專利名稱：用于使呼吸氣體的體積維持在期望水平的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開大體涉及用于在對(duì)對(duì)象通氣時(shí)使呼吸氣體的體積維持在期望水平的方法和裝置。
背景技術(shù)：
潮氣體積(TV)是在單次呼吸中吸入或取入肺的空氣的量。TV取決于患者的性別、 體格大小(Size)、身高、年齡和健康等，但是一般而言，TV也隨著患者的體格大小的減小而減小。在一般的健康成年人中，TV為約400-600ml，而在重量為3. 5_4kg且50cm高的一般的健康新生兒中，TV為大約25-50ml。另一方面，在重量?jī)H500克的一般早產(chǎn)新生兒中，TV 僅為約2-3. 5ml。更小的患者的TV很難測(cè)量，但是應(yīng)用一般經(jīng)驗(yàn)法則來(lái)近似人肺的TV，它可近似為4-7ml/kg。在實(shí)踐中，患有肺部系統(tǒng)缺陷的患者的TV通常比近似所給出的(TV) 更小。呼吸速率(RR)也取決于患者的性別、體格大小、身高、年齡和健康等，但是一般而言，RR隨著患者的體格大小的減小而升高。在一般健康成年人中，RR為約10-20次呼吸/ 分鐘，而新生兒的RR可高到超過(guò)150次呼吸/分鐘。當(dāng)用傳統(tǒng)通氣機(jī)來(lái)以機(jī)械的方式對(duì)患者通氣時(shí)，氣管內(nèi)管置于氣管中，使得其穿過(guò)口腔或鼻腔和喉。氣管內(nèi)管的另一端通過(guò)Luer型連接器連接到呼吸線路Y形件上。如果用主流或側(cè)流氣體分析器來(lái)對(duì)患者進(jìn)行氣體監(jiān)測(cè)，則用于對(duì)由氣體分析器分析的呼吸氣體采樣的氣道適配器通常連接在氣管內(nèi)管的連接器和呼吸線路Y形件之間。在吸氣期間， 包含較高的氧氣(O2)濃度的新鮮呼吸氣體以這樣的方式流到患者的肺中即通過(guò)呼吸線路 Y形件的吸氣分支、氣道適配器、氣管內(nèi)管和它們的連接器，然后流到氣管、支氣管、多支氣管、細(xì)支氣管，并且最終到達(dá)肺的深處的氣泡，所有的氣體交換實(shí)際上在氣泡中發(fā)生。新鮮呼吸氣體中的O2分子通過(guò)氣泡的薄壁替換在氣泡的周圍的微血管中流動(dòng)的血液的血紅蛋白中的二氧化碳(CO2)分子。O2分子在血紅蛋白內(nèi)就位，而CO2分子通過(guò)與在吸氣期間進(jìn)入的新鮮氣體相同的路徑在經(jīng)使用的呼出的呼吸氣體內(nèi)流出患者。因此氣體分析器測(cè)量的呼吸氣體的氣體濃度與血液中的氣體濃度略微成比例。在Y形件的吸氣和呼氣分支的連接部和患者的口或鼻(口腔和鼻腔的開始處)之間的空間中的體積稱為機(jī)械死體積或死空間，而患者的口或鼻和氣泡的入口之間的空間中的體積稱為解剖學(xué)死體積。肺的由于一些原因受傷或受損且不參與氣體交換的部分更具體而言稱為物理死體積。顯而易見(jiàn)的是，在經(jīng)使用的呼吸氣體在呼氣期間通過(guò)呼氣分支流出患者的肺時(shí)，更新的經(jīng)使用的氣體的一部分會(huì)離開肺部系統(tǒng)，以及呼吸線路的患者側(cè)，但是停留在機(jī)械和解剖學(xué)死體積中。然后在新鮮氣體通過(guò)吸氣分支吸入肺中時(shí)，已經(jīng)在解剖學(xué)和機(jī)械死體積中的經(jīng)使用的氣體會(huì)在新鮮氣體之前流到肺中。取決于死體積和TV的比，經(jīng)使用的氣體會(huì)填充一些或所有的氣泡，或者至少會(huì)與新鮮氣體混合，從而降低A的濃度以及增加肺中的ω2的濃度，這繼而減少了氣泡中的氣體交換。這意味著死空間越大，則具有低A濃度和高ω2濃度的、在吸氣期間流回患者的肺且使氣泡中的氣體交換變差的經(jīng)使用的氣體的體積就越大。換句話說(shuō)，如果總的死體積大于TV或與TV —樣大，則患者將不會(huì)使任何新鮮氣體進(jìn)入肺，而是來(lái)回地呼吸在死體積中的經(jīng)使用的氣體。在實(shí)踐中，氣體的擴(kuò)散對(duì)在死體積上的氣體交換有很小的幫助，尤其是當(dāng)存在一些氣體運(yùn)動(dòng)(例如所展開的高頻率通氣)時(shí)，但是無(wú)論如何，氣泡中的總的氣體交換將是致命性的或差到很危險(xiǎn)的。解剖學(xué)死體積幾乎不可能減小，但是它與患者的體格大小和物理狀況成比例。機(jī)械死體積取決于呼吸線路設(shè)計(jì)、呼吸線路管道的內(nèi)徑、連接器和附加的附件，例如用于側(cè)流和主流氣體分析器的氣道適配器。顯然，如在正常呼吸的情況下那樣機(jī)械死空間為零是最佳的。還顯而易見(jiàn)的是，機(jī)械死體積對(duì)于具有更小的TV的更小的患者或患有會(huì)減小TV的氣壓傷等的患者而言更危險(xiǎn)?！愣?，主流氣體分析適于插管患者或戴面罩或鼻罩的患者。主流分析器置于呼吸線路Y形件與氣管內(nèi)管之間、通過(guò)它們的用于測(cè)量流過(guò)分析器的氣體的氣體濃度的氣道附件。但是，現(xiàn)有的主流氣體分析器是大且重的，因此尤其是對(duì)小患者使用是非常不實(shí)際的，因?yàn)樗鼈儠?huì)覆蓋患者的面部，并且微氣管內(nèi)管在重量的作用下易于彎曲和堵塞 (clock)。此外附件和附加的連接器會(huì)顯著地增加死空間，這對(duì)具有小TV的小患者是危險(xiǎn)的。而且，氣道適配器的設(shè)計(jì)及其非管狀氣體采樣室效率低，并且會(huì)在呼吸氣流中產(chǎn)生紊流，混合端部潮氣氣體與新鮮氣體，從而混合主流分析器測(cè)量的氣體樣本，致使測(cè)量不準(zhǔn)確，尤其是在更高RR和小TV的情況下。當(dāng)前，在實(shí)踐中，現(xiàn)有的主流分析器根本不用于較小的患者。側(cè)流氣體分析可用于插管和非插管患者。用氣體泵通過(guò)采樣管道主動(dòng)地將氣體樣本吸入分析器中。當(dāng)測(cè)量插管患者時(shí)，采樣管道連接到置于呼吸線路Y形件和氣管內(nèi)管之間的氣道適配器上，以從在呼吸線路的內(nèi)部流動(dòng)的呼吸氣體中取出樣本。當(dāng)測(cè)量非插管患者時(shí)，采樣管道可連接到例如鼻腔，以直接從患者的上氣道中取出氣體樣本?？拷颊叻胖玫臍獾肋m配器通常是小且輕的，并且因此實(shí)用，而大且重的分析器本身位于更遠(yuǎn)離患者的地方，例如在患者監(jiān)護(hù)儀或通氣機(jī)的內(nèi)部。但是，患者和分析器之間的距離意味著氣體樣本在進(jìn)入分析器之前會(huì)行進(jìn)較長(zhǎng)的路線，其從氣道適配器開始，通過(guò)若干個(gè)在采樣線路的不同部分之間的機(jī)械連接部、通常3-6米長(zhǎng)且具有介于1-1. 5mm之間的內(nèi)徑的微管道，并且最后通過(guò)分離水、粘液、血液等的過(guò)濾器。在氣體樣本或包含不同的氣體濃度的氣體柱行進(jìn)通過(guò)連接器、樣本管道和過(guò)濾器時(shí)，它們會(huì)沿著長(zhǎng)的路徑混合均勻， 從而顯著地降低氣體濃度測(cè)量準(zhǔn)確度。此外，尤其是當(dāng)RR升高且TV減小時(shí)，測(cè)量準(zhǔn)確度會(huì)快速下降。這可看作阻尼和舍入二氧化碳描記圖(capnogram)，這是由于更小樣本或縮短的氣體柱(其更容易混合均勻，從而致使幅度快速減小)引起的。而且，樣本氣體流率對(duì)氣體樣本混勻有影響。樣本氣體流量越低，則氣體柱行進(jìn)通過(guò)管道等時(shí)間就越長(zhǎng)，并且它們就混合得越均勻。現(xiàn)有的側(cè)流氣體分析器的樣本氣體流率通常介于50-400ml/min之間。根據(jù)物理學(xué)定律，顯而易見(jiàn)的是，在樣本氣體的流率例如從200ml/min降低到50ml/min時(shí)，對(duì)呼吸氣體濃度的靈敏度會(huì)改變，不成比例而是以指數(shù)倍降低，因?yàn)闃颖練怏w會(huì)在管道等的內(nèi)部行進(jìn)更長(zhǎng)時(shí)間，并且混合得進(jìn)一步更均勻。由于該原因，大多數(shù)側(cè)流氣體分析器制造商僅規(guī)定RR的測(cè)量范圍，其可高達(dá)120-150次呼吸/分鐘的頻率，但是不規(guī)定氣體濃度測(cè)量的準(zhǔn)確度，或者規(guī)定僅高達(dá)15-60次呼吸/分鐘，這僅可用于成年人。在許多情況下，樣本氣體的流率不可增大到足夠高到獲得用于氣體濃度測(cè)量的足
5夠的靈敏度的水平。樣本氣體被從應(yīng)當(dāng)流入患者的新鮮吸氣氣體中“偷出”，并且它會(huì)減小吸氣空氣的體積，這繼而減少氣泡中的氣體交換。因此現(xiàn)有的氣體分析器通常可針對(duì)低于 30次呼吸/分鐘的RR來(lái)測(cè)量氣體的濃度，這對(duì)于正常的成年患者是足夠高的，但是對(duì)于較小的患者太低了，更不用說(shuō)新生兒。此外，從呼吸線路和患者的氣道中吸入樣本氣體可對(duì)肺造成損害?？砂l(fā)生這種情況是由于連接到呼吸線路上的一個(gè)或多個(gè)裝置的故障或使用者失誤的原因。肺可被損害是由于用于氣體采樣的側(cè)流氣道適配器和通氣機(jī)之間的堵塞的原因，堵塞會(huì)致使不足的氣流進(jìn)入患者，這繼而導(dǎo)致從呼吸線路的患者側(cè)-換句話說(shuō)從患者的氣道中-吸入采樣氣體的后果，這可從肺中清空氣體，從而致使肺萎陷。因此，現(xiàn)有的側(cè)流氣體分析不適于具有高RR和小TV的小患者，并且當(dāng)前在實(shí)踐中，不存在用于較小的患者的適當(dāng)?shù)暮粑鼩怏w濃度分析技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本文解決了上述短處、缺點(diǎn)和問(wèn)題，通過(guò)閱讀和理解以下說(shuō)明書將理解本文。在一個(gè)實(shí)施例中，一種用于在對(duì)對(duì)象通氣時(shí)使呼吸氣體的體積維持在期望水平的方法包括供應(yīng)該體積的吸氣的呼吸氣體和接收該體積的呼氣的呼吸氣體，以及從該體積的呼吸氣體中抽出用于分析的氣體樣本。用于在對(duì)對(duì)象通氣時(shí)使呼吸氣體的體積維持在期望水平的方法還包括提供表示抽出的氣體樣本的體積的信號(hào)，以及基于提供該信號(hào)來(lái)確定氣體樣本的體積。用于在對(duì)對(duì)象通氣時(shí)使呼吸氣體的體積維持在期望水平的方法進(jìn)一步包括基于確定氣體樣本的體積來(lái)控制配置成以便添加到呼吸氣體中的補(bǔ)償氣體的體積，以使呼吸氣體體積維持在期望水平。在另一個(gè)實(shí)施例中，一種用于在對(duì)對(duì)象通氣時(shí)使呼吸氣體的體積維持在期望水平的裝置包括通氣機(jī)，其用于沿著第一管道供應(yīng)吸氣的呼吸氣體，并且用于沿著第二管道接收呼氣的呼吸氣體；以及樣本輸出連接器，其用于從沿著第一管道和第二管道中的至少一個(gè)流動(dòng)的呼吸氣體中抽出用于分析的氣體樣本。用于在對(duì)對(duì)象通氣時(shí)使呼吸氣體的體積維持在期望水平的裝置還包括測(cè)量單元，其用于提供表示抽出的氣體樣本的體積的信號(hào)； 以及補(bǔ)償氣體入口，其用于將一定體積的補(bǔ)償氣體添加到呼吸氣體中。用于在對(duì)對(duì)象通氣時(shí)使呼吸氣體的體積維持在期望水平的裝置進(jìn)一步包括處理單元，其用于基于測(cè)量單元提供的信號(hào)來(lái)確定氣體樣本的體積，并且用于基于抽出的氣體樣本的體積來(lái)控制用于將該一定體積的補(bǔ)償氣體添加到呼吸氣體中的補(bǔ)償氣體入口，以使呼吸氣體的體積維持在期望水平。在又一個(gè)實(shí)施例中，一種用于在對(duì)對(duì)象通氣時(shí)使呼吸氣體的體積維持在期望水平的方法包括供應(yīng)該體積的吸氣的呼吸氣體和接收該體積的呼氣的呼吸氣體，以及從該體積的吸氣的呼吸氣體中抽出用于分析的氣體樣本。用于在對(duì)對(duì)象通氣時(shí)使呼吸氣體的體積維持在期望水平的方法還包括測(cè)量氣體樣本的體積，以及提供表示抽出的氣體樣本的體積的信號(hào)。用于在對(duì)對(duì)象通氣時(shí)使呼吸氣體的體積維持在期望水平的方法進(jìn)一步包括基于提供該信號(hào)來(lái)確定氣體樣本的體積，以及基于確定氣體樣本的體積來(lái)控制配置成以便添加到吸氣的呼吸氣體中的補(bǔ)償氣體的體積，以使呼吸氣體體積維持在期望水平。根據(jù)附圖及其詳細(xì)描述，將使得本發(fā)明的各種其它特征、目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)。


圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的裝置的示意圖；以及圖2是根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的裝置的示意圖。部件列表1 裝置2通氣機(jī)3氣管內(nèi)管4適配器5分路單元6第一管道7第二管道8 對(duì)象10樣本輸出連接器11采樣管12氣體分析器13 泵20 第一端口21 第二端口22第三管道23第四管道30用戶接口31顯示器33呼氣閥34測(cè)量單元；35處理單元36補(bǔ)償氣體入口37壓力傳感器38流量傳感器40同軸管道
具體實(shí)施例方式參照附圖，在下述詳細(xì)描述中闡述了具體實(shí)施例。這些詳細(xì)實(shí)施例自然可修改，并且應(yīng)當(dāng)不限制權(quán)利要求書中闡述的本發(fā)明的范圍。圖1顯示了用于在對(duì)對(duì)象8通氣時(shí)使呼吸氣體的體積維持在期望水平的裝置1的示意圖。該裝置包括連接到對(duì)象8上的通氣機(jī)2，其用于沿著第一管道6供應(yīng)該體積的吸氣的呼吸氣體，并且用于沿著第二管道7接收該體積的呼氣的呼吸氣體。該裝置還包括樣本輸出連接器10，其借助于泵13從沿著所述第一管道6和第二管道7中的至少一個(gè)流動(dòng)的呼吸氣體中抽出用于分析的氣體樣本。樣本輸出連接器10可為適配器4 (例如傳統(tǒng)的側(cè)流型氣道適配器)的一部分，該適配器典型地在通氣機(jī)2和氣管內(nèi)管3之間組裝成與第一管道6和第二管道7以及通氣機(jī)2流連接，氣管內(nèi)管3既將呼氣的呼吸氣體從對(duì)象的肺中引導(dǎo)出來(lái)，也將吸氣的呼吸氣體引導(dǎo)到對(duì)象的肺。在圖1中在適配器4和通氣機(jī)2之間還有具有三個(gè)分支的分路單元5，三個(gè)分支其中一個(gè)連接到第一管道6上，另一個(gè)連接到第二管道7上，而第三個(gè)連接到適配器4上。采樣管11連接到樣本輸出連接器10上，從而將氣體樣本引導(dǎo)到氣體分析器12，例如側(cè)流型氣體分析器，氣體分析器12在圖1中置于通氣機(jī)2的外部，但是其也可處于通氣機(jī)2中。該裝置進(jìn)一步包括測(cè)量單元34，需要測(cè)量單元34來(lái)測(cè)量通過(guò)樣本輸出連接器10 抽出的氣體樣本的體積，以及提供表示抽出的氣體樣本的體積的信號(hào)。在圖1的實(shí)施例中， 測(cè)量單元34位于氣體分析器12中，但是可位于任何其它適當(dāng)位置上，例如其可為適配器4 的一部分。測(cè)量單元可為基于不同的流量測(cè)量原理的流量傳感器，例如熱線流速計(jì)、差壓傳感器、超聲流量傳感器等。該裝置還包括補(bǔ)償氣體入口 36和處理單元35。補(bǔ)償氣體入口 36將補(bǔ)償氣體添加到在通氣機(jī)2和氣管內(nèi)管3之間流動(dòng)的呼吸氣體，以補(bǔ)償抽出以用于分析的氣體樣本的體積。可為通氣機(jī)2的一部分的補(bǔ)償氣體入口 36可包括閥或類似物，以允許控制進(jìn)入呼吸氣體的補(bǔ)償氣流?？蔀槔鐖D1中所示的氣體分析器12或通氣機(jī)2的一部分的處理單元35基于測(cè)量單元34提供的信號(hào)來(lái)確定氣體樣本的體積。而且處理單元35基于抽出的氣體樣本的所確定的體積來(lái)控制用于將一定體積的補(bǔ)償氣體添加到呼吸氣體中的補(bǔ)償氣體入口 36，以使呼吸氣體的體積維持在期望水平。待添加到呼吸氣體中以使呼吸氣體的體積維持在期望水平的補(bǔ)償氣體的體積應(yīng)當(dāng)為抽出的氣體樣本的體積的至少50%，更具體而言至少75%或進(jìn)一步更具體而言基本100%。處理單元35能夠比較抽出的氣體樣本的體積與期望水平， 以及在控制應(yīng)當(dāng)添加到呼吸氣體中的補(bǔ)償氣體的體積時(shí)使用此信息。該裝置可還包括用戶接口 30，從而允許使用者設(shè)置呼吸氣體的體積的期望水平， 但是該期望水平可能已經(jīng)在制造該裝置的工廠中設(shè)置好。當(dāng)觀察接收到的各種信息(例如氣體樣本的體積和氣體樣本的各種成分的濃度以及表示對(duì)象8的狀況的參數(shù))時(shí)，可使用顯不器31ο在圖2中顯示了另一種裝置的示意圖。對(duì)象8通過(guò)傳統(tǒng)的同軸管道40連接到通氣機(jī)2上，同軸管道40包括用于吸氣的第一管道6 (其為內(nèi)管道)和用于呼氣的第二管道 7(其為外管道)二者。第一和第二管道操作地連接到氣管內(nèi)管3上。吸氣和呼氣呼吸氣體流過(guò)同軸管道40的端部中的正如關(guān)于圖1闡述的分路單元5。此分路單元的設(shè)計(jì)略微不同于圖1的設(shè)計(jì)，但是其基本功能相同。而且圖2中所示的此裝置包括具有用于采樣管 11的樣本輸出連接器10的適配器4，采樣管11用于將氣體樣本抽出到置于通氣機(jī)2的內(nèi)部或外部的氣體分析器12。另外，至少有用于測(cè)量氣管內(nèi)管3和通氣機(jī)2之間散布的壓力的第一端口 20。在距圖2中所示的第一端口 20—定距離處的壓力傳感器37測(cè)量壓力的情況下，存在對(duì)第三管道22的需要，以便引導(dǎo)用于測(cè)量的壓力。有利地，適配器4配備有第一壓力端口 20。為了采用壓力差技術(shù)來(lái)測(cè)量氣管內(nèi)管3和通氣機(jī)2之間的流量，還需要第二端口 21以用于流連通。也可在適配器4中的第二端口 21連接到第四管道23上。流量傳感器38在第一端口 20和第二端口 21之間、跨過(guò)隔流件(圖中未示出)來(lái)測(cè)量壓力差。 自然，也可不使用壓力端口而使用其它測(cè)量原理(例如熱線技術(shù))來(lái)測(cè)量呼吸氣體的流量。 壓力傳感器37和流量傳感器38提供的信號(hào)由處理單元35接收，以確定呼吸氣體的壓力和流率，當(dāng)從呼吸氣體抽出氣體樣本時(shí)，該信息可由使用者或處理單元35使用。為了模仿對(duì)象在吸氣期間的正常呼吸，通氣機(jī)2將新鮮吸氣呼吸氣體推送通過(guò)第一管道6、分路單元5、適配器4和氣管內(nèi)管3，進(jìn)入對(duì)象的呼吸系統(tǒng)中。類似地，在對(duì)象的肺在呼氣期間順應(yīng)之后，通氣機(jī)2允許通過(guò)打開呼氣閥33來(lái)釋放第一管道6、分路單元5、適配器4、氣管內(nèi)管3和對(duì)象的呼吸系統(tǒng)的內(nèi)部的壓力。沿著采樣管11抽出的氣體樣本(該氣體樣本可包括在對(duì)象和通氣機(jī)2之間流動(dòng)的用于吸氣和呼氣的呼吸氣體)典型地用來(lái)分析其濃度。抽出可通過(guò)經(jīng)由樣本輸出連接器10和采樣管11將氣體樣本吸入氣體分析器12 中來(lái)執(zhí)行。從呼吸氣流中抽出的氣體樣本的體積取決于通過(guò)適配器4的輸出連接器10的氣體樣本的流率。RR越高且對(duì)象的潮氣體積(TV)越小，則需要越高的氣體樣本的流率或體積，以最小化氣體樣本的混勻以及使得氣體濃度測(cè)量能夠盡可能地準(zhǔn)確。氣體樣本從該體積的在對(duì)象和通氣機(jī)2之間流動(dòng)的呼吸氣體中流出會(huì)減小在吸氣中進(jìn)入對(duì)象的肺的呼吸氣體的體積。為了確保對(duì)象使足夠的呼吸氣體進(jìn)入肺以及充分地對(duì)對(duì)象通氣，在吸氣時(shí)期期間損失到氣體采樣中的呼吸氣體的體積需要通過(guò)經(jīng)由補(bǔ)償氣體入口 36將足夠體積的諸如新鮮空氣的補(bǔ)償氣體(其可包含空氣、氧氣以及一些麻醉劑(如果需要的話))添加到呼吸氣體中來(lái)補(bǔ)償，該補(bǔ)償氣體可通過(guò)醫(yī)院氣體輸送系統(tǒng)來(lái)輸送。補(bǔ)償氣體還可為這些氣體中的一些的混合物。例如與其中補(bǔ)償氣體可僅包含經(jīng)過(guò)濾的室內(nèi)空氣的開環(huán)通氣系統(tǒng)相比，在閉環(huán)通氣系統(tǒng)中，補(bǔ)償氣體通常包含更高濃度的氧氣，而且還包含其它氣體。需要足夠體積的補(bǔ)償氣體來(lái)使呼吸氣體的體積維持在期望水平。也可在通氣的吸氣階段期間添加補(bǔ)償氣體，以補(bǔ)償在此吸氣階段期間抽出的氣體樣本。圖1和2中所示的測(cè)量單元34能夠測(cè)量流過(guò)采樣管11和氣體分析器12的氣體樣本的流率，這是基于側(cè)流技術(shù)來(lái)進(jìn)行的。此外，呼吸速率(RR)可根據(jù)交替的氣體濃度或氣體分析器12產(chǎn)生的二氧化碳描記圖來(lái)測(cè)量。當(dāng)在潮氣體積(TV)為500ml，RR為15且吸氣和呼氣之間的吸氣體積呼氣體積(I E)比為1 2的正常的成年人的情況下時(shí)，對(duì)于長(zhǎng)度為3米且內(nèi)徑為1. 2mm的樣本管，200ml/min的樣本氣體流量足以實(shí)現(xiàn)氣體濃度測(cè)量的合理的靈敏度和準(zhǔn)確度。但是，為了在更高的RR和更小的TV (例如RR為約100次呼吸 /分鐘，TV為約IOml且I E比為1 1的2kg新生兒)下實(shí)現(xiàn)氣體濃度測(cè)量的甚至一些靈敏度，對(duì)于長(zhǎng)度為3米和內(nèi)徑為1. 2mm的樣本管，需要400ml/min的樣本氣體流量。氣體樣本的流率，或換句話說(shuō)通過(guò)樣本氣流從呼吸氣體中抽出的氣體的體積，強(qiáng)烈地取決于RR和I E比，該信息被提供至處理單元35。在一次吸氣期間從呼吸氣體中抽出的氣體的體積可通過(guò)將氣體樣本的流率乘以吸氣的時(shí)間來(lái)計(jì)算。氣體樣本的流率也取決于采樣管11的內(nèi)徑，使得管徑的減小會(huì)增加樣本流率。但是，需要做更多的工作來(lái)通過(guò)具有更小直徑的采樣管11吸入氣體樣本，并且情況會(huì)變得進(jìn)一步更糟，因?yàn)楣軙?huì)被水、粘液和其它分泌物堵塞，這在護(hù)理期間尤其對(duì)于具有更小內(nèi)徑的管是普遍的。因此，已確立的實(shí)踐是使用具有介于1-1. 5mm或優(yōu)選地介于1_1. 2mm之間的內(nèi)徑的樣本管，以最小化樣本管的堵塞，但實(shí)現(xiàn)盡可能地快的氣體樣本流率。對(duì)象的I E比的信息可從通氣機(jī)2輸送或其可通過(guò)用來(lái)測(cè)量圖2中所示和闡述的呼吸線路中的呼吸氣體的壓力和流量的裝置來(lái)測(cè)量。
另一方面，RR與對(duì)象的TV和體格大小成反比。在吸氣期間通過(guò)側(cè)流氣體采樣抽出的氣體的體積可通過(guò)增加通氣機(jī)推送到患者中的吸氣補(bǔ)償氣體體積來(lái)補(bǔ)償。通氣機(jī)2控制通氣對(duì)象的RR和I E比，而且還接收來(lái)自測(cè)量單元34的氣體樣本流率的信息，需要該信息來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。對(duì)于RR為15次呼吸/分鐘且I E比為1 2的成年人，在吸氣期間采樣的氣體的體積為約4.細(xì)1，基于此，通氣機(jī)應(yīng)當(dāng)將一定體積的補(bǔ)償氣體添加到吸入的呼吸氣體中以確保有充分的通氣。類似地，對(duì)于RR為約100次呼吸/分鐘且I E比為1 1 的2kg新生兒，在吸氣期間的氣體樣本的體積按比例為約anl，這為該對(duì)象的TV的約1/5。 再次，基于氣體樣本的此體積，通氣機(jī)應(yīng)當(dāng)將該體積的補(bǔ)償氣體添加到吸入氣體中，以確保該小對(duì)象的充分的通氣?，F(xiàn)有通氣機(jī)可為非常準(zhǔn)確的且非?？煽氐摹怏w分析器中的測(cè)量單元34可測(cè)量從對(duì)象的吸氣呼吸氣流中抽出的氣體樣本的流率或體積，這也為通過(guò)氣體分析器12的氣體樣本的流率。使用流率信息來(lái)控制通過(guò)樣本輸出連接器10抽出氣體樣本的泵，以維持通過(guò)氣體分析器12的恒定的樣本流量，以獲得準(zhǔn)確的氣體濃度值。因此通氣機(jī)2可通過(guò)在吸氣期間添加相同的體積或足夠的體積(如之前所描述的那樣)的補(bǔ)償氣體來(lái)補(bǔ)償氣體分析器12以氣體樣本的形式取出的吸氣的呼吸氣體的損失。這通過(guò)對(duì)通氣機(jī)2提供關(guān)于被抽出以用于氣體分析器12的分析的氣體樣本的體積的信息來(lái)實(shí)現(xiàn)，通氣機(jī)2使用該信息通過(guò)調(diào)節(jié)通氣參數(shù)來(lái)補(bǔ)償在吸氣中抽出的氣體樣本的體積。益處在于，可使用更高的氣體樣本流量，使得在更高的呼吸速率下能夠有準(zhǔn)確的氣體濃度測(cè)量，而不干涉肺的氣體交換和通氣。也可行的是，實(shí)現(xiàn)例如介于50和500ml/min之間的可調(diào)氣體樣本流量，以使得能夠測(cè)量小患者的高RR。因?yàn)槭褂酶叩臍怏w樣本流量(> 200ml/min)來(lái)確保有準(zhǔn)確的氣體濃度測(cè)量是有益的，所以合乎需要的是自動(dòng)地調(diào)節(jié)氣體樣本流量或體積(其與呼吸速率成比例或與潮氣體積成反比)。因此在呼吸速率升高時(shí)，氣體樣本流量或體積也增加，或者在潮氣體積減小時(shí)，氣體樣本流量或體積會(huì)增加。類似地，控制RR的通氣機(jī)2可使用氣體樣本流量或體積的增加/減小的信息來(lái)自動(dòng)地補(bǔ)償側(cè)流氣體分析器取出的氣體樣本的體積變化，以增加/減小添加到用于吸氣的呼吸氣流中的補(bǔ)償氣體的體積。當(dāng)測(cè)量非插管患者時(shí)，還可使用氣體樣本的可調(diào)流量，以增加在更高的RR下的氣體濃度測(cè)量準(zhǔn)確度。這可通過(guò)使用氣體樣本的流率而且還有處理單元35本身計(jì)算的RR信息來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此在RR升高時(shí)，同時(shí)增加氣體樣本的流率，以防止氣體樣本的混勻以及使得能夠有快速且準(zhǔn)確的氣體濃度測(cè)量。通氣機(jī)添加的補(bǔ)償氣體的體積可根據(jù)來(lái)自通氣機(jī)2的呼吸速率(RR)的信息和來(lái)自測(cè)量單元34的氣體樣本的流率來(lái)計(jì)算。因此流到對(duì)象的肺中的呼吸氣體的總體積保持在期望水平，而不管抽出的氣體樣本的體積如何。這通過(guò)這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)將來(lái)自氣體分析器 12的處理單元35的氣體樣本的流率信息發(fā)送給通氣機(jī)2的處理單元，除非它們具有公共的處理單元，通氣機(jī)2的處理單元然后可基于RR和氣體樣本流率來(lái)調(diào)節(jié)吸氣的呼吸氣體的體積以用于補(bǔ)償。在醫(yī)院中的當(dāng)前護(hù)理實(shí)踐是，通過(guò)使裝置1的分路單元5或適配器4與氣管內(nèi)管 3脫開來(lái)打開對(duì)象的呼吸線路，許多時(shí)候是在白天進(jìn)行的，因?yàn)橛胁煌淖o(hù)理過(guò)程，例如從對(duì)象的肺中吸出分泌物和水或用噴霧器(未在圖中示出)將藥物輸送到肺中或用光導(dǎo)纖維 (未在圖中示出)觀察對(duì)象的氣道。除了與給定的護(hù)理過(guò)程相關(guān)的傷害和風(fēng)險(xiǎn)之外，總是可能在對(duì)象和通氣機(jī)2之間、典型地在適配器4的樣本輸出連接器10和通氣機(jī)2之間的第一管道6或第二管道7中有閉塞或堵塞。原因可為一個(gè)或多個(gè)裝置的故障或使用者的失誤。 在這種情況下，為了防止氣體分析器的氣體樣本流在對(duì)象的氣道中產(chǎn)生的會(huì)使肺擠空呼吸氣體的負(fù)壓造成的額外傷害，可使用圖2中所示的實(shí)施例來(lái)防止氣泡在肺的深處萎陷，這使得對(duì)象能夠進(jìn)行氣體交換。為了確保用于分析的氣體樣本流不在對(duì)象的肺中產(chǎn)生負(fù)壓，通過(guò)第一端口 20和第二端口 21提供了表示流量傳感器38測(cè)量的呼吸氣體流量和壓力傳感器37測(cè)量的壓力中的至少一個(gè)的信號(hào)，并且該信號(hào)被處理單元35確定，以控制氣體樣本的流量或體積。在在氣管內(nèi)管3和通氣機(jī)2之間，典型地在適配器4和通氣機(jī)2之間或在通氣機(jī)2和樣本輸出連接器10、第一端口 20和第二端口 21其中一個(gè)之間有閉塞或堵塞的情況下，通過(guò)適配器 4的第一端口 20和第二端口 21測(cè)量的流量會(huì)趨近于零或接近零，并且通過(guò)第一端口 20測(cè)量的壓力會(huì)趨近零。基于流量和壓力信息中的至少一個(gè)，減少或停止抽出氣體樣本，以防止在肺的內(nèi)部有負(fù)壓。該信息也可發(fā)送給通氣機(jī)2，以打開呼氣閥33，且當(dāng)然要對(duì)醫(yī)院人員報(bào)
Sfc目。本書面描述使用實(shí)例來(lái)公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域任何技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明。本發(fā)明的可授予專利的范圍由權(quán)利要求書限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實(shí)例。如果這樣的其它實(shí)例具有不異于權(quán)利要求書的字面語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)元素，或者如果它們包括與權(quán)利要求書的字面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)性差異的等效結(jié)構(gòu)元素，則這樣的其它實(shí)例意圖處于權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于在對(duì)對(duì)象通氣時(shí)使呼吸氣體的體積維持在期望水平的方法，包括 供應(yīng)所述體積的吸氣的呼吸氣體以及接收所述體積的呼氣的呼吸氣體；以及從所述體積的呼吸氣體中抽出氣體樣本以用于分析；其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括提供表示抽出的氣體樣本的體積的信號(hào)，基于所述提供信號(hào)來(lái)確定所述氣體樣本的體積；以及基于所述確定所述氣體樣本的體積來(lái)控制配置成以便添加到所述呼吸氣體中的補(bǔ)償氣體的體積，以使所述呼吸氣體體積維持在期望水平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括設(shè)置呼吸氣體的所述體積的所述期望水平。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述確定來(lái)控制配置成以便添加到所述體積的呼吸氣體中的補(bǔ)償氣體的體積以使所述呼吸氣體體積維持在期望水平，是將補(bǔ)償氣體的體積控制為抽出的所述氣體樣本的體積的至少50%，更具體而言至少75% 或進(jìn)一步更具體而言基本100%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制在吸氣期間進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定所述氣體樣本的體積針對(duì)意圖用于吸氣的呼吸氣體來(lái)進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定抽出的所述氣體樣本的體積通過(guò)確定抽出的所述氣體樣本的流率來(lái)進(jìn)行，并且抽出的所述氣體樣本的體積取決于所述氣體樣本的流率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括獲取表示對(duì)象的呼吸速率的信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述呼吸速率升高時(shí)，抽出的所述氣體樣本的流率或體積增加，并且對(duì)應(yīng)地，當(dāng)所述呼吸速率降低時(shí)，所述氣體樣本的流率或體積減小。
9.一種用于在對(duì)對(duì)象通氣時(shí)使呼吸氣體的體積維持在期望水平的裝置，包括 通氣機(jī)O)，其用于沿著第一管道(6)供應(yīng)吸氣的呼吸氣體，并且用于沿著第二管道(7)接收呼氣的呼吸氣體；以及樣本輸出連接器(10)，其用于從沿著所述第一管道和所述第二管道中的至少一個(gè)流動(dòng)的所述呼吸氣體中抽出用于分析的氣體樣本， 其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包括測(cè)量單元(34)，其用于提供表示抽出的所述氣體樣本的體積的信號(hào)； 補(bǔ)償氣體入口(36)，其用于將一定體積的補(bǔ)償氣體添加到所述呼吸氣體中；以及處理單元(35)，其用于基于所述測(cè)量單元提供的所述信號(hào)來(lái)確定所述氣體樣本的體積，并且用于基于抽出的所述氣體樣本的體積來(lái)控制用于將所述一定體積的補(bǔ)償氣體添加到所述呼吸氣體中的所述補(bǔ)償氣體入口，以使所述呼吸氣體的體積維持在期望水平。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包括用戶接口(30)，其用于設(shè)置呼吸氣體的所述體積的所述期望水平。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述裝置進(jìn)一步包括測(cè)量單元(34)，其用于檢測(cè)抽出的所述氣體樣本的體積。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述處理單元(3 配置成用來(lái)比較抽出的所述氣體樣本的體積與所述呼吸氣體的期望水平。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，控制所述補(bǔ)償氣體入口(36)的所述處理單元(3 配置成以便添加所述一定體積的補(bǔ)償氣體，該體積為抽出的所述氣體樣本的體積的至少50%，更具體而言至少75%或進(jìn)一步更具體而言基本100%。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，控制所述補(bǔ)償氣體入口(36)的所述處理單元(3 配置成以便將所述一定體積的補(bǔ)償氣體添加到吸氣的呼吸氣體中。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述處理單元(3 配置成以便在供應(yīng)吸氣的呼吸氣體期間確定抽出的所述氣體樣本的體積。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于使呼吸氣體的體積維持在期望水平的方法和裝置。本文公開了一種用于在對(duì)對(duì)象通氣時(shí)使呼吸氣體的體積維持在期望水平的方法。該方法包括供應(yīng)該體積的吸氣的呼吸氣體和接收該體積的呼氣的呼吸氣體，以及從該體積的呼吸氣體中抽出用于分析的氣體樣本。該方法還包括提供表示抽出的氣體樣本的體積的信號(hào)，以及基于提供該信號(hào)來(lái)確定氣體樣本的體積。該方法進(jìn)一步包括基于確定氣體樣本的體積來(lái)控制配置成以便添加到呼吸氣體中的補(bǔ)償氣體的體積，以使呼吸氣體體積維持在期望水平。還提供了用于使呼吸氣體的體積維持在期望水平的對(duì)應(yīng)的裝置。
文檔編號(hào)A61M16/00GK102233151SQ20111011819
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者H·A·M·哈弗里 申請(qǐng)人:通用電氣公司