CN100502973C - 无创机械通气设备 - Google Patents

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Abstract

一种无创机械通气设备(1)，包括双水平类型的风扇(2)或BiPAP，用于根据一系列的吸入阶段或IPAP，以及呼出阶段或EPAP产生空气流。该空气流通过连接在呼吸面具(4)上的柔性管(3)输送到患者(25)的气管内。柔性储气器(5)设置成气动连接到管道(3)和呼吸面具(4)上，从而在IPAP阶段开始时在气流到达患者(25)之前，从吸入的气流中减去一定量的空气。在呼出EPAP阶段中，因为空气流压力自动下降，所以柔性储气器(5)至少部分地排空，而由患者呼出的空气通过在呼吸面具(4)上形成的开口(14)排出。这样，在患者最外围的气管中也出现空气交换，而且气体交换的量增加，同时减少治疗持续时间。

Description

无创机械通气设备
技术领域
本发明涉及医学领域，且更具体地涉及一种无创机械通气设备。
背景技术
众所周知，包括肺和胸廓的呼吸系统如同搁在称为膈膜的肌肉上的泵一样工作，其调节空气和氧的吸入/呼出动作。在自然通气中，所述膜的收缩在肺中产生真空，从而吸入空气。然而，由胸廓或肺的病症引发的呼吸功能不全问题以及由动脉血中的二氧化碳的上升超过生理值而暴露的通气功能不全的问题，会影响呼吸系统的正常操作。因此，为了增加或恢复健康状况不佳的人的自然通气，必须应用机械通气，该机械通气包括利用专门的设备将受压的空气输入气管(aerial duct)并接着输入患者的肺。
为治疗患有慢性肺病或患有急性呼吸功能不全的患者所广泛采用的技术为无创机械通气(NIMV)。NIMV确保了大大地减轻呼吸肌的工作，改善气体交换，并在大多数情形下不需要气管内插管，该气管内插管更具创伤性并能导致呼吸系统损伤或感染，而且其只能在医院中使用。
一种用于无创机械通气的设备通常包括：风扇，其产生一定压力的空气；以及呼吸面具，其通过软管与风扇连接。另外，设置气动仪器以根据实时测量的压力数据对空气的传输进行控制，这些气动仪器对患者的呼吸作出响应或者以预定的压力程序进行设置。
正压无创通气具有两种特定的方法，其一利用固定的压力(CPAP：持续气道正压)，而另一个利用双水平压力，或双水平(BiPAP：双水平气道正压通气)。特别地，BiPAP为特征在于两个不同水平压力的通气类型，这两个压力以预定的时间间隔相互交换，并允许对肺内压的变化作出响应而进行被动肺通气。同时，患者在呼吸循环的每一阶段都能自主呼吸，而不需要机械支持。更具体地说，通气设备通过风扇在吸气时传输吸气正压(IPAP)以及呼气正压(EPAP)，该呼气正压也为正，但小于前者。换言之，在机械通气中，所述设备完成使肺通气所需的呼吸工作。通常，EPAP仅稍大于大气压力，而IPAP要比大气压力大很多。
然而，在已有的设备中，供应给患者的空气压力遵循着取决于程序、风扇类型和所选择的控制类型的预定曲线(profile)，而且所述曲线几乎不能满足个人的特定需求。事实上，设定的限值为IPAP和EPAP，而且通过阀或可选地通过控制风扇功率，唯一可调节的值为在这两个限值之间供应的空气压力。
而且，这种设备仅能确保对主气管进行的通气和空气交换，而不能确保外围气管，而这一事实会导致后者的萎缩。这一缺点的另一后果是，在暂时损伤后，在达到患者的自然呼吸率之前存在很长一段时间。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种无创机械通气设备，该设备也在患者的最外围气管内提供空气交换。
本发明的目的还在于提供一种无创机械通气设备，该设备增加气体交换量并减小风扇处理的持续时间。
通过根据本发明的无创机械通气设备来实现这些和其它目的，该设备包括：
用于根据预定的压力循环产生空气流的装置，该装置包括双水平类型的风扇，该预定的压力循环包括一系列的吸入阶段或IPAP，以及呼出阶段或EPAP，其中每一吸入阶段的顶点具有最大压力，且每一呼出阶段以最小压力结束；
用于将所述空气流输送到患者气管的装置，该装置设置在所述用于产生空气流的装置和患者之间并且包括一管道和一呼吸面具；
该设备的主要特征在于还设置有用于在所述吸入阶段开始时从所述气流中减去预定量的空气的装置，所述用于减去的装置与所述用于输送的装置气动连接；其中
所述用于减去空气的装置包括气动空气减去系统，其适于与所述IPAP阶段开始同步地调节减去的空气量；所述用于减去的装置以可操作方式通过接头连接到所述呼吸面具或所述管道。
特别地，从吸入气流中减去空气量会引起一个下降，该下降足以在患者的气管中产生旋涡，从而允许空气到达最外围的气管。
有利地，所述气动空气减去系统包括至少一个储气器，该储气器充入空气，从而与所述IPAP阶段开始同步地从所述气流中减去所述预定量的空气。
特别地，所述储气器可以是柔性容器，其适于在IPAP阶段充入空气，并在EPAP阶段至少部分地排空。
可选地，所述用于减去的装置可以包括在所述用于输送的装置中形成的校准开口。在这种情况下，所述校准开口能自动操作。
附图说明
参考附图，通过下面对示例性的而不是限定性的可能实施例的描述，将使本发明其它特征和优点更加清楚，在这些附图中：
图1示意性地表示根据本发明的、应用于患者的无创机械通气设备的立体图；
图2A示意性地表示图1的机械通气设备的呼吸面具在IPAP阶段的细节的立体图；
图2B示意性地表示图1的机械通气设备的呼吸面具在EPAP阶段的细节的立体图；
图3A至图3C示意性地表示三个不同的空气减去装置，这些装置用于根据图1中示出的实施例的替换实施例的无创机械通气设备；和
图4示意性地表示图1的设备在压力循环中的压力随时间的走向，并将其与现有技术的设备的走向进行比较，该压力循环包括吸入阶段或IPAP，与呼出阶段或EPAP交替。
具体实施方式
在图1中示出了根据本发明的无创机械通气设备1的第一实施例。其包括用于根据预定的压力循环产生空气流的风扇2，该预定的压力循环包括一系列的吸入阶段或IPAP，以及呼出阶段或EPAP。由风扇2产生的空气流通过连接在患者25所佩戴的呼吸面具4上的软管3而输送到患者25的气管内。根据本发明的无创机械通气设备1的主要特征在于，提供布置成气动连接到管道3和呼吸面具4上的柔性储气器5，以在呼吸流到达患者25的气管之前从该呼吸流中减去一定量的空气。
特别地，在IPAP阶段开始时，由风扇2产生的气流的一定量空气进入储气器5，例如柔性材料的“气球”，以防止所述量的空气到达已经开始吸入阶段的患者25(图2A)。然后，在呼出阶段中，当空气流压力由于双水平风扇的低水平压力作用而自动降低时，气球5至少部分地排空，与此同时由患者呼出的空气通过在呼吸面具4上形成的开口14而排出图2B)。事实上，因为IPAP阶段的较高压力超过了气球壁的自身重量，所以这一压力引起气球膨胀。相反地，在EPAP阶段中，较低压力不足以超过气球的自身重量，气球部分排空。
在图3A中示出了作为图1的实施例的替换实施例的储气器5。在这种情况下，采用包括手风琴形状的储气器51的装置，该储气器51具有合适的尺寸，以在IPAP阶段中充气，而在EPAP阶段中排空，如在以上情形中一样。显然，还可以另一可取的已知方式来实现空气的减去阶段。一个重要的要求为，BiPAP风扇的自动操作不受影响。例如，可以采用校准阀55来输送大气中的空气，而校准阀55能够自动操作其关闭/打开(图3B)。
在另一替换实施例中，能够提供减去空气的气动系统56，其中减去的空气量能设置成与IPAP阶段的开始同步(图3C)。
如在图4的示图中示意性示出的那样，以上四个可能的示例性实施例具有相同的效果。图4显示了在一个循环过程中所实现的随时间(t)的压力走向(P)，在该循环中，吸入阶段或IPAP与呼出阶段或EPAP交替。特别地，在现有技术的设备中，IPAP阶段的最终压力P2与随后的EPAP阶段(虚线)的开始压力P2相同。相反地，根据本发明的设备1在IPAP阶段的最终压力P2与随后的EPAP阶段的开始压力P3之间形成少量的下降30。由压力P2和P3之间的差异引起的该少量下降足以在患者25的气管中产生旋涡，该旋涡使得随后的IPAP空气流到达最外围的气管。这样，实现了比通过现有技术的设备获得的无创机械通气更有效的无创机械通气，而且使得气体交换增加，并显著减小治疗的持续时间。
而且，设备1可以实现对肺部通气的其它治疗效果，具体而言，改善了在较低和更外围的肺部内的通气，但是在由传统VMNI引起的通气中，观察到在中间-顶点肺部中的通气减小。
上文对具体实施例的描述将从概念的角度如此完全地揭示本发明，从而他人无需进一步研究并且不背离本发明，通过应用当前的知识，将能改变和/或调整这一实施例以用于各种场合，因此应理解这些调整和改变与所述具体实施例等同。为此，用以实现此处描述的不同功能的装置和材料能具有不背离本发明领域的不同特性。应理解的是，此处采用的措词和术语是为了描述的目的而不是为了限制的目的。

Claims (5)

1.一种无创机械通气设备，其包括：
用于根据预定的压力循环产生空气流的装置，该装置包括双水平类型的风扇，该预定的压力循环包括一系列的吸入阶段或IPAP，以及呼出阶段或EPAP，其中每一吸入阶段的顶点具有最大压力，且每一呼出阶段以最小压力结束；
用于将所述空气流输送到患者气管的装置，该装置设置在所述用于产生空气流的装置和患者之间并且包括一管道和一呼吸面具；
该设备的特征在于，设置有用于在所述吸入阶段开始时从所述气流中减去预定量的空气的装置，所述用于减去的装置与所述用于输送的装置气动连接；其中
所述用于减去空气的装置包括气动空气减去系统，其适于与所述IPAP阶段开始同步地调节减去的空气量；所述用于减去的装置以可操作方式通过接头连接到所述呼吸面具或所述管道。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述气动空气减去系统包括至少一个储气器，其充入空气，从而与所述IPAP阶段开始同步地从所述气流中减去所述预定量的空气。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述储气器为柔性容器，其适于在IPAP阶段充入空气，并在EPAP阶段至少部分地排空。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述柔性容器为袋或气球。
5.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述柔性容器为手风琴形状。
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