专利名称：试剂和n2o检测设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及检测用于麻醉设置中的卤化试剂和气体，尤其是涉及一种用于检测卤化试剂和N2O(一氧化二氮)的存在的设备。
背景技术：
当在医院环境中使用麻醉气体时，例如在急诊室，当病人和该病人最可能被附加的麻醉机被连接到一个系统时，来自该气体中的卤化试剂被清除到外部，从而将该卤化气体从手术室排出到外部环境中。通常，在手术室中使用一氧化二氮(N2O)。N2O同样被从封闭环境中清除出去。
多数医院在手术室中有清除系统，并且多数麻醉机被连接到真空系统，其将该气体从麻醉机中排出到手术室外。在手术室中，病人通常戴有咬口或者连接到一个管子，这样麻醉师可以连接CO2吸收罐并且能够将麻醉试剂和氧气注入给病人。这些各种气体被添加到病人自身的呼吸中。因为麻醉师将气体添加到该系统中，所以迟早会发生气体的溢出，并且该溢出的气体必须被清除或者进行某种处理，从而使其不能进入相邻环境中。
为了从病人的呼出中去除该麻醉气体，在现有技术中已经公开了使用一次性药筒形式的吸收单元(US 3941573，US 3867936和US5044363)，其中吸收病人的呼出。这些一次性药筒包含与其发生反应并且吸收该卤化气体的吸收过滤器。随着麻醉气体含量被吸收，该一次性药筒或容器的重量逐渐增加并且在给定时间后将不再吸收该麻醉气体。因而，在某个时间段之后或者该药筒达到某个重量之后，这些药筒被新的药筒所替换。
在现有技术中(US 5231980)也公开了一种用于从病人的呼出中恢复卤代烃的过程。为了实现该目的，该专利US 5231980公开了在排气管中使用传感器探测从吸收该卤代烃的罐中排出的麻醉剂的存在。该传感器可以由信号线连接到麻醉机，以便向麻醉师提供该吸收罐应当被更换的指示，从而能够继续麻醉剂的恢复。对于专利US 5231980中公开的设备，该罐必须由气体管道和信号线连接到麻醉机。至于该罐必须被连接到麻醉机，它被作为麻醉机的一部分，因而是笨重的和不便于携带的。
因此需要一种具有适于吸收卤化试剂的可更换罐的便携式独立系统。该便携式独立系统可以用于任何环境，包括封闭的房间，其中卤代烃可以从病人的呼出中释放。
本发明的检测设备用于不可能将麻醉气体直接送入手术室的情况，因为这样做会导致手术室中的空气在相对较短的时间周期内超过OSHA限制，例如在手术室是野战医院中的小房间或者在兽医治疗动物的动物手术室的情况下为10分钟。
发明概述本发明的卤化试剂和N2O检测设备是一种便携设备，其具有将罐状的可更换过滤器设备固定在其上的基座壳。该罐包含从混合有来自麻醉机的麻醉气体的病人的呼出中吸收卤化试剂的材料。病人的呼出被输入到该罐，其以这种方式固定到基座壳上，以使得罐的出口与基座的输入端口配合。病人的呼出在经过该罐并且通过基座的输入端口吸入后，进一步被杂质过滤器过滤。之后，该过滤的气体被导引到包含化学传感器和可选的光学传感器的测量室中。通过化学传感器检测没有被罐中的试剂吸收材料吸收的卤化试剂，而通过光学传感器检测没有被罐中的材料吸收的N2O。
如果检测到卤化试剂，那么从基座壳以可听音调的形式输出警报，以警告用户该罐中的材料不再吸收卤化试剂。基座的显示面板上的指示器也以光的形式被点亮以通知用户该罐需要更换。如果检测到N2O，同样输出一个可听警报。而且，基座的显示面板上的灯被点亮以通知用户检测到N2O。然后，用户可以采取适当的操作，关掉N2O源或者使用必要的排出系统将N2O从封闭环境中清除出去。来自病人的呼出一旦被采样和经过该测量室，就被供给到吹气机而将该空气排出到基座壳外。
因此，本发明限定了一种用于检测至少卤化试剂的存在的设备，其包括基座、可去除地耦合到基座的过滤器设备，该过滤器设备具有用于从病人或麻醉机接收包括卤化试剂的呼出空气的入口和用于输出过滤空气的出口。该基座具有开口，其适于可去除地耦合到过滤器设备的出口以接收过滤空气。该基座还容纳有用于检测过滤空气中如果存在的卤化试剂的监视器系统，和用于警告在过滤空气中存在卤化试剂的报警系统。
本发明还通过一种用于过滤具有卤化试剂的呼出空气的设备而限定，其包括具有用于接收该呼出空气的入口的过滤容器。该过滤容器包含适于吸收预定量卤化试剂的材料，并且具有用于输出被过滤空气的出口。该设备还包括基座，其具有用于接收该过滤容器出口的开口，该出口和该开口配合以将该过滤容器非永久性地固定到基座上。该基座还容纳有流体连接到该开口以接收该过滤空气并且适于检测该过滤空气中的卤化试剂的监视系统，和电连接到该监视系统以便当在该过滤空气中检测到卤化试剂时输出报警信号的报警系统。当该过滤容器被新的过滤容器更换时，该报警信号被去除。
本发明还通过一种监视病人的呼出空气的方法而限定，其包括步骤连接病人和呼吸设备，将呼吸设备的输出连接到过滤设备的输入，该过滤设备具有可去除地连接到基座的出口，该基座容纳有监视系统和报警系统。本发明的方法还使用该监视系统采样和检测由该过滤设备过滤的空气中卤化试剂的存在，当监视系统检测到该过滤空气中有卤化试剂时使用该报警系统输出警报，以及当检测到输出警报时更换该过滤设备。
本发明的另一方面是从该呼出空气中检测N2O。
参照以下对本发明的说明并结合附图，本发明将变得清楚，并且本发明本身会更好理解，其中图1是本发明的设备的组装视图；图2是示出了从本发明的设备的基座部分升高该罐部分的透视图；图3是如图2所示的罐的底部的平面图；图4是图2的罐的底部的透视图，特别示出了用于将该罐耦合到基座的机构；图5是本发明的设备的另一视图，其中该罐被从基座分离，并且基座半打开以显示其中容纳的各个部件；图6是在本发明设备的基座部分中容纳的各个部件的分解图；图7是在本发明的基座中容纳的各个组件的不同视图；
图8是在本发明设备的基座中容纳的各个部件的另一分解图；图9是示出了用于提供功率以操作本发明设备的电源电路的框图；图10是示出了用于操作本发明设备中的卤化试剂传感器的电路的框图；图11是示出了专用于本发明的N2O传感器的电路的框图；图12是示出了控制该探测卤化试剂的传感器的处理器操作的流程图；图13是示出了本发明设备的主处理器的操作的流程图。
发明详细说明参照图1-4，示出了本发明的卤化试剂和N2O检测设备，包括罐状的过滤设备2和基座或外壳4。罐2被配置成圆锥形，具有进口4和出口6。在罐2中存储有活性炭或其他适于吸收卤化试剂或烃的材料，该卤化试剂或烃是通过进口4供给到该罐的病人呼出的一部分。在本发明的背景部分讨论的专利例如专利US 5231980中公开了一些可用的化学材料，这里通过引用而结合涉及该化学材料的公开内容。在使用活性炭的情况下，为了防止活性炭从罐2中掉出，在罐的进口和出口部分分别提供有海绵过滤器。在常规使用中，罐2中的材料适于吸收卤化试剂大约10小时。
罐2的出口6配置成具有两个凸缘8a和8b，以允许用户将罐2非永久性地固定或耦合到基座4，并且出口6与基座4的输入口10配合。凸缘8a和8b用作锁定机构的第一半，以便当罐2旋转时将罐2固定耦合到基座4输入口10的锁定机构的另一半。为了将罐2从基座4去除，罐2以反方向旋转。
基座4具有显示面板12，其包含指示“状态”、“AC电源”、“低电量”、“试剂”、“N2O”和“开关”的多个灯。在前面板上还提供有两个切换器。切换器14是开/关切换器，而切换器16是一个按钮，当被按下时将在给定时间周期内抑制可听警报。以下将给出各个指示灯的更详细的说明。
如图5所示，基座4可以通过门18进入。通过转动把手20而打开门18。在基座4的底部提供多个支架22以将基座4的底面从基座4所在的任何表面的顶部举起。
图4示出了在基座4中容纳的各个部件和系统。一个部件是电池22，用户可以通过打开门20而进入和更换该电池22。对于所示的实施例，电池22是具有例如3伏的可更换和不可充电电池。
为了说明简单，在图6、7和8中，基座4中容纳的各个部件被显示为自由直立而没有外壳盖24。图8更详细地示出了在基座4上的输入口10，其包括杯形凸缘26，该杯形凸缘26具有用于从罐2接收过滤空气并且从出口6输出的开口28。导管或管道28在开口处(未示出)连接到接收端口26的一侧。在图6和7的显示中去除了接收端口26，可以看出，管道28是适于负载过滤空气的常规塑料管，其在另一端具有穿墙式连接器30。一次性杂质过滤器32在其一端可去除地耦合到连接器30，并且在其另一端耦合到扭锁连接器34。杂质过滤器32用于滤掉可能从罐2流入的颗粒和粉尘，这是由于海绵过滤器可能的老化或者罐2内活性炭的破裂而导致的。
干净塑料管36连接到扭锁连接器34，并且相应地连接到管或导管38。管38是由湿气传导材料例如Nafion制成的管，Nafion是与Gortex类似的允许湿气平衡的材料。管38的目的是确保被吸入在其另一端连接的测量室40中的空气的湿度不会导致该测量室中的任何凝结。管38的长度被设计为足以允许湿气与被导入或吸入测量室40中的过滤空气平衡的长度。管38被显示为具有环形结构。
通过将输入42连接到管38，该过滤的空气被导入测量室40。简而言之，测量室40被配置成具有如图所示的盒形尺寸，并且包括半导体传感器(图10)，其当检测到卤化试剂存在时改变其可导性。
在测量室40中还提供有光学N2O传感器，具有容纳在室部分44中的红外(IR)测量室，和光源46。来自光源46的光经过滤光轮，从而IR接收器能够测量由N2O正常吸收的光的波长。如果被安装为一个选项，来自病人的气体将在被该半导体传感器检测卤化试剂之前首先通过该N2O传感器。
连接到半导体传感器的电连接器被显示为附着到测量室40的一侧，并且用48表示。来自连接器48的多个引脚被用于连接到设置在测量室40的支座50以下的电路板(未示出)，如图7所示。还如图7所示，盖52可以被视为测量室的一部分并且用于覆盖N2O传感器的旋转轮。在测量室40的相反侧提供其他盖板54。支座50被安装到这些盖板54上。
在测量室40中采样的该空气和气体混合物经过由管58连接到吹气机60的出口45。吹气机60中的风扇形成负压以将该过滤空气从罐2中吸入到基座4进行采样，并且将该采样的空气从基座4经过排气口62排出，如定向箭头64所示。
在输入口26处并且接近于过滤罐2的出口被接收的端口处提供安全切换器或传感器66。切换器66的目的是检测罐是否正确耦合到基座4。当罐被正确插入到输入部分26中时，罐2上的凸缘激活该切换器。如果切换器66没有检测到凸缘2，即该用于卤化试剂的过滤器没有被附加，那么该系统将不会工作。
图9是示出了在本发明的检测设备中使用的电源的框图。利用一次性电池22，本发明的检测设备可以在AC和DC模式中使用。用于为N2O传感器提供电压的电路在图9中用68和70表示。在图9中用72表示该3伏电池组，用74表示提供AC功率的墙壁插头。表示为76的电池管理器确定将使用AC或DC电压。连接到电池管理器76的各种输入/输出表示为78，用于诊断目的。表示为80的5伏推进调节器从电池管理器76接收输出电压并且将其提供到3.3伏线性调节器82。该调整的3.3伏逐步降低到2.5伏参考电压。5伏的关机电路用于开启和关闭该试剂传感器。依靠该3.3伏线性调节器而间歇性开启和关闭该N2O传感器以储存能量。关机电路86的开关控制是通过PIC处理器来实现的，如图10所示，稍后将对其更详细地说明。8-10伏的推进调节器88控制排气扇的允许。总之，本发明的检测设备的电源提供多个输出电压。
图10和11示出了用于控制该N2O传感器和试剂传感器的探测的处理器的操作。参照图10，注意到用90表示的传感器，其用于检测卤化试剂的存在。该传感器是由FiS Intelligent Sensors公司在部件号SB95下制造并且由Advanced Sensor Products company of Markham，Ontario经引脚的半导体传感器。传感器90将其信号输出到试剂传感器偏差和控制电路92，其调节该信号并将其通过输入94提供到处理器96。处理器96是由Microchip公司特别设计的、使用适当算法从采样气体中检测卤化试剂和/或麻醉气体的存在的PIC处理器。从处理器90提供输出串行信号98作为可选的串行信号以传输表示被检测卤化试剂的浓度数。这些串行传输浓度数可以用于显示器或其它与本发明的检测设备无关的功能。温度传感器和偏差电路100为处理器96提供温度探测和偏差。如前所述，该卤化探测系统响应于对卤化试剂的存在的探测而监视半导体传感器90的化学变化。
图11中示出了用于N2O传感器的电路。这里，IR检测器102具有由Cal-Sensors Inc.，of Santa Rosa，Califonia制造的部件No.BXP-15，被连接到IR信号控制电路104。双向连接到处理器108的数字电压控制电路106也向信号控制电路104提供输入。处理器108可以是由Texas Instrument公司制造的TMS430147处理器。IR检测器102检测来自IR灯110的光输出，其输出被一个轮子滤光，由滤光马达112表示。滤光马达112控制该滤光轮的速度以补偿轮轴轴承的磨损。IR灯110的强度控制是响应于来自处理器108的信号通过灯控制电路114实现的。该滤光马达以及由其驱动的轮子的控制是通过滤光马达控制电路116实现的。
除了为该N2O探测系统的电路提供控制，处理器108还控制该检测设备的各种操作。如图10所示，来自试剂传感器处理器96的串行输出98被供给到电压变换器118并输入到处理器108。JTAG头120也双向连接到处理器108，其是用于技术人员测试处理器108的功能的诊断端口。图1中所示的显示面板12由用户面板电路表示，并且显示为具有八个I/O LED和两个按钮开关。该各个LED和按钮开关电连接到处理器108，其中通过LED驱动电路122驱动该LED。在图8中表示为66的罐安全开关也连接到处理器108并且由其控制。用于驱动风扇60的风扇马达124同样由处理器108控制。如上所述，当检测到卤化试剂或N2O的存在时，由处理器108激活被可听警报驱动器126驱动的可听警报。由128表示的多个其他诊断触点被提供到处理器108。可选的用户串联电路130也可以连接到处理器108以便为该检测设备提供从其他一些设备获得值的选项。光学热敏电阻流量传感器132及其控制电路134也可以连接到处理器108以控制经过该系统的空气流，从而防止该系统闭塞。
图12是示出了检测卤化试剂存在的PIC处理器96的操作的简单流程图。该过程在步骤140开始，其中在处理器上执行诊断并且显示该处理器的状态。在步骤142确定周围温度。在步骤144，提供脉冲电流以加热该试剂传感器并且排出先前吸收的气体。然后在步骤146，减少该电流以获得用于传感器的工作温度。然后在步骤148确定该半导体传感器的电阻。如果存在卤化试剂，则获得由该传感器检测的它的浓度。然后将该卤化试剂的浓度与预定的阈值或限制比较。如果超过了该限制，那么就认为检测到卤化试剂。这时启动可听警报126。同时，显示面板12上的“试剂”LED被点亮以通知用户检测到试剂，在该过程的步骤152。为了关掉该预定时间周期的可听警报，例如10分钟，用户可以按下设置在显示面板12上的按钮16。如果没有检测到卤化试剂，则该工作过程返回步骤140，从而连续监视供给到测量室40的空气流。
图13示出了主处理器108的工作过程。在步骤154开始，通过处理器108执行诊断。然后，在步骤156，测试各种中断并启动适当的操作。该中断由该一侧流程图显示为周期实时中断和比较器或采样中断。
对于表示为1560的周期性实时中断，在步骤1562设定各个标记并且准备。在步骤1564读出可以由用户操作的开关状态。如果存在中断，该过程在步骤1566返回其周期性操作。对于比较器或采样中断1568，在步骤1570执行该脉冲值的AD转换操作。在步骤1572转换该脉冲的各个水平，并且在步骤1574完成对于N2O存在的确定。如果确定该N2O浓度大于预定水平，那么点亮显示面板12上的“N2O”LED并发出可听警报126。然后在步骤1576，该中断返回以等待下一次中断请求。
回到处理器108的操作，在步骤158控制该风扇工作。在步骤160，处理器96被间歇性启动以控制对卤化试剂的探测。在步骤162读出来自处理器96、警报/错误状态和警报标记设定的数据。主处理器108还通过步骤164和166控制N2O传感器及其各个部件的操作。步骤168和170执行关于该测试警报标记的设定和其他杂项操作，该操作在这些方框中显示。
权利要求
1.一种用于检测至少卤化试剂的存在的设备，包括基座，可去除地耦合到所述基座的过滤设备，所述过滤设备具有用于从病人或麻醉机接收包括卤化试剂的呼出空气的进口和用于输出过滤空气的出口，所述基座具有适于可去除地耦合到所述过滤设备的出口以接收过滤空气的开口，所述基座还容纳有用于检测过滤空气中如果存在的卤化试剂的监视器系统，和用于警告在过滤空气中存在卤化试剂的报警系统。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述监视系统还适于从该呼出空气中检测N2O(一氧化二氮)的存在。
3.如权利要求1所述的设备，其中所述过滤设备包括罐，并且其中该出口可去除地与所述基座的开口配合以将所述罐牢固安装到所述基座上，卤化试剂吸收材料被存储在所述罐中从该呼出空气中吸收卤化试剂。
4.如权利要求3所述的设备，还包括设置在所述基座上的开口附近的安全开关，用于检测所述罐的出口是否被牢固配合在所述基座的开口上。
5.如权利要求1所述的设备，还包括显示面板，其上具有响应于所述报警系统而指示N2O的存在的至少一个指示器，和用于提供警报以指示所述过滤设备不再吸收卤化试剂的另一指示器。
6.如权利要求1所述的设备，其中所述基座还容纳有从所述开口延伸到杂质过滤器一端的第一导管，所述杂质过滤器是可更换的并且其另一端连接到第二导管，该第二导管将该过滤空气引入到所述监视系统以检测该卤化试剂和N2O的存在。
7.如权利要求6所述的设备，其中该被所述监视系统采样的过滤空气然后被第三导管引入到所述基座中的吹气机，所述吹气机将该过滤空气从所述基座排出到环境中。
8.一种监视病人呼出的空气的方法，包括步骤连接病人和呼吸设备；将该呼吸设备的输出连接到过滤设备的输入，所述过滤设备具有可去除地连接到基座的出口，所述基座容纳有监视系统和报警系统；使用所述监视系统采样和检测由所述过滤设备过滤的空气中卤化试剂的存在；当所述监视系统检测到该过滤空气中有卤化试剂时，使用该报警系统输出警报；和当检测到所述输出警报时更换所述过滤设备。
9.如权利要求8所述的方法，还包括步骤使用所述监视系统检测该过滤空气中N2O(一氧化二氮)的存在；和如果检测到N2O则输出N2O警报。
10.如权利要求8所述的方法，还包括步骤从所述基座排出该过滤空气。
11.如权利要求8所述的方法，还包括步骤在所述基座上所述过滤设备的出口被可去除地耦合的开口附近提供开关，所述开关检测所述过滤设备到所述基座的耦合；和如果所述开关没有检测到所述过滤设备耦合到所述基座，则输出另一警报。
12.如权利要求8所述的方法，还包括步骤在所述基座上提供显示面板，其上具有响应于所述报警系统而指示N2O的存在的至少一个指示器，和用于提供警报以指示所述过滤设备不再吸收卤化试剂的另一指示器。
13.一种用于过滤具有卤化试剂的呼出空气的设备，包括具有用于接收该呼出空气的进口的过滤容器，所述过滤容器包含适于吸收预定量卤化试剂的材料，所述过滤容器具有用于输出其过滤的空气的出口；和基座，其具有用于接收所述过滤容器的所述出口的开口，所述出口和所述开口配合以将所述过滤容器非永久性地固定到所述基座上，所述基座容纳有流体连接到所述开口以接收该过滤空气并且适于检测该过滤空气中的卤化试剂的监视系统，所述基座还容纳有电连接到所述监视系统以便与所述监视系统合作从而当所述监视系统在该过滤空气中检测到卤化试剂时输出报警信号的报警系统；其中当所述过滤容器被新的过滤容器更换时，所述报警信号被去除。
14.如权利要求13所述的设备，其中所述监视系统还适于检测N2O(一氧化二氮)的存在，并且其中当所述监视系统在该过滤空气中检测到N2O时，所述报警系统输出N2O警报。
15.如权利要求13所述的设备，其中所述过滤容器包括圆锥形罐，且在出口处具有用于与所述基座的所述开口处的相应连接部分非永久性配合的第一连接部分，以将所述罐固定到所述基座。
16.如权利要求13所述的设备，还包括设置在所述基座上所述开口附近的安全开关，用于检测所述过滤容器是否被固定到所述基座上。
17.如权利要求13所述的设备，其中所述基座还包括显示面板，其上具有响应于所述报警系统而指示N2O的存在的至少一个指示器，和用于提供警报以指示卤化试剂不再被吸收并且所述过滤容器需要被更换的另一指示器。
18.如权利要求13所述的设备，还包括容纳在所述基座中用于从所述监视系统接收该过滤空气的吹气机，所述吹气机将该过滤空气从所述基座排出到环境中。
全文摘要
一种监视卤化试剂的存在和N2O的存在的检测器，包括将过滤罐可去除地耦合到其上的基座。该罐具有用于从病人或麻醉机接收呼出的输入和用于将该过滤的呼出作为气体输出到基座的出口。该过滤的气体被引入到该基座中容纳的气体测量或监视室中。该室具有卤化试剂探测系统和N2O探测系统。当该过滤罐中的过滤材料不再能过滤该卤化试剂时，该试剂被从该过滤器传送到该测量室，其将检测该卤化试剂的存在。当检测到卤化试剂时发出可听警报。这告诉用户是更换该过滤罐的时候了。如果使用N2O，其存在由测量室中的N2O传感器检测。如果检测到N2O，则发出可听警报以通知用户存在N2O并且用户应当采取适当的防止步骤。
文档编号A62B7/00GK1976736SQ200580018000
公开日2007年6月6日 申请日期2005年5月27日 优先权日2004年6月1日
发明者J·贝克, E·帕拉特尼克, R·A·帕蒂尔 申请人:史密斯医疗Pm公司