卤化碳回收方法和系统的改进与流程

本发明涉及捕获和回收卤化碳的方法和系统。具体地，本发明涉及当在医疗环境中用作挥发性麻醉剂时捕获和回收卤化碳的方法和系统。

技术背景

卤化碳是有机化学分子，其包括至少一个碳原子与一个或多个卤化碳原子共价键合。卤化碳有许多用途，并在几种工业中使用，如溶剂，农药，制冷剂，耐火油，弹性体成分，粘合剂和密封剂，电绝缘涂层，塑料和麻醉剂。卤化碳的替代术语是“卤代碳氟化合物”。

用作麻醉剂的卤化碳的实例通常包括地氟醚，异氟烷，七氟醚，氟烷和恩氟烷。这些麻醉剂可以称为挥发性麻醉剂，因为它们在室温下是液体，但是易于蒸发以产生用于患者吸入的蒸气以诱导麻醉。使用麻醉机(也称为Boyle's机器)的呼吸回路将这些试剂给予患者。如参考图1描述包括其呼吸回路2的麻醉机的一部分的示意图。麻醉机的主要功能是将氧气与临床医生指定浓度的挥发性麻醉剂混合，以经由呼吸回路2输送到患者。

麻醉机和呼吸回路2包括用于由患者(未示出)吸入的管道气体网络。空气，氧气(O₂)和一氧化二氮(N₂O)分别从一个空气管3或一个气缸管5，一个氧管7或一个氧气瓶管9和一个一氧化二氮管11或一个一氧化二氮筒管13供应到后杆15。每个气体管道3,7,11在4bar下供应气体。空气和氧气由气缸管5,9在137bar提供。氧化亚氮通过气缸管13在44bar下供应。为了降低由气缸管5,9,13供应的气压以匹配由气体管道3,7,11供应的气压，每个气缸管道5,9,13包括一个减压阀(PRV)17，其减小由缸管5,9,13供应的气压到4bar。

空气，氧气和一氧化二氮中的每一种被单独输送到相应的可变流量阀19，其允许麻醉师根据需要混合空气，氧气和一氧化二氮。每个可变流量阀19进一步将气体的压力减小到刚好超过1bar。图1示出了气体通过空气后杆管18，氧气后杆管20和一氧化二氮后杆管22从左到右输送到后杆15。对于本领域技术人员来说显而易见的是，后杆管18,20,22可以不同地布置。例如，后杆管18,20,22可以按照以下图1中从左向右顺序排列：一氧化二氮后杆管22；氧后杆管20；和空气后杆管18。

后杆15包括一个蒸发器10和一个压力释放阀16。蒸发器10包含一个蒸发室21，其中容纳有麻醉剂12。蒸发室21布置成使得麻醉剂12在麻醉剂12的饱和蒸气压下蒸发以形成蒸气14。例如，如果饱和蒸汽压力过高以将药剂12递送至患者，则可变旁路阀23允许麻醉师控制从后杆15供应的通过蒸发器10的气体的比例。因此，在离开后杆15的气流内的挥发性麻醉剂12的输出浓度被控制。

患者通过面罩4吸入气体，面罩4套在患者的鼻子和嘴周围并形成密封。面罩4连接到一根供应包含麻醉剂12气体的吸入管6，以及通过一根呼出管8呼出的和未使用的气体和药剂12被运送离开患者。吸气管6和呼气管8通常是波纹软管。

吸气管6包括单向吸气阀25，其在患者吸气时打开。当单向吸气阀25处于打开状态时，气体流过后杆15，通过蒸发室10，在那里其与来自麻醉剂12的蒸气14混合。与药剂蒸气14混合的气体被患者吸入。在使用中，呼吸回路2以安全的压力和流速向患者提供以特定浓度与氧气/空气/一氧化二氮(N₂O)混合的麻醉剂的精确和连续供应。

呼气管8连接到连接有单向呼气阀26的呼气管24，当单向呼气阀26打开时，呼出和未使用的气体由其通过。通过单向呼气阀26的气体流入呼吸袋28。排气管30从呼吸袋28通向可变减压阀32。

二氧化碳(CO₂)吸收罐34连接到呼气管24和吸气管15，并且布置成允许气体通过吸收器罐34从呼气管24流动到吸气管6。吸收罐34包含钠钙36，其从流入吸收罐34的气体中吸收二氧化碳。

在患者吸入气体/药剂混合物期间示出了图1所示的呼吸回路2的构造。吸入气体的移动由实线箭头示出，并且呼出气体的移动使用虚线箭头示出。

患者的吸入导致呼气阀26关闭并且吸气阀25打开。这允许再循环气体从呼吸袋28流过吸收气体中CO₂的吸收罐34，吸收罐34并进入吸入管6。气体通过蒸发室10，在其中与试剂蒸气14混合。所得的气体/药剂混合物经由呼吸回路2的单向吸入阀25和吸入支路6以及呼吸面罩4施加给患者。患者将气体/药剂混合物吸入其肺中，其将一些药剂蒸气14溶解到患者的血液中。这导致麻醉的可逆状态。

在患者呼气时，呼气阀26打开，并且吸气阀25关闭。患者呼出的气体，包括药剂蒸气14的未被患者吸收的部分，经由呼气管8回流到呼吸回路2中。呼出气体流入呼吸袋28，并且过量废气38通过减压阀32排出。废气管40引导来自呼吸回路2的排出的废气38。

排出的废气38将包含至少痕量的未使用的麻醉剂蒸气14。即使在医疗环境中的空气中的微量麻醉剂也会对医务人员产生影响，继续暴露将导致不利的健康状况，例如头痛，自发流产的发生率增加，婴儿的先天性异常和血液恶性肿瘤。因此，政府机构对医院工作人员可能暴露的挥发性麻醉剂的水平设置了限制。在美国，手术室空气中挥发性麻醉剂的含量不应超过百万分之二(ppm)，N₂0的含量不应超过25ppm。在英国，挥发剂的极限设置为50ppm，而对于N₂0，极限设置为100ppm。

为了确保手术室内的环境和其他医疗环境保持在上述范围内，防止含有挥发性麻醉剂蒸气14的废气38进入医疗环境的大气。

为了防止麻醉气体释放到手术室的大气中，在大多数发达国家中，废气38被“清除”。在医院和大型兽医实践中，手术室套件设置有负压回路。负压回路连接到麻醉机的排气管40。负压回路通过建筑物顶部的输出管将废气38提取到大气中。较小实践的麻醉使用者使用跟随可变压力释放阀32的回路压力从排气管40抽出废气38，其处于低于呼吸回路的压力，以使废气38从排气管40通过活性炭罐。这种炭罐通常能够吸收12小时的废气38。然而，炭罐的一个问题是，一旦它们被使用，它们不能被再循环并且必须被处理，这是昂贵的。此外，由活性炭罐捕获的未使用的挥发性试剂可在处理后缓慢释放。

挥发性麻醉剂是卤代碳氟化合物，因此特别不希望它们直接释放到大气中。含有溴和氯基团的卤化碳(统称为氯氟碳化合物(CFC))对臭氧层产生破坏作用。事实上，从任何工业中释放CFC都会破坏臭氧层。在平流层中，较高波长的光分解CFC的C-Cl/Br键，其释放高度反应性的自由基，分解臭氧(O₃)，耗尽地球的紫外线防护屏障。异氟烷和氟烷都是CFCs。每种试剂具有不同的反应性，这是由于每种试剂释放的自由基的量以及碳卤化物基团被破坏的容易性。氟烷是最具反应性的，因为Br基团可以相对容易地从分子中除去，随后是异氟烷。一氧化二氮(N₂O)也有一些臭氧消耗潜能。

此外，N₂0和所有试剂，包括七氟烷和地氟烷，由于它们吸收红外光的能力，所以是有效的温室气体。地氟烷是最有效的，由于其长时的大气半衰期。1千克的地氟烷相当于约2000-3500kg的CO₂。

1987年蒙特利尔协定(及其后的修正案)限制了氟氯化碳的使用。因此，禁止在制冷和气溶胶中使用氟氯化碳，并且监测所有不认为“必要”的氟氯化碳使用。氟氯化碳的医疗用途被认为是“必要的”，因此不受监测。随着禁止在制冷和气溶胶中使用氟氯化碳，由于医疗用途而使释放到大气中的卤化碳的比例增加，并且可能进一步增加。目前，在美国每年交付400万麻醉剂，在英国每年交付500万麻醉剂。这些麻醉剂中的大多数在挥发性试剂的影响下递送。此外，据估计，N₂0的医疗使用贡献了3％的美国N₂O排放。

从呼吸回路2的废气38捕获试剂蒸气14的替代方式是使用液氧使废气38经受极端冷。卤化碳将在约-118°结晶。然而，由于围绕使用液氧的安全问题以及从超冷氧气管道中除去和分离结晶性挥发性物质的实用性，这对于大多数医疗机构来说不是可行的选择。

从废气38捕获挥发性麻醉剂的另一现有技术系统是使废气38通过二氧化硅(SiO₂)，也称为“二氧化硅”，用于通过蒸汽提取。这种类型的现有技术系统的示例在国际申请公开专利号WO 2011/026230A1中描述。

类似于上述的木炭方法，废气38从排气管40捕获并通过含有颗粒状SiO₂的罐，药剂12结合到该罐上。一旦SiO₂被麻醉剂12饱和，就去除SiO₂罐用于处理。在处理期间，SiO₂在高压和高温下经受蒸汽吹扫气体以将麻醉剂12与SiO₂分离。收集的麻醉剂必须纯化以除去水，然后通过分馏分离。

技术实现要素：

针对上述背景，本发明的目的是至少提供克服上述问题的捕获，回收，再循环和使用卤化碳的方法和装置。根据本文提供的研究，本发明的这些和其他用途，特征和优点对于本领域技术人员将是显而易见的。

根据本发明的一个方面，提供了一种从气体中捕获卤化碳的方法。该方法可以包括用未暴露于超临界流体的材料处理含有卤化碳的气体。或者或组合地，该方法可包括使含有卤化碳的气体通过材料。卤化碳可以是麻醉剂。捕获卤化碳可以包括将气体暴露于材料。在优选实施例中，该方法可以在医疗环境中执行，其中该材料可以是过滤材料。

该材料可以容纳在模块中，该模块能够抵抗超临界流体，以使得捕获的卤化碳能够通过溶解在超临界流体中而被回收以形成超临界溶液。因此，模块可以被布置成承受超临界压力下的流体，该超临界压力可以在约7MPa和50MPa之间；和/或可以被布置成承受在30℃和100℃之间的超临界温度下的流体。优选地，模块被布置成承受高内压。

可以从超临界溶液中分离卤化碳。超临界溶液和/或分离的卤化碳可以根据需要输送。本发明的这些另外的方面在下面进一步讨论。本发明的各方面的组合使得卤化碳能够连续再循环。在医疗环境中，卤化碳可以是麻醉剂，其可以是挥发性麻醉剂，并且本发明使得麻醉剂能够被再循环和再利用。

该方法优选包括使含有一种或多种卤化碳的气体通过材料。该材料可以是或包括气凝胶。最常见的气凝胶由二氧化硅(SiO₂)制成，但是根据本发明的气凝胶可以由其他材料制成或包含其它材料，例如，甲酚，甲酚，碳，碳酸钙和沸石(硅铝酸盐)。沸石是天然发现的微孔硅酸铝矿物，但也可以人工制造。碳可以暴露于高温以扩展其表面积用于吸收。过滤材料可以掺杂有金属。根据本发明，气凝胶可以通过添加一种或多种卤化碳，金属氧化物，纤维素，碳纳米管，或由聚合物内部支撑以改善它们的化学或机械性能。这些变化可以改善卤化碳的结合和/或气凝胶的稳定性。例如，用卤化碳的功能化改善了卤化碳与材料的结合。该材料可以包括粒状颗粒。

此外，该材料可以包括或可以是可以通过形成金属-氧-金属桥而形成的金属或金属氧化物。优选的金属和金属氧化物的实例包括氧化镍，氧化钼，氧化铝，二氧化钛，氧化锆，氧化铁，氧化铬，钒，铂，铑，钯和钨。该材料可以包括或者是贵金属。金属和/或金属氧化物可以通过沉积而添加到材料中，例如通过物理或化学气相沉积。

当气体通过材料时，卤化碳可以结合到材料上。该材料可以从气体捕获卤化碳，该气体可以是来自麻醉机的废气。

当气体中的卤化碳与材料结合时，可以处理气体。在被材料处理之后，处理过的气体可以通过捕获剂以捕获未被材料处理的卤化碳。捕获剂可以是活性炭。可以监测由该材料处理的气体的卤化碳。已经由材料处理的气体可以监测卤化碳。处理气体的浓度可以监测为处理气体中的卤化碳浓度高于预定饱和阈值，这可以表明该材料可以被卤化碳饱和。该方法可以包括监测处理气体以增加处理气体中卤化碳的浓度，这可以指示该材料被卤化碳饱和。该方法可以包括当材料被卤化碳饱和时停止向材料供应气体。该方法可以包括切换气体供应，使得其由如本文所述的替代材料处理。替代材料可以容纳在另一个模块中。

气体可以来自医疗环境中的大气。气体可以由麻醉机提供。气体可以通过心肺旁路机提供。因此，本发明的另一方面涉及到从气体中捕获麻醉剂的方法，所述方法包括使含有麻醉剂的气体通过过滤材料。

根据本发明的一个方面，提供了一种从材料中回收，去除或提取卤化碳的方法。该方法可以包括使材料暴露或经受超临界流体。超临界流体将膨胀以填充其容器以及通过像气体的固体流出并且溶解像液体的材料。

卤化碳与超临界流体结合的主体材料破坏卤化碳和材料之间的相互作用，并且卤化碳可以从材料中移出和/或溶解在超临界流体中，以形成含有卤化碳的超临界溶液。因此，卤化碳可以与材料结合或相互作用，使得当材料暴露于超临界流体时，卤化碳可以被置换并溶解在超临界流体中。该材料可以含有多种不同的卤化碳，它们可以从该材料中回收。然后超临界溶液可将卤化碳携带离开材料，使材料完好无损。超临界流体是在其临界点以上的温度和压力下的物质，其中不存在气体或液体的不同状态。

因此，在材料经受超临界流体之前，卤化碳优选结合到材料上。该材料被布置成允许超临界流体通过该材料。该材料可以是过滤材料。该材料可以包括气凝胶。

超临界流体可以处于约7MPa和50MPa之间的压力；并且可以在30℃和100℃之间的温度下。该材料优选地容纳在可以在超临界温度和压力下耐流体的模块中。模块可以布置成承受高的内部压力。

超临界流体可以是或包括超临界二氧化碳(CO₂)。二氧化碳在其临界温度(31.1℃)和临界压力(7.39MPa)以上处于超临界状态。该温度接近室温，并且压力在常用于医药和手术室的压力之内。卤化碳可以是一种或多种在超临界CO₂中非常易溶，并且可以通过在超临界CO₂溶解而从材料上洗去的麻醉剂。或者，超临界流体可以是或包括一氧化二氮(N₂O)。

在医学中，一氧化二氮可以与麻醉剂一起使用以维持麻醉。N₂O在与CO₂相似的温度和压力下变得超临界。然而，N₂0当超临界时通常是不稳定的。通过包括还原催化剂，可以分解或减少超临界N₂O。例如，金属催化剂通常在尿素或氨的存在下还原一氧化二氮。在本发明的优选实施方案中，材料包括还原催化剂，其可以是可沉积在材料上的金属催化剂。优选的金属催化剂是铂。在卤化碳已被材料捕获之前或在材料暴露于超临界流体之前，催化剂可负载反应物，优选脲。当气体暴露于材料时，气体中的一氧化二氮可以在催化剂的存在下与尿素(CO(NH₂)₂)反应以形成氮气(N₂)，水(H₂O)和二氧化碳(CO₂)。

在本发明的优选实施方案中，当材料已暴露于卤化碳和一氧化二氮时，可用超临界CO₂冲洗该材料以洗脱卤化碳和剩余的一氧化二氮(N₂O)。可以将二氧化碳供应给材料并加压以实现超临界压力，优选约10MPa，并加热以实现超临界压力，优选约35℃。然而，可以使用其它超临界温度和压力。当超临界CO₂流过材料时，N₂O可以在超临界CO₂中稀释并且可以变成超临界N₂O。超临界N₂O和超临界CO₂混合物可以通过材料，催化剂和/或反应物。分解N₂O可以在超临界温度和压力下发生。在超临界温度和压力下，N₂O的分解反应速度显着快于室温和压力。本发明的优点在于，N₂O在超临界CO₂中的稀释防止发生失控反应，这可能引起爆炸。氮气，水和任何其它副产物可以通过本文详述的分离步骤分离。

优选地，当材料用卤化碳饱和时，材料暴露于超临界流体。当材料暴露于超临界流体时，其可以用超临界流体冲洗以洗脱卤化碳和任何一氧化二氮。

该方法可包括将超临界溶液供应到用于从超临界溶液中分离卤化碳的分离系统的步骤。超临界溶液中的超临界流体可以用作流动相。分离系统可以包括至少一根色谱柱。分离系统可以包括分馏柱。

卤化碳可包括多种不同类型的卤化碳，其中该方法可包括从超临界溶液中分离一种或多种不同类型的卤化碳。该方法可以包括从超临界溶液中除去非卤化碳污染物的步骤。该方法可以包括从超临界溶液中除去一氧化二氮(N₂O)的步骤。

使用蒸汽从材料回收，除去或提取卤化碳的现有技术方法需要进一步的步骤以从蒸汽中分离卤化碳，使得卤化碳可以再利用。现有技术的系统和方法通常包括材料的蒸汽吹扫；通过冷凝分离卤化碳；并通过分馏纯化卤化碳。根据本发明从过滤材料回收卤化碳的方法相对于现有技术是有利的，因为当从超临界溶液中除去卤化碳时，超临界流体可以用作分离剂。本发明有利地将从过滤材料中萃取卤化碳与从超临界溶液中分离卤化碳相结合，如下所述。本发明处理从现有技术方法产生的溶液中除去水的需要。本发明有利地结合了一种或多种从过滤材料回收卤化碳，从超临界流体中分离卤化碳，纯化卤化碳和输送卤化碳。

特别地，根据现有技术，气凝胶可能被蒸汽或吹扫蒸汽损坏，这在气凝胶的精细结构上施加表面张力。气凝胶不被超临界CO₂损坏，因为超临界CO₂不施加表面张力。

根据本发明的另一方面，本发明涉及到用于处理卤化碳的模块。优选地，模块可以包括用于从气体捕获卤化碳的材料。在优选实施例中，模块被布置成承受超临界流体。模块可以包括用于容纳材料的壳体。模块(优选地壳体)可以布置成允许气体和超临界流体穿过材料。优选地，气体和超临界流体交替地穿过材料。优选地，气体和超临界流体在交替的时间穿过材料。

模块可以布置成使得气体和超临界流体可以在相反方向上移动通过材料。或者，气体和超临界流体可以以类似的方向移动通过过滤材料。优选地，模块被布置成承受在约7MPa和50MPa之间的范围内的超临界压力。优选地，模块被布置成承受高内压。

如上所述，材料可以是过滤材料，并且所述材料可以包括气凝胶。由于材料可以使用超临界工艺制造，所以该材料可以在多个回收循环中重复使用。所述模块可以布置成允许材料被替换。所述气凝胶的孔径可以在0.5至50nm(5至500埃)之间。该材料可以包括二氧化硅(硅土)，沸石(硅铝酸盐)，碳和活性炭中的一种或多种。该材料，优选地可以是气凝胶，可以掺杂有金属，纤维素，碳纳米管，聚合物或卤化碳。该材料可以包括粒状颗粒。该材料可以包括金属催化剂。该金属催化剂可以包括铂。该材料可以包括反应物。该反应物可以包括尿素，无水氨和氨水中的一种或多种。

该模块可以布置成允许含有卤化碳和/或超临界流体的气体通过该材料进出。优选地，所述模块可以包括允许气体和超临界流体进入和排出的第一导管。所述模块可以包括允许气体和超临界流体进入和排出的第二导管，其中第一导管可以允许气体进入模块并且允许超临界流体流出模块；并且第二导管可以允许气体流出模块并且允许超临界流体进入模块。

所述模块可以包括第一对导管并且可以包括第二对导管。任一或两对导管可以布置成允许流体通过过滤材料的进入和排出。优选地，第一对导管可以允许气体的进入和排出，并且第二对导管可以设置成允许超临界流体的进入和排出。

模块可以包括进气管道，其布置成允许大气空气由材料处理。模块可以布置成允许大气空气穿过过滤材料。在优选实施例中，所述模块是一个罐。

根据另一方面，本发明涉及到包括至少一个如上所述的模块的卤化碳循环系统。

如果本发明在医疗环境中使用，则进气管道可以允许从局部环境中吸入空气，以便除了从医疗装置接收气体之外，还从手术室收集逃逸的麻醉剂气体，例如麻醉机的排气。在替代实施例中，模块可以布置成允许含有麻醉剂的气体通过一对导管进入和离开过滤材料，以及超临界流体经由另一对管道的进入和流出穿过过滤材料。根据本发明的另一方面，提供了一种用于从气体再循环麻醉剂的模块，所述模块包括壳体，所述壳体包括用于从气体捕获麻醉剂的过滤材料，其中所述壳体布置成允许超临界流体穿过过滤材料。

根据本发明的另一方面，提供了一种包括至少一个如上所述的模块的医疗装置。优选地，所述医疗装置包括多个模块，并且麻醉机被布置成同时供应(i)含有麻醉剂的气体到所述多个模块中的至少一个模块；和(ii)将超临界流体供应到所述多个模块中的至少一个其它模块。在优选实施例中，麻醉机可以布置成在多个模块的模块之间切换气体和超临界流体的供应，以实现麻醉剂的连续流动。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于从超临界溶液中分离一种或多种物质的处理方法。该方法优选包括从包含卤化碳和超临界流体的超临界溶液中分离一种或多种卤化碳。优选地，一种或多种卤化碳可以溶解在超临界流体中。该方法可包括将超临界溶液供应到分离系统。

该方法可以包括使用超临界流体作为可以是洗脱系统的分离系统中的流动相。分离方法可以用于从超临界流体中纯化和收集一种或多种卤化碳。该方法可以包括将超临界流体供应到分离系统。该方法可以包括生产监测一种或多种卤化碳的产物。该方法可以包括如果产物包含一种或多种卤化碳则收集该产物。该方法可以包括如果产物不含卤化碳则处理该产物。该方法可包括从产物中除去一种或多种卤化碳的步骤。该方法可以包括收集从超临界流体中分离的卤化碳的步骤。该方法可包括使用旋风收集器收集卤化碳。该方法可以包括从超临界溶液中分离污染物的步骤。优选地，污染物包括水，尿素，氨和甲醛中的一种或多种。

一个或多个分离步骤可以通过色谱法实施。可以在试剂从捕获材料洗脱后使用超临界层析。色谱法可以基于在超临界流体流动相的影响下导致不同流速的极性，分子大小，分子量或其它分子生理化学差异。分离系统可以包括用于监测来自至少一根色谱柱的输出的监测装置。该系统可以包括用于控制至少一根色谱柱的输出的控制器。在超临界CO₂减压之后，一个或多个温度控制的旋风收集器可从气态CO₂收集纯化的卤化碳或污染物。

在优选的实施方案中，使用基于极性的正相色谱柱来从其它污染物(水，尿素，氨，甲醛等)中分离麻醉剂(其全部具有相似的极性)。不同的色谱柱可以串联使用以帮助分离，并且可能需要多于一根柱来去除所有污染物。在优选的实施方案中，区分麻醉剂分子大小的分子大小排阻色谱柱可用于将试剂彼此分离，用于随后在冷却的气旋收集器中从CO₂收集。

一个或多个分离步骤可以通过分馏实施。分馏可以由超临界二氧化碳驱动。超临界分馏可以包括通过它们在不同压力和温度下的挥发性来分离溶解在超临界流体中的卤化碳的挥发性馏分。CO₂流动相可以通过将CO₂的压力从其超临界压力逐步降低至大气压来产生。在每个压力阶段，混合物可在温度控制下通过分馏柱。因此，可以液化各个卤化碳馏分用于收集。因此，高度纯化的卤化碳馏分彼此分离并与CO₂分离。

在上述方面中，一种或多种卤化碳可以是一种或多种麻醉剂。一种或多种麻醉剂可以是一种或多种挥发性麻醉剂。一种或多种卤化碳也可以是通过工业方法使用或生产的工业卤化碳。

为了从超临界流体中回收一种或多种物质，本发明的一个方面涉及到用于从超临界溶液中回收一种或多种物质的分离系统，其中所述分离系统设置为将卤化碳与包含卤化碳和超临界流体的超临界溶液分离。

分离系统可以包括可以向其提供超临界溶液的分离装置。分离装置可以包括至少一根色谱柱，超临界溶液可以被供应到该色谱柱中。分离装置可以包括至少一根分馏柱，超临界溶液可以被供给到该分馏柱中。分离系统可以包括用于监测由分离装置产生的产物的监测装置。该监测装置可以包括红外光谱传感器。该红外光谱传感器可以是傅立叶变换红外光谱装置。替代的监测手段和方法包括质谱，UV检测，拉曼光谱，声共振光谱和压电晶体共振。

优选地，系统可以包括用于控制分离装置的输出的控制器，其中如果产物包含卤化碳，则控制器可以将分离装置的输出引导到收集模块。收集模块可以布置成分离一种或多种卤烃类型。该系统可以包括一个用于控制产品到收集模块中的输入的收集模块控制装置。该系统可以包括一个用于监测进入收集模块的卤化碳类型的收集模块监测装置。收集模块监测装置可以包括红外光谱传感器。该红外光谱传感器可以是傅立叶变换红外光谱装置。该收集模块可以包括至少一个旋风收集器。

当本发明用于医疗环境中时，卤化碳可以是麻醉剂。因此，本发明延伸到将麻醉剂递送或引入医疗装置的方法。优选地，麻醉剂溶解在超临界流体中。根据本发明的优选实施例，将含有麻醉剂的超临界流体注入麻醉呼吸回路的吸气分支。

根据现有技术的麻醉机将氧气/空气/亚硝酸与麻醉剂混合，然后将其输送到呼吸回路。本发明的优点在于，需要仅向呼吸回路添加氧气和/或空气以替换患者在麻醉期间消耗的那些气体。这通常为约200ml/min氧气。根据本发明，溶解在超临界流体中的麻醉剂可以直接添加到呼吸回路中，即独立于氧气和/或空气。

在现有技术中，如果临床医生希望给予患者更多的麻醉，他们必须通过蒸发器并且进入呼吸回路输送更多的氧气/空气/亚硝酸。这移动了在麻醉机的呼吸回路中再循环的一些气体，这浪费了被置换的气体。本发明的优点在于，不必改变气体流量以改变输送给患者的麻醉剂的浓度。氧气/空气/氮气的流动可以是连续和稳定的，并且不根据所需的试剂浓度而改变。优选地，控制模块，例如一个电脑，可以基于临床医生需要的浓度计算要直接递送到呼吸回路中的麻醉剂的量。因此，临床医生可以改变期望的麻醉剂浓度而不改变氧气/空气/亚硝酸盐的流量。例如，当临床医生希望增加患者的麻醉深度时，临床医生可以增加供应到呼吸回路的麻醉剂的浓度。相反，当临床医生希望恢复患者时，临床医生可以选择麻醉剂浓度为零，这导致麻醉剂被从呼吸回路捕获和/或回收。因此，呼吸回路中的气体可以用新鲜的氧气/空气/氮气替换。

因此，在优选的实施例中，医疗装置可以是麻醉机，并且包含在麻醉剂的超临流体可以被输送到麻醉机。优选地，麻醉剂可以注射到医疗装置中。包含麻醉剂的超临界流体可被输送或注射到麻醉机的支柱或呼吸回路中。

医疗装置可以是心肺旁路机。可以将含有麻醉剂的超临界流体输送到心肺旁路机。包含麻醉剂的超临界流体可以被输送到气流中，到达心肺旁路机的氧合器。可以将含有麻醉剂的超临界流体注入到心肺旁路机的动脉管中。

该方法可以包括从医疗装置捕获麻醉剂。该方法可以包括监测进入和/或离开医疗装置的麻醉剂的水平和/或浓度。该方法可以包括通过计算机和/或通过临床医生控制来调节麻醉剂的输送。

因此，本发明的一个方面还涉及到用于将麻醉剂输送或引入医疗装置的系统。优选地，麻醉剂的超临界溶液可以溶解在超临界流体中并递送到医疗装置。该系统可以包括容纳溶解在超临界流体中的麻醉剂的超临界溶液的筒或储存罐。

优选地，该系统包括用于将超临界溶液递送到医疗装置的递送装置。递送装置可以包括用于递送超临界溶液的注射器。递送装置可以包括保温套筒以保持超临界温度。该系统可以被布置成将超临界溶液递送到麻醉机或心肺旁路机。该系统可以被布置成将麻醉剂引入麻醉机的呼吸回路中或者引入到心肺旁路机中。

该系统可以包括用于监测系统中的麻醉剂水平的至少一个传感器。优选地，所述至少一个传感器可以包括红外光谱传感器。红外光谱传感器可以是傅立叶变换红外光谱装置。该系统可以包括用于控制由系统递送的麻醉剂的量的控制模块。该系统可以包括注射器模块或注射器。注射器模块或注射器可以被布置成将麻醉剂和超临界流体输送到麻醉机的呼吸回路或支柱，或者心肺旁路机的动脉线路。该系统可以包括用于控制由系统递送的麻醉剂的量的控制模块。

注射器可以是计算机控制的，以使得能够使用超临界流体的压力作为驱动压力将精确量的稀释的卤化碳递送到呼吸回路中。当超临界流体被减压时，可以加热注射器以防止结冰。当超临界流体温热和减压时，其分散和蒸发卤化碳用于递送到患者。呼吸回路中的二氧化碳吸收器可以吸收用于输送药剂的少量二氧化碳。

递送系统可以包括如上所述的一个或多个模块和/或如上所述的回收系统。该系统可以包括加压和温度调节的模块，其含有溶解在超临界流体中的卤化碳。

本领域技术人员将清楚，递送系统可以与上述捕获、回收和分离系统组合使用，以提供能够递送和再循环麻醉气体的移动闭环麻醉机。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于回收卤化碳的方法和系统。除了下面的优选实施例，用于回收卤化碳的方法和系统可以包括上述捕获、回收、分离和递送步骤和装置的任何组合。

回收卤化碳的方法优选包括用卤化碳粘合材料处理含有卤化碳的气体，以将卤化碳与材料结合；并且可以包括将材料暴露于超临界流体以溶解结合到超临界流体中的材料的卤化碳以形成超临界溶液。

优选地，通过使气体通过材料来处理气体。超临界流体可以穿过材料以溶解结合到材料的卤化碳。该方法可以包括监测处理气体中卤化碳的浓度，并且可以包括以将预定浓度的卤化碳从处理步骤切换到暴露步骤。优选地，该方法可以在处理和曝光步骤之间交替。可选地，加工步骤和暴露步骤可以同时发生。

在优选的实施例中，该方法可包括从超临界溶液中分离卤化碳的步骤。该方法可以包括将超临界溶液递送到医疗装置。优选地，含有卤化碳的气体可以由医疗装置提供。该方法可以包括监测输送到装置的卤化碳的浓度，并且可以包括监测从医疗装置接收的卤化碳的浓度。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于回收卤化碳的回收系统。回收系统优选包含用于从气体中捕获卤化碳的卤化碳结合材料。该系统可以布置成将材料暴露于(i)含有卤化碳的气体以捕获卤化碳；和优选地，(ii)超临界流体以在超临界溶液中溶解卤化碳。

所述回收系统可以包括如上所述的至少一个模块。所述回收系统可以包括用于将含有卤化碳的气体供应到至少一个模块的气体进入管。回收系统可以包括用于将处理过的气体从至少一个模块运走的气体出口管。回收系统可以包括用于将超临界流体供应到至少一个模块的超临界流体入口管。该系统可以包括用于承载超临界流体的超临界流体流出管，其中将卤化碳从模块中溶解掉。

因此，材料可以容纳在一个或多个模块中。所述回收系统可以布置成将流体供应到一个或多个模块，使得超临界流体通过材料以溶解卤化碳。在优选实施例中，流体是超临界流体。在优选实施例中，流体是气体。气体优选含有卤化碳。回收系统可以布置成将包含卤化碳的气体供应到一个或多个模块，使得气体通过该材料以捕获卤化碳。

该系统可以设置成在将材料暴露于含有卤化碳的气体中以捕获卤化碳，和将该材料暴露于超临界流体以溶解卤化碳之间进行切换。该系统可以布置成将材料交替地暴露于含有卤化碳的(i)气体；和(ii)超临界流体。该系统可以布置成将材料暴露于含有卤化碳的气体；并同时将材料暴露于超临界流体。

该系统可以布置成使得多个模块中的每个模块可以布置成将容纳在模块中的材料暴露于(i)包含卤化碳的气体以捕获卤化碳；和(ii)超临界流体，以在超临界溶液中溶解卤化碳。所述多个模块中的每个模块被布置成在——将容纳在模块中的材料暴露于(i)含卤化碳的气体，以捕获卤化碳；以及(ii)超临界流体，以将卤化碳溶解在超临界溶液中——之间进行切换。

该系统可以布置成将气体供应到所述多个模块中的一个或多个模块，以在超临界流体通过其它模块中的至少一个模块的同时捕获卤化碳以溶解卤化碳。该系统可以被布置成在——将材料暴露于(i)含卤化碳的气体，以捕获卤化碳；以及(ii)超临界流体，以将卤化碳溶解在超临界溶液中——之间切换所述多个模块的一个或多个模块的模式。在具有至少两个模块的回收系统的实施例中，系统可布置成使含有卤化碳的气体通过一个模块以捕获卤化碳，并使超临界流体通过另一个模块以溶解所捕获的卤化碳。在优选实施例中，所述系统布置成将第一模块从将包含麻醉剂的气体穿过所述第一模块切换到将超临界流体穿过所述第一模块；并且将第二模块从使超临界流体穿过切换到使包含麻醉剂的气体穿过。这使得系统能够在含有麻醉剂的气体穿过模块之时或之前，所述模块被卤化碳饱和。回收系统可以包括用于将含有卤化碳的气体供应给材料的气体进入装置。该系统可以包括用于控制气体到材料的流动的控制装置。该系统可以包括用于将处理过的气体从该材料带走的气体出口装置。回收系统可以包括用于监测处理气体中的卤化碳浓度的监测装置，并且监测装置可以被布置成向控制装置发送控制信号。回收系统可以包括用于向材料提供超临界流体的超临界流体进入管。该系统可以包括用于承载超临界流体的超临界流体流出管，其中卤化碳可以从材料中溶解掉。

有利地，本发明能够使含有卤化碳的气体连续流动，同时优选地，提供溶解在超临界流体中的连续的卤化碳流以供使用。在卤烃包含一种或多种麻醉剂的实施例中，本发明使得在麻醉情况下从患者返回的麻醉剂能够从气体中捕获，从材料回收并递送回患者。因此，在优选实施例中，回收系统可以将超临界溶液递送到医疗装置。气体可以包含从医疗装置供应的卤化碳。

因此，本发明能够不间断地从废气中捕获卤化碳；并且，可以是一种或多种麻醉剂的卤化碳可以连续提供给用于诱导麻醉的装置。例如，麻醉机。或者，本发明可以向心肺旁路机提供卤化碳。因此，回收系统可以布置成使得气体通过一个模块以在超临界流体通过另一个模块以溶解由另一个模块捕获的卤化碳的同时捕获卤化碳。

可以切换多个模块中的每个模块的操作，并且开关可以在每个模块之间同步，使得每个模块同时切换操作，以此使得系统可以被布置为同时切换模块的操作。

优选地，回收系统包括气体控制装置以切换模块之间的气体流。该系统可以包括另一气体进入管，用于将含有卤化碳的气体供给另一个模块。该系统可以进一步包括另一气体出口管，用于将处理过的气体从该另一模块运走。

在优选的实施例中，回收系统包括设置成监测从每个模块排出的卤化碳的浓度的监测装置。优选地，监测装置是傅里叶变换红外光谱(FT-IR)装置。该系统可以包括气体流动控制装置以控制到模块的气体流动。优选地，当监测装置检测到其中一个模块被卤化碳饱和时，监测装置布置成向气体控制装置发送信号以切换模块之间的气流。这允许模块在模块处理气体达到饱和点时被交换，从而提供可用的卤化碳的连续流在优选的实施例中，麻醉剂的超临界溶液可以被注入到供给氧合器的气流中，或者注射到心肺旁路机的氧合器气流中。这使得挥发性麻醉剂能够从气体以相等的分压扩散到通过氧合器的血液中，以维持麻醉。不溶解的卤化碳和和已经从任何分压力梯度从血液转移到氧合器的气体被耗尽。在本发明的一个实施例中，来自氧合器的废气通过模块以捕获卤化碳。

递送系统可包括含有溶解在超临界流体中的麻醉剂的加压和温度调节模块和温热的注射器模块，以将精确量的麻醉剂和超临界流体传递至充氧器或直接进入动脉血液供应的气体。在输送到充氧器气体供应的情况下，超临界流体的升温和降压驱动麻醉剂分散和/或蒸发到气流中。在递送到心肺旁路机的动脉管的情况下，二氧化碳由于其高溶解性而快速溶解在血液中，这快速地将麻醉剂稀释到血液中。

有利地，本发明提供了一种封闭的回收系统，其能够在不需要在心脏麻醉中使患者通气的情况下将准确浓度的挥发性制剂安全递送到患者。目前，如果使用挥发性试剂从常规蒸发器供应充氧器，则需要高流量并且是浪费的。因此，许多医院在体外循环期间使用静脉麻醉。本发明使得能够有效地使用挥发性麻醉剂，有利的，因为据报道它们具有比异丙酚更好的神经保护作用。

此外，纯挥发性麻醉剂极其不溶于水或血液。因此，当作为液体直接输送到患者的血液中时，麻醉剂可能大剂量保留在患者的循环系统中。因此，本发明克服了如何提供一种用于以低到足以安全的浓度将挥发性麻醉剂直接提供到血液中的系统的问题。

本领域技术人员将清楚，模块和递送系统可以单独使用。捕获模块可以用于通过常规麻醉机来循环在体外循环之前和/或期间递送的麻醉气体，其中蒸发器提供充氧器。溶解在超临界流体中的单独麻醉剂源可以用于将溶解在超临界流体中的麻醉剂递送到医疗装置。以这种方式，输送系统可以通过使用溶解在具有注射器模块的超临界流体中的加压的温度控制的麻醉剂的独立源来提供独立于闭环系统的麻醉剂。

该系统还可以包括用于控制由系统输送的卤化碳的量的控制模块。控制模块和/或一个或多个传感器可以被连接，使得返回到系统的卤烃水平的变化导致由系统输送的卤化碳水平的变化。控制模块和一个或多个传感器可以被连接以维持溶解在超临界流体中的卤化碳的恒定供应。这种供应来自再循环的卤化碳，其系统损失由卤化碳的液体源或溶解在超临界流体中的单独供应的卤化碳替代。

本发明提供从废气捕获、回收、分离、递送和再循环卤化碳的装置和方法，废气可来自麻醉机的呼吸回路。通过捕获可能包含挥发性麻醉剂的卤化碳，并防止它们释放到大气中，可以减少全部的卤化碳排放。

本发明的方面是相互关联的，以提供改善医疗和工业部门中卤化碳的捕获和再利用的装置和方法。

应当理解，本发明的任何上述方面或实施例的一个或多个方面，实施例和特征可以容易地组合，这对于本领域技术人员将是显而易见的。此外，前述优点可以涉及本发明的多个方面。

说明书附图

现在将参照附图仅通过示例的方式描述本发明的实施例，其中相同的附图标记表示相同的部件，其中：

图1是根据现有技术的麻醉机的呼吸回路的示意图；

图2是根据本发明的实施例的用于从被污染的气体中捕获麻醉剂的模块的示意图；

图3是根据本发明的实施例的用于从麻醉机和手术室环境的污染气体中捕获麻醉剂的替代模块的示意图；

图4是在包括根据本发明的实施例的多个手术室和/或麻醉机的医疗环境中使用的本发明的示意图；

图5是根据本发明的实施例的用于回收在罐中捕获的麻醉剂的装置的示意图；

图6是根据本发明实施例的用于回收和净化捕获在罐中的麻醉剂的替代装置的示意图；

图7是根据本发明的实施例的用于分离麻醉剂的装置的示意图；

图8是根据本发明的实施例的用于分离麻醉剂的替代装置的示意图；

图9是根据本发明的实施例的用于麻醉机中的麻醉剂循环的装置的示意图；

图10是根据本发明实施例的用于麻醉机中的麻醉剂再循环的替代装置的示意图；

图11是根据本发明的实施例的用于捕获输送到心脏旁路机的麻醉剂的装置的示意图；和

图12是根据本发明的实施例的用于将麻醉剂递送到呼吸回路的本发明的使用的示意图。

具体实施方式

用于处理卤化碳，特别是从气体中捕获麻醉剂的模块90示于图2中。压力罐100包括壳体103，壳体103包含用于从气体捕获卤化碳的材料，该材料通过至少一个网状物保持在罐100中(图2中未示出)。在本发明的当前描述的实施例中，材料是过滤材料102，其是由二氧化硅(SiO₂)形成并用卤化碳官能化的气凝胶。在本发明的替代实施例中，过滤材料可以由下面描述的其他材料构成。模块90，特别是罐100，能够承受超临界流体，以允许超临界流体通过过滤材料102。

气凝胶是衍生自凝胶的合成多孔超轻材料，其中凝胶的液体组分已经被气体替代。通过首先产生凝胶形成气凝胶。一旦形成凝胶，通过溶剂交换除去凝胶的液体组分。最后，使材料经受超临界CO₂。超临界CO₂是CO₂的流体状态，其中CO₂处于或高于其临界温度和压力的温度和压力，其分别为31.1℃(304.25K)和7.39MPa(72.9atm)。当其处于超临界状态时，CO₂具有气体和流体的性质，因为它将膨胀以像气体一样填充其容器，但可溶解像液体的材料。此外，超临界CO₂不具有任何表面张力。因此，当允许超临界CO₂汽化时，其不会在通常使气凝胶材料塌陷的气凝胶材料上施加毛细管静水压力。最终结果是所有的液体从凝胶中除去以获得气凝胶，其中凝胶结构保持完整。

气凝胶的最常见的类型是二氧化硅气凝胶。然而，存在其它气凝胶，例如由碳或金属氧化物、碳酸钙和间苯二酚甲醛制造的气凝胶。所生产的气凝胶可以掺杂有金属化合物，例如镍、贵金属、碳氟化合物或金属氧化物。气凝胶的掺杂提供某些性质，例如防止吸水性，气体选择性，催化或吸附特性。所生产的气凝胶还可以通过纤维素官能化，气凝胶，碳纳米管的碳化和单体在气凝胶形成之后的聚合以改善机械强度。

罐100具有进入导管104，其可移除地连接到进入管106，进入管106接收来自麻醉机的排出管40的废气38。当患者呼出时，其呼出空气的压力推动废气38通过压力释放阀32，然后压力释放阀32流过罐100。罐100包括出口管道108，出口管道110可移除地连接到出口管道108。经处理的气体122通过出口管110离开罐100进入大气。出口管110包括小的活性炭过滤器120，离开罐100的气体通过小活性炭过滤器120，以确保任何残留的挥发性药剂被吸收并防止释放到大气中。

使用中，废气38从麻醉机的排出管道40流入到进入管道106中。罐100接收废气38的麻醉机可以输送几种不同类型的药剂。因此，罐100可以处理和收集挥发性麻醉剂的混合物。

如上所述，废气38包含非代谢的挥发性麻醉剂12，是一类卤化碳。通过用过滤材料处理含有麻醉剂12的废气38，从而从废气38中捕获麻醉剂12，如上所述，过滤材料通过暴露于超临界流体而不损坏。含有麻醉剂的废气12通过过滤材料102。废气38中的挥发性麻醉剂12在废气38通过罐100时结合到过滤材料102。主要由于范德华力和一些非常弱的氢键，麻醉剂12结合到过滤材料102。一旦废气38已经通过过滤材料102，处理过的气体122就通过出口管110离开罐100。留在处理过的气体122中的任何剩余麻醉剂12在被处理的气体122退出大气。

当罐100中的过滤材料102被麻醉剂12饱和时，可以终止废气38到入口管106的进料，并且罐100从入口管106和出口管110移除。

图3示出了根据本发明的替代实施例的替代模块90a。罐101有入口导管104，入口导管104可移除地连接到入口管106，入口管106接收来自麻醉机的排出管40的废气38。另外，罐101在壳体103中具有第一管道105a和第二管道105b。第一管道105a和第二管道105b允许来自另一个源的气体通过罐101。在当前描述的实施例中，环境空气107从可以容纳少量麻醉剂12的手术室自由地通过管道105a、105b。

过滤材料102通过入口网109a和出口网109b保持在壳体103内部。网格状物体109a、109b是金属。罐101包括出口导管108。罐101的宽度减小以形成具有出口颈部113的圆锥形文氏管室111。出口导管108安装在出口颈部113上。

泵(未示出)附接到出口管道108并且布置成分别从入口管106和管道105a、105b吸入废气38和环境空气107。废气38和环境空气107的组合通过过滤材料102被吸入。麻醉剂12在废气38和环境空气107通过过滤材料102时从其中捕获。所得到的处理过的气体122是然后在通过另一活性炭过滤器(图3中未示出)之后释放到大气中以捕获任何残余麻醉剂12。

当罐101中的过滤材料102被麻醉剂12饱和时，废气38和环境空气107到罐101的进料终止，并且罐101从进入管106和出口管110移除。

一个或多个罐100可以用于处理来自多个麻醉机和/或手术室的气体。图4示出了用于使用第一罐100a和第二罐100b来处理来自多个麻醉机和/或手术室的气体的处理系统150。罐100a、100b可以类似于参考图2描述的罐100。在图4所示的系统中，第一接收管152a接收来自第一麻醉机的废气38；第二接收管152b接收来自第二麻醉机的废气38；并且第三接收管152c从手术室接收环境空气107。为了简单起见，在图4中示出了三个接收管152a、152b、152c。然而，处理系统150可以包括任何数量的接收管。每个接收管152a、152b、152c可以接收来自麻醉机的废气38或来自手术室的环境空气107。

接收管152a、152b、152c会聚到主接收管154中。废气38和环境空气107朝第一方向阀156a流动。第一换向阀156a将废气38和环境空气107的流引导到第一进入管106a或第二进入管106b。图4示出了第一方向阀156a，其引导废气38和环境空气107流入第一进入管106a。第一罐100a连接在第一进入管106a和第一出口管110a之间，使得废气38和环境空气107流过第一罐100a中的过滤材料102，其捕获来自气体38的麻醉剂和空气第二罐100b连接在第二进入管106b和第二出口管110b之间，使得当第一方向阀156a引导流动时，废气38和环境空气107流过第二罐100b中的过滤材料102的气体38和空气107通过第二进入管106b。

第一出口管110a和第二出口管110b在第二方向阀156b处汇合，第二方向阀156b将处理过的气体122引导到主出口管110。第二方向阀156b引导来自第一出口管110a的处理过的气体122流或第二出口管110b到主出口管110。

第一方向阀156a和第二方向阀156b中的每一个的方向由阀控制器158控制。阀控制器158可操作地连接到用于监测气体的模块。在本实施例中，在目前描述的实施例中是傅里叶变换红外光谱(FT-IR)装置160的红外光谱用于分析在第一和第二出口管110a、110b中的每一个中流动的气体。在本发明的替代实施例中，可以使用色散红外设备。FT-IR装置160布置成从在第一和第二出口管110a、110b中的每一个中流动的气体接收样品161。替代的监测装置或传感器和方法包括质谱、UV检测、曼光谱、声共振光谱和压电晶体共振。

在图4所示的配置中，FT-IR装置160周期性地测试来自第一出口管110a的处理过的气体122。FT-IR装置160分析每个样品的麻醉剂12。在处理过的气体122中的预定浓度以上的麻醉剂12的检测表明第一罐100a中的过滤材料102被麻醉剂12饱和。例如，一次过滤材料被麻醉剂12饱和，离开罐100a的气体中的麻醉剂12的浓度将升高到进入罐100a的麻醉剂12的浓度。如果离开罐100a并流过第一出口管100a的气体中的麻醉剂12的浓度由FT-IR装置160检测为上升超过预定阈值浓度，则FT-IR装置160发送饱和信号162到阀控制器158。

可选地，离开罐100a的药剂12的浓度的增加可触发向阀控制器发送饱和信号162。例如，当麻醉剂12被过滤材料102捕获时，可以是微量的恒定浓度的麻醉剂12可以离开罐100a。因此，过滤材料102的饱和指示可以是离开罐100a的药剂12的浓度的增加。

当通过FT-IR装置160在第一出口管110a中检测到高于预定浓度的麻醉剂12时，FT-IR装置160将饱和信号162发送到阀控制器158。在接收到饱和信号162时，控制器158向每个阀控制器156a、156b发送开关信号164。在接收到开关信号164时，第一阀控制器156a将废气38和环境空气107的流动方向切换到第二进入管106b，并且第二方向阀156b切换方向，以允许处理过的气体122从第二出口管110b流到主出口管110。一旦气体38和空气107流过第二罐100b，可以更换第一罐。继而，一旦第二罐100b的过滤材料已经饱和，换向阀将在相反方向上切换，以允许更换第二罐100b。

因此，处理系统150提供这样的系统，其中多于一个麻醉机的输出和/或多于一个手术室的环境空气可以通过一组罐。处理系统的另外的实施例可以包括通过相应的入口管和出口管并联连接的多于两个的罐。根据这些另外的实施例的处理系统可以用于处理整个医院的麻醉气体清除系统(AGSS)。

图5中所示的罐100已经用于吸收结合到罐100中的过滤材料102的麻醉剂12。在此参照图5描述从过滤材料102中回收麻醉剂12的方法其示出了根据本发明的实施例的用于从罐100取回代理12的回收系统200。

回收系统200将过滤材料102暴露于超临界流体。在当前实施例中，超临界CO₂ 203被馈送到罐100中，其中超临界CO₂ 203通过过滤材料102。液态CO₂201从液态CO₂罐202馈送到系统200中，并且收集在碳分离泵206将CO₂201从储存器204泵送到分离冷凝器或蓄积器208中，其将上述CO₂ 201的温度加压并升高其临界温度和压力以形成超临界CO₂ 203。分离泵206和蓄能器208控制超临界CO₂ 203进入罐100的条件。

将超临界CO₂ 203进料到罐100的出口管道108中，其中其通过过滤材料102。结合到过滤材料102的挥发性麻醉剂12将溶解在超临界CO₂ 203中，使得药剂12和超临界CO₂ 203形成超临界溶液250。超临界CO₂ 203用于从过滤材料102置换和溶解麻醉剂12。超临界溶液250通过入口导管104离开罐100。

超临界CO₂ 203用作流动相，通过色谱柱210将超临界麻醉剂12吸入其中。如下所述，色谱柱可以基于极性，分子尺寸和重量分离超临界麻醉剂12。超临界溶液250被供应到注入器211，注入器211将超临界溶液250等分地注入色谱柱210中。

罐100和色谱柱210内的压力由背压调节器205维持。在通过色谱柱210之后，分离的挥发性麻醉剂12和CO₂从它们的超临界状态释放，并且挥发性麻醉剂12通过气旋收集收集到收集容器212中。随后将气态CO₂重新压缩用于重复使用。累积器208，罐100和色谱柱210通过一个或多个烘箱(未示出)保持在超临界温度。旋风收集器212可以保持在低温下以从气态CO₂201液化麻醉剂12。

色谱柱210可以基于在超临界流体流动相的影响下导致不同流速的极性，分子大小和重量和/或其他分子生理化学差异。例如，具有分子大小过滤器的色谱柱可导致在柱内不同的保留时间，其可将不同类型的麻醉剂12彼此分离。或者，基于极性的色谱柱可以从超临界溶液250中分离污染物。在本发明的替代实施方案中，在注入用于分离的超临界溶液250的等分试样之后，可以将纯超临界CO₂ 203作为流动相(未示出)。

除了捕获剂12之外，过滤材料102还捕获也可以释放到超临界溶液250中的污染物，例如水、尿素、氨、甲醛。在当前描述的实施例中，基于极性的色谱柱2-PE(2-乙基吡啶)用于将麻醉剂与污染物分离。

回收系统200允许污染物经由色谱柱210从超临界溶液250移除并且通过气旋收集到收集容器212中。

本领域技术人员将清楚，可以串联放置多于一根色谱柱210以进行不同的分离。如果多个麻醉剂12被过滤材料102吸收，则在去除污染物之后可能需要另一根色谱柱。在优选实施例中，基于分子大小的色谱柱210用于分离麻醉剂。一个或多个色谱柱的产物的监测可以通过红外监测设备进行，例如本文所述的设备。一个或多个色谱柱的产物流可以由控制器控制，例如计算机以选择挥发性麻醉剂12并在需要时排除污染物。

当罐100已经用于捕获单一类型的麻醉剂12并且过滤材料捕获污染物的风险最小时，不需要使用色谱柱210。超临界CO₂和超临界挥发性麻醉剂的混合物12保持在超临界状态，用于随后经由呼吸回路再次输送到患者，或者它们从超临界条件减压，并且挥发性麻醉剂12由旋风收集器212收集。如下面详细描述的，气态CO₂随后被再次压缩、使用。

气态CO₂207流入再压缩泵214，再压缩泵214将气态CO₂207泵送到再压缩冷凝器216中，该再压缩冷凝器216将气态CO₂207转化为储存在CO₂储存器204中的液态CO₂201，或者储存任何过量的CO₂在液体CO₂罐202中。

图6示出了替代的回收系统200a和用于从罐100的过滤材料102中提取麻醉剂12的方法，其包括三个色谱柱：第一色谱柱210a、第二色谱柱210b和第三色谱柱210c。

液态CO₂201从液态CO₂罐202进料到系统200a中。泵206将CO₂201从液态CO₂罐202泵送到温度控制的蓄热器208中。这加压并升高CO₂的温度201，以形成超临界CO₂ 203，并提供储存器以供应恒定流量的超临界CO₂ 203。泵206和温度控制的蓄积器208控制超临界CO₂203进入其中的条件罐100。

超临界CO₂ 203被进料到罐100的出口导管108中，其中它通过捕获了多种挥发性麻醉剂12的过滤材料102。与过滤材料102结合的挥发性麻醉剂12溶解在超临界CO₂ 203，形成超临界溶液250。超临界溶液250通过入口导管104离开罐100并收集在超临界流体收集容器213中。

超临界溶液250进料至主注射管209中，所述主注射管209进料至第一注射管209a、第二注射管209b和第三注射管209c。第一注射管209a将超临界CO₂ 203和麻醉剂12溶液250供应到第一注射器211a；第二注射管209b将超临界CO₂ 203和麻醉剂12溶液250供应到第二注射器211b；以及第三注入管209c将超临界CO₂ 203和麻醉剂12、溶液250供应到第三注射器211c。

第一注射器211a、第二注射器211b和第三注射器211c被布置成将超临界CO₂203和麻醉剂12溶液250等分分别注射到第一色谱柱210a、第二色谱柱210b和第三色谱柱210c中。

至每个色谱柱的溶液250的每个注射被纯超临界CO₂203流跟踪，所述纯超临界CO₂203流通过超临界CO₂供应管227从蓄能器208供应。超临界CO₂ 203用作色谱柱210a、210b、210c的流动相，其驱动麻醉剂12从污染物中分离。色谱柱旨在从超临界溶液250除去和分离亲水性污染物和显著不同的疏水性污染物，所述亲水性污染物例如甲醇和甲醛，所述显著不同的疏水性污染物例如麻醉剂分解产物，从而使本发明回收的麻醉剂12的纯度最大化。

在本发明所述的实施例中，色谱柱基于极性分离麻醉剂12。麻醉剂12具有非常相似的极性，因此可被一起洗脱。然而，在本发明的可选实施例中，可使用基于其它特性(如尺寸排阻)来分离试剂的色谱柱。例如，能够区分麻醉剂12的分子大小的分子尺寸排阻色谱柱可被用于将试剂彼此分离，用于随后在气旋收集器中收集。可选地，可串联放置色谱柱，以在超临界溶液250的相同等分试样上进行不同的分离。

由每个色谱柱210a、210b、210c产生的产物分别进料至第一色谱出口管217a、第二色谱出口管217b和第三色谱出口管217c。每个色谱出口管217a、217b、217c连接到各自的收集管219a、219b、219c和各自的废物管221a、221b、221c。第一收集管219a、第二收集管219b和第三收集管219c汇集为主收集管219。第一废物管221a、第二废物管221b和第三废物管221c汇集为主废物管221，所述主废物管221通向废物排放口229。流经每个色谱出口管217a、217b、217c的产品流通过由阀控制器225控制的各自的控制阀223a、223b、223c被引导到各自的收集管219a、219b、219c或各自的废物管221a、221b、221c。

FT-IR装置160监测由每个色谱柱210a、210b、210c产生的产物。当FT-IR装置160检测到麻醉剂12正由一个或多个色谱柱210a、210b、210c产生时，阀控制器225设定各自的控制阀223a，223b，223c，使得试剂产品230流过各自的收集管219a、219b、219c。除了麻醉剂12之外，由一个或多个色谱柱210a、210b、210c产生的产物230也含有CO₂。产物230处于超临界状态。超临界状态由图7和图8所示的背压调节器205维持。包含蓄能器208那些下游的所有部件都处于高于流体超临界温度的温度控制环境(未示出)中。在优选实施例中，超临界流体是二氧化碳，温度为35℃，但也可使用高于CO₂超临界温度的其它温度。

可选地，当FT-IR装置160检测到一个或多个色谱柱210a、210b、210c不再产生麻醉剂12时，阀控制器225设定各自的控制阀223a、223b、223c，以使得废弃产物231通过各自的废物管221a、221b、221c流到废物排放口229。废物排放口229允许废弃产物231变成气相，所述气相被排放到大气中。

本文所述的回收系统通常在7.4MPa至50MPa(或更高)下操作。优选压力为10MPa；以及在31℃至100℃(或更高)下操作。优选温度为35℃。本文所述的回收系统同样可以用于回收来自罐101的麻醉剂12，所述罐101参见图3所述。

如果多种不同的麻醉剂12已经被图6所示的罐100捕获，则由一个或多个色谱柱210a、210b、210c产生的气体230将包含多种麻醉剂12。图7和图8示出用于从包含于气体230中的多种麻醉剂12中分离每种麻醉剂12的装置和方法。

图7表示试剂收集系统600，其中一种或多种物质从包含卤化碳和超临界流体的超临界溶液中分离。在本文所述的实施例中，超临界溶液是试剂-产物230，从试剂-产物230中分离一种或多种卤化碳。试剂-产物230被供应到色谱柱入口管602。试剂-产物230包含三种麻醉剂12：试剂A 12a、试剂B 12b和试剂C 12c。将麻醉剂12a、12b、12c溶解在超临界CO₂中。示例性试剂包括异氟烷、七氟烷和地氟烷。

色谱柱入口管602将试剂-产物230供应到色谱柱210。色谱柱出口管604将色谱柱210的产物引导到背压调节器205，定向阀605连接到该背压调节器205。背压调节器205使色谱柱210的产物减压，这使得色谱柱210的产物冷却。为了减轻冷却的影响，背压调节器205包含加热模块(未示出)，该加热模块防止减压之后的结冰，这可能导致阀605的粘着。定向阀605由控制器607控制。FT-IR装置160通过经由位于色谱柱出口管604中的在线IR流动池(未示出)的发射光来监测由色谱柱210产生的产物，并且将相应的信号614发送到控制器607，其在下面进行进一步描述。

试剂收集系统600包括收集模块608，其内部由温度控制系统冷却以液化麻醉剂12。收集模块608的内部包括三个蓄热器：第一蓄热器610a、第二蓄热器610b和第三蓄热器610c。每个蓄热器610a、610b、610c通过各自的蓄热器入口管612a、612b、612c连接到定向阀605。

FT-IR装置160确保每个蓄热器610a、610b，610c收集不同的试剂。例如，当FT-IR装置160检测到色谱柱210正在产生试剂A 12a时，则FT-IR装置160向控制器607发送信号614，控制器607反过来设定阀605，以使得试剂A 12a流入第一蓄热器610a。如果FT-IR装置160检测到色谱柱210正在产生试剂B 12b，则FT-IR装置160向控制器607发送信号614，控制器607反过来设定阀605，以使得试剂B 12b流入第二蓄热器610b。类似地，如果FT-IR装置160检测到试剂C 12c正在由色谱柱210产生，则FT-IR装置160向控制器607发送信号614，控制器607反过来设定阀605，以使得试剂C 12c流入第三蓄热器610c。每个蓄热器610a、610b、610c被布置成将热量从麻醉剂气体12a、12b、12c传递走，麻醉剂气体12a、12b、12c进入蓄热器中被冷却并液化，其被收集在相应的气旋收集器616a、616b、616c中。允许气态CO₂通过相应的气旋排气口618a、618b、618c从每个气旋收集器616a、616b、616c逸出。

可选的实施例可包含其它色谱柱。色谱柱可基于极性、分子大小或重量分离。

本发明的优选实施例使用具有能够区分不同麻醉剂的孔径的尺寸排阻色谱柱。

可选地，超临界分馏可用于分离单个麻醉剂。该方法涉及使用分阶段减压的CO₂，以及所述分阶段减压的CO₂在冷分馏柱中用作驱动气体以基于试剂的挥发性来洗脱不同的试剂。因此，较低挥发度的馏分在缓慢通过柱的过程中首先凝结。较高挥发性的馏分与CO₂继续进入下一个柱。在该柱中，柱的进一步冷却导致该馏分的冷凝及其与CO₂的分离。

图8示出了可选的试剂收集系统600a，其使用分馏来将麻醉剂12从试剂-产物230中分离。如上所述，试剂-产物230在其进入系统600a时处于超临界状态。试剂-产物230沿着管650流到背压调节器205。试剂-产物230减压至低于临界压力下并加热以防止背压调节器205的结冰。试剂-产物230沿着第一分馏柱入口管654a流到第一分馏柱652a。

第一分馏柱出口管656a从第一分馏柱652a延伸到第一减压阀205a。压力进一步由下游压力调节阀658a控制。第二分馏柱入口管654b从第一减压阀205a延伸到第二分馏柱652b。第二分馏柱出口管656b从第二分馏柱652b延伸到第二减压阀205b。排气管659从第二减压阀205b延伸到排气口660。

每个分馏柱652a、652b包括非吸收性玻璃珠661a、661b和冷却夹套662a、662b，以允许每个分馏柱652a、652b的温度控制。第一收集容器664a与第一分馏柱652a相关联，第二收集容器664b与第二分馏柱652b相关联。

溶液503的压力由压力调节阀205a和205b分级降压。不易挥发的麻醉剂12，例如试剂X 12x，被第一分馏柱652a液化并收集在第一收集容器664a中。CO₂和具有较高挥发性的麻醉剂，例如试剂Y 12y，进入第二分馏柱652b，其可以通过压力调节阀205b进一步减压。由于分馏柱661b中的低温，剩余的麻醉剂液化并收集在第二收集容器中。气态CO₂经由排气口660释放。可选地，可推荐气态CO₂用于进一步使用(未示出)。

多个分馏柱可以并联布置，这使得能够以更高的速率回收所选择的试剂。或者，多个分馏柱可以串联布置，如图8所示，以允许收集更大范围的试剂。

在本发明的可选实施例中，可以使用在线的红外线装置，优选FT-IR传感器，来检测在液化麻醉剂12x，12y中麻醉剂和污染物的存在。可使用进一步的分离步骤，例如使用色谱或分馏，以获得所需的麻醉剂12x，12y的纯度。

根据本发明的另一个实施例，用于再引入卤化碳的回收系统300如图9所示。在本发明所述的实施例中，回收系统300包括卤化碳结合材料、过滤材料102，用于从气体中捕获卤化碳。系统300被布置成将材料暴露于含有卤化碳的气体中以捕获卤化碳，并暴露于超临界流体中以在超临界溶液中溶解卤化碳。在本发明所述的实施例中，卤化碳是挥发性麻醉剂12，所述挥发性麻醉剂12已经从麻醉机的废气38中提取，并且返回到同一麻醉机中，如图9所示。

图9所示的回收系统300具有如上所述的第一模块，并且系统300被布置成向该模块供应流体，以使得流体通过过滤材料102。回收系统300提供最适宜的挥发性麻醉剂12以回收至长期手术和重症监护的患者。回收系统300被布置成连续地再循环单个挥发性麻醉剂。

回收系统300包括第一二氧化硅气凝胶罐100a和第二二氧化硅气凝胶罐100b。每个罐100a、100b具有废气入口管道104a、104b和气体出口管道108a、108b，所述废气入口管道104a、104b以允许废气38进入每个罐100a、100b，所述气体出口管道108a、108b以允许处理过的气体离开每个罐100a、100b。第一废气入口管道104a和第二废气入口管道104b各自连接到相应的第一废气入口管106a和第二废气入口管106b。每个入口管106a、106b包括入口阀302a、302b，以用于控制废气38流入各自的罐100a、100b中。第一处理气体出口管道108a和第二处理气体出口管道108b各自可拆卸地连接到相应的第一出口管110a和第二出口管110b。第一和第二出口管110a、110b集合以形成单个主出口管110，所述主出口管110包括傅里叶变换红外光谱(FT-IR)装置160，其被布置成检测主出口管110中的挥发性麻醉剂12的存在的。主出口管110中的挥发性麻醉剂12的浓度的升高指示当前从废气38中移除麻醉剂12的罐是饱和的，这将需要切换罐100a、100b的操作。在气体通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)装置160之后，其然后通过捕获任何残余麻醉剂12的小活性炭过滤器120。

除了废气入口管道104a、104b和处理气体出口管道108a、108b之外，每个罐100a、100b具有超临界CO₂入口端304a、304b和超临界CO₂出口端306a、306b。每个CO₂入口端304a、304b连接到CO₂入口管308a、308b，其将超临界CO₂ 203供应到每个相应的罐100a、100b中。每个CO₂入口管308a、308b包括CO₂阀310a、310b，用于控制超临界CO₂ 203流入每个相应的罐100a、100b中。每个CO₂入口管308a、308b从主CO₂入口管308进料。每个超临界CO₂出口端306a、306b连接到相应的CO₂出口管312a、312b。每个CO₂出口管312a、312b连接到主CO₂出口管312，其传递来自第一和第二罐100a、100b的超临界CO₂ 203。

主CO₂出口管312通向背压调节器320，该背压调节器320对CO₂和溶解的麻醉剂12进行加热和减压。冷却的气旋分离室322将挥发性麻醉剂12液化并与气态CO₂分离。气态CO₂在回收CO₂管324中流动到CO₂储罐204。CO₂罐202连接至回收CO₂管324以补充回收系统300中的CO₂。分离泵206将CO₂从储罐204泵送到分离蓄能器208中。分离泵206将CO₂的压力增加到高于临界压力CO₂(73bar)。蓄能器208和罐100a、100b放置在烘箱(未示出)中，以将温度保持在CO₂的临界温度(31.1℃)以上。蓄能器208加热CO₂并提供超临界CO₂的缓冲以将回路中的压力维持在临界压力以上。优选地，操作温度为35℃，压力为100bar(10MPa)。然而，在可选实施例中，这些值可以更高。分离泵206和蓄能器208控制液体CO₂进入主CO₂入口管308的条件。

输送室316被加热到CO₂的临界温度以上，并存储溶解在超临界CO₂中的麻醉剂12，以用于麻醉机的呼吸回路2。输送室316可经由输送管314从气旋分离器322接收注射的再循环麻醉剂12，或从包含非再循环麻醉剂12的容器326接收注射的再循环麻醉剂12，所述非再循环麻醉剂12可从另一个来源获得。输送室316中的麻醉剂12溶解在超临界CO₂中。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)装置160测量浓度。因此，超临界CO₂中的麻醉剂12的浓度可通过从气旋分离器322或容器中添加更多或更少的麻醉剂12而调节到正确的水平，或者可通过从分离泵206(连接未示出)将超临界CO₂添加到输送室316而调节到正确的水平。

注射管330从输送室316延伸到麻醉机的呼吸回路2。注射管330包括在计算机和临床控制阀332的影响下的加热的注射器334。注射器将溶解在超临界CO₂中的麻醉剂12注射到呼吸回路2中，优选直接注射到吸气管6中。当CO₂被减压盒加热时，其蒸发并将麻醉剂12分散以输送给患者。呼吸回路2的碱石灰罐34可移动到吸气支管6以吸收由注射器334输送的少量CO₂。

现参考图9，描述了一种回收卤化碳的方法。患者呼吸含有挥发性麻醉剂12的气体，该气体由如上所述和图9所示的呼吸回路2的吸气管6供应。患者通过呼气管呼出未使用的麻醉剂12。通过减压阀32(图9中未示出)释放的废气38流过废气排放管40，废气排放管40连接到主入口管106，主入口管106分成第一入口管106a和第二入口管106b。第一入口阀302a打开以允许废气38进入第一罐100a，以及第二入口阀302b关闭，以防止废气38进入第二罐100b。含麻醉剂12的废气38由卤化碳结合材料处理以将卤化碳结合到材料上。通过第一罐100a的流动如上所述，参见图2，并且经由其出口端108a离开第一罐100a。处理气122经由活性炭过滤器120释放到大气中。

第一CO₂阀310a关闭以防止超临界CO₂进入第一罐100a，并且第二CO₂阀310b打开以允许超临界CO₂进入第二罐100b。材料102暴露于进入第二罐100b的超临界CO₂，其流过过滤材料102以溶解卤化碳，，例如麻醉剂12，如上所述通过将麻醉剂12溶解在超临界CO₂中将其结合到材料102，，参见图5。溶解的卤化碳和超临界流体形成超临界溶液。超临界溶液通过第二超临界CO₂出口端306b离开第二罐100b，其中所述超临界溶液中稀释剂12被稀释。

在通过本发明的当前实施例的废气38的处理期间，第一入口阀302a和第一CO₂阀310a被布置成使得当第一入口阀302a打开时，第一CO₂阀310a关闭，反之亦然。类似地，第二入口阀302b和第二CO₂阀310b布置成使得当第二入口阀302b打开时，第二CO₂阀310b关闭，反之亦然。因此，阀302a、302b、310a、310b被布置成使得第一罐100a或第二罐100b中的任一个不能同时接收废气38和超临界CO₂。此外，在本发明的当前实施例的废气38的处理期间，第一入口阀302a和第二入口阀302b被布置成使得它们不能处于相同的状态，即同时打开或关闭。类似地，第一CO₂阀310a和第二CO₂阀310b被布置成使得它们不能处于相同的状态，即同时打开或关闭。

在可选的实施例中，位于主入口管106、第一入口管106a和第二入口管106b的接合处的入口三通阀可可选第一和第二进入阀302a、302b中的每一个。另外，位于主超临界CO₂管308，第一超临界CO₂管308a和第二超临界CO₂管308b的接合处的三通CO₂阀可代替第一和第二超临界CO₂阀310a、310b。

进入回收系统300的两个罐100a、100b的废气38和超临界CO₂ 302的供应由阀302a、302b、310a，310b控制以使得罐100a、100b中的一个接收废气38，而罐100a、100b中的另一个接收超临界CO₂ 302。此外，罐100a、100b中的一个捕获来自废气38的麻醉剂12，而罐100a、100b中的另一个去除麻醉剂12以再利用于麻醉剂的呼吸回路2。

阀302a、302b、310a、310b操作的状态以规则的间隔同时交换。在图9所示的本发明的实施例中，在第一交换期间，第一入口阀302a关闭，第一CO₂阀310a打开，第二入口阀302b打开，第二CO₂阀310b关闭。在稍后的点，当第一罐102a的过滤材料102饱和时，阀302a、302b、310a、310b的状态被交换回到它们先前的状态。需知悉的是，在本发明的其它实施例中，交换可以在过滤材料102饱和之前发生。当阀302a、302b、310a、310b的状态首次交换时，第一罐100a不再接收废气38，而是接收超临界CO₂ 203以释放捕获在罐100a中的麻醉剂12。第二罐100b不再接收超临界CO₂ 203，而是接收废气38捕获麻醉剂12。

交换阀302a、302b、310a、310b的状态，因此交换罐100a、100b的功能，使得试剂回收系统300能够连续操作。如上所述，过滤材料102能够承受超临界流体。因此，根据本发明实施例的材料和一个或多个模块可以重复使用，即经受多个捕获-回收循环，而在其性能上没有明显的衰减。然而，在本发明的可选实施例中，过滤材料和/或一个或多个模块可能需要在多个捕获-回收循环之后更换。由回收系统300回收的麻醉剂12可以保持溶解在超临界CO₂203中，其可如上所述直接注射到麻醉机的呼吸回路2中，或返回到蒸发器(未示出)。

麻醉机允许麻醉师向患者输送具有准确稀释量的挥发性麻醉剂12的特定氧气成分。本发明使得麻醉剂12能够以所需的浓度快速施用于患者。将挥发性麻醉剂12直接提供到麻醉机的呼吸回路2中使得能够快速引导麻醉剂12。本发明还提供给麻醉师对麻醉剂12的剂量的精细控制。红外吸收光谱仪160监测呼吸回路2的吸入管6和呼出管8中的麻醉剂12的浓度。吸入管6中的麻醉剂12的浓度被监测，以确保向患者施用正确的试剂浓度。呼气管8中的麻醉剂12的浓度被监测，作为麻醉深度的指示。例如，呼气末试剂浓度的水平是麻醉深度的可靠指标。红外吸收光谱仪160连接到控制模块(未示出)，该控制模块通过影响输送阀332的功能来控制麻醉剂12的输送，基于由红外吸收光谱仪160获得的读数。

本发明还使得来自患者的用于麻醉剂12的整个输出能够被清除。此外，本发明提供了来自呼吸回路2的麻醉剂12的立即清除和患者的快速唤醒。

图10示出了具有与上述装置相同的许多特征的可选的回收系统301。可选的回收系统301输送溶解在超临界CO₂ 203中的麻醉剂12并且再循环所捕获的废气38本身，并且包括用于将麻醉剂12与污染物分离的色谱柱210。可选的回收系统301优选与单一麻醉剂一起使用，但是可使用另外的色谱或分馏方法以允许使用多种麻醉剂。

在可选的回收系统301中，来自麻醉机呼吸回路2的废气38经由各自的第一和第二入口管154a、154b流过主入口管154至第一和第二罐100a、100b。在可选的实施例中，主入口管154还可接收来自手术室的环境空气107。

根据使用可选的回收系统301的方法，第一入口阀302a打开以允许废气38进入第一罐100a，并且第二入口阀302b关闭，以防止气体38进入第二罐100b。如上所述，气体38由第一罐100a处理，以捕获麻醉剂12并经由其出口端108a离开第一罐100a。处理气122释放到大气中。

第一CO₂阀310a关闭以防止超临界CO₂进入第一罐100a，并且第二CO₂阀310b打开以允许超临界CO₂进入第二罐100b。进入第二罐100b的超临界CO₂流经过滤材料102以回收结合至过滤材料102的麻醉剂12，其通过将麻醉剂12溶解在超临界CO₂形成超临界溶液250。超临界溶液250通过第二超临界CO₂出口端306b、第二CO₂出口管312b离开第二罐100b，并通过主CO₂出口管312进入超临界溶液储罐338。

超临界溶液储罐338将超临界溶液250供应到色谱柱注射器211，其将超临界溶液250等分经由色谱柱入口管340注入色谱柱210。供应管227提供纯超临界CO₂ 203作为流动相。色谱柱出口管341允许流体离开色谱柱210。色谱柱210从麻醉剂12和超临界CO₂中分离污染物，并且麻醉剂12和超临界CO₂的混合物经由色谱柱出口管341离开色谱柱210。

溶解在超临界CO₂中的麻醉剂12沿着色谱柱出口管341流动到背压调节器345，其对混合物进行减压和加热。减压后的混合物流到阀342，所述阀342由FT-IR装置160控制，所述FT-IR装置160监测色谱柱出口管341中的流体。当色谱柱出口管341中的流体含有污染物时，阀342将任何污染物经由色谱柱出口端释放至大气。当样品含有试剂时，阀342将流体流引导至蓄热器346，所述蓄热器346将热量从流体流中转移出来，以使得麻醉剂12冷却并液化收集于气旋分离室320中。

可控的试剂注射器348控制液化试剂注射到输送室316中。FT-IR装置160监测输送室316中试剂的浓度。输送室316中试剂的浓度可通过可控的试剂注射器348添加更多的麻醉剂12进行调整，或通过可控超临界CO₂注射器349注射更多的超临界CO₂ 203进行调整。

超临界CO₂和受控浓度的试剂通过加热的注射器504从压缩管330直接注射到呼吸回路2中。红外吸收光谱仪160监测吸入管6和呼出管6中的麻醉剂12的浓度。红外吸收光谱仪160连接到控制器505，以确保将正确的试剂浓度施用给患者。控制器505也可受临床医生的影响。当超临界CO₂被注射器504减压时，其被加热以防止结冰。这使得麻醉剂12分散并蒸发到呼吸回路2中。仅使用少量的CO₂，并且这些CO₂被呼吸回路2中的碱石灰36吸收。

根据另一个实施例，本发明可用于将溶解在超临界流体中的麻醉剂的超临界溶液输送到医疗装置。图11示出了包括肺气体交换器402的心脏旁路回路400，其在本领域中也称为氧合器，其从静脉血液404中移除废气38同时为血液补氧。泵406、抽吸管线408和静脉管线410用于在操作期间从患者获取静脉血液404。从患者取得的静脉血液404在进入肺气体交换器402之前收集在血液储存器412中。

氧气和麻醉剂12经由氧气管414从麻醉机(图11中未示出)供应到肺气体交换器402，废气38经由排气管30离开交换器402。废气38含有挥发性麻醉剂12，其未被患者代谢或吸收。排气管30连接到入口管106，所述入口管106可拆卸地连接到罐100的入口管道104，如图2所示，并如上所述。当废气38通过过滤材料时，罐100通过将麻醉剂12结合到过滤材料102上来捕获麻醉剂12，如上所述，参考图2。已去除麻醉剂12的废气38通过出口管道108离开罐100，出口管110可拆卸地连接到所述出口管道108。出口管110包括小的活性炭过滤器120，以在处理气122从出口管110释放到大气中之前捕获处理气122中的任何残留麻醉剂12。已去除麻醉剂12的氧合血液经由交换出口管416离开肺气体交换器402。

包括超临界CO₂ 203和挥发性麻醉剂12的超临界溶液418储存在加压储罐420中，加压储罐420安装在加热套筒421中以将温度保持在临界温度以上。储罐420提供由控制器433控制的加热的电子控制注射器阀432。超临界溶液418流经交换器出口管416被直接注射到患者的血液中。超临界CO₂ 203被注射器阀432减压并且用分散和汽化的麻醉剂12吸收到血液中。血液稀释剂从交换器出口管416流入由控制器433控制的离心泵422，并且将包含试剂稀释液的血液推进到动脉管线424，其将血液试剂稀释液供给到患者的动脉中。动脉管线424包括气泡捕捉器426以防止气泡进入患者的循环系统。

从动脉管线424采集血液样品用于分析。通过红外吸收光谱仪160测量血液样品，以确定返回到患者的血液中的麻醉剂12的浓度。如果需要的话，可改变输送到交换器出口管416中的麻醉剂12的浓度。红外吸收光谱仪160还监测来自肺气体交换402的废气38中的挥发性麻醉剂12，其提供了测量麻醉深度的手段。此外，红外吸收光谱仪160监测处理气122，以指示过滤材料102何时已被麻醉剂12饱和。

在本发明的可选实施例中，上述的回收系统300、301中的任一个可以与心脏旁路回路400组合以形成用于再引入挥发性麻醉剂的回收系统，所述挥发性麻醉剂通过心脏旁路回路400从患者血液中提取。本发明的另外的实施例中，麻醉剂和超临界CO₂的混合物可被注入进入氧合器的气体进料或心脏旁路回路400的动脉管线424。

本发明还可以用于不具有静脉血液储存器412的小型旁路回路中。

在另一实施例中，本发明可用于便携式麻醉机500，例如可被军方、救灾组织或医院使用，如图12所示。便携式麻醉机500包括可更换的加压储罐502，其含有溶解在超临界CO₂中的麻醉剂的超临界溶液503。可更换的储罐502安装在加温套筒421中，其确保溶液保持在超临界温度。加温套筒由加温套筒控制器507控制。

储罐502进料至由注射器系统控制器509控制的注射器504，所述注射器系统控制器509将溶液503注射到汽化室21中，所述汽化室21结合到便携式麻醉机500的呼吸回路2中。单向阀16连接到吸入管6，所述吸入管6被布置成供应由患者吸入的包含麻醉剂12的气体。便携式麻醉机500包括呼气管8，通过所述呼气管8呼出的和未使用的气体和麻醉剂12通过单向呼气阀26从患者输送到呼气管24。

CO₂吸收罐34连接到呼气管24。吸收罐34包含石灰苏打水36以吸收流过罐34的气体中的二氧化碳。通风机或袋506将CO₂吸收罐34连接到汽化室以完成呼吸回路2，并且提供对呼吸回路2加压以向患者输送呼吸的装置。

便携式麻醉机500包括红外监视装置。在本发明所述的实施例中，使用FT-IR装置160，其被布置成监测流经吸气管6和呼气管8的流体中的麻醉剂12的水平。在本发明的可选实施例中，红外监控装置可为色散红外设备以改善便携性，因为色散红外设备通常比FT-IR设备更简单和更小巧。如果FT-IR装置160检测到吸气管6和呼气管8中的任一个中的流体中的试剂的水平需要调节，则其发送信号508到控制器509，如果需要的话，所述控制器509指示注射器504增加或减少注入溶液503。控制器509还调节通气机以输送由临床医生决定的通气所需的压力和速率。

压力释放阀32将废气38直接引导从入口管106到达入口管道104。废气30由容纳过滤材料102的罐100处理，所述过滤材料102捕获麻醉剂12。处理气122经由出口管道108离开罐100，流过活性炭过滤器120并排放到大气中。

在本发明的可选实施例中，催化剂可沉积在罐100的入口管道104处的陶瓷蜂窝结构上。在该位置，在回收期间，催化剂在超临界溶液离开罐100时作用于该超临界溶液。在另外的实施例中，将催化剂作为掺杂剂引入气凝胶中。本领域技术人员清楚的是，许多不同的贵金属和非贵金属可以用作催化剂。

虽然本文已经参考医学环境详细地公开了本发明的特定实施例，但是这仅通过示例的方式并且仅出于说明的目的。本发明可用于在期望或需要卤化碳捕集和/或再利用的其它工业中捕获和回收卤化碳。

在本发明的可选实施例中，来自使用卤化碳的工厂的生产区域的废气通过包含过滤材料的罐100、101。卤化碳被过滤材料捕获。一旦过滤材料已经饱和，其可以经受如上所述的超临界CO₂，以溶解超临界CO₂中的卤化碳产生超临界溶液。如上所述，可以通过色谱法和分馏来分离超临界CO 2中的卤化碳。

一氧化二氮(N₂O)是儿科和孕妇麻醉中的重要气体。然而，N₂O在超临界条件下不稳定，但是当与还原催化剂一起使用时可被控制。

在本发明的另一实施例中，模块90可包括还原催化剂，例如贵金属或半贵金属/金属氧化物。在优选的实施方案中，金属催化剂是铂，尽管可以使用其它物质如氧化钛、氧化钨、氧化钒、氧化钼、铑、钯。还原催化剂可沉积在过滤材料102上，过滤材料102优选气凝胶或上述任何其它过滤材料。可选地，过滤材料102可包括还原催化剂。还原催化剂可装载反应物，优选在卤化碳捕获之前或者在超临界CO₂萃取的卤化碳回收之前的尿素。以这种方式，当含有麻醉剂12的废气38进入模块时，一氧化二氮可以在催化剂的存在下与尿素(CO(NH₂)₂)反应以形成氮气(N₂)，水(H₂O)和二氧化碳(CO₂)。

当罐100被麻醉剂12饱和时，其可用超临界CO₂冲洗以洗脱卤化碳麻醉剂12，如图5、6、9和10中所示。在本实施例中，由于存在吸附在过滤材料上的一氧化二氮和选择性还原剂，其也会减少一氧化二氮。将二氧化碳泵送到罐中以获得超临界压力，优选在10MPa和35℃，尽管可能需要更高的压力和温度。当回路被加压时，当背压调节器打开时，在存在尿素的情况下，流过系统的流体通过过滤材料和催化剂引起超临界N₂O在超临界CO₂中稀释。在超临界压力和温度下，且在不存在氧气的情况下，反应速率高。可通过色谱分离从试剂中提取氮气和其它副产物。

本领域技术人员将清楚的是，本发明可用于在麻醉剂回收以外的情况下的一氧化二氮中间体(NO_x)的选择性还原催化，所述NO_x包括一氧化二氮(N₂O)，所述麻醉剂回收以外的情况例如发电或发热和汽车工业。

在本发明的其它实施例中，可以使用其它超临界流体，例如超临界一氧化二氮(N₂O)。N₂O在与CO₂相似的温度和压力下变为超临界，并且以与超临界CO₂类似的方式表现。例如，在上述本发明的可选实施例中，超临界N₂O可用于溶解麻醉剂12，所述麻醉剂12结合到罐100、101中的任一个中已被麻醉剂12饱和的过滤材料102上。在这些实施例中，需正视的是，如上所述的还原催化剂用于将N₂O还原成亚硝酸和氧气，和/或超临界N₂O可在超临界CO₂中稀释以稳定超临界N₂O。

上述实施例并不旨在限制所附权利要求的保护范围。此外，一个或多个上述实施例的特征可容易地与另一个实施例的一个或多个特征组合。还需知晓的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的保护范围的情况下，可以对本发明进行各种替换、更改和修改。