CN103002939B - 利用呼出的二氧化碳的患者线路完整性报警器 - Google Patents

利用呼出的二氧化碳的患者线路完整性报警器 Download PDF

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Abstract

一种用于呼吸治疗系统中的二氧化碳感测器。该二氧化碳感测器确定患者接口是否与患者流通性耦接。

Description

利用呼出的二氧化碳的患者线路完整性报警器
背景技术
肺呼吸机通过支持自主呼吸或在没有自主呼吸的情况下提供强制呼吸，来为患者的肺部提供治疗气体（例如，氧气）和压力容积支持，从而促进与患者的气体交换。气体是通过吸气管道提供给患者的，呼吸机通过使用患者接口（如气管导管、鼻导管或面具）与肺部流通性耦接。存在呼吸机与肺部之间的流通性连接可能丢失的风险，例如由于患者移动导致患者接口脱落。如果患者接口与患者之间的连接被切断，丢失呼吸将会伤害患者。
当前的呼吸机对这种丢失呼吸的检测是通过使用基于测量呼吸线路的压力和流量的复杂算法来进行的。这些算法在长期应用中常见的显著泄露情况下或者在具有诸如窄孔鼻导管之类的高阻力导管的情况下会出问题。当呼吸管道脱落时，例如通过停靠在患者的面部上，其可能保持闭塞或部分闭塞，从而导致报警机制的失效。进一步地，这些复杂的算法可能会难于在呼吸机内实现。因此，对于呼吸线路完整性的可靠的检测方法和充分的敏感度是有需求的。
发明内容
本公开涉及使用二氧化碳感测器来指示患者线路与患者肺部是否流通性连接。在一个方面中，呼吸治疗系统包括吸气管道和呼气端口。患者接口与吸气管道和呼气端口流通性耦接。该患者接口还配置为与患者流通性耦接。二氧化碳感测器与呼气端口流通性耦接，并提供患者接口是否与患者流通性耦接的指示。
在另一个方面中，呼吸治疗系统还包括呼吸机，其被配置为向患者提供吸入气体并接收来自患者的呼出气体。该呼吸治疗系统还包括二氧化碳感测器，其确定呼出气体中的二氧化碳的量并将该量与阈值进行对比。
在另一个方面中，一种为患者提供呼吸治疗的方法包括提供患者接口，该患者接口被配置为将与患者流通性耦接。通过吸气导管向患者接口提供气体，并接收来自患者的呼出气体。测量呼出气体中的二氧化碳量，并根据二氧化碳量，提供患者接口和患者之间的流通性耦接的指示。
附图说明
图1是呼吸治疗系统的第一个实施例的示意图。
图2是呼吸治疗系统的第二个实施例的示意图。
图3是呼吸治疗系统的第三个实施例的示意图。
图4是呼吸治疗系统的第四个实施例的示意图。
图5是一个面具的示意图，其中耦接有二氧化碳感测器。
图6是从呼吸治疗系统的呼出气中测量到的作为时间函数的二氧化碳的曲线。
具体实施方式
图1是呼吸治疗系统10的示意图，该系统包括呼吸机12、可选则性的加湿器14和患者线路16。值得注意的是呼吸治疗系统10是本文提出的发明构思的一个实施例。例如，其它形式的呼吸治疗可与本文提出的发明构思一起使用，如CPAP（连续气道正压通气）系统或其它系统，这些系统可加入或删除系统10中的一个或多个组件。在所示的实施例中，呼吸机12通过初始管道20向加湿器14供应气体。加湿器14对加湿室内的水进行加热以形成水蒸气，水蒸气与呼吸机12提供的气体混合，混合后的混合物随后被输出至患者线路16。患者线路16包括吸气管道（或分支）22、Y-连接器24和呼气管道（或分支）26。在一些选择性实施例中，例如，在CPAP系统中，Y-连接器24和/或呼气管道26可被消除。在其它实施例中，加湿器14可被消除，从而向患者提供干燥的呼吸气体。
Y-连接器24包括吸气端口28、患者端口30和呼气端口32。吸气管道22与吸气端口28流通性耦接，从而来自呼吸机12的气体由吸气端口28传输至患者端口30。而患者端口30与患者接口34流通性耦接，患者接口34配置为与患者的肺部流通性耦接。来自患者的呼出气体由患者接口34传输至呼气端口32。呼气端口32与呼气管道26流通性耦接，呼气管道26将呼出气体传送回呼吸机12。在一个实施例中，患者接口34是气管导管。其它的患者接口可包括面具、鼻塞（nasalprong）等等。
在一个实施例中，呼吸机12包括用于操作呼吸机12的控制器40。例如，控制器40可提供若干功能以监测和控制与呼吸治疗系统10相关的各种参数。这些参数包括气体流速、气体温度、二氧化碳量、气体混合百分比等等。此外，呼吸机12包括与气体混合及气流输送模块46流通性耦接的空气入口42和气体入口44。在一个实施例中，将控制器40构造为控制气体混合及气流输送模块46，从而向初始管道20提供期望的气体混合物。空气入口42向气体混合及气流输送模块46提供空气，而气体入口44向气体混合及气流输送模块46提供气体，如氧气。气体混合及气流输送模块46将来自入口42和44的气体混合，以提供期望的气体混合物。在其它实施例中，呼吸机12可以在只具有空气、具有预定的混合气体（例如，氦气和氧气的混合）的情况下操作，或者可以在具有其它气体入口配置的情况下操作。来自气体混合及气流输送模块46的期望的气体混合物流过流量感测器48和压力感测器50，这两个感测器分别用于监测流向初始管道20的气体的流量和压力。流量感测器48和压力感测器50可与控制器40耦接，以便向控制器40提供数据以用于控制呼吸机12。在气体出口52处，初始管道20与呼吸机12流通性耦接。
在一个实施例中，呼吸机12还通过呼气端口32和呼气管道26接收来自患者的呼出气体，呼气管道26可通过气体入口54与呼吸机12流通性耦接。进入呼吸机12后，呼出气体流过流量感测器56和二氧化碳感测器58以进入排气阀60，排气阀60也可操作地与控制器40耦接。可操作排气阀60以通过排气装置62释放来自呼吸机12的气体，从而维持患者线路16内的期望压力。流量感测器56测量来自患者的空气的流量，而二氧化碳感测器58确定患者线路16是否与患者妥善耦接，例如，通过将呼出气体中的二氧化碳的量与阈值对比。如果在一段时间内二氧化碳的量低于阈值，则可以（例如，通过控制器40）运行报警器64。在一个实施例中，二氧化碳感测器58可从“AlphasenseLtd.,ofGreatNotley,UnitedKingdom,partIRC-A1”获得。无论如何，二氧化碳感测器与呼气端口32流通性耦接，以便测量来自患者的二氧化碳的量。
值得注意的是，在其它实施例中，二氧化碳感测器不需要直接置于呼吸机12内部，而是可选择性地置于各种位置，从而与呼气端口流通性耦接并接收来自患者的呼出气体。此外，在其它实施例中，可使用多种二氧化碳感测器。在图2所示的示例中，第一二氧化碳感测器70被置于接近患者的位置，并直接与呼气端口32和Y-连接器24流通性耦接，二氧化碳感测器70通过线缆72与呼吸机12电耦接。二氧化碳感测器70测量呼气端口32中二氧化碳的量，并将该量提供给呼吸机12。在一个实施例中，二氧化碳感测器70可与控制器40耦接。第二二氧化碳感测器74与吸气端口28流通性耦接，从而测量吸气端口28中的二氧化碳的量。可通过控制器40对来自感测器70和74的各个测量值进行对比，从而确定患者线路16是否与患者流通性耦接。
在图3中示出的另一个实施例中，流量感测器80和二氧化碳感测器82都与接近于患者的呼气端口32流通性耦接。二氧化碳感测器82与流量感测器80耦接，并且来自流量感测器80和二氧化碳感测器82的测量结果通过线缆84提供给呼吸机12，特别是提供给控制器40。
在图4中示出的另一个实施例中，将患者接口34实施为面具90，其中二氧化碳感测器92直接附着在面具90上并通过线缆94与呼吸机12电耦接。呼气管道26已被去除，呼出气体通过集成在面具90中的呼气端口从面具90释放。二氧化碳感测器92直接测量患者呼出的进入面具90的二氧化碳的量。图5是面具90的近视图，其示出了耦接至其中的二氧化碳感测器92和线缆94。二氧化碳感测器置于面具90的呼气端口95中。面具90还包括安全阀96，用于释放面具90内的压力。在另一个实施例中，光化学二氧化碳感测器98可提供面具90与患者流通性耦接的进一步可视化指示。
通过将二氧化碳感测器与呼气端口流通性耦接，如上面图1-4示出的系统10可检测患者接口是否与患者流通性耦接。相比于周围气体或吸气管道22中的吸入气体，来自患者的呼出气体包含更高的二氧化碳量。利用二氧化碳感测器（例如，感测器58、70、74、82、92），例如非色散红外感测器或电化学感测器，来分析呼出气体可检测二氧化碳是否存在，从而提供对于呼吸线路完整性的丢失的可靠检测。换言之，一段时间内的低水平的二氧化碳可指示患者接口与患者未妥善地流通性耦接。在一个实施例中，通过二氧化碳感测器测量呼出气体中的二氧化碳浓度，并不断将其与阈值对比。当浓度在指定时间段内保持低于阈值时，报警器64（例如，可听见的和/或可视的）被操作以警告护理人员。在一个示例中，报警器可包括红色闪光灯、声音报警、提供在图形界面上的文本消息和/或它们的组合。如果使用了多个二氧化碳感测器测（例如，感测器70和74），则可计算不同二氧化碳检测结果之间的差值。可进一步将该差值与阈值对比，如果该值低于阈值，则报警器64被操作。在另一个实施例中，可使用光化学二氧化碳感测器测（例如，感测器98）来提供患者接口与患者肺部流通性耦接的进一步可视化指示。
图6是测量到的作为时间函数的二氧化碳量的曲线图。在如周期100所指示的患者呼气周期中，二氧化碳量上升。相比之下，在如周期102所指示的患者吸气周期中，二氧化碳量下降到很小的量。在一些情况下，可适当使用固定阈值的二氧化碳浓度，例如在百万分之1000至百万分之10000的范围内。图6中显示了示例阈值104。一个示例阈值将是百万分之1500（即，0.15%）。在其它应用中，可使用算法来选择优选的阈值。例如，在已知患者的尺寸或患者的一次换气量，并已知偏流速（例如，在隔离期间通过线路并且旨在从线路中清除呼出气体以防止再呼吸的新鲜呼吸气体的流速）时，可在相同的范围内选择优选的阈值，从而允许更快速的断开检测。
断开检测的指定时间段的数值可以是预先设定的优选值，如30秒；或者可以是更长或更短，并且由临床医生根据对患者的生理状态的了解而确定。例如，在失去呼吸支持的20秒内可支撑重大伤害的早产儿的情况下，更短的间隔（例如10秒）可能是适当的，或者对于需要用于自主呼吸的一些附加支持的成人患者而言，该值可为更长的间隔（例如1分钟）。
无论如何，在患者接口（例如，导管、插管或面具）脱离了患者的通气口并变成部分闭塞或堵塞时，二氧化碳感测器可以提供泄露检测。此外，通过监测二氧化碳，其它高度危险的情况例如患者体内气管或主要支气管堵塞、心脏停搏等等，也将使报警器64运行。
本发明可以概括为以下构思：
构思1.一种呼吸治疗系统，包括：
吸气管道；
呼气端口；
患者接口，其与吸气管道和呼气端口流通性耦接，该患者接口配置为与患者流通性耦接；以及
二氧化碳感测器，其与呼气端口流通性耦接，并提供患者接口是否与患者流通性耦接的指示。
构思2.如构思1所述的呼吸治疗系统，其中二氧化碳感测器测量二氧化碳的量并将该量与阈值对比。
构思3.如构思1所述的呼吸治疗系统，其中二氧化碳感测器与患者接口连接。
构思4.如构思1所述的呼吸治疗系统，其中二氧化碳感测器与呼气端口连接。
构思5.如构思1所述的呼吸治疗系统，还包括：
呼吸机，其向吸气管道提供气体并通过呼气管道接收来自呼气端口的呼出气体，其中二氧化碳感测器与呼吸机连接。
构思6.如构思1所述的呼吸治疗系统，还包括：
第二二氧化碳感测器，其中配置第一提及的二氧化碳感测器以确定第一气体中的第一二氧化碳量，第二二氧化碳感测器确定第二气体中的第二二氧化碳量，第一提及的二氧化碳感测器将第一二氧化碳量与第二二氧化碳量进行对比，以提供所述指示。
构思7.如构思1所述的呼吸治疗系统，还包括：
报警器，其与二氧化碳感测器连接，该报警器被配置为如果二氧化碳感测器提供患者接口未与患者流通性耦接的指示则该报警器将被操作。
构思8.一种呼吸治疗系统，包括：
呼吸机，其被配置为向患者提供吸入气体并接收来自患者的呼出气体；以及
二氧化碳感测器，其确定呼出气体中的二氧化碳的量并将该量与阈值进行对比。
构思9.如构思8所述的呼吸治疗系统，还包括：
吸气管道；
呼气端口；
患者接口，其与吸气管道和呼气端口流通性耦接，该患者接口配置为与患者流通性耦接；以及
其中二氧化碳感测器提供患者接口是否与患者流通性耦接的指示。
构思10.如构思9所述的呼吸治疗系统，其中二氧化碳感测器与患者接口连接。
构思11.如构思9所述的呼吸治疗系统，其中二氧化碳感测器与呼气端口连接。
构思12.如构思8所述的呼吸治疗系统，其中二氧化碳感测器与呼吸机连接。
构思13.如构思8所述的呼吸治疗系统，还包括：
第二二氧化碳感测器，其中配置第一提及的二氧化碳感测器以确定第一气体中的第一二氧化碳量，第二二氧化碳感测器确定第二气体中的第二二氧化碳量，第一提及的二氧化碳感测器将第一二氧化碳量与第二二氧化碳量进行对比，以确定二者的差，并将该差与阈值对比。
构思14.如构思8所述的呼吸治疗系统，还包括：
报警器，其与二氧化碳感测器耦接，该报警器被配置为如果二氧化碳感测器提供二氧化碳量低于阈值的指示，则该报警器将被操作。
构思15.一种为患者提供呼吸治疗的方法，包括：
提供患者接口，该患者接口被配置为与患者耦接；
向患者接口提供气体；
接收来自患者的呼出气体；
测量呼出气体中的二氧化碳量；以及
根据二氧化碳量，提供患者接口和患者之间的流通性耦接的指示。
构思16.如构思15所述的方法，其中提供所述指示还包括将二氧化碳量与阈值对比。
构思17.如构思15所述的方法，还包括：
提供与患者接口连接的二氧化碳感测器。
构思18.如构思15所述的方法，还包括：
测量除了呼出气体之外的气体中的第二二氧化碳量；
将第一提及的二氧化碳量与第二二氧化碳量对比；以及
根据对比结果，确定患者接口与患者是否流通性耦接。
构思19.如构思15所述的方法，还包括：
如果患者接口与患者未流通性耦接，则操作报警器。
尽管本公开是参照优选实施例进行描述的，但是本领域技术人员将认识到，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可在形式上和细节上进行变化。

Claims (14)

1.一种呼吸治疗系统，包括：
吸气管道；
呼气端口；
患者接口，其与所述吸气管道和所述呼气端口流通性耦接，该患者接口配置为与患者流通性耦接；
第一二氧化碳感测器，其与所述呼气端口流通性耦接，并且其被配置为确定第一气体中的第一二氧化碳量；以及
第二二氧化碳感测器，其被配置为确定第二气体中的第二二氧化碳量，
其中所述第一二氧化碳感测器被配置为在所述第一二氧化碳量与所述第二二氧化碳量进行对比的基础上提供所述患者接口是否与该患者流通性耦接的指示。
2.如权利要求1所述的呼吸治疗系统，其中所述第一二氧化碳感测器测量二氧化碳的量并将该量与阈值对比。
3.如权利要求1所述的呼吸治疗系统，其中所述第一二氧化碳感测器与所述患者接口连接。
4.如权利要求1所述的呼吸治疗系统，其中所述第一二氧化碳感测器与所述呼气端口连接。
5.如权利要求1所述的呼吸治疗系统，还包括：
呼吸机，其向所述吸气管道提供气体并通过呼气管道接收来自该呼气端口的呼出气体，其中所述第一二氧化碳感测器与所述呼吸机连接。
6.如权利要求1至4中的任意一项所述的呼吸治疗系统，
其中所述第二二氧化碳感测器与所述吸气管道流通性耦接。
7.如权利要求1至4中的任意一项所述的呼吸治疗系统，还包括：
报警器，其与所述第一二氧化碳感测器连接，该报警器被配置为如果所述第一二氧化碳感测器提供所述患者接口未与该患者流通性耦接的指示则该报警器将被操作。
8.一种呼吸治疗系统，包括：
呼吸机，其被配置为向患者提供吸入气体并接收来自该患者的呼出气体；
二氧化碳感测器，其被配置为确定所述呼出气体中的第一二氧化碳的量；
第二二氧化碳感测器，其被配置为确定第二气体中的第二二氧化碳量，其不同于所述呼出气体；以及
控制器，其与所述二氧化碳感测器可操作地耦接，所述控制器被配置为在一个时间段内将所述第一二氧化碳的量与阈值进行对比并且基于该对比结果提供与所述呼吸机流通性耦接的患者线路是否与所述患者流通性耦接的指示,所述控制器还被配置为将所述第一二氧化碳量与所述第二二氧化碳量进行对比，以确定二者的差，并将该差与差别阈值对比。
9.如权利要求8所述的呼吸治疗系统，还包括：
吸气管道；
呼气端口；
患者接口，其与所述吸气管道和所述呼气端口流通性耦接，该患者接口配置为与患者流通性耦接；以及
其中所述二氧化碳感测器基于所述患者接口是否与该患者流通性耦接提供所述指示。
10.如权利要求9所述的呼吸治疗系统，其中所述二氧化碳感测器与所述患者接口连接。
11.如权利要求9所述的呼吸治疗系统，其中所述二氧化碳感测器与所述呼气端口连接。
12.如权利要求8所述的呼吸治疗系统，其中所述二氧化碳感测器与所述呼吸机连接。
13.如权利要求8至12中的任意一项所述的呼吸治疗系统，还包括：
报警器，其与所述二氧化碳感测器耦接，该报警器被配置为如果所述二氧化碳感测器提供所述第一二氧化碳量在一段时间内低于所述阈值的指示，则该报警器将被操作。
14.如权利要求1至4中的任意一项所述的呼吸治疗系统，其中所述第一二氧化碳感测器测量所述第一二氧化碳的量并将该量与阈值对比。
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