CN102933250A - 用于给借助呼吸装置人工呼吸的病人施加至少一种医疗气体的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

用于给借助呼吸装置（12）人工呼吸的病人（14）施加至少一种医疗气体（NO）的装置和方法。呼吸装置（12）在输入导管（24）中产生呼吸气体流（O2/N2）。医疗气体（NO）的气体脉冲输送给该呼吸气体流。所述气体脉冲借助至少两个并联布置的调节构件（54至60）产生并且导入病人输入导管（30）中。在此首先确定病人（14）的至少一个未来的吸气阶段的开始时间。接着借助控制单元（48）控制调节构件（54至60），使得在所述未来的吸气阶段的所确定的开始时将气体脉冲导入到病人输入导管（30）中。为了在非常短的吸气时间中无延迟地导入医疗气体，使用氮气（N2）或氦气（He）作为有效物质（NO）的载体气体。

Description

用于给借助呼吸装置人工呼吸的病人施加至少一种医疗气体的方法和装置
技术领域
本发明涉及用于给人工呼吸的病人施加至少一种医疗气体的方法和装置。呼吸装置在输送呼吸气体的第一导管中产生呼吸气体流。在所述呼吸气体流中添加预定量的需要施加的医疗气体。通过第二导管至少导出由病人呼出的气体和未被病人吸入的从呼吸装置引入到第一导管中的呼吸气体的份额以及导入到病人输入导管中的医疗气体。
背景技术
从EP 0 937 479 B1、EP 0 937 479 B1、US 5,558,083、EP 0 786 264B1、EP 1516 639 B1和EP 0 723 466 B1已知用于将连续和脉动地时间变化的一氧化氮输送给人工呼吸的病人的装置和方法。在此设置用于调节一氧化氮量的调节阀，但所述调节阀总是受结构限制地在具体给定的压力关系下允许每时间单位的确定的气体量通过。因此人们依赖于，在对于所述装置合适的情况中提供医疗气体，并且在调节构件的打开状态中将对于治疗合适的气体量提供给病人。但值得期望的是，在需要时使人工呼吸的病人连续地或逐步地戒除医疗气体的有效成分，并且减小每时间单位施加的医疗气体的气体量。因此在高的通过气体源提供的医疗气体浓度和非常低的需要输送的气体量时，需要小的气体量的准确配量，相反地，在气体源具有小的医疗气体浓度并且施加相对大的医疗气体量时，必须借助调节构件将明显较多的气体量引入到第一导管中。
发明内容
本发明的任务是，给出用于给借助呼吸装置人工呼吸的病人施加至少一种医疗气体的方法和装置，其中，需要施加的气体量可简单地调节。
该任务通过具有权利要求1的特征的方法和通过具有独立装置权利要求的特征的装置解决。本发明有利的进一步构成在从属权利要求中给出。
通过用于给借助呼吸装置人工呼吸的病人施加至少一种医疗气体的所述方法和所述装置实现，通过两个并联布置的调节构件可分别将医疗气体引入在第一导管中的在那里由呼吸装置产生的呼吸气体流中并且这样输送给病人。通过打开所述调节构件中的一个或打开两个调节构件以产生气体脉冲，可在对脉冲长度和脉冲序列进行相应选择的情况下调节引入病人输入导管的医疗气体的量、尤其是体积。在此首先确定病人的至少一个吸气阶段的开始时间。接着借助控制单元这样控制调节构件，使得在所述吸气阶段的所确定的开始时将气体脉冲导入到病人输入导管中。
在吸气阶段开始时的导入可以理解为正好在吸气阶段的开始时间或以在吸气阶段开始之后预设的时间间隔的导入。在此尤其是这样选择所述时间间隔，使得在吸气阶段期间、优选在吸气阶段的前三分之一中导入气体脉冲。
优选在吸气阶段期间只导入所述气体脉冲。在接着吸气阶段的呼吸停顿阶段和接着呼吸停顿阶段的呼气阶段尤其是不导入医疗气体。由此实现，在吸气阶段期间需要被病人接收的总的气体已经在吸气阶段的开始时输送给呼吸气体并且可被病人接收。因此一方面在呼吸停顿阶段和/或呼气阶段期间不会浪费医疗气体，并且另一方面医疗气体因此能深入肺中并由此被更好地接收。
医疗气体尤其是冲击式地在吸气阶段的开始时被输送，由此从吸气阶段开始，可能多的医疗气体可被病人接收。冲击式的输送尤其是理解为，需要输送的医疗气体量以大的体积流量在尽可能短的时间内输送。
通过对调节构件的尺寸的适当选择，以这种方式也能使用具有不同的医疗气体浓度的气体源，而不需要对用于施加医疗气体的装置作结构上的改变。因此所述方法和所述装置提供了需要施加的气体量在大的调节范围中的可变调节并因此提供了宽的浓度范围。一直到人工呼吸的病人的呼吸道中，可测量通过气体脉冲引起的脉冲状的分压。
有利的是，借助控制单元这样控制调节构件，使得为气体脉冲确定的气体量和/或为气体脉冲确定的气体体积导入到病人输入导管中。由此能以简单的方式将对于施加需要的气体量或者说需要的气体体积引入到病人输入导管中。
特别有利的是，所述医疗气体包含NO（一氧化氮）。医疗气体尤其是作为NO（一氧化氮）和N2（氮气）的混合气提供。NO（一氧化氮）和He（氦气）的混合气也证实是特别有利的，因为尤其是通过氦气实现特别短的反应时间和响应时间。由此尤其是能在新生儿和早产儿中有效地施加呼吸气体和医疗气体的混合气的由这些病人吸入的相对小的量。
此外有利的是，设置多于两个并联布置的调节构件。在试验中证实，特别有利的是设置四个并联布置的调节构件，这样构造所述调节构件，使得所述调节构件的至少两个在打开状态中允许不同的气体量通过。所述并联布置的调节构件优选是阀并且接着也被称为阀组。
在此证实特别有利的是，在给定的压力关系时，在永久打开（以医疗空气测量）的情况下，第一阀具有0.16l/min的流量，第二阀具有1.6l/min的流量，并且第三和第四阀分别具有8l/min的流量。此外有利的是，使用这样的调节构件，其具有≤7ms的最短的可实现的打开时间，优选具有在4ms至7ms范围中的最短的可实现的打开时间。控制单元能将各阀单独地或任意组合地打开，从而在具体的实施例中，17.76l/min的最大流量是可能的。
特别有利的是，控制单元这样优化调节构件的打开，使得在一次呼吸中实现尽可能短的打开时间。由此实现医疗气体有针对性地喷射到呼吸过程的初始部分中。此外由此实现需要施加给病人的医疗气体的大的可调节的配量范围。
在一种实施形式中，在只打开一个具有0.16l/min的流量的阀时，每个气体脉冲7ms的打开时间每个呼吸过程理论上施加18.60μl的医疗气体。但由于需要的阀升程和/或响应延迟在实际的试验中以上述参数施加了13μl。即使在具有2ml的一次呼吸体积的早产儿中，由此在1000ppm的医疗气体输出浓度时可调节0.1ppm的小浓度。由此可在医疗气体的较高浓度的施加后逐步或连续地减小该施加直至大约每分钟676μl，从而能简单地使病人戒除所述医疗气体或其有效成分。此外通过使用多个并联的调节构件在现在常用的施加浓度、即目标浓度时也能够使用较高浓度的供应气体源，由此只需以较大的时间间隔更换所述供应气体源、尤其是供应贮气瓶，由此可降低物流和使用费用。可选地或附加地，通过本发明在临床上可获得较大的治疗浓度范围。
如已经提到的，有利的是，各调节构件在打开的状态中允许彼此不同的体积流量从气体源流至病人输入导管。在多于两个调节构件时有利的是，所述调节构件中的至少两个在打开状态中允许不同的体积流量从气体源流至病人输入导管。由此能以简单的方式调节相对大的浓度范围中的浓度。
特别有利的是，所述调节构件分别具有至少一个电磁阀。此外将节流孔板或其他的节流构件连接在至少一个调节构件上游和/或下游，用于限制流过所述调节构件的体积流量。电磁阀一方面成本低并且另一方面电磁阀具有相对短的响应时间。电磁阀尤其是被二位地控制，从而电磁阀在第一运行状态中完全关闭并且在第二运行状态中完全打开。通过所述用于限制流过调节构件的体积流量的节流构件可使用相同类型的调节构件、尤其是相同类型的电磁阀，通过设置不同的流动阻力，在打开状态中流过调节构件的体积流量不同。由此能以简单的方式产生不同的通过调节构件的体积流量。
在本发明的一种有利的进一步构成中，从第二导管取出气体。至少确定在被取出的气体中的医疗气体的份额和/或医疗气体的一种反应产物的份额。在此气体可通过测量导管从第二导管取出并且输送给用于至少检测医疗气体的份额和/或医疗气体的一种反应产物的份额的分析单元。尤其是可在一个吸气过程期间一次或多次地进行取出和检测，优选在每个吸气过程中重复进行取出和检测。由此可简单地确定、监测和/或调节在呼出气体中的医疗气体的浓度。测量导管的内径优选小于第一导管、第二导管和病人输入导管的直径。
此外有利的是，将所确定的医疗气体的份额作为实际值与额定值比较，并且在实际值相对于预设的额定值的确定的偏差时，对在气体脉冲中引入到病人输入导管中的医疗气体量依赖于比较结果进行适配。优选将在呼出气体中的医疗气体的份额调节到预设的额定值。由此需要施加给病人的医疗气体量能以简单的方式监测和/或保持恒定。如果附加于或代替医疗气体的份额的分析，分析医疗气体的一种反应产物的份额，有利的是，确定医疗气体的一种氧化产物的份额。如果使用一氧化氮（NO）作为医疗气体，则可确定尤其是氧化产物二氧化氮（NO2）的份额。确定的二氧化氮的份额可接着与允许的额定值比较。在超过额定值时，则可停止医疗气体向病人输入导管的导入或减小导入的医疗气体的体积。在呼吸气体中的二氧化氮浓度过高时可伤害病人，因此需要对其避免。
此外有利的是，呼吸装置确定关于人工呼吸的病人的呼吸的流动曲线的信息。控制单元依赖于该流动曲线确定吸气阶段的开始或确定未来的吸气阶段的开始时刻、优选确定未来的吸气阶段的开始时刻。通过由借助呼吸装置确定的流动曲线确定未来的吸气阶段的开始，不需要使用单独的用于确定未来的吸气阶段开始的传感器。尤其是不需要使用单独的附加的用于确定在连接件内和/或在病人输入导管内的压力关系的传感器。因此实现简单经济的构造。
在本发明的一种有利的实施形式中，确定多个吸气阶段的开始时间。分别在每个吸气阶段的开始时导入正好一个气体脉冲。因此实现，在每个吸气阶段开始时，对于接收需要施加的医疗气体量，所需要的医疗气体量可供使用，尤其是冲击式地可供使用。因此病人以每次呼吸可接收对于治疗优化的医疗气体量。
优选除了吸气阶段，由所述流动曲线确定至少一个呼气阶段和/或至少一个呼吸停顿阶段。在呼气阶段和呼吸停顿阶段期间都不向病人输入导管导入具有医疗气体的气体脉冲。因此避免医疗气体的浪费，因为在呼气阶段和呼吸停顿阶段期间医疗气体都不能被病人接收并因此可能未被利用地经由第二导管导出。
在本发明的一种优选实施形式中，确定含有关于至少两个之前的吸气阶段的时刻的信息的数据。依赖于所述数据确定未来的吸气阶段的开始时间。在本发明的一种特别优选的实施形式中，基于多于两个的之前的吸气阶段确定未来的吸气阶段的开始。为了确定吸气阶段的开始，尤其是确定在上两个吸气阶段的开始之间的间隔，并且通过将该间隔加到上一个吸气阶段的开始时刻得到未来的吸气阶段的开始。
在一种可选的实施形式中，也可由流动曲线的梯度确定吸气阶段的开始。在这种情况中，不是确定未来的吸气阶段的开始，而是确定当前的吸气阶段的开始。
此外有利的是，确定至少一个之前的吸气阶段的气体体积。控制单元依赖于该气体体积确定吸气阶段的气体体积，并且依赖于所确定的气体体积确定在吸气阶段的开始时通过气体脉冲导入的医疗气体量。有利的是，确定多个之前的吸气阶段的气体体积，并且依赖于所述多个之前的吸气阶段的气体体积确定未来的吸气阶段的气体体积并因此确定在吸气阶段期间需要导入的医疗气体量。为了确定未来的吸气阶段的气体体积，例如可对之前的呼吸阶段使用图形识别。可选地，可通过之前的各吸气阶段的之前的气体体积的求平均值确定未来的吸气阶段的气体体积。
需要导入的医疗气体量尤其是与吸气阶段的所确定的气体体积成比例地确定。之前一个吸气阶段的气体体积或之前多个吸气阶段的气体体积尤其是由借助呼吸装置确定的流动曲线确定。因此不需要设置附加的单独的用于确定气体体积的气体传感器。
作为电磁阀优选使用可在完全关闭和完全打开的位置之间切换的阀，所述阀可被二位地控制。
本发明尤其是能在新生儿科中使用，以借助一氧化氮治疗早产儿的肺高压。也施加一氧化氮，用于治疗器官移植后的病人。但本发明也可用于施加其他的气态药物。
依赖于临床的使用，一直到10%的吸入体积可来自用于提供气态药物的气体源。这种气体源也被称为添加剂气体源，因为它附加于呼吸气体源或氧气源被提供。在现有技术中存在的缺点通过本发明避免，所述缺点是，产生从病人吸气使用的呼吸气体的流速测量时刻直到机械调节用于导入医疗气体的调节阀的时间延迟，并且在动态流动曲线时出现在为病人提供的人工呼吸空气中施加的医疗气体的较强烈的波动。此外在已知的调节阀中，引导通过的医疗气体的调节范围相对大地受限。在允许大的医疗气体流量的阀中，小的流量只能相对不准确地调节。在本发明的另一种实施形式中，可通过多个气体脉冲实现向呼吸装置的包含第一导管、第二导管、病人输入导管的病人回路的呼吸空气中的不连续的输送。
附图说明
本发明的其他特征和优点由接着的说明得出，其借助实施例结合附图进一步说明本发明。附图如下：
图1用于给借助呼吸装置人工呼吸的病人施加至少一种医疗气体的装置的根据第一实施例的示意图；
图2用于施加医疗气体的施加装置的构件的示意图；
图3用于给借助呼吸装置人工呼吸的病人施加至少一种医疗气体的装置的根据本发明的第二实施例的示意图；
图4进行人工呼吸的病人的呼吸和医疗气体的施加的根据本发明的第一和第二实施例的时间变化图；
图5用于给借助呼吸装置人工呼吸的病人施加至少一种医疗气体的装置的根据本发明的第三实施例的示意图；
图6进行人工呼吸的病人的呼吸和医疗气体的施加的根据本发明的第三实施例的时间变化图；
图7进行人工呼吸的病人的呼吸和医疗气体的施加的根据本发明的第四实施例的时间变化图；
图8用于给借助呼吸装置人工呼吸的病人施加至少一种医疗气体的装置的根据本发明的第五实施例的示意图；
图9用于给借助呼吸装置人工呼吸的病人施加至少一种医疗气体的装置的根据本发明的第六实施例的示意图；
图10进行人工呼吸的病人的呼吸和借助按图8或图9的装置的医疗气体的施加的时间变化图。
具体实施方式
图1示出用于给借助呼吸装置12人工呼吸的病人14施加至少一种医疗气体的装置10的根据本发明的第一实施例的示意图。在该实施例中使用NO（一氧化氮）作为医疗气体。该气体在贮气瓶16中作为包括氮气N2和一氧化氮NO的混合气（NO/N2）提供。借助压力调节器18，NO/N2混合气以在压力调节器18上预设的额定压力经由连接软管22在配量装置20的接管C上输送给配量装置20。实现为呼吸空气软管的第一导管24从呼吸装置12引导至实现为Y形件的连接元件26。此外实现为排出空气软管的第二导管28和病人输入导管30与连接元件26连接。病人输入导管30在该实施例中与模拟病人14的、以可充气的气球32形式的测试肺连接。为了活着的病人14的人工呼吸，病人输入导管30的导向病人14的端部与呼吸面罩或与导入病人14呼吸道的管连接。排出空气软管28往回导向呼吸装置12，通过排出空气软管28回流的混合气被导出或在呼吸装置12中再次处理。呼吸装置12在该实施例中经由连接软管34与构造为贮气瓶36的气体源连接。贮气瓶36含有包括氧气（O2）和氮气（N2）的混合气（O2/N2）。混合气O2/N2借助压力调节器38限制到预设的额定值并且经由连接软管34输送给呼吸装置12。在其他的实施例中，氧气和氮气也可通过分开的气体源36提供，尤其是还通过医院的中央气体供应源提供。
呼吸装置12在呼吸空气软管24中产生恒定的呼吸气体流。借助配量装置20，为治疗病人而确定的医疗混合气NO/N2经由连接导管40输送给所述恒定的呼吸气体流。为此，配量装置20连续产生具有至少无关于病人呼吸频率的脉冲频率的气体脉冲。
此外，测量导管41与病人输入导管30连接并且将处于病人输入导管30中的混合气的至少一部分导向配量装置20的接管A。经由接管A输送给配量装置20的混合气由配量装置20的测量/分析单元44分析。
在图2中示出根据图1的配量装置20的构件的示意图。配量装置20由于在所述实施例中作为医疗气体使用的一氧化氮也被称为NO施加装置。配量装置20具有包括测量/分析单元44的第一模块42，该测量/分析单元分析经由接管A输送的混合气（O2/N2/NO）中的NO份额并且将相应的测量值传输给布置在第二模块46中的控制单元48。控制单元48与构造为人机接口的操作单元50连接。操作单元50优选实现为触摸屏。通过操作单元50可调节配量装置20的参数、尤其是额定值。此外可通过操作单元50的显示单元示出调节值、测量值和运行值。控制单元48优选通过未示出的数据线与呼吸装置12的控制单元连接。通过该数据线可在控制单元48与呼吸装置12的控制单元之间优选双向传输相关的参数测量值和其他信息。
配量装置20具有第三模块52，该第三模块在当前实施例中具有四个电磁阀54至60，医疗混合气NO/NO2经由接管C分别输送给所述电磁阀。在电磁阀54、60上游分别连接配量孔板62、64，以限制通过相应电磁阀54、56的流量。电磁阀54至60的输出端与接管B连接，从而电磁阀54至60并联。配量装置20的控制单元48可单独地控制电磁阀54至60、即单独或组合地打开所述电磁阀。因此通过打开一个阀56至60能够实现在接管C与接管B之间的气体通过并由此经由连接导管40将医疗气体NO导入呼吸气体导管24中。在接管C与接管B之间的流量可通过同时打开多个阀54至60而提高。此外医疗气体NO的施加量、即导入呼吸气体导管24中的量可通过合适地选择脉冲持续时间和/或通过合适地选择脉冲频率而调节。在此由各单独的阀56至60产生的气体脉冲可在优选相同的脉冲频率时具有不同的脉冲持续时间。具有并联布置的多个阀56至60的第三模块也被称为阀组52。具有四个电磁阀54至60的阀组52允许大的可调节的配量范围以及在使用具有不同的医疗气体输出浓度的气体源16时灵活适配需要施加的气体量。输出浓度优选作为参数通过操作单元50预设并且在计算脉冲持续时间和脉冲频率以产生需要施加的量时被考虑。
在当前实施例中，以医疗空气测量，电磁阀54具有0.16l/min的流量，电磁阀56具有1.6l/min的流量并且电磁阀58和60分别具有8l/min的流量。脉冲频率即节拍频率为104个气体脉冲/分钟，即每分钟104个脉冲。如果应施加较小量的医疗气体NO或者由于其它原因应选择较小节拍频率或较小脉冲频率，则脉冲频率可优选降低到52个气体脉冲/分钟或者26个气体脉冲/分钟。如果应选择较高的脉冲频率，则脉冲频率可以提高到208个气体脉冲/分钟。
借助在图1中示出的布置，在成人中施加40ppm的初始最大配量并且在小孩中施加20ppm的初始最大配量。在新生儿和早产儿中初始最大配量可较小。
为了病人的戒除，逐步地或连续地降低配量直到0.5ppm并且在早产儿中直到0.1ppm。在此在气体源26中的医疗气体的输出浓度优选为1000ppm。所有的配量数据都关于输送给Y形件26的带有引入的医疗气体的呼吸空气。
通常通过使用具有多个并联布置的阀54至60的阀组52，在现今常用的施加量时能够使用具有较高的医疗气体输出浓度的气体源16，所述医疗气体输出浓度优选直到2000ppm或直到4000ppm。与相同气体量的具有1000ppm的气体源相比，使输出浓度加倍时，使用寿命也加倍。可选地或附加地，使用阀组52提供了较大的治疗浓度范围。电磁阀54至60的最小打开持续时间在本实施例中为7ms。由此导入呼吸气体导管24的医疗气体NO的量可在大的范围中变化，从而产生大的可调节的治疗浓度范围。
图3示出用于给借助呼吸装置12人工呼吸的病人施加至少一种医疗气体的装置100的根据本发明的第二实施例的示意图。所述装置100在结构和功能上与根据图1的装置10一致。不同于图1，医疗气体一氧化氮（NO）作为包含一氧化氮（NO）和氦气（He）的混合气提供。优选混合气（NO/He）除了通常的杂质外由一氧化氮（NO）和氦气（He）组成。该混合气（NO/He）通过构造为贮气瓶的气体源102提供并且经由压力调节器18和连接导管22在接管C输送给配量装置20。通过一氧化氮（NO）和氦气（He）的混合气（NO/He）实现非常短的响应时间。产生的气体脉冲直接输入到呼吸气体导管24中。
在试验中已确定，通过使用一氧化氮和氦气的混合气（NO/He），与在根据图1的第一实施例中使用的一氧化氮和氮气的混合气（NO/N2）相比，实现一氧化氮和氦气的混合气（NO/He）的较小的压缩并因此实现气体脉冲向呼吸空气导管的直接导入。由此还能测量病人14的相应的脉冲状的分压提高，从而尤其是能察觉病人14的气体脉冲的脉冲频率。在根据图1的实施例中也能测量病人14的通过气体脉冲引起的分压提高。但在使用混合气NO/He时，在相同的气体脉冲时病人14的分压的提高以及在气体脉冲后分压的降低比使用混合气NO/N2时较陡。
在图4中示出进行人工呼吸的病人14的呼吸和医疗气体的以气体脉冲形式的施加的时间变化图。在上面的曲线图中，病人14的呼吸的时间变化作为体积流量Q示出。在t0与t1之间的时间间隔中发生病人14的第一吸气阶段。在时刻t1与t2之间的时间间隔中发生病人14的呼吸停顿。在时刻t2与t3之间发生病人14的第一呼气阶段并且在时刻t3与t4之间发生第二吸气阶段，该第二吸气阶段相比于第一吸气阶段较短。在时刻t4与t5之间发生第二呼气阶段。
在下面的第二个曲线图中，将借助配量装置20导入呼吸空气输入导管24的气体脉冲作为医疗气体NO的相关份额的体积流量示出。在此医疗气体的输送在该实施例中通过具有恒定的脉冲频率的气体脉冲并因此与病人14的呼吸频率无关地进行。
作为电磁阀优选使用可在完全关闭和完全打开的位置之间切换的阀，所述阀可被二位地控制。
本发明尤其是能在新生儿科中使用，以借助一氧化氮治疗早产儿的肺高压。也施加一氧化氮，用于治疗器官移植后的病人。但在所述实施例中描述的装置10、100也可用于施加其他的气态药物。
此外已知，借助比例阀依赖于借助流速计实际测量的呼吸空气流的流速将气态的药物与呼吸空气流混合。
在图5中示出另一个用于给借助呼吸装置12人工呼吸的病人14施加至少一种医疗气体的装置200的根据本发明的第三实施例的示意图。与根据图1和图3的实施例不同，进入呼吸装置12的病人回路部分、即进入呼吸空气软管24的医疗气体NO的配量与病人14的呼吸变化曲线成比例地进行。与根据图1和3的实施例不同，在第三实施例中依赖于呼吸阶段和/或呼吸阶段的变化曲线产生具有不同的气体体积的气体脉冲。
在呼吸装置12与配量装置20之间设置数据线和/或信号线202，通过所述数据线和/或信号线，配量装置20的控制单元48借助信号和/或数据传输关于人工呼吸的病人14的呼吸的实时流动曲线的信息。为了数据传输，可在应用实时数据传输协议的情况下使用尤其是实时的总线系统、例如CAN总线或串口、如USB接口或RS232接口。
将医疗气体导入呼吸空气输入导管24则这样进行，即在病人的呼吸阶段期间在输送的呼吸空气中含有较高的医疗气体浓度。在第三实施例的第一实施形式中，发出具有恒定的脉冲频率的气体脉冲，其中在病人14的吸气阶段期间每个气体脉冲放出的气体量比在病人14的呼吸停顿期间和呼气阶段期间较大。
可选地或附加地，在其他的实施形式中，在吸气阶段期间的脉冲频率可比呼气阶段期间和呼吸停顿时较大。此外在病人14的呼吸停顿中，可通过配量装置20中断医疗气体的输送。有利的是，借助通过控制单元44或呼吸装置12的控制单元实施的对气体脉冲和脉冲频率的优化相应地实现，激活的阀56至60在确定的脉冲频率内需要相对长的打开时间。所述脉冲频率优选为每分钟104个气体脉冲。仅当通过阀组52需要的医疗气体的气体流量大于或等于一个阀54至60的最大流量，从而通过该阀54至60的流量不可能足够施加需要的医疗气体量时，或者当该阀54至60不再可能关闭并因此不再可能产生气体脉冲时，才通过控制单元48控制一个附加的其他的阀54至60或代替第一阀54至60控制具有在打开状态中较大的流量的第二阀54至60。
在第四实施例中，与在图5中示出的实施例不同，医疗气体NO不作为一氧化氮和氮气的混合气（NO/N2）提供，而是作为一氧化氮（NO）和氦气（He）的混合气提供。与混合气（NO、He）有关的优点已经结合图3说明。在该第四实施例中，气体脉冲的产生如第三实施例结合图5说明的一样。
图6示出进行人工呼吸的病人14的呼吸的时间变化图和医疗气体（NO/N2）/（NO/He）的施加的时间变化图。在此在上面的曲线图中示出人工呼吸的病人14的呼吸空气流，与在图4中相似，并且在下面的曲线图中示出气体脉冲的时间变化，医疗气体NO或者说混合气（NO/N2）、（NO/He）通过所述气体脉冲输入呼吸气体输入导管24中。在此需要认识到，在示出的实施例中，在病人的吸气阶段期间，通过阀54至60或者说通过阀组52的气体流量在恒定的脉冲宽度时通过有目标地选择和/或组合不同的阀54至60而不同。
在图7中示出进行人工呼吸的病人14的呼吸和医疗气体的施加的根据本发明的第四实施例的时间变化图。第四实施例与在图6中示出的实施例这样区别，即在吸气阶段期间气体脉冲以比在呼气阶段期间较大的脉冲宽度施加。因此施加的医疗气体的量提高。由此尤其是在高的呼吸气体流速时也能实现施加的医疗气体量与流速成比例。
在其他的实施例中，在一个气体脉冲中施加的气体量也可这样进一步改变，即控制阀54至60以产生气体脉冲时所用的各个脉冲宽度是不同的，从而至少两个阀54至60发出不同脉冲宽度的气体脉冲。由此产生由不同脉冲宽度的两个分脉冲产生的总气体脉冲。总气体脉冲则具有阶梯的变化，其导入呼吸气体输入导管24中。在第三和第四实施例的具体实施形式中，在吸气阶段期间的脉冲频率是在呼气阶段中的两倍。例如在吸气阶段期间的脉冲频率可为每分钟208个气体脉冲，而在呼气阶段期间为每分钟104个气体脉冲。可选地，脉冲频率可在吸气阶段期间为每分钟104个气体脉冲而在呼气阶段期间为每分钟52个气体脉冲。依赖于在病人14的吸气过程开始时的吸入气体量的升高，即依赖于在吸气阶段开始时的流量和/或呼吸气体流的时间变化曲线，可经验性确定病人14一次吸气的长度和/或病人14的该次吸气的变化曲线，并且根据对一次吸气期间的每个气体脉冲估计的变化曲线确定通过该气体脉冲能导入到呼吸气体输入导管24中的气体量。所确定的气体量接着通过对电磁阀54至60的合适控制导入到呼吸气体输入导管24中。
在本发明的一种可选的实施形式中构造封闭的回路系统，从而由病人14呼出的混合气保留在封闭的回路系统中。因此未被病人接收的医疗气体也保留在回路系统中。这种封闭的回路尤其是在麻醉病人14时使用。在麻醉期间，病人14与麻醉装置连接。控制单元48通过接口与麻醉装置连接。麻醉装置具有至少一个用于确定病人14的呼吸开始的传感器和至少一个用于确定在该次呼吸中吸入的混合气的体积量的传感器。麻醉装置通过接口将包含关于呼吸开始和吸入的混合气的体积量的信息的数据传输给控制单元48，所述控制单元48依赖于所述数据这样确定需要通过阀54至60喷入的医疗气体体积量，使得喷入在一次呼吸中被病人14完全或至少接近完全接收的医疗气体，从而不会出现在封闭的回路系统中的混合气中的医疗气体的积聚。控制单元48尤其是这样控制电磁阀54至60，使得需要喷入的医疗气体量在呼吸开始短时间之内被喷入。因此避免混合气中的医疗气体的积聚，由此避免例如与封闭的回路系统中的其他物质的反应。
在图8中示出用于给借助呼吸装置12人工呼吸的病人14施加至少一种医疗气体NO的装置300的根据本发明的第五实施形式的示意图。在图9中示出用于施加至少一种医疗气体NO的装置400的根据本发明的第六实施形式的示意图。在根据图10的第五实施形式中，使用N2（氮气）作为医疗气体的载体气体，而在根据图9的第六实施形式中，使用He（氦气）作为载体气体。
与第一至第三实施形式不同，在第五和第六实施形式中，医疗气体NO通过气体导管40直接输送给病人输入导管30并且不输送给呼吸气体导管24。由此使得医疗气体尽可能靠近地输送给病人14，从而所述医疗气体在经由气体输入导管40输送后没有大的时间延迟地直接被病人接收。这尤其是在治疗婴儿时是有利的，对于婴儿非常重要的是，在婴儿呼吸期间的确定时刻输送医疗气体NO。
此外第五和第六实施形式与前三个实施形式区别在于，测量导管41不是从病人输入导管30而是从空气排出导管28取出待分析的混合气。通过测量导管41将气体输送给配量装置20的测量和分析单元44。
如图10所示，在本发明的第五和第六实施形式中，医疗气体NO的输送分别冲击式地通过唯一的气体脉冲402、404在每个吸气阶段的开始进行。因此在每个吸气阶段开始的同时导入需要被病人14接收的医疗气体NO的量，从而所述量可直接用于被病人14接收。因此在吸气阶段开始时能接收大量的医疗气体NO，从而所述医疗气体可深入肺中并因此可被病人14良好地接收。此外在每个吸气阶段开始时总的医疗气体NO的量的这种冲击式的输送具有这样的优点，即在呼吸停顿阶段和/或呼气阶段期间未被利用的情况下输送尽可能少的医疗气体NO，在这期间医疗气体不能被病人14接收。
在图10中示出在时刻0与时刻t1之间的第一吸气阶段和在时刻t3与时刻t4之间的第二吸气阶段。如从下面的曲线图可得出的，在第一吸气阶段开始时、即在时刻0之后不久通过以附图标记402表示的气体脉冲进行医疗气体的输送。在第二吸气阶段开始时，在吸气阶段开始时刻t3后不久，通过气体脉冲404进行医疗气体的输送。
在本发明的一种优选的实施形式中，借助呼吸装置12确定病人14呼吸的流动曲线，如在图10的上面的曲线图中示出的。由所述流动曲线依赖于至少两个紧接的之前的吸气阶段的时刻（0、t3）确定未来的或当前的吸气阶段的时刻。控制单元48这样控制电磁阀54至60，使得在确定的吸气阶段开始时医疗气体NO的需要导入的气体量通过一个气体脉冲402、404导入。此外确定至少一个之前的吸气阶段的气体体积、优选多个之前的吸气阶段的气体体积。依赖于所确定的一个或多个气体体积确定未来的或当前的吸气阶段的气体体积并依赖该气体体积确定需要导入到病人输入导管30中的医疗气体NO的量。需要导入的医疗气体NO的量尤其是这样确定，即未来的或当前的吸气阶段的预计气体体积越大，该需要导入的量越大。
先前吸气阶段的气体体积尤其是由流动曲线确定。为此尤其是确定由在吸气阶段期间确定的曲线与t轴包围的面积。未来的或当前的吸气阶段的预计气体体积尤其是通过预设数量的先前吸气阶段的求平均值而确定。可选地，未来的或当前的吸气阶段的预计气体体积也可借助对先前吸气阶段进行图形识别而确定，通过所述图形识别例如可确定在病人14的呼吸中周期性重复的波动。
如从图10可得出的，第一吸气阶段（0至t1）的气体体积大于第二吸气阶段（t3至t4）的气体体积。相应地，控制单元48这样控制电磁阀54至60，使得第一气体脉冲402大于第二气体脉冲404。气体脉冲402、404的大小、即以相应的气体脉冲402、404输送给病人输入导管30的医疗气体量可通过气体脉冲402、404的脉冲持续时间和通过在相应的气体脉冲402、404期间的医疗气体流量体积进行调节。
在本发明的另一种可选的实施形式中，医疗气体在载体气体、尤其是在氦气中被接收。由此减小在通过导管运输医疗气体时的运行时间延迟，从而对吸气时间的准确控制是可能的。这尤其是在治疗婴儿时是必需的，因为在治疗它们时，吸气时间的100ms的延迟已经能决定治疗的成功或失败。呼吸装置12具有计算病人14的一次呼吸的气体体积的传感器和确定一次呼吸的开始时间的传感器。呼吸装置12通过数据接口与配量装置20连接，通过所述接口能传输包含关于病人14的上一次呼吸的体积的信息的数据和包含关于病人14至少上两次呼吸的时刻的信息的数据。控制单元48依赖于这些数据实时确定病人14的下一次呼吸的开始并根据所计算的呼吸开始和至少上一次呼吸的气体体积这样控制电磁阀54至60，使得在下一次呼吸开始时冲击式地喷入需要喷入的医疗气体量。冲击式的喷入尤其是理解为，医疗气体在尽可能短的时间内被喷入。为此，控制单元48在呼吸开始时尽可能大地打开电磁阀54至60。
为了在非常短的吸气时间中无延迟地导入医疗气体，使用氮气（N2）或氦气（He）作为有效物质（NO）的载体气体。
附图标记列表
10、100、200、300、400  装置
16、36、102  贮气瓶
12  呼吸装置
14  病人
18、38  压力调节器
20  配量装置
22、34  气体输入导管
24  呼吸气体导管
26  连接件/Y形件
28  空气排出导管
30  病人输入导管
40  气体输入导管
41  测量导管
42  第一模块
44  测量/分析单元
46  第二模块
48  控制单元
50  操作单元
52  第三模块/阀组
54至60  电磁阀
62、64  节流孔板
202  数据线和/或信号线
402、404  气体脉冲
A、B、C  接管
t1至t5  时刻

Claims (24)

1.用于给借助呼吸装置人工呼吸的病人施加至少一种医疗气体的方法，其中，至少输送来自呼吸装置（12）的呼吸气体的第一导管（24）的第一端部、至少导出由病人（14）呼出的气体的第二导管（28）的第一端部与病人输入导管（30）的第一端部通过至少一个连接件（26）彼此相连接，并且医疗气体被引入到病人输入导管（30）中，其特征在于，用于提供需要施加的医疗气体的气体源（16、102）与病人输入导管（30）通过至少两个并联布置的调节构件（54至60）相连接，通过每个在打开状态中的调节构件（54至60）建立在气体源（16、102）与病人输入导管（30）之间的连接；借助调节构件（54至60）将医疗气体的多个气体脉冲先后导入到病人输入导管（30）中；确定至少一个吸气阶段的开始时间；并且借助控制单元（48）控制调节构件，使得在所述吸气阶段的所确定的开始时将气体脉冲导入到病人输入导管（30）中。
2.按权利要求1的方法，其特征在于，在所述吸气阶段期间导入正好一个气体脉冲。
3.按上述权利要求之一的方法，其特征在于，所述气体脉冲的脉冲频率为26、52、104或208个脉冲/分钟。
4.按上述权利要求之一的方法，其特征在于，借助所述控制单元（48）控制调节构件（54至60），使得为气体脉冲确定的气体量导入到病人输入导管（30）中。
5.按上述权利要求之一的方法，其特征在于，所述医疗气体包含NO，优选包含NO和N2或者NO和He。
6.按上述权利要求之一的方法，其特征在于，设置多于两个的调节构件（54至60），优选设置四个调节构件。
7.按上述权利要求之一的方法，其特征在于，各调节构件（54至60）在打开的状态中允许彼此不同的体积流量从气体源（16、102）流至病人输入导管（30）。
8.按上述权利要求之一的方法，其特征在于，各调节构件（54至60）分别具有一个电磁阀。
9.按上述权利要求之一的方法，其特征在于，将至少一个节流孔板（60、64）连接在至少一个调节构件（54至60）上游和/或下游，所述节流孔板用于限制流过调节构件（54至60）的体积流量。
10.按上述权利要求之一的方法，其特征在于，使用相同类型的调节构件（54至60），并且在打开状态中流过各调节构件（54至60）的体积流量通过设置不同的流动阻力而不同。
11.按上述权利要求之一的方法，其特征在于，各调节构件（54至60）在完全打开的状态与完全关闭的状态之间切换。
12.按上述权利要求之一的方法，其特征在于，从第二导管（28）取出气体，并且至少确定在被取出的气体中的医疗气体的份额。
13.按权利要求12的方法，其特征在于，气体通过测量导管（41）从第二导管（28）取出并且输送给用于至少检测医疗气体的份额的分析单元（44）。
14.按权利要求12或13的方法，其特征在于，所确定的医疗气体的份额作为实际值与额定值比较，并且在实际值相对于预设的额定值存在确定的偏差时，将在气体脉冲中引入到病人输入导管（30）中的医疗气体量根据比较结果进行适配、优选调节到额定值。
15.按权利要求12至14之一的方法，其特征在于，至少检测医疗气体的一种反应产物的份额，优选检测医疗气体的一种氧化产物的份额，所述医疗气体优选是NO并且所述氧化产物是NO2。
16.按上述权利要求之一的方法，其特征在于，所述呼吸装置（12）确定关于人工呼吸的病人（14）的呼吸的流动曲线的信息，并且所述控制单元（48）根据所确定的流动曲线确定吸气阶段的开始。
17.按权利要求16的方法，其特征在于，确定多个吸气阶段的开始时间，并且在每一个吸气阶段的开始时导入气体脉冲。
18.按权利要求16或17的方法，其特征在于，由所述流动曲线确定至少一个呼气阶段和/或至少一个呼吸停顿阶段，并且在呼气阶段和/或呼吸停顿阶段期间不向病人输入导管（30）导入气体脉冲。
19.按上述权利要求之一的方法，其特征在于，确定含有关于至少两个之前的吸气阶段的时刻的信息的数据，并且根据所述数据确定吸气阶段的开始。
20.按上述权利要求之一的方法，其特征在于，确定至少一个之前的吸气阶段的气体体积，优选确定多个之前的吸气阶段的气体体积，并且控制单元（48）根据所述一个或多个气体体积确定出被确定的吸气阶段的气体体积，并且控制单元（48）根据被确定的吸气阶段的确定的气体体积确定出在被确定的吸气阶段的开始时通过气体脉冲导入的医疗气体量。
21.按权利要求20的方法，其特征在于，所述呼吸装置（12）确定关于人工呼吸的病人（14）的呼吸的流动曲线的信息，并且控制单元（48）根据所确定的流动曲线确定所述一个之前的吸气阶段的气体体积或所述多个之前的吸气阶段的气体体积。
22.按上述权利要求之一的方法，其特征在于，气体脉冲在吸气阶段的开始时冲击式地导入。
23.施加装置，用于给借助呼吸装置人工呼吸的病人施加至少一种医疗气体，该施加装置包括：
至少输送来自呼吸装置（12）的呼吸气体的第一导管（24）；
至少导出被病人（14）呼出的气体的第二导管（28）；
病人输入导管（30），其中，第一导管（24）的第一端部、第二导管（28）的第一端部与病人输入导管（30）的第一端部通过至少一个连接件（26）彼此相连接；
产生呼吸气体流的呼吸装置（12）；以及
用于将医疗气体输送到病人导管（30）中的输送构件；
其特征在于，设置至少两个并联布置的调节构件（54至60），所述调节构件将用于提供需要施加的医疗气体的气体源（16、102）与病人导管（30）连接，每个调节构件（54至60）在打开的状态中建立在气体源（16、102）与病人导管（30）之间的连接；具有控制单元（48），所述控制单元控制调节构件（54至60），使得至少一个调节构件（54至60）将医疗气体的多个气体脉冲先后导入到病人导管（30）中；控制单元（48）确定至少一个吸气阶段的开始时间；并且控制单元（48）控制调节构件，使得调节构件在所述吸气阶段的所确定的开始时将气体脉冲导入到病人输入导管（30）中。
24.按权利要求23的施加装置，其特征在于，所述控制单元（48）根据需要引入到病人输入导管（30）中的医疗气体量选择一个需要打开的调节构件（54至60），用于产生气体脉冲，或者选择多个需要打开的调节构件（54至60），并且根据在气体源（16、102）的输入导管（22）和病人导管（30）之间存在的压差的情况下在选择一个调节构件（54至60）或选择多个调节构件（54至60）时能预计的气体流量确定脉冲持续时间。
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