麻醉气体回收方法及装置的制作方法

专利名称：麻醉气体回收方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及为医疗、牙科或兽医目的而采用吸入麻醉的医疗保健或其它设 备的一种或多种麻药递送系统所产生的废弃麻醉气体的处理。为了防止大气污 染，本发明涉及在排入大气之前从废弃麻醉气体流中除去和回收一氧化二氮、 氟代醚和其它卤化碳。
2. 现有技术的描述
外科设备(医疗、牙科和兽医)中的麻药递送系统可产生大量废弃麻醉气体。 目前通过专用或共用的真空系统来收集患者呼出的气体。医疗保健设施通常采 用一个或多个中央真空泵来收集各个麻醉场所的废气。这些真空泵一般规模超 大，因此它们被设计成能在广泛的流速范围内收集呼出的麻醉气体。因为这些 泵是连续运行的，废弃麻醉气体吸气系统也从麻醉场所抽吸了大量周围的室内 空气，显著地稀释了废弃麻醉气体。在中央真空泵中，气流常常与其它室内空 气混合以进一步稀释，然后再从设备排出。这种稀释的废弃麻醉气体/气体混合 物通常被泵送至外科设备之外，从而排入开放的大气环境中。通常在约20-30'C、相对湿度为10-60%的条件下收集废弃麻醉气体。废弃 气体的平均组成估计为(体积％): 25-32%氧气、60-65%氮气、5-10%—氧化二氮 以及0.1-0.5%挥发性卤化碳，包括氟代醚，如异氟烷，地氟烷和七氟醚。废弃 麻醉气体还含有痕量来自真空泵的润滑油蒸气。作为环境因素的一个日益重要的方面，己将废弃麻醉气体卤化碳(组成类似 于Freon-12⑧及其它制冷剂)与臭氧损耗联系起来，并在一定程度上与全球变暖 联系起来。现在，麻醉中使用的卤化碳(主要是卤化甲基乙基醚)是一种主要的 排放源，因为近年来由于立法和其它环保倡议，其它工业和商业上的齒化碳排 放己大大降低。虽然在美国，废弃麻醉气体的排放尚未受到环境法的调控，在 不远的将来很可能通过立法来严格控制废弃麻醉气体的排放。
在缓解越来越严重的废弃麻醉气体排放问题的尝试中，人们已提出了一些技术来处理废弃的麻醉气体。例如，美国专利4,259,303公开了用催化剂来处 理笑气，美国专利5,044,363公开了通过木炭颗粒来吸收麻醉气体，美国专利 5,759,504详细描述了在催化剂的存在下通过加热来破坏麻醉气体，美国专利 5,928，411公开了通过分子筛来吸收麻醉气体，以及美国专利6,134,914公开了 从呼出的麻醉气体分离氙。除去废弃麻醉气体中的挥发性卤化碳的低温方法参见 Beny的美国专利6,729,329，该专利结合于此作为参考。

图1显示了典型的现有技术中用于健康保健设备的废弃麻醉气体回收系统 10。系统IO包括多个独立的麻醉场所15A、 15A、 15C,它们分别具有麻醉机 12A、 12A、 12C，通过面罩14A、 14A、 14C或类似装置麻醉患者。麻醉机12A、 12A、 12C在面罩14A、 14A、 14C处收集过量的麻醉气体、患者呼出的气体以 及空气并排放到共同的收集总管16。废弃麻醉气体收集总管16通常固定悬挂 在医疗保健设施内，麻醉机12A、 12A、 12C在标准废弃麻醉气体连接器18A、 18A、 18C(例如19 mm或30 mm麻醉连接器)处可拆卸地连接于收集总管16。 废弃麻醉气体回收系统10在一个或多个真空泵20产生的真空压力下运行。收 集的废弃流典型地流过止回阀35到达由一个或多个热交换器组成的冷凝器单 元22。 一个液态氧源或其它合适的散热器从废弃麻醉气体流提取热量，冷凝麻 醉气体组分。液态麻醉气体冷凝物被俘获在收集容器24内，而液态水冷凝物 被俘获在收集容器23内。去除废弃麻醉气体组分后剩余的气流流过接收器26B 和真空泵20，然后经排气口 46排入医疗保健设施外部的大气中。清除医疗保健设施在麻醉场所15A、 15B、 15C中产生的废弃麻醉气体的 现有方法包括将高流速室内空气抽吸到专用或共用的真空收集总管16内以 带走废弃麻醉气体。收集总管16也可通过多个空闲的麻醉机12A、 12B、 12C 连续抽吸空气。平均来说，在每个麻醉场所15A、 15B、 15C，收集系统总管 16每分钟抽取20-30升的废弃麻醉气体和/或室内空气。对于拥有20-30个手术 室的大医院来说，估计废弃麻醉气体回收系统10流速范围在500到1000升/ 分钟(14-35标准立方英尺/分钟)之间。高流速稀释废气系统的优点在于该系统容易接收大量废弃麻醉气体流， 该系统由于麻醉气体很少能够逃逸出去而更安全，并且该系统因为几乎不需要 维护而很少出现故障。然而，高流速系统是能量密集型的，通常需要大型真空 泵20，以在许多麻醉场所15A、 15B、 15C维持足够的抽吸能力。例如，为了
在各个麻醉场所15A、15B、15C以l-2立方英尺/分钟(cfm)的流速维持约200 mm Hg的真空，常常需要使用100-200 cfm容量的真空泵。因此，需要能够安全地 浓缩废弃麻醉气体的低流速废弃麻醉气体清除系统。此外，稀释的废弃麻醉气体流热效率低。冷凝去除废气组分需要将整个气 流的温度降低至气态废弃组分(在该温度下)的分压力等于或大于饱和蒸气压的 温度。因此，为了将大量稀释的废弃麻醉气体冷却至其组分的饱和蒸气压以 下的温度，需要大规模冷却设备(即，大量液态氧、液氮等)。典型地，麻醉气体是高度挥发性物质。在给定的温度下，它们的蒸气压比 水和其它挥发性较低的物质的蒸气压要高。与蒸气压较低的物质相比，蒸气压 较高的物质通常需要更多冷却以实现相同或类似的冷凝回收。因此，麻醉气体 需要冷却至极低温度，即深冷温度，以回收显著量的麻醉气体冷凝物。然而， 这种极度低温将接近、在许多情况下还将低于许多麻醉剂的冰点。在这种情况 下，除了不利的系统冷冻之外，废弃麻醉气体流仍然具有可被冷凝的麻醉剂浓 度。除温度外，压力也能显著影响冷凝。升高冷凝系统的压力是有益的，因为 与比较低的操作压力相比，这将使冷凝在显著更高的温度下进行。这还避免了 与冷凝物冻结有关的风险和问题。对于这种类型的蒸气/液相平衡系统，最有益 的热力学特征是压力对蒸气露点的影响比对液相冰点的影响要大得多。因此， 典型的含麻醉剂的蒸气流的露点温度随着压力的增加而增加，但在各种系统压 力下冰点温度保持相对恒定。由于系统压力增加导致的蒸气露点和冷凝物冰点之间的温度跨度的增加 为冷凝系统提供了较大的操作灵活性。例如，仅需要较少的低温冷冻剂就可实 现相同程度的冷凝，因为冷凝可在较高的温度下进行。而且，如果需要麻醉剂 与废气流之间分离更加完全，可在维持升高的压力的同时降低系统温度。这就 使得更多的麻醉剂从蒸气相冷凝下来而没有冷凝物冻结的风险。因此，开发了 一种方案来实现麻醉剂的最佳分离，该方法仅相对于冷凝系统的温度调节冷凝 系统的压力。当然，在任何成本优化方案中也应考虑相对冷冻与压縮成本。采用低流速麻醉气体清除系统和在冷凝前增加气流压力能够提高废弃麻 醉气体回收的效率和效力，然而，这种系统和方法必须与现有医疗保健设施的 基础设备整合。如上所述，这些现有技术的系统通常被设计成能强效去除废弃 麻醉气体。例如，这些现有的废弃麻醉气体去除系统的真空泵、管道系统、阀
门等的大小能够处理大量夹带的室内空气以及废弃麻醉气体。将更有效的麻醉 清除组件界面连接到超大型废气处理系统中不一定会产生最佳的可能结果。因 此，还需要经过适当设计的废气处理系统，其适合控制预期的废气容量。而且，在传统医院环境之外越来越多地使用麻醉产生了其它问题。小型诊 所环境中使用的麻醉气体仍然必须适当控制。然而，医院中使用的现有的废弃 麻醉气体清除和回收装置因为其超大规模和运行成本而不适用于小型诊所环 境。小型诊所环境中，大多数废弃麻醉气体不经处理和/或未尽力回收有价值的 麻醉组分而直接排入大气。因此，对于这些小型、独立的诊所而言，需要能够 提供与医院或其它传统医疗保健设施中使用的大型系统具有相同效果和/或特 征的自备式废弃麻醉气体清除和回收系统。3.本发明的目的本发明的主要目的是，提供一种在排入大气之前去除外科或其它医疗保健 设施产生的废弃麻醉气体中的氟代醚、 一氧化二氮和其它挥发性卤化碳的经济 的系统和方法。本发明的另一个目的是，提供一种能够基本上防止废弃麻醉气体中的氟代 醚和其它挥发性卤代碳排入大气而不需要使用现有技术的催化剂、木炭颗粒和 加热技术的系统和方法。本发明的另一个目的是，提供一种能够将医疗保健设施排放到大气的与麻 醉相关的卤化碳减少约99%以上的系统和方法。本发明的另一个目的是，提供一种能够回收和再蒸馏和/或重复利用所述设 施中使用的大百分比的一氧化二氮和/或麻醉卤化碳的系统和方法。本发明的另一个目的是，提供一种对所述医疗保健设施仅需最小额外投入 来实施的系统和方法。本发明的另一个目的是，提供一种以最小影响和成本的方式利用和增强现 有医疗保健设施中的废弃麻醉气体回收系统的经济的系统和方法。本发明的另一个目的是，提供一种通过利用现有的液化气体储存和递送系 统提高医疗保健设施的总能量效率的经济的系统和方法。本发明的另一个目的是，提供一种通过利用现有的液化气体储存和递送系 统使回收系统的安装对医疗保健设施的影响最小的经济的系统和方法。本发明的另一个目的是，提供一种基于其物理特性如起泡性和露点来分离
各种被去除的一氧化二氮、氟代醚和其它挥发性卤代碳组分的系统和方法。本发明的另一个目的是，提供一种增加冷凝型废弃麻醉剂清除系统的效力 和效率的经济的系统和方法。本发明的另一个目的是，提供一种通过在各种压力和温度下运行系统来增 加冷凝型废弃麻醉剂清除系统的效力和效率的灵活的系统和方法。本发明的另一个目的是，提供一种从回收废弃麻醉气体流回收麻醉气体而 不需要与现有医疗保健设施的废弃麻醉气体回收系统整合的系统和方法。本发明的另一个目的是，提供一种从回收废弃麻醉气体流回收麻醉气体的 系统和方法，所述系统和方法对医疗保健设施的公共基础设备和供给的依赖最 小。通过下面的说明和附图，本发明的其它目的、特征和优点对本领域技术人 员来说是显而易见的。发明概述上述目的以及其它优点和特征较佳地体现在用于从废弃麻醉气体去除氟 代醚、 一氧化二氮和挥发性卤化碳气体组分的系统和方法中，该系统和方法包 括一个或多个以下组成部分低流速麻醉气体清除装置，将废弃麻醉气体以霜 冻形式收集到冷阱/分馏器冷却表面的分批模式霜冻分馏过程，具有至少一个压 縮阶段的压縮器，以及与医疗保健设施的公共基础设备和供给设备接口最少的 自备式装置。在第一个实施方式中，描述了一种低流速清除或回收系统，该系统包括许 多智能型废弃麻醉气体收集单元，分别位于医疗保健或外科设施的各个麻醉机 处并与共同的收集总管流体连通。每个智能型气体收集单元包括收集室；排 气阀，在不产生废弃麻醉气体时选择性地隔离各个麻醉场所处收集总管的抽 吸；以及相关的传感器、电路、控制器或机构以操纵排气阀。废弃麻醉气体通过标准麻醉剂废气连接器从麻醉机排气口进入收集室。收 集室内设置有压敏传感器，优选与位于收集室排气侧的通过螺线管操作的排气 阔电连接。压力传感器测定的压力是收集室与外部环境气压间的差值。如果收 集室内的压力超过环境压力，压力传感器将检测到压力升高，控制电路打开排 气阀而使收集室压力快速下降。当室内压力接近环境压力时，压力传感器检测 到压力下降而关闭排气阀。 收集电路优选是低压直流电路，排气阔优选被设计成常开阀。收集室内出 于安全目的而设置机械真空断路器和机械安全阔。压力检测器、排气阀及其间的电路任选地选择和设计成呈比例地响应压力 变化，压力升高较少时排气阀开放程度较小，压力升高较多时开放程度较大。 在另一个实施方式中，压力检测器通过气动方式或机械方式连接于排气阔以控 制排气阀，和/或智能型废弃麻醉气体收集单元可结合在改良的麻醉机中而不是 与医疗保健设施废弃麻醉气体收集总管形成一体。因此，改良的麻醉机包括现 有技术的麻醉机和根据本发明实施方式的智能型废弃麻醉气体收集单元。在没有废气麻醉气体生成时，使收集总管与夹带的室内空气隔离能够降低 平均麻醉剂清除速率约90%，从而降低真空泵、管道系统及其它相关硬件的必 需容量。在第二个实施方式中，描述了分批模式分馏过程，该方法采用冷阱或液体 空气阱技术，从而将氟代醚和其它麻醉剂卤化碳的温度和压力降低到蒸气通过 去升华(沉积)作用以霜冻形式集中在冷阱/分馏器冷却表面上的程度。换言之， 废弃麻醉气体中的氟代醚和其它麻醉剂卤化碳组分通过冷冻作用固化在热交 换器的冷却盘管上，以从流出气体除去所述组分。冷冻来源优选是医院或门诊 诊所等外科设施中存在的液态氧，并且液态氧必须加热以便正常使用。然而， 医疗保健设施中通常也存在其它液化气体，例如液氮等，同样可用作冷冻源。冷阱/分馏器周期性地循环通过融化阶段，期间废弃麻醉气体通过时沉积结 块形成霜冻气体组分的冷却表面逐渐升温以相继分离和收集俘获的组分。在足 够高的压力下(即典型地处于大气压及以上)，俘获的氟代醚和其它麻醉剂卣化 碳组分熔化，液态组分根据其物理特征而排入各个罐中。在足够低的压力下(即 典型地低于大气压)，俘获的氟代醚和其它麻醉剂卤化碳组分不会液化而是直接 升华到气相。这些回收的麻醉剂蒸气优选由气相麻醉剂收集系统收集以进一步 处理。麻醉气体的其余组分优选排入大气。在第三个实施方式中，采用具有至少一个压縮阶段的压縮器来升高废弃麻 醉气体流的压力，然后冷凝回收麻醉剂。将废弃麻醉气体压縮到超过大气压的 水平是有益的，因为压力升高必然升高麻醉气体饱和和冷凝时的温度。因此， 气体压縮到超过大气压能使相同馏份的麻醉剂在较高的温度下通过冷凝而除 去，就像在大气压和较低温度下冷凝时发生的那样。而且，随着压縮的废弃麻 醉气体的温度从较高温度降低，更多的麻醉剂从气相冷凝。仅须通过相对于冷 凝系统温度来操作冷凝系统压力，即可开发一种方案来实现麻醉剂的最佳分 离。而且，如果在方案中考虑相对冷冻与压縮成本等因素，节省能量和成本是 可能的。在本发明一个优选的实施方式中，包括一个或多个压縮阶段的压縮单元位 于废弃麻醉气体收集单元和冷凝单元之间的废弃麻醉气体清除系统内。压縮单元被配置成能够将来自收集单元的麻醉剂废气压縮到压力高达50psig，在冷凝系统中用医院或其他医疗、牙科或兽医设施提供的冷冻剂(即液态氧、液氮等)进行后续处理。在另一个实施方式中，将废弃麻醉气体流压縮到大大超过50psig，以利用伴随而来的分离效率和分馏提取效果的提高。然而，在该可选的实施方式中，冷凝器需要独立的冷冻剂供应，以避免冷凝器发生内部渗漏时污 染医疗保健设施的气体供应的风险。在第四个实施方式中，描述了一种自备式废弃麻醉气体回收单元，它对医 疗保健设施基础设施和供应的依赖性最小。该单元仅需要操作电源、废弃麻醉 气体来源和排气孔。因此，可容易地配置在小型外科中心，例如内科诊所、小 型动物诊所或牙科诊所中。该系统/方法采用小型冷冻单元，以将中间热传递流体(例如DuPont Suva 95或类似的低温冷冻剂)降低至约-90。C。在本发明一个 优选的实施方式中，废弃麻醉气体通过多阶段冷凝器/热交换器，其中，废弃麻 醉气体流与小型冷冻单元冷却的中间热传递流体发生热量交换。因此，该系统 /方法不依赖医疗保健设施的液态氧或液氮供应来实现废弃麻醉气体流的必需 的低温冷却。然而，需要时，热交换器/冷凝器中也可采用医疗保健设施供应的 液态氧和/或液氮作为中间热传递流体。附图简要说明下面将基于附图所示实施方式详细描述本发明，其中图1显示了现有技术的高流速废弃麻醉气体清除和回收系统的示意图，氟 代醚及其它挥发性麻醉气体组分通过该系统经冷凝从收集的气流中分离，然后 废弃的气流排入大气；图2显示了本发明低流速废弃麻醉气体回收系统的一个优选实施方式的示 意图，该系统包括能够限制空气被抽吸到共用真空系统中的智能型废弃麻醉气 体收集单元；图3是图2智能型废弃麻醉气体收集单元的具体示意图，显示环境压力下
的收集室和带有相关电路的压力检测器，该电路可将通过螺线管操作的排气阀 置于关闭位置；图4是图3智能型废弃麻醉气体收集单元的具体示意图，其中，收集室处 于稍高于环境压力的压力下，并且压力检测器及相关电路在工作中可将通过螺 线管操作的排气阔置于开放位置；图5显示了另一个实施方式的低流速废弃麻醉气体回收系统的示意图，其 中，智能型废弃麻醉气体收集单元与现有技术的麻醉机组合形成改良的麻醉 机；图6显示了用于改进现有系统的另一个实施方式的低流速废弃麻醉气体回 收系统的示意图，其中，智能型麻醉气体收集单元独立于收集总管和麻醉机；图7显示了在将废弃麻醉气体排入大气之前，采用液态氧源作为散热器， 从废弃麻醉气体分离氟代醚和其它挥发性卣化碳气体组分，然后通过相继融化 和收集所得的液态卤化碳进行分馏的过程和系统；图8显示了包括平行的两个或多个冷阱/分馏器的可选实施方式的示意图；图9显示了图7可选实施方式的回收系统的示意图，包括用于收集废弃麻 醉气体中从液相蒸发或直接升华成气相的截留组分的机构；图10显示了本发明优选实施方式的高流速废弃麻醉气体回收系统的示意 图，它包括一个或多个高流速废弃麻醉气体收集单元，包括一个或多个压縮阶 段的压縮器，单阶段或多阶段冷凝器/热交换器单元，以及引导其它麻醉气体冷 凝的膨胀阀；图11显示了医疗保健设施中采用液态氧源来液化废弃麻醉气体中的卤化 碳气体组分的过程和系统，用于在将废弃麻醉气体排入大气之前去除该气体组 分；图12显示了在将废弃麻醉气体排入大气之前，采用液态氧源作为散热器， 从废弃麻醉气体分离氟代醚和其它挥发性卤化碳气体组分，然后通过相继融化 和收集所得的液态卤化碳进行分馏的过程和系统；图13显示了根据本发明优选实施方式的低流速废弃麻醉气体回收系统的 示意图，它包括一个或多个低流速废弃麻醉气体收集单元，包括一个或多个压 縮阶段的压縮器，单阶段或多阶段冷凝器/热交换器单元，用于在大气排放之前 获取压縮废气的潜在能量的小型透平机；图14显示了根据本发明优选实施方式的热交换器/冷凝器的示意图，它通 过与在小型冷冻单元中冷却的中间热传递流体进行逆流热交换来冷却和冷凝 废弃麻醉气体流中的麻醉气体组分；图15显示了优选实施方式的麻醉气体回收系统的示意图，该系统包括低流速废弃麻醉气体清除单元，包括一个或多个压縮阶段的压縮器，用于去除废 弃麻醉气体流中的麻醉气体组分的单阶段或多阶段冷凝器/热交换器单元，用于 冷却在冷凝器中用作冷冻剂的热传递流体的小型冷冻单元，以及用于在大气排放之前获取压縮废弃潜在能量的小型透平机；图16显示了采用中间热传递流体来液化废弃麻醉气体中的卤化碳气体组 分，以在将废弃麻醉气体排入大气之前冷凝所述气体组分的过程和系统的示意 图；图17显示了在将废弃麻醉气体排入大气之前，采用在独立的冷冻单元中 冷却的热传递流体作为散热器，从废弃麻醉气体分离氟代醚和其它挥发性卤化 碳气体组分，然后通过相继融化和收集所得的液态卤化碳进行分馏的过程和系 统；以及图18显示了优选实施方式的自备式废弃麻醉气体回收系统的示意图，该 系统包括低流速麻醉剂清除单元，压縮器，用于去除废弃麻醉气体流中的麻醉 气体的热交换器/冷凝器，用于冷却在冷凝器中用作冷冻剂的热传递流体的小型 冷冻单元，以及用于引导其它麻醉气体冷凝的膨胀阀。本发明优选实施方式的描述图2示意性地显示了本发明低流速废弃麻醉气体收集和回收系统11的优 选实施方式。回收系统11与上述图1所示现有技术的废气回收系统IO几乎相 同，只是加入了位于医疗保健设施中各个麻醉场所15A、 15B、 15C处或其附 近的智能型废弃麻醉气体收集单元30A、 30B、 30C。智能型废弃麻醉气体收 集单元30A、 30B、 30C优选在标准废弃麻醉气体连接器18A、 18B、 18C附近 收集总管16的各个支管内流体连通。每个智能型气体收集单元30A、30B、30C 包括收集室32A、 32B、 32C;排气阀34A、 34B、 34C，以在不产生废弃麻 醉气体时选择性地隔离各个麻醉场所中收集总管16的抽吸；以及相关的传感 器、电路、控制器或机构以操纵排气阀34A、 34B、 34C。收集室32可以是刚 性、柔性(例如弹性袋)或两者的组合。没有废弃麻醉气体生成时，防止收集总管16夹带室内空气能降低平均麻
醉剂清除流速约90%，从而降低了真空泵、管道系统及其它相关硬件的必需容量。这样，对于有20-30个手术室的大型医院而言，估计图l所示现有技术回 收系统10中500-1000升/分钟的废弃麻醉气体流速将降低至图2所示根据本发 明优选实施方式的回收系统11的流速50-100升/分钟。上述回收系统11仅需 在现有的医疗保健废弃麻醉气体回收系统10中分别添加智能型废弃麻醉气体 收集单元30A、 30B、 30C，从而为升级现有系统提供了简单且花费不多的方 式。图3显示了根据本发明优选实施方式的单个智能型废弃麻醉气体收集单元 30。在图3中，麻醉机12产生的废弃麻醉气体通过19毫米、30毫米或类似的 标准废弃麻醉气体连接器18排入收集室32。室32内是压敏传感器40，传感 器40与位于室32排气侧通过螺线管操作的排气阀34电连通。压力传感器40 测定的是室32的压力与外部(环境)空气压力的差值。如果室32内的压力升高 至稍高于环境压力，则压力传感器40检测到压力增加，通过控制电路使排气 阀34打开。排气阀34开放则使室32与收集总管16内的真空源流体连通，导 致室32内的压力快速降低。随着室内压力接近环境压力，传感器40检测到压 力下降而使排气阀34关闭。在优选的实施方式中，智能型废弃麻醉气体收集 单元30由直流低压电源6供电以尽可能降低着火或爆炸的危险。优选地，排气阀34被设计成正常情况下阀门开放，这样，如果出现故障 排气阀34不能打开，系统将有效地恢复到现有技术的连续流动空气稀释型清 除系统。而且，在废弃麻醉气体收集单元30中提供能够防止传递至麻醉机12 的压力过正或过负的装置，以确保患者安全。虽然不太可能，如果排气阔34 的阀座或阀杆处于开放位置时发生渗漏并导致室32内的压力降低至显著低于 环境压力，室32内存在的机械真空断路器7将打开以使压力恢复至环境压力。 类似地，当室32内的压力增加至显著高于环境压力时，机械安全阀8将打开 以将过多的压力释放到大气中。废弃麻醉气体收集单元30优选由符合在富含 氧的环境中使用的安全标准的材料构成。参考图3和4，优选电源6与压力检测器40的开关触头5以及排气阀34 的螺线管4串联。阻尼电容器9可任选地与排气阀螺线管4并联。如图3所示， 当室32内的压力接近环境压力时，压力检测器40的触头5闭合，电流在电源 6和螺线管4之间流动，激发螺线管4并关闭排气阀34。当室32内的压力增 加到稍高于环境压力时，如图4所示，压力检测器40的触头5打开，从而断开螺线管4的电源并而使排气阀34打开。图3和4所示电路是最简单的设计， 当然也可采用其它更加复杂的电路。例如，可选择压力检测器40、排气阔34 及其间的电路，形成对压力变化的成正比例的响应，这样，压力增加较小时阀 34开放程度较小，压力增加较大时开放程度较大。或者，也可使用除检测压力 增加之外的合适装置检测呼出气体，例如检测卤化碳、水分或流速。因为压力 检测器、电源以及电驱动阀门的选择和设计以及基础电路设计是本领域众所周 知的，所以这里将不再进一步讨论这些问题。虽然图3显示了与电路连接的压力传感器40和排气阀34，压力传感器40 也可以气动方式或机械方式连接于排气阀34以实现其控制。机械压力控制型 致动器、机械操作阀、气动控制电路以及空气致动阀是本领域技术人员众所周 知的，因此，这里将不再进一步讨论。在另一个实施方式中，如图5所示，智能型废弃麻醉气体收集单元30可 结合到改良的麻醉机50内而不是与医疗保健设施废弃麻醉气体收集总管16整 合。改良的麻醉机50包括现有技术的麻醉机12和本文所述本发明实施方式的 智能型废弃麻醉气体收集单元30。改良的麻醉机50可拆卸地连接19毫米、30 毫米或类似的标准废弃麻醉气体连接器18。包括配备有改良的麻醉机50的废 弃麻醉气体回收系统的医疗保健设施在所有麻醉场所15都将以与图2所示废 弃麻醉气体回收系统11相同的方式运行。图6显示了另一个实施方式，其中，收集单元30A、 30B、 30C独立于收 集总管16和麻醉机12A、 12B、 12C。在该实施方式中，每个收集单元30A、 30B、30C在第一标准(例如，19毫米或30毫米)废弃麻醉气体连接器18A、 18B、 18C处可拆卸地连接于总管16。每个麻醉机12A、 12B、 12C又可拆卸地连接 于第二标准废弃麻醉气体连接器19A、 19B、 19C。因此，为了将现有废弃麻醉 气体清除系统升级成本发明低流速回收系统，既不需要改进收集总管16也不 需要改进麻醉机12A、 12B、 12C。图7显示了在医院、外科病房或其它医疗保健设施110中使用的本发明分 批模式分馏过程1的优选实施方式。收集废弃麻醉气体，通过设施110中的阀 112进入废气流动管线39。向设施110供氧的流动管线27优选包括阀114，医 院110内的下游氧气服务线与阀114流体连接。罐120示意性地显示了液态氧 来源，它优选位于医疗保健设施110附近。目前，医院和其它医疗保健设施110 使液态氧通过热交换器122，在液态氧经流动管线27到达设施IIO之前将其温
度(约-193。C)提高到室温(约25°C)。 一般地，采用位于每个罐120附近的热交 换器122来升高液态氧的温度，这些热交换器使液态氧暴露于环境空气温度。 然后，温度升高的氧气经流动管线27和阀114应用于服务线(未示出)，分布到 医疗保健设施110内的患者使用点。在本发明的一个实施方式中，如图7所示，使用冷阱/分馏器25作为热交 换器，冷阱/分馏器25包括外壳130，外壳130内具有冷却盘管36。冷却盘管 36的内部体积与外壳130的剩余空间流体隔离，但这两个空间是热/传导连接 的。冷阱/分馏器25有利于外壳130中废弃麻醉气体与冷却盘管36中液态氧的 热交换。废弃麻醉气体由设施110经流动管线39提供，液态氧由液态氧源120 经流动管线21提供。外壳130优选为双层壁结构，它提高了与环境条件的绝 热性，因而仅仅促进废弃麻醉气体与液态氧之间的热交换。液态氧源流动管线21优选通过恒温控制阀33与冷凝盘管36的入口 47流 体连接。冷却盘管的出口 48通过流动管线126与向设施110供氧的流动管线 27流体连通。用于升高液态氧温度的现有热交换器122优选在液态氧罐120和 供氧流动管线27之间保持与冷阱/分馏器25流体并联，以在设施需氧量高于冷 阱/分馏器25的需求时，冷阱/分馏器25在如下所述冻融循环下运行时，或者 冷阱/分馏器25不在服务中(例如维护和检修中)时升髙氧的温度。废弃麻醉气体流动管线39和断开阀门112与设施110中的收集流动管线 (未示出)流体连接。优选地，废弃麻醉气体流动管线39通过三通旁路阀29选 择性地与外壳130的入口 31或与排气口46流体连通。正常运行期间，流动管 线39仅通过三通选择阀29导向至外壳130的入口 31。废弃麻醉气体通过冷阱 /分馏器25的外壳130向出口接头37流动，期间气体组分通过去升华作用(沉 积)留在冷却盘管36上，废弃麻醉气体从接头37经排气口 46流入大气。系统 维护、检修或回收系统不在使用中的情况下，优选废弃麻醉气体流动管线39 直接对准排气口46，绕过冷阱/分馏器25。废弃麻醉气体(通常包含氮气、氧气、 一氧化二氮、 一氧化二氮、水蒸气和 氟代醚)通常在约20-30°C、相对湿度10-60%下经流动管线39进入。废弃麻醉 气体还可包含痕量来自真空泵(未示出)的润滑油蒸气。液态氧(约-193。C)在冷却 盘管36的入口 47处进入冷阱/分馏器25，而废弃麻醉气体(约20-30。C)在入口 接头31处进入冷阱/分馏器25的外壳130。这种逆流热交换器设计形成一定的 温度梯度，其中冷阱/分馏器25的顶点最热而冷阱/分馏器25的底部温度最低。
冷阱/分馏器25的冷却盘管36的上部区域60将废弃麻醉气体冷却至约2(TC到 -5°C，从而将水蒸气以霜冻的形式提取到盘管36上。然后，冷阱/分馏器25冷 却盘管36的中上部区域62，在约-60'C的温度下冷却废弃麻醉气体，以使七氟 醚经去升华/沉积作用被提取到盘管36上。然后，中下部区域63在约-卯'C的 温度下经去升华作用提取一氧化二氮，最后冷却盘管36的下部区域64在-100 'C到-ll(TC的温度下将异氟垸和地氟垸经去升华/沉积作用提取到盘管36上。 麻醉组分直接去升华/沉积到盘管36上通常仅在低温低压下发生。例如， 一氧 化二氮在低于其三相点(-9(TC，0.88巴)的温度和压力下发生去升华/沉积。或者， 一种或多种麻醉组分可在对应于其各自物理特征的温度区域62、 63、 64以液 体形式冷凝并固化到盘管36上。然后，废气(约-ll(TC下大多是氮气和氧气)经管线46或经进一步处理(例 如，通过现有的催化剂技术)后排入大气。进入冷阱/分馏器25的约-193。C的液 态氧从冷阱/分馏器25出来时约为0"C。可通过后续过程或与温度较高的来自 热交换器122的氧流出物混合来进一步将氧的温度升高到室温或医疗保健设施 应用中其它合适的温度。冷阱/分馏器25周期性循环经历融化过程。在融化循环期间，冷阱/分馏器 25的温度缓慢升高到约0°C，以对冷却盘管36进行除霜处理。实现升高温度 的过程为通过恒温控制阀33减少或固定液态氧通过冷却盘管36的流动，通 过与周围进行热交换而使冷阱/分馏器25升高到室温。在另一个实施方式中， 打开阀59，将来自热交换器122的温度较高的氧介导通过冷却盘管36，以提 高融化速率。在第三个实施方式中，可将其它流体(未示出)介导通过冷却盘管 36，以实现受控融化。外壳130的底端57为漏斗形，用作收料斗。最低点较佳地通入四通选择 阀58，选择阀58又与三个排出罐23、 24A、 24B流体连通。在足够高的压力 下(即，典型地处于大气压及以上)，固化的麻醉组分熔化成可除去的液体。因 此，当温度升高到超过约-10(TC时，地氟烷(熔点约-108。C)和异氟烷(熔点约 -103。C)从冷阱/分馏器25下部区域64熔化并集中在收料斗57中。选择阀58 同时对准，以使液态地氟垸和异氟垸通过重力作用进入低熔点收集罐24B中。 或者，地氟烷或异氟垸也可收集在含七氟醚的罐24A中。虽然液态地氟烷和异 氟垸优选收集在相同的罐24B中，也可采用两个独立的收集罐(未示出)，每种 组分一个。 当冷阱/分馏器温度升高到超过-90。C时，截留的一氧化二氮(熔点约-9(TC) 从冷阱/分馏器25的中下部区域63熔化并集中在收料斗57中。选择阀58同时 对准，以使液态一氧化二氮通过重力作用进入中间熔点收集罐24A。或者，一 氧化二氮也可收集在含地氟烷和/或异氟垸的罐24B中，或者采用独立的罐(未 示出)来收集一氧化二氮。当温度进一步升高时，选择阀58使收料斗57对准中 间熔点收集罐24A。当温度超过约-65。C时，七氟醚(熔点约-67。C)从冷阱/分馏 器25的冷却盘管36的中上部区域62熔化，收集在收料斗57中，通过重力作 用进入罐24A。类似地，当冷阱/分馏器25的温度升高至超过冰点时，水蒸气 霜冻将从上部区域60熔化，经选择阀58进入高熔点收集罐23。收集罐24A 和24B可冷却和/或加压，以使收集的氟代醚维持低蒸气压，以尽可能减少蒸气 损失。收集罐23、 24A和24B可以具有任何合适的强度和/或容量，例如55加 仑钢罐。这样，当从废弃麻醉气体中去除氟代醚时，通过去升华/沉积作用和/或冷 凝/固化作用使其分馏，然后通过选择性融解沉积的霜冻而分别回收。除氟代醚 之外，上述回收方法和系统还可用于从废弃的气体流中去除其它合适的气体组 分。而且，虽然该实施方式描述了利用三个普通熔点范围来分馏麻醉组分，适 当时也可采用更多熔点范围或选择性地较窄的熔点范围。对于具有20-30个手术室的大医院110来说，估计废弃麻醉气体物流在小 于2psig下通过流动管线39的速率为500-1,000升/分钟(14-35标准立方英尺/ 分钟)。同一大医院110中，温度约为-15(TC、压力约为50 psig时，氧气流入 流动管线21的平均流速为1,000-2,000升/分钟(60-100标准立方英尺/分钟)。 基于这些流速，冷阱/分馏器25优选被设计和配置成在所需融化循环之前能够 截留8升(10千克)冻结的卤化碳气体和20升(20千克)冻结的水。或者，废弃 气体系统在升高的压力下运行，例如高达约50psig，以提高效率，然而，在该 升高的压力下很可能不能发生麻醉组分的去升华/沉积。因为设施110的氧需求每天不同，根据本发明优选实施方式的回收系统1 采用恒温控制旁路阀59，以及现有的热交换器122和冷阱/分馏器25来维持通 往设施110的流动管线27中最佳的供氧温度。采用包括流速测定装置、温度 测定装置和/或压力测定装置(未示出)的控制系统(未示出)来自动控制恒温控制 阀33、 59的设置。控制系统还包括控制融化循环的电路，适当时额外控制旁 路阀59和选择阀58。由于选择测定装置以及控制系统的设计和结构是本领域
公知的，这里将不再进一步描述。授予Eschwey等的美国专利6,134,914和授 予Berry的美国专利6，729、 329结合于此作为参考。在大多数医疗保健设施110，上述回收系统1仅需要以下三个附加组件来 执行操作(l)位于液态氧源120附加并与其连接的冷阱/分馏器25， (2)将废弃 麻醉气体递送至冷阱/分馏器25的管道系统，和(3)从回收系统1收集水和分馏 的液态卤化碳的收集罐23、 24A和24B。除了液态氧，也可使用其它常用的液 态气体，例如液氮等作为制冷源。将废弃麻醉气体递送至系统1的管道系统39 可被设计成用于较低压力，虽然气流中的氧含量可高达40-50%。然而，废气流 动管线39中高百分比的氧气要求在安装设备时针对氧气清洁要求采取预防措 施。所有氧通路优选无油脂，并且氧安全符合国家防火相关标准99(NatkmalFire Protection Association standard 99)(NFPA 99)。流经热交换器122的氧通路也必 须装有自动防故障装置，以使氧完全流至设施110。因此，在一个优选的实施 方式中，当在断电期间恒温旁路阀33不能关闭以防止氧流过冷阱/分馏器25时， 罐120中的氧流过热交换器122到达流动管线27和设施110。图8显示了本发明另一个实施方式。回收系统2与图7的回收系统1基本 上相同，只是系统2包括两个平行设置的冷阱/分馏器25A、 25B。当第一冷阱/ 分馏器25A处于融化循环时，第二冷阱/分馏器25B以冷阱模式运行，反之亦 然。这种构型可以连续处理废弃麻醉气体。在该可选实施方式的一种变化形式 中，可平行加入第三冷阱/分馏器(未示出)备用。如图8所示，每个冷阱/分馏器25A、 25B具有其自身的恒温控制阀33A、 33B。每个冷阱/分馏器25A、 25B也具有相关的废弃气体供应阀82A、 82B， 阀82A、 82B与废弃气体旁路阔80协同作用，从而将废弃麻醉气体流引导到正 处于截留循环的冷阱/分馏器25A、 25B。需要时，每个冷阱/分馏器25A、 25B 也可具有排气阀86A、 86B。此外，排放阀84A、 84B与选择阀58协同作用， 排放正处于融化模式的冷阱/分馏器25A、 25B中的流体。回收系统2的运行方 式，包括阀门33A、 33B、 82A、 82B、 84A、 84B、 86A、 86A、 58和59的定 位，优选通过控制系统(未示出)协调。因为控制系统的设计和结构是本领域公 知的，这里将不再进一步讨论。图9显示了本发明第三个实施方式。在足够低的压力下(S卩，典型地低于大 气压)， 一种或多种固化麻醉组分可直接升华到气相中。或者， 一种或多种固化 麻醉剂可在融化循环期间蒸发，取决于冷阱/分馏器25的工作温度和压力。回
收系统3与图7的回收系统1基本上相同，只是系统3被设置和设计成能够从 融化循环期间升华或蒸发的废弃麻醉气体流中回收麻醉气体。如图9所示，回收系统3包括附加设备，例如气体麻醉剂收集罐24C，三 通收集阀56，可选的真空泵92以及带有隔离阀90的任选的氮气或其它气体源 89。收集阀56、三通选择阔29以及氮气隔离阀90(如果有的话)都优选由上面 图7所示实施方式1中使用的控制系统(未示出)来控制。在俘获工作模式期间， 收集阀56的定位能使出口接头37与排气孔46流体连通。废弃麻醉气体通过 入口31进入冷阱/分馏器25，通过冷却盘管36上方以俘获水蒸气、 一氧化二 氮、氟代醚和其它挥发性卤化碳，然后通过出口37、 一氧化二氮收集阀56和 排气管线46进入大气。因为氟代醚和其它卤化碳麻醉剂的密度一般大于氮气 或氧气，这些升华的麻醉气体在冷阱/分馏器25中集中位于任何存在的气体(大 多是氮气和氧气)下方。因此，融化循环期间，这些升华的麻醉气体刚好集中在 外壳BO底部所有液体上方。收集阀56对准，使出口接头37与麻醉气体收集 罐24C流体连通。不会升华成蒸气而是熔化成液态的固体麻醉组分则由上文所 述的收料斗57、选择阀58和收集罐24A、 24B收集。升华的麻醉气体通过多种方法回收。第一种方法，采用保护性氮气能使刚 好位于外壳130底部所有液体水平上方的升华的麻醉气体移动并集中在罐24C 中。氮气或其它合适的保护气流过氮气隔离阀90，经入口接头31进入冷阱/分 馏器25顶部。将三通选择阀29关闭，以使外壳130与排气孔46和来自设施 110的废弃麻醉气体隔离。随着氮气流入冷阱/分馏器25顶部，迫使密度较大 的麻醉气体流出冷阱/分馏器25，通过出口接头37，进入收集罐24C。当所有 升华的麻醉气体从冷阱/分馏器25去除后，氮气隔离阀卯关闭。其余氮气从冷 阱/分馏器25经出口 37、阀56和排气孔46排出。第二种方法，采用真空泵92，从冷阱/分馏器25抽吸刚好位于外壳130底 部所有液体水平上方的升华的麻醉气体并收集在罐24C中。同样，将三通选择 阀29关闭，以使外壳130与通气孔46和来自设施110的废弃麻醉气体隔离。 真空泵92将升华的麻醉气体从外壳130底部抽吸通过出口 37，进入收集罐24C。 当所有麻醉气体从冷阱/分馏器25去除后，真空泵92停止运行并重新设定选择 阀56的位置以防止流入罐24C。融化循环期间，升华的麻醉气体可与冷阱/分馏器25内的其它气体混合， 而使前述回收方法失效。在这种情况下，采用其他方法，例如压力摆动吸收法、
膜分离法等方法来分离一氧化二氮与其它气体。各种气体分离技术在本领域是 公知的，本文不再详细描述。无论采用哪种回收方法，收集的麻醉气体优选经 过加工后再次使用。在本发明另一个实施方式中，回收系统3(图9)的麻醉气体收集装置与回收系统2(图8)的多个冷阱/分馏器25A、 25B结合。图10显示了一个优选实施方式的高流速废弃麻醉气体收集和回收系统 200，该系统包括具有至少一个阶段的压縮器，以在冷凝回收麻醉气体之前提 高废弃麻醉气体的压力。回收系统200类似于前述图l所示的现有技术废弃麻 醉气体回收系统10，只是包括膨胀阀43和一个或多个压縮器42提供的压縮阶 段。压縮器42优选位于废弃麻醉气体收集单元15A、 15B、 15C和冷凝器22 之间。膨胀阔43优选位于冷凝器22和接收器45之间。如图10所示，过量麻醉气体、患者呼出气体和空气在14A、 14B、 14C处 被麻醉机12A、 12B、 12C收集并排放到共同的收集总管16。废弃麻醉气体收 集总管16通常固定悬挂在医疗保健设施内，麻醉机12A、 12B、 12C在标准废 弃麻醉气体连接器18A、 18B、 18C(例如19毫米或30毫米麻醉连接器)处可 拆卸地连接于收集总管16。废弃麻醉气体收集总管16在由压縮器42产生的低 度真空压力(例如5厘米汞柱)下运行。收集的废弃麻醉气体由收集总管16 通过止回阀35进入单阶段或多阶段压縮器42的第一阶段。在优选的实施方式中，压縮器42被配置成能够将来自收集单元15A、 15B、 15C的废弃麻醉气体压縮至高达50 psig的压力，以在冷凝单元22中进行后续 处理。优选超过50 psig的压力，以利用伴随而来的分离效率和分馏提取效果的 提高。采用多阶段压縮器以避免产生与高压縮比有关的问题，例如排放温度高 和机械故障的增加。因此，压縮器生产商推荐压縮比不超过10:1，尤其在低温 应用中。多阶段压縮器还比单阶段压縮器更加经济，因为压縮阶段的压縮比较 小将节省伴随的动力成本。然而，系统200的压縮器42仅需要一个压縮阶段， 因为预计压縮比不超过10:1。冷凝器22优选采用液态氧、液氮，或医院或其它医疗、牙科或兽医设施 中常用的来自液化气体通用供应管道的类似冷冻剂。如果废弃麻醉气体的压縮 超过设施气体供应压力(例如，50psig)， 一旦冷凝器单元22内发生内部渗漏， 将发生带有废弃麻醉剂的通用冷冻剂的污染。在另一个优选的实施方式中，废 弃麻醉气体流被压縮到大大超过50 psig的压力，以提高分离效率和促进分离提
取。但是，当压縮超过50psig时，推荐采用独立的液态氧、液氮或类似冷冻剂 供应，从而避免一旦冷凝器单元22内发生内部渗漏，医疗保健设施通用气体 供应被废弃麻醉气体污染的风险。压縮后，废弃麻醉气体流过收集容器或接收器26A，使所有经压縮而冷凝的液体从压縮的废弃麻醉气体流中除去和分离。冷凝回收麻醉组分之前，应除去气流中的任何水蒸气，以防止液态水冷凝物在冷凝器22中冻结。去除废弃 麻醉气体流中的水蒸气的优选方法是利用第一冷凝器阶段222A(图11)，然而， 也可采用其它脱水方法，例如干燥、吸收、过滤、半渗膜或疏水膜等。这些不 同的气体干燥方法可在麻醉气体冷凝之前的任意时间使用，包括压縮阶段之、/ -刖。然后，压縮的废弃麻醉气体流在单阶段或多阶段冷凝器22中冷却，使一 氧化二氮和其它麻醉剂卤化碳的温度降低至一定程度，从而使蒸气以可移除液 体形式冷凝在冷凝盘管236B(图ll)上或者以霜冻形式沉积在冷凝盘管136(图 12)上。进行冷凝过程的温度和压力决定了麻醉气体组分是以可移除液体形式冷 凝还是以霜冻形式沉积。麻醉组分通过冷凝去除之后，剩余的废气(主要由夹带空气组成)可排入大 气46。优选地，压縮废气进行大气排放46之前，先通过膨胀阀43和接收器 45。膨胀阀43将压縮废气降低到大气压并通过Joule-Thompson效应进一步冷 却压缩废气。废气中的任何其它麻醉组分通过Joule-Thompson绝热膨胀冷凝。 废气进行大气排放46之前，将这些麻醉冷凝物收集在接收器45中。然而，更 优选地，压縮废气进行大气排放46之前，先节流通过小型透平机44(图13)或 类似装置和接收器45(图13),以获取压縮废气的潜在能量。然后，利用获取的 能量来激发压縮器42或满足该方法和系统的其它能量需求。废气进行大气排 放46之前，将废气在透平机44中膨胀而冷凝的任何麻醉组分同样收集在接收 器45中。而且，进行大气排放之前，冷却的废气与待冷却气流间的热整合可降低该 方法和系统总的冷却效用。例如，废弃麻醉气体流的压縮导致气流温度升高。 将要排放46的冷却的废气流可用于在冷凝前冷却该压縮的废弃麻醉气体流， 从而降低热交换器/冷凝器22总的冷冻剂需求。Berry描述了两种从废弃麻醉气体回收挥发性卤化碳的低温方法。第一种 美国专利6,729、 329(结合于此作为参考)描述了使用液态氧来将麻醉气体组分
冷凝成可回收的液体冷凝物。图11 一般地显示了'329专利的方法和系统，该 方法和系统在通入压縮废弃麻醉气体流方面经过改良。因为常用负载麻醉剂的 蒸气流的露点温度随压力升高而升高，所述回收方法受到废弃麻醉气体流压力 升高的显著而有益的影响。提供一冷凝器单元22，它包括第一和第二冷凝器222A和222B。来自供应 罐220的液态氧的出口管线221与第二冷凝管222B的冷凝盘管236B流体连通。 冷凝盘管236B的出口经流动管线225与第一冷凝管222A的盘管236A的入口 流体连通。盘管236A的出口经流动管线227与阀214以及医疗保健设施中与 其连接的流动管线(未示出)流体连通。流动管线239将医疗保健设施中接收器26A(图10和13)的废弃麻醉气体流 动管线连接至热交换器/冷凝器222A的入口。盘管236A入口处氧流温度由阀 233恒温控制，使得阀214处的氧流温度近似为室温，即约25。C。废弃麻醉气 体由于压縮而在升髙的温度下经流动管线239进入热交换器/冷凝器222A。压 縮的废弃麻醉气体在顶部或入口处进入热交换器/冷凝器222A，向下通过盘管 236A上方，在盘管236A处与逆流流过盘管236A的液态氧交换热量。压縮废 弃麻醉气体中的水蒸气在特定温度下(超过0'C)冷凝成液态水，该温度取决于压 縮废弃麻醉气体流的压力。然后，液态水由于重力作用而落入罐23中储存和 去除。冷凝管222A底部附近冷却的压縮气体经流动管线241运送到热交换器/冷 凝器222B顶部或入口处，在大于0"C的温度下通过所述顶部或人口处施加该气 体。施加于热交换器/冷凝器222B顶部冷却的压縮气体通过盘管236B上方， 所述气体与逆流通过盘管236B的液态氧交换热量。来自流动管线221的氧在 约-150。C的温度下进入盘管236B，并在较高的温度下经流动管线225离开盘 管236B。需要时，在管线221上提供中间旁路阀235，以使管线225在盘管236A 入口处的温度约为0°C。来自流动管线241的压縮废弃麻醉气体通过盘管236B 上方时温度降低，使废气中的卤化碳液化并排入收集罐24中。压縮废气的其 余组分(即对大气无害的组分)经流动管线46排入大气，节流通过膨胀阀43(图 IO)以引导其它麻醉剂冷凝，节流通过小型透平机44(图13)以获取压縮气体的 潜在能量，或者通过现有的催化剂技术(未示出)进行进一步的处理。第二个题为"麻醉气体回收系统和方法"("Anesthetic Gas Reclamation System and Method")的共同待批申请_/_，—结合于此作为参考，该申请描述了
分批模式霜冻分馏过程的应用，其中，将各种麻醉气体的温度降低至能够在冷 阱/分馏器的冷却表面以霜冻形式收集的程度。冷阱/分馏器周期性循环通过融 化阶段，期间废弃麻醉气体通过时沉积结块形成霜冻气体组分的冷却表面逐渐 升温以相继分离和收集俘获的组分。图12—般地显示了'_共同待批专利申请 的系统和方法，该系统和方法在通入压縮废弃麻醉气体流方面进行了改进。然 而，因为包含麻醉剂的常用蒸气流的冰点温度在各种系统压力下保持相对恒 定，该第二种废弃麻醉气体回收系统和方法不会受到废弃麻醉气体流压力增加 的显著影响。如图12所示，由冷阱/分馏器125构成的冷凝器单元22中具有冷却盘管 136。液态氧供应罐120的出口管线121与冷阱/分馏器125的冷凝盘管136流 体连通。盘管136入口处的氧流由阀门133恒温控制。用于升高液态氧温度的 现有的热交换器122优选保持在与液态氧罐120和氧流动管线127之间的冷阱 /分馏器125平行流体连接的适当位置，以在冷阱/分馏器125与设施氧需求不 同步时，在如下所述的融化循环中运行时，或者不在服务中(例如维护或检修期 间)时升高氧的温度。当热交换器122不再使用中时，阀门129通常处于关闭状 态。来自流动管线121的氧在约-150。C的温度下进入盘管136并在约OX:下离 开盘管136。旨在医疗保健设施中利用的氧可通过后续过程或与热交换器122 流出的温度较高的氧混合而进一步升高温度至室温或合适的温度。盘管136的 出口经流动管线127与阀门114及与其连接的医疗保健设施的流动管线(未示出) 流体连通。流动管线139将来自医疗保健设施接收器26A(图10和13)的废弃麻醉气体 流动管线连接至热交换器/冷凝器125的入口 131。由于压縮，废弃麻醉气体在 升高的温度下经流动管线139进入热交换器/冷凝器125。压縮废弃麻醉气体进 入热交换器/冷凝器125入口 131顶部，向下通过盘管136，在盘管136上与逆 流通过盘管136的液态氧交换热量。废弃麻醉气体经接头137流出热交换器/ 冷凝器125并通过流动管线46排入大气。这种逆流热交换器装置产生温度梯度，其中冷阱/分馏器125的顶部最热而 冷阱/分馏器125的底部最冷。冷阱/分馏器125冷却盘管136的上部区域将压 縮的废弃麻醉气体冷却至约-5。C，将水蒸气以霜冻形式提取到盘管136上。接 着，冷却盘管136的中上部区域将压縮废弃麻醉气体冷却至约-60。C，使七氟醚 冷凝和固化在盘管136上。然后，中下部区域163在约-9(TC的温度下通过冷凝
和固化作用提取一氧化二氮，最后，冷却盘管136的下部区域164在最低的温 度下(约-10(TC到-ll(TC)通过冷凝和固化作用将异氟垸和地氟垸提取到盘管 136上。或者，如果热交换器/冷凝器125在低压下运行(即真空压力)，则麻醉 组分可直接去升华/沉积到盘管136上而不会首先形成液态。压縮废弃麻醉气体 的其它组分(即对大气无害的组分)经流动管线46排入大气，节流通过膨胀阀 43(图IO)以引导额外的麻醉剂冷凝，节流通过小型透平机44(图13)，以获取压 縮气体潜在的能量，或者通过现有的催化剂技术进一步处理。冷阱/分馏器125周期性地循环通过融化过程，以除去冷却盘管136上的霜 冻。盘管136的融化由恒温控制阀133减少或阻制液态氧流过来实现。这使得 冷阱/分馏器125通过与周围环境发生热转移而升高到室温。在另一个实施方式 中，通过同时开放阀159并关闭阀133、 154，将来自热交换器122加温的氧部 分或完全介导通过冷却盘管136。在又一个实施方式中，可将其它流体(未示出) 引导通过冷却盘管136来控制融化。漏斗形收料斗157形成热交换器/冷凝器125的最低点，优选排入四通选择 阀158，阀158则与麻醉剂收集罐24A、 24B和水收集罐23流体连通。当融化 阶段期间盘管136的温度升高到超过约-100。C时，地氟烷(大气压下熔点约 -108°0)和异氟垸(大气压下熔点约-103°0)从冷阱/分馏器125的下部区域164熔 化并集中在收料斗157中。选择阀158同时对准，以使液态地氟烷和异氟烷通 过重力作用而输送到收集罐24A、 24B中的一个。随着冷阱/分馏器继续升温到 超过-90。C，捕集的一氧化二氮从冷阱/分馏器125中下部区域163熔化并集中 在收料斗157中。选择阀158同时对准，以使液态一氧化二氮通过重力作用而 输送到收集罐24A、 24B中的一个。当温度进一步升高到超过-65。C时，七氟 醚(大气压下熔点约-67。C)从冷却盘管136中上部区域162熔化并集中在收料斗 157中。选择阀158同时对准，以使液态七氟醚通过重力作用而输送到收集罐 24A、 24B中的一个。类似地，随着冷阱/分馏器125继续升温，超过0。C时水 蒸气霜冻将从上部区域160熔化并通过选择阀158输送到水收集罐23内。通 过该方法，氟代醚在从废弃麻醉气体中去除时实现了分馏。图13显示了根据本发明另一个实施方式，医院、外科、牙科、兽医或其 它医疗保健设施中使用的低流速废弃麻醉气体收集和回收系统500。回收系统 500与上文所述图10的回收系统200相同，只是用透平机44代替膨胀阀43， 并加入设置在医疗保健设施的麻醉场所15A、 15B、 15C处或其附近的智能型
废弃麻醉气体收集单元30A、 30B、 30C。如Berry的共同待批申请11/266,966 中所述，智能型废弃麻醉气体收集单元30A、 30B、 30C优选在标准废弃麻醉 气体连接器18A、 18B、 18C附近的收集总管16各个分支内流体连通。每个智 能型气体收集单元30A、 30B、 30C包括收集室32A、 32B、 32C;排气阀34A、 34B、 34C，以在不产生废弃麻醉气体时选择性地隔离各个麻醉场所中收集总管 16的抽吸；以及相关的压力传感器40A、 40B、 40C、电路、控制器或机构， 以操纵排气阀34A、 34B、 34C。收集室32、 32B、 32C可以是刚性、柔性(例 如弹性袋)或两者的组合。参考图13，废弃麻醉气体从麻醉机12A、 12B、 12C进入，通过19毫米、 30毫米或类似的标准废弃麻醉气体连接器18A、 18B、 18C排入室32A、 32B、 32C。室32A、 32B、 32C内是与位于室32A、 32B、 32C排出侧的通过螺线管 操作的排气阔34A、 34B、 34C电连通的压敏传感器40A、 40B、 40C。压力传 感器40A、 40B、 40C测定的压力是室32A、 32B、 32C的压力与外界(环境)大 气压的差值。如果室32A、 32B、 32C内的压力升高到稍高于环境压力，压力 传感器40A、 40B、 40C检测到压力升高，通过控制电路打开排气阀34A、 34B、 34C。开放阀34A、 34B、 34C使室32A、 32B、 32C与收集总管16中的真空源 流体连通，快速降低室32A、 32B、 32C中的压力。当室内压力接近环境压力 时，传感器40A、 40B、 40C检测到压力下降，同时排气阀34A、 34B、 34C关 闭。废弃麻醉气体收集总管16在压縮器42产生的低度真空压力(例如5厘米 汞柱)下运行。因此，不产生废弃麻醉气体时，防止收集总管16夹带室内空 气能够降低平均麻醉剂清除流速约90%，从而降低了压縮器42、热交换器/冷 凝器22、管道系统及相关其它硬件的必需容量。对于具有20-30个手术室的大 医院来说，估计图1所示现有技术回收系统10中500-1000升/分钟的废弃麻醉 气体流速将降低至图13所示回收系统500的流速50-100升/分钟。而且，低流 速清除系统提供了通过冷凝作用更有效地回收废弃麻醉气体的方式，因为只需 将较少体积的气体冷却至各种麻醉气体的冷凝温度。真空总管16收集的废气流通过止回阀35到达压縮器42。压缩器42具有 一个压縮阶段，其规模能够将来自收集单元30A、 30B、 30C的废弃麻醉气体 的压力升高到超过大气压，随后在冷凝单元22中进行处理。压縮后，废弃麻 醉气体通过收集容器或接收器26A，使所有经压縮而冷凝的液体从压縮的废弃 麻醉气体流中除去和分离。然后，压縮的废弃麻醉气体流在多阶段冷凝器22 中冷却，使一氧化二氮和其它麻醉剂卤化碳的温度被降低至一定程度，从而使蒸气以可移除液体形式冷凝在冷凝盘管236B(图ll)(参见图11的描述)。或者， 也可采用单阶段冷阱/分馏器125(图12)来冷凝和收集冷凝盘管136(图12)上霜 冻形式的蒸气(参见图12的描述)。进行冷凝过程的温度和压力控制着麻醉气体 组分是以可移除液态形式冷凝还是以霜冻形式沉积。液态麻醉剂冷凝物被收集 到收集罐24A、 24B中，而液态水冷凝物被收集到收集容器23中。如上所述，优选压縮废气在进行大气排放46之前首先节流通过小型透平 机44或类似装置，以获取压縮废气的潜在能量。然后，利用获取的能量来激 发压縮器42或满足所述方法和系统的其它能量需求。降低压縮工作麻醉气体 流通过透平机44的压力可导致其它麻醉组分冷凝。因此，提供接收器45来收 集这些麻醉剂冷凝物，然后将其余废气排入大气46。自备式废弃麻醉气体回收系统的优选实施方式被设置和设计成对医疗保 健设施的基础设施和供给的依赖性最小。与需要医疗保健设施供应液态氧和/ 或液氮来冷凝气态麻醉剂组分的其它系统不同，本文所述系统仅需要机械能或 电能来运行。而且，本发明仅需要排气孔来排放没有麻醉剂组分的废气，而不 需要大型废气处理系统。因此，优选的实施方式相对而言是自备式的，可容易 地融入内科诊所、兽医诊所或牙科诊所内。[较大型、更常规的废弃麻醉气体回 收系统(例如医院里常用的那些)在上述诊所环境中由于其超规模和成本而不实 用。]图14显示了本发明优选实施方式的热交换器/冷凝器222，它通过与逆流 的中间热传递流体交换热量来冷却和冷凝废弃麻醉气体流的麻醉气体组分。然 后，采用常规的电能或机械能驱动的冷冻单元270在热传递流体(例如DuPont Suva 95或类似的超低温冷冻剂)返回到热交换器/冷凝器222之前将其冷却。 采用独立的冷冻单元270来冷却热传递流体或冷冻剂就不再需要医疗保健设施 供应液氮和/或液态氧。DuPontSuva 95是优选的冷冻剂，因为在医疗冷冻器 和其它超低温应用(在-40。C至l」-101。C之间)的工业标准中，DuPont Suva 95能 显著降低压縮器的排放温度，从而大大增加系统的可靠性和压縮器寿命，同时 它也是环境友好型冷冻剂。如图14所示，热传递流体流过热交换器/冷凝器222的盘管236，从麻醉 气体组分吸收热量而蒸发，冷凝在盘管236的外表面上。然后，采用一个或多
个冷冻阶段，通过常规蒸气压縮过程冷却中间热传递流体。此时至少部分蒸发 的饱和(或稍许过热)的热传递流体在压縮器272中被压縮到较高的压力。压縮导致热传递流体在压縮器272出口处变得过热(即，在升高的压力下达到比流体饱和温度更高的温度)。然后，采用合适的冷却剂(优选空气)将过热的流体在热交换器/冷凝器274中冷却和冷凝。然后，冷凝的流体在升高的压力下节流通过 膨胀阀72至较低的压力。此时，主要由液体和少量蒸气组成的热传递流体再 次准备好在热交换器/冷凝器222中从冷凝的麻醉气体组分吸收热量。作为常规冷冻系统的可选方式，采用低温冷冻单元(未示出)来将中间热传 递流体冷却至甚至比用常规冷冻系统所能达到的更低的温度(即大大低于 -73°C)。为了使蒸气压非常高的气态麻醉剂组分(即冰点低于-73。C的麻醉剂)冷 凝，采用低温冷却热传递流体来冷却和冷凝上述麻醉剂组分。低温冷冻过程， 例如简单的Linde或Joule-Thompson循环是本领域众所周知的，这里将不再描 述。图15显示了根据本发明优选实施方式，在内科诊所、牙科诊所、小型兽 医诊所或其它医疗保健设施中使用的低流速废弃麻醉气体收集和回收系统300。回收系统300类似于图1所示现有技术的废弃麻醉气体回收系统10，只 是加入了小型透平机344，压縮器342提供的一个或多个压縮阶段，以及位于 医疗保健设施麻醉诊所315处或其附近的智能型废弃麻醉气体收集单元330。 压縮器342优选位于智能型废弃麻醉气体收集单元330和冷凝器322之间。小 型透平机344优选位于冷凝器322和排气孔346之间。如Berry的共同待批的申请11/266,966中所述，智能型废弃麻醉气体收集 单元330优选与标准废弃麻醉气体连接器318附近的收集进口 316流体连通。 智能型气体收集单元330包括收集室332;排气阀334，以在不产生废弃麻 醉气体时选择性地隔离各个麻醉场所中收集进口 316的抽吸；以及相关的压力 传感器340、电路、控制器或机构，以操纵排气阀334。收集室322可以是刚 性、柔性(例如弹性袋)或两者的组合。参考图15，废弃麻醉气体从麻醉机312进入，通过19毫米、30毫米或 类似的标准废弃麻醉气体连接器318排入室332。室332内是与位于室322排 出侧的通过螺线管操作的排气阀334电连通的压力敏感型传感器340。压力传 感器340测定的压力是室332的压力与外界(环境)大气压的差值。如果室332 内的压力升高到稍高于环境压力，压力传感器340就检测到压力升高，并通过
控制电路打开排气阀334。开放阀334使室332与收集进口 316中的真空源流 体连通，从而快速降低室332中的压力。当室内压力接近环境压力时，传感器 340检测到压力下降，同时排气阀334关闭。废弃麻醉气体收集进口 316在压縮器342产生的低度真空压力(例如5厘 米汞柱)下运行。如果系统300中不使用压縮器342，那么需要在收集进口 316 和排气孔346之间设置真空泵(未示出)，以在收集进口 316内产生的低度真空 压力。不产生废弃麻醉气体时，防止收集进口 316夹带室内空气能够降低平均 麻醉剂清除流速约90%，从而降低了压縮器342、热交换器/冷凝器322、管道 系统及相关其它硬件(未示出)的必需容量。对于具有20-30个手术室的大医院 来说，估计采用图1所示现有技术的回收系统10中废弃麻醉气体流速为 500-1000升/分钟。低流速清除系统能够将该麻醉气体流速降低至50-100升/ 分钟。适用于较小医疗保健设施的图15所示系统300被设计成麻醉气体流速 1-20升/毫升。然而，低流速清除系统提供了通过冷凝作用更有效地回收废弃 麻醉气体的方式，而无论麻醉气体流速如何，因为只需将较少体积的气体冷却 至各种麻醉气体的冷凝温度。收集的废气流从收集进口 316通过止回阀335到达压縮器单元342。在一 个优选的实施方式中，压縮器342被配置成能够将来自收集单元330的废弃麻 醉气体压縮至稍高于大气压的压力，以在冷凝单元322中进行后续处理。优选 超过50psig的压力，以利用伴随而来的分离效率和分馏提取效果的提高。采用 多阶段压縮器以避免产生与高压縮比有关的问题，例如排放温度高和机械故障 的增加。因此，压縮器生产商推荐压縮比不超过10:1，尤其在低温应用中。多 阶段压縮器还比单阶段压縮器更加经济，因为压縮阶段的压縮比较小将节省伴 随的动力成本。然而，系统300的压縮器342仅需要一个压縮阶段，因为预计 压縮比不超过10:1。压縮后，废弃麻醉气体通过收集容器或接收器326，使所有经压縮而冷凝 的液体从压縮的废弃麻醉气体流中除去和分离。冷凝回收麻醉组分之前，应除 去气流中的任何水蒸气，以防止液态水冷凝物在冷凝器322中冻结。去除废弃 麻醉气体流中的水蒸气的优选方法是利用第一冷凝器阶段422A(图16)，然而， 也可采用其它脱水方法，例如干燥、吸收、过滤、半渗膜或疏水膜等。这些气 体干燥方法可在麻醉气体冷凝之前的任意时间使用，包括压縮阶段之前。然后，压縮的废弃麻醉气体流在单阶段或多阶段冷凝器322中冷却，使一 氧化二氮和其它麻醉剂卤化碳的温度降低至一定程度，从而使蒸气以可移除液 体的形式冷凝在冷凝盘管436B(图16)上，或者以霜冻形式沉积在冷凝盘管536(图17)上。进行冷凝过程的温度和压力控制着麻醉气体组分是以可移除液体 形式冷凝还是以霜冻形式沉积。对于图15所示的系统300，优选具有至少两个 阶段422A、 422B(图16)的冷凝器322。第一阶段422A(图16)用于去除废弃麻 醉气体流中的水蒸气，第二阶段422B(图16)则用于冷凝麻醉剂。液态麻醉剂冷 凝物(未分馏)收集在容器324中，液态水冷凝物则收集在容器323中，两个容 器有规律地排空。专用热传递流体流过冷凝器322的盘管436A、 436A、 536(图16和17)， 用于冷却和冷凝麻醉气体组分。然后，在热传递流体(例如DuPontSuva⑧95或 类似的超低温冷冻剂)返回热交换器/冷凝器322之前，采用常规电能冷冻单元 370将其冷却。如前面结合图14所述，采用一个或多个冷冻阶段，通过常规蒸 气压縮过程冷却中间热传递流体。采用独立的冷冻单元370来冷却热传递流体 或冷冻剂就不再需要医疗保健设施供应液氮和/或液态氧。但是，在医院或其它 医疗、牙科或兽医设施中，也可采用由液化气体通用供应源获取的液态氧、液 氮或类似冷冻剂来代替专用的热传递流体。如果废弃麻醉气体被压縮到超出设 施的气体供应压力(例如50 psig)，那么一旦冷凝器单元322发生内部渗漏，则 通用冷冻供应源将被废弃麻醉气体所污染。因此，使用液态氧、液氮或类似冷 冻剂时，在废弃麻醉气体压超过50psig的情况下，推荐采用独立的供应源，以 避免医疗保健设施的通用气体供应源被废弃麻醉气体污染的风险。麻醉组分通过冷凝去除之后，剩余的废气(主要由夹带空气组成)可排入大 气346。然而，更优选压縮废气进行大气排放346之前，首先节流通过小型透 平机344或类似装置，以获取压縮废气的潜在能量。然后，利用获取的能量激 发压缩器342或满足该方法和系统的其它能量需求。废气中的其它麻醉剂组分 也可通过在透平机344中膨胀而冷凝。这些麻醉剂冷凝物在废气进行大气排放 346之前集中在接收器345中。而且，进行大气排放之前，冷却的废气与待冷却的气流之间的热整合可降 低该方法和系统总的冷却效用。例如，废弃麻醉气体流的压縮导致气流温度升 高。待排出346的冷却废气流可用于在冷凝前冷却该压縮废弃麻醉气体流，以 降低热交换器/冷凝器322总的冷冻剂需求。Berry描述了两种从废弃麻醉气体回收挥发性卤化碳的低温方法。第一种， 也是更优选的是美国专利6,729、 329(结合于此作为参考)，它描述了使用液态 氧来将麻醉气体组分冷凝成可回收的液态冷凝物。图16 —般地显示了'329专 利的系统和方法，经改良以适应通入压縮废弃麻醉气体流以及用专用热传递流 体(例如DuPont Suva 95或类似的超低温冷冻剂)代替液态氧。因为典型的负 载麻醉剂的蒸气流的露点温度随压力升高而升高，第一种废弃麻醉气体的回收 方法受到通入的废弃麻醉气体流压力升高的显著而有益的影响。提供一冷凝器单元422，它包括第一和第二冷凝器422A和422B。来自冷 冻单元270的用于冷却热传递流体的出口管线421与第二冷凝管422B的冷凝 盘管436B流体连通。冷凝盘管436B的出口经流动管线425与第一冷凝管422A 盘管436A的入口流体连通。盘管436A的出口经流动管线427与小型冷冻单元 270(图14)的入口流体连通。流动管线439将医疗保健设施中的接收器326、 626(图15和18)的废弃麻 醉气体流动管线连接至热交换器/冷凝器422的入口 。废弃麻醉气体进入由于压 縮而在升高的温度下经流动管线439进入热交换器/冷凝器422。压縮的废弃麻 醉气体在顶部或入口处进入热交换器/冷凝器422A，向下通过盘管436A上方， 在盘管436A处与逆流流过盘管436A的热传递流体交换热量。压縮废弃麻醉气 体中的水蒸气在特定温度下(超过0'C)冷凝成液态水，该温度取决于压縮废弃麻 醉气体流的压力。然后，液态水由于重力作用而落入罐423中，以便储存和去 除。容器422A底部附近冷却的压縮气体经流动管线441运送到热交换器/冷凝 器422B底部或入口处，在大于0"C的温度下通过所述底部或入口处施加该气 体。施加于热交换器/冷凝器422B顶部冷却的压縮气体通过盘管436B上方， 所述气体与逆流通过盘管436B的热传递流体交换热量。来自流动管线421的 热交换流体在约-90。C的温度下进入盘管436B并以较高的温度经流动管线425 离开盘管436B。需要时，在管线421上提供中间旁路阀437，以使管线425在 盘管436A入口处的温度约为0°C。来自流动管线441的压縮废弃麻醉气体通 过盘管436B上方时温度降低，使废气卤化碳液化并排入收集罐424中。压縮 废气的其余组分(即对大气无害的组分)经流动管线446排入大气，节流通过膨 胀阀643(图18)以引导其它麻醉剂冷凝，或者通过现有的催化剂技术(未示出) 进行进一步的处理。第二个题为"麻醉气体回收系统和方法"("Anesthetic Gas Reclamation
System and Method")的共同待批的申请_/_，—结合于此作为参考，该申请描述 了分批模式霜冻分馏过程的应用，其中，将各种麻醉气体的温度降低至一定程 度，使其能够在冷阱/分馏器的冷却表面以霜冻形式冷凝和收集。冷阱/分馏器 周期性循环通过融化阶段，期间废弃麻醉气体通过时沉积结块形成霜冻气体组 分的冷却表面逐渐升温，以相继分离和收集俘获的组分。图17—般地显示了'— 共同待批专利申请的系统和方法，该系统和方法经过改良，以适应通入压縮的 废弃麻醉气体流以及用专用热传递流体(例如Suva 95或类似的超低温冷冻剂) 代替液态氧。然而，因为包含麻醉剂的常用蒸气流的冰点温度在各种系统压力 下保持相对恒定，该第二种废弃麻醉气体回收系统和方法不会受到废弃麻醉气 体流压力增加的显著影响。如图17所示，由冷阱/分馏器或冷凝器单元522中具有冷却盘管536。来 自冷冻单元570的冷却的热传递流体的出口管线521与冷阱/分馏器522的冷凝 盘管536流体连通。盘管536入口处的冷却热传递流体流由阀门533恒温控制。 来自流动管线521的冷却的热传递流体在约-9(TC的温度下进入盘管536，在约 0'C下离开盘管536。盘管536的出口经流动管线527与小型冷冻单元570的入 口流体连通。流动管线539将来自医疗保健设施的接收器326、 626(图15和18)的废弃 麻醉气体流动管线连接至热交换器/冷凝器522的入口 531。废弃麻醉气体经流 动管线539进入热交换器/冷凝器522的温度由于压縮而升高。压縮的废弃麻醉 气体进入热交换器/冷凝器522入口 531顶部，向下通过盘管436，在盘管536 上与逆流通过盘管536的热传递流体交换热量。废弃麻醉气体经接头537流出 热交换器/冷凝器522并通过流动管线546排入大气。这种逆流热交换器设计产生温度梯度，其中冷阱/分馏器522的顶部最热而 冷阱/分馏器522的底部最冷。冷阱/分馏器522的冷却盘管536的上部区域560 将压縮的废弃麻醉气体冷却至约-5。C，将水蒸气以霜冻形式提取到盘管536上。 接着，冷却盘管536的中部区域562、 563将压縮废弃麻醉气体冷却至约-60。C， 使七氟醚冷凝和固化在盘管536上。最后，下部区域564在约-9(TC的温度下通 过冷凝和固化作用提取一氧化二氮或者，如果热交换器/冷凝器525在低压下运 行(即真空压力)，则麻醉组分可直接去升华/沉积到盘管536上，而不会首先形 成液态。而且，如果废弃麻醉气体含有异氟垸(熔点约-103。C)和/或地氟烷(熔点 约-108。C)，那么低温冷却的热传递流体或液化气体(例如液态氧或液氮)需要将
这些麻醉剂组分冷凝和固化到盘管536的下部区域564上。压縮废弃麻醉气体的剩余组分(即对大气无害的组分)优选节流通过小型透 平机344(图15)，以获取压縮气体的潜在能量。或者，这些压縮废气经流动管 线546排入大气，节流通过膨胀阀643(图18)以引导其他麻醉剂组分冷却，或 者经现有的催化剂技术进一步处理(未示出)。冷阱/分馏器522周期性地循环通过融化过程，以除去冷却盘管536上的霜 冻。盘管536的融化由恒温控制阀533减少或阻制热传递流体流过来实现。这 使得冷阱/分馏器522通过与处于环境温度的周围环境发生热转移而升高到室 温。在另一个实施方式中，可将其它流体(未示出)引导通过冷却盘管536来控 制融化。漏斗形收料斗557形成热交换器/冷凝器522的最低点，优选排入四通选择 阀558，阀558则与麻醉剂收集罐524A、 524B和水收集罐523流体连通。当 融化阶段期间盘管536温度升高到超过约-90。C时， 一氧化二氮从冷阱/分馏器 522的下部区域564熔化并集中在收料斗557中。选择阀558同时对准，以使 液态一氧化二氮通过重力作用而输送到收集罐524A、 524B中的一个。随着温 度继续升高到超过-65。C，七氟醚(大气压下熔点约-67°0)从盘管536中部区域 562、 563熔化并集中在收料斗557中。选择阀558同时对准，以使液态七氟醚 通过重力作用而输送到收集罐524A、 524B中的另一个。类似地，随着冷阱/ 分馏器522继续升温，超过0"C时，水蒸气霜冻将从上部区域560熔化并通过 选择阀558输送到水收集罐523内。通过该方法，氟代醚在从废弃麻醉气体中 被去除时实现了分馏。图18显示了根据本发明一个优选实施方式，内科诊所、牙科诊所、小型 兽医诊所或其它医疗保健设施中使用的废弃麻醉气体收集和回收系统600。回 收系统600与上文所述图15的废弃麻醉气体回收系统300类似，其类似之处 在于，像系统300 —样，系统600仅需要操作动力(未示出)、废弃麻醉气体流 615来源和排气孔646。但是，系统600还被设置和设计成紧凑自备式单元， 以便将其置于病房内麻醉机612旁。优选地，系统600是一个包封单元602， 其总体积占据约一立方英尺。系统600包括热交换器/冷凝器622，通过与在小 型冷冻单元670中冷却的中间热传递流体进行逆流热交换来冷却和冷凝废弃麻 醉气体流中的麻醉气体组分。任选地，系统600可包括小型压縮器642和接收 器626，和/或膨胀阀643(或小型透平机344(图15))和接收器645。此外，系统 600还可包括低流速废弃麻醉气体收集单元630。在图18所示优选的实施方式中，系统600包括压縮器642和接收器626 以及膨胀阀643和接收器645。废弃麻醉气体收集和回收系统600被设计成用 于处理流速为1-20升/分钟的麻醉气体，该系统通过可附连的流动管线606与 现有高流速615，或者更优选的低流速630麻醉气体收集单元连通。废弃麻醉 气体收集进口 616以压縮器642产生的低度真空压力(例如5厘米汞柱)下运 行，压縮器优选位于进口 616和热交换器/冷凝器622之间。收集的麻醉气体流 从收集进口 616通过止回阀635到达压縮器642。压縮器642具有单个压縮阶 段，它被配置成将来自收集单元615、 630的废弃麻醉气体的压力升高到超过 大气压的压力，以便在冷凝单元622中进行后续处理。压縮后，废弃麻醉气体流过收集容器或接收器626，使所有经压縮而冷凝 的液体从压縮的废弃麻醉气体流中除去和分离。然后，压縮的废弃麻醉气体流 在多阶段冷凝器622中冷却，使一氧化二氮和其他麻醉剂卤化碳的温度降低至 一定程度，从而使蒸气以可除去的液体形式冷凝在冷凝器盘管436B(图16)上(参 见图16的描述)。或者，单阶段冷凝器522(图17)也可用于在冷凝器盘管536(图 17)上冷凝和收集霜冻形式的蒸气(参见图17的描述)。进行冷凝过程的温度和 压力决定了麻醉气体组分是以可除去的液态形式冷凝还是以霜冻形式沉积。对 于图18所示系统600，优选具有至少两个阶段422A、422B(图16)的冷凝器622。 第一阶段422A(图16)用于去除废弃麻醉气体流中的水蒸气，第二阶段422B(图 16)用于冷凝麻醉剂。液态麻醉剂冷凝物(未分馏)收集在小容量(g卩1升)容器624 中，液态水冷凝物收集在小容量(即l升)容器623中，两个容器有规律地排空。采用流过冷凝器622的盘管436A、 436A、 536(图16和17)的专用热传递 流体来冷却和冷凝废弃麻醉气体组分。然后，在热传递流体(例如DuPont Suva 95或类似超低温冷冻剂)回到热交换器/冷凝器622之前，采用常规电力冷冻单 元670将其冷却。如上面结合图14所述，采用一个或多个冷冻阶段，通过常 规蒸气压縮过程冷却中间热传递流体。采用独立的冷冻单元670来冷却热传递 流体或冷冻剂就不再需要医疗保健设施供应液氮和/或液态氧。但是，在医院或 其它医疗、牙科或兽医设施中，也可采用由液化气体通用供应源获取液态氧、 液氮或类似冷冻剂来代替专用的热传递流体。麻醉剂组分通过冷凝去除之后，剩下的压縮废气(主要由夹带空气组成)优 选通过膨胀阀643和接收器645，然后进行大气排放646。膨胀阀643将压縮 废气降低至大气压，并通过Joule-Thompson效应进一步冷却废气。废气中残余 的其它麻醉剂组分可通过Joule-Thompson绝热膨胀冷凝。这些麻醉剂冷凝物 在进行大气排放646之前集中在接收器645中。然后，优选采用待排放646的冷却的废气在逆流热交换器680中冷却通入 的压縮废弃麻醉气体。这就降低了热交换器/冷凝器622对冷冻剂的需求，从而 降低了系统600总的运行成本。废气节流通过阀643并在交换器680中升温，然后通过可附连的流动管线637排放到医疗保健设施的现有排气孔646中。 撰写说明书摘要仅仅是为了让美国专利商标局和普通公众通过粗略浏览能够快速确定技术说明书的技术性质和技术要点，它仅仅代表了优选的实施方 式而不是展示本发明的全部性质。虽然详细描述了本发明的某些实施方式，本发明并不限于所示实施方式； 本领域技术人员能够理解上述实施方式的进一步改进和改良形式。这些改进和 改良在本发明的精神和范围内。
权利要求
1. 一种用于收集废弃麻醉气体的装置(30)，所述装置包括具有入口和出口的第一室(32A)，所述第一室的所述入口被配置成与麻醉机(12A)的排气口流体连通并被设置成能够由其接收包含废弃麻醉气体组分的气流；第一排气阀(34A)，其第一端与所述室的所述出口流体连通，第二端被配置成与真空总管(16)流体连通；和与所述第一室连接的第一检测器(40A)，它被设计和设置成能够确定何时所述第一室内可能存在所述废弃麻醉气体组分，所述第一检测器可操作地与所述第一排气阀连接以控制排气阀；从而，当所述第一检测器确定所述第一室内可能存在所述废弃麻醉气体组分时，所述第一检测器使所述第一排气阀打开，以使所述第一室与所述真空总管流体连通，将所述气流从所述第一室抽入所述真空总管。
2. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一检测器是压力检测器。
3. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一排气阀是螺线管驱动阀。
4. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述装置还包括 与所述第一排气阀(34A)的所述第二端流体连通的真空总管(16);和 与所述真空总管流体连通以便从其接收所述气流的废弃麻醉气体清除装置(22、 24、 26B、 20)，所述废弃麻醉气体清除装置被设计和设置成能够从所述 气流去除所述废弃麻醉气体组分。
5. 如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括 与所述第一排气阀(34A)的所述第二端流体连通的真空总管(16); 各自具有排气口的第一和第二麻醉机(12A、 12B)，所述第一室(32A)的所述入口与所述第一麻醉机(12A)的所述排气口流体连通；具有入口和出口的第二室(32B)，所述第二室的所述入口与所述第二麻醉机 (12B)的所述排气口流体连通；第二排气阀(34B)，其第一端与所述第二室(32B)的所述出口流体连通，第 二端与所述真空总管流体连通；和与所述第二室连接的第二检测器(40B)，它被设计和设置成能够确定何时所述第二室内可能存在所述废弃麻醉气体组分，所述第二检测器可操作地与所述第二排气阀连接以控制排气阀；从而所述第一排气阔和所述第二排气阀协同作用，以在所述第一室或所述第二 室内不可能存在所述废弃麻醉气体组分时限制大气进入所述排气总管。
6. —种清除从麻醉机(12)流出的气流中的废弃麻醉气体组分的方法，所述 方法包括以下步骤从所述麻醉机接收所述气流进入室(32);检测所述室接收的所述气流的存在；响应所述室内接收的所述气流的存在，通过可选择性隔离的流动路径(34) 使所述室与真空总管(16)周期性地流体连通；通过所述可选择性隔离的流动路径和所述真空总管将所述室内接收的所 述气流转移到废弃麻醉气体清除装置(22、 24、 26B、 20)内；通过所述废弃麻醉气体清除装置从所述气流除去所述废弃麻醉气体组分；从而所述室和所述可选择性隔离的流动路径协同作用，以在所述麻醉机不产生 所述废弃麻醉气体组分时最大程度地减少大气进入所述真空总管。
7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤 当检测到所述室内存在所述气流时，促使所述可选择性隔离的流动路径中形成流体连通，当没有检测到所述室内存在所述气流室，阻止所述选择性隔离的流动路径 中形成流体连通。
8. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤 通过与所述室连接的压力传感器来检测所述室内接收的气流的存在。
9. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述可选择性隔离的流动路径包括螺线管驱动的排气阔，所述方法还包括以下步骤检测所述室内压力与环境压力之间的压力差；当所述室内压力大于所述环境压力时，通过所述压力传感器使所述排气阀 打开；当所述室内压力不大于所述环境压力时，通过所述压力传感器关闭所述排气阀。
10. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤 根据所述压力差成比例地驱动所述排气阀。
11. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤 在对应于多个进入点的多个麻醉机中，在对应于所述进入点的麻醉机处，在所述真空总管的多个进入点中，基于检测到的所述废弃麻醉气体组分的可能 存在控制每个进入点的流入。
12. —种去除和分离气体混合物中多种气态组分的方法，所述方法包括以下 步骤使所述气体混合物通过具有表面温度梯度特征的冷却表面(36)上方，使得 所述气体混合物沿较高温度到较低温度的方向通过表面上方来冷却所述气体 混合物，使所述气体混合物的第一气态组分通过去升华作用以固体形式沉积到所述冷却表面的第一部分(60、 62)上，所述第一组分的特征在于第一熔点，所述 第一部分(60、 62)的特征在于比所述第一熔点温度低的第一温度，然后使所述气态混合物的第二气态组分通过去升华作用以固体形式沉积到所 述冷却表面的第二部分(63、 64)上，所述第二组分的特征在于第二熔点，所述 第二部分(63、 64)的特征在于比所述第二熔点温度低并且比所述第一温度低的 第二温度，然后加热所述冷却表面(36)，使所述沉积的固态第二组分从所述冷却表面(36)的所述第二部分(63、 64) 融化，然后，将所述第二组分收集到第二容器(24B)中，然后使所述沉积的固态第一组分从所述冷却表面(36)的第一部分(60、 62)融化， 然后，将所述第一组分收集到第一容器(24A)中。
13. 如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤 使所述沉积的固态第二组分熔化成液态，然后 将所述液态第二组分收集到所述第二容器(24B)中，然后 使所述沉积的固态第一组分熔化成液态，以及 将所述液态第一组分收集到所述第一容器(24A)中。
14. 如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤 使所述沉积的固态第二组分熔化成液态，然后将所述液态第二组分收集到所述第二容器(24B)中，然后使所述沉积的固态第一组分去升华成气态，以及将所述气态第一组分收集到所述第一容器(24A)中。
15. 如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 使所述沉积的固态第二组分去升华成气态，然后 将所述气态第二组分收集到所述第二容器(24B)中，然后 使所述沉积的固态第一组分熔化成液态，以及 将所述液态第一组分收集到所述第一容器(24A)中。
16. 如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤 使所述沉积的固态第二组分去升华成气态，然后 将所述气态第二组分收集到所述第二容器(24B)中，然后 使所述沉积的固态第一组分去升华成气态，以及 将所述气态第一组分收集到所述第一容器(24A)中。
17. —种从包含氮气、氧气和多种卤化碳组分的废弃麻醉气体混合物中去 除和分离多种气态组分的方法，所述方法包括以下步骤使所述废弃麻醉气体混合物通过具有表面温度梯度特征的冷却表面(36)上方，使得所述气体混合物沿较高温度到较低温度的方向通过表面上方来冷却所 述气体混合物，使所述废弃麻醉气体混合物中的第一卣化碳气态组分固化到所述冷却表 面(36)的第一部分(60、 62)上，所述第一卤化碳气态组分的特征在于第一卤化碳 熔点，所述第一部分(60、 62)的特征在于比所述第一卤化碳熔点温度低的第一、〉曰f^F使所述废弃麻醉气体混合物中的第二卤化碳气态组分固化到所述冷却表 面(36)的第二部分(63、 64)上，所述第二卤化碳气态组分的特征在于第二卤化碳 熔点，所述第二部分(63、 64)的特征在于比所述第二卤化碳熔点温度低并且比 所述第一温度低的第二温度，然后加热所述冷却表面(36)，使所述固化的第二卤化碳组分从所述冷却表面(36)的所述第二部分(63、64) 熔化成液态，然后将所述第二卤化碳液态组分收集到容器(24A、 24B)中，然后 使所述固化的第一卤化碳组分从所述冷却表面(36)的所述第一部分(60、62)熔化成液态，以及将所述第一卤化碳液态组分收集到容器(24A、 24B)中。
18. 如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述废弃麻醉气体混合物包含至少一种气态麻醉剂组分，所述方法还包括 以下步骤使所述废弃麻醉气体混合物中的所述气态麻醉剂组分固化到所述冷却表 面(36)的第三部分(62、 63、 64)上，所述气态麻醉剂组分的特征在于麻醉剂熔点， 所述第三部分(62、 63、 64)的特征在于比所述麻醉剂熔点低的第三温度，然后，使所述固化的麻醉剂组分从所述冷却表面(36)的所述第三部分(62、 63、 64) 升华成气态，然后，将所述气态麻醉剂组分收集到容器(24C)中。
19. 如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤 通过热传递冷却所述冷却表面(36)并使一定体积的液态氧升温，然后 在医疗保健设施(110)中使用所述体积的升温的液态氧。
20. —种去除和分离废弃麻醉气体流中的气态组分以防止气态麻醉剂从医 疗保健设施排入大气的方法，所述方法包括以下步骤从麻醉机(12A、 12B、 12C)收集所述废弃麻醉气体流，采用具有至少一个压縮阶段的压縮器(42)将所述收集的废弃麻醉气体流压 缩到超过大气压的压力，使所述压縮的气体混合物通过具有表面温度梯度特征的冷却表面(136、 236A、 236B)上方，使得所述气流沿较高温度到较低温度的方向通过表面上方 来冷却所述气流，使所述气态麻醉剂从所述压縮气流冷凝，从所述压縮气流分离所述冷凝的麻醉剂，将不含所述冷凝麻醉剂的所述气流排入大气(46)。
21. 如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述收集废弃麻醉气体流的 步骤包括将所述气流从麻醉机(12A、 12B、 12C)收集到室(32A、 32B、 32C)中， 检测(40A、 40B、 40C)所述室(32A、 32B、 32C)内所述气流的存在， 响应所述室(32A、 32B、 32C)内接收的所述气流的存在，通过可选择性隔 离的流动路径(34A、 34B、 34C)使所述室与真空总管周期性地流体连通；通过所述可选择性隔离的流动路径(34A、 34B、 34C)和所述真空总管(16)将所述室(32A、 32B、 32C)内接收的所述气流转移到压缩器(42);所述室(32A、 32B、 32C)和所述可选择性隔离的流动路径(34A、 34B、 34C)协同作用，以在所述麻醉机(12A、 12B、 12C)中不产生所述废弃麻醉气体流时最大程度地减少大气进入所述真空总管(16)。
22. 如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述使气态麻醉剂从所述废 弃麻醉气体流冷凝的步骤在能使所述气态麻醉剂以固体形式冷凝的压力和温 度下进行。
23. 如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述使气态麻醉剂从所述废 弃麻醉气体流冷凝的步骤在能使所述气态麻醉剂以固体形式冷凝的压力和温 度下进行。
24. 如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤 在所述气流进行大气排放(46)之前使其膨胀通过膨胀阀(43)，和 在接收器(45)中收集所述气流膨胀通过所述膨胀阀(43)冷凝形成的液态麻醉剂组分。
25. 如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤 在所述气流进行大气排放(46)之前使其膨胀通过膨胀阀(43)，和 在接收器(45)中收集所述气流膨胀通过所述膨胀阀(43)冷凝形成的液态麻醉剂组分。
26. —种防止废弃麻醉气体中的麻醉气体组分从医疗保健设施排入大气的 系统，所述系统包括.-从麻醉机(12A、 12B、 12C)收集废弃麻醉气体的废弃麻醉气体收集单元 (15A、 15B、 15C、 30A、 30B、 30C)，用于将所述废弃麻醉气体从所述废弃麻醉气体收集单元(15A、 15B、 15C、 30A、 30B、 30C)抽吸到压縮器(42)的真空总管(16)，包括至少一个压縮阶段的压縮器(42)，以使所述废弃麻醉气体的压力升高 到超过大气压，热交换器/冷凝器(22)，具有与来自所述压縮器(42)的流动管线(139、 239) 流体连通的入口和与排气管线(46)流体连通的出口，所述热交换器/冷凝器(22) 还具有设置在其中的冷却盘管(136、 236A、 236B)，所述冷却盘管(136、 236A、 236B)的出口与冷冻器的流动管线(127、 227)流体连通，所述冷却盘管(136、 236A、 236B)的入口与来自冷冻剂来源(120、 220)的流动管线(121、 221)流体连接，所述热交换器/冷凝器(22)具有至少一个冷凝管(24A、 24B)，用于在所述热 交换器/冷凝器(22)内收集来自所述废弃麻醉气体的液态麻醉剂组分。
27. 如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述系统还包括 与所述热交换器/冷凝器(22)的所述出口流体连通的膨胀阀(43)，所述膨胀阀(43)用于降低待排放的所述废气的压力，和在所述膨胀阀(43)和所述排气管线(46)之间流体连通的接收器(45)，所述接 收器(45)用于收集由于降低所述废气压力而冷凝形成的液态麻醉剂组分。
28. 如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述废弃麻醉气体收集单元 (15A、 15B、 15C、 30A、 30B、 30C)包括室(32A、 32B、 32C)，用于从所述麻醉机(12A、 12B、 12C)接收所述废弃 麻醉气体，检测器(40A、 40B、 40C)，用于检测所述室(32A、 32B、 32C)内所述废弃 麻醉气体的存在，和可选择性隔离的流动路径(34A、 34B、 34C)，其响应所述室(32A、 32B、 32C)内接收的废弃麻醉气体的存在而使所述室(32A、 32B、 32C)与真空总管(16) 周期性地流体连通，从而所述室(32A、 32B、 32C)和所述可选择性隔离的流动路径(34A、 34B、 34C) 协同作用，以在所述麻醉机(12A、 12B、 12C)不产生所述废弃麻醉气体时最大 程度地减少大气进入所述真空总管(16)。
29. 如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述系统还包括 与所述热交换器/冷凝器(22)的所述出口流体连通的透平机(44)，所述透平机(44)能够降低待排放(46)废气的压力，和在所述透平机(44)和所述排气管线(46)之间流体连通的接收器(45)，所述接 收器(45)用于收集由于降低所述废气压力而冷凝形成的液态麻醉剂组分。
30. —种去除和分离废弃麻醉气体流中的气态麻醉剂以防止气态麻醉剂从 医疗保健设施排入大气的方法，所述方法包括以下步骤从麻醉机(312、 612)收集所述废弃麻醉气体流，使所述气流通过具有表面温度梯度特征的冷却表面(236、 436A、 436B、 536) 上方，使得所述气流沿较高温度到较低温度的方向通过表面上方来冷却所述气 流，所述气流通过所述冷却表面传导与热传递流体交换热量，所述热传递流体由于与所述气流交换热量而变热，然后所述热传递流体再在冷冻单元(270、370、 570、 670)中冷却，从所述气流冷凝所述气态麻醉剂，从所述气流分离所述冷凝的麻醉剂将所述不含所述冷凝麻醉剂的气流排入大气(346、 446、 546、 646)。
31. 如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述收集废弃麻醉气体流的 步骤包括将所述气流从麻醉机(312、 612)收集到室(332、 632)中， 检测(340、 640)所述室(332、 632)内接收的所述气流的存在， 响应所述室(332、 632)内接收的所述气流的存在，通过可选择性隔离的流动路径(334、 634)使所述室与收集进口(316、 616)周期性地流体连通；通过所述可选择性隔离的流动路径(334、 634)，将所述室(332、 632)内接收的所述气流传递至所述收集进口(316、 616)，所述室(332、 632)和所述可选择性隔离的流动路径(334、 634)协同作用，以在所述麻醉机(312、 612)不产生所述废弃麻醉气体流时最大程度地减少大气进入所述收集进口(316、 616)。
32. 如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 采用具有至少一个压缩阶段的压縮器(342、 642)将所述废弃麻醉气体流压縮到超过大气压的压力。
33. 如权利要求30所述的方法，其特征在于，使所述气态麻醉剂从所述废 弃麻醉气体流中冷凝的所述步骤在能使所述气态麻醉剂以固体形式冷凝的压 力和温度下进行。
34. 如权利要求32所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 在所述气流进行大气排放(346)之前使其膨胀通过透平机(344)，和 在接收器(345)中收集由于所述气流膨胀通过所述透平机(344)而冷凝形成的液态麻醉剂组分。
35. —种防止废弃麻醉气体中的麻醉气体组分从医疗保健设施排入大气的 系统，所述系统包括废弃麻醉气体收集单元(315、 330、 615、 630)，用于从麻醉机(312、 612)收集废弃麻醉气体，收集进口(316、 616)，用于接收来自所述废弃麻醉气体收集单元(315、 330、 615、 630)的所述废弃麻醉气体，热交换器/冷凝器(222、 322、 422、 522、 622)，具有入口和出口，入口与 来自所述收集进口(316、 616)的流动管线(239、 339、 439、 539、 639)流体连通， 所述热交换器/冷凝器(222、 322、 422、 522、 622)还具有设置在其中的冷却盘管 (236、 436A、 436B、 536)，所述冷却盘管(236、 436A、 436B、 536)的出口与冷 冻单元(270、 370、 570、 670)的流动管线(227、 327、 427、 527、 627)流体连通， 所述冷却盘管(236、 436A、 436B、 536)具有入口，所述热交换器/冷凝器(222、 322、 422、 522、 622)具有至少一个冷凝管(224、 324、 424、 524A、 524B、 624)，用于在所述热交换器/冷凝器(222、 322、 422、 522、 622)内收集来自所述废弃麻醉气体的液态麻醉剂组分，冷冻单元(270、 370、 570、 670)，其入口与来自所述冷却盘管(236、 436A、 436B、 536)的所述出口的流动管线(227、 327、 427、 527、 627)流体连通，其出 口与来自所述冷却盘管(236、 436A、 436B、 536)的所述入口的流动管线(221 、 321、 421、 521、 621)流体连通，所述冷冻单元(270、 370、 570、 670)用于冷却 流过所述冷却盘管(236、 436A、 436B、 536)的热传递流体。
36. 如权利要求35所述的系统，其特征在于，所述冷冻单元(270、 370、 570、 670)还包括用于压缩所述热传递流体的压縮器(272)，热交换器(274)，所述热交换器采用冷却剂来冷却所述被压縮的热传递流 体，禾口膨胀阀(276)，用于降低所述热传递流体的压力。
37. 如权利要求35所述的系统，其特征在于，所述废弃麻醉气体收集单元 (330、 660)还包括室(332、 632)，用于接收来自所述麻醉机(312、 612)的所述废弃麻醉气体， 检测器(340、 640)，用于检测所述室(332、 632)内接收的所述废弃麻醉气体 的存在，可选择性隔离的流动路径(334、 634)，其响应所述室(332、 632)内接收的所 述废弃麻醉气体的存在而使所述室(332、 632)与收集进口(316、 616)周期性地流 体连通，从而所述室(332、 632)和所述可选择性隔离的流动路径(334、 634)协同作用，以 在所述麻醉剂(312、 612)不产生所述废弃麻醉气体时最低程度地减少大气进入 所述收集进口(316、 616)。
38. 如权利要求35所述的系统，其特征在于，所述系统还包括 具有至少一个压縮阶段的压縮器(342、 642)，用于将所述废弃麻醉气体的压力升高到超过大气压。
39. 如权利要求38所述的系统，其特征在于，所述系统还包括 与所述热交换器/冷凝器(222、 322、 422、 522、 622)的所述出口流体连通的膨胀阀(643)，所述膨胀阀(643)用于降低待排放(646)的废气压力，在所述膨胀阀(643)和排气管线(646)之间流体连通的接收器(645),所述接 收器(645)用于收集由于降低所述废气压力而冷凝形成的液态麻醉剂组分。
40. 如权利要求38所述的系统，其特征在于，所述系统还包括 与所述热交换器/冷凝器(222、 322、 422、 522、 622)的所述出口流体连通的透平机(344)，所述透平机(344)用于降低待排放(346)的废气压力，和在所述透平机(344)和排气管线(346)之间流体连通的接收器(345)，所述接 收器(345)用于收集由于降低所述废气压力而冷凝形成的液态麻醉剂组分。
全文摘要
描述了从医疗保健设施排放的废弃麻醉气体中回收和分离麻醉气体组分的方法和装置。冷凝型麻醉剂回收方法和装置包括一个或多个以下优选的实施方式低流速麻醉气体清除单元，用于将废弃麻醉气体以霜冻形式收集到冷阱/分馏器冷却表面的霜冻分馏过程，具有至少一个压缩阶段的压缩器，以及与医疗保健设施的公共基础设备和供给设备接口最少的自备式装置。
文档编号A62B7/04GK101212998SQ200680022156
公开日2008年7月2日 申请日期2006年5月11日 优先权日2005年5月13日
发明者J·M·贝里, S·莫里斯 申请人:麻醉气体回收有限公司