CN112703028B 用于感应加热式麻醉剂气化器的系统和方法 （通 用电气精准医疗有限责任公司）

2021.03.10PCT/US2019/0514352019.09.17WO2020/060992EN2020.03.26US5243973A,1993.09.14GB2255912A,1992.11.25用于感应加热式麻醉剂气化器的系统和方法本发明提供了用于将麻醉剂递送到患者的2第二气体通道，所述第二气体通道被构造成使所述医2.根据权利要求1所述的系统，其中所述加热元件是定位在所述气化室外部的感应加基于相对于所述栅格的测量温度的所述栅格的期望温度和/或相对于所述液体麻醉剂5.根据权利要求4所述的系统，其中所述栅格的所述测量温度由联接到所述栅格的温6.根据权利要求4所述的系统，其中使得所述控制器基于所述栅格的所述期望温度相对于所述栅格的所述测量温度来调节提供给所述加热元件的所述功率量的所述指令包括基于所述栅格的所述期望温度来确定所述加热元件的响应于所述栅格的所述测量温度低于所述栅响应于所述栅格的所述测量温度高于所述栅第一比例阀，所述第一比例阀设置在所述第一气体通道内并且被构8.根据权利要求7所述的系统，其中所述第二气体通道将所述第一气体通道从所述第蒸气递送通道，所述蒸气递送通道联接在所述气化室的顶部部分与第一气体通道之第二比例阀，所述第二比例阀设置在所述蒸气递送通道内并3基于所测量的麻醉剂浓度相对于期望的麻醉剂浓度来调节所述第一比例阀和所述第11.根据权利要求10所述的系统，其中所测量的麻醉剂浓度由联接到所述接合部下游且其中使得所述控制器基于所测量的麻醉剂浓度相对于所述期望的麻醉剂浓度来调节所述第一比例阀和所述第二比例阀中的一者或多者的所述位置的所述指令包括存储在非暂基于所述期望的麻醉剂浓度，确定第一打开位置作为所述第一比操作麻醉系统，其中所述第一比例阀被命令至所述第一比例调节一个或多个阀以调节由所述麻醉剂气化器输出使所述医用气体的一部分通过第二气体通道从所述第一气体通道经由所述气化室的初始地向所述感应加热元件供应最大功率以将所述栅格从环境基于所述栅格的所述测量温度与所述期望温度之间的差值进一步调节供应给所述感14.根据权利要求13所述的方法，其中基于所述栅格的所述测量温度与所述期望温度之间的所述差值来调节供应给所述感应加热元件415.根据权利要求12所述的方法，其中调节所述一个或多个阀以调节由所述麻醉剂气将第一比例阀致动到基于浓度设定值确定的第一位置，所述第一比将第二比例阀致动到基于所述浓度设定值确定的第二位置，所述第二基于由所述麻醉剂气化器输出的所述麻醉剂的所述浓度与所述浓度设定值之间的差值来调节所述第一比例阀和所述第二比例阀中感应加热线圈，所述感应加热线圈在所述气化室的外部布置在与控制器，所述控制器将可执行指令存储在非暂态存储器中，所向所述感应加热线圈供应功率以将所述网状栅格加热至基于所述气化室内的麻醉剂将所述阀致动到基于将输出到所述患者呼吸回路的麻醉剂的期望浓度选择的阀设置；基于对应的电子反馈信号调节供应给所述感应加热线圈的功率和所述阀设置中的每使所述医用气体的一部分通过第二气体通道从所述第一气体通道经由所述气化室的操作所述泵以基于来自所述液位传感器的输出将所述气化室中的所述麻醉剂的所述多个垂直线，所述多个垂直线以一系列相等间隔开多个水平线，所述水平线垂直于所述垂直线并5多个圆形线，所述多个圆形线被布置成水平对齐且相等地19.根据权利要求18所述的系统，其中所述多个圆形线中的每个圆形线与单个共面集合的所有所述水平线和单个同心集合的所有所述20.根据权利要求18所述的系统，其中所述网状栅格还包括在所述网状栅格的基座处6[0013]图7是示出用于控制经由包括加热元件的麻醉剂气化器系统递送到患者的气化麻7[0014]图8是示出用于控制麻醉剂气化器系统的加热元件的输出功率的方法的示例性实[0015]图9是示出用于制造栅格的方法的示例性实施方案的流程图，该栅格被构造成容贮槽递送到次级室，其中液体麻醉剂通过加热器整体沸腾以使麻醉剂气化并对次级室加[0021]图1A至图1C示出了根据本发明的示例性实施方案的麻醉机的视图。图2示出了可包括在图1A至图1C的麻醉机中的麻醉剂气化器系统的第一实施方案。图3示出了可包括在根据图9的示例性方法进行制造。可使用图6所示的示例性加热器控制回路并根据图8的示例性方法来加热栅格。由麻醉剂系统产生的气化麻醉剂的量可使用图5的示例性试剂递送8[0023]麻醉机100还包括呼吸气体模块1、一个或多个患者监测模块(诸如患者监测模块和/或一氧化二氮)从吸气端口(定位在与吸气止回阀23相同的位置处)离开机器并行进到[0026]在麻醉剂气化器14的操作期间，操作者(例如，麻醉师)可通过调节从气体源(例包括被构造成致动麻醉机100的一个或多个流量控制阀的模拟和/或数字调节转盘和/或其二部分气体能够从气体源流过麻醉剂气化器14以在流到吸气端口之前与气化麻醉剂混合。9被控制器用于提供对提供给患者的麻醉量的闭环反[0029]呼吸机12可以任选地联接到包括多个管(例如，气体通道)的呼吸回路(未示出[0030]在呼吸回路联接到气道的状态期间，麻醉剂和/或新鲜气体(不含麻醉剂)可经由口的流动。控制器140可经由麻醉显示装置15和/或患者监测显示装置16来显示麻醉机100浓度，并且可基于查找表确定与期望的麻醉剂浓度相对应的所述一个或多个阀的打开量，表面上方流动)、鼓泡法(其中载气向上鼓泡穿过液体麻醉剂)或气体/蒸气共混机(其中使[0037]加热元件208定位在气化室202的外部，诸如与壳体204的下部部分直接接触(例热元件208可定位在气化室202的内部和/或至少部分地集成在壳体204内。加热元件208可择性地加热栅格206，而不会自身变热并且/或者不会直接加热麻醉剂气化器系统200的附[0038]气化室202的下部部分被示出为保持液体麻醉剂210，该液体麻醉剂从贮槽222经提供的过量液体麻醉剂210可经由液体回流管线215返回到贮槽2[0040]导管214还可包括联接在截流阀218与气化室202之间的止回阀219。止回阀219可[0041]控制器225可响应于从液位传感器224接收的测量结果而选择性地激活泵220以从一较低阈值水平和第二较高阈值水平限定。第一阈值水平可以为被校准以保持栅格206与液体麻醉剂210的表面之间的最小距离从而实现期望的气化特性的液体麻醉剂的预定非零响应于麻醉剂210的水平达到第一较低阈值水平而激活泵220，并且响应于麻醉剂210的水量的液体麻醉剂的水平和/或所测量的液体麻醉剂水平的变化速率而选择的占空比激活泵后控制器225可以所选占空比激活泵220，该占空比可随着所测量的液体麻醉剂的水平和/送到气化室的麻醉剂的体积，这对于气化器运行时间/维护分析(保养量度)、液体泄漏检多个气体管道(例如，经由图1C所示的管道连接件46)和/或一个或多个气体保持圆筒(例可变阀，其可由控制器225在从完全打开位置到完全闭合位置的范围内的多个位置之间进[0043]第一质量流量传感器241可联接到第一比例阀243下游的第一气体通道236，以测[0044]第二气体通道238在第一流量传感器241与减压阀242之间从第一气体通道分支出调节器242可以控制第二气体通道238内的气体压力。第二气体通道238可包括设置在其中可以为响应于来自控制器225和/或麻醉剂气化器系统200的操作者(例如，麻醉师)的输入[0045]经由第二气体通道238递送的载气流过位于气化室202的底部附近并且完全浸没在液体麻醉剂210内的栅格206，以形成多个气泡212。所述多个气泡212穿过液体麻醉剂212的尺寸可被选择成在减小背压(例如，栅格206上的压降)的同时使与液体麻醉剂210接大表面积与体积之比使得每个气泡能够被液体麻醉剂210的蒸气完全饱和。除了气泡尺寸之外，液体麻醉剂的气化受到气泡212在液体麻醉剂21O中花费的时间量(其可通过控制气化室202中的液体麻醉剂210的水平来控制，如上所述)以及气泡212与液体麻醉剂210之间式的相变的气化潜热可经由与加热栅格206直接接触来提供，同时逐步形成每个气泡212。气化潜热冷却而不提高气泡212和/或液体麻醉剂210的温度。又如，当期望的麻醉剂流速三气体通道240被示出为包括歧管加热器254内的截流阀250和第二比例阀252。截流阀250许气体流过截流阀250的打开(例如，完全打开)位置或防止(例如，阻止)气体流过截流阀化麻醉剂)和来自气化室202的蒸气(包含被气化麻醉剂饱和的载气)在第一气体通道236与第三气体通道240之间的接合部处和下游混合。该混合气体然后可经由呼吸回路的吸气分与第三气体通道240的接合部的下游的第一气体通道236，以测量离开麻醉剂气化器系统传感器256可以为将合适波长(例如，红外)的光透射穿过混合气体并且基于混合气体对光碳或氧气相对于新鲜气体流中供应浓度的二氧化碳或氧气的置换来测量麻醉剂的浓度的221的所测量的液体麻醉剂210在贮槽222内的水平，该液位传感器可以为例如红外液位传感器；来自联接到气化室202的上部部分的压力传感器230的所测量的气化室202内部的蒸气压(P气体)；来自联接到止回阀248上游的第二气体通道238的压力传感器的所测量的新202内部的蒸气温度(T气体)；来自联接动器基于所接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令来调节麻醉剂气化器系统200的器225，该用户输入装置操作地连接到控制器并且因此被配置为将输入信号传输到控制器将哪种麻醉剂当前容纳在气化室202中的指示输入到控制器。Pb可由环境压力传感器测量或进行估计。所计算的浓度可用作例如针对由浓度传感器256测量的麻醉剂浓度的合理性[0054]气化室302的下部部分被示出为保持液体麻醉剂310，该液体麻醉剂从贮槽322经由导管314和泵320供应。液体麻醉剂310可以为例如地氟烷或具有类似挥发性的另一种液320可使气化室302与贮槽322脱离，使得贮槽322能够在麻醉剂气化器系统300正在使用时提供的过量液体麻醉剂310可经由液体回流管线315返回到贮槽3[0056]导管314还可包括联接在截流阀318与气化室302之间的止回阀319。止回阀319可[0057]控制器325可响应于从液位传感器324接收的测量结果而选择性地激活泵320以从一较低阈值水平和第二较高阈值水平限定。第一阈值水平可以为被校准以保持栅格306与液体麻醉剂310的表面之间的最小距离从而实现期望的气化特性的液体麻醉剂的预定非零响应于麻醉剂310的水平达到第一较低阈值水平而激活泵320，并且响应于麻醉剂310的水量的液体麻醉剂的水平和/或所测量的液体麻醉剂水平的变化速率而选择的占空比激活泵后控制器325可以所选占空比激活泵320，该占空比可随着所测量的液体麻醉剂的水平和/送到气化室的麻醉剂的体积，这对于气化器运行时间/维护分析(保养量度)、液体泄漏检加热栅格306，气化潜热可被提供用于从麻醉剂的液体形式到蒸气的相变并且保持液体麻如连续可变阀，其可由控制器325在完全打开位置和完全闭合位置的范围内的多个位置之第二气体通道340可穿过壳体304的顶部处或附近的开口并与第一气体通道336形成接合部[0061]第二气体通道340还包括位于止回阀348下游的歧管加热器354内的截流阀350和当命令信号而被致动到允许气体流过截流阀350的打开(例如，完全打开)位置或防止(例例阀352的打开程度增加，从气化室302流到第一气体通道336(例如，经由第二气体通道[0062]不包含气化麻醉剂的新鲜气体流和来自气化室302的气化麻醉剂在接合部342处输出的麻醉剂浓度可通过所测量的上游超声流量传感器341和下游超声流量传感器344之342的下游的第一气体通道336。浓度传感器356可以为被配置为测量混合气体中的麻醉剂的光透射穿过混合气体并且基于混合气体对光的吸收来确定麻醉剂的浓度的光学传感器。氧化碳或氧气的置换来测量麻醉剂的浓度的二氧化碳或氧气传感器。浓度传感器356可以向控制器325输出指示混合气体中的所测量的麻醉剂浓度(例如，麻醉剂蒸气的浓度)的信321的所测量的液体麻醉剂310在贮槽322内的水平，该液位传感器可以为例如红外液位传感器；来自联接到气化室302的上部部分的压力传感器330的所测量的气化室302内部的蒸气体流压力(P1)；来自联接到气化室302的上部部分的温度传感器332的所测量的气化室302内部的蒸气温度(T气体)；来自联接动器基于所接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令来调节麻醉剂气化器系统300的器325，该用户输入装置操作地连接到控制器并且因此被配置为将输入信号传输到控制器[0068]接下来，图4A至图4B分别示出了可包括在麻醉剂气化器系统中的气化室402的第一剖视图400和第二剖视图450。气化室402是图2所示的气化室202和/或图3所示的气化室[0069]栅格406被示出为设置在气化室402内，诸如设置在气化室402的壳体404的内部线圈的加热元件408(其可以为例如图2所示的加热元件206或图3所示的加热元件306)感应加热。栅格406在壳体404内的定位以及因此相对于加热元件408的定位可被优化以针对给加热元件408之间的相对大的径向距离也可导致栅格406的相对低和/或慢的温度升高。因基本上围绕栅格406(其中壳体404定位在[0070]栅格406可由线(或杆)网和基座410构成。基座410可特别成形为与气化器的气化导率材料诸如不锈钢构成。栅格406包括具有沿z方向(相对于参考轴499)延伸的长度的多周边处结束(例如，最外部的圆形线)。共面集合在x方向和y方向上对齐并且垂直分布(例[0072]水平线414以一系列共面集合(例如，在相对于参考轴499的x-y平面中)从圆柱形[0073]垂直线412以一系列相等间隔开的同心集合从圆柱形腔418径向分布到栅格406的410和过滤件可形成连续件。过滤件可被构造成接纳载气流并且可在液体麻醉剂内生成气[0075]相对于由固体金属块构成或完全由高度多孔金属过滤器构成的结构，栅格406的在加热元件408通电时快速加热至期望的操作温度，并且使得栅格406能够在加热元件408接到第二圆形栅格结构的第二圆形栅格的相应相交点(在与第二圆形栅格结构的垂直线相对的一侧上)来将第一圆形栅格结构焊接到第二圆形栅格结构。一旦将所有圆形栅格结构栅格的线直径和/或间距可以有多小的限制，从而导致可减少或减缓液体麻醉剂的气化的气化室和/或针对不同的期望特性以大规模和低成本制造多种不同[0082]在904处，生成栅格的3D模型的多个2D切片。切片可在印刷机接口计算设备上生切片成具有合适厚度(诸如0.1mm至3mm范围内的厚度)的数[0084]印刷设备可以为被配置为印刷金属和/或其他高磁导率材料诸如铝或不锈钢的合形栅格)以及从第一圆形栅格延伸的第一组垂直线(从而可共同形成第一圆形栅格结构)；[0089]因此，上文相对于图4A和图4B所述的栅格可使用增材制造技术诸如3D印刷来制[0090]在一个示例中，提供了一种创建适用于增材制造栅格的计算机可读3D模型的方[0091]具有由感应加热元件加热的栅格的麻醉剂气化器系统(诸如图2至图4B所示的系剂递送。例如，控制器可以为具有用于试剂递送和加热器控制的单独控制回路的比例-积器到气化麻醉剂与新鲜气体混合的接合部的流动的第二比例阀(例如，图2的第二比例阀新鲜气体流混合的接合部上游和下游的压力以及接合部上游的新鲜[0093]控制器接收用于递送的命令浓度的气化麻醉剂(例如，经由用户输入接收的试剂328所测量)和当前比例阀设置512也被输入比例阀设备模型508中。当前比例阀设置512对比例阀设置可首先与噪声变量一起通过噪声补偿块514。噪声变量包括第一压力(P1)516传感器241或图3的质量流量传感器341所测量)。噪声补偿块514可以考虑系统中可影响试剂浓度的干扰(除了比例阀位置之外)，包括例如新鲜气体和新鲜气体/气化麻醉剂混合物的压力(P1和P2)以及新鲜气体流的速度。然后控制回路可输出更新的比例阀设置526(例[0097]控制器接收感应加热栅格的命令温度(Twall-cmd)602(例如，经由[0099]接下来，图7示出了用于操作麻醉剂气化器系统以向患者递送期望浓度的气化麻醉剂的方法700，该麻醉剂气化器系统包括被浸没在气化室中的液体麻醉剂内的感应加热的控制器325根据存储在控制器的存储器中的指令并且结合一个或多个传感器(例如，图2于液体麻醉剂的气化，并且可调节一个或多个阀以控制递送到患者的气化麻醉剂的浓度。值可以为提供给患者的每体积新鲜气体/气化麻醉剂混合物中的气化麻醉剂的百分比。浓化器系统可包括用于控制通过麻醉剂气化器的气体流动的一个或多个比例阀和一个或多制器还可考虑第一比例阀的设置和/或进入气化器系统的测量新鲜气体流量(例如，如图2与保持在麻醉剂浓度设定值的该百分比内的供应给患者的麻醉剂浓度相对应的麻醉剂浓可增加第一比例阀和/或第二比例阀的打开以增加从气化室流出并递送到患者的气化麻醉可减小第一比例阀和/或第二比例阀的打开以减少从气化室流出并递送到患者的气化麻醉噪声变量诸如新鲜气体流速以及感应加热栅格的压力和/或温度来进一步调节所述一个或格来促进液体麻醉剂的气化。方法800可由控制器诸如图2的控制器225或图3的控制器325麻醉剂的类型以及在一些示例中麻醉剂浓度设定值可经由控制器的用户输入(例如，经由图2的输入装置226或图3的输入装置326)或经由另一种合适的机可例如使用比例-积分-微分控制器基于所测量的T栅格相对于期望的T栅格进一步调节驱动电器系统输出的麻醉剂的量的一致性。又如，对于具有相对高蒸气压的麻醉剂(例如，地氟T液体)之间的误差来调节供应到加热元件的功率，直到系统停用并且不再向患者供应麻醉下的高浓度麻醉剂可以高精度和简化的控制地包括第一实施例的所述系统的第二实施例中，所述栅格完全浸没在所述液体麻醉剂中，的一者或两者的所述系统的第三实施例还包括将可执行指令存储在非暂态存储器中的控述栅格的期望温度和/或相对于所述液体麻醉剂的测量温度的所述液体麻醉剂的期望温度度来调节提供给所述加热元件的所述功率量的所述指令包括存储在非暂态存储器中的另确定所述加热元件的驱动电压和频率；在所确定的驱动电压和频率处操作所述加热元件；阀设置在所述第一气体通道内并且被构造成控制所述医用气体通过所述麻醉气化器的流第一实施例至第七实施例中的一者或多者或每一者的所述系统的第八实施例还包括蒸气所测量的麻醉剂浓度相对于期望的麻醉剂浓度来调节所述第一比例阀和所述第二比例阀制器基于所测量的麻醉剂浓度相对于所述期望的麻醉剂浓度来调节所述第一比例阀和所述第二比例阀中的一者或多者的所述位置的所述指令包括存储在非暂态存储器中的另外一打开位置作为所述第一比例阀的阀设置并且确定第二打开位置作为所述第二比例阀的打开位置的打开程度小于所述第一打开位置，并且/或者将所述第二比例阀的所述阀设置述麻醉剂气化器输出的所述麻醉剂的所述浓度与所述浓度设定值之间的差值来调节所述热线圈的功率和所述阀设置中的每一者。所述系统的第一实施例还包括液位传感器和泵，另外的可执行指令存储在非暂态存储器中，所述可执行指令在被执行时致使所述控制器：操作所述泵以基于来自所述液位传感器的输出将所述气化室中的所述麻醉剂的所述水平多个圆形线，所述多个圆形线被布置成水平对齐且相等地垂直分布的多个同心共面集合。多个圆形线中的每个圆形线与单个共面集合的所有所述水平线和单个同心集合的所有所外部的感应加热元件，所述气化室包括被构造成浸没在所述液体麻醉剂中的高磁导率材料的期望温度和/或相对于所述液体麻醉剂的测量温度的所述液体麻醉剂的期望温度来调述控制器：基于所述高磁导率材料和/或液体麻醉剂的所述期望温度来确定所述加热元件率材料和/或液体麻醉剂的所述测量温度低于所述高磁导率材料和/或液体麻醉剂的所述率材料和