CN102711886A - 用于在并行对象中同时进行肺功能评估的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种肺功能评估系统、机械通气器和允许同时进行测量肺功能并同时将机械通气提供给需要一个气体源的多个对象的方法。
Description
技术领域
本发明总体涉及一种肺功能评估系统。本发明更确切地涉及医疗研究中用于机械通气和肺功能评估的装置,特别是允许需要一个单独流动源的多个并行对象的肺功能的同时机械通气和侵入式测量。
背景技术
全世界亿万人每天遭受着呼吸道疾病。根据最新的世界卫生组织估计(2007),当前30亿人患有哮喘,而21亿人患有慢性阻塞性肺病,而上百万人患有过敏性鼻炎及其它通常不可诊断的呼吸道疾病。因此,对呼吸道疾病的研究是一个非常重要且活跃的领域。
当前具有在麻醉的被机械通气的实验动物中侵入式地测量肺功能的很多种公开的设备和方法,其中所述实验动物包括但不限于老鼠、小鼠、豚鼠、兔子和灵长类动物。就申请人的知识所及,所有这些方法对于每一个对象来说都需要一个独立的硬件设置。因此,每一个动物的气道开口连接到单独的通气器回路,并且对于每一个对象,通过整体分离的多组传感器采集原始数据。另外,对于每一个对象,通过单独的雾化装置操纵吸入气雾剂。
用于测量被麻醉的机械通气实验动物中的肺功能的一种具体技术是由当机械通气被简短暂停并且通过适当的装置将预定流、体积或压力波形施加到对象的气道开口上时根据采集的少量有限数据组计算呼吸系统的输入阻抗。基于理想测量的精确性质,该波形可能包括单一频率或较宽的混合频率。这种方法通常被称为强迫振荡系统(FOT)。就申请人的知识所及,迄今为止形成或提出的所有FOT系统对于每一个对象来说都需要一个振荡器装置。
对于每一个对象需要独立的通气器和/或振荡器系统相当大地限制了对学术协定的控制和实验效率。因此,研究人员当前被迫在以下选项之间做出选择,其中以下选项中的每一个都具有其截然不同的缺点:
1.在单个装置上顺序地研究对象通常需要许多天来对所有对象完成实验,这可能导致提高最终数据的可变性。可变性例如可能由于当在一天中的不同时间获得测量时由对象的天然生理日循环造成的。在多天实验中,可变性还可能例如由诸如系统校准、麻醉、化合物制备等行为的不良再现、或由药理学化合物随时间的恶化造成的。此外,顺序地研究对象不适于需要在短期限内测量许多对象的研究,例如,幼兽出生之后的固定时间的研究或一大组对象在暴露于吸入毒素之后固定时间的研究。
2.在独立的并行装置上同时研究对象有助于规程的执行并允许对一天的时间和每天的可变性进行一些控制。然而,这种方法在系统或系统部件之间具有潜在的可变性,所述可变性包括但不限于所公开的同一类型的单独雾化装置之间的固有可变性。该方法还涉及相对较高的初始设备成本和操作支出。
3.回到对较简单的、非侵入式技术(例如双室体积描记术(DCP))或不受限制的全身体积描记术(UWP),其允许以相对较低的成本实现较高的生产量。然而,由这些技术提供的测量通常不准确、不详细并且不可再现,从而导致研究组的更大的可变性和更差的统计差别。科技出版物表明,由于缺乏灵敏度和专门性,这些非侵入式技术中的一些可能会进行错误检测或者完全遗漏干涉的影响。
因此,需要一种在多个对象中同时进行肺功能评估的改进系统和方法。
发明内容
本发明的目的是提出一种满足上述要求中的至少一个的肺功能评估系统和方法。
本发明的目的是提供一种用于将机械通气提供给至少两个对象的设备,该设备包括:
迫使气体通过导管的一个可控制流动源;
并行设置的至少两个对象位置,每一个位置适于容纳一个对象;
至少两个套管,每一套管能够插入到一个对象的气道开口中;
至少两个Y形导管,每一个具有第一端部、第二端部和干线,所述干线能够连接到每一个套管;
至少两个对称的吸气导管,每一个具有第一端部和第二端部,所述第一端部能够连接到流动源,并且所述第二端部连接到每一个Y形导管的第一端部,以允许来自所述流动源的气体通过所述套管被输送到所述对象;
以及
至少两个呼气导管,每一个具有第一端部和第二端部,每一个呼气导管的第一端部连接到Y形导管的第二端部,并且每一个呼气导管具有连接到所述呼气导管的呼气阀,所述呼气阀能够在关闭位置与打开位置之间移动,从而允许所述对象通过所述套管呼出气体。
本发明的另一个方面提供一种用于将机械通气提供给对象的方法,所述方法包括以下步骤:
a)从流动源供应气体;
b)通过至少两个对称的吸气导管将来自所述流动源的气体输送到并行设置的至少两个对象,每一个对称的导管连接到一个对象;
c)启动至少两个呼气阀以打开能够连接到所述对象的至少两个呼气导管;
d)在一段时间内重复步骤b)和c)。
本发明的另一个方面提供一种用于评估肺功能的方法,所述方法包括以下步骤:
a)提供一设备,所述设备包括:
迫使气体通过导管的一个可控制流动源;
并行设置的至少两个对象位置,每一个位置适于容纳一个对象;
至少两个套管,每一套管能够插入到一个对象的气道开口中;
至少两个Y形导管,每一个具有第一端部、第二端部和干线,所述干线能够连接到每一个套管;
至少两个对称的吸气导管,每一个具有第一端部和第二端部,所述第一端部能够连接到流动源,并且所述第二端部连接到每一个Y形导管的第一端部,以允许来自所述流动源的气体通过所述套管被输送到所述对象;
至少两个呼气导管,每一个具有第一端部和第二端部,每一个呼气导管的第一端部连接到Y形导管的第二端部,并且每一个呼气导管具有连接到所述呼气导管的呼气阀,所述呼气阀能够在关闭位置与打开位置之间移动,从而允许对象通过所述套管呼出气体;
至少两个肺通气测量装置,每一个连接到相应的对象位置;以及
共用的吸气压力传感器,所述共用的吸气压力传感器定位在吸气导管之间的分支点处;
b)执行校准策略以通过将来自可控制流动源的振荡气流提供给至少两个对象位置来表现每一个吸气通道的特点,所述通道包括吸气导管、Y形导管的第一端部和套管,所述校准测量包括以下步骤:
b1)在整个振荡期间测量吸气导管之间的分支点处的压力;
b2)在整个振荡期间通过通气测量装置测量对象位置处的各个流量;
c)为每一个吸气通道计算校准阻抗,作为在分支点处的压力相对于在对象位置处的相应流动的频域比值;
d)使对象进入对象位置;
e)通过将来自可控制流动源的振荡气流提供到至少两个对象位置执行测量策略,所述测量包括以下步骤:
e1)在整个振荡期间测量吸气导管之间的分支点处的压力;
e2)在整个振荡期间通过通气测量装置测量对象位置处的各个流量;
h)根据以下公式计算对每一个对象的各个阻抗:
其中Ztr,k是对象在位置k处的传输阻抗,Pinsp是分支点处的压力,Vk是由流量测量装置在位置k处获得的校准流量,以及Zcal,k是给定通道的校准阻抗。
附图说明
以下参照附图给出本发明的优选实施例的非限制性说明。
图1是根据本发明优选实施例的系统的示意图;
图2是用于图1中所示的系统的校准(a)和测量(b)的系统动力学模型的等效电路的示意图;
图3包括显示对由来自传统的FOT的输入阻抗和使用根据本发明的优选实施例的方法的传输阻抗获得的吸入MCh的响应的曲线图;
图4包括显示对通过根据本发明的优选实施例的方法使用两个并行测量位置由并行传输阻抗获得的吸入MCh的响应的曲线图;和
图5包括显示通过根据本发明的优选实施例的方法使用两个并行测量位置在基线处的并行传输阻抗的实部(R)和虚部(X)的曲线图。
具体实施方式
本发明的设备评估肺功能和/或将机械通气提供给需要一个流动源的许多对象。本发明的对象包括啮齿类动物、灵长类动物、犬科动物、猫科动物、羊类和牛类。对象并行设置并通过对称导管连接到共用的流动源。对称导管具有相同的机械性能,从而允许对肺功能进行确切以及可再现的评估和/或将可再现的机械通气提供给不同对象。
本发明的一方面提供一种用于将机械通气提供给至少两个对象的设备,所述设备包括:
迫使气体通过导管的一个可控制流动源;
并行设置的至少两个对象位置,每一个位置适于容纳一个对象;
至少两个套管,每一套管能够插入到一个对象的气道开口中;
至少两个Y形导管,每一个具有第一端部、第二端部和干线,所述干线能够连接到每一个套管;
至少两个对称的吸气导管,每一个具有第一端部和第二端部,所述第一端部能够连接到流动源,并且所述第二端部连接到每一个Y形导管的第一端部,以允许来自所述流动源的气体通过所述套管被输送到所述对象;以及
至少两个呼气导管,每一个具有第一端部和第二端部,每一个呼气导管的第一端部连接到Y形导管的第二端部,并且每一个呼气导管具有连接到所述呼气导管的呼气阀,所述呼气阀能够在关闭位置与打开位置之间移动,从而允许所述对象通过所述套管呼出气体。
优选地,所述设备还包括至少两个肺通气测量装置,所述至少两个肺通气测量装置每一个连接到相应的对象位置。
优选地,所述肺通气测量装置包括胸腔壁移动测量装置。
优选地,每一胸腔壁移动测量装置包括封闭室,所述封闭室包括通向大气的单个端口,所述封闭室装有测量流入和流出所述封闭室的流量的流量传感器。
优选地,所述设备包括至少两个吸气阀,每一个吸气阀都被集成到相应的吸气导管中。
优选地,所述设备还包括雾化器,所述雾化器连接在所述流动源的下游以在将气体供应在吸气导管内之前使气体富有气溶胶。
优选地,所述气溶胶是醋甲胆碱、乙酰胆碱、卵清蛋白、组胺、盐、氯化氨基甲酰胆碱或药理学支气管扩张药。
优选地,所述流动源包括连接到气体源的活塞,所述活塞将气体注入到吸气导管中。
优选地,所述流动源还包括连接到活塞的中心吸气阀和进气阀。
优选地,所述设备还包括共用的吸气压力传感器,所述共用的吸气压力传感器位于所述流动源的下游以测量吸气导管内的压力。
优选地,所述传感器定位在吸气导管之间的分支点处。
优选地,所述呼气导管是对称的,并且所述呼气导管的第二端部通过呼气歧管连接到用于施加呼气末正压的装置。
优选地,所述用于施加呼气末正压的装置包括:
比例阀;
测量呼气歧管内的压力的呼气压力传感器;和
控制器,用于通过控制所述比例阀在整个呼气阶段保持呼气歧管内的恒定呼气末正压。
本发明还提供一种用于将机械通气提供给对象的方法,该方法包括以下步骤:
a)从流动源供应气体;
b)通过至少两个对称的吸气导管将来自所述流动源的气体输送到并行设置的至少两个对象,每一个对称的导管连接到一个对象;
c)启动至少两个呼气阀以打开能够连接到所述对象的至少两个呼气导管;
d)在一段时间内重复步骤b)和c)。
所述方法优选地在步骤d)之前还包括以下步骤:
C1)通过连接到所述至少两个呼气导管的压力传感器测量呼气导管内的终末呼气压;
C2)在启动呼气阀时并通过控制将至少两个呼气导管连接在一起的比例阀保持呼气导管内的恒定正呼气压力。
所述方法优选地还包括以下步骤:调节至少两个吸气阀,每一个阀连接到相应的对称吸气导管,并且每一个阀被控制以允许将相等的潮气量输送给所述对象。
本发明还提供一种用于评估肺功能的方法,该方法包括以下步骤:
a)提供一设备,所述设备包括:
迫使气体通过导管的一个可控制流动源;
并行设置的至少两个对象位置,所述每一个位置适于容纳一个对象;
至少两个套管,每一套管能够插入到一个对象的气道开口中;
至少两个Y形导管,每一个具有第一端部、第二端部和干线,所述干线能够连接到每一个套管;
至少两个对称的吸气导管,每一个具有第一端部和第二端部,所述第一端部能够连接到流动源,并且所述第二端部连接到每一个Y形导管的第一端部,以允许来自所述流动源的气体通过所述套管被输送到所述对象;
至少两个呼气导管,每一个具有第一端部和第二端部,每一个呼气导管的第一端部连接到Y形导管的第二端部,并且每一个呼气导管具有连接到所述呼气导管的呼气阀,所述呼气阀能够在关闭位置与打开位置之间移动,从而允许所述对象通过所述套管呼出气体;
至少两个肺通气测量装置,每一个连接到相应的对象位置;以及
共用的吸气压力传感器,定位在吸气导管之间的分支点处;
b)执行校准策略以通过将来自可控制流动源的振荡气流提供给至少两个对象位置来表现每一个吸气通道的特点,所述通道包括吸气导管、Y形导管的第一端部和套管,所述校准测量包括以下步骤:
b1)在整个振荡期间测量吸气导管之间的分支点处的压力;
b2)在整个振荡期间通过通气测量装置测量对象位置处的各个流量;
c)为每一个吸气通道计算校准阻抗,作为在分支点处的压力相对于在对象位置处的相应流量的频域比值;
d)使对象进入对象位置;
e)通过将来自可控制流动源的振荡气流提供给至少两个对象位置执行测量策略,所述测量包括以下步骤:
e1)在整个振荡期间测量吸气导管之间的分支点处的压力;
e2)在整个振荡期间用通气测量装置测量对象位置处的各个流量;
h)根据以下公式对每一个对象计算各个的阻抗:
其中Ztr,k是对象在位置k处的传输阻抗,Pinsp是分支点处的压力,Vk是由流量测量装置在位置k处获得的校准流量,以及Zcal,k是给定通道的校准阻抗。
优选地,在步骤b)和e)中的所述振荡气流被控制以再现预定流速、体积或压力波形。
优选地,所述波形以单一频率或较宽的混合频率变化。
以下参照图1,显示了机械通气器系统5,其中至少两个对象100并行设置。设置单个流动源3以将机械通气施加给对象。在一个实施例中,流动源3将气体提供给对象,但是本领域的技术人员将理解流动源可能由外界空气提供。具有相同的机械性能的至少两个对称的吸气导管41连接到流动源3。吸气导管41每一个具有第一端部40和第二端部42。第一端部40连接到流动源3以便将气体输送到吸气导管41中。第一端部40连接到共用的适当的压力传感器42以测量导管41内的压力(Pinsp)。吸气导管41的第二端部42每一个都连接到Y形导管71。在一个实施例中,单独的吸气阀43连接到吸气导管41中的每一个以单独地控制用于每一个对象的吸气流。单独的吸气阀43可在关闭位置与打开位置之间移动,所述关闭位置和所述打开位置允许相等的潮气量被输送给对象(如果这种特征是期望的)。
机械通气器5还包括至少两个Y形导管71,一个Y形导管71用于每一个对象。这些Y形导管将来自吸气导管41的气体输送到对象100。另外,这些Y形导管允许呼出的气体被引导到除了呼入气体导管之外的不同导管,从而允许对呼出气体的压力进行控制。每一个Y形导管71具有第一端部72、第二端部74和干线76。第一端部72每一个连接到吸气导管41的第二端部42。Y形导管71的第二端部74每一个连接到呼气导管51,并且干线76每一个通过插管或气管切开套管70连接到对象100。套管70被定位成靠近对象的气道开口以最小化通气器死腔。
机械通气器5还包括至少两个呼气导管51;一个呼气导管用于每一个对象。呼气导管51任选地是对称的,并且可以具有相同的机械性能。每一个呼气导管51具有第一端部52和第二端部54。第二端部54每一个连接到Y形导管的第二端部74,从而允许来自对象的呼出气体被引导到呼出导管51。呼气导管51的第一端部52连接到共用的比例阀60。伺服控制器61连接到比例阀60,从而基于从连接到呼气导管51的压力传感器62获得的呼气导管51中的压力的测量值(Pexp)保持整个呼气阶段的恒定的呼气末正压(PEEP)。每一个呼气导管51包括连接到所述呼气导管51的单独呼气阀63。呼气阀63避免在吸气阶段期间在各个对象的气道开口之间的分流通道。
每一个对象100占据用于监控胸腔壁位移的一个对象位置。
机械通气器5可以被修改以评估需要一个流动源的多个对象的肺功能。对象并行设置并连接到如上所述的对称的吸气导管和呼气导管。为了评估肺功能,机械通气器5的几个元件被修改。根据操作者企图使用的技术(例如,FOT策略),流动源3将气体供应给系统5。在一个实施例中,流动源包括由进气阀20控制的进气口21。在启动阀20时,连接到进气口21的气缸13被重新填充有新鲜的气体。由线性致动器11构成的计算机控制的活塞泵10将活塞12驱动到气缸13中。流动源还包括中心吸气阀30,在将气体压缩到气缸13中时,所述中心吸气阀30控制气体进入系统5中。将要被注入到系统5中的气体的参数(预定流量、体积或压力波形、单一频率或较宽的混合频率)取决于操作者旨在使用的技术。本领域的技术人员会知晓这些参数,并且还会认识到任何其它已知的可控制流动源能够适于实现相同的目的。
当评估肺功能时,对于在相应的对象位置处的每一个对象100测量胸腔壁位移。在优选的实施例中,每一个对象100放置在单独的体容积描记器80中。为了获得各个流量数据,每一个体容积描记器80连接到流量传感器81和压差传感器82。在一个实施例中,流量传感器81是呼吸气流流速计。选择体容积描记器体积和呼吸气流流速计电阻以确保对充分高的频率的平坦的频率响应,使得在体容积描记器(V)内外测量的流量提供有效并且准确估算的胸腔壁位移。
在一个实施例中,雾化器31连接到流动源以在注入到吸气导管中之前使气体富有气溶胶。可以使用诸如醋甲胆碱、组胺、盐、氯化氨基甲酰胆碱和乙酰胆碱的任何适当的气溶胶。
假设对对象如下执行机械通气。气体首先从流动源被供应并被提供给并行设置的对象。气体流入到将对象连接到流动源的对称的吸气导管中。吸气导管41是对称的,各个吸气流动通道之间的差异可忽略不计,并且输送给各个对象的相对潮气量仅取决于其相对肺结构。如果所有对象具有相同的肺结构,则所述所有对象将容纳相同的潮气量。然而,如果一半对象具有稠厚为另一半的两倍的肺,则该对象将只容纳一半的潮气量。在这种不均匀的情况中,控制各个吸气阀43的智能计算机可以用来缩短用于更多适应对象的吸气,从而允许将相等的潮气量被输送给不均匀组的对象。
在吸气周期结束时,气体则从对象100被呼出,流入到套管70、Y形导管71的干线76和Y形导管的第二端部74中并到达呼气导管51。比例阀60根据需要打开以使呼气导管51中的压力达到期望的PEEP水平,然后调节所述比例阀的开口度以在整个呼气阶段保持PEEP水平。在一个实施例中,进气阀20然后打开,并且活塞12缩回以使气缸13重新填充有新鲜的气体并准备下一个吸气阶段以重复所述周期持续期望的时间段。在一个实施例中,连接到吸气导管41的吸气阀43在吸气周期结束时被关闭,或者吸气阀43被调节以提供输送给对象的相等的潮气量。
测量肺功能需要每一个对象的呼吸系统两端的压降知识。在准备这种测量中,在任何给定实验开始时执行动态校准策略,以单独地表现每一个吸气通道的特点,包括套管70。在校准策略期间,除了对象100没有连接到套管70之外,系统与封闭的室80组装在一起。单独的呼气阀63在整个校准策略期间被关闭以根据图2(a)中所示的等效电路模拟系统动力学。假设与由吸气导管41和套管70限定的吸气通道的电阻相比较,呼吸气流流速计电阻可忽略不计,则来自Pinsp的任意给定通道k(Zca1,k,90)的校准阻抗和从相应的脉搏计(Vcalk)获得的校准流量可以根据以下公式被计算:
对于通过连接到套管70的对象100在剩余的实验中获得的任意进一步的记录,可以根据图2(b)模拟系统动力学,并且对象k的呼吸系统的传输阻抗(Ztr,k)可以根据以下公式被计算:
该公式易于被重新布置为:
基于应用,呼吸机构的参数模型还可以用于以更节简的形式表示这些数据。
一旦校准阻抗被测量,则可以在机械通气期间执行肺功能评估。在这种情况下,除了测量策略步骤被用来记录和分割在机械通气期间获得的压力和流量数据的一连串步骤替换之外,执行与评估肺功能的方法相关联的步骤。
虽然图1仅显示了两个并行对象,但是在不背离本发明的保护范围或精神的情况下,上述原理容易地拓展到更多并行的对象。
本发明的机械通气器和肺功能系统提供许多对象的肺功能的同步机械通气和同步测量。同时评估肺功能和将机械通气提供给许多对象允许研究人员在较短时间段内研究更多数量的对象。另外,可以同时研究许多对象,从而防止对象的生理日循环可变性和不同系统的可变性。因此,本发明的系统允许从所研究的不同对象获得的结果之间的更准确的比较。
示例
使用一群四个首次用于实验的A/J老鼠执行初步证实实验。在第一组测量中,根据本发明的系统通过传输阻抗(◆)和从图3中所示的传统的FOT获得的输入阻抗(■)同时捕获各个老鼠响应于呼入的醋甲胆碱(MCh)要求的呼吸机构。两个技术实际上产生相同的结果。
在第二组测量中,使用本发明的系统通过两个并行测量位置,即,通过测量连续多组的两个并行老鼠,测量八个首次用于实验的A/J老鼠的MCh剂量反映,其中对于两个动物中的每一组来说,机械通气、强迫振荡波形和气溶胶所有皆由单个装置来提供。来自这些动物的数据根据在记录期间放置对象的测量位置被分组,从而产生每组四个动物。如图4所示,两组显示出彼此没有差异,并且所述结果与在单个动物(图)中获得的结果进行比较。图5中显示了从每一组的基线记录获得的完整的传输阻抗。
所有对象显示在其位于装置上的整个期间被充分通气,并且没有动物显示粘膜薄膜变色的任何迹象或其它不足气体交换的迹象。对象与组之间的可变性能够与通常在肺功能研究中观察到的正常生理可变性进行比较。这些数据显示机械通气和雾化气溶胶要求被充分分配给并行的对象。
总之,这些数据证明本发明的系统允许以通过诸如活塞泵和气溶胶发生器的单个供气系统测量并行对象的传输阻抗的方式有效并且准确地机械通气、气溶胶管理和肺功能的测量。
虽然这里已经详细地说明并且在附图中显示了本发明的优选实施例,但是要理解的是本发明不局限于这些确切的实施例,并且在不背离本发明的保护范围或精神的情况下可以对本发明进行各种改变和修改。
Claims (19)
1.一种用于将机械通气提供给至少两个对象的设备,所述设备包括:
迫使气体通过导管的一个可控制流动源;
并行或并联设置的至少两个对象位置,每一个位置适于容纳一个对象;
至少两个套管,每一套管能够插入到一个对象的气道开口中;
至少两个Y形导管,每一个具有第一端部、第二端部和干线,所述干线能够连接到每一个套管;
至少两个对称的吸气导管,每一个具有第一端部和第二端部,所述第一端部能够连接到流动源,并且所述第二端部连接到每一个Y形导管的第一端部,以允许来自所述流动源的气体通过所述套管被输送到所述对象;以及
至少两个呼气导管,每一个具有第一端部和第二端部,每一个呼气导管的第一端部连接到Y形导管的第二端部,并且每一个呼气导管具有连接到所述呼气导管的呼气阀,所述呼气阀能够在关闭位置与打开位置之间移动,从而允许所述对象通过所述套管呼出气体。
2.根据权利要求1所述的设备,还包括至少两个肺通气测量装置,所述至少两个肺通气测量装置每一个连接到相应的对象位置。
3.根据权利要求2所述的设备,其中,所述肺通气测量装置包括胸腔壁移动测量装置。
4.根据权利要求3所述的设备,其中,每一胸腔壁移动测量装置包括封闭室,所述封闭室包括通向大气的单个端口,所述封闭室装有测量流入和流出所述封闭室的流量的流量传感器。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的设备,还包括至少两个吸气阀,每一个吸气阀都被集成到相应的吸气导管中。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的设备,还包括雾化器,所述雾化器连接在所述流动源的下游以在将气体供应到吸气导管内之前使气体富有气溶胶。
7.根据权利要求6所述的设备,其中,所述气溶胶是醋甲胆碱、乙酰胆碱、卵清蛋白、组胺、盐、氯化氨基甲酰胆碱或药理学支气管扩张药。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的设备,其中,所述流动源包括连接到气体源的活塞,所述活塞将气体注入到吸气导管中。
9.根据权利要求8所述的设备,其中,所述流动源还包括连接到活塞的中心吸气阀和进气阀。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的设备,还包括共用的吸气压力传感器,所述共用的吸气压力传感器位于所述流动源的下游以测量吸气导管内的压力。
11.根据权利要求10所述的设备,其中,所述传感器定位在吸气导管之间的分支点处。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的设备,其中,所述呼气导管是对称的,并且所述呼气导管的第二端部通过呼气歧管连接到用于施加呼气末正压的装置。
13.根据权利要求12所述的设备,其中,所述用于施加呼气末正压的装置包括:
比例阀;
测量呼气歧管内的压力的呼气压力传感器;和
控制器,用于通过控制所述比例阀在整个呼气阶段保持呼气歧管内的恒定呼气末正压。
14.一种用于将机械通气提供给对象的方法,所述方法包括以下步骤:
a)从流动源供应气体;
e)通过至少两个对称的吸气导管将来自所述流动源的气体输送到并行或并联设置的至少两个对象,每一个对称的导管连接到一个对象;
f)启动至少两个呼气阀以打开能够连接到所述对象的至少两个呼气导管;
g)在一段时间重复步骤b)和c)。
15.根据权利要求14所述的方法,在步骤d)之前还包括以下步骤:
C1)通过连接到至少两个呼气导管的压力传感器测量呼气导管内的终末呼气压;
C2)启动呼气阀并通过控制将至少两个呼气导管连接在一起的比例阀以保持呼气导管内的恒定正呼气压力。
16.根据权利要求14所述的方法,还包括以下步骤:
调节至少两个吸气阀,每一个阀连接到相应的对称吸气导管,并且每一个阀被控制以允许将相等的潮气量输送给所述对象。
17.一种用于评估肺功能的方法,所述方法包括以下步骤:
a)提供设备,所述设备包括:
迫使气体通过导管的一个可控制流动源;
并行或并联设置的至少两个对象位置,每一个位置适于容纳一个对象;
至少两个套管,每一套管能够插入到一个对象的气道开口中;
至少两个Y形导管,每一个具有第一端部、第二端部和干线,所述干线能够连接到每一个套管;
至少两个对称的吸气导管,每一个具有第一端部和第二端部,所述第一端部能够连接到流动源,并且所述第二端部连接到每一个Y形导管的第一端部,以允许来自所述流动源的气体通过所述套管被输送到所述对象;
至少两个呼气导管,每一个具有第一端部和第二端部,每一个呼气导管的第一端部连接到Y形导管的第二端部,并且每一个呼气导管具有连接到所述呼气导管的呼气阀,所述呼气阀能够在关闭位置与打开位置之间移动,从而允许所述对象通过所述套管呼出气体;
至少两个肺通气测量装置,所述至少两个肺通气测量装置每一个连接到相应的对象位置;以及
共用的吸气压力传感器,所述共用的吸气压力传感器定位在吸气导管之间的分支点处;
b)执行校准策略以通过将来自可控制流动源的振荡气流提供给至少两个对象位置来表现每一个吸气通道的特点,所述通道包括吸气导管、Y形导管的第一端部和套管,所述校准测量包括以下步骤:
b1)在整个振荡期间测量吸气导管之间的分支点处的压力;
b2)在整个振荡期间用通气测量装置测量对象位置处的各个流量;
c)为每一个吸气通道计算校准阻抗,作为在分支点处的压力相对于在对象位置处的相应流量的频域比值;
d)使对象进入对象位置;
e)通过将来自可控制流动源的振荡气流提供给至少两个对象位置执行测量策略,所述测量包括以下步骤:
e1)在整个振荡期间测量吸气导管之间的分支点处的压力;
e2)在整个振荡期间通过通气测量装置测量对象位置处各个流量;
h)根据以下公式对每一个对象计算各个阻抗:
其中Ztr,k是对象在位置k处的传输阻抗,Pinsp是分支点处的压力,Vk是由流量测量装置在位置k处获得的校准流量,以及Zcal,k是给定通道的校准阻抗。
18.根据权利要求17所述的方法,其中,在步骤b)和e)中的所述振荡气流被控制以再现预定流量、体积或压力波形。
19.根据权利要求18所述的方法,其中,所述波形以单一频率或较宽的混合频率变化。
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