CN217662389U - 用于从使用氙麻醉剂的医学环境中回收氙麻醉剂的氙麻醉剂回收装置 - Google Patents

用于从使用氙麻醉剂的医学环境中回收氙麻醉剂的氙麻醉剂回收装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种用于从使用氙麻醉剂的医学环境中回收氙麻醉剂的氙麻醉剂回收装置，所述装置包括容器，所述容器包括医学环境气体能够通过以使氙麻醉剂能够可逆地结合至其上的过滤材料。

Description

用于从使用氙麻醉剂的医学环境中回收氙麻醉剂的氙麻醉剂 回收装置
技术领域
本实用新型涉及用于捕获和回收氙的方法和系统。具体地，本实用新型涉及用于捕获和回收在医疗环境中用作麻醉剂或神经保护剂的氙的方法和系统。
背景技术
氙是惰性气体元素，用于激光、照明和医学。在麻醉中，氙在氧气中的浓度为72％时能够给予与手术符合的麻醉深度。氙已经被建议经由抑制NMDA受体提供神经保护作用，并且被用于患有出生性脑损伤的新生儿，以及可能用于蛛网膜下腔出血的患者。
氙是一种稀有元素，在空气中的比例约为1150万分之一。大部分作为空气分馏以形成氧气和氮气的副产品而产生。但是，与麻醉的潜在需求相比，全球产量仍然很小。因此，对于能够对医疗器械中用于麻醉的氙进行再处理的技术有着极大的关注。
现有技术集中在使用选择性吸收剂和/或催化剂以去除碳氢化合物污染物的空气的低温处理期间从氧气中去除氙。吸收剂可以是硅胶、沸石、掺杂金属 (例如银/锂)或更新近的金属有机骨架。氙一旦被吸收，能够通过在低温下冻结或通过与气体(氦或氮)一起加热和抽空来去除氙。这些过程构成了低温分离过程的一部分。低温过程需要非常重要的资本基础设施，仅在经济上大规模可行并且产生多种产品(例如，空气分离)。但是，这种资本密集型技术不适用于从医疗用途再造氙气。
已经提出气相色谱法作为一种非低温纯化方法(CN102491293B)，用于将氙与氪分离。通过这种方法，使用氦或氮驱动气体使氙气通过气相色谱柱。由于氙与色谱柱固定相的强相互作用，与氪和其他污染物相比，氙的通过受到了阻碍。然后从柱顶洗脱后，可从驱动气体中提取氙。气体净化系统由于密度低和色谱过程的间歇性质而生产率低下。此外，必须从驱动气体中分离纯化的产物，这常常与原始分离一样复杂。
在麻醉中使用有限的再循环措施以保留挥发性麻醉剂。然而，即使这些再呼吸系统(例如，循环系统)以0.5L/min的新鲜气体流量在低流量条件下运行，也只会导致所施用的氙的20％被患者吸收。因此，氙的整个世界产量仅足以用于400,000份麻醉剂。仅在英国，每年就提供4百万份麻醉剂。因此，需要再呼吸系统以外或另外的技术。理想情况下，将这些系统合并到麻醉设备中，因为即使使用非常高效的系统，氙的使用也可能仅限于某些患者/长期病例。当前，氙在重症监护环境下进行长期使用。因此，在患者身上或医院其内部的本地回收系统可能是最经济的。
实用新型内容
本实用新型提供一种用于从医学环境中回收氙麻醉剂的装置，包括容器，所述容器包括医学环境气体能够通过以使氙麻醉剂能够可逆地结合至其上的过滤材料。
在本实用新型的一个实施例中，所述容器连接至或能够连接至一超临界二氧化碳源以通过超临界二氧化碳自所述过滤材料上提取氙麻醉剂。
在本实用新型的一个实施例中，所述装置进一步包括一超临界二氧化碳源。
在本实用新型的一个实施例中，所述容器连接至或能够连接至一麻醉机或医疗装置的排气口，从而使含氙的废气通过所述容器中的所述过滤材料以自废气流中结合氙。
在本实用新型的一个实施例中，所述容器能够耐受超过超临界二氧化碳的压力。
在本实用新型的一个实施例中，所述容器不能够耐受二氧化碳的临界压力，所述容器能够放置在一能够耐受超过二氧化碳的临界压力的耐压容器中。
在本实用新型的一个实施例中，所述装置进一步包括一能够耐受超过二氧化碳的临界压力的耐压容器。
在本实用新型的一个实施例中，所述过滤材料包括气凝胶、硅胶、沸石、金属有机骨架、金属掺杂的二氧化硅/沸石、金属掺杂的气凝胶中的一种。
在本实用新型的一个实施例中，所述容器包括不锈钢管。
在本实用新型的一个实施例中，所述装置包括具有密封且浮动的端盖的管，以容纳所述过滤材料。
在本实用新型的一个实施例中，所述装置进一步包括用于自二氧化碳中分离氙的装置。
在本实用新型的一个实施例中，所述装置进一步包括涡流管。
在本实用新型的一个实施例中，所述装置进一步包括用于从污染物中色谱分离氙的装置。
在本实用新型的一个实施例中，所述装置包括一或多个色谱柱。
在本实用新型的一个实施例中，所述装置进一步包括用于吸收二氧化碳的碱石灰。
在本实用新型的一个实施例中，所述装置进一步包括用于去除气态污染物的装置。
在本实用新型的一个实施例中，所述装置进一步包括用于去除微生物污染物的装置。
根据本实用新型的一个方面，提供一种使用超临界二氧化碳来提取与过滤材料结合的氙气以形成二氧化碳和氙均处于超临界状态的混合物的方法。
本实用新型还提供一种从过滤器回收氙麻醉剂的方法，其包括使过滤器经受超临界流体，从而形成超临界溶液的步骤。
本实用新型还提供一种通过超临界二氧化碳提取氙的方法，该方法首先通过从输送氙的医疗器械的废气中捕获氙，将氙结合到过滤材料上，过滤材料可以包括但不限于硅胶、沸石、金属有机骨架或金属掺杂的二氧化硅/沸石。
本实用新型还提供一种从医疗器械的废气中捕获氙的方法，将氙与由银或锂掺杂的气凝胶形成的过滤材料结合。
本实用新型还提供一种从排出的麻醉气体中捕获氙的方法，该方法包括用过滤材料处理含有氙的气体。
该方法可以进一步包括使用超临界流体从过滤器释放氙的步骤。
依据本实用新型形成的方法可以进一步包括以下步骤：使来自医学环境中的患者的气体通过过滤器，使得氙麻醉剂与之结合；使过滤材料经受超临界流体，从而形成超临界溶液；从超临界溶液中去除污染物；从超临界溶液中收集氙麻醉剂；将氙麻醉剂重新引入患者体内。
本实用新型还提供一种用于或适于执行本文所述方法的装置，该装置包括安置过滤材料的模块，并且麻醉气体能够通过该模块以使氙麻醉剂结合到过滤材料上，以及超临界流体源，该模块耐超临界流体并且能够承受超临界压力和温度，从而使捕获的氙通过暴露于超临界流体而被回收。本实用新型还提供使用涡流管分离来自医疗器械的氙与二氧化碳。
本实用新型还提供一种通过使用液态二氧化碳色谱法，然后从二氧化碳中分离氙，由来自氙输送医疗器械的废气的被污染的氙来生产医用级氙的方法。
本实用新型还提供一种方法，其中将液态CO2用作流动相，用于从来自患者或呼吸系统的气态污染物中色谱纯化氙。
本实用新型的一些方面和实施例的目的是提供一种通过使用液相和超临界相的二氧化碳将氙提取和纯化以及再输送到麻醉中所用的医疗器械中的用于医疗器械的高容量、高纯度氙回收的方法。
依据本实用新型形成的装置可以包括包含吸收剂的连接麻醉机的废气的腔室，该吸收剂可以包括但不限于硅胶、沸石、金属有机骨架或金属掺杂的二氧化硅/沸石，最优选地为金属(银或锂)掺杂的气凝胶。麻醉废气中包含1- 100％的氙，最优选具有临床相关的浓度，例如通常在氧气中含有45％时用于催眠和含有72％时用于麻醉。氙被呼出气体中的碳氢化合物(例如，乙醇、丙酮)和其他化合物以及来自机器/气体(例如，碳氢化合物、增塑剂)的碳氢化合物和其他化合物污染。这种吸收剂选择性地吸收氙气和一些污染物，但是氧气通过。优选地，能够通过加压和/或冷却进入捕集筒的废气来增加氙与吸收剂的结合。
本实用新型提供一种通过超临界CO2提取氙的方法，该方法是首先通过从医疗器械的废气中通过将氙结合到过滤材料上而捕获氙，过滤材料可以包括但不限于硅胶、沸石、金属有机框架或金属掺杂的二氧化硅/沸石。
本实用新型提供一种用于从医疗器械的废气中捕获氙的方法，将氙与金属 (银或锂)掺杂的气凝胶形成的过滤材料结合。
本实用新型提供一种通过首先将氙捕获到容器中的过滤材料上而通过超临界CO2捕获和提取氙的方法，其中氙可逆地结合到过滤材料上。该容器可以被连接到麻醉机或医疗器械的排气口，以使含有氙的废气通过该容器中的过滤材料以结合来自废气流的氙气。在本实用新型的优选实施例中，容器随后断开与麻醉机或医疗器械的废气的连接，并且被连接至超临界CO2源。超临界CO2经过容器，导致氙从过滤材料中释放出来，并且与超临界CO2一起离开容器。在这个优选实施例中，容器所承受的压力超过了二氧化碳的临界压力(73巴)。在本实用新型的另一个实施例中，该容器可能不耐二氧化碳的临界压力，而是将其放置在超临界流体提取期间耐压高于二氧化碳的临界压力的一容器内。
本实用新型还提供一种用于从医疗器械捕获氙的方法，其中首先将含氙气流暴露于容器中的可逆地结合氙的过滤材料中，然后该容器被断开与医疗器械的连接并且被连接到超临界二氧化碳源，用于通过超临界CO2提取氙气。
在本实用新型的一个实施例中，容器在任一端具有允许来自医疗器械的第一含氙气体与第二超临界流体进出的端口。在本实用新型的另一个实施例中，首先在每个端部能够使用单独的端口，用于含氙气体和第二超临界流体的进出。在本实用新型的另一实施例中，进口和出口的形状或大小可以不同，使得它们只能以指定的方向被连接到医疗器械或超临界流体源。通过这种方法，包含氙的气体将首先从容器的一端进入容器，直到容器与医疗器械断开连接，然后，当容器被连接到超临界流体源时，第二超临界流体从容器的另一端进入。这种方法允许使氙在一个方向上与过滤材料结合，并且在相反的方向上通过超临界流体提取氙。氙从过滤材料的逆流加载和去除可有效提高在相同方向上在过滤材料上加载和去除氙的效率。
本实用新型还提供一种在任一端具有单个进出端口的容器，该容器第一用于使含氙气体通过以结合到容器中的过滤材料上，第二用于使超临界流体通过容器以从过滤材料中去除氙。
本实用新型还提供一种在任一端具有两个端口的容器，第一在任一端的一个端口用于含氙气体的进出以与容器中的过滤材料结合，第二在任一端的另一个端口则用于通过超临界流体的进出从过滤材料中提取氙。
本实用新型还提供一种在任一端具有不同的单端口或双端口的容器，使得第一含氙气体能够通过容器并且在一个方向上与过滤材料结合，使得第二超临界流体能够在相反方向上通过容器并且从过滤材料中提取氙。
一些方面和实施例涉及用于医疗器械的氙气的再造。
在本实用新型的一个实施例中，吸收剂通过使超临界二氧化碳通过容器和吸收剂而被再生。在其临界温度(31摄氏度)和压力(73.8巴)以上，二氧化碳成为超临界流体。在此临界点，二氧化碳具有气体和液体两者的特性。它会膨胀以填充其所在的容器，并且溶解非极性化合物，例如液体。这是由于在临界点密度迅速增加。在低于临界温度的温度下，液态二氧化碳也能够用于氙的提取。超临界流体可以彼此完全溶解。氙的临界点是17摄氏度和59巴。因此，在二氧化碳的临界点，氙也会成为超临界流体。
本实用新型提供一种使用超临界二氧化碳来提取结合至过滤材料的氙气以形成二氧化碳和氙都处于超临界状态的混合物的方法。
本实用新型的另一个方面提供一种使用液态CO2来提取结合至过滤材料的氙气以形成氙处于超临界状态而二氧化碳处于液态的混合物的方法。
本实用新型的另一方面提供一种使用液态CO2来提取结合至过滤材料的氙气以形成氙处于液态并且二氧化碳处于液态的混合物的方法。
在本实用新型的另一个方面中，氙和二氧化碳的混合物通过出口和背压调节器离开腔室，然后减压进入涡流管。压降由位于涡流管之前的压力调节阀控制。减压后的气体切向进入涡流管，形成一个涡流，该涡流在涡流管另一端被节流阀部分反射。高密度氙(在标准温度和压力下，密度为5.894g/L)的动能增加将氙推向涡流管的外部，而较低密度的二氧化碳(密度为1.964g/L) 保持在涡流管的中心，并且被反射而留在涡流管的注入端。在此过程中将二氧化碳冷却，然后将其重新压缩，并且以循环过程再次用于提取更多的氙。涡流管能够按顺序使用，尺寸略有不同或相同，以提高收集纯度和氙的产量。
本实用新型还提供氙气与二氧化碳通过使用涡流管的分离。
本实用新型还提供氙气与二氧化碳通过使用多个涡流管的分离，该多个涡流管被串联布置以增加富氙气流的纯度。
在本实用新型的一个实施例中，在空气的低温分离之后，使用涡流管从氧中分离氙。
在本实用新型的一个实施例中，使氙通过碱石灰以吸收任何残留的二氧化碳，然后经由麻醉机呼吸系统将其施用于患者。能够将离开涡流管的氙保持在一定压力下，以填充注入腔室，从而根据麻醉机中存在的氙检测器和闭环控制器的指示，将其受控地释放到呼吸回路中。这个系统能够被用于在闭环中对同一名患者重新使用麻醉药。
在本实用新型的另一实施例中，在不使用涡流管的情况下，使用碱石灰或对氙中的CO2有选择性的另一种CO2吸收剂来从氙中除去二氧化碳。
本实用新型还提供一种用于从来自医疗器械的氙气中去除二氧化碳的方法，该氙气首先被捕获到过滤材料上，然后通过超临界二氧化碳从过滤材料中提取出来。
本实用新型还提供一种将氙重新施用于同一患者的方法，该方法是通过将氙捕获到过滤材料上，在超临界二氧化碳中提取氙，从氙气中分离和除去二氧化碳，及重新输送氙气至医疗器械内的用于向患者施加氙气的呼吸回路。
由于超临界溶液的高密度，超临界萃取条件的使用比气相色谱具有更高的通量。此外，提取条件是在接近室温(31摄氏度)和尽管较高的压力下(73 巴或更高)，这些压力在使用瓶装氧气进行麻醉时很常见。由于瓶装氧气的存在以及向患者输送的氧气含量高，避免了高温和易燃条件。由于加压条件，设备很小，可以放入常规麻醉设备的可用的空间中。
涡流管的使用允许使用小的零维护组件来实现气体分离。已经可以从超临界混合物的减压得到用于驱动分离的压降，从而使其成为高效的过程。
在本实用新型的另一方面，可以将二氧化碳的减压用作冷却源以降低来自麻醉机进入收集腔室的废气的温度。这意味着医疗器械可能不需要工业冷却设备。
本实用新型还提供一种系统，其中通过在超临界流体萃取后的减压之后使二氧化碳绝热膨胀，来冷却来自氙医疗器械的废气，以提高氙与过滤材料的结合效率。
使用二氧化碳来驱动该过程使得能够使用在麻醉再呼吸系统中使用的常规二氧化碳吸收剂来纯化氙。此外，医用二氧化碳是常见的，并且二氧化碳浓度常规地作为麻醉机上气体监测系统的一部分进行检测。与常规地不是医疗级或在麻醉或ICU护理中进行监测的氮气或氦气相比，这导致了重要的安全因素。最后，纯净的二氧化碳具有很高的选择性，只能溶解非极性分子。因此，通过超临界二氧化碳的选择性结合和解吸，实现废气的显着净化。
由于污染物的积累，在使用过程中可能需要净化氙。此外，当患者醒来时，必须捕获氙并对其进行处理，以准备由另一位患者使用。纯化能够使用液态二氧化碳色谱法进行。尽管能够使用超临界二氧化碳色谱法，但是液相具有性能优势，部分是因为氙和二氧化碳都不同时处于超临界相中。
本实用新型还提供一种方法，其中将液态二氧化碳用作流动相，用于从来自患者或呼吸系统的气态污染物中色谱纯化氙。
如前所述，捕获的和提取的氙被液化并且输送到硅胶固定相为5-10微米的色谱柱中，但是可以使用本领域技术人员所熟悉的其他正相和反相固定相。压力为1至200巴且温度低于31摄氏度且高于-80摄氏度的液态二氧化碳能够用作流动相，以推动氙从污染物的色谱分离。最优选地，使用10摄氏度的温度和70巴的压力。氙与二氧化硅固定相相互作用，并且其流动对各种污染物的阻滞程度不同。一旦从柱上洗脱下来，氙通过质谱法、微量热法(热导计)、x射线吸收法、超声法或折射法进行检测，但是也能够使用本领域技术人员已知的其他检测系统。在集成到氙麻醉机中的情况下，用于测量麻醉回路中氙的浓度的氙检测器也能够用于色谱产品的检测。
本实用新型还提供使用质谱法、微量热法(热导计)、x射线吸收、超声或折射法来检测由二氧化碳液相色谱法产生的纯化的氙。
检测器信号用于控制三通阀，该三通阀将氙/CO2混合物引导至涡流管，以如上所述将氙与二氧化碳分离。能够使用不止一个涡流管生产高纯度氙。使用二氧化硅和活性炭吸收剂将色谱法过程产生的二氧化碳中的污染物擦洗干净，加压并且再次使用。高纯度氙中的任何残留二氧化碳都会被CO2吸收剂，例如碱石灰吸收，以生产医用级氙。
本实用新型还提供在超临界流体萃取和液态二氧化碳色谱法中有/没有任何残留氙的情况下的二氧化碳的再加压和再循环。
防止微生物传播的步骤可以在该过程的许多阶段实施，并且是本领域技术人员所熟悉的。能够使用液态二氧化碳色谱法以通过超临界流体萃取以外的，本领域技术人员已知的方法来纯化来自医疗器械的氙，包括但不限于在非超临界条件下的低温液化和惰性气体萃取(例如氮和氦)。
在本实用新型的一个实施例中，通过将液态二氧化碳色谱系统结合到将氙输送给患者的医疗器械中，能够将氙返回给同一患者。在本实用新型的另一个实施例中，按照制造和销售药物的正常药物调节方法，医用级氙能够用于其他患者。这将涉及在远离医疗器械的GMP(良好生产规范)环境中进行的纯化过程。在本实用新型的一个实施例中，氙的捕获和提取是通过将氙输送给患者的医疗器械进行的，然后将提取的氙输送到GMP设施进行纯化并随后作为药物释放。
本实用新型还提供一种通过使用液态二氧化碳色谱法，然后从二氧化碳中分离氙，由源自氙输送医疗器械的废气的被污染的氙来生产医用级氙的方法。
此外，预期可以将捕获和提取的步骤分开。在本实用新型的另一实施例中，使用不耐半压力的套筒来安置如前所述的过滤材料。该套筒由不锈钢管制成，能够承受最高80-100巴的工作压力。管的末端由塑料制成，并且允许有限的移动。这样的密封防止气体在塑料盖和不锈钢管之间泄漏。连接器将罐连接到麻醉回路的废气，并且这个废气可以被冷却并且罐可以被冷却以改善结合。出于过滤目的而安置罐的压力容器任一端具有适合盖的造型。在提取过程中，当加压的二氧化碳进入罐时，盖会略微向外移动，并且被压力容器的末端保持住，并且由于在盖和压力容器之间操作的压力容器中的密封件和罐管和塑料端之间的密封件，二氧化碳只能流过罐。如果高压提取也需要罐，这个系统克服了制造用于收集大气压气体的罐固有的问题。如果这些罐是主要压力容器，它们将太大而无法使用或将是经济的。在图1的系统中，腔室可能很小，因为捕获和提取频繁发生。但是，当捕获和提取分开时，罐必须大一些以容纳足够的氙以使运输更加经济，因此壁张力更高，并且端压力可能非常高，超过4吨。在这个系统中，不锈钢管可很好地保持压力和环向应力，并且由于其包含在壳体内而壁薄，因此仅需1.5的安全系数。端部本质上是自由浮动的，因此压力保持在压力容器的端部而不是在管和盖之间的连接处。通过这种方法，维持罐内部的压力，并且气体只能流过罐。在具有耐压罐的其他系统中，在罐外部需要气体以平衡透壁压力，这可能导致气体通过罐外部和吸收从操作环境转移的污染物，这不受控制。
本实用新型还提供具有密封的浮动端盖的耐压不锈钢管的使用，以容纳作为罐的过滤材料，从而在加压到二氧化碳的临界压力以上时，端盖移动并被压力容器的末端保持，罐内保持超临界二氧化碳的流动。
氙的有限丰度(abundance)意味着氙在全身麻醉中的使用将受到限制，而药物的使用仅限于那些得益于其神经保护作用的患者，例如新生儿缺氧性脑病、心脏骤停后的缺氧性脑病、心脏手术、蛛网膜下腔出血、中风和外伤性脑损伤，然而还设想了其他需要神经保护的适应症。这种情况需要长期使用氙，并且通常在无法进行麻醉气体清除的重症监护单元进行。因此，氙输送医疗器械需要能够将氙捕获并重新输送给患者，净化患者的气体量以去除呼出的污染物和呼吸回路/系统产生的污染物，以及在停止氙和“洗净”时，捕获和处理氙，以供其他患者使用。
本实用新型的一些方面和实施例可以服务于所有三种情况。它能够捕获氙并且将其重新输送到医疗器械，而无需专门净化。它能够捕获和纯化氙，然后再将其作为医疗器械的一部分再次输送给同一名患者。它能够与医疗器械分开纯化氙，这是符合药物法规要求的过程的一部分，因此产品可以输送给另一位患者。
本实用新型使用加压系统，该加压系统在组合时是热力学有效的——使用压力变化，该压力变化是驱动分离的系统的一部分。由于压力，所有组件都很小，并且需要的冷却最少，因为这通常是通过对工作流体减压来实现的。
不同的方面和实施例可以一起使用或分开使用。
具体实施方式
通过例举，在附图中更具体地示出了本实用新型。
足够详细地描述示例实施例，以使本领域普通技术人员能够具现和实现本文描述的系统和过程。重要的是要理解，可以以许多替代形式来提供实施例，并且不应将其解释为限于在此阐述的示例。
因此，可以以各种方式修改实施例并且采取各种替代形式，而其特定实施例在附图中示出并且在下面作为示例被详细描述。不旨在限于所公开的特定形式。相反，应包括落入所附权利要求书范围内的所有修改、等同形式和替代形式。在整个附图和适当的详细描述中，示例实施例的元件始终由相同的附图标记表示。
除非另有定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语) 都应按照本领域的惯例进行解释。将进一步理解的是，除非在此明确地定义，否则通用用法的术语也应被解释为相关领域中的惯常术语，而不是理想化或过度形式化的含义。
基于本实用新型的可能实施例的以下示例，本领域的普通技术人员将理解本实用新型的许多可能的应用和变化。
图1显示了氙气闭环呼吸系统，该系统具有使氙至回路中的捕获、提取和重新输送。
可以预料，尽管将图1中描述的这个系统应用于循环系统(circle system)，但在其他麻醉系统，例如反射器系统(reflector system)或体外循环机氧合器中，能够使用相同的系统将回收的氙输送到气流中。
氙输送输送医疗器械能够是循环系统、反射器或体外循环机氧合器。
氧1在电子控制2下通过伺服阀输送到麻醉回路中。氙3在电子控制下通过电磁阀或压电喷射阀4输送到回路。具有由医务人员设定的目标浓度的负反馈回路的电子控制(未显示)由压力监测5和气体监测6系统确定。氧/氙混合物通过吸气式单向阀7向下通过回路的吸气支路。气体监测系统检测回路患者端的氙、二氧化碳和氧的浓度。这是通过负压系统来执行的，从患者y形件中去除恒定的气体流。该气体的大部分返回到患者回路(未显示)。呼气气体沿呼气支路向下流向呼气式单向阀8和压力传感器5。这个读数用于设定排气阀9的背压。卸压阀10保护回路免受超压。一些呼气气体通过排气阀(可调限压阀)9排出，其余的则通过二氧化碳吸收器11到达呼吸机/气囊组件，在此使用机械装置(呼吸机)或手动装置(气囊)在通风循环中对循环加压，以产生吸气和呼气。然后，这些再循环的气体通过气体喷射器循环回到吸气支路，在此处可以添加其他气体以调节系统体积(进而调节压力)和气体浓度。
来自排气阀9的废气沿废气支路向下流到可承受73巴以上的超临界二氧化碳压力的两个收集腔室12a、12b中的一个。在一个优选实施例中，腔室的工作压力为100巴，并且容器由316不锈钢制成。每个收集室由两个选择阀13a、13b和两个分区阀14a、14b控制。这些选择阀确保将每个腔室设置为接收来自排气阀9的气体并将其连通空气，吸入或麻醉气体清除系统(AGSS)或接收来自泵15和加热器16的超临界二氧化碳并且将其通过到背压调节器17。腔室12a、12b可以具有单个输入和输出，废气和超临界流体都可以通过该输入和输出，或者可以具有单独的用于废气和超临界流体的输入。在一个优选实施例中，由于废气和超临界流体所需的不同压力和流速，所以将单独的输入和输出用于超临界流体和废气。选择阀13a、13b、14a和14b确保每个腔室12a、 12b仅对废气或超临界流体两者中的一个开放，并且确保一个腔室12a或12b 暴露于废气，而另一腔室12b或12a暴露于超临界流体。阀门的控制处于电子控制下(未显示)。如图1所示，废气和超临界流体的流动可以在相同方向上，在一个优选的实施方案中，也可以在不同方向上。这提高了超临界流体对氙的解吸速率并且增加了吸收能力。
使用腔室将氙捕获到承受压力能够高于二氧化碳临界压力的过滤材料上。
使用两个腔室，使得一个腔室暴露于氙输送医疗器械的废气中，另一个暴露于超临界二氧化碳中以进行提取。
在腔室的任一端使用单个开口，以使来自氙输送医疗器械的废气和超临界二氧化碳都通过，以便从腔室内的过滤材料中提取氙。
在腔室的任一端使用单独的开口，一个用于使来自氙输送医疗器械的废气通过，另一个用于使超临界二氧化碳通过，以便从包含在腔室内的过滤材料中提取氙。
腔室12a、12b填充有吸收氙气的过滤材料17a、17b。腔室可以被冷却，并且废气被从室温冷却至下降到-50摄氏度的温度(未示出)以改善结合。过滤材料可以包括但不限于硅胶、沸石、金属有机骨架或金属掺杂的二氧化硅/ 沸石，最优选地为金属(银或锂)掺杂的气凝胶。当腔室连接至废气时，过滤材料可逆地与来自排气阀9的废气的氙气结合，并且当暴露于超临界二氧化碳流时释放氙气。
二氧化碳由加压缸18、动力阀19和单向阀20a提供给泵15，泵15将二氧化碳加压至高于73巴，尽管较低的压力可以用于液态二氧化碳的提取。然后通过加热器16将液体加热到临界温度以上，以形成超临界流体。超临界流体在耐压腔室12a或12b中接触过滤材料13a或13b，溶解氙以形成超临界溶液。来自患者或呼吸系统的任何非极性污染物也可能被过滤材料吸收，并且被超临界溶液解吸。超临界溶液进入背压调节器17，并且通过压力监测器22减压进入容积缓冲容器21。超临界溶液通过减压阀23进一步减压，以通过涡流管24中的入口节流限制进入涡流管气体分离器。节流限制处的切向进入和降压，以及在氙出口端25处的节流阀处的气体反射，导致气流分成在一端25处的富氙气流，和另一端26处的贫氙的二氧化碳流。贫氙气流通过单向阀20b 到达泵15进行再循环。系统的容积是来自作用在二氧化碳入口阀19上的缓冲容器21的压力的受控的负反馈。
能够关闭涡流气体分离器的富氙出口25处的节流阀，直到气流中有足够的氙以允许分离为止，并且能够与系统中氙的数量成比例地打开。这个浓度可以在选择阀13a或13b和涡流管24的任何位置通过超声波、热导计或折射率来检测。
富氙气流通过二氧化碳吸收器27，并且被存储在容器28中，准备在医师目标电子控制和来自患者气体检测器6的负反馈下通过电磁阀或压电阀4重新输送到患者回路中，并且通过二氧化碳吸收体以除去任何残留的二氧化碳29。
图2显示了通过液态二氧化碳纯化氙的方法。
具有液相和汽相18(在室温下约为55巴)的加压钢瓶中所含的二氧化碳通过动力阀19和单向阀20a到达冷凝器101，以将二氧化碳冷却至-10摄氏度，尽管也能够使用确保液态二氧化碳的其他温度和压力。冷的液态二氧化碳流至液态二氧化碳泵102，其将压力增加至70巴，但是也能够使用其他液态二氧化碳压力。流体流经加热器103，使温度升高到二氧化碳的临界温度31摄氏度以上。在一个优选的实施方案中，将流体加热到50摄氏度。超临界二氧化碳传送到旋转六通喷射阀104。这个喷射阀连接至充满提取的氙的固定容积回路105，该氙具有容纳在加压容器107中的来自患者或呼吸系统106的污染物，压力为70巴，温度低于17摄氏度，因此氙为液体。能够使用确保液态氙的其他温度和压力。在旋转阀104的填充设定期间，液态氙绕回路被泵送108，然后在旋转阀104的负荷设定期间，阀转动并且将回路连接至来自泵102的超临界二氧化碳流。这个流将氙/污染物106的团注入填充有固定相109的色谱柱 108中。在一个优选的实施例中，固定相是普通二氧化硅，但是如本领域技术人员已知的，可以使用其他正相和反相固定相。
氙106在通过柱108的过程中由来自泵102的二氧化碳流驱动，通过其与固定相109的相互作用而从污染物中分离出来。离开柱后，检测器110立即检测稀释在二氧化碳中的纯化氙。该检测方法能够是质谱法、微量热法(热导计)、 x射线吸收法、超声法或折射法，但是也能够使用本领域技术人员已知的其他检测系统。当检测到氙团时，电子控制器(未示出)，通常是可编程逻辑控制器，激活三通阀112以将氙和二氧化碳输送到收集系统中。氙气和二氧化碳首先通过背压调节器111，然后通过三通阀112进入带有压力传感器114的收集缓冲器113。当缓冲器113中有足够的压力时，氙/CO2混合物通过动力阀115 和减压阀116进入涡流管气体分离器117。涡流管气体分离器借助密度将氙与二氧化碳分离，氙在一端118经由节流阀排出，二氧化碳经由另一端119排出。将来自118的高氙部分通过苏打石灰120，以除去任何残留的二氧化碳，先通过动力阀121再通过冷凝器122并且储存在容器123中。这个过程可能需要增加氙的压力(泵未示出)。可以串联使用多个涡流管气体分离器，在苏打石灰提高之前氙气部分的纯度。
二氧化碳离开涡流管气体分离器119，穿过单向阀124和充满活性炭125 的捕获室126，以洗净任何污染物，然后穿过另一个单向阀，返回冷凝器101 进行再循环。
离开色谱柱的没有氙的二氧化碳将通过背压调节器111、三通阀112，并且直接经由单向阀128和充满活性炭125的捕获室126再循环，以去除污染物。
可以采取其他步骤以去除微生物污染物、包装和提供氙气，以备再次用作医用气体。这些步骤未示出，但是为本领域技术人员所熟悉。
尽管本文已经参照附图详细公开了本实用新型的说明性实施例，但是应当理解，本实用新型不限于所示的精确实施例，并且本领域的技术人员可以在不脱离本实用新型范围的情况下在其中进行各种改变和修改。

Claims (23)

1.用于从使用氙麻醉剂的医学环境中回收氙麻醉剂的氙麻醉剂回收装置，所述医学环境使用医疗器械输送氙麻醉剂，其特征在于：所述氙麻醉剂回收装置包括过滤材料容器，所述过滤材料容器包括从所述医学环境中产生的气体能够通过的过滤材料，所述过滤材料配置为使氙麻醉剂能够可逆地结合至其上；所述氙麻醉剂回收装置进一步包括能耐受超过二氧化碳的临界压力的容器，所述过滤材料容器能够放置在所述能耐受超过二氧化碳的临界压力的容器中以通过将所述过滤材料暴露于超临界流体将氙麻醉剂溶解形成超临界溶液来从所述过滤材料中提取氙，其中所述氙麻醉剂回收装置进一步包括用于自所述超临界溶液中分离氙麻醉剂的涡流管气体分离器。
2.如权利要求1所述的氙麻醉剂回收装置，其特征在于：所述过滤材料容器连接至或能够连接至一超临界二氧化碳源以通过超临界二氧化碳自所述过滤材料上提取氙麻醉剂。
3.如权利要求2所述的氙麻醉剂回收装置，其特征在于：所述氙麻醉剂回收装置进一步包括一超临界二氧化碳源。
4.如权利要求1所述的氙麻醉剂回收装置，其特征在于：所述过滤材料容器连接至或能够连接至一麻醉机或医疗装置的排气口，从而使含氙的废气通过所述过滤材料容器中的所述过滤材料以自废气流中结合氙。
5.如权利要求1所述的氙麻醉剂回收装置，其特征在于：所述过滤材料容器能够耐受超过超临界二氧化碳的压力。
6.如权利要求1所述的氙麻醉剂回收装置，其特征在于：所述过滤材料容器不能够耐受二氧化碳的临界压力。
7.如权利要求1所述的氙麻醉剂回收装置，其特征在于：所述过滤材料包括硅胶、沸石、金属有机骨架、金属掺杂的二氧化硅/沸石中的一种。
8.如权利要求1所述的氙麻醉剂回收装置，其特征在于：所述过滤材料容器包括不锈钢管。
9.如权利要求1所述的氙麻醉剂回收装置，其特征在于：所述氙麻醉剂回收装置包括具有密封且浮动的端盖的管，以容纳所述过滤材料。
10.如权利要求1所述的氙麻醉剂回收装置，其特征在于：所述氙麻醉剂回收装置进一步包括用于自二氧化碳中分离氙的装置。
11.如权利要求1所述的氙麻醉剂回收装置，其特征在于：所述氙麻醉剂回收装置进一步包括用于从污染物中色谱分离氙的装置。
12.如权利要求1所述的氙麻醉剂回收装置，其特征在于：所述氙麻醉剂回收装置包括一或多个色谱柱。
13.如权利要求1所述的氙麻醉剂回收装置，其特征在于：所述氙麻醉剂回收装置进一步包括用于吸收二氧化碳的碱石灰。
14.如权利要求1所述的氙麻醉剂回收装置，其特征在于：所述氙麻醉剂回收装置进一步包括用于去除气态污染物的装置。
15.如权利要求1所述的氙麻醉剂回收装置，其特征在于：所述氙麻醉剂回收装置进一步包括用于去除微生物污染物的装置。
16.用于从使用氙麻醉剂的医学环境中回收氙麻醉剂的氙麻醉剂回收装置，所述医学环境使用医疗器械输送氙麻醉剂，其特征在于：所述氙麻醉剂回收装置包括从所述医学环境中产生的气体能够通过的过滤材料，所述过滤材料配置为使氙麻醉剂能够可逆地结合至其上；所述过滤材料能够暴露于超临界二氧化碳流中以形成包括氙麻醉剂的超临界溶液，其中，所述氙麻醉剂回收装置进一步包括用于对所述超临界溶液减压以分离氙麻醉剂的装置。
17.如权利要求16所述的氙麻醉剂回收装置，其特征在于：所述氙麻醉剂回收装置包括用于将所述超临界溶液分离为富氙气流和贫氙的二氧化碳流的涡流管气体分离器。
18.如权利要求17所述的氙麻醉剂回收装置，其特征在于：所述氙麻醉剂回收装置包括多个串联以增加富氙气流的纯度的涡流管。
19.如权利要求17所述的氙麻醉剂回收装置，其特征在于：所述氙麻醉剂回收装置包括用于对在所述超临界溶液进入所述涡流管气体分离器时对所述超临界溶液减压的减压阀。
20.如权利要求17所述的氙麻醉剂回收装置，其特征在于：所述氙麻醉剂回收装置包括用于所述富氙气流能够通过的二氧化碳吸收体。
21.如权利要求16所述的氙麻醉剂回收装置，其特征在于：所述过滤材料设置在一容器中。
22.如权利要求21所述的氙麻醉剂回收装置，其特征在于：所述容器能够耐受的压力超过73巴。
23.如权利要求21所述的氙麻醉剂回收装置，其特征在于：所述容器能够耐受的压力不超过73巴，所述氙麻醉剂回收装置进一步包括能够耐受超过73巴的压力的另一容器。
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