醫(yī)用噴霧器和監(jiān)視醫(yī)用噴霧器的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請涉及患者麻醉系統(tǒng)和流量計的兩個領(lǐng)域。更確切地說，本申請涉及麻醉系 統(tǒng)中的醫(yī)用噴霧器（噴霧器）的領(lǐng)域和涉及用于氣體成分和流量測量的聲音飛行時間流量 計（流量計）的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 可以將麻醉藥或麻醉藥的組合給送到患者以便產(chǎn)生鎮(zhèn)靜、無痛和神經(jīng)肌肉阻滯 (廣義地稱為麻醉）的效果。不同的麻醉藥產(chǎn)生不同的效果和效果程度，并且因此，必須仔 細(xì)地給送到患者。當(dāng)以氣體形式給送麻醉藥或麻醉藥的組合供患者吸入時，麻醉藥與載氣 之一或組合進(jìn)行組合用于給送到患者。噴霧器將這些兩種或兩種以上氣體組合，然后給送 到患者。
[0003] 聲波飛行時間（飛行時間）t為聲波傳播的距離（距離）D與聲波速度（速度）v 之比。如圖1所示，速度v具有兩個分量，一個分量是由于其在介質(zhì)中傳播的聲波速度（介 質(zhì)中的速度）vs所致，以及一個分量是由于介質(zhì)流量（流量）F產(chǎn)生的介質(zhì)本身的速度（介 質(zhì)速度）v"所致。介質(zhì)中的速度Vni與介質(zhì)熱容比（熱容比）Y、介質(zhì)溫度（溫度）T和介質(zhì) 摩爾量（摩爾量）M有關(guān)。使用飛行時間傳感器（傳感器）5,直接測量飛行時間t而非速 度v是可能的。醫(yī)師將認(rèn)識到傳感器可以是位于測量點處的完全集成的裝置，其由換能器 和獲取并報告測量所需的其他組件組成，或者傳感器可以是分布式裝置，最少具有位于測 量點處的換能器以及位于其他位置的其他組件。傳感器安裝相對于流向的傾角a(傾度） 確定流量F對速度v的影響。這些關(guān)系對于醫(yī)師是公知的，并且在下文中予以總結(jié)。
[0007] t是飛行時間
[0008] D是距離
[0009] v是速度
[0010] '是介質(zhì)中的速度
[0011] vm是介質(zhì)速度
[0012] a是傾度
[0013] Y是熱容比
[0014] R是摩爾氣體常數(shù)
[0015] T是溫度
[0016] M是摩爾量
[0017] 氣體成分通過修改介質(zhì)中的速度vm而影響速度V。出現(xiàn)此情況是因為氣體成分同 時影響熱容比Y和摩爾量M，這取決于基于容積濃度（濃度）c的存在組分氣體的量。流 量F通過修改介質(zhì)速度Vni而影響速度V。這些關(guān)系對于醫(yī)師也是公知的，并且在下文中予 以總結(jié)。
[0018]
[0019]
[0020]
[0021] c是組分1的濃度
[0022] Y:是組分1的熱容比
[0023] Y2是組分2的熱容比
[0024] 是組分1的摩爾量
[0025] M2是組分2的摩爾量
[0026] F是容積流量
[0027] A是流量的橫截面積
[0028] -般地，將先前的關(guān)系應(yīng)用于濃度c需要使用聲波相對于流量F沿上游和沿下游 傳播的飛行時間測量t來移除流量F的影響，然后使用公式（1)和（2)消除介質(zhì)速度Vni項。 一般地，將先前的關(guān)系應(yīng)用于流量F需要使用聲波相對于流量F沿上游和沿下游傳播的飛 行時間測量t來移除介質(zhì)中的速度vs的影響，然后使用公式（1)和（2)消除介質(zhì)中的速度 \項。這些技術(shù)對于醫(yī)師是公知的，并且下文示出所涉及的公式。
[0032] vd=vs+vmsina(10)
[0033] tu是上游飛行時間
[0034] vu是上游速度
[0035] 、是下游飛行時間
[0036] vd是下游速度
[0037] 取麻醉藥為第一組分以及取載氣為第二組分，將公式（3)_(10)組合意味著噴霧 器的入口和出口處的參數(shù)之間存在以下的一般關(guān)系。入口氣體僅由載氣組成。出口氣體由 麻醉藥和載氣的組合組成。醫(yī)師將認(rèn)識到，噴霧器的出口處的麻醉藥的濃度c與噴霧器輸 出（輸出）同義，且是要控制的基本噴霧器參數(shù)。
[0038] c-f(tiu,tid,tou,tod,ycg,Ya?T；,T〇JMcg,Ma) (11)
[0039] f(-)表示"是……函數(shù)"，其中精確形式取決于上下文
[0040] c是輸出
[0041] tlu是入口上游飛行時間
[0042] tld是入口下游飛行時間
[0043] U是出口上游飛行時間
[0044] t。,是出口下游飛行時間
[0045] Ycg是載氣熱容比
[0046] 丫3是麻醉藥熱容比
[0047]t是入口溫度
[0048]T。是出口溫度
[0049]Mcg是載氣摩爾量
[0050] ]^是麻醉藥摩爾量
[0051] 再次參考較早的論述，將公式（6)_(10)組合并使用理想氣體定律將容積流量轉(zhuǎn) 換成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的容積流量，這意味著存在下文的一般關(guān)系。
[0052] Fi= f(tiu,tid,P;,P,T；,T) (12)
[0053]F0=f(tou,tod,PD,P,T〇JT) (13)
[0054] Fi是標(biāo)準(zhǔn)狀況下的入口流量
[0055]Pi是入口壓力
[0056] P是標(biāo)準(zhǔn)壓力
[0057]t是入口溫度
[0058]T是標(biāo)準(zhǔn)溫度
[0059]F。是標(biāo)準(zhǔn)狀況下的出口流量
[0060]P。是出口壓力
[0061]T。是出口溫度
[0062] 美國專利申請?zhí)?2/648, 602描述一種使用負(fù)反饋控制器、按公式（11)提出的基 于至噴霧器的入口和出口處的飛行時間測量h、L控制來自噴霧器的輸出c的方案（現(xiàn)有 技術(shù)的噴霧器）。這包括由入口飛行時間心、麻醉藥識別ID和命令的輸出Cc]計算目標(biāo)出 口飛行時間L。然后，對出口飛行時間k形成誤差信號e。最后，根據(jù)誤差信號e驅(qū)動調(diào)節(jié) 從噴霧器給送的麻醉藥的量的致動器以控制輸出。明智地將傳感器安裝在噴霧器入口和出 口處來消除流量F對速度v的影響，將入口和出口保持在相似的溫度T以消除溫度變化的 影響，并且使用載氣的所有可能組合的熱容比Y和摩爾量M的奇異標(biāo)稱值以使噴霧器獨(dú)立 于載氣源，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)比公式（11)提出的更簡單、成本更少且更具可用性的噴霧器。現(xiàn) 有技術(shù)的噴霧器據(jù)報告可應(yīng)用于控制廣泛范圍的載氣（包括但不限于，空氣、二氧化碳、氦 氧混合氣、一氧化二氮和氧氣）中的廣泛范圍的麻醉藥（包括但不限于，地氟醚、安氟醚、氟 烷、異氟烷、七氟烷和氙氣）。
[0063] 風(fēng)險管理規(guī)范要求在噴霧器中提供控制措施以使之安全用于患者，其中固有安全 設(shè)計是最優(yōu)的。固有安全的噴霧器設(shè)計以其本身檢測不安全狀況并關(guān)閉麻醉藥輸出而無需 操作者設(shè)置、監(jiān)視或干預(yù)的方式操作。與噴霧器使用關(guān)聯(lián)的主要患者傷害是麻醉藥給送過 剩和不足。本申請的目的在于創(chuàng)建一種方法由此將現(xiàn)有技術(shù)的噴霧器擴(kuò)充為在麻醉藥給送 過剩和不足方面而言是固有安全的設(shè)計。與噴霧器使用關(guān)聯(lián)的其次患者傷害是載氣喪失。 本申請的目的在于創(chuàng)建一種方法由此將現(xiàn)有技術(shù)的噴霧器擴(kuò)充為監(jiān)視噴霧器內(nèi)的載氣喪 失。
[0064] 對于噴霧器操作者（操作者），要知道的兩個有用量是（1)用于患者計費(fèi)目的的時 間間隔期間的麻醉藥消耗（消耗），以及（2)用于噴霧器再填充目的的當(dāng)前輸出和載氣流輸 入處的麻醉藥給送剩余時間（剩余時間）。本申請包括一種方法由此將現(xiàn)有技術(shù)的噴霧器 擴(kuò)充為監(jiān)視消耗。本申請還包括一種方法由此將現(xiàn)有技術(shù)的噴霧器擴(kuò)充為監(jiān)視剩余時間。
[0065]將飛行時間t應(yīng)用于流量F需要流量F影響速度v的實現(xiàn)。在現(xiàn)有技術(shù)中，這通 常使用將傳感器5布置成與流量F的方向成傾度a的物理配置來實現(xiàn)，如圖1所見。以此 方式，介質(zhì)速度\具有沿著聲波7傳播方向的分量。但是，流量計設(shè)計是影響實現(xiàn)可行性、 性能和成本的若干設(shè)計參數(shù)的折衷。
[0066] 用于氣體成分和流量的飛行時間流量計的三個重要設(shè)計參數(shù)是（1)飛行時間量 值，（2)飛行時間變化量值以及（3)流量計容積。前兩個參數(shù)必須與市場上可購得的傳感 器和電子器件協(xié)調(diào)，其中飛行時間量值和飛行時間變化量值的最大化是優(yōu)選的。這三個參 數(shù)的后一個參數(shù)響應(yīng)成分變化確定流量計的速度因為流量計中的介質(zhì)必須充分地交換才 能適當(dāng)檢測，流量計容積的最小化是優(yōu)選的。本申請包括一種新流量計配置，由此相對于現(xiàn) 有技術(shù)，使得飛行時間變化量值和流量計容積之間的折衷得以改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0067]一種麻醉藥給送的系統(tǒng)，包括：呼吸回路，其配置成按如下得到組合氣體的源，將 組合氣體給送到患者。載氣的入口導(dǎo)管將