如，阴极和阳极可以由碳制成。反应介质可以包括大约1.5mol/L的Tris缓冲液、大约2mol/L的亚硝酸钾以及大约4mmol/L的Ti(Me₃TACN)。可以使用合适的碱性溶液(比如NaOH溶液)来滴定Tris缓冲液，使得反应介质可以具有大约6至大约8的pH值，比如大约7.2的pH值。在向阴极施加大约100mA的电流之前，可以向阴极施加大约500mA的激励电流约1.5分钟。氮气生成设备202的氮气分离膜可以由聚丙烯制成并且可以具有大约0.012μm的平均孔径。氮气生成设备202可以从压缩空气中生成含有浓度约为体积的99.7％的N2的载体气体122。可以以大约200mL/min的流量将载体气体122引入到喷洒器134。气体循环回路300可以使产物气体以大约1.5L/min的流量再循环。在将电流施加到阴极约6分钟的斜坡周期之后，NO生成设备100可以输出NO浓度约为3000ppm的产物气体。在终止向阴极施加电流之后，液体-气体分离回路400可以在工作模式下运行约12分钟并且此后可以在清洁模式下运行约0.9分钟。液体-气体分离装置408的分离膜可以具有大约1000cm²至大约50000cm²的表面积，比如大约50000cm²。

再例如，阴极和阳极可以由涂覆有玻璃碳的SiO₂制成。反应介质可以包括大约2mol/L的MOPS缓冲液、大约3mol/L的亚硝酸钠以及大约5mmol/L的铬-三(2-吡啶基甲基)胺(CrTPMA)。可以使用合适的碱性溶液(比如NaOH溶液)来滴定MOPS缓冲液，使得反应介质可以具有大约6至大约8的pH值，比如大约7.2的pH值。在向阴极施加大约2V的电压之前，可以向阴极施加大约12V的激励电压约2分钟。氮气生成设备202的氮气分离膜可以由聚酰亚胺制成并且可以具有大约0.005μm的平均孔径。氮气生成设备202可以从压缩空气中生成含有浓度约为体积的99.99％的N2的载体气体122。可以以大约300mL/min的流量将载体气体122引入到喷洒器134。气体循环回路300可以使产物气体以大约2L/min的流量再循环。在将电压施加到阴极约5分钟的斜坡周期之后，NO生成设备100可以输出NO浓度约为4200ppm的产物气体。在终止向阴极施加电压之后，液体-气体分离回路400可以在工作模式下运行约5分钟并且此后可以在清洁模式下运行约1.5分钟。液体-气体分离装置408的分离膜可以具有大约1000cm²至大约5000cm²的表面积，比如大约37500cm²。

再例如，阴极和阳极可以由涂覆有不锈钢的导电玻璃制成。反应介质可以包括大约2.5mol/L的磷酸盐缓冲液、大约4mol/L的亚硝酸钠以及大约6mmol/L的锰-三(2-吡啶基甲基)胺(MnTPMA)。可以使用合适的碱性溶液(比如NaOH溶液)来滴定磷酸盐缓冲液，使得反应介质可以具有大约6至大约8的pH值，比如大约7.2的pH值。在向阴极施加大约200mA的电流之前，可以向阴极施加大约1.4A的激励电流约2.5分钟。氮气生成设备202的氮气分离膜可以由聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成并且可以具有大约0.008μm的平均孔径。氮气生成设备202可以从压缩空气中生成含有浓度约为体积的99.8％的N2的载体气体122。可以以大约400mL/min的流量将载体气体122引入到喷洒器134。气体循环回路300可以使产物气体以大约2.5L/min的流量再循环。在将电流施加到阴极约4.6分钟的斜坡周期之后，NO生成设备100可以输出NO浓度约为6300ppm的产物气体。在终止向阴极施加电流之后，液体-气体分离回路400可以在工作模式下运行约20分钟并且此后可以在清洁模式下运行约2分钟。液体-气体分离装置408的分离膜可以具有大约1000cm²至大约5000cm²的表面积，比如大约12500cm²。

再例如，阴极和阳极可以由涂覆有铱-钌合金的不锈钢制成。反应介质可以包括大约3mol/L的硼酸-硼砂缓冲液、大约5mol/L的亚硝酸钾以及大约7mmol/L的钴-(双(2-氨基乙丙啶)丙酸。可以使用合适的碱性溶液(比如NaOH溶液)来滴定硼酸-硼砂缓冲液，使得反应介质可以具有大约6至大约8的pH值，比如大约7.2的pH值。在向阴极施加大约3V的电压之前，可以向阴极施加大约24V的激励电压约3分钟。氮气生成设备202的氮气分离膜可以由溴化聚碳酸酯制成并且可以具有大约0.015μm的平均孔径。氮气生成设备202可以从压缩空气中生成含有浓度约为体积的99.9％的N2的载体气体122。可以以大约600mL/min的流量将载体气体122引入到喷洒器134。气体循环回路300可以使产物气体以大约3L/min的流量再循环。在将电压施加到阴极约5分钟的斜坡周期之后，NO生成设备100可以输出NO浓度约为10400ppm的产物气体。在终止向阴极施加电流之后，液体-气体分离回路400可以在工作模式下运行约18分钟并且此后可以在清洁模式下运行约1.6分钟。液体-气体分离装置408的分离膜可以具有大约1000cm²至大约5000cm²的表面积，比如大约5000cm²。

产物气体过滤

系统10可以包括一个或更多个过滤系统或装置，以减少或去除产物气体中的一种或更多种杂质。在一些实施例中，如图1所示，系统10包括设置在NO生成设备100下游的过滤系统500。例如，过滤系统500可以设置在NO生成设备100的气体区域110和/或出口回路124的下游并且与该NO生成设备的气体区域和/或出口回路流体连通。过滤系统500可以减少或去除来自NO生成设备100的产物气体中的一种或更多种杂质，比如水分和/或固体物质。如本文所述，水分可以包括产物气体中可能存在的气相或液相的任何液体，比如水蒸气、水滴、溶剂蒸气和溶剂液滴。

过滤系统500可以包括一个或更多个过滤装置或过滤器。在一些实施例中，过滤系统500包括一个或更多个固体物质过滤器502。可以设想，固体物质过滤器502可以被配置成通过例如修改或选择过滤材料和/或孔径来过滤任何类型的固体物质。在一个实施例中，固体过滤器502可以是盐气溶胶过滤器。在一些实施例中，固体物质过滤器502包括膜过滤器。膜过滤器可以包括具有多孔结构的聚合材料。例如，聚合材料可以包括选自聚四氟乙烯(PTEF)、聚偏氟乙烯、聚醚砜、混合纤维素酯、聚酰胺(尼龙)、尼龙6和尼龙66中的一种或更多种材料。多孔结构的平均孔径的范围可以从大约0.01μm至大约2μm，比如从大约0.1μm至大约0.2μm、从大约0.2μm至大约0.4μm、从大约0.4μm至大约0.6μm、从大约0.6μm至大约0.8μm、从大约0.8μm至大约1.0μm、从大约1.0μm至大约1.2μm、从大约1.2μm至大约1.4μm、从大约1.4μm至大约1.6μm、从大约1.6μm至大约1.8μm、从大约1.8μm至大约2μm、或其组合。

在一个示例中，固体物质过滤器502可以包括由PTEF制成的构件过滤器，其平均孔径约为1.0μm。在另一个示例中，固体物质过滤器502可以包括由聚偏氟乙烯制成的构件过滤器，其平均孔径约为0.1μm。在另一个示例中，固体物质过滤器502可以包括由聚醚砜制成的构件过滤器，其平均孔径约为2.0μm。在另一个示例中，固体物质过滤器502可以包括由尼龙6制成的构件过滤器，其平均孔径约为0.1μm。在另一个示例中，固体物质过滤器502可以包括由尼龙66制成的构件过滤器，其平均孔径约为0.8μm。在另一个示例中，固体物质过滤器502可以包括由混合纤维素酯制成的构件过滤器，其平均孔径约为1.6μm。

在一些实施例中，过滤系统500包括一个或更多个水分过滤器504。水分过滤器504可以减少或去除气相和/或液相中的液体，比如水。在一些实施例中，水分过滤器504包括膜过滤器。在一些实施例中，膜过滤器包括聚合材料。聚合材料可以具有多孔结构。聚合材料可以吸收液体蒸汽和/或液体液滴。附加地或替代地，聚合材料可以至少部分地可渗透液体蒸汽和/或液体液滴。例如，膜过滤器可以包括Nafion^TM膜。

在一些实施例中，过滤系统500包括一个或更多个附加过滤器506。过滤器506可以设置在固体物质过滤器502和/或水分过滤器504的下游，以进一步从产物气体中去除或减少杂质，比如水分和/或固体物质。在一些实施例中，过滤器506包括膜过滤器。在一些实施例中，膜过滤器包括聚合材料。在一些实施例中，膜过滤器具有多孔结构。例如，膜过滤器的聚合材料可以具有多孔结构。多孔结构的平均孔径的范围可以从大约0.01μm至大约2μm，比如从大约0.01μm至大约0.1μm、从大约0.1μm至大约0.2μm、从大约0.2μm至大约0.3μm、从大约0.3μm至大约0.4μm、从大约0.4μm至大约0.5μm、从大约0.5μm至大约1.0μm、从大约1.0μm至大约2μm、或其组合。在一些实施例中，过滤器506的平均孔径等于或小于固体物质过滤器502的平均孔径。

如本文所述，在本公开的一些实施例中使用的膜过滤器可以包括至少一层膜，该膜可以具有用于过滤或分离气体、液体和/或固体的任何合适的配置。例如，膜过滤器的膜可以被配置用于死端过滤，其中流体可以穿过膜，并且待从流体中分离出来的成分可以被膜阻挡或捕获。或者，膜过滤器的膜可以被配置用于错流过滤，其中流体可以在进料侧穿过膜的表面，并且待从流体中分离出来的成分可以保留在进料侧或者通过膜渗透到渗透侧。错流过滤的示例配置是由膜形成的一个或更多个中空纤维。

例如，从NO生成设备100的气体区域110输出的产物气体可以包括一定量的液体杂质和/或固体杂质，比如水和盐气溶胶。这种量的杂质可能损坏和/或影响下游装置的寿命，比如泵306和过滤器502-506中的一个或更多个过滤器。在一些实施例中，系统500包括设置在NO生成设备100下游的过滤装置508。在一些实施例中，过滤装置508设置在泵306的上游，以减少或去除再循环产物气体303中的液体杂质和/或固体杂质。例如，从NO生成设备100的气体区域110输出的产物气体可以包括一种或更多种杂质，比如水或反应介质112的液滴或蒸汽。在一些实施例中，过滤装置508设置在固体物质过滤器502和/或水分过滤器504的上游。过滤装置508可以在产物气体流经过滤器502-506中的一个或更多个过滤器之前从产物气体中减少或去除液体杂质和/或固体杂质。

图5A-5C示出了根据本公开的一些实施例的过滤装置508。如图5A-5C所示，在一些实施例中，过滤装置508包括外壳510、入口518和出口520。在一些实施例中，过滤装置508包括设置在外壳510中的至少一个腔室。入口518和/或出口520可以与外壳510中的至少一个腔室流体连通。外壳510可以具有任何合适的形状，比如柱形形状。如图5C所示，入口518可以设置在外壳510的底部部分处，与腔室流体连通。出口520可以设置在外壳510的顶部部分处，与腔室流体连通。

在一些实施例中，如图5B所示，过滤装置508包括一个或更多个过滤室512。过滤室512可以具有任何合适的形状，比如柱形形状。过滤室512可以围绕外壳510的纵向轴线布置并且可以等距隔开或不等距隔开。过滤装置508可以包括任何合适数量的过滤室512，比如2至5个过滤室。例如，三个过滤室512可以围绕外壳510的纵向轴线等距间隔开大约120度。

每个过滤室512可以具有入口522和出口524。一个或更多个过滤室512的入口和出口可以限定流动路径。一个或更多个过滤室512(比如第一个过滤室512)可以具有与外壳510的入口518流体连通的入口522。一个或更多个过滤室512(比如最后一个过滤室512)可以具有与外壳510的出口520流体连通的出口524。在一些实施例中，过滤室512包括过滤材料516，该过滤材料被配置成减少或去除流经其中的流体中的一种或更多种杂质。过滤材料516可以填充过滤室512的至少一部分，比如过滤室512的中部部分。过滤材料516可以包括任何合适的材料，比如硅胶、海绵、棉、聚丙烯(例如，PP棉过滤器)、泡沫和泡沫树脂。

在一些实施例中，过滤装置508包括进料室526。进料室526可以与入口518流体连通，用于接收待过滤的流体，比如气体流。进料室526可以与一个或更多个过滤室512流体连通。例如，进料室526可以具有与过滤室512的入口522流体连通的出口。在一些实施例中，进料室526延伸穿过外壳510的中间部分，使得在进料室526和外壳510的内表面之间形成腔体。

例如，如图5A-5C所示，外壳510可以具有柱形形状。进料室526可以具有沿着外壳510的纵向轴线的至少一部分延伸的柱形形状。在进料室526和外壳510之间形成的环形空间可以形成腔体。在一些实施例中，一个或更多个腔室(比如过滤室512)设置在进料室526和外壳510之间的腔体中。

过滤装置508可以被配置成允许气体(比如从气体区域110输出的产物气体)中的至少一些液体杂质和/或固体杂质基于例如重力沉降或分离而与气体分离。在一些实施例中，过滤室512的入口522设置在竖直低于出口524的位置，使得在从入口522流向出口524的气体中悬浮的液体颗粒和/或固体颗粒可以从气体中沉降出来并且可以沉降到过滤室512的底部。

例如，过滤室512可以具有细长的形状(比如柱形形状)并且可以沿着其纵向轴线设置在竖直位置。在这种配置中，入口522可以设置在过滤室512的底部部分或下部部分处，而出口524可以设置在过滤室512的顶部部分或上部部分处。气体流可以从入口522进入过滤室512、移动或上升通过过滤室512的至少一部分、到达出口524。当气体流在过滤室512中移动或上升时，该气体流可以穿过过滤材料516，并且悬浮在气体流中的液体杂质和/或固体杂质可以沉降出来并且与气体流分离。

在一些实施例中，过滤装置508包括与过滤室512流体连通的缓冲室514。例如，缓冲室514可以经由过滤室512的底部部分处的开口或端口而与过滤室512流体连接。待过滤的气体(比如气体流)可以经由开口或端口从缓冲室514流到过滤室512、在过滤室512中上升、并且从出口524排出。从过滤室512中的气体中沉降出来的液体物质和/或固体物质可以沉淀到过滤室512的底部部分。沉降的液体和/或固体可以流到缓冲室514并且在该缓冲室中积聚。

可以通过任何合适的手段(比如通过重力或通过泵)将缓冲室514中积聚的液体物质和/或固体物质从过滤装置508中运送出去。从过滤装置508中运送出去的液体物质和/或固体物质可以被处理或重复使用。例如，可以将从来自NO生成设备100的产物气体中沉降出来的反应介质112从缓冲室514运送回反应室102的液体区域108并且重复使用。

在一些实施例中，如图5C所示，缓冲室514与进料室526流体连通。流体可以从进料室526流向缓冲室514并且从缓冲室514流向过滤室512。例如，待过滤的流体(比如气体流)可以从入口518流经进料室526、缓冲室514和过滤室512并且流向出口520。

在一些实施例中，如图5A-5C所示，过滤装置508包括两个或更多个流体连接的过滤室512，以允许进行多于一个的沉降过程。例如，第一过滤室512的出口524可以与第二过滤室512的入口522流体连接。气体可以流过两个或更多个过滤室512，以允许液体杂质和/或固体杂质随着气体流从每个过滤室的入口522上升到出口524而从气体流中沉降出来。

在一些实施例中，如图5A和5B所示，缓冲室514流体连接两个过滤室512。缓冲室514可以具有被配置成与两个过滤室512连接的开口或导管，使得流体可以从两个过滤室512中的每个过滤室中的入口522流向出口524。例如，如图5B所示，第一过滤室512的出口524可以是缓冲室514的入口，而第二过滤室512的入口522可以是缓冲室514的出口。流体可以从第一过滤室512的出口524流向缓冲室514并且从缓冲室514流向第二过滤室512的入口522。在这种情况下，如图5B所示，第一过滤室512的出口524可以设置在缓冲室514的顶部部分处，而第二过滤室512的入口522可以设置在缓冲室514的底部部分处。

过滤装置508可以包括一个或更多个其他部件，比如用于覆盖或密封外壳510中的一个或更多个入口、出口和/或腔室的部件。在一些实施例中，如图5A所示，过滤装置508包括密封件，该密封件被配置成覆盖缓冲室514的顶侧，以允许缓冲室514中的气体从缓冲室514流到一个或更多个过滤室512。在一些实施例中，如图5A所示，过滤装置508包括覆盖件528。覆盖件528可以覆盖外壳510的顶侧并且可以覆盖过滤室512的顶侧，以允许过滤室512中的气体在出口524处排出。覆盖件528可以经由任何合适的连接固定到外壳510上，比如通过压配配合或使用合适的紧固器件(例如，螺钉紧固件)。在一些实施例中，如图5A所示，过滤装置508包括密封环，该密封环被配置成在入口518周围形成密封。

压力容器

NO生成设备100所生成的产物气体的流量和/或NO浓度可以由于一种或更多种条件的变化而变化，比如温度、施加到电极上的电流或电压、副反应、电极降解或反应介质112中的亚硝酸盐源和催化剂的浓度的变化。系统10可以包括一个或更多个装置或系统(比如压力容器)，以稳定NO生成设备100所生成的产物气体的流量和/或NO浓度。这种装置或系统可以允许系统10提供稳定的NO供应。

在一些实施例中，如图1所示，系统10包括压力容器600。压力容器600可以设置在NO生成设备100的下游并且与该NO生成设备流体连接。在一些实施例中，压力容器600接收来自NO生成设备100的出口回路124的产物气体。过滤系统500的一个或更多个过滤器可以设置在NO生成设备100的下游和压力容器600的上游。来自NO生成设备100的产物气体可以从出口回路124通过过滤系统500的一个或更多个过滤器流到压力容器600。在产物气体进入压力容器600之前，过滤系统500可以减少或去除产物气体中的一种或更多种杂质，比如水分和/或固体物质(例如，盐气溶胶)。

在一些实施例中，如图6A所示，压力容器600包括主体602、气体入口612和气体出口614。主体602可以具有被配置成封闭内部腔体的任何合适形状，比如柱形形状。气体入口612和气体出口614与主体602的内部腔体流体连接。例如，如图6A所示，气体入口612和/或气体出口614可以各自具有设置在主体602上的开口或端口。

压力容器600可以在压力保持周期期间接收和储存来自NO生成设备100的产物气体。在压力保持周期结束时，压力容器600中的压力可以增加到预定水平或预定范围。附加地或替代地，在压力保持周期结束时，压力容器600中容纳的产物气体中的NO的浓度可以增加到预定水平或预定范围。可以预先确定和/或调整压力保持周期。在一些实施例中，在压力保持周期之后，可以从压力容器600中释放产物气体。从压力容器600中释放的产物气体的NO浓度可以在斜坡周期内增加并且可以在斜坡周期结束时或在斜坡周期结束之后达到稳态。

在一些实施例中，压力容器600被配置成缩短压力保持周期和斜坡周期，以允许更快速地或立即地提供稳定的NO供应。例如，压力容器600可以在主体602的内部腔体中包括一个或更多个流动路径。一个或更多个流动路径可以包括曲折的流动路径，比如蜿蜒的流动路径。一个或更多个流动路径可以允许主体602的内部腔体的至少一部分中的产物气体的压力和/或NO浓度迅速达到稳态。例如，一个或更多个流动路径可以允许新气体(比如产物气体)进入内部腔体，以迅速吹扫或耗尽先前存在于内部腔体的至少一部分中的旧气体(比如空气或氮气)。附加地或替代地，一个或更多个流动路径可以减少或消除新气体与旧气体的不均匀混合。

如本文所述，曲折的流动路径(比如蜿蜒的流动路径)可以指在三维空间中沿着任意方向从第一点延伸至第二点的非直接流动路径。例如，曲折的流动路径可以指穿过压力容器600的横截面和/或纵向平面从第一点延伸到第二点的非直接流动路径。

例如，压力容器600可以允许压力保持周期小于约60min，比如小于约1min、小于约5min、小于约10min、小于约20min、小于约30min、小于约40min、或小于约50min。例如，压力容器600可以允许斜坡周期小于约20min，比如小于约1min、小于约2min、小于约3min、小于约4min、小于约5min、小于约8min、或小于约10min。

图6A-6C是根据本公开的一些实施例的压力容器600的各种视图。在一些实施例中，压力容器600包括一个或更多个面板或隔板604，该面板或隔板在内部腔体中限定多个流体连接的区域。在各种配置中，流体连接的区域可以形成穿过压力容器600的曲折流动路径，比如蜿蜒的流动路径。例如，多个面板604可以将内部腔体划分成第一区域606和第二区域608。第一区域606和第二区域608可以经由例如开口、端口或导管流体连接。进入压力容器600的流体(比如产物气体)可以进入第一区域606并且可以通过曲折的流动路径从第一区域606流到第二区域608。或者，进入压力容器600的流体(比如产物气体)可以进入第一区域606并且可以在不流入或不流经第二区域608的情况下离开压力容器，即可以绕过第二区域608。曲折的流动路径可以允许进入压力容器600的新气体有效地吹扫或耗尽压力容器中先前存在的旧气体。曲折的流动路径还可以允许压力容器600的一个或更多个区域中的压力在比允许整个压力容器中的压力达到稳态所需的时间更短的周期内达到稳态。

在一些实施例中，第一区域606与气体入口612和气体出口614流体连接。例如，气体入口612可以与设置在第一区域606中的第一开口或第一端口流体连接。气体出口614可以与设置在第一区域606中的第二开口或第二端口流体连接。气体可以经由第一区域606的至少一部分从气体入口612流到气体出口614。

第一区域606可以被配置成允许进入气体入口612的气体迅速填充第一区域606的至少一部分。在一些实施例中，第一区域606被划分成限定第一流动路径618的多个腔室。例如，一个或更多个面板604可以设置在第一区域606中并且将该第一区域划分成多个腔室。第一流动路径618可以是曲折的流动路径，比如蜿蜒的流动路径。曲折的流动路径可以允许进入第一区域606的新气体迅速吹扫或耗尽先前存在于第一区域606的一个或更多个腔室中的旧气体。这可以允许第一区域606的一个或更多个腔室中的压力在比允许第一区域606和第二区域608中的一个或更多个腔室中的压力达到稳态所需的时间更短的周期内达到稳态。例如，第一区域606的一个或更多个腔室达到稳态压力可能花费少于约5分钟，但是压力容器600的主体602的内部腔体达到稳态压力可能要花费约20到约30分钟。

例如，如图6B和6C所示，气体入口612和气体出口614可以与第一腔室606a流体连接。产物气体可以经由第一腔室606a的至少一部分从气体入口612流到气体出口614。由气体入口612接收的产物气体可以进入并且迅速填充第一区域606的第一腔室606a，从而允许第一腔室606a中的压力在短时间内达到稳态。这可以减少从气体出口614释放产物气体之前的压力保持时间。

第一腔室606a可以具有任何合适的形状和/或尺寸，这允许该腔室中的产物气体的压力在较短的压力保持时间内达到稳态。例如，第一腔室606a可以具有沿着主体602的纵向尺寸延伸的细长形状和狭窄的横截面。第一腔室606a可以具有任何合适的尺寸或体积。例如，第一腔室606a具有的体积可以是主体602的内部腔体的50％或更小。例如，压力容器600可以具有大约800mL的内部体积，并且第一腔室606a可以具有大约10mL至大约200mL的体积。在一个示例中，在接收并且保持产物气体约20分钟的压力保持周期之后，压力容器600可以在气体出口614处释放产物气体，并且释放的产物气体中的NO浓度可以在大约10分钟内达到稳态。

在一些实施例中，第二区域608经由通道610与第一区域606流体连接。第二区域608可以接收和储存从第一区域606流出的气体。第二区域608可以包括曲折的流动路径，比如蜿蜒的流动路径。例如，第二区域608可以被配置成允许来自第一区域606的气体填充第二区域608的至少一部分。

在一些实施例中，第二区域608被划分成限定第二流动路径620的多个腔室。例如，一个或更多个面板604可以设置在第二区域608中并且将该第二区域划分成多个腔室。第二流动路径620可以例如经由通道610与第一流动路径618流体连通。第二流动路径620和第一流动路径618可以形成一个连续的流动路径。第二流动路径620可以是曲折的流动路径，比如蜿蜒的流动路径。曲折的流动路径可以允许从第一区域606进入第二区域608的新气体吹扫或耗尽先前存在于第二区域608的一个或更多个腔室中的旧气体。这还可以允许第二区域608的一个或更多个腔室中的压力在整个第二区域608中的压力达到稳态之前达到稳态。

第二区域608的腔室可以称为气体储存单元。第二区域608的多个腔室中的一个或更多个腔室可以进一步划分成一个或更多个子腔室，以进一步减小每个气体储存单元中的体积。这可以减少或消除第二区域608中新气体与旧气体的不均匀混合，并且这可以减少第二区域608中的压力达到稳态所需的时间。例如，第二区域608的腔室可以各自由一个或更多个分隔件609划分成两个或更多个流体连接的子腔室。分隔件609可以具有用于在腔室中引导气体流的任何合适的结构，比如面板或板件。例如，如图6B和6C所示，两个或更多个分隔件609可以各自沿着压力容器600的纵向轴线的至少一部分延伸并且可以径向间隔开，使得子腔室经由分隔件之间的空间611流体连接。

如本文所述，第一区域606或第二区域608中流体连接的腔室可以具有任何合适的配置，以限定允许新气体吹扫或耗尽该区域的一个或更多个腔室中先前存在的旧气体的流动路径。例如，如图6C所示，腔室(比如第一腔室606a)的入口和出口可以沿着至少一个维度(比如水平和/或纵向维度)分开设置。这种配置可以允许进入腔室的新气体从入口沿着至少一个维度穿过腔室流到出口，以吹扫或耗尽腔室中先前存在的旧气体。

第二区域608可以用作储存产物气体的储存库。例如，当在气体入口612处接收的产物气体的流量高于在气体出口614处释放的产物气体的流量时，额外的产物气体可以从第一区域606流到第二区域608以被储存。当在气体入口612处接收的产物气体的流量低于在气体出口614处释放的产物气体的流量时，储存在第二区域608中的产物气体可以从第二区域608流到第一区域606，以补充产物气体流。在这种情况下，压力容器600可以减少在气体出口614处释放的产物气体的压力、流量和/或NO浓度的变化。这可能有利于提供稳定的NO供应，比如在NO生成可能由于各种条件而变化的情况下。它还可能有利于根据需要以期望的压力、流量和/或浓度提供NO供应。第二区域608还可以用作NO的备用源。例如，响应于NO生成设备100生成NO和/或在系统10中运送NO的异常，可以释放储存在第二区域608中的产物气体以继续或补充NO的供应。

在一些实施例中，压力容器600包括压力释放阀622。压力释放阀622被配置成控制压力容器600中的压力不超过阈值。该阈值可以是预定的安全阈值。压力释放阀622可以是常闭的，例如通过弹簧的力。当压力容器600中的一个或更多个区域中的压力超过阈值时，可以打开压力释放阀622。在一些实施例中，压力释放阀622与第二区域608流体连通。如图1所示，可以将从压力释放阀622释放的产物气体从压力容器600运送到废气处理装置700。

在一些实施例中，系统10包括一个或更多个压力传感器，以测量压力容器600中的一个或更多个区域或腔室中的压力。在一些实施例中，压力传感器624可以被配置成测量第一区域606中的压力，比如第一区域606的第一腔室606a中的压力。压力传感器624的测量值可以指示从气体出口614释放到下游系统或装置的产物气体的压力。在一些实施例中，一个或更多个压力传感器(未示出)可以被配置成测量第二区域608中的压力。这种压力传感器的测量值可以指示储存在第二区域608中的产物气体的量。

在一些实施例中，压力容器600包括吹扫阀626。吹扫阀626可以用于吹扫或耗尽压力容器600的内部腔体中的一个或更多个区域中的气体，比如产物气体。例如，吹扫阀626可以与第一区域606或第二区域608流体连通。如图1所示，可以将从吹扫阀626释放的产物气体从压力容器600运送到废气处理装置700。在一些实施例中，如图1所示，NO传感器628设置在吹扫阀626的下游并且被配置成测量从吹扫阀626释放的产物气体的NO浓度。NO传感器628的测量值可以指示是否已经从压力容器600的一个或更多个区域中吹扫或耗尽了产物气体。

在一些实施例中，如图1所示，系统10包括一个或更多个流动控制装置630，以控制从压力容器600释放的产物气体的流量。流动控制装置630可以设置在气体出口614的下游并且与该气体出口流体连通。流动控制装置630可以包括流量计和/或流量控制器，比如流量控制阀。在一些实施例中，系统10包括第一流动控制装置630和第二流动控制装置630。可以选择第一流动控制装置630来测量和/或调整第一范围内的流量，并且可以选择第二流动控制装置630来测量和/或调整低于第一范围的第二范围内的流量。流动控制装置630可以与系统10的一个或更多个其它部件(比如通气回路900)连通和/或受其控制，如下所述。

废气处理

系统10可以在NO产生和/或运送之前、期间和/或之后生成废气。例如，在通过液体-气体分离装置408从反应介质112中分离NO的过程中可能生成废气。此外，例如，从压力容器600的压力释放阀622释放产物气体可能生成废气。系统10的废气可以包括一种或更多种成分，比如NO、载体气体、水分和在NO生成和/或运送期间可能生成的其他氮氧化物。例如，在系统10中的NO生成或运送的过程中，NO可以被氧化成二氧化氮(NO₂)。

氮氧化物(也称为NO_x)，比如NO和NO₂，如果直接从系统10释放到环境中，可能会导致空气污染和/或造成健康风险。在一些实施例中，如图1所示，系统10包括一个或更多个废气处理装置700，以在从系统10释放废气之前处理废气。废气处理装置700可以减少或去除废气中的一种或更多种氮氧化物，从而减少或消除潜在的空气污染和/或暴露于氮氧化物的风险。

在一些实施例中，废气处理装置700设置在液体-气体分离装置408的下游并且与该液体-气体分离装置流体连通。废气处理装置700可以从液体-气体分离装置408的出口426接收混合气体。混合气体可以包括扫掠气体以及一种或更多种氮氧化物(比如NO和NO₂)。在一些实施例中，废气处理装置700设置在压力容器600的下游并且与压力释放阀622流体连通。当压力容器600中的压力达到或超过阈值时，废气处理装置700可以接收从压力释放阀622释放的产物气体。产物气体可以包括载体气体以及一种或更多种氮氧化物(比如NO和NO₂)。

在一些实施例中，来自压力容器600和液体-气体分离装置408的废气可以由同一废气处理装置700进行处理。例如，系统10可以包括设置在废气处理装置700上游以及压力容器600和液体-气体分离装置408下游的三通连接器702。来自压力容器600和液体-气体分离装置408的废气可以在三通连接器702处组合并且流向同一废气处理装置700。三通连接器702可以包括任何合适的结构，比如三通配件或三通阀。

在一些实施例中，当废气通过废气处理装置700时，废气处理装置700减少或去除废气中的一种或更多种氮氧化物。在一些实施例中，废气处理装置700包括主体、入口和出口。入口和出口与主体所限定的腔体流体连通。在一些实施例中，腔体的至少一部分填充有过滤材料，当废气通过该过滤材料时，该过滤材料可以减少或去除一种或更多种氮氧化物。例如，过滤材料可以包括被配置成吸收一种或更多种氮氧化物NO_x(比如NO和NO₂)的一种或更多种吸收材料。

在一些实施例中，吸收材料包括利用可以与一种或更多种氮氧化物反应的吸收剂制备的基材。例如，基材可以涂覆有氧化剂。基材可以具有任何合适的配置，以提供吸收剂与一种或更多种氮氧化物反应的表面积。例如，基材可以包括选自分子筛、硅胶、氧化铝、海绵、棉、泡沫树脂、二氧化硅和活性炭中的一种或更多种材料。例如，吸收剂可以包括选自高锰酸盐、过硫酸盐、铬酸盐和重铬酸盐中的一种或更多种材料。

在一些实施例中，废气处理装置700包括被配置成限定流体路径的多个隔板。在一些实施例中，流动路径的至少一部分填充有过滤材料。流动路径可以是曲折的流动路径，比如蜿蜒的流动路径。例如，多个隔板可以以交错的方式从腔体的壁延伸，以限定蜿蜒的流动路径。曲折的流动路径可以沿着一个或更多个维度延伸。曲折的流动路径可以增加废气和过滤材料之间的接触，以允许在废气通过该装置时减少或去除更多的氮氧化物。

图7A-7C是根据本公开的一些实施例的废气处理装置700的各种视图。如图7A-7C所示，在一些实施例中，废气处理装置700包括主体703、入口722和出口724。入口722和出口724与主体703所限定的腔体706流体连通。主体703可以具有任何合适的形状、配置和/或尺寸。例如，主体703可以具有柱形形状。

在一些实施例中，主体703具有第一侧718和第二侧720。入口722和出口724可以设置在主体703的相对侧或相同侧。例如，入口722可以设置在第一侧718上，而出口724可以设置在第二侧720上。或者，入口722和出口724都可以设置在第一侧718或第二侧720上。在一些实施例中，主体703包括从第一侧718延伸到第二侧720的内层壳体708和外层壳体710。内层壳体708和外层壳体710可以限定环形腔体706。内层壳体708和外层壳体710可以具有任何合适的尺寸。例如，外层壳体710的直径范围可以从120mm到160mm，而内层壳体708的直径范围可以从80mm到120mm。

在一些实施例中，如图7C所示，腔体706由壁716分隔，该壁在内层壳体708和外层壳体710之间延伸并且从第一侧718延伸至第二侧720。入口722和出口724可以设置在壁716的相对侧附近。腔体706的至少一部分可以填充有过滤材料(未示出)。穿过废气处理装置700的废气可以从入口722通过腔体706流到出口724。

在一些实施例中，废气处理装置700包括多个隔板。多个隔板可以具有在腔体706中限定曲折流动路径704(比如蜿蜒的流动路径)的任何配置。在一些实施例中，如图7C所示，第一组隔板712可以在第一侧718和第二侧720之间延伸并且从内层壳体708朝向外层壳体710延伸，而第二组隔板714可以在第一侧718和第二侧720之间延伸并且从外层壳体710朝向内层壳体708延伸。隔板712和714可以在内层壳体708和外层壳体710之间延伸任何合适的距离，以引导废气流。例如，隔板712和外层壳体710之间的距离和/或隔板714和内层壳体708之间的距离可以在2mm至8mm的范围内。

在一些实施例中，第一组隔板712和第二组隔板714可以以交错的方式设置。例如，如图7C所示，第一组隔板712可以围绕内层壳体708的圆周均匀分布，而第二组隔板714可以围绕外层壳体710的圆周均匀分布，该第二组隔板与第一组隔板712偏移。废气处理装置700可以包括任何合适数量的隔板，比如2至16个隔板。例如，第一组隔板712和/或第二组隔板714的数量可以在2至8的范围内。第一组隔板712和第二组隔板714的数量可以相同，也可以不相同。可以设想，废气处理装置700可以包括任何合适数量的隔板，提供或不提供合适的过滤材料。

废气可以从入口722通过曲折的流动路径704流向出口724。曲折的流动路径704可以填充有过滤材料。当废气穿过流动路径704中的过滤材料时，废气中的一种或更多种氮氧化物可以被吸收。废气可以从出口724离开废气处理装置700并且可以在经过或不经过进一步处理的情况下释放到环境中。

减少和/或去除有毒的氮氧化物

NO可以被氧化成一种或更多种有毒的氮氧化物(比如NO₂)，如果这些有毒的氮氧化物与NO一起输送给患者，则可能带来健康风险。在一些实施例中，系统10包括气体转换器800。气体转换器800可以在产物气体通过该气体转换器时将可能存在于产物气体中的一些或所有潜在有毒氮氧化物(比如NO₂)转换成NO。气体转换器800可以降低暴露于有毒氮氧化物的潜在风险并且可以通过将产物气体中的其它氮氧化物转换回NO来提高NO产量。

在一些实施例中，气体转换器800设置在NO生成设备100的下游并且与该NO生成设备流体连通。在一些实施例中，气体转换器800设置在过滤系统500的下游并且与该过滤系统流体连通。在一些实施例中，气体转换器800设置在压力容器600的下游并且与该压力容器流体连通。图8A是根据本公开的一些实施例的气体转换器的分解图。在一些实施例中，如图8A所示，气体转换器800包括主体808、入口818和出口820。入口818和出口820与主体808所限定的腔体流体连通。主体808可以具有任何合适的形状。在一些实施例中，主体808具有在第一侧和第二侧之间延伸的柱形形状。两个端盖806可以覆盖主体808的第一侧和第二侧。入口818和出口820可以设置在相同的端盖806处或不同的端盖806处。

在一些实施例中，气体转换器800包括一个或更多个膜过滤器810和过滤器保持器812。过滤器保持器812可以被配置成将膜过滤器810设置在端盖806和主体808之间。膜过滤器810可以减少或去除进入和/或离开气体转换器800的产物气体中的一种或更多种杂质，比如水分和固体物质。

在一些实施例中，腔体的至少一部分填充有过滤材料，当产物气体通过该过滤材料时，该过滤材料可以吸收一种或更多种有毒的氮氧化物，比如NO₂。例如，过滤材料可以包括碱石灰颗粒。在一些实施例中，腔体的至少一部分填充有过滤材料，当产物气体通过该过滤材料时，该过滤材料可以将一种或更多种有毒的氮氧化物(比如NO₂)转换成NO。在一些实施例中，过滤材料包括被配置成携带还原剂的基材。例如，基材的表面可以利用还原剂进行制备，比如施加、处理或涂覆。还原剂可以与一种或更多种氮氧化物反应并且将它们还原成NO。基材可以具有任何合适的配置，以提供用于承载还原剂的表面积。例如，基材可以包括选自分子筛、硅胶、氧化铝、海绵、棉、泡沫树脂中的一种或更多种材料。例如，还原剂可以包括一种或更多种抗氧化剂，比如维生素A、维生素E和维生素C。如本文所用，维生素C也可以称为抗坏血酸或抗坏血酸盐。

可以使用任何合适的方法或工艺制备过滤材料。例如，可以将一定量的一种或更多种还原剂制备成溶液。该溶液可以是水溶液或有机溶液，并且该溶液可以是一种或更多种还原剂的饱和溶液。可以将一定量的基材加入到溶液中并且使其均匀混合。然后可以从溶液中去除基材，并且在干燥温度下干燥一段时间，以允许溶剂蒸发。基于一种或更多种条件，比如所用材料的类型和所需的还原能力，可以选择任何合适量的还原剂和基材。例如，可以使用范围在大约5g至大约50g的还原剂的量来制备每份量约为100g的基材。

在一个示例中，可以使用大约25g的维生素C的量来涂覆每份量约为100g的氧化铝颗粒。在另一个示例中，可以使用大约5g的维生素A的量来制备每份量约为100g的棉。在另一个示例中，可以使用大约5g的维生素E的量来制备每份量约为100g的泡沫树脂。在另一个示例中，可以使用大约30g的维生素C的量来制备每份量约为100g的分子筛。在另一个示例中，可以使用大约20g的维生素A的量来制备每份量约为100g的海绵材料。在另一个示例中，可以使用大约15g的维生素E的量来制备每份量约为100g的硅胶。

干燥温度的范围可以从大约40℃至大约150℃，比如从大约40℃至大约50℃、从大约50℃至大约60℃、从大约60℃至大约70℃、从大约70℃至大约80℃、从大约80℃至大约90℃、从大约90℃至大约100℃、从大约100℃至大约110℃、从大约110℃至大约120℃、从大约120℃至大约130℃、从大约130℃至大约140℃、从大约140℃至大约150℃、或其组合。干燥时间的范围可以从大约0.1h至大约10h，比如从大约0.1h至大约0.2h、从大约0.2h至大约0.5h、从大约0.5h至大约1h、从大约1h至大约2h、从大约2h至大约3h、从大约3h至大约4h、从大约4h至大约5h、从大约5h至大约6h、从大约6h至大约7h、从大约7h至大约8h、从大约8h至大约9h、从大约9h至大约10h、或其组合。

在一些实施例中，如图8A-8B所示，气体转换器800的腔体被划分成多个腔室816，每个腔室均具有入口和出口。第一个腔室的入口可以与入口818流体连接，而最后一个腔室的出口可以与出口820流体连接。腔室816的入口和出口可以流体连接以限定流动路径802。过滤材料可以填充每个腔室的至少一部分，比如从腔室的入口到出口。每个腔室的入口和出口可以设置在相对端处，使得穿过腔室的气体可以从入口、穿过腔室、穿过过滤材料、流到出口。

流动路径802可以是曲折的流动路径，比如蜿蜒的流动路径。主体808的腔体中的曲折流动路径可以增加产物气体和过滤材料之间的接触，以允许在给定的腔体体积下在产物气体通过装置时更多的氮氧化物被还原成NO。

气体转换器800的腔体中的腔室可以具有任何合适的配置。例如，一个或更多个面板814可以设置在主体808的两侧中并且在它们之间延伸。面板814可以围绕主体808的纵向轴线等距隔开地或不等距隔开地布置。面板814可以各自从纵向轴线径向延伸至主体808的内壁。例如，面板814可以将腔体均匀地划分成多个细长的腔室816，该细长的腔室在主体808的两侧之间延伸并且围绕主体808的纵向轴线布置。可以使用任何合适数量的面板814。例如，如果面板814围绕主体808的纵向轴线布置，则奇数数量的面板814可以将腔体划分成奇数数量的腔室，并且入口818和出口820可以设置在相对的端盖806处。或者，偶数数量的面板814可以将腔体划分成偶数数量的腔室，并且入口818和出口820可以设置在同一端盖806处。

在一个示例中，气体转换器800的腔体可以均匀地划分成三个细长的腔室，如图8A-8B所示。每个腔室可以填充有过滤材料。例如，可以用平均直径约为0.2mm的铝硅胶颗粒和维生素C制备过滤材料。首先，可以将大约5克的维生素C溶解在100克的水中，以制备维生素C的饱和水溶液。可以将量为100克的铝硅胶颗粒添加到溶液中并且使其均匀混合。可以将铝硅胶颗粒在大约100℃下干燥约0.5小时。可以使用该气体转换器800，以便以1.0L/min的流量处理含有100ppm NO₂的气体流，持续时间约90小时。可以将气体流中大约100％的NO₂转换为NO。

或者，可以用平均直径约为3mm的硅胶颗粒和维生素E制备过滤材料。首先，可以将大约15克的维生素E制备成饱和溶液。可以将大约100克的硅胶颗粒添加到溶液中并且使其均匀混合。可以将硅胶颗粒在大约50℃下干燥约5小时。可以使用该气体转换器800，以便以4.0L/min的流量处理含有500ppmNO₂的气体流，持续时间约5小时。可以将气体流中大约100％的NO₂转换为NO。

在另一个示例中，气体转换器800的腔体可以均匀地划分成四个细长的腔室，与图8A-8B所示的实施例类似。每个腔室可以填充有过滤材料。可以用平均直径约为5mm的分子筛颗粒和维生素A制备过滤材料。首先，可以将大约25克的维生素A制备成饱和溶液。可以将大约100克的分子筛颗粒添加到溶液中并且使其均匀混合。可以将分子筛颗粒在大约80℃下干燥约2小时。可以使用该气体转换器800，以便以2.0L/min的流量处理含有200ppmNO₂的气体流，持续时间约70小时。可以将气体流中大约100％的NO₂转换为NO。或者，可以用平均直径约为6mm的氧化铝颗粒和维生素C制备过滤材料。可以将大约35克的维生素C制备成饱和溶液。可以将氧化铝颗粒添加到溶液中并且使其均匀混合。可以将氧化铝筛颗粒在大约120℃下干燥约0.25小时。可以使用该气体转换器800，以便以1.0L/min的流量处理含有500ppmNO₂的气体流，持续时间约125小时。可以将气体流中大约100％的NO₂转换为NO。

在另一个示例中，气体转换器800的腔体可以均匀地划分成五个细长的腔室，与图8A-8B所示的实施例类似。每个腔室可以填充有过滤材料。可以用海绵和维生素E制备过滤材料。可以将大约40克的维生素E制备成饱和溶液。可以将大约100克的海绵浸在溶液中。可以将海绵在大约150℃下干燥约0.2小时。可以使用该气体转换器800，以便以3.0L/min的流量处理含有800ppmNO₂的气体流，持续时间约12小时。可以将气体流中大约100％的NO₂转换为NO。或者，可以用棉和维生素A制备过滤材料。可以将大约50克的维生素A制备成饱和溶液。可以将大约100克的棉浸在溶液中。可以将棉在大约70℃下干燥约3小时。可以使用该气体转换器800，以便以4.0L/min的流量处理含有400ppmNO₂的气体流，持续时间35小时。可以将气体流中大约100％的NO₂转换为NO。

在一些实施例中，从气体转换器800释放的产物气体可以是系统10的输出气体。可以监测系统的输出气体的质量和/或流量。例如，可以监测NO、NO₂和水分的浓度。在一些实施例中，利用流量计来监测系统10的输出气体的流量。

NO输送和/或监测

系统10所生成的NO可以用于各种基于NO的治疗。例如，系统10所生成的NO可以用于NO吸入治疗。可以在有或没有另一种气体(比如氧气)的情况下将系统10所生成的NO输送给患者。例如，可以通过呼吸机提供的空气流或氧气流将系统10所生成的NO输送给患者。

在一些实施例中，如图1所示，系统10包括用于向患者输送吸入NO的通气回路900。在一些实施例中，通气回路900设置在压力容器600的下游并且与该压力容器流体连通。通气回路900还可以设置在气体转换器800的下游并且与该气体转换器流体连通。通气回路900可以被配置成将系统10连接到呼吸装置或系统，以便以任何合适的形式输送NO。例如，通气回路900可以将系统10连接到呼吸机、雾化器、正压气道压力机、氧气供应器等。

图9是根据本公开的一些实施例的系统10的通气回路900的示意图。在一些实施例中，通气回路900包括吸气回路904和呼气回路922。吸气回路904可以被配置成流体连接呼吸机906，并且该吸气回路经由面罩或管将气体流(比如空气流或氧气流)从呼吸机906输送给患者910。呼气回路922可以将来自患者910的呼出气体输送到呼吸机906。

在一些实施例中，如图9所示，通气回路900包括被配置成接收NO供应的端口902。例如，端口902可以沿着吸气回路904设置并且与该吸气回路流体连通。在一些实施例中，端口902设置在压力容器600和/或气体转换器800的下游并且与该压力容器和/或气体转换器流体连通。从压力容器600供应的NO可以与流经吸气回路904的氧气或空气混合和/或由其夹带，以形成气体混合物907，从而输送给患者910。在一些实施例中，加湿器908设置在端口902的下游，并且在将气体混合物907输送给患者910之前可以通过加湿器908加湿该气体混合物。

在一些实施例中，通气回路900包括流量控制器916。流量控制器916可以设置在端口902的上游，并且该流量控制器被配置成控制进入端口902的气体流(比如来自压力容器600或气体转换器800的含有NO的产物气体)的流量。流量控制器916可以包括入口端口、出口端口、流量传感器和控制阀。在一些实施例中，流量控制器916是质量流量控制器。

在一些实施例中，通气回路900包括控制装置918。控制装置918可以经由有线连接或无线连接与流量控制器916通信。控制装置918可以向流量控制器916发送控制信号，以调整进入端口902的气体流的流量。例如，控制装置918可以从流量控制器916接收指示进入端口902的产物气体的流量的传感器信号，并且该控制装置可以响应于接收到的传感器信号生成控制信号。可以将控制信号从控制装置918发送到流量控制器916，以调整进入端口902的气体流的流量。

在一些实施例中，通气回路900包括流量传感器905，该流量传感器被配置成测量从呼吸机906输出的空气流或氧气流的流量。流量传感器905可以沿着吸入回路904设置，比如设置在端口902的上游。控制装置918可以经由有线连接或无线连接与流量传感器905通信。控制装置918可以向流量控制器916发送控制信号，以基于来自流量传感器905的传感器信号调整进入端口902的气体流的流量。例如，控制装置918可以从流量传感器905接收指示由呼吸机906输出的氧气流的流量的传感器信号，并且该控制装置可以响应于接收到的传感器信号生成控制信号。可以将控制信号发送到流量控制器916，以便调整进入端口902以与氧气流混合的产物气体的流量，从而允许调整输送给患者910的混合气体中的NO的浓度。

在一些实施例中，通气回路900包括一个或更多个气体传感器。气体传感器可以是被配置成检测一种或更多种类型的气体的任何合适的传感器，并且该气体传感器可以测量气体混合物907中的一种或更多种成分(比如NO、NO₂、O₂和水分)的浓度。例如，气体传感器可以是电化学气体传感器、红外气体传感器或热导气体传感器。

在一些实施例中，通气回路900包括取样端口912。取样端口912可以沿着吸气回路904设置(比如设置在加湿器908的下游)并且与该吸气回路流体连通。取样端口912可以设置在施用器(比如面罩或气管内的管)的上游。来自取样端口912的取样气体或取样气体流可以用于测量气体混合物907的各种成分的浓度。

在一些实施例中，一个或更多个气体传感器可以设置在取样端口912附近，并且该一个或更多个气体传感器可以经由有线连接或无线连接与控制装置918通信。在一些实施例中，一个或更多个气体传感器设置在气体监测装置1100中。样本气体流可以从取样端口912通过取样回路914流向气体监测装置1100。气体监测装置1100可以经由有线连接或无线连接与控制装置918通信。可以将指示一种或更多种成分(比如NO、NO₂和O₂)的浓度的传感器信号从气体传感器或从气体监测装置1100发送到控制装置918。控制装置918可以响应于接收到的传感器信号生成控制信号，并且该控制装置可以将控制信号发送给系统的一个或更多个部件，以调整气体混合物907的一种或更多种成分的浓度。例如，控制装置918可以向能量源114发送控制信号以调整NO浓度或者向流量控制器916发送控制信号以调整气体混合物907中的NO、NO₂和O₂的浓度。

气体监测装置1100可以包括各种特征。例如，气体监测装置1100可以包括警报装置，该警报装置被配置成当气体混合物907的一种或更多种测量气体浓度超过预定阈值(比如，NO为25ppm，NO₂为5ppm)时提供一个或更多个警报(比如听觉警报或视觉警报)。气体监测装置1100可以包括显示器，以显示警报和/或测量的浓度值。因为气体混合物907可以穿过加湿器908，所以来自端口912的样本气体流可以具有高湿度。减少或去除气体混合物907的样本气体流中的水分可以提高气体监测装置1100的一个或更多个气体传感器的准确度。

在一些实施例中，气体监测装置1100包括水分收集器1000，该水分收集器被配置成减少或去除气体混合物907的样本气体流中的水分。图10A是根据本公开的一些实施例的水分收集器1000的透视图。图10B是水分收集器1000的局部透视图。图10C是水分收集器1000的另一个局部透视图。如图10A-10C所示，在一些实施例中，水分收集器1000包括一个或更多个入口(比如入口1008)以及一个或更多个出口(比如第一出口1010和第二出口1012)。气体流1009(比如来自端口912的样本气体流)可以经由一个或更多个入口进入水分收集器1000，并且该气体流可以经由一个或更多个出口离开水分收集器1000。例如，如图10A所示，气体流1009可以经由入口1008进入水分收集器1000，并且该气体流可以分成分别经由第一出口1010和第二出口1012离开水分收集器1000的第一气流1014和第二气流1016。

在一些实施例中，水分收集器1000包括杯状物1002、覆盖件1004和水分过滤器1006。在一些实施例中，水分过滤器1006设置在杯状物1002和覆盖件1004之间。气体流1009可以从入口1008流经水分过滤器1006并且从出口1010和/或出口1012流出。水分过滤器1006可以渗透气体，但不渗透水分(比如水滴或水蒸气)。例如，水分过滤器1006可以包括具有孔的材料，该孔被配置成允许气体分子穿过但不允许较大的颗粒(比如水分子或固体颗粒)穿过。在一些实施例中，水分过滤器1006包括多孔膜。在一些实施例中，多孔膜是气体可渗透膜。在一些实施例中，多孔膜是疏水膜。

在一些实施例中，水分收集器1000包括一个或更多个流动路径，该流动路径被配置成允许气体流从入口流向出口。在一些实施例中，水分收集器1000包括限定流动路径的第一腔室1018和第二腔室1020。第一腔室1018可以设置在入口1008的下游并且与该入口流体连通。第二腔室1020可以设置在第一腔室1018的下游并且与该第一腔室流体连通，并且该第二腔室设置在出口1010的上游并且与该出口流体连通。水分过滤器1006可以设置在第一腔室1018和第二腔室1020之间。气体流1009可以从第一腔室1018通过水分过滤器1006流到第二腔室1020，并且该气体流可以变成水分水平低于气体流1009的第一气体流1014。

例如，被水分过滤器1006阻挡的水分可能积聚在第一腔室1018中和水分过滤器1006上。积聚的水分可能形成液体液滴。液体液滴可以积聚在水分过滤器1006面向气体流1009或第一腔室1018的一侧上、可以被收集在第一腔室1018中、并且可以通过第一腔室1018的开口1022流到杯状物1002。积聚在水分过滤器1006上的液体可以减少通过该水分过滤器的气体流1009的通过量，比如积聚在水分过滤器1006面向第一腔室1018的一侧上的液体。这种液体积聚可能堵塞水分过滤器1006的气体可渗透膜的孔并且降低水分收集器1000的气体通过量。在一些实施例中，水分过滤器1006以倾斜的角度设置，以便于液体由于重力而朝向水分过滤器1006的边缘积聚。

在一些实施例中，水分收集器1000包括一个或更多个附加流动路径，以增加通过水分收集器1000的气体流的通过量。例如，水分过滤器1006可以包括第三腔室1024和第四腔室1026。第三腔室1024可以设置成与杯状物1002流体连通，比如经由开口。第四腔室1026可以设置在第三腔室1024的下游并且与该第三腔室流体连通，并且该第四腔室设置在出口1012的上游并且与该出口流体连通。水分过滤器1006可以设置在第三腔室1024和第四腔室1026之间。如图10A所示，第二气体流1016可以由水分过滤器1006导向杯状物1002，并且该第二气体流可以从杯状物1002流到第三腔室1024、通过水分过滤器1006、流到第四腔室1026。第二气体流1016可以经由出口1012离开水分收集器1000。第二气体流1016可以扫除积聚在水分过滤器1006上的液体(比如水)，从而提高流经水分过滤器1006的气体的通过量。

在一些实施例中，如图11A-11D所示，水分收集器1000的一个或更多个出口与气体监测装置1100的气体感测回路流体连通。例如，出口1010和1012可以与气体感测回路流体连通。来自水分收集器1000的一个或更多个气体流可以用于通过气体感测回路测量气体浓度。在一些实施例中，来自水分收集器1000的第一气体流1014被气体感测回路用于测量气体浓度。

气体监测装置1100的气体感测回路可以包括用于测量气体浓度和/或提高测量准确度的各种部件和特征。在一些实施例中，气体监测装置1100包括感测模块1102。感测模块1102可以包括一个或更多个气体传感器，比如NO₂传感器1102a、NO传感器1102b和O₂传感器1102c。一个或更多个气体传感器可以设置在一个或更多个腔室中，该腔室被配置成接收在气体感测回路中循环的气体流(比如第一气体流1014)的至少一部分。例如，如图11A-11D所示，气体传感器可以设置在一个腔室中，以测量流过其中的气体的气体浓度。气体监测装置1100可以包括与传感器有线通信或无线通信的计算机可读储存装置和/或处理器(未示出)，以接收和处理从传感器接收的感测信号。气体监测装置1100可以包括与处理器、计算机可读储存装置和/或气体传感器有线通信或无线通信的发射器回路(未示出)，以将感测信号或读数传输至控制器，比如控制装置918或电子装置(例如，平板电脑、计算机或智能电话)。气体传感器的读数可以由气体传感器或处理器基于感测信号获得。

在一些实施例中，气体监测装置1100的气体感测回路包括泵1104。泵1104被配置成在气体感测回路中生成或驱动一个或更多个气体流。在一些实施例中，气体感测回路包括一个或更多个阀，该一个或更多个阀被配置成在气体感测回路中引导一个或更多个气体流。例如，气体感测回路可以包括至少一个单向阀1106，比如球形止回阀。单向阀1106可以设置在任何合适的位置以防止回流。例如，泵1104可以设置在气体感测回路的下游位置，使得可以将来自泵出口的气体流释放到环境中。单向阀1106可以设置在泵1104的下游，以防止环境空气回流到气体感测回路中。

在一些实施例中，气体监测装置1100包括一个或更多个切换阀，该一个或更多个切换阀被配置成改变气体感测回路中的气体流的方向或流动路径。例如，气体监测装置1100可以包括第一切换阀1110和第二切换阀1112。切换阀可以具有一个或更多个位置(比如第一位置和第二位置)，用于选择气体感测回路中的气体流动路径或流动方向。可以使用用户界面手动地或自动地选择切换阀的位置。用户界面可以是例如图形用户界面或控制面板，比如开关或按钮。

在一些实施例中，一个或更多个切换阀可以设置在控制模块1114中。如图11A-11D所示，控制模块1114可以包括一个或更多个连接端口，比如连接端口1116A-1116G。切换阀可以流体连接一个或更多个连接端口。这种配置可以提高气体监测装置1100的可组装性和/或可维护性。例如，第一切换阀1110可以具有第一位置以流体连接连接端口1116A和1116C，并且该第一切换阀可以具有第二位置以流体连接连接端口1116A和1116D。例如，第二切换阀1112可以具有第一位置以流体连接连接端口1116E和1116G，并且该第二切换阀可以具有第二位置以流体连接连接端口1116F和1116G。在一些实施例中，所选择的连接端口可以流体连接以形成一个或更多个流动路径。例如，连接端口1116B和1116C可以流体连接。下面进一步描述了切换阀在气体监测装置1100的一个或更多个操作过程中的各种用途。

在一些实施例中，气体监测装置1100包括一个或更多个压力传感器。在一些实施例中，气体监测装置1100包括至少一个绝对压力传感器1118。在一些实施例中，气体监测装置1100包括至少一个压差传感器1120。压差传感器可以用于测量气体感测回路中的气体流的流量。例如，可以基于由压差传感器1120测量的压差和伯努利方程来计算气体流的流量。

在一些实施例中，气体监测装置1100的气体感测回路包括一个或更多个流量调控器，比如第一流量调控器1122和第二流量调控器1124。流量调控器可以是流量控制器、流量限制器或流量限定器。流量调控器可以被配置成控制流过其中的气体流的流量。例如，流量调控器可以被配置成将流动路径的气体流的流量限制到特定范围或特定值。在一些实施例中，第一流量调控器1122被配置成调控来自水分收集器1000的第一气体流1014。在一些实施例中，第二流量调控器1124被配置成调控来自水分收集器1000的第二气体流1016。在一些实施例中，压差传感器1120被配置成测量流量调控器1122上的压差。

在一些实施例中，气体监测装置1100包括一个或更多个过滤器。过滤器可以设置在气体感测回路中的任何合适位置，以减少或去除气体流中的一种或更多种杂质，比如水分和固体物质。这种过滤器可以进一步减少或去除气体感测模块中的水分，以提高气体传感器的测量准确度。附加地或替代地，这种过滤器可以减少或防止固体物质进入阀，从而可以提高气体监测装置1100的寿命。

在一些实施例中，过滤器1128设置在气体感测模块1102的上游。过滤器1128可以包括水分过滤器，该水分过滤器被配置成减少或去除气相和/或液相中的水分，比如水。过滤器1128可以包括膜过滤器，比如NafionTM膜过滤器。气体监测装置1100的气体感测回路可以包括一个或更多个气体入口(比如第一气体入口1127a和第二气体入口1127b)，该一个或更多个气体入口被配置成从环境或气体供应(比如压缩空气供应)接收空气流。过滤器1126可以设置在气体入口的下游，以减少或去除由气体入口接收的气体流中的水分和/或灰尘。

在一些实施例中，气体感测回路包括一个或更多个NO_x吸收器1108。NO_x吸收器1108可以被配置成吸收一种或更多种氮氧化物，比如NO₂和NO。在一些实施例中，NO_x吸收器1108设置在气体入口的上游，以去除或减少经由气体入口进入气体感测回路的空气流中的一种或更多种氮氧化物，比如NO₂和NO。气体感测回路可以包括一个或更多个气体出口(比如气体出口1129)，该一个或更多个气体出口被配置成将气体流(比如第二气体流1016或第一气体流1014)输出到环境中。在一些实施例中，NO_x吸收器1108设置在气体出口的下游，以在将气体流释放到环境中之前去除或减少一种或更多种氮氧化物，比如NO₂和NO。

NO_x吸收器1108可以包括被配置成吸收一种或更多种氮氧化物NO_x(比如NO和NO₂)的一种或更多种吸收材料。NO_x吸收器1108中的吸收材料可以类似于废气处理装置700的吸收材料。NO_x吸收器1108可以具有与废气处理装置700的结构类似的结构。例如，NO_x吸收器1108可以包括曲折的流动路径，该曲折流动路径的至少一部分填充有一种或更多种吸收材料。

气体监测装置1100的各种部件可以用于一个或更多个操作过程，比如初始化过程、校准过程、取样过程和清洁过程。这种一个或更多个操作过程可以由处理器自动控制和/或由用户经由用户界面(比如控制面板或图形用户界面)手动控制。下面描述了由气体监测装置1100执行的各种过程的实施例。

在一些实施例中，气体监测装置1100被配置成执行初始化过程。图11A是根据本公开的一些实施例的气体监测装置1000化过程的示意图。可以执行初始化过程，以减少或去除气体感测回路中的水分和/或将先前存在的气体从气体感测回路中吹扫出去。例如，在初始化过程期间，可以将环境空气引入到气体感测回路的至少一部分中并且使其穿过该气体感测回路的至少一部分，以干燥和/或吹扫感测模块1102和/或气体感测回路的一个或更多个流动路径。

在一些实施例中，如图11A所示，在初始化过程期间，可以将一个或更多个切换阀切换至合适的位置，以流体连接选定的连接端口，从而引导气体感测回路中的一个或更多个气体流。例如，可以将第一切换阀1110切换到第二位置，以流体连接连接端口1116A和1116D。可以将第二切换阀1112切换到其第二位置，以流体连接连接端口1116F和1116G。如图11A中的箭头所示，在初始化过程期间，例如，泵1104可以生成穿过气体感测回路(即从气体入口1127a，通过连接端口1116D和1116A、感测模块1102、过滤器1128、连接端口1116G和1116F，到达出口1010)的空气流。在初始化过程期间，空气流还可以流经流量调控器1122、过滤器1126、流量调控器1124和单向阀1106中的一个或更多个。空气流可以在经由气体出口1129离开感测回路之前流经NO_x吸收器1108。

在初始化过程期间，如图11A所示，泵1104可以驱动空气流流向出口1010，流经杯状物1002、出口1012、连接端口1116B和1116C，并且流向气体出口1129。可以执行初始化过程长达任何合适的持续时间，比如小于约1分钟、小于约30秒、小于约10秒或小于约1秒。

在初始化过程期间，可以确定气体监测装置1100的各种部件是否可以在正常条件下运行。附加地或替代地，气体监测装置1100可以生成一个或更多个警报，从而指示气体感测回路的一个或更多个异常状况。例如，可以将切换阀切换到不同的位置，以确定阀是否可以在正常条件下运行。可以将泵1104设定为某一流量，并且可以测量由泵1104生成的气体流的流量，以确定泵1104是否可以在正常条件下运行。当气体感测回路中没有气体流时，绝对压力传感器1118的正常读数不会超过预定值，比如从大约600mbar到大约1250mbar的任何值，并且基于压差传感器1120的读数计算的正常流量可以不超过泵设定所预定的流量范围，比如从大约50ml/min到大约1000ml/min。

在一些实施例中，气体监测装置1100被配置成执行校准过程，以校准感测模块1102中的一个或更多个气体传感器。可以有规律地执行校准过程，比如周期性地、基于需求或者在将气体混合物907输送给患者之前执行校准过程。可以使用空气(比如环境空气或压缩空气)或其气体成分的浓度已知的标准气体来校准传感器。图11B是根据本公开的一些实施例的气体监测装置1100的校准过程的示意图。在一些实施例中，如图11B所示，在校准过程中使用环境空气。例如，可以将第一切换阀1110切换到其第一位置，以流体连接连接端口1116B和1116C。可以将第二切换阀1112切换到其第一位置，以流体连接连接端口1116E和1116G。泵1104可以生成从气体入口1127b通过连接端口1116E和1116G、过滤器1128、感测模块1102、连接端口1116A和连接端口1116C到达气体出口1129的空气流。NO_x吸收器1108可以设置在气体入口1127b的下游，以在空气流穿过感测模块1102之前去除或减少NO₂和NO。空气流还可以穿过流量调控器1122、过滤器1126和单向阀1106中的一个或更多个。

在校准过程期间，泵1114还可以驱动气体流1016从出口1012通过连接端口1116B和1116C到达气体出口1129。气体流1016还可以流经过滤器1126、流量调控器1124、单向阀1106和NO_x吸收器1108中的一个或更多个。

在一些实施例中，执行校准过程，以调整感测模块1102的至少一个传感器的校准曲线，比如用偏移值调整校准曲线。校准过程可以包括零点校准和/或量程校准。例如，在零点校准中，来自环境的空气流在穿过NO_x吸收器1108之后可以被预定为具有大约21％的O₂、大约0％或0ppm的NO以及大约0％或0ppm的NO₂。感测模块的传感器可以假设空气流的读数对应于这些预定浓度并且可以用偏移值调整它们的校准曲线。

在一些实施例中，在量程校准中，可以在校准过程中使用O₂、NO和/或NO₂的浓度已知的一种或更多种标准气体。如图11C所示，可以将第一切换阀1110切换到其第一位置，以流体连接连接端口1116A和1116C。可以将第二切换阀1112切换到其第二位置，以流体连接连接端口1116F和1116G。泵1104可以驱动标准气体从出口1010通过连接端口1116F、连接端口1116G、过滤器1128、感测模块1102、连接端口1116A和连接端口1116C并且流到气体出口1129。在经由气体出口1129释放标准气体流之前，该标准气体流还可以通过流量调控器1122、单向阀1106和NO_x吸收器1108中的一个或更多个。感测模块的传感器可以假设标准气体流的读数对应于标准气体的已知浓度并且可以用偏移值调整它们的校准曲线。

在一些实施例中，气体监测装置1100被配置成执行取样过程，以测量样本气体流中一种或更多种气体成分的浓度。图11C是根据本公开的一些实施例的气体监测装置1100的取样过程的示意图。可以基于需求执行取样过程，或者可以在向患者910输送气体混合物907的同时持续地或间歇地执行取样过程。在一些实施例中，在取样过程中，气体感测回路可以从水分收集器1000的出口1010接收第一气体流1014和/或可以从水分收集器1000的出口1012接收第二气体流1016。第一流量调控器1122可以将第一气体流1014的流量调控至第一流量。第二流量调控器1124可以将第二气体流1016的流量调控至第二流量。可以基于泵1104的设定和/或流量调控器1122和1124的设定来预先确定和调整第一流量和第二流量。第一流量和第二流量可以加起来成为泵1104的流量。例如，泵1104的流量可以在大约50mL/min至大约1000mL/min的范围内，第一气体流1014的第一流量可以在大约40mL/min至大约800mL/min的范围内，并且第二气体流1016的第二流量可以在大约10mL/min至大约200mL/min的范围内。

在一些实施例中，在取样过程中测量第一气体流1014中的浓度。如图11C所示，可以将第一切换阀1110切换到其第一位置，以流体连接连接端口1116A和1116C。可以将第二切换阀1112切换到其第二位置，以流体连接连接端口1116F和1116G。泵1104可以驱动第一气体流1014从出口1010通过连接端口1116F、连接端口1116G、过滤器1128、感测模块1102、连接端口1116A和连接端口1116C并且达到气体出口1129。在经由气体出口1129释放第一气体流1014之前，该第一气体流还可以通过流量调控器1122、单向阀1106和NO_x吸收器1108中的一个或更多个。泵1104还可以驱动第二气体流1016从出口1012通过连接端口1116B和连接端口1116C到达气体出口1129。在经由气体出口1129释放第二气体流1016之前，该第二气体流还可以通过流量调控器1124、单向阀1106和NO_x吸收器1108中的一个或更多个。

在一些实施例中，感测模块1102的一个或更多个气体传感器被配置成在第一气体流1014通过气体感测模块1102时识别和测量该第一气体流中的一种或更多种气体成分(比如NO₂、NO和O₂)的浓度。可以将来自这些传感器的读数通过有线通信或无线通信传输到气体监测装置1100的处理器和/或计算机可读储存介质(未示出)，用于进一步处理和/或传输到一个或更多个其他装置。

当第一气体流1014以预定流量或在预定流量范围内通过传感器时，可以提高感测模块1102中一个或更多个传感器的准确度。在一些实施例中，第一气体流1014的流量由流量调控器1122调控，并且压差传感器1120用于测量通过流量调控器1122的第一气体流1014的流量。预定的流量或流量范围可以是基于传感器类型的任何合适的值或范围。例如，一个或更多个传感器可以是电化学传感器，并且预定流量范围可以从大约50ml/min至大约450ml/min，比如从大约220ml/min至大约240ml/min。可以使用泵1104来将通过感测模块的第一气体流1014的流量调整到预定的值或范围。

在一些实施例中，气体监测装置1100被配置成执行清洁过程，以减少或去除积聚在水分收集器1000的水分过滤器1006上和/或气体感测回路中的液体。图11D是根据本公开的一些实施例的气体监测装置1100的清洁过程的示意图。如图11D所示，可以将第一切换阀1110切换到其第二位置，以断开连接端口1116A和1116C，从而断开第一气体流1014。可以将第二切换阀1112切换到其第一位置，以流体连接连接端口1116E和1116G。泵1104可以驱动第二气体流1016从出口1012通过连接端口1116B和连接端口1116C并且到达气体出口1129。在经由气体出口1129释放第二气体流1016之前，该第二气体流还可以通过过滤器1126、流量调控器1124、单向阀1106和NO_x吸收器1108中的一个或更多个。

在清洁过程期间，断开第一气体流1014允许第二气体流1016的流量增加。如图10A所示，在离开出口1012之前，第二气体流1016可以从第一腔室1018流到杯状物1002并且流回水分过滤器1006，比如水分过滤器1006面向气体流1009的一侧或面向第一腔室1018的一侧，液体可以在此处积聚。增加第二气体流1016的流量可以增加对水分过滤器1006上积聚的液体的干燥或扫除。

气体监测装置1100可以基于需求和/或在发生一种或更多种异常情况时执行清洁过程。可以执行清洁过程长达任何合适的持续时间，比如小于约2分钟、小于约1分钟、小于约30秒或小于约10秒。清洁过程可以自动开始或手动开始。例如，当液体阻塞水分过滤器1006的至少一部分和/或气体感测回路中的流动路径时，气体监测装置1100的处理器可以响应于绝对压力传感器1118和/或压差传感器1120的一个或更多个异常读数开始清洁过程。例如，在取样过程期间，由压力传感器1118测量的正常绝对压力可以在大约0.5bar到大约1.25bar的范围内。超出该范围的绝对压力可能表明水分过滤器1006和/或气体感测回路被液体堵塞。基于由压力传感器1120测量的压差计算的正常流量的范围可以从大约20ml/min至大约275ml/min，比如从大约20ml/min至大约50ml/min、从大约50ml/min至大约100ml/min、从大约100ml/min至大约150ml/min、从大约150ml/min至大约200ml/min、从大约200ml/min至大约250ml/min、或者从大约250ml/min至大约275ml/min。低于该范围的流量可能表明水分过滤器1006和/或气体感测回路被液体堵塞。

如本文所述，可以将系统10模块化，使得可以方便地更换、维护或维修其一个或更多个部件，比如反应室102、反应介质112、一个或更多个电极(例如，第一电极116、第二电极118)、过滤系统500或其过滤器、压力容器600、废气处理装置700、气体转换器800以及流动控制装置，而大致不需要拆卸系统10。因此，可以降低系统10的维护成本，并且可以延长系统10的运行寿命。

在一些实施例中，系统10可以包括与控制回路通信的用户界面。用户界面可以包括一个或更多个控制器，用于接收来自用户的指令以调整系统参数，比如阶段的数量、每个阶段中的操作周期的数量、阶段或操作周期中的NO的浓度和/或流量。控制回路可以向各种部件发送控制信号以调整这些系统参数，比如能量源114、载体气体源200和流量控制器或控制装置。

可以在用于生成和/或输送NO的各种方法中使用系统10或其一个或更多个部件，如本文所述的NO生成设备100。例如，系统10或NO生成设备100可以用于按需生成NO。在一些实施例中，系统10或NO生成设备100可以用于在斜坡周期内以预定浓度提供稳定的NO供应。斜坡周期可以指产物气体的NO浓度可以从初始浓度变化到预定稳态浓度的过渡周期。例如，在斜坡周期期间，产物气体的NO浓度从初始浓度(比如零)增加到预定的稳态浓度。系统10或NO生成设备100可以用于在一个或更多个阶段内或者在一个或更多个操作周期内提供稳定的NO供应。系统10可以用于在NO的生成或输送期间减少或最小化潜在的空气污染和/或暴露于有毒气体(比如二氧化氮)。系统10可以用于利用由呼吸装置(比如呼吸机)供应的另一种处理气体(比如氧气或空气)来输送NO。系统10可以用于监测待输送给患者或待由患者吸入的气体混合物的一种或更多种成分的浓度。

如本文所述，可以通过任何方式修改所公开的方法的步骤，包括对步骤重新排序、插入步骤和/或删除步骤。除非另有说明，否则所公开的方法的一个或更多个步骤可以同时或以任何合适的时间顺序执行。

图12是示出根据本公开的一些实施例的NO生成方法1200的流程图。在一些实施例中，如图12所示，方法1200包括步骤1202-1210。在一些实施例中，步骤1202包括通过能量源向设置在反应介质中的多个电极中的一个或更多个电极施加电压或电流以生成NO。多个电极可以包括阴极。在一些实施例中，在多个电极的一个或更多个表面处或在多个电极的一个或更多个表面附近生成NO。反应介质可以包含在NO生成设备的反应室中。在一些实施例中，反应室包括气体区域和液体区域，并且反应介质设置在液体区域中。

在一些实施例中，在步骤1202中，可以基于一个或更多个条件(比如输出产物气体中期望的NO浓度)，预先确定和/或调整施加到多个电极上的电压或电流。在一些实施例中，预定电压的范围从大约1.4V到大约5.0V。在一些实施例中，预定电流的范围从大约0mA到大约300mA。NO生成的速率可以随着施加到多个电极上的电压或电流的增加而增加。在一些情况下，当向多个电极施加大约0mA的电流时，可能生成NO。在一些实施例中，步骤1202包括终止施加到多个电极上的电压或电流。

在一些实施例中，步骤1202包括在施加预定电压或预定电流之前，在激励周期内向多个电极施加激励电压或激励电流。激励周期的范围可以从大约0.5分钟至大约5分钟，比如从大约0.5分钟至大约1分钟、从大约1分钟至大约2分钟、从大约2分钟至大约3分钟、从大约3分钟至大约4分钟、从大约4分钟至大约5分钟、或其组合。在一些实施例中，激励电压是预定电压的大约2倍到大约8倍。在一些实施例中，激励电流是预定电流的大约2倍到大约8倍。

在一些实施例中，步骤1202包括切换两个电极(比如阴极和阳极)的极性。例如，步骤1202可以包括反转能量源的极性，比如反转DC电源的极性或者通过使用AC电源。可以基于需求或根据预定的时间表切换两个电极的极性。例如，两个电极的极性可以周期性地切换，比如从大约每10分钟到大约每10小时。

在一些实施例中，方法1200包括步骤1204。在一些实施例中，步骤1204包括由NO生成设备通过NO生成设备的入口回路接收载体气体。入口回路可以与设置在反应介质中的至少一个喷洒器流体连通。该至少一个喷洒器可以位于多个电极中的一个或更多个电极附近。在一些实施例中，从载体气体源接收载体气体。在一些实施例中，载体气体包括氮气。在一些实施例中，步骤1204包括由载体气体源从压缩空气中生成载体气体。例如，可以使用氮气生成设备从压缩空气中生成载体气体。

在一些实施例中，步骤1204包括由流动控制装置控制通过入口回路接收的载体气体的流量。在一些实施例中，步骤1204包括以一定的流量接收载体气体，该一定的流量范围从大约50mL/min到大约12L/min，比如从大约0.5L/min到大约1L/min、从大约1L/min到大约3L/min、从大约3L/min到大约5L/min、从大约5L/min到大约8L/min、从大约8L/min到大约10L/min、从大约10L/min到大约12L/min、或其组合。

在一些实施例中，步骤1204包括使用载体气体吹扫系统10。例如，载体气体可以通过系统的一些或所有气体流区域或路径，比如反应室的气体区域、入口和出口回路、循环回路和压力容器。利用载体气体吹扫系统10可以减少产物气体中生成的NO氧化成有毒的亚硝酸氧化物(比如NO₂)。对系统10进行吹扫可以提高气体转换器的寿命，该气体转换器被配置成减少或去除NO₂。

在一些实施例中，方法1200包括步骤1206。在一些实施例中，步骤1206包括使用载体气体扫掠多个电极中的一个或更多个电极的表面。对电极的表面进行扫掠可以将电极的表面处或电极的表面附近生成的NO从反应介质中扫掠、吹扫和/或夹带出去。这可能生成产物气体，该产物气体可能包括所生成的NO和载体气体。在一些实施例中，产物气体的至少一部分被接收和/或积聚在NO生成设备的反应室的气体区域中。

在一些实施例中，步骤1206包括生成载体气体的气泡，以扫掠多个电极中的一个或更多个电极的表面。例如，步骤1206可以包括通过喷洒器接收载体气体，并且该步骤可以包括通过喷洒器在反应介质中发射载体气体的气泡，以扫掠多个电极中的一个或更多个电极的表面。喷洒器可以与入口回路流体连通，并且该喷洒器设置在反应介质中，邻近多个电极中的一个或更多个电极。由喷洒器发出的气泡可以沿着气泡路径传播，该气泡路径可以沿着至少一个电极的表面延伸。

在一些实施例中，方法1200包括步骤1208。在一些实施例中，步骤1208包括使用第一循环回路使第一流体流相对于反应室循环。在一些实施例中，步骤1208包括通过气体泵产生从第一循环回路的入口到出口的第一流体流。在一些实施例中，第一流体流包括在步骤1206中生成的产物气体流。在一些实施例中，步骤1208包括使用设置在气体泵上游的一个或更多个过滤器过滤再循环的流体流。一个或更多个过滤器可以在再循环的流体流进入气体泵之前减少或去除再循环流体流中的液体物质和/或固体物质。

在一些实施例中，步骤1208可以包括使第一流体流以一定的流量循环，该一定的流量范围从大约0.5L/min至大约5.0L/min，比如从大约0.5L/min至大约1.0L/min、从大约1.0L/min至大约1.5L/min、从大约1.5L/min至大约2.0L/min、从大约2.0L/min至大约2.5L/min、从大约2.5L/min至大约3.0L/min、从大约3.0L/min至大约3.5L/min、从大约3.5L/min至大约4.0L/min、从大约4.0L/min至大约4.5L/min、从大约4.5L/min至大约5.0L/min、或其组合。

在一些实施例中，方法1200包括步骤1210。在一些实施例中，步骤1210包括将包含NO的产物气体从反应室传送通过出口回路。在一些实施例中，出口回路与反应室的气体区域流体连通。在一些实施例中，从反应室传送的产物气体的NO浓度可以在斜坡周期内达到稳态。例如，斜坡周期的范围可以从大约2分钟到大约10分钟。

在一些实施例中，方法1200可以包括选自下述步骤1212-1222的一个或更多个步骤。

在一些实施例中，方法1200包括步骤1212。在一些实施例中，步骤1212包括使用NO浓度传感器测量产物气体中NO的浓度。在一些实施例中，NO浓度传感器可以设置成与气体区域中的产物气体接触，以测量气体区域中的NO浓度。在一些实施例中，NO浓度传感器可以设置在反应室的出口回路中、反应室的出口回路附近或反应室的出口回路下游，以检测离开反应室的产物气体的NO浓度。例如，NO传感器可以设置在出口回路的开口处、出口回路的导管内或出口回路下游设置的过滤器的下游。

在一些实施例中，方法1200包括步骤1214。步骤1214可以在阶段或操作周期内生成NO之后减少或去除溶解在反应介质中的NO。步骤1214可以包括从反应介质中分离至少一些溶解的NO。步骤1214可以进一步包括处理分离的NO，比如使用废气处理装置。

在一些实施例中，步骤1214包括使用第二循环回路使第二流体流相对于反应室循环。在一些实施例中，第二循环回路中的第二流体流包括液体流。在一些实施例中，第二循环回路中的第二流体流包括气体流。在一些实施例中，在步骤1202中使用反应介质生成NO之前、期间和/或之后执行步骤1214。例如，可以在阶段或操作周期内生成NO之后终止施加到电极上的电压或电流之后执行步骤1214。可以在开始向电极施加电压或电流之前执行步骤1214，以生成用于下一阶段或操作周期的NO。

在一些实施例中，步骤1214包括配置和/或操作第二循环回路以在工作模式下操作。在工作模式下，第二流体流可以包括反应介质流。在一些实施例中，在工作模式下操作第二循环回路包括使用泵使第二流体流从第二循环回路的第一端口循环通过液体-气体分离装置并且从第二循环回路的第二端口流出。第一端口可以与反应室的液体区域流体连通，而第二端口可以与反应室的气体区域流体连通。

在工作模式下，第二流体流可以以任何合适的流量循环，比如流量的范围从大约0.1L/min至大约0.5L/min、从大约0.5L/min至大约1.0L/min、从大约1.0L/min至大约3.0L/min、从大约3.0L/min至大约5.0L/min、从大约5.0L/min至大约8.0L/min、或其组合。第二循环回路可以在工作模式下运行任何合适的时间，比如小于约0.5分钟、小于约1分钟、小于约2分钟、小于约5分钟、小于约10分钟、或小于约20分钟。

在一些实施例中，在工作模式下操作第二循环回路包括当第二流体流通过液体-气体分离装置时从反应介质中分离NO。在一些实施例中，在工作模式下操作第二循环回路包括使扫掠气体通过液体-气体分离装置，以将从第二流体流中分离的NO作为混合气体从液体-气体分离装置中夹带出去。在一些实施例中，在工作模式下操作第二循环回路包括在将混合气体释放到环境中之前将混合气体运送到废气处理装置。

在一些实施例中，步骤1214包括在清洁模式下配置和/或操作第二循环回路。清洁模式可以在工作模式之后运行。在清洁模式中，第二流体流可以包括气体流。在一些实施例中，在清洁模式下操作第二循环回路包括使用泵使第二流体流从第二循环回路的第二端口循环通过液体-气体分离装置并且从第二循环回路的第一端口流出。在一些实施例中，以清洁模式操作第二循环回路包括将液体-气体分离装置中的残余反应介质运送回反应室。清洁模式可以为下一个工作模式准备液体-气体分离装置，比如通过干燥液体-气体分离装置的分离膜。

在清洁模式下，第二流体流可以以任何合适的流量循环，比如流量的范围从大约0.25L/min至大约0.5L/min、从大约0.5L/min至大约1.0L/min、从大约1.0L/min至大约3.0L/min、从大约3.0L/min至大约5.0L/min、或其组合。第二循环回路可以在清洁模式下运行任何合适的时间，比如小于约0.5分钟、小于约1分钟、小于约2分钟、或小于约5分钟。

在一些实施例中，步骤1214可以包括将切换阀配置到第一位置，以允许第二循环回路在工作模式下运行，并且该步骤可以包括将切换阀配置到第二位置，以允许第二循环回路在清洁模式下运行。

在一些实施例中，步骤1214包括用载体气体吹扫反应室(比如反应室的气体区域)。载体气体可以积聚在反应室的气体区域中，并且该载体气体可以在清洁模式下在第二循环回路中循环。

在一些实施例中，方法1200包括步骤1216。在一些实施例中，步骤1216包括将产物气体从反应室传送通过过滤系统。步骤1216可以包括通过过滤系统减少或去除产物气体中的一种或更多种杂质，比如固体物质(例如，盐气溶胶)和水分。过滤系统可以包括一个或更多个过滤装置或过滤器。

在一些实施例中，方法1200包括步骤1218。在一些实施例中，步骤1218包括将产物气体传送到压力容器。在一些实施例中，步骤1218包括在压力容器中接收并储存产物气体一段压力保持时间。在压力保持周期结束时，压力容器中的压力和/或NO浓度可以增加到预定水平或预定范围。在一些实施例中，压力容器包括第一区域和第二区域。步骤1218可以包括通过与压力容器的第一区域流体连通的入口接收产物气体。步骤1218可以包括将产物气体储存在压力容器的第一区域中。步骤1218可以包括从压力容器中释放产物气体，比如通过与第一区域流体连通的出口。从压力容器中释放出的产物气体中的NO的浓度可能在斜坡周期内达到稳态。斜坡周期可以指产物气体的NO浓度可以从初始浓度变化到预定稳态浓度的过渡周期。在一些实施例中，步骤1218包括使用流动控制装置测量和/或调整从压力容器中释放的产物气体的流量。流动控制装置可以根据从控制装置接收的指令调整产物气体的流量。

在一些实施例中，步骤1218包括在与第一区域流体连通的第二区域中接收和储存产物气体。步骤1218可以包括在低于或等于预定阈值的压力下将产物气体储存在第二区域中。步骤1218可以包括将储存在第二区域中的产物气体从第二区域释放到第一区域，并且该步骤可以进一步包括将产物气体从第一区域释放到压力容器之外。在一些实施例中，步骤1218包括当压力容器中的一个或更多个区域中的压力超过预定阈值时，通过压力释放阀从压力容器中(比如从压力容器的第二区域中)释放气体。在一些实施例中，步骤1218包括例如通过废气处理装置处理通过压力释放阀释放的气体。

在一些实施例中，方法1200包括步骤1220。在一些实施例中，步骤1220可以包括将产物气体运送通过气体转换器，以减少或去除产物气体中的一种或更多种有毒氮氧化物，比如NO₂。在一些实施例中，步骤1220包括当产物气体通过时，通过气体转换器吸收或转化一些或所有有毒的氮氧化物，比如NO₂。有毒的氮氧化物可以转化为NO。步骤1220可以包括将产物气体从入口通过曲折流动路径传送到气体转换器的出口，并且该步骤可以包括将产物气体传送通过曲折流动路径中的过滤材料。步骤1220可以包括使用过滤材料吸收产物气体中的一些或所有有毒氮氧化物。附加地或替代地，步骤1220可以包括使用过滤材料将产物气体中的一些或所有有毒氮氧化物转化为NO。

在一些实施例中，方法1200包括步骤1222。在一些实施例中，步骤1222包括使用通气回路向患者输送NO或包括NO的气体混合物。气体混合物可以包括一种或更多种气体成分，比如空气、氧气、水分。在一些实施例中，步骤1222包括通过通气回路的吸气回路向患者输送NO或气体混合物。在一些实施例中，步骤1222包括通过通气回路的呼气回路接收来自患者的呼出气体。

在一些实施例中，步骤1222包括通过与通气回路连接的呼吸装置(比如呼吸机)所供应的气体流(比如空气流或氧气流)输送NO。例如，步骤1222可以包括将由呼吸装置(比如呼吸机)供应的气体流(比如空气流或氧气流)与从NO系统接收的产物气体流组合以生成气体混合物。在一些实施例中，步骤1222包括在将气体混合物输送给患者之前加水分体混合物。

在一些实施例中，步骤1222包括使用流量传感器测量从呼吸装置(比如呼吸机)供应的气体流(比如空气流或氧气流)的流量。流量传感器可以经由有线连接或无线连接与控制装置通信。步骤1222可以进一步包括将感测信号或读数从流量传感器发送到控制装置。

在一些实施例中，步骤1222包括通过一个或更多个气体传感器或包括一个或更多个气体传感器的气体监测装置测量待输送给患者的气体混合物的一种或更多种成分的浓度。例如，步骤1222可以包括获得待输送给患者的气体混合物的样本气体流并且测量该样本气体流的一种或更多种成分的浓度。一个或更多个气体传感器或气体监测装置可以经由有线连接或无线连接与控制装置通信。步骤1222可以包括将感测信号或读数从一个或更多个气体传感器或气体监测装置发送到控制装置。在一些实施例中，步骤1222包括当一个或更多个气体传感器的一个或更多个读数高于或低于阈值时提供警报。该警报可以是任何合适的形式，比如听觉或视觉警报，长达任何合适的持续时间。

在一些实施例中，步骤1222包括控制产物气体的流量，以与呼吸装置(比如呼吸机)所供应的气体流(比如空气流或氧气流)混合或组合。例如，控制装置可以与被配置成控制来自NO系统的产物气体的流量的流动控制装置通信。控制装置可以向流动控制装置发送指令以调整产物气体的流量。控制装置可以基于一个或更多个流量传感器和/或一个或更多个气体传感器的一个或更多个感测信号或读数生成指令。

在一些实施例中，步骤1222包括控制呼吸机所供应的空气流或氧气流的流量。例如，控制装置可以与呼吸机有线通信或无线通信。控制装置可以向呼吸机发送指令以调整空气流或氧气流的流量。

在一些实施例中，步骤1222包括在一个或更多个操作过程中操作气体监测装置，以测量待输送给患者的气体混合物的一种或更多种成分的浓度的浓度。例如，步骤1222可以包括执行初始化过程、清洁过程、取样过程和校准过程中的一个或更多个过程。

前述说明是出于说明的目的而呈现的。它们不是穷尽的并且不限于所公开的精确形式或实施例。考虑到所公开的实施例的说明书和实践，实施例的修改和改编将是显而易见的。例如，所描述的实施方式包括硬件，但是符合本公开的系统和方法可以用硬件和软件来实现。此外，虽然某些部件已被描述为彼此连接，但是这些部件可以彼此集成或以任何合适的方式分布。

此外，虽然本文已经描述了说明性实施例，但是范围包括基于本公开的具有等效元素、修改、省略、组合(例如，跨各种实施例的方面的组合)、改编和/或替代方案的任何和所有实施例。此外，所公开的方法的步骤可以以任何方式修改，包括对步骤重新排序或插入步骤或删除步骤。

根据详细说明，本公开的特征和优点显而易见。此外，由于通过研究本公开内容将容易出现许多修改和变化，所以不希望将本公开内容限制于所示和所述的确切配置和操作，因此，可以采用落入本公开的范围内的所有合适的修改和等效物。

应当理解，上述实施例可以通过硬件、软件(程序代码)或硬件和软件的组合来实施。如果通过软件实施，则它可以储存在上述计算机可读介质中。当由处理器实行时，软件可以执行所公开的方法的至少一些步骤。

在前述说明书中，已参考众多具体细节对实施例进行了描述，该众多具体细节可以因实施方式而异。可以对所述的实施例进行某些改编和修改。考虑到本文所公开的公开内容的说明书和实践，其他实施例对于本领域的技术人员来说是显而易见的。说明书和示例旨在仅被视为示例性的，而本公开内容的真实范围和精神由所附权利要求指示。图中所示的步骤的顺序也仅出于说明的目的，并不意味着对于任何给定的操作方法必须执行所有的步骤，也不意味着所有的步骤限于任何特定的步骤顺序。因此，本领域的技术人员可以理解，在实施相同的方法时，这些步骤可以以不同的顺序执行。此外，图中所示的设备仅是说明性的，并且给定的设备或系统可以包括这些设备的部件或模块的不同组合。

Claims (38)

1.一种用于生成一氧化氮的系统，其特征在于，所述系统包括：

用于生成一氧化氮的设备，所述设备包括传输产物气体的出口回路；

被配置成与呼吸装置连接的通气回路，所述通气回路包括：

设置在所述呼吸装置和所述设备下游并且与所述呼吸装置和所述设备流体连通的吸气回路；

被配置为测量从呼吸装置输出的空气流或氧气流流量的流量传感器；

流动控制装置，该流动控制装置被配置成控制从所述设备进入所述通气回路的产物气体的流量；

与所述流量传感器和所述流动控制装置通信的控制装置，其中，所述控制装置被配置成：

从所述流量传感器接收一个或更多个感测信号或读数；

基于所述一个或更多个感测信号或读数生成指令；以及

向所述流动控制装置发送所述指令，以调整进入所述吸气回路的产物气体的流量。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述用于生成一氧化氮的设备还包括：

与所述出口回路流体连通的压力容器，所述压力容器被配置成接收来自所述出口回路的产物气体、在预定压力或低于预定压力下储存所接收的产物气体、以及释放所接收的产物气体。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述吸气回路设置在所述压力容器的下游并且与所述压力容器流体连通。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述用于生成一氧化氮的设备还包括：

设置在所述压力容器的下游并且与所述压力容器流体连通的气体转换器，所述气体转换器被配置成吸收所述产物气体中的一种或更多种有毒氮氧化物和/或将所述产物气体中的一种或更多种有毒氮氧化物转化为一氧化氮。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述吸气回路设置在所述气体转换器的下游并且与所述气体转换器流体连通。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述吸气回路包括：

入口，所述入口被配置成接收来自所述呼吸装置的空气流或氧气流；

端口，设置在所述入口的下游，所述端口被配置成接收来自所述压力容器的产物气体；

流量传感器，所述流量传感器设置在所述入口的下游并且被配置成测量所述空气流或所述氧气流的流量；以及

出口，所述出口被配置成输送包括来自所述压力容器的产物气体和来自所述呼吸装置的空气或氧气的气体混合物。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述端口设置在所述压力容器和/或所述气体转换器的下游并且与所述压力容器和/或所述气体转换器流体连通。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述端口的下游设置有加湿器，用于在将所述气体混合物输送给患者之前通过所述加湿器加湿所述气体混合物。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述通气回路还包括流量控制器，所述流量控制器设置在所述端口的上游，所述控制装置与所述流量控制器通信，所述控制装置被配置成：

从所述流量传感器接收一个或更多个传感器信号；

响应于接收到的传感器信号生成控制信号；

将控制信号发送到所述流量控制器，以调整进入所述端口的气体流的流量。

10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述吸气回路还包括取样端口，所述取样端口设置在所述吸气回路的出口的上游并且被配置成输出所述气体混合物的样本气体流。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述系统还包括气体监测装置，所述气体监测装置包括一个或更多个气体传感器，所述一个或更多个气体传感器被配置成接收所述样本气体流并且测量所述样本气体流的二氧化氮、一氧化氮和氧气中的一种或更多种的浓度。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述气体监测装置与所述控制装置通信，所述控制装置被配置成：

从所述气体监测装置接收一个或更多个传感器信号；

响应于接收到的传感器信号生成控制信号；以及

将控制信号发送给所述系统的一个或更多个部件，以调整所述气体混合物的一种或更多种成分的浓度。

13.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述气体监测装置还包括警报装置，所述警报装置被配置成当所述气体混合物的一种或更多种测量气体浓度超过预定阈值时提供一个或更多个警报；所述气体监测装置还包括显示器，以显示警报和/或显示测量的浓度值。

14.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述气体监测装置还包括水分收集器，所述水分收集器被配置成减少或去除所述气体混合物的样本气体流中的水分。

15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述气体监测装置的气体感测回路包括感测模块，所述感测模块包括一个或更多个气体传感器，一个或更多个所述气体传感器设置在一个或更多个腔室中，所述腔室被配置成接收在气体感测回路中循环的气体流的至少一部分。

16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述气体监测装置的气体感测回路包括：

泵，被配置成在气体感测回路中生成或驱动一个或更多个气体流；

一个或更多个阀，被配置成在气体感测回路中引导一个或更多个气体流；

至少一个单向阀，用于防止气体回流；

一个或更多个切换阀，被配置成改变所述气体感测回路中的气体流的方向或流动路径。

17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，一个或更多个所述切换阀设置在控制模块中，所述控制模块包括一个或更多个连接端口，所述切换阀流体连接一个或更多个连接端口，以形成一个或更多个流动路径。

18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述气体监测装置包括至少一个绝对压力传感器，和/或所述气体监测装置包括至少一个压差传感器。

19.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述气体监测装置的气体感测回路包括一个或更多个流量调控器，所述流量调控器被配置成控制流过其中的气体流的流量。

20.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述气体监测装置包括一个或更多个过滤器，所述过滤器设置在所述气体感测回路中，以减少或去除气体流中的一种或更多种杂质；所述过滤器设置在所述感测模块的上游。

21.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，所述气体监测装置的气体感测回路包括一个或更多个气体入口，一个或更多个所述气体入口被配置成从环境或气体供应接收空气流，所述过滤器设置在所述气体入口的下游。

22.根据权利要求21所述的系统，其特征在于，所述气体监测装置的气体感测回路包括一个或更多个NOx吸收器，所述NOx吸收器被配置成吸收一种或更多种氮氧化物；所述NOx吸收器设置在所述气体入口的上游，以去除或减少经由所述气体入口进入所述气体感测回路的空气流中的一种或更多种氮氧化物。

23.根据权利要求22所述的系统，其特征在于，所述气体感测回路包括一个或更多个气体出口，一个或更多个所述气体出口被配置成将气体流输出到环境中，所述NOx吸收器设置在所述气体出口的下游，以在将所述气体流释放到环境中之前去除或减少一种或更多种氮氧化物。

24.一种用于生成一氧化氮的方法，其特征在于，所述方法包括：

经由用于生成一氧化氮的设备生成包括一氧化氮的产物气体；

经由通气回路的吸气回路的入口接收来自呼吸装置的空气流或氧气流；

经由设置在所述吸气回路的入口的下游的端口接收来自所述设备的产物气体；

经由设置在所述吸气回路的入口的下游的流量传感器测量空气流或氧气流的流量；

通过控制装置向设置在所述设备的流量控制器发送控制信号，以基于来自所述流量传感器的传感器信号调整进入所述吸气回路的产物气体的流量；

经由所述吸气回路的出口输送包括来自所述设备的产物气体和来自呼吸装置的空气或氧气的气体混合物。

25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过气体监测装置从所述吸气回路的取样端口接收所述气体混合物的样本气体流，所述气体监测装置包括一个或更多个气体传感器。

26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过所述气体监测装置测量所述样本气体流的二氧化氮、一氧化氮和氧气中的一种或更多种的浓度。

27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述气体监测装置被配置为执行初始化过程，以减少或去除所述气体监测装置的气体感测回路中的水分和/或将先前存在的气体从所述气体感测回路中吹扫出去。

28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，在执行初始化过程期间，将所述气体感测回路的一个或更多个切换阀切换至合适的位置，以流体连接选定的控制模块的连接端口，从而引导所述气体感测回路中的一个或更多个气体流。

29.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，在执行初始化过程期间，所述气体流在经由所述气体感测回路的气体出口离开所述气体感测回路之前流经NOx吸收器，以在将所述气体流释放到环境中之前去除或减少其中一种或更多种氮氧化物。

30.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，在执行初始化过程期间，所述气体监测装置能根据所述气体感测回路的一个或更多个异常状况，生成一个或更多个警报。

31.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述气体监测装置被配置为执行校准过程，以校准所述气体感测回路的感测模块中的一个或更多个气体传感器。

32.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述气体监测装置被配置为执行取样过程，通过所述气体感测回路的感测模块中的一个或更多个气体传感器，以测量所述样本气体流中一种或更多种气体成分的浓度。

33.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，所述气体监测装置基于需求执行所述取样过程，或者在向患者输送气体混合物的同时持续地或间歇地执行所述取样过程。

34.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，在执行取样过程时，所述气体流以预定流量或在预定流量范围内通过所述气体传感器，以提高所述气体传感器的准确度。

35.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述气体监测装置被配置为执行清洁过程，以减少或去除积聚在水分收集器的水分过滤器上和/或气体感测回路中的液体。

36.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，所述气体监测装置基于需求和/或在发生一种或更多种异常情况时执行所述清洁过程。

37.根据权利要求36所述的方法，其特征在于，当液体阻塞水分过滤器的至少一部分和/或气体感测回路中的流动路径时，所述气体监测装置的处理器响应于绝对压力传感器和/或压差传感器的一个或更多个异常读数执行所述清洁过程。

38.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过控制装置接收来自所述气体监测装置的一个或更多个感测信号或读数；

通过所述控制装置基于所述一个或更多个感测信号生成指令；以及

通过所述控制装置向设置在所述设备的流量控制器发送指令，以调整进入所述吸气回路的产物气体的流量。