[发明专利]外壳和外壳组件及用于使对象的肺换气的布置

说明书

技术领域

本公开大体而言涉及用于去除呼吸气体流的不想要的呼吸气体组分的物质的外壳和外壳系统。该外壳包括：用于接收物质的第一空间；第一壁，其包围第一空间的部分；第一端，其操作地连接到第一壁且包围第一空间的部分，第一端包括用于与第一空间气体连通的第一开口；以及，第二端，其与第一端相对，操作地连接到第一壁且包围第一空间的部分，第二端包括用于与第一空间气体连通的第二开口。该外壳还包括：第一通道，其在第一端与第二端之间用于引导气体流。本公开还涉及一种使对象的肺换气的布置。

背景技术

麻醉机被优化为使用挥发性麻醉剂液体来给予患者麻醉剂。在这样的系统中，麻醉剂汽化且以受控制的方式混合到呼吸气流内以提供气体混合物用于麻醉患者以进行外科手术。最常用的挥发性麻醉剂为卤代烃链，诸如氟烷、安氟醚、异氟烷、七氟烷和地氟烷。此外，氧化亚氮(N2O)能算在这组挥发性麻醉剂内，尽管氧化亚氮的高蒸气压力造成氧化亚氮在高压气体柱体中自发地汽化，但是由此，其能直接作为气体与氧气混合。仅氧化亚氮的麻醉效力很少足以麻醉患者且因此使用另一挥发性试剂来辅佐它。

由于挥发性麻醉剂较为昂贵，它们为有效温室气体且还对大气臭氧层有害，所以麻醉机被发展为最小化这些气体的消耗。为了保持患者麻醉，需要限定的对于麻醉剂的大脑分压。此分压通过使在肺中的麻醉剂分压保持充足来维持。在稳态期间，肺和身体的分压相等，且在血液与肺之间并未发生麻醉剂的净交换。但是，为了提供氧气且消除二氧化碳，需要持续肺换气。

麻醉机被设计成向患者提供氧气且消除二氧化碳(CO2)，同时保留麻醉气体。为了满足这些目的，使用再呼吸回路。在此患者中，呼出的气体重新引入以吸入。在重新吸入之前，必须从气体去除二氧化碳，这利用二氧化碳吸收体来进行。在吸入之前，基于患者的需求，向该气体供应额外氧气和麻醉剂。在此布置中，添加到再呼吸回路的额外气体流可小于0.5 L/min，但患者换气可为5-10 L/min。这样的肺换气使用换气机以超压推动吸入气体到患者肺且然后允许其从加压的肺被动地流出到呼吸回路来实现。

换气将呼吸回路氧气运送到肺用于摄取以在人体新陈代谢中燃烧。其产物为CO2，其由血液循环运输到肺，从那里，其随着呼出气体运送出来。在再吸入之前，引导该气体通过用于CO2去除的吸收体。有效CO2去除需要呼吸气体与去除物质的密切接触。为了提供较大的接触面积，去除物质因此为填充匣盒(cartridge)的颗粒的多孔结构的表面。此颗粒结构的形式由流动阻力引导，其限制是呼吸回路的一个关键设计目的。在优化用于最小阻力的吸收体中，通过堆叠颗粒的气体流路径较短且流动分配到较宽区域。在这样的结构中，气体由于大的表面积而缓慢地流动，从而提供用于在气体与吸收剂颗粒之间反应的时间。

吸收体倾向于在颗粒上方具有空的空间。如果对吸收体的气体入口和出口将对准以允许穿过该匣盒的水平流动渗透，则流动将倾向于此空的空间且CO2将泄漏通过而不会变得被吸收。因此，气体流必须总是在竖直方向穿过吸收剂渗透。

在与吸收体反应时发生CO2吸收。一旦夹带CO2的气体流遇到反应性吸收剂，则开始此反应。使用新鲜的吸收体，这在到吸收体的气体入口上发生。图1呈现在横坐标1上的CO2浓度和在纵坐标2上的吸收体高度。浓度为4的夹带CO2的气体3在吸收剂的顶部高度5处进入吸收体。当在吸收剂内渗透一定距离时，浓度如由曲线6所示地减小至零。由于吸收剂的颗粒结构，这种吸收更精确地从靠近气体入口的层开始。曲线6的此竖直高度称作转移区。在转移区开始处的气体CO2浓度为入口浓度且在末端处，其为零。在转移区之间，浓度从入口浓度逐渐地下降为零。一旦发生了CO2吸收，损耗反应性吸收剂。因此，在入口处不再发生吸收，这推动转移区沿着吸收体内的气体流路径向前，如所示的连续曲线8、9、10那样。

当转移区的前缘到达吸收体床11的另一端时，气体流以增加的部分渗透穿过吸收体，但不使得CO2被吸收，从而增加从吸收体13流出的气体的CO2浓度12。当传递的气体的CO2浓度到达最大允许浓度14时，必须更换吸收体。通常，此限制在0.5%至1%之间变化。但在此点，吸收体具有留在转移区中的大量剩余吸收容量。