專利名稱：用于分析呼吸氣體的設(shè)備、配置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開大體涉及用于分析用于對象呼吸的沿呼吸管道流動(dòng)的呼吸氣體的設(shè)備和方法。液體粒子連續(xù)地或取決于呼吸循環(huán)的階段不時(shí)地(at times)遞送到呼吸氣體中。此夕卜，本公開涉及對應(yīng)的配置。
背景技術(shù)：
潮氣量(TV)是在單次呼吸中吸入或帶入到肺中的空氣量。TV取決于患者的性別、尺寸、身高、年齡和健康狀況等，但是一般而言，TV還隨著患者的尺寸減小而減小。在平均健康的成人中，TV為大約400-600ml,然而在體重為3.5_4kg且身長為50cm的平均健康的新生兒中，TV為大約25-50ml。另一方面，在體重僅500克的平均早產(chǎn)兒中，TV僅為大約2-3.5ml。較小患者的TV很難測量，但是其可估計(jì)為4_7ml/kg，采用一般經(jīng)驗(yàn)法則來估計(jì)人肺的TV。實(shí)際上,患有肺部系統(tǒng)缺陷的患者的TV通常比估計(jì)值(approximation gives)小得多。呼吸速率(RR)取決于患者的性別、尺寸、身高、年齡和健康狀況等，但是一般而言，RR隨著患者的尺寸減小而增大。在平均健康的成人中，RR為大約10-20次呼吸/分鐘，然而新生兒的RR可超過高達(dá)150次呼吸/分鐘。當(dāng)患者利用常規(guī)呼吸機(jī)機(jī)械地?fù)Q氣時(shí)，氣管內(nèi)管放置到氣管內(nèi)以使其經(jīng)過口腔或鼻腔和喉。氣管內(nèi)管的另一端部通過魯爾型連接器連接于呼吸回路Y-件(Y-piece)。如果利用主流或測流氣體分析儀對患者進(jìn)行氣體監(jiān)控，則用于對通過氣體分析儀分析的呼吸氣體取樣的氣道適配器通常連接在氣管內(nèi)管與呼吸回路Y-件連接器之間。在吸入期間，包括較高氧(O2)濃度的新鮮呼吸氣體通過呼吸回路Y-件的吸入支管、氣道適配器、氣管內(nèi)管和它們的連接器流入患者的·肺，接著流向氣管、支氣管、小支氣管(bronchi)、細(xì)支氣管并且最終到達(dá)肺深處的肺泡，在該肺泡中，所有氣體交換實(shí)際發(fā)生。在肺泡周圍的微小血管中流動(dòng)的血液的血紅蛋白中的二氧化碳(CO2)分子被穿過肺泡的薄壁的新鮮呼吸氣體中的O2分子取代。O2分子在血紅蛋白中就位，然而CO2分子通過與在吸入期間進(jìn)入的新鮮氣體相同的路徑在用過的呼出呼吸氣體內(nèi)從患者流出。因此，通過氣體分析儀測量的呼吸氣體的氣體濃度在一定程度上與血液中的氣體濃度成比例。Y-件的吸入和呼出支管的交點(diǎn)與患者的口或鼻(口腔和鼻腔的起點(diǎn))之間的空間中的體積被稱為機(jī)械死體積或死空間，然而患者的口或鼻與肺泡的入口之間的空間中的體積被稱為解剖死體積。肺由于某些原因而受傷或受損且不參與氣體交換的部分更具體地被稱為物理死體積。明顯的是，當(dāng)用過的呼吸氣體在呼出期間通過呼出支管從患者的肺流出時(shí)，較新的用過氣體的部分離開肺部系統(tǒng)以及呼吸回路的患者側(cè)，但是保留在機(jī)械死體積和解剖死體積中。接著，當(dāng)新鮮氣體通過吸入支管吸入到肺中時(shí)，已經(jīng)在解剖死體積和機(jī)械死體積中的用過的氣體先于新鮮氣體流入肺。用過的氣體取決于死體積與TV的比率充滿肺泡中的一些或全部或者至少與新鮮氣體相混，從而降低肺中的O2的濃度并提高肺中的CO2的濃度，這進(jìn)而減少肺泡中的氣體交換。這意味著，死空間越大，在吸入期間回流到患者的肺并使肺泡中的氣體交換惡化的、具有低O2濃度和高CO2濃度的用過的氣體的體積就越大。換言之，如果總死體積大于TV或與TV —樣大，則患者將不將任何新鮮氣體吸入肺中，而是反復(fù)呼吸死體積中的用過的氣體。實(shí)際上，氣體的擴(kuò)散對死體積上面的氣體交換幫助較小，尤其是當(dāng)發(fā)展為諸如高頻換氣的某些氣體運(yùn)動(dòng)時(shí)，但是肺泡中的總氣體交換將無論如何是致命的或危險(xiǎn)地貧乏的。解剖死體積幾乎不可能減小，而是其與患者的尺寸和身體狀態(tài)成比例。機(jī)械死體積取決于呼吸回路設(shè)計(jì)、呼吸回路管道的內(nèi)徑、連接器和附加的附件，諸如與側(cè)流和主流氣體分析儀一起使用的氣道適配器。明顯地，最佳的是，如同正常呼吸一樣，機(jī)械死空間為零。也明顯的是，機(jī)械死體積對于具有較小TV的較小患者或患有減小TV的氣壓傷等的患者而目是更關(guān)鍵的?！愣?，主流氣體分析適于插管患者或佩戴面罩或鼻罩的患者。主流分析儀通過它們的氣道附件放置在呼吸回路Y-件與氣管內(nèi)管之間，該氣道附件用于測量流過分析儀的氣體的氣體濃度。然而，現(xiàn)有主流氣體分析儀為大且重的，并且因此尤其在供小患者使用時(shí)是非常不實(shí)用的，這是因?yàn)樗鼈兏采w患者面部，并且微小氣管內(nèi)管易于在重量作用下彎曲和堵塞(clock)。此外，附件和附加的連接器顯著地增加死空間，這對于具有小TV的小患者而言為危險(xiǎn)的。此外，氣道適配器以及它們的非管狀氣體取樣室和連接器的設(shè)計(jì)為低效的，并且它們將湍流產(chǎn)生到呼吸氣流中，從而使終末潮氣與新鮮氣柱混合，因此混合主流分析儀試圖分析的氣體樣品，從而導(dǎo)致測量不準(zhǔn)確，尤其是對于較高RR和小TV而言。實(shí)際上，現(xiàn)有主流分析儀目前根本未供較小患者使用。側(cè)流氣體分析可供插管患者和非插管患者使用。側(cè)流分析儀通常為大且重的，并且包括復(fù)雜的氣體分析技術(shù)，因此它們進(jìn)一步放置成遠(yuǎn)離患者，例如在諸如患者監(jiān)控器或呼吸機(jī)的宿主裝置的內(nèi)部。氣體樣品通過取樣管利用氣泵主動(dòng)地抽吸到分析儀中。當(dāng)測量插管患者時(shí)，取樣管連 接于氣道適配器中的端口，該氣道適配器放置在呼吸回路Y-件與氣管內(nèi)管之間。氣體樣品抽吸穿過與流過氣道適配器的呼吸氣體連接的端口。當(dāng)測量非插管患者時(shí)，取樣管可連接于鼻導(dǎo)管、面罩或者例如直接連接到鼻腔中以從流過患者的上氣道的氣體獲得氣體樣品?；颊吲c分析儀之間的距離通常長達(dá)2-6米之間，這意味著氣體樣品在進(jìn)入分析儀之前行進(jìn)長距離。從患者的呼吸氣體抽吸的氣體樣品流過氣道適配器中的端口，流過取樣管與端口之間的連接器，接著流過內(nèi)徑通常在0.8-1.5mm之間的2_6m長微小管道,流過分離水、粘液、血液等的過濾器，并且最終流過具有離子特性的膜管(membrane tubing),該膜管將水分子傳遞穿過膜以使樣品氣體與環(huán)境之間的濕度相等。還可以將過濾器放置在氣道適配器中的端口與膜管之后的取樣管之間，以防止液體進(jìn)入取樣管。當(dāng)氣體樣品或包括具有不同濃度的氣體的混合物的氣柱行進(jìn)穿過連接器、樣品管道和過濾器時(shí)，它們沿長路徑相混并平均，從而顯著地降低氣體濃度測量精度。此外，測量精度快速地降低，尤其是在RR增大并且TV減小時(shí)。這可看作為衰減和修圓(damped androunded)的二氧化碳描記圖(capnogram),其歸因于混合并平均的較小樣品或縮短的氣柱的增大的量，從而較容易導(dǎo)致測量氣體的幅度(amplitude)快速地減小。樣品氣體的流率對氣體樣品平均有影響。樣品氣體流量越低，行進(jìn)穿過管道等的氣柱越長，并且它們混合并平均得越多?，F(xiàn)有側(cè)流氣體分析儀的樣品氣體流率通常在50-400ml/min之間。當(dāng)樣品氣體的流率例如從200ml/min減小到50ml/min時(shí)，對呼吸氣體濃度變化的敏感度隨著樣品氣體在管道等的內(nèi)部行進(jìn)得越長并且混合并平均得越多而減小?？赏ㄟ^減小管的內(nèi)徑而增大穿過管的樣品氣體的流率。然而，使樣品氣體能夠流動(dòng)的負(fù)壓必須增大以使流速保持相等。較高的負(fù)壓意味著充滿功率更大的泵(more power full pump)。當(dāng)氣體的流速在管的內(nèi)表面處為零并且在管中間最大時(shí)，氣柱可更加平均。較小直徑的管道還傾向于較容易堵塞。出于這些原因，大部分側(cè)流氣體分析儀制造商僅對RR指定測量范圍，該范圍可高達(dá)120-150次呼吸/分鐘的頻率，但是氣體濃度測量的精度不被指定，或者其僅指定為達(dá)到15-60次呼吸/分鐘，這僅能夠用于成人。霧化器為如下配置，其用于以被稱為煙霧劑的小液滴的薄霧的形式將液體形式的藥品遞送到患者的肺中。現(xiàn)有霧化器通常為非常大、笨重、對位置敏感的，并且它們連續(xù)地生產(chǎn)煙霧劑。霧化器通常放置在吸入管線之間、呼吸回路Y-件的吸入支管與呼吸機(jī)之間。有時(shí)，霧化器連接在氣管內(nèi)管與人工呼吸器之間，尤其是當(dāng)治療較小患者時(shí)，但是接著，患者與機(jī)械呼吸機(jī)容易地分離并且人工地?fù)Q氣。目的是，將煙霧劑生產(chǎn)到流動(dòng)的吸入空氣中以使霧化藥品能夠進(jìn)入患者的肺。然而，當(dāng)現(xiàn)有霧化器在吸入和呼出兩者期間連續(xù)地生產(chǎn)煙霧劑時(shí)，并且當(dāng)換氣的1:E比率可為1:1或優(yōu)選為1:2時(shí)，僅藥品的小部分真正流向患者的肺。當(dāng)霧化器連接在吸入管線之間時(shí)，幾乎整個(gè)管線被連續(xù)地填充煙霧劑。在吸入期間，僅吸入管線中接近Y-件的氣柱(其體積與患者的TV成比例)流向患者，從而還填充機(jī)械死體積。當(dāng)呼出開始時(shí)，死體積中的煙霧劑流向呼吸機(jī)，但是由于霧化器連續(xù)地生產(chǎn)煙霧劑，故在呼出期間生產(chǎn)的煙霧劑還通過Y-件從吸入管線直接流出到呼出管線中。如果現(xiàn)有霧化器放置在呼吸回路Y-件與氣管內(nèi)管之間，則在吸入期間生產(chǎn)的煙霧劑的一部分流向患者，但是在呼出期間產(chǎn)生的煙霧劑在呼出空氣內(nèi)遠(yuǎn)離患者流入呼吸機(jī)和連接于呼吸回路的其它裝置。連續(xù)生產(chǎn)煙霧劑的另一個(gè)一般問題與過度加濕相似，其中，生產(chǎn)到靜止空氣中的液滴相互碰撞，從而組合成較大液滴，并且它們還碰撞呼吸回路壁，從而最終變成液體。接著，液體與流動(dòng)的空氣一起在呼吸回路中反復(fù)浮動(dòng)，并且可進(jìn)入患者的氣道，從而導(dǎo)致臨時(shí)氣道阻塞或甚至窒息(drowning)，或者液體可進(jìn)入連接于呼吸回路的敏感裝置和分析儀，從而導(dǎo)致故障或甚至崩潰 (breakdown)。已嘗試進(jìn)行可關(guān)于換氣接通和斷開以提高遞送效率的霧化，但是目前在市場上不存在運(yùn)行的裝置。連接在呼吸回路Y-件與氣管內(nèi)管之間的諸如例如側(cè)流氣體分析儀的其它裝置的運(yùn)行遭受在流動(dòng)的空氣內(nèi)往復(fù)流動(dòng)的煙霧劑或液化煙霧劑。確保煙霧劑遞送到肺深處和肺泡中的最佳平均液滴直徑在I微米到5微米之間，因此該尺寸的液滴還容易進(jìn)入連接于呼吸回路的裝置的最小空腔。明顯的是，流過氣道適配器的煙霧劑尤其在吸入期間干擾側(cè)流氣體分析儀，這是因?yàn)樗鼈儚暮粑芈愤B續(xù)地抽吸氣體樣品和氣體樣品內(nèi)的煙霧劑以產(chǎn)生吸入氣體和呼出氣體的連續(xù)實(shí)時(shí)二氧化碳描記圖。煙霧劑粒子和液化煙霧劑容易流入取樣管，從而堵塞取樣管并且甚至可進(jìn)入過濾器和膜管，從而也堵塞它們。許多霧化藥品可包括乙醇或其它化學(xué)品，其在煙霧劑或液體可進(jìn)入非常敏感的分析構(gòu)件時(shí)可干擾并且甚至破壞過濾器和膜的運(yùn)行，從而破壞整個(gè)分析儀。因此，現(xiàn)有側(cè)流氣體分析儀不與如上所述的現(xiàn)有霧化一起良好地運(yùn)行(veryfunctional) 0氣體分析在霧化時(shí)需要從呼吸回路停止和/或移除以防止裝置故障。氣體分析還將在霧化期間產(chǎn)生錯(cuò)誤測量值，這將進(jìn)一步導(dǎo)致對患者的狀態(tài)和護(hù)理實(shí)踐的不正確評(píng)估。

發(fā)明內(nèi)容
在本文中解決上述不足之處、缺點(diǎn)和問題，這將通過閱讀和理解下列說明書而理解。在實(shí)施例中，公開了一種用于分析用于對象呼吸的沿呼吸管道流動(dòng)的呼吸氣體的設(shè)備，呼吸氣體包括具有不同階段的呼吸循環(huán)，液體粒子連續(xù)地或取決于呼吸循環(huán)的階段不時(shí)地遞送到呼吸氣體中。設(shè)備包括用于調(diào)節(jié)來自呼吸氣體的氣體樣品供應(yīng)的氣體樣品供應(yīng)器，和用于接收通過氣體樣品供應(yīng)器調(diào)節(jié)的氣體樣品并用于測量呼吸氣體的氣體樣品特性的氣體分析儀。設(shè)備進(jìn)一步包括處理單元，其用于接收指示呼吸循環(huán)的階段和液體粒子的遞送正時(shí)中的一個(gè)的信號(hào)。處理單元適合于基于由處理單元接收的信號(hào)控制氣體樣品供應(yīng)器，以限制液體粒子與氣體樣品一起朝向氣體分析儀的進(jìn)入。在另一個(gè)實(shí)施例中，公開了一種用于分析用于對象呼吸的沿呼吸管道流動(dòng)的呼吸氣體的配置，呼吸氣體包括具有不同階段的呼吸循環(huán)。配置包括氣道適配器，其能夠操作地連接于呼吸管道用于傳送呼吸氣體，并且該適配器設(shè)置有用于氣體樣品的樣品輸出連接器，該氣體樣品適合于在呼吸循環(huán)的階段中的至少一個(gè)期間被從呼吸氣體沿取樣管供應(yīng)。配置還包括用于將液體粒子從液體物質(zhì)連續(xù)地或不時(shí)地遞送到呼吸氣體中的液體供應(yīng)器，和用于調(diào)節(jié)來自呼吸氣體的沿所述取樣管的氣體樣品供應(yīng)的氣體樣品供應(yīng)器。配置還包括用于接收由氣體樣品供應(yīng)器調(diào)節(jié)的氣體樣品并用于測量呼吸氣體的氣體樣品特性的氣體分析儀，和用于提供指示呼吸循環(huán)的階段和液體供應(yīng)器的遞送正時(shí)中的一個(gè)的信號(hào)的指示器。配置進(jìn)一步包括用于從指示器接收信號(hào)的處理單元，處理單元適合于基于接收的信號(hào)控制氣體樣品供應(yīng)器，以限制液體粒子與氣體樣品一起朝向氣體分析儀的進(jìn)入。在又一個(gè)實(shí)施例中，公開了一種用于分析沿呼吸管道流動(dòng)的呼吸氣體的方法，呼吸氣體包括具有不同階段的呼吸循環(huán)，液體粒子連續(xù)地或取決于呼吸循環(huán)的階段不時(shí)地遞送到用于對象呼吸的呼吸氣體中。該方法包括調(diào)節(jié)來自呼吸氣體的氣體樣品供應(yīng)，和在調(diào)節(jié)之后接收氣體樣品用于測量呼吸氣體的氣體樣品特性。該方法還包括接收指示呼吸循環(huán)的階段和液體粒子的遞送正時(shí)中的一個(gè)的信號(hào)，和基于接收的信號(hào)控制對氣體樣品供應(yīng)的調(diào)節(jié)以限制液體粒子與供應(yīng)的氣體樣品一起的進(jìn)入，用于測量氣體樣品特性。

本發(fā)明的各種其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言從附圖和本發(fā)明的詳細(xì)描述將變得顯而易見。


圖1是根據(jù)實(shí)施例的配置的示意圖；以及
圖2是還包括設(shè)備的圖1中的配置的一部分的詳細(xì)示意圖。部件列表 I配置
2設(shè)備 3呼吸管道4呼吸機(jī) 5對象 6第一管道 7第二管道 8氣道適配器 9分支單元 10樣品輸出連接器 11取樣管 12氣體分析儀 14液體供應(yīng)器 15信號(hào)路徑 16第四端口 17指示器 18流量傳感器 19壓力傳感器 20氣體樣品供應(yīng)器 21泵 22閥
23液體分離器 25處理單元 26樣品流量傳感器 27信號(hào)路徑 28信號(hào)路徑。
具體實(shí)施例方式在下列詳細(xì)描述中參照

具體實(shí)施例。這些詳細(xì)實(shí)施例可被容易地修改，并且不應(yīng)當(dāng)限制如權(quán)利要求中陳述的本發(fā)明的范圍。為了能夠在諸如霧化或加濕的液體供應(yīng)期間進(jìn)行氣體分析，需要最小化或者消除諸如煙霧化液體的液體粒子對氣體分析的影響。圖1示出了用于分析沿諸如氣管內(nèi)管的呼吸管道3流動(dòng)的呼吸氣體的配置I和設(shè)備2的示意圖，在該情況下，液體粒子可連續(xù)地或取決于呼吸循環(huán)的階段不時(shí)地遞送到用于對象呼吸的呼吸氣體中。設(shè)備的構(gòu)件可為配置的一部分或者與其分離。呼吸循環(huán)的階段為吸氣、呼氣和互相過渡的這兩個(gè)循環(huán)之間的時(shí)間段。該配置可包括呼吸機(jī)4，其連接于對象5用于協(xié)助對象的呼吸功能。呼吸機(jī)4沿第一管道6供應(yīng)用于吸入的一定量的呼吸氣體，并且沿第二管道7接收用于呼氣的一定量的呼吸氣體。此外，配置包括氣道適配器8，諸如常規(guī)側(cè)流式氣道適配器，其能夠操作地連接于呼吸管道3用于傳送呼吸氣體，并且該適配器典型地在呼吸機(jī)4與呼吸管道3之間與第一管道6和第二管道7以及呼吸機(jī)4流連接，從而引導(dǎo)來自對象的肺的用于呼氣的呼吸氣體和通往對象的肺的用于吸氣的呼吸氣體兩者。氣道適配器設(shè)置有樣品輸出連接器10，其用于在呼吸循環(huán)的階段中的至少一個(gè)期 間(典型地在為吸入和呼出的兩個(gè)階段中的至少一個(gè)期間)從呼吸氣體沿取樣管11供應(yīng)的氣體樣品。在圖1中，在氣道適配器8與呼吸機(jī)4之間，還存在具有至少三個(gè)支管的分支單元9，支管中的一個(gè)連接于第一管道6，另一個(gè)連接于第二管道7，并且第三個(gè)連接于氣道適配器8。附加支管可用于連接附加裝置以進(jìn)入呼吸回路和/或?qū)ο蟮姆?。取樣?1連接于樣品輸出連接器10，其將氣體樣品引導(dǎo)到諸如側(cè)流式氣體分析儀的氣體分析儀12，其為設(shè)備2的一部分，在圖1中安置在呼吸機(jī)4外部，但是也可位于呼吸機(jī)內(nèi)部。圖1中的配置還包括液體供應(yīng)器14，諸如霧化器或加濕器，其用于連續(xù)地或不時(shí)地將諸如液體形式藥品或水粒子的液體粒子從液體物質(zhì)遞送到呼吸氣體中。液體供應(yīng)器14可能夠在分支單元9與呼吸機(jī)4之間連接到第一管道6中以產(chǎn)生液體粒子，其可作為呼吸氣體中的煙霧劑例如連續(xù)地進(jìn)入第一管道6，煙霧劑從第一管道6在吸入氣流內(nèi)進(jìn)一步遞送到對象中。包括藥品的液體粒子的產(chǎn)生還可為間歇的，在該情況下，液體供應(yīng)器14在需要時(shí)接通和斷開，例如僅在吸入時(shí)接通并且在呼出時(shí)斷開。液體粒子還可在僅吸入與呼出之間或除了吸入或呼出階段之外的時(shí)段期間產(chǎn)生。因此，這意味著液體供應(yīng)器可間歇或連續(xù)地運(yùn)行。因此，液體粒子可在吸入期間產(chǎn)生到第一管道6中，并且液體粒子的產(chǎn)生可在呼出期間斷開，以提高遞送效率并使浪費(fèi)的藥品的量最小化。對于水蒸氣遞送而言為加濕器的液體供應(yīng)器14可裝配在呼吸管道3與氣道適配器4之間。起作用的加 濕器可使來自分離的液體室的水粒子蒸發(fā)到呼吸氣體中，在該情況下，加濕器可能夠連接于呼吸機(jī)2與對象之間的任何管道，但是優(yōu)選位置位于分支單元9中，如圖1所示。此外，加濕器可位于氣道適配器8與分支單元9之間。液體粒子的生產(chǎn)可如前文所述相似地配置。配置進(jìn)一步包括指示器17，其用于生產(chǎn)指示呼吸循環(huán)或液體供應(yīng)器的遞送正時(shí)的信號(hào)，并且用于通過信號(hào)路徑15或無線地提供信號(hào)。指示器可基于呼吸機(jī)信息生產(chǎn)關(guān)于呼吸循環(huán)的信號(hào)，在該情況下，其還可位于呼吸機(jī)中，但是呼吸循環(huán)還可借助于流量傳感器18或壓力傳感器19識(shí)別，流量傳感器18或壓力傳感器19可位于分支單元9與呼吸管道3之間，指示氣流的方向，其可顯示吸入、呼出或這兩個(gè)呼吸階段之間的時(shí)段。指示器17還可為液體供應(yīng)器14的一部分，提供關(guān)于液體粒子到呼吸氣體中的遞送正時(shí)的信息。包括氣體分析儀12的設(shè)備還包括氣體樣品供應(yīng)器20 (諸如泵21或閥22與泵21的組合)，以調(diào)節(jié)從氣道適配器8沿取樣管11到氣體分析儀12的氣體樣品供應(yīng)，如示出設(shè)備2的一些細(xì)節(jié)的圖2所示，圖2是對圖1的補(bǔ)充，具有相同的附圖標(biāo)記。氣體樣品供應(yīng)器20 (其為泵21)典型地位于氣體分析儀12下游，將氣體樣品抽取穿過分析儀到泵，但是如果閥22和泵21兩者用作氣體樣品供應(yīng)器，則閥22應(yīng)當(dāng)位于泵21上游，優(yōu)選為氣體分析儀12上游，如圖2所示。如圖1和圖2所示，設(shè)備還可包括液體分離器23，其位于氣體分析儀上游以在從流過氣道適配器8的呼吸氣體抽取氣體樣品之后分離液體成分。因此，液體分離器使液體成分與氣體成分分離，這在本領(lǐng)域中是公知的。因?yàn)榇嬖诳蓾B透液體分離器并且引起對氣體分析儀的損害的液體或液體成分，所以液體分離器獨(dú)自并未解決本申請中討論的問題。為了自動(dòng)地控制氣體樣品供應(yīng)器20，需要如圖2所示的處理單元25，其可為設(shè)備的一部分。處理單元25可與氣體分析儀分離或合并(common),從氣體分析儀12接收信號(hào)，其指示諸如對象的呼吸速率和呼吸氣體的至少一種成分的濃度中的一個(gè)的氣體樣品特性。處理單元25可基于指示呼吸循環(huán)的階段或液體粒子的遞送正時(shí)的、從指示器17接收的信號(hào)來控制樣品氣體供應(yīng)器20，以限制液體粒子朝向氣體分析儀12的進(jìn)入。氣體樣品供應(yīng)器20適合于:如果有利的是連續(xù)地供應(yīng)至少少量的樣品氣體，則在不中斷樣品流的情況下減小樣品流率。在該情況下，與在呼出期間的平均供應(yīng)速率相比，供應(yīng)速率適合于在吸入期間減小至少40%、更具體地至少50%或更加具體地至少70%。在吸入之后，當(dāng)樣品氣體供應(yīng)減少或者甚至中斷時(shí)，氣體樣品供應(yīng)器適合于增大樣品流率或者重新開始來自呼吸氣體的氣體樣品供應(yīng)(如果它被中斷)以在呼氣期間供應(yīng)氣體樣品。通過減小吸入期間的樣品流率，推測，這可充分減小通往取樣管11并朝向氣體分析儀12的液體顆粒流，并且因此可避免液體粒子對氣體分析的負(fù)面影響。然而，在大多數(shù)情況下，可能可取的是，在吸入期間暫停樣品氣體流，因?yàn)榻又飨驅(qū)ο蟮暮粑鼩怏w包括較高濃度的液體粒子，并且可具有高于呼出期間的體積。此外，通常，在呼出期間供應(yīng)的呼吸氣體的樣品在控制對象的重要功能方面比在吸入期間獲得的這些呼吸氣體樣品更令人感興趣。但是，偶爾也可需要吸入的氣體樣品來控制對象。當(dāng)應(yīng)當(dāng)測量樣品氣體流率時(shí)，典型地在氣體樣品供應(yīng)器20或氣體分析儀12上游的如圖2所示的樣品流量傳感器26也為有用的。指示樣品氣體流率的信號(hào)可饋送到處理單元25以控制樣品氣體流率。重要的是，供應(yīng)的氣體的流率不過高以免通過從肺抽吸過多呼吸氣體(這將使肺塌陷)而損害對象。如果供應(yīng)的氣體的流率尤其是在呼出期間過低，則氣體濃度或呼吸速率值將為不精確的。如果期望精確的二氧化碳描記圖，則需要精確地測量供應(yīng)的氣體的流率以恢復(fù)正確的時(shí)間線，尤其是當(dāng)在不中斷樣品流的情況下減小樣品流率時(shí)。當(dāng)不存在液體供應(yīng)時(shí)，供應(yīng)的氣體的流率保持恒定以獲得一致的二氧化碳描記圖。啟動(dòng)液體粒子的產(chǎn)生或遞送的信號(hào)可從呼吸機(jī)4沿信號(hào)路徑15導(dǎo)出，該信號(hào)可基于呼吸機(jī)工作循環(huán)或呼吸機(jī)流量或壓力。信號(hào)還可從流量傳感器18沿信號(hào)路徑27導(dǎo)出并且/或者從連接于呼吸回路的壓力傳感器19沿信號(hào)路徑28導(dǎo)出，該呼吸回路測量在吸入期間遞送到對象中并在呼出期間從患者移除的呼吸氣體的流量和/或壓力。液體供應(yīng)器14也可具有測量裝置(諸如測量呼吸氣體壓力的壓力傳感器和/或測量流量的流量傳感器)，用于接通和斷開諸如霧化的液體粒子遞送。如前文已經(jīng)說明的，當(dāng)液體粒子遞送發(fā)生時(shí)，氣體樣品供應(yīng)器20可在吸入時(shí)暫停(諸如斷開)，以防止諸如煙霧劑的液體粒子(其在來自第一管道6的吸入空氣內(nèi)繞過樣品輸出連接器10流過氣道適配器8)進(jìn)入氣體分析系統(tǒng)。這還可意味著，因?yàn)椴唤邮招聵悠罚詺怏w分析暫停。液體供應(yīng)器14或液體供應(yīng)器和氣體分析儀12在其中連接的主裝置(諸如，呼吸機(jī)4)可自動(dòng)地通知處理單元25使氣體樣品供應(yīng)器20進(jìn)入功能模式，其中，氣體分析儀的樣品氣體流在液體粒子遞送時(shí)暫停或被重新調(diào)節(jié)。暫停可基于與先前描述用于液體供應(yīng)器14的相同的信號(hào)，或者液體供應(yīng)器可提供信號(hào)。還可優(yōu)選地在氣體分析儀12內(nèi)部而且在氣體分析儀外部(未在圖1中示出)切換旁通閥，以將零氣體(諸如可用于使氣體測量值為零的過濾的室內(nèi)空氣)抽吸到氣體分析儀中。在吸入期間，液體粒子在吸入空氣內(nèi)穿過氣道適配器8流動(dòng)到對象的肺中，但是由于氣體樣品流為零，故液體粒子不穿過樣品輸出連接器10流動(dòng)到取樣管11和氣體分析儀12中，從而使其保持清潔和不含液體粒子。在呼出期間，樣品氣體流被接通以使氣體能夠從呼吸回路穿過樣品輸出連 接器10流動(dòng)到取樣管11和氣體分析儀12中以被分析。不論液體供應(yīng)器14是否連續(xù)地生產(chǎn)液體粒子或者其在呼出時(shí)是否被斷開，來自第一管道6的可能的液體粒子將更傾向于離開對象流向第二管道7和呼吸機(jī)4，因此基本上防止其進(jìn)入到氣體分析儀12中。為了確保煙霧劑中的液體粒子不流動(dòng)到氣體分析儀12中，可使用可在呼出時(shí)斷開的液體供應(yīng)器。通常，當(dāng)不存在液體粒子遞送時(shí)，氣體分析儀將顯示包括吸入值和呼出值的連續(xù)二氧化碳描記圖，但是現(xiàn)在，當(dāng)存在液體粒子遞送時(shí)，其顯示呼吸氣體的終末潮(ET)值，然而，該終末潮(ET)值是理解例如對象的肺中的氣體交換以控制對象的換氣的最重要的信
肩、O可將液體供應(yīng)器14連接在分支單元9與氣道適配器8之間，并且在該情況下，也可通過在吸入時(shí)暫停或者調(diào)節(jié)樣品氣體流來防止液體粒子進(jìn)入氣體分析儀12。在呼出期間，不論液體粒子遞送是連續(xù)的還是與吸入間歇地同步的，從患者流出的呼出空氣將呼吸空氣中的液體粒子沖向第二管道7，從而防止煙霧劑進(jìn)入到氣體分析儀12中。如果液體供應(yīng)器14連接在氣道適配器4與呼吸管道3之間，則不可使用連續(xù)地產(chǎn)生液體粒子的液體供應(yīng)器，尤其是如果期望氣體分析。在吸入期間，液體粒子將容易地直接流動(dòng)到對象的肺中，但是在呼出期間，當(dāng)氣體樣品供應(yīng)器抽吸氣體樣品以獲得用于來自患者的呼出氣體的ET值時(shí)，液體粒子將朝向第二管道7穿過氣道適配器4流動(dòng)到氣體分析儀12中?？膳c吸入同步的液體供應(yīng)器將良好地工作，但是在任一情況以及前文說明的情況下，當(dāng)液體供應(yīng)器安置在分支單元5與呼吸管道3之間時(shí)，霧化器添加到呼吸回路中的死體積將為高的，從而導(dǎo)致氣體的重復(fù)呼吸，并且尤其不可與較小對象一起使用。圖1還通過將液體供應(yīng)器14連接到分支單元9的第四端口 16中(如果這種端口存在于分支單元中)而示出用于液體供應(yīng)器14的可選位置。液體供應(yīng)器14定位成接近第一管道6與第二管道7的交點(diǎn)，以使液體粒子遞送盡可能接近對象5。因?yàn)榈谒亩丝?16不位于吸入和呼出氣體共用的路徑中，并且由于不存在流過第四端口的空氣，所以液體供應(yīng)器或端口 16不將死體積添加·到呼吸回路中。如果液體供應(yīng)器14連續(xù)地產(chǎn)生液體粒子，則在吸入期間，液體粒子在吸入空氣內(nèi)從端口 16流動(dòng)到對象I中。在呼出期間，液體粒子遠(yuǎn)離對象I直接從第一管道6流動(dòng)到第二管道7中并流向呼吸機(jī)4?？赏ㄟ^在吸入時(shí)暫停樣品氣體流并在呼氣時(shí)再次開始樣品氣體流而分析呼吸氣體的樣品。甚至為了使進(jìn)入氣體分析儀的液體粒子的流最小化，在關(guān)于呼氣開始的預(yù)定延時(shí)之后，可接通樣品氣體流。延時(shí)的長度典型地為短的，但是與如下時(shí)間成比例，即，在來自患者的肺的用過的氣體利用液體粒子沖刷空氣的死體積之前，清空包括液體粒子的呼吸氣體的死體積所需的時(shí)間。如果液體供應(yīng)器14可在吸入時(shí)接通以產(chǎn)生液體粒子并且在呼出時(shí)斷開以停止液體粒子產(chǎn)生，則由于更多液體粒子流動(dòng)到患者的肺中并且更少液體粒子浪費(fèi)到呼吸回路和連接于其的裝置中，故液體粒子的遞送效率可提高?？赏ㄟ^在吸入時(shí)暫停樣品氣體流并在呼出時(shí)再次重新開始樣品氣體流而分析呼吸氣體。為了使進(jìn)入氣體分析儀的液體粒子的流最小化，在關(guān)于呼氣開始的預(yù)定延時(shí)之后，可接通樣品氣體流。延時(shí)的長度典型地為短的，但是與如下時(shí)間成比例，即，在來自患者的肺的用過氣體利用液體粒子沖刷空氣的死體積之前，清空包括液體粒子的空氣的死體積所需的時(shí)間。使進(jìn)入氣體分析儀的液體粒子的流最小化的另一種方式是，在吸入結(jié)束之前不久停止液體粒子遞送，以使進(jìn)入呼吸回路的死體積的液體粒子的遞送最小化。當(dāng)呼氣開始時(shí)，死體積的液體粒子已經(jīng)被清空，并且可剛好在呼氣開始時(shí)接通樣品氣體流。如果需要在液體粒子遞送期間分析吸入的氣體并且液體供應(yīng)器是可得到的(該液體粒子產(chǎn)生可被自由地接通和斷開)，則可在每兩次、三次、四次等吸入期間停止或跳過液體粒子遞送。在這些吸入期間，當(dāng)液體粒子遞送停止時(shí)，氣體樣品供應(yīng)器13可從呼吸回路抽吸氣體樣品以由氣體分析儀12分析。吸入氣體測量值可沒有呼出值那么頻繁地被使用，但是在一些吸入期間的氣體分析當(dāng)然將取決于其被執(zhí)行的頻繁程度而延長液體粒子遞送的時(shí)間。該書面的描述使用實(shí)例以公開本發(fā)明(包括最佳模式)，并且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明(包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)并且執(zhí)行任何并入的方法)。本發(fā)明的可專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其他實(shí)例。如果這些其他實(shí)例具有不與權(quán)利要求的字面語言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果這些其他實(shí)例包括與權(quán)利要求的字面語言無顯著差 別的等同結(jié)構(gòu)元件，則這些其他實(shí)例意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于分析用于對象呼吸的沿呼吸管道流動(dòng)的呼吸氣體的設(shè)備，所述呼吸氣體包括具有不同階段的呼吸循環(huán)，液體粒子連續(xù)地或取決于所述呼吸循環(huán)的階段不時(shí)地遞送到所述呼吸氣體中，所述設(shè)備包括 氣體樣品供應(yīng)器，其用于調(diào)節(jié)來自所述呼吸氣體的氣體樣品供應(yīng)； 氣體分析儀，其用于接收由所述氣體樣品供應(yīng)器調(diào)節(jié)的氣體樣品并且用于測量所述呼吸氣體的氣體樣品特性；以及 處理單元，其用于接收信號(hào)，所述信號(hào)指示所述呼吸循環(huán)的階段和所述液體粒子的遞送正時(shí)中的一個(gè)，所述處理單元適合于基于由所述處理單元接收的信號(hào)控制所述氣體樣品供應(yīng)器，以限制液體粒子與所述氣體樣品一起朝向所述氣體分析儀的進(jìn)入。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，進(jìn)一步包括用于使液體成分與所述氣體樣品分離的、在所述氣體分析儀上游的液體分離器，所述氣體分析儀適合于測量所述氣體樣品特性，其為對象的呼吸速率和所述呼吸氣體的至少一種成分的濃度中的一個(gè)，并且還包括樣品流量傳感器以指示樣品氣體流率。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述氣體樣品供應(yīng)器適合于在所述處理單元的控制下減小樣品流率，以限制液體粒子與所述氣體樣品一起朝向所述氣體分析儀的進(jìn)入。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述氣體樣品供應(yīng)器適合于在所述樣品流中的所述液體粒子的濃度和量中的一個(gè)增大時(shí)在所述處理單元的控制下減小樣品流率，并且所述氣體樣品供應(yīng)器適合于在所述樣品流中的所述液體粒子的濃度和量中的一個(gè)減小時(shí)增大樣品流率。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述氣體樣品供應(yīng)器適合于在所述樣品流中的所述液體粒子的濃度和量中的一個(gè)增大時(shí)暫停朝向所述氣體分析儀的樣品流，并且所述氣體樣品供應(yīng)器適合于在所述樣品流中的所述液體粒子的濃度和量中的一個(gè)減小時(shí)重新開始樣品流。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述氣體樣品供應(yīng)器為從所述呼吸氣體抽取氣體樣品的泵。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述氣體樣品供應(yīng)器包括閥和泵，所述閥 位于所述氣體分析儀和所述泵中的一個(gè)的上游，所述閥適合于限制液體粒子與由所述泵抽取的所述氣體樣品一起朝向所述氣體分析儀的進(jìn)入。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述處理單元適合于基于指示所述呼吸循環(huán)的階段的所述信號(hào)控制所述氣體樣品供應(yīng)器，所述階段為吸入、呼出和所述吸入與所述呼出之間的時(shí)間段中的一個(gè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述氣體樣品供應(yīng)器適合于在于吸入期間不暫停樣品流的情況下，與在呼出期間的平均供應(yīng)速率相比，在吸入期間使樣品流率減小至少40%、更具體地至少50%或更加具體地至少70%。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，由所述處理單元控制的所述氣體樣品供應(yīng)器適合于在吸入期間減小樣品流率或甚至?xí)和怏w樣品供應(yīng)以限制液體粒子的進(jìn)入，并且適合于在呼出期間增大樣品流率或重新開始來自所述呼吸氣體的氣體樣品供應(yīng)以供應(yīng)氣體樣品。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，由所述處理單元控制的所述氣體樣品供應(yīng)器一其適合于在呼出期間增大樣品流率或重新開始來自所述呼吸氣體的氣體樣品供應(yīng)以供應(yīng)氣體樣品一適合于在關(guān)于呼出開始的預(yù)定延時(shí)之后這樣做。
12.一種用于分析用于對象呼吸的沿呼吸管道流動(dòng)的呼吸氣體的配置，所述呼吸氣體包括具有不同階段的呼吸循環(huán)，所述配置包括 氣道適配器，其能夠操作地連接于所述呼吸管道用于傳送所述呼吸氣體，并且所述適配器設(shè)置有用于氣體樣品的樣品輸出連接器，所述氣體樣品適合于在所述呼吸循環(huán)的階段中的至少一個(gè)期間被從所述呼吸氣體沿取樣管供應(yīng)； 液體供應(yīng)器，其用于將液體粒子從液體物質(zhì)連續(xù)地或不時(shí)地遞送到所述呼吸氣體中；氣體樣品供應(yīng)器，其用于調(diào)節(jié)來自所述呼吸氣體的沿所述取樣管的氣體樣品供應(yīng)；氣體分析儀，其用于接收由所述氣體樣品供應(yīng)器調(diào)節(jié)的所述氣體樣品，并且用于測量所述呼吸氣體的氣體樣品特性； 指示器，其用于提供信號(hào)，所述信號(hào)指示所述呼吸循環(huán)的階段和所述液體供應(yīng)器的遞送正時(shí)中的一個(gè)；以及 處理單元，其用于從所述指示器接收所述信號(hào)，所述處理單元適合于基于所述接收的信號(hào)控制所述氣體樣品供應(yīng)器，以限制液體粒子與所述氣體樣品一起朝向所述氣體分析儀的進(jìn)入。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的配置，其特征在于，進(jìn)一步包括用于使液體成分與所述氣體樣品分離的、在所述氣體分析儀上游的液體分離器，所述氣體分析儀測量的所述氣體樣品特性為對象的呼吸速率和所述呼吸氣體的至少一種成分的濃度中的一個(gè)，并且所述氣體分析儀適合于為所述處理單元提供指示所述氣體樣品特性的信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的配置，其特征在于，進(jìn)一步包括呼吸機(jī)，其能夠操作地連接于所述氣道適配器用于協(xié)助所述對象的呼吸功能。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的配置，其特征在于，所述液體供應(yīng)器為適合于將液體形式的藥品遞送到所述呼吸氣體中的霧化器和適合于將水蒸氣遞送到所述呼吸氣體中的加濕器中的一個(gè)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的配置，其特征在于，所述氣體樣品供應(yīng)器為用于供應(yīng)氣體<樣品并用于調(diào)節(jié)通往所述氣體分析儀的氣體樣品供應(yīng)的泵，并且所述氣體樣品供應(yīng)器適合于間歇地或連續(xù)地供應(yīng)所述氣體樣品，并且如果所述氣體樣品供應(yīng)器適合于連續(xù)地供應(yīng)所述氣體樣品，則供應(yīng)速率適合于與在呼出期間的供應(yīng)速率相比，在吸入期間減小至少40%、更具體地至少50%或更加具體地至少70%。
17.一種用于分析沿呼吸管道流動(dòng)的呼吸氣體的方法，所述呼吸氣體包括具有不同階段的呼吸循環(huán)，液體粒子連續(xù)地或取決于所述呼吸循環(huán)的階段不時(shí)地遞送到用于對象呼吸的所述呼吸氣體中，所述方法包括 調(diào)節(jié)來自所述呼吸氣體的氣體樣品供應(yīng)； 在調(diào)節(jié)之后接收所述氣體樣品用于測量所述呼吸氣體的氣體樣品特性； 接收信號(hào)，其指示所述呼吸循環(huán)的階段和液體粒子的遞送正時(shí)中的一個(gè)；以及基于所述接收的信號(hào)控制所述調(diào)節(jié)氣體樣品供應(yīng)，以限制液體粒子與所述氣體樣品一起的進(jìn)入，所述氣體樣品供應(yīng)用于所述測量氣體樣品特性。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括在所述測量氣體樣品特性的上游使液體成分與所述氣體樣品分離，所述特性為對象的呼吸速率和所述呼吸氣體的至少一種成分的濃度中的一個(gè)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)氣體樣品供應(yīng)適合于在所述樣品流中的所述液體粒子的濃度和量中的一個(gè)增大時(shí)，與在呼出期間的平均供應(yīng)速率相t匕，使樣品流率減小至少40%、更具體地至少50%或更加具體地至少70%，并且其中，所述調(diào)節(jié)氣體樣品供應(yīng)適合于在所述樣品流中的所述液體粒子的濃度和量中的一個(gè)減小時(shí)增大樣品流率。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)氣體樣品供應(yīng)適合于在吸入期間暫停樣品流，并且所述調(diào)節(jié)氣體樣品供應(yīng)適合于在呼出期間重新開始樣品流。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于分析呼吸氣體的設(shè)備、配置和方法。本文中公開了一種用于分析用于對象呼吸的沿呼吸管道流動(dòng)的呼吸氣體的設(shè)備。呼吸氣體包括具有不同階段的呼吸循環(huán)。液體粒子可連續(xù)地或取決于階段不時(shí)地遞送到呼吸氣體中。設(shè)備包括用于調(diào)節(jié)來自呼吸氣體的氣體樣品供應(yīng)的氣體樣品供應(yīng)器，和用于接收通過氣體樣品供應(yīng)器調(diào)節(jié)的氣體樣品并用于測量氣體樣品特性的氣體分析儀。設(shè)備還包括處理單元，其用于接收指示呼吸循環(huán)的階段和液體粒子的遞送正時(shí)中的一個(gè)的信號(hào)。處理單元能夠基于信號(hào)控制樣品供應(yīng)器，以限制液體粒子與氣體樣品一起朝向氣體分析儀的進(jìn)入。還提供了對應(yīng)的方法和配置。
文檔編號(hào)A61B5/08GK103251410SQ201310051409
公開日2013年8月21日 申請日期2013年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月17日
發(fā)明者H.A.M.黑夫里 申請人:通用電氣公司