專利名稱：呼吸裝置測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及呼吸裝置。
背景技術(shù)：
已知向患者輸送加壓可呼吸氣流的正壓通氣(PAP)裝置。通常，該P(yáng)AP 裝置包括對可呼吸氣體加壓的壓力發(fā)生器、 一個(gè)或多個(gè)監(jiān)控可呼吸氣體和/或周 圍大氣各種參數(shù)的傳感器。PAP裝置通常釆用從傳感器接收的信息以在反饋循 化中控制壓力發(fā)生器以在期望壓力和/或流速下向患者提供可呼吸氣體。PAP裝 置還可監(jiān)控向患者所提供氣體的總量。
為提高精度地確定向患者輸送可呼吸氣體的壓力、流速和/或總體積， 一些 PAP裝置包括各種機(jī)制例如監(jiān)控大氣壓的大氣壓力傳感器以改進(jìn)測量精度。盡 管這些傳感器可提高確定可呼吸氣體的壓力、流速和/或總體積的精度，但是其 增加了該裝置的總成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種輸氣系統(tǒng)，包括壓力發(fā)生器、壓力傳感器、控制閥、和處 理器。壓力發(fā)生器對可呼吸氣體加壓以向患者傳輸。壓力傳感器測量加壓的可 呼吸氣體和大氣壓之間的壓差?？刂崎y設(shè)置在壓力發(fā)生器的下游并被構(gòu)造和設(shè) 置為控制加壓可呼吸氣體的流速。處理器控制控制閥以使壓力發(fā)生器運(yùn)行時(shí)加壓可呼吸氣體的流速基本上為零，并且當(dāng)流速基本上為零時(shí)至少部分基于加壓 可呼吸氣體和大氣壓之間的壓差確定大氣壓、大氣密度或者密度修正因子中的 至少一個(gè)。
本發(fā)明還涉及一種輸氣系統(tǒng)，包括壓力發(fā)生器、壓力傳感器、流速傳感器、 和處理器。壓力發(fā)生器對可呼吸氣體加壓以向患者傳輸。壓力傳感器測量加壓 的可呼吸氣體和大氣壓之間的壓差。流速傳感器測量由壓力發(fā)生器所輸出加壓 可呼吸氣體的標(biāo)準(zhǔn)流速。處理器至少部分基于壓差和測量的標(biāo)準(zhǔn)流速確定大氣 壓、大氣密度或者密度修正因子中的至少一個(gè)。
本發(fā)明還涉及監(jiān)控向患者傳輸?shù)募訅嚎珊粑鼩怏w的方法。該方法包括以壓 力發(fā)生器加壓可呼吸氣體、確定由壓力發(fā)生器施加至可呼吸氣體的壓力、以及 至少部分基于由壓力發(fā)生器施加至可呼吸氣體的壓力確定大氣壓、大氣密度或 者密度修正因子中的至少一個(gè)。
在考慮下面參考附圖的描述和附加權(quán)利要求時(shí)，本發(fā)明的這些及其它目標(biāo)、 性質(zhì)和特征，以及運(yùn)行方法和相關(guān)結(jié)構(gòu)元件的功能以及部分組合和制造成本將 更為清楚，所有下面的描述和附加權(quán)利要求形成該說明書的一部分，其中相同 的參考標(biāo)記表示各附圖中的相應(yīng)部分。但是，可清楚地理解附圖僅僅是解釋和 描述的目的并且不應(yīng)理解為限制本發(fā)明的定義。如在說明書和權(quán)利要求書中所 使用的，單數(shù)形式的"一個(gè)"包括復(fù)數(shù)指示物，除非上下文清楚地以別的方式


圖l是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的患者治療系統(tǒng)的示意圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的壓力發(fā)生器的示例性描述；
圖3描述了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的患者治療系統(tǒng)的另外 一 種配置；以及
圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的患者治療系統(tǒng)另外一種配置的示例性描述。
具體實(shí)施方式
圖1示意性描述了根據(jù)本發(fā)明原理的患者治療系統(tǒng)io的示例性第一實(shí)施
例?；颊咧委熛到y(tǒng)IO通常包括輸氣系統(tǒng)12。輸氣系統(tǒng)12控制至患者的可呼吸 氣體的流量并包括接收氣源16所供應(yīng)可呼吸氣體的壓力發(fā)生器14。 一個(gè)實(shí)施 例中，氣源16簡單地為大氣。壓力發(fā)生器14提高氣源16供應(yīng)至患者氣道的氣 體壓力。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如下文參考圖2更詳細(xì)地描述，壓力發(fā)生器14 包括鼓風(fēng)機(jī)。在壓力支持治療過程中鼓風(fēng)機(jī)可選地以恒定速度驅(qū)動以在其出口 18產(chǎn)生恒定的壓力或者流速。本發(fā)明還考慮呼吸氣源16可以是任何呼吸氣源， 例如空氣或者氧氣混合物例如氦氧混合氣，或者呼吸氣體和氣體形式藥品的混
在所描述的實(shí)施例中，輸氣系統(tǒng)12包括控制閩20。壓力發(fā)生器14發(fā)出的 壓力升高呼吸氣體流被輸送至壓力發(fā)生器14下游的控制閥20?？刂崎y20或者 單獨(dú)地或者與壓力發(fā)生器14組合控制離開輸氣系統(tǒng)12的氣體22的最終壓力或 者流速?？刂崎y20的實(shí)例可包括套管或者錐閥，其作為控制患者導(dǎo)管壓力的方 法從患者導(dǎo)管排出氣體。作為另一個(gè)實(shí)例，Hete等人的美國專利5,694,923教 導(dǎo)了一種適合于作為將氣體排至大氣以及限制壓力發(fā)生器14至患者的氣體流 速的控制閥2 0的雙錐閥系統(tǒng)，其整體內(nèi)容作為參考組合在此。
一個(gè)實(shí)施例中，壓力發(fā)生器14為僅僅在一個(gè)速度下運(yùn)行的鼓風(fēng)機(jī)。這樣的 實(shí)施例中，控制閥20單獨(dú)控制輸送至患者的呼吸氣體22的最終壓力和流速。 但是，本發(fā)明還考慮聯(lián)合控制閥20控制壓力發(fā)生器14鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行速度以控 制輸送至患者的呼吸氣體的最終壓力和流速。例如，可通過建立鼓風(fēng)機(jī)的合適 運(yùn)行速度而設(shè)立接近于期望壓力或流速的壓力或者流速(宏觀控制)。然后可 由控制閥20對壓力或者流速進(jìn)行微細(xì)調(diào)節(jié)(微觀控制)從而兩者一起運(yùn)行以確 定輸送至患者的呼吸氣體的最終壓力。
可通過設(shè)置在壓力發(fā)生器14和控制閥20之間的壓力傳感器21測量壓力發(fā) 生器14施加至可呼吸氣體的壓力增加。更特別是， 一個(gè)實(shí)施例中，壓力傳感器21設(shè)置在從壓力發(fā)生器14接收可呼吸氣體的控制閥20的入口或者入口附近。 壓力傳感器21可以是測量控制閥20入口或入口附近壓差的壓差傳感器。即，
校準(zhǔn)差壓傳感器以將周圍的壓力測量為零壓力。因此，差壓傳感器21當(dāng)壓力發(fā) 生器14不工作時(shí)測量基本上為零的壓力，并且測量以和該零值壓力(大氣壓) 的偏差表示的壓力變化。
在圖1所描述的實(shí)施例中，輸氣系統(tǒng)12還包括用于測量加壓可呼吸氣體標(biāo) 準(zhǔn)流速的流速傳感器24。即，校準(zhǔn)流速傳感器24以假定加壓可呼吸氣體處于 標(biāo)準(zhǔn)溫度(273K)和標(biāo)準(zhǔn)壓力(1個(gè)大氣壓)，并因此提供所謂的"標(biāo)準(zhǔn)流速"。 因?yàn)榱魉賯鞲衅?4測量"標(biāo)準(zhǔn)流速"，所以由于可呼吸氣體的溫度和壓力將可 能隨著標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力變化因此該測量值可隨著體積流速稍微變化。流速傳感 器24可包括適合于測量標(biāo)準(zhǔn)流速的設(shè)備，例如熱線風(fēng)速儀、肺功能儀、呼吸速 度儀、可變開口傳感器、或其它常規(guī)流速傳感器。在所描述的實(shí)施例中，流速 傳感器24設(shè)置在離患者界面組件較遠(yuǎn)的位置。但是，本發(fā)明考慮將流速傳感器 24沿患者導(dǎo)管26設(shè)置在任何位置以及設(shè)置在患者界面組件28上。例如，Starr 等人的美國專利6， 017, 315教導(dǎo)了一種位于患者界面28的定量流速元件，其 全部內(nèi)容組合參考在此。
經(jīng)患者導(dǎo)管26從輸氣系統(tǒng)12向患者輸送呼吸氣體流，該導(dǎo)管通常為向患 者界面組件28輸送呼吸氣體流的單根柔性導(dǎo)管?；颊呓缑娼M件28為適合于向
患者氣道供應(yīng)呼吸氣體的任何侵入或者非侵入器具，例如鼻罩、鼻/口罩、全部 面罩、鼻套管、氣管內(nèi)導(dǎo)管、或者呼吸導(dǎo)管?；颊呓缑娼M件28可包括將器具安 裝在患者頭部的頭帽。在所描述的實(shí)施例中，患者界面組件28和/或患者導(dǎo)管 26包括用于從該部件向周圍大氣排出氣體的合適排出口 30。排出口 30優(yōu)選為 連續(xù)開口形式的無源排出口，其對排出氣體施加流速限制以允許控制患者界面 組件28內(nèi)的氣體壓力。但是，可理解的是排出口 30可以是進(jìn)行不同配置以控 制排出速度的有源排出口。例如在均授予Zdrojkowski等人的美國專利5， 685,296和5, 937, 885中教導(dǎo)了合適排出口的實(shí)例。
如圖1所示，輸氣系統(tǒng)12包括控制輸氣系統(tǒng)12各種運(yùn)行情況的處理器模 塊32。例如，向處理器模塊32提供流速傳感器24和壓力傳感器21的輸出，
以如果需要?jiǎng)t確定輸送值患者的可呼吸氣體的標(biāo)準(zhǔn)流速和差壓。
包括在輸氣系統(tǒng)12中的控制界面34向處理器模塊32提供數(shù)據(jù)和命令。盡 管控制界面34可包括任何適合經(jīng)硬線或者無線連接向處理器模塊32提供信息 和/或命令的設(shè)備，但是控制界面34的實(shí)例包括鍵區(qū)、鍵盤、觸摸墊、鼠標(biāo)、 麥克風(fēng)、開關(guān)、按鍵、撥號盤、或者任何其它允許用戶向患者治療系統(tǒng)io輸入 信息的設(shè)備。
本發(fā)明還考慮患者導(dǎo)管26可以是兩分支導(dǎo)管，這一點(diǎn)在常規(guī)通風(fēng)設(shè)備中是 常見的。第一個(gè)分支例如患者導(dǎo)管26向患者傳輸呼吸氣體，只是其沒有排出口 。 相反，第二分支從患者向周圍大氣輸送排出氣體，通常，在控制器(例如處理 器模塊32)控制下的第二分支中的有源排出口為患者提供期望水平的呼氣末端 正壓(Positive end expiratory pressure, PEEP)。 此夕卜，氣體輸送系統(tǒng)12禾口相 關(guān)的部件可包括其它過濾、測量、監(jiān)控和分析流向患者或者從患者流出的氣體 流速的常規(guī)設(shè)備和部件，例如加濕器、加熱器、細(xì)菌過濾器、濕度傳感器、和 氣體傳感器(例如二氧化碳監(jiān)測儀(capnometer))。
處理器模塊32控制控制閥20的致動，從而控制輸送至患者的呼吸氣體壓 力。處理器模塊32適于以計(jì)算根據(jù)各種通風(fēng)模式施加至患者的壓力的一種或多 種算法編程。在本發(fā)明的更高級實(shí)施例中，處理器模塊32選擇地包括與輸氣系 統(tǒng)12相關(guān)的存儲器36，其根據(jù)使用控制界面34的護(hù)士或者患者所選擇的通風(fēng) 模式存儲進(jìn)行多種通風(fēng)模式任意一種所需要的程序。存儲器36還能夠存儲關(guān)于 患者治療系統(tǒng)IO運(yùn)行的數(shù)據(jù)、輸入命令、警報(bào)閾值、以及任何其它與患者治療 系統(tǒng)運(yùn)行相關(guān)的信息，例如患者流速、體積、壓力、設(shè)備用途、工作溫度、和 電動機(jī)速度的測量值。
圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的壓力發(fā)生器14的示例性描述。壓力發(fā)生器14包括鼓風(fēng)機(jī)38，其從氣源16 (圖2中未示出)接收可吸收氣體并提高在大于周 圍壓力即大氣壓的壓力下輸送至患者的可吸收氣體的壓力。然后由患者導(dǎo)管26 將加壓的可呼吸氣體流輸送至患者。
如圖2所示出，鼓風(fēng)機(jī)38包括位于罩42內(nèi)的葉輪40。耦合至驅(qū)動軸46 的電動機(jī)44旋轉(zhuǎn)葉輪40。經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)入口 50將可呼吸氣體輸送至葉輪40的中 心。葉輪40的旋轉(zhuǎn)向可呼吸氣體施加壓力，從而對氣體加壓并在鼓風(fēng)機(jī)出口 52將該氣體推出鼓風(fēng)機(jī)38。由處理器模塊32控制電動機(jī)44的運(yùn)行。在本發(fā)明 的一個(gè)實(shí)施例中，處理器模塊32能夠調(diào)整電動機(jī)44的速度以設(shè)置待由壓力發(fā) 生器14輸出的期望壓力。為此，提供在控制界面34中包括的常規(guī)控制裝置以 向處理器模塊32提供輸入，例如選擇期望的輸出壓力并因此選擇電動機(jī)44的 運(yùn)行速度。由和處理器模塊32聯(lián)合運(yùn)行的流速計(jì)48測量電動機(jī)44的運(yùn)行速度。 Tmitt等人的美國專利6， 622, 724特別描述了可在本發(fā)明 一個(gè)實(shí)施例中用作鼓 風(fēng)機(jī)38和葉輪40的鼓風(fēng)機(jī)和葉輪，其全部內(nèi)容組合參考在此。
在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，壓力發(fā)生器14可以是不偏離這里所列出原理的 活塞、泵、或者風(fēng)箱。
回到圖l，在輸氣系統(tǒng)12工作期間，處理器模塊32確定輸送至患者的可 呼吸氣體流未被壓力傳感器21和流速傳感器24直接測量的各種參數(shù)。例如， 處理器32可確定大氣壓(即氣壓計(jì)壓力)、大氣密度、加壓可呼吸氣體的體積 流速、或其它參數(shù)。其中，這些參數(shù)的確定可使處理器模塊32監(jiān)控輸送至患者 界面組件28的可呼吸氣體的體積。
輸送至患者界面組件28的可呼吸氣體體積取決于加壓可呼吸氣體的體積 流速。但是，流速傳感器24測量的流速為標(biāo)準(zhǔn)流速，如果可呼吸氣體的壓力和 溫度處于標(biāo)準(zhǔn)狀況(例如273K和1個(gè)大氣壓)則該標(biāo)準(zhǔn)流速將等于體積流速 (氣體的實(shí)際體積流速)。體積流速和標(biāo)準(zhǔn)流速之間的關(guān)系表示如下
1.方程(1) 2v。/=a'rf*c;
這里a。'表示體積流速，a,rf表示標(biāo)準(zhǔn)流速，并且C表示密度修正因子。因此，可基于流速傳感器24測量的標(biāo)準(zhǔn)流速以及通過確定密度修正因子確定或者近 似體積流速。為描述目的，"密度修正因子，，為與氣流的標(biāo)準(zhǔn)流速相乘以確定 氣體的體積流速的比例因子。密度修正因子為圍繞輸氣系統(tǒng)12以及輸氣系統(tǒng)內(nèi) 周圍條件的函數(shù)，例如周圍壓力、周圍溫度和/或周圍空氣密度。例如可根據(jù)下 式確定密度修正因子
<formula>formula see original document page 12</formula>
2.方程(2)
釆用理想氣體規(guī)則可將其重寫為
<formula>formula see original document page 12</formula>
3.方程(3)
其中Tm表示測量的絕對溫度，Tstd表示標(biāo)準(zhǔn)溫度，Pstd表示標(biāo)準(zhǔn)壓力，Pm表示 測量的絕對壓力， d表示標(biāo)準(zhǔn)空氣密度，并且Pm表示測量的空氣密度。
為根據(jù)方程(2)或(3)所表示的其中一個(gè)關(guān)系確定密度修正因子，處理
器模塊32首先計(jì)算測量絕對壓力(方程2)或者測量空氣密度(方程3)。通 過進(jìn)行幾個(gè)假設(shè)，包括假設(shè)可呼吸氣體的加壓為絕熱過程；以及假設(shè)沿葉輪 44施加任何體積上有區(qū)別的氣體壓力僅僅為區(qū)分體積和葉輪44旋轉(zhuǎn)軸(即驅(qū) 動軸46)之間距離的函數(shù)，由鼓風(fēng)機(jī)38向可呼吸氣體施加的壓力增加可以表
<formula>formula see original document page 12</formula>
4.方程(4)
其中AP表示由鼓風(fēng)機(jī)38所施加的壓力增加，P硫t表示可呼吸氣體在鼓風(fēng)機(jī)入 口50的壓力，co表示葉輪40的角頻率，r表示葉輪40的半徑，R表示可呼吸 氣體的氣體常數(shù)，而T表示可呼吸氣體的溫度。
為通過應(yīng)用方程(4)確定大氣壓力，當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)38運(yùn)行時(shí)控制閥20關(guān)閉， 同時(shí)有效地將可呼吸氣體(標(biāo)準(zhǔn)和體積)的流速降至零(或者基本上為零)，
這一點(diǎn)造成可呼吸氣體在鼓風(fēng)機(jī)入口 50的壓力(Pmto)等于(或者基本上等于)大氣壓。這是因?yàn)樗褂玫臍庠?6簡單地為大氣。因?yàn)閴毫鞲衅?1設(shè)置在 控制閥20的上游(或者前面)并測量大氣壓(現(xiàn)在等于鼓風(fēng)機(jī)入口 50的壓力) 和由鼓風(fēng)機(jī)38加壓但被封閉控制閥20阻擋的可呼吸氣體的絕對壓力之差，所 以壓力傳感器21所測量的壓差基本上等于由鼓風(fēng)機(jī)38施加至可呼吸氣體的壓 力(AP)?；谠撽P(guān)系，可對大氣壓解答方程(4)產(chǎn)生下式
D — 廠攀
其中Patm表示大氣壓，P膽f表示壓力傳感器21所測量的差壓。 一個(gè)實(shí)施例中， 盡管將會增加設(shè)備的成本，但是例如可由溫度計(jì)或者氣體溫度傳感器直接測量 可呼吸氣體的溫度。因此，在另一個(gè)實(shí)施例中，可基于通常的運(yùn)行條件估計(jì)溫 度。
一個(gè)實(shí)施例中，假設(shè)可呼吸氣體的溫度大約為315開氏度。該實(shí)施例中，
流速傳感器24可包括一定程度上補(bǔ)償測量加壓氣體標(biāo)準(zhǔn)流速時(shí)溫度的傳感器。 例如，流速傳感器24可包括熱線風(fēng)速計(jì)，其具有包括由恒定電流加熱或者維持 在恒定溫度的暴露的熱線的芯。該實(shí)施例中，可將加壓可呼吸氣體的流速測量 為由加壓可呼吸氣體對流帶走熱量的函數(shù)。如應(yīng)當(dāng)理解的，因?yàn)檫@樣的風(fēng)速計(jì) 將依賴氣體溫度的測量(其將受傳感器周圍溫度以及加壓可呼吸氣體的對流影 響)，從該測量確定標(biāo)準(zhǔn)流速將部分補(bǔ)償傳感器周圍的溫度。
因?yàn)榇髿鈮涸诨颊咄ǔＪ褂没颊咧委熛到y(tǒng)10期間(例如通宵)通常保持相 對穩(wěn)定，所以在一個(gè)實(shí)施例中啟動時(shí)僅僅測量一次大氣壓并假定其不變，即在 輸氣系統(tǒng)12啟動進(jìn)行治療任務(wù)時(shí)在鼓風(fēng)機(jī)38被提高至運(yùn)行速度后控制閥32 被關(guān)閉，以使處理器模塊32在治療任務(wù)開始使單獨(dú)確定大氣壓。在整個(gè)任務(wù)期 間認(rèn)為大氣壓不變。另一個(gè)實(shí)施例中，在治療任務(wù)期間關(guān)閉控制閥20以啟動周 圍壓力的再次計(jì)算。
其它實(shí)施例中，可在不關(guān)閉控制閥20的情況下確定大氣壓。例如，在單分 支系統(tǒng)中，例如患者治療系統(tǒng)10中，患者對輸氣系統(tǒng)IO所輸送的可呼吸氣體流呼入患者導(dǎo)管26。當(dāng)離開患者氣道的氣體對加壓可呼吸氣體流被強(qiáng)迫回到患 者導(dǎo)管26至輸氣系統(tǒng)12時(shí)，該呼入至少瞬時(shí)使加壓氣體的流速基本上降為零。 由于患者呼氣或者其它現(xiàn)象而沒有經(jīng)過輸氣系統(tǒng)12的氣流產(chǎn)生基本上與控制 閥20的關(guān)閉相同的條件。這使得處理器模塊32應(yīng)用方程(5 )而從壓力傳感器 21、流速計(jì)48、以及溫度傳感器(或者如果患者治療系統(tǒng)10不包括溫度傳感 器則假定一個(gè)溫度)的測量確定當(dāng)前大氣壓。該實(shí)施例中，流速傳感器24的零 (或基本上為零)瞬時(shí)流速測量可作為觸發(fā)處理器模塊32重新計(jì)算當(dāng)前大氣壓 的預(yù)定觸發(fā)事件。
一旦確定大氣壓，則可通過將前面確定的大氣壓加上由壓力傳感器21檢測
的差壓(例如Pn^Patm + P腿)而得出可呼吸氣體的絕對壓力。釆用絕對壓力的
測量值，然后由處理器模塊32通過將可呼吸氣體的絕對壓力和可呼吸氣體的溫 度代入方程(2)監(jiān)控密度修正因子。從密度修正因子的計(jì)算和流速傳感器24 的標(biāo)準(zhǔn)流速測量，處理器模塊32根據(jù)方程(1)監(jiān)控可呼吸氣體的體積流速。 監(jiān)控可呼吸氣體的體積流速使得處理模塊確定由輸氣系統(tǒng)12輸送的可呼吸氣 體總體積，并基于可呼吸氣體的特別參數(shù)和周圍條件調(diào)整壓力發(fā)生器14和/或 控制閥20的運(yùn)行。例如，處理器模塊32可基于對提高大氣壓(或者提高空氣 密度)的確定減小電動機(jī)44的速度。其中，減小電動機(jī)44的速度減小輸氣系 統(tǒng)12所產(chǎn)生的噪聲并減小輸氣系統(tǒng)12所使用的功率，并減小對鼓風(fēng)機(jī)38各種 部件(例如葉輪40、電動機(jī)44和驅(qū)動軸46)的磨損和撕裂。
一個(gè)實(shí)施例中，處理器模塊32根據(jù)如下理想氣體法則監(jiān)控加壓可呼吸氣體 的密度
6.方程(6)
該實(shí)施例中，處理模塊32可通過將該加壓氣體密度的計(jì)算代入方程(3)而不 是釆用上述方程(2)監(jiān)控密度修正因子。可理解的是，圖i所示的患者治療系統(tǒng)io的配置不是出于限制目的，并且
本發(fā)明的范圍包括任何其它使處理器模塊32監(jiān)控至患者的加壓氣體體積流速 和/或空氣密度、和/或大氣壓而不直接測量該參數(shù)的配置。例如，圖3描述了根 據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的患者治療系統(tǒng)IO的配置，其中輸氣系統(tǒng)12不包括控制 閥20。在圖3中，相同的部分被賦予和圖1及2中相同的附圖標(biāo)記。
在圖3所描述的患者治療系統(tǒng)10的配置中，輸氣系統(tǒng)12僅僅基于壓力發(fā) 生器14的輸出控制傳送至患者的可呼吸氣體的壓力。即，處理器模塊32通過 僅僅控制壓力發(fā)生器14的旋轉(zhuǎn)速度而控制至患者的呼吸氣體壓力，其中壓力發(fā) 生器再次為鼓風(fēng)機(jī)38。根據(jù)該實(shí)施例，處理器模塊32可基于壓力傳感器21和 /或流速計(jì)48對可呼吸氣體壓力的一次或多次測量以反饋方式控制壓力發(fā)生器 14 (參考圖2)。
因?yàn)閳D3所示出的輸氣系統(tǒng)12的配置不包括控制閥20,所以加壓可呼吸 氣體的流速不能在壓力發(fā)生器14運(yùn)行時(shí)由處理器模塊32可控制地變?yōu)榱?。?是，當(dāng)加壓可呼吸氣體的瞬時(shí)流速達(dá)到零時(shí)，例如當(dāng)由于患者呼氣流速瞬時(shí)達(dá) 到零時(shí)，或者通過使可呼吸氣體流速變?yōu)榱愕钠渌鼨C(jī)制或現(xiàn)象，處理器模塊32 仍可根據(jù)方程(5)確定大氣壓?；趯Υ髿鈮旱囊淮未_定(或多次確定)，處 理模塊可如上所述監(jiān)控加壓可呼吸氣體的密度、可呼吸氣體的體積流速或者可 呼吸氣體的其它參數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明一方面，可由處理器32在反饋循環(huán)中使用測量大氣壓、大氣密 度、和/或密度修正因子以控制患者治療系統(tǒng)10的各個(gè)方面。例如，處理器32 可用于控制壓力發(fā)生器14的控制操作(例如速度和輸出)。此外，在其中提供 控制閥20的實(shí)施例中，處理器32可用于控制閥20的操作以調(diào)控至患者的流速。 提供處理器32時(shí)對壓力發(fā)生器14和/或閥20的控制、以及根據(jù)上述公開內(nèi)容 所添加的信息可增強(qiáng)對至患者的輸出流的控制和測量。
圖4描述了根據(jù)本發(fā)明另 一個(gè)實(shí)施例的患者治療系統(tǒng)10的另外一種配置。 再次，相同的部分被賦予相同的附圖標(biāo)記。更特別地是，在圖4所示出的患者治療系統(tǒng)10的配置中，輸氣系統(tǒng)12不包括流速傳感器24。但是，處理器模塊 32還可通過關(guān)閉控制閥20、通過壓力傳感器21測量差壓(P礎(chǔ))、以及假定(而 非測量)零流速而來根據(jù)方程(5)確定大氣壓?；谠摻Y(jié)果，處理器模塊32 可在輸氣系統(tǒng)12運(yùn)行時(shí)監(jiān)控上述加壓可呼吸氣體的各種參數(shù)。
可理解的是，僅僅為描述目的提供了上述特別方程，本發(fā)明的期望范圍包 括可呼吸氣體監(jiān)控參數(shù)的另外一種算法而不直接測量大氣壓，該參數(shù)為大氣壓 的函數(shù)。
盡管已經(jīng)基于現(xiàn)在認(rèn)為是最實(shí)用和優(yōu)選的實(shí)施例為描述目的詳細(xì)描述了本 發(fā)明，但是將理解這樣的細(xì)節(jié)僅僅是為此目的，以及本發(fā)明不限于所公開的實(shí) 施例而是相反期望包括屬于附加權(quán)利要求實(shí)質(zhì)和范圍的更改和等效設(shè)置。
權(quán)利要求
1. 一種輸氣系統(tǒng)(12)，包括壓力發(fā)生器(14)，對可呼吸氣體(22)加壓以向患者傳輸；壓力傳感器(21)，測量加壓的可呼吸氣體(22)和大氣壓之間的壓差；流速傳感器(24)，測量由壓力發(fā)生器(14)所輸出加壓可呼吸氣體(22)的標(biāo)準(zhǔn)流速；以及處理器(32)，至少部分地基于壓差和測量的標(biāo)準(zhǔn)流速來確定大氣壓、大氣密度或者密度修正因子中的至少一個(gè)。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(12)，其中流速傳感器(24)為熱線風(fēng)速計(jì)。
3. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)(12),其中處理器(32)被觸發(fā)以在檢測到 預(yù)定觸發(fā)事件時(shí)確定大氣壓、大氣密度或者密度修正因子中的至少一個(gè)。
4. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)(12)，其中預(yù)定的觸發(fā)事件包括標(biāo)準(zhǔn)流速基 本上為零的加壓可呼吸氣體(22)。
5. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(12),還包括壓力發(fā)生器(14)下游的閥門 (20),閥門(20)由處理器(32)控制。
6. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(12),其中處理器(32)確定密度修正因子 并對加壓可呼吸氣體的標(biāo)準(zhǔn)流速乘以密度修正因子以確定加壓可呼吸氣體(22) 的體積流速。
7. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(12)，還包括監(jiān)視加壓可呼吸氣體(22)溫 度的溫度監(jiān)視器。
8. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)(12)，其中處理器(32)還至少部分基于加 壓可呼吸氣體(22)的溫度確定大氣壓、大氣密度或者密度修正因子中的至少 —個(gè)。
9. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(12)，其中壓力發(fā)生器(14)包括鼓風(fēng)機(jī)(38), 鼓風(fēng)機(jī)(38)還包括與鼓風(fēng)機(jī)(38)相關(guān)的電動機(jī)(44);以及與鼓風(fēng)機(jī)(38)相關(guān)的葉輪(40),葉輪(40)由電動機(jī)(44)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動 以對可呼吸氣體(22)加壓，其中處理器(32)還至少部分基于葉輪(40)的 尺寸以及驅(qū)動葉輪(40)的旋轉(zhuǎn)速度確定大氣壓、大氣密度和密度修正因子中 的至少一個(gè)。
10. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)(12),還包括監(jiān)視驅(qū)動葉輪(40)的轉(zhuǎn)速 的轉(zhuǎn)速計(jì)(48)。
11. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)(12),其中處理器(32)假定可呼吸氣體 (22)的加壓為不可壓縮的絕熱過程。
12. —種輸氣系統(tǒng)(12)，包括壓力發(fā)生器U4),對可呼吸氣體(22)加壓以向患者傳輸； 壓力傳感器(21),測量加壓的可呼吸氣體(22)和大氣壓之間的壓差； 控制閩(20),設(shè)置在壓力發(fā)生器(14)的下游，控制閥(20)被構(gòu)造和 設(shè)置為控制加壓可呼吸氣體(22)的流速；以及處理器(32),控制控制閥(20)以使壓力發(fā)生器(14)運(yùn)行時(shí)加壓可呼吸氣體(22)的流速基本上為零，并且當(dāng)流速基本上為零時(shí)至少部分基于加壓可呼吸氣體(22)和大氣壓之間的壓差確定大氣壓、大氣密度或者密度修正因子中的至少一個(gè)。
13. 如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)(12)，還包括設(shè)置在壓力發(fā)生器(14) 下游的流速傳感器(24),流速傳感器(24)測量加壓可呼吸氣體(22)的標(biāo) 準(zhǔn)流速。
14. 如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)(12)，其中處理器(32)確定密度修正 因子并對加壓可呼吸氣體的標(biāo)準(zhǔn)流速乘以密度修正因子以確定加壓可呼吸氣體(22)的體積流速。
15. 如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)(12)，其中處理器(32)假定可呼吸氣 體(22)的加壓為不可壓縮的絕熱過程。
16. 如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)(12),其中處理器(32)基于大氣壓、大氣密度或者密度修正因子中至少一個(gè)來控制壓力發(fā)生器(14)的運(yùn)行。
17. —種監(jiān)視傳輸至患者的加壓可呼吸氣體(22)的方法，該方法包括(a) 以壓力發(fā)生器(14)對可呼吸氣體(22)加壓；(b) 確定由壓力發(fā)生器(14)施加至可呼吸氣體(22)的壓力；以及(c) 至少部分基于由壓力發(fā)生器(14)施加至可呼吸氣體的壓力確定大 氣壓、大氣密度或者密度修正因子中的至少一個(gè)。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，還包括確定加壓可呼吸氣體(22)的標(biāo)準(zhǔn)流速，并且其中確定步驟(c)還至少部 分基于標(biāo)準(zhǔn)流速。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其中通過以流速傳感器(24)測量標(biāo)準(zhǔn) 流速而確定加壓可呼吸氣體(22)的標(biāo)準(zhǔn)流速。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其中流速傳感器(24)為熱線風(fēng)速計(jì)。
21. 如權(quán)利要求19所述的方法，還包括檢測預(yù)定觸發(fā)事件，并且其中確 定大氣壓、空氣密度、或者密度修正因子中至少一個(gè)的步驟是由檢測到預(yù)定觸 發(fā)事件來觸發(fā)。
22. 如權(quán)利要求21所述的方法，其中預(yù)定的觸發(fā)事件包括確定加壓可呼 吸氣體(22)的標(biāo)準(zhǔn)流速基本上為零。
23. 如權(quán)利要求17所述的方法，還包括使加壓可呼吸氣體(22)的流速基本上為零，其中確定步驟(c)還至少部 分基于標(biāo)準(zhǔn)流速為零的假設(shè)。
24. 如權(quán)利要求23所述的方法，其中使加壓可呼吸氣體(22)的標(biāo)準(zhǔn)流 速基本上為零包括關(guān)閉閥門(20)。
25. 如權(quán)利要求17所述的方法，還包括確定加壓可呼吸氣體(22)的溫度。
26. 如權(quán)利要求25所述的方法，其中至少部分基于由壓力發(fā)生器(14) 所施加至可呼吸氣體(22)的壓力以及加壓可呼吸氣體(22)的溫度確定大氣壓、空氣密度、或者密度修正因子中的至少一個(gè)。
27. 如權(quán)利要求17所述的方法，還包括至少部分基于大氣壓、空氣密度、或者密度修正因子中的至少一個(gè)控制壓 力發(fā)生器(14)。
28. 如權(quán)利要求17所述的方法，還包括至少部分基于大氣壓、空氣密度、或者密度修正因子中的至少一個(gè)對控制
全文摘要
一種輸氣系統(tǒng)(12)，包括壓力發(fā)生器(14)、壓力傳感器(21)、控制閥(20)、和處理器(32)。壓力發(fā)生器(14)對可呼吸氣體(22)加壓以向患者傳輸。壓力傳感器(21)測量加壓的可呼吸氣體(22)和大氣壓之間的壓差?？刂崎y(20)設(shè)置在壓力發(fā)生器(14)的下游并被構(gòu)造和設(shè)置為控制加壓可呼吸氣體(22)的流速。處理器(32)控制控制閥(20)以使壓力發(fā)生器(14)運(yùn)行時(shí)加壓可呼吸氣體(22)的流速基本上為零，并且當(dāng)流速基本上為零時(shí)至少部分基于加壓可呼吸氣體(22)和大氣壓之間的壓差確定大氣壓、大氣密度或者密度修正因子中的至少一個(gè)。
文檔編號A61M16/00GK101454040SQ200680022120
公開日2009年6月10日 申請日期2006年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月21日
發(fā)明者安德魯·L·希斯勒, 帕特里克·W·特魯伊特 申請人:Ric投資有限公司