CN102695538B - 一种用于患者呼吸的设备 - Google Patents
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Abstract
一种用于患者呼吸的设备，其具有用于使气体在管路系统中沿一个方向循环的装置，用于各种气体成分的供给器，以及设置有二氧化碳吸附剂设备的管路系统部，其中所述管路系统还设置有旁路管路，所述旁路管路将呼吸气体引出具有所述吸附剂设备的所述管路系统部，所述设备的特征在于，设置有控制单元，利用所述控制单元，根据对所述管路系统中的所述呼吸气体中二氧化碳的浓度的一次或多次测量来进行闭合装置的操作，其中所述管路系统设置有循环鼓风机。
Description
本发明涉及一种用于患者人工呼吸、用于吸入的麻醉剂和用于给予吸入的治疗性气体的设备，所述设备设置有：用于使呼吸气体、麻醉性气体或治疗性气体在管路系统中沿一个方向循环的装置，用于根据某一人工呼吸模式改变所述管路系统中的压力的装置，以及用于测量气体的流量和气体的成分的装置，同时所述管路系统设置有用于患者的连接装置，还设置有用于各种呼吸气体成分的供给器，以及设置有管路系统部，在管路系统部中设置有用于在管路系统中移除患者呼出的二氧化碳的吸附剂的设备。
这种设备是众所周知的。
从医学方面考虑，期望的是，保持或改变呼吸气体中特定量的二氧化碳，使得二氧化碳量能够更接近于身体期望值。这可以通过变化换气（ventilation）甚至是变化人工呼吸来实现。然而，这会影响例如氧气或其它气体的摄入或释放。这是不期望的。还公知的是要用二氧化碳丰富（enrich）吸入的气体。还公知的是这样的设备，在该设备中管路系统设置有具有闭合装置的旁路管路，利用所述旁路管路能够将呼吸气体完全地或部分地引出设置有吸附剂设备的管路系统部，因此以这种方式吸附剂设备会被完全或部分关闭（switch out），使得由患者呼出的二氧化碳无法被去除或较少被去除。于是患者再次吸入被引导通过旁路管路的气体（再呼吸）。
类似上文，美国专利US-A 6 131 571描述了一种设备，其中，管路系统中设置有旁路管路，利用该旁路管路能够将呼吸气体引出含有吸附剂设备的管路系统部。该公开描述了在旨在从管路系统中快速冲走麻醉剂蒸汽的情况下，打开旁路管路以将呼吸气体引出吸附剂设备。这使能为患者能快速换气而其体内的二氧化碳浓度不会降低太多。
该公知的设备不包括能够根据在管路系统中对呼吸气体中二氧化碳浓度的测量来控制旁路管路的打开和闭合的装置。
国际申请WO-A-9636385描述了一种设备，该设备中设置有用于分析气体的装置，基于该装置，人们能够操作旁路管路中的阀，利用旁路管路将呼吸气体完全或部分引出设置有吸附剂设备的管路系统部。
国际申请WO-A-9940961描述了一种设备，其中，在管路系统中设置有旁路管路，利用旁路管路将呼吸气体完全或部分引出设置有吸附剂设备的管路系统部，同时旁路管路的完全或部分打开和闭合是由控制单元根据对管路系统中的呼吸气体中二氧化碳浓度的测量来控制的。利用此公知的设备旨在保持血液中二氧化碳浓度处于特定水平，从而防止在麻醉结束和自发呼吸开始之间经过较长时间。
该公知的设备具有如下缺陷：相对于体内的变化来说使气体中的二氧化碳浓度适应期望水平是相当缓慢的，也就是说，需要长于5分钟，然而患者体内的变化会在2分钟之内发生。因为此，所以不能实现在患者人工呼吸运动结束时快速而准确的控制呼吸气体中的二氧化碳量（呼气末CO2（endtidal CO2）；呼出气CO2（et CO2）），而这种控制是很重要的，例如在脑部手术的情况下。在脑部手术情况下，期望脑部中的PCO2保持恒定，脑部中的PCO2直接涉及血液中的PCO2，这反过来涉及呼气末的二氧化碳的浓度。
还期望的是，在这些操作干预期间保持供应身体最适宜的氧气。过度换气可以是期望的。然而，人们必须应用再呼吸以维持呼气末二氧化碳浓度处于某一水平。问题是，呼气末二氧化碳浓度变化会快速发生（在几分钟之内）。在当前的再呼吸系统中，响应时间非常长，从数分钟至超过30分钟。因为此，所以该公知的控制方法不适合最佳临床使用。
本发明旨在克服公知设备的该缺陷，提供一种设备，利用该设备能够进行更准确的控制呼吸气体中的二氧化碳量。
为此，根据本发明的设备的特征在于，设置有控制单元，通过所述控制单元，根据对所述管路系统中的所述呼吸气体中二氧化碳的浓度的一次或多次测量来对闭合装置进行操作，其中所述管路系统设置有循环鼓风机。
根据本发明的设备的特征，循环鼓风机的容量为每分钟15L至120L之间。
根据本发明的设备的进一步特征，循环鼓风机的容量为每分钟30L至60L之间。
根据本发明的设备的进一步特征，循环鼓风机的容量以如下方式适应管路系统的容量：即气体的一次循环的持续时间最多为10秒，具体最多为5秒，具体最多为3秒。
根据本发明的设备的进一步特征，一次循环的持续时间最多为2.5秒。
使用根据本发明的设备，能够精确地保持患者体内二氧化碳的浓度在期望水平。特别地，能够立即掌握患者突然发生的生理变化，以确定通过吸附剂设备的流量和吸附剂设备外部的流量之间的比率，并且通过循环鼓风机的快速混合使二氧化碳的浓度处于期望水平。
根据本发明的设备的更进一步特征，在管路系统装置中的至少两个位置设置有用于测量气体中的二氧化碳浓度的装置。
根据本发明的设备的另一特征，用于测量所述气体中的二氧化碳浓度的所述装置之一设置得接近于所述患者连接处，具体地设置在患者嘴部处。
根据本发明的设备的进一步特征，用于测量所述气体中的二氧化碳浓度的所述装置之一设置在所述管路系统的、与所述患者连接处之外的部分中。
根据本发明的设备的进一步特征，用于测量所述气体中的二氧化碳浓度的所述装置之一设置在所述管路系统的一部分中，从下游看时，所述一部分设置在用于使所述管路系统中压力变化的所述装置的后面。
将参考实施例中的示例的附图来说明本发明的进一步特征和特点。
图1示意性地显示了根据本发明的设备的实施例的示例；
图2显示了根据本发明的设备的实施例的另一示例的一部分。
如图1所示，设备1设置有：用于使呼吸气体在管路系统3中沿一个方向4循环的装置，诸如循环鼓风机2；用于使管路系统3中的压力根据某一人工呼吸模式变化以使患者6能呼吸的装置5，例如薄膜或波纹管。
还设置有用于确定患者吸入气体和呼出气体8的成分的装置，诸如设备7。附图中显示了去除的原理。期望的是，已经被去除的气体能够被引导回该系统。在吸入气体和呼出气体8中直接利用测量系统也是可行的。在该闭合的系统中，利用传感器9能够测量在自发呼吸期间以及在患者的呼吸期间或者在患者的呼吸支持的给定情况下，患者呼吸的容积和流量。设备10将气体和麻醉剂蒸汽供给至系统。
在图示实施例的示例中，在管路系统3中，从呼吸气体的循环方向4看，在循环鼓风机2的前面设置有管路系统部11，管路系统部11包括用于在管路系统中移除由患者呼出的二氧化碳的吸附剂设备12。管路系统3还连接至旁路管路13，旁路管路13平行于管路系统部11延伸，利用旁路管路13能够将呼吸气体完全或部分引出包含吸附剂设备12的管路系统部11。在旁路管路13中设置有调节设备14，例如调节阀，利用调节设备14能够调节通过旁路管路13的呼吸气体的流量15的容积和通过吸附剂设备12的呼吸气体的流量的容积之间的比率。这样，能够调节患者所吸入的已经净化了二氧化碳的气体的程度，从而能够调节体内的二氧化碳量。
在图示实施例的示例中，在管路系统中的至少两个位置处设置有用于测量气体中的二氧化碳浓度的测量装置，其中的一个测量设备7设置得接近患者6的嘴部，第二测量设备16设置在管路系统的一部分中，从气流的方向4看，所述一部分位于薄膜或波纹管后面。
利用控制单元，根据用测量设备7在患者嘴部处以及用测量设备16在管路系统中对呼吸气体中的二氧化碳浓度的测量来操作调节阀14。基于这些测量操作调节阀14，利用此，能够调节通过旁路管路13的呼吸气体的流量15和通过吸附剂设备12的呼吸气体的流量之间的比率。通过此，能够调节患者所吸入的未净化了二氧化碳的气体的程度，从而能够调节患者人工呼吸运动结束时呼吸气体中的二氧化碳量，即呼出气CO2。
呼吸中的呼吸末CO2的浓度的确定取决于血液循环。对于成人，血液一次循环的持续时间约为24秒；对于婴儿约为9秒。控制系统必须比人类快，此处假定：对气体中的二氧化碳浓度的显著变化，气体在管路系统中的一次循环所需要的时间长度将不得多于患者血液一次循环所用时间长度的三分之一。这样，仅用于成人的系统必须保持低于24秒；用于婴儿的系统必须保持低于3秒。
指导原则是，气体在管路系统中的一次循环不得多于3秒，优选不得多于2.5秒。
在该示例性实施例中，管路系统的容积是2.5L，而在管路系统中设置的循环鼓风机的容积在本实施例的这个示例中为每分钟60L。这导致循环时间为：2.5L/60L/min=0.042分=2.5秒。
将2.5秒作为指导原则，例如在管路系统1的容积为1.25L的情况下，需要应用的循环鼓风机的容量为每分钟30L。在管路系统的容积为5L的情况下，需要应用的循环鼓风机的容量为每分钟120L，以及在管路系统的容积为0.625L的情况下，需要应用的循环鼓风机的容量为每分钟15L。
通过应用了容量适应回路的容积的循环鼓风机，可以引发或保持足够快速的循环。通过这样，可以实现混合快于患者的处理，使得能够快速且准确地调节呼出气CO2。这对于适当控制呼出气CO2是有必要的，例如通过这样可以使在过渡呼吸期间的呼出气CO2保持在期望水平，尽管改变了对患者的处理。通过在嘴部以及进一步在回路中分别利用测量设备7和16持续测量二氧化碳的浓度，能够掌握这种快速调节的正确功能。
通过根据本发明的设备，具体地通过应用循环鼓风机来提供足够快的循环，并基于在管路系统中的至少两个位置处的测量来控制通过旁路管路的气流的容积和通过吸附剂设备的气流的容积之间的比率，能够适当控制呼出气CO2，而无论过渡换气的程度如何。从而，对于结合呼出气CO2的测量以及由于应用循环鼓风机引起的系统的固有快速的再呼吸的程度，调节阀可以实现调整快于体内处理的改变。
在附图未示出的示例性的实施例中，可选地，调节设备也能设置在管路系统部11中，与吸附剂设备12串联。
在图2显示的示例性实施例中，靠近旁路管路13中的调节设备14，在管路系统部11中设置有另一调节设备17。
根据本发明提供了这样的设备，在该设备中，与吸附剂设备并联有旁路管路，更确切地旁路设置有设置在通过吸附剂设备的流中的调节设备，或者设置在通过旁路的流中的调节设备，利用该调节设备，能够调节患者再次吸入的二氧化碳（二氧化碳的再呼吸），利用该调节设备，能够将患者呼吸运动结束时呼吸气体中的二氧化碳量（呼出气CO2；呼气末CO2）调节至期望的生理水平，同时允许换气变化。
通过根据本发明的设备，利用增加的换气，能够增加供给至患者的气体或在给定的情况下增加供给至患者的蒸汽，从而实现患者更快的内洗。
进一步利用增加的换气，能够增加供给至系统的气体或在给定的情况下增加供给至系统的由患者释放的蒸汽，从而实现患者更快的冲洗。
Claims (20)
1.一种患者呼吸的设备，用于为患者吸入麻醉剂和给予治疗性吸入气体，所述设备具有：
管路系统，呼吸气体、麻醉性气体或治疗性气体能够在所述管路系统中循环；
用于根据呼吸模式而改变所述管路系统中的压力的薄膜或波纹管；
以及用于测量气体的流量和气体的成分的装置；
所述管路系统还设置有用于患者的连接装置；
用于各种气体成分的供给器；以及
管路系统部，在所述管路系统部中设置有用于在所述管路系统中移除患者呼出的二氧化碳的吸附剂设备；
其中，所述管路系统进一步设置有具有闭合装置的旁路管路，所述旁路管路将呼吸气体完全地或部分地引出具有所述吸附剂设备的所述管路系统部；
其特征在于，设置有控制单元，所述闭合装置通过所述控制单元对所述管路系统中的所述呼吸气体中二氧化碳的浓度的一次或多次测量来进行操作，其中所述管路系统设置有循环鼓风机，通过所述循环鼓风机，所述呼吸气体、所述麻醉性气体或所述治疗性气体能够在所述管路系统中沿一个方向循环。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述循环鼓风机的容量为每分钟15L至120L。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述循环鼓风机的容量为每分钟30L至60L。
4.根据权利要求1、2或3所述的设备，其特征在于，所述循环鼓风机的容量以如下方式适应所述管路系统的容量：所述呼吸气体、所述麻醉性气体或所述治疗性气体的一次循环的持续时间最多为10秒。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，一次循环的持续时间最多为5秒。
6.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，一次循环的持续时间最多为3秒。
7.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，一次循环的持续时间最多为2.5秒。
8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述循环鼓风机的容量为每分钟60L，而所述管路系统的容积为2.5L。
9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述循环鼓风机的容量为每分钟30L，而所述管路系统的容积为1.25L。
10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述循环鼓风机的容量为每分钟120L，而所述管路系统的容积为5L。
11.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述循环鼓风机的容量为每分钟15L，而所述管路系统的容积为0.625L。
12.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，在所述管路系统中的至少两个位置设置有用于测量所述呼吸气体、所述麻醉性气体或所述治疗性气体中的二氧化碳浓度的装置。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，用于测量所述呼吸气体、所述麻醉性气体或所述治疗性气体中的二氧化碳浓度的所述装置之一设置得接近所述用于患者的连接装置。
14.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，用于测量所述呼吸气体、所述麻醉性气体或所述治疗性气体中的二氧化碳浓度的所述装置之一设置在所述管路系统的、所述用于患者的连接装置之外的部分中。
15.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，用于测量所述呼吸气体、所述麻醉性气体或所述治疗性气体中的二氧化碳浓度的所述装置之一设置在所述管路系统的一部分中，从下游看时，所述一部分设置在所述薄膜或波纹管的后面。
16.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，设置有能够调节通过所述旁路管路和通过所述吸附剂设备的气流的容积之间的比率的装置。
17.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，所述能够调节通过所述旁路管路和通过所述吸附剂设备的气流的容积之间的比率的装置由设置在所述旁路管路中的调节设备形成。
18.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，所述能够调节通过所述旁路管路和通过所述吸附剂设备的气流的容积之间的比率的装置由设置在所述管路系统部或所述吸附剂设备中的调节设备形成。
19.根据权利要求17或18所述的设备，其特征在于，调节设备由调节阀形成。
20.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述旁路管路平行于具有二氧化碳吸附剂设备的所述管路系统部延伸。
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