CN103189088B - 用于机械通气机的压力线路吹洗系统 - Google Patents

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Abstract

一种支线吹洗系统（40），具有用于对气体流加压的风机（22）以及用于测量风机处或其附近的气体流第一压力的第一压力传感器（28）。所述系统还包括与风机和受试者回路（32）连通的支线（36）。该系统还包括用于测量支线内气体流的第二压力的第二压力传感器。一种阀门系统（42），能够工作于：1）将所述风机与所述支线隔离的第一工作模式，以及2）允许所述风机和所述支线之间的连通以便利用加压气体流吹洗支线的阻塞的第二工作模式。控制器（16），其基于所述第一压力和所述第二压力在所述第一工作模式和所述第二工作模式之间切换阀门系统的工作。

Description

用于机械通气机的压力线路吹洗系统
技术领域
本发明涉及一种压力或支线吹洗系统，以及用于机械通气机的方法。
背景技术
通气机通常用于利用呼吸气体为受试者的肺换气，以辅助受试者呼吸。可以将通气机操作性连接到受试者回路，所述受试者回路被适配为在受试者接口向受试者的气道传送气体流。可以将压力线路操作性连接到通气机，并且所述压力线路可以与受试者接口处或其附近的受试者回路流体相通。通常提供传感器，其感测压力线路内的气体流压力。使用压力测量结果来控制患者的压力，触发呼吸，并用在计算肺机械部分的参数中，例如计算呼吸工作和肺顺应性。也可以使用压力测量辅助控制由通气机供应的支持，以便辅助受试者的呼吸。
不过，在使用期间，压力线路可能被来自受试者的流体（例如水和/或粘液）阻塞。阻塞可能导致错误的气道压力读数。因此，患者的换气可能不充分。此外，来自受试者的水和/或粘液也可以流过压力线路，进入通气机中，并可能妨碍通气机的工作。
用于吹洗阻塞压力线路的常规吹洗系统是已知的。常规的吹洗系统通常包括独立的压缩机或压缩气体的二次源以吹洗压力线路。因而，这些常规的吹洗系统通常可能是笨重、复杂且制造昂贵的。
发明内容
本发明的一个方面涉及一种支线吹洗系统，其具有配置为对递送给受试者的气体流加压的风机。所述风机包括可变速马达，所述可变速马达连接到具有出口的风扇。支线吹洗系统还包括配置为测量风机处或其附近气体流的第一压力的第一压力传感器以及操作性连接到出口的受试者回路。受试者回路被适配为在受试者接口处向受试者的气道传送气体流。该系统还包括在受试者接口处或其附近与风机和受试者回路流体相通的支线。该系统还包括配置为测量支线内气体流的第二压力的第二压力传感器。阀门系统被配置为可工作于：1）隔离所述风机与所述支线的第一工作模式，以及2）以允许所述风机和所述支线之间的流体连通的第二工作模式，以便利用加压气体流吹洗支线的阻塞。控制器被配置为基于所述第一压力和所述第二压力在所述第一工作模式和所述第二工作模式之间切换所述阀门系统的工作，从而响应于所述第一压力和所述第二压力之间的差突破阈值，将所述阀门系统置于所述第二工作模式。
本发明的另一方面涉及一种用于吹洗支线的方法，该方法包括对递送给受试者的气体流加压的步骤。由包括连接到具有出口的风扇的可变速马达的风机提供加压气体流。该方法还包括在受试者接口处向受试者的气道传送气体流的步骤。由操作性连接到出口的受试者回路提供连通。该方法还包括感测所述风机处或其附近气体流的第一压力，以及在所述受试者接口处或其附近与所述风机和受试者回路流体连通的支线内感测气体流的第二压力的步骤。该方法还包括基于所述第一压力和所述第二压力，在1）将所述风机与所述支线隔离的第一工作模式，以及2）允许所述风机与所述支线的流体连通以吹洗支线的阻塞的第二工作模式，之间控制阀门系统的工作，从而响应于所述第一压力和所述第二压力之间的差突破阈值，将所述阀门系统置于第二工作模式中。
本发明的又一方面涉及一种具有用于对递送给受试者的气体流加压的器件的支线吹洗系统。由包括可变速马达的风机提供加压气体流，所述可变速马达连接到具有出口的风扇。该系统还包括在受试者接口处向受试者的气道传送气体流的器件。由操作性连接到出口的受试者回路提供用于连通的器件。该系统还包括用于在所述风机处或其附近感测气体流第一压力的器件以及在所述受试者接口处或其附近与所述风机和受试者回路流体连通的支线内感测气体流的第二压力的器件。该系统还包括基于所述第一压力和所述第二压力，在1）将所述风机与所述支线隔离第一工作模式，以及2）允许所述风机和所述支线之间的流体连通以吹洗支线的阻塞的第二工作模式，之间控制阀门系统的工作的器件，从而响应于所述第一压力和所述第二压力之间的差突破阈值，将所述阀门系统置于第二工作模式中。
参考附图（所有附图都构成本说明书的一部分），考虑以下描述和所附权利要求，本发明的这些和其他目的、特征和特性、以及相关结构元件的操作方法和功能、以及各部分的组合和制造的经济性，将变得更加显而易见，其中，在各附图中，相似的附图标记表示相对应部分。在本发明的一个实施例中，可以将本文中例示的结构部件视为按比例绘制。不过要明确理解，附图仅仅为了图示和描述，而非限制本发明。此外，应该理解，本文中任何一个实施例中示出或描述的结构特征也可以用于其他实施例中。不过要明确理解，附图仅仅为了例示和描述，而非旨在限定本发明的限度。如说明书和权利要求中所使用，单数形式“一”和“该”包括多个指代物，除非上下文中明确做出其他说明。
附图说明
图1图示了根据实施例的具有支线吹洗系统的气体递送系统；
图2图示了根据实施例的由第一压力传感器感测的第一压力和由第二压力传感器感测的第二压力的绘图；以及
图3图示了根据实施例的吹洗系统的工作。
具体实施方式
图1图示了配置为向受试者12的气道递送可呼吸加压气体流的系统10。气体递送系统10包括通气机14，所述通气机14向受试者12的气道提供可呼吸加压气体流，使得可呼吸加压气体流的一个或多个气体参数提供对受试者12有益的治疗。在一个实施例中，系统10被配置为使得可呼吸加压气体流支撑受试者12的气道，以允许受试者12呼吸。在一个实施例中，系统10被配置为使得受试者12的呼吸受到可呼吸加压气体流的机械辅助。为了提高辅助受试者12呼吸的有效性，检测受试者的呼吸参数和/或其他参数并将其实现于控制由通气机14提供的支持中。通气机14包括以下中的一个或多个：风机22、控制阀26、患者端口34、近侧压力孔38、第一压力传感器28、第二压力传感器30、阀门系统42、控制器16和/或其他部件。
气体递送系统10包括压力生成器，压力生成器包括风机22，所述风机22从呼吸气体源（未示出）接收呼吸供应并提高该气体的压力以递送到受试者12的气道。可以在与通气机14相同的外壳中提供气体源或所述气体源可以是独立的并连接到所述通气机14上。根据一些实施例，递送来自气体源的具有来自氧气源的呼吸用氧气的呼吸气体以提高递送给受试者12的气体中氧气浓度的水平。这可以包括在通气机14处或在通气机14的下游将来自气源的可呼吸气体与呼吸用氧气混合。用于递送给患者的呼吸气体可以是任何呼吸气体，例如空气、氧气或氧气混合物（例如氦氧混合气）。呼吸气体还可以包括可呼吸气体和药物的混合物，药物可以是气体形式（例如氧化氮）的或者雾化的。
风机22包括恒定速度或可变速马达（未示出），所述马达连接到具有出口24的风扇（未示出）。在一个实施例中，可以根据期望的流量快速提高或减小风机22的速度。这样能够以更大灵活性控制每次吸气和呼气。例如，风机22使得气体流能够迅速变化，以允许通气机在单次呼吸的时间跨度之内多次或连续地改变流量。因此，通气机14能够做出迅速且重复的调节以对患者的呼吸参数或其他参数做出相应的响应。
将来自风机22的加压呼吸气体流递送到风机22下游的控制阀26。控制阀26单独或与风机22相组合，控制离开通气机14的气体的最终压力或流量。适当的压力/流量控制器的范例包括至少一个阀门，例如套阀或提升阀，其从患者线路排出气体，作为控制患者线路中压力的方法。其他适当的压力/流量控制器被认为是本领域的技术人员公知的。一些实施例（未示出）可以不包括控制阀26。在这样的实施例中，离开压力/流量生成系统的最终压力受到风机22的控制。
在风机22是始终仅在一个速度下工作的风机的实施例中，可以单独使用控制阀26控制递送给患者的呼吸气体的最终压力和流量。不过，在一些实施例中，组合控制控制阀26和风机22的工作速度以控制递送给患者的呼吸气体的最终压力和流量。例如，可以通过与控制阀26一起为风机22建立适当的工作速度来设置接近期望压力或流量的压力或流量，使得两者一起工作，来确定递送给患者的呼吸气体的最终压力。
经由受试者回路32从通气机14向受试者12传送呼吸气体流，受试者回路通常是单根软管或导管，向患者接口组件20传送呼吸气体流。受试者回路32可以连接到风机22的出口24。因此，可以经由通气机14中提供的患者端口34向受试者回路32传送来自风机22的气体。患者接口组件20可以包括患者接口用具（有创的或无创的），例如适于向患者气道传送呼吸气体供应的鼻罩、鼻/口罩、全面罩、鼻套管、气管内导管或气管导管。患者接口组件20还可以包括头戴组件，例如固定束带或捆束。患者接口组件20还可以包括其上的控制器和其他属性。在一些实施例中，患者接口组件20和/或患者线路32可以任选地包括适当的排气口（未示出），用于从这些部件向环境大气排出气体。排气口可以是持续开放端口形式的无源排气口，其对排出气体施加流量限制以允许控制患者接口组件内的气体压力。不过，应该理解，排气口可以是有源排气口，其采用不同的配置以控制排气速率。
系统10还包括压力线路36，其在受试者接口组件20处或其附近与通气机14和受试者回路18流体连通。压力线路可以由筒状导管构成。在一个实施例中，压力线路36通过通气机中的近侧压力孔38向通气机14递送气体流以允许确定患者接口组件20处或其附近的压力。
传感器28和30被配置为确定与呼吸气体输出相关联的一个或多个参数。第一压力传感器28被配置为测量风机22处或其附近的气体流的第一压力。通气机14中的近侧压力传感器30被配置为测量压力线路36内气体流的压力。由于压力线路36在受试者12气道处或其附近与受试者回路32连通，因而近侧压力传感器30测量的压力（例如，第二压力）是受试者气道近侧位置处受试者回路32内的气体流压力。通气机14中的近侧压力传感器30被配置为测量压力线路36内气体流的压力。
可以任选地提供其他传感器，例如配置为确定以下中的一个或多个的传感器：递送给患者的气体的即时体积、递送给患者的气体的即时流速、递送给患者的气体的压力、递送给患者的气体的温度、递送给患者的气体的湿度或者与递送给患者的气体相关联的任何其他参数。可以向控制器16发送传感器28、30感测的压力。在一些实施例中，压力传感器28，30可以生成表示所感测的第一压力和第二压力的压力信号，可以通过A/D转换器（未示出）向控制器16发送压力信号。压力传感器28，30可以是任何已知的压力传感器，例如压力换能器、压阻式压力传感器、固态压力传感器或能够测量压力并生成表示测量的压力的信号的任何其他类型的传感器。
电子控制器16控制通气机14的各个工作方面。例如，如果需要，向控制器16提供传感器28，30的输出结果以进行处理，从而确定与呼吸气体输出相关联的一个或多个参数。应该意识到，控制器16可以指单个控制器或多于一个控制器。控制接口（未示出）可用于向通气机14的控制器16提供数据和命令。控制接口可以包括适于经由有线或无线连接向控制器16提供信息和/或命令的任何设备。控制接口的典型范例可以包括小键盘、键盘、触摸板、鼠标、麦克风、开关、按钮、刻度盘或允许用户向递送系统10输入信息的任何其他设备。在一个实施例中，控制器16包括处理器，所述处理器用适当的一个或多个算法编程，用于根据各种换气模式计算要应用于递送给患者的气体的气体参数（例如压力、温度、湿度、流量等）。
在一个实施例中，通气机14任选地包括与控制器16相关联的电子存储器（未示出），用于存储所需的程序，所述程序根据护理人员或患者使用控制接口选择了哪种换气模式执行多个换气模式的任一种。电子存储器也可以能够存储关于气体递送系统10的运行的数据、输入命令、报警阈值以及与气体递送系统10的运行相关的任何其他信息，例如气体流量、体积、压力、设备使用情况、工作温度和电动机转速的测量值。在一些实施例中，可以在电子存储器中存储气体递送系统10运行期间获得的参数和数据，以提供与通气机14上的受试者过程相关的参数和数据的持久日志记录，并允许分析气体递送系统10的工作。电子存储器可以包括一体地提供（即基本不可移除）的存储器和/或可移除存储器，可移除存储器经由例如端口（例如USB端口、火线端口等）或驱动器（例如磁盘驱动器等）可移除地连接到系统10。电子存储器18可以包括一个或多个光学可读存储介质（例如光盘等）、磁可读存储介质（例如磁带、磁硬盘驱动器、软盘驱动器等）、基于电荷的存储介质（例如EEPROM、RAM等）、固态存储介质（例如闪速驱动器等）和/或其他电子可读存储介质。电子存储器可以存储软件算法、控制器16确定的信息、经由用户接口接收的信息和/或其他使系统10能够正常工作的信息。电子存储器可以是（全部或部分）系统10内的独立部件，或者电子存储器可以与系统10的一个或多个其他部件一体地提供（全部或部分）。
在气体递送系统10中提供吹洗系统40以吹洗阻塞的压力线路36（例如水和/或粘液）。在一个实施例中，吹洗系统40包括以下中的一个或多个：风机22、第一压力传感器28、近侧压力传感器30、受试者回路32、压力线路36、在压力线路36和风机22之间提供的阀门系统42、控制器16和/或其他部件。应该意识到，尽管这里针对压力线路描述了吹洗系统40，但这并非旨在限制。本公开的范围包括使受试者气道处或其附近的受试者回路32与通气机14连通的任何支线。
在一个实施例中，阀门系统42设置于压力线路36和风机22之间，从而通过阀门系统42从风机22向压力线路36递送气体流。阀门系统42被配置为可以工作于：1）将风机16与压力线路36隔离的第一工作模式，以及2）允许在风机16和压力线路36之间传送流体以便利用加压气体流吹洗压力线路26的阻塞的第二工作模式。从风机22通过压力线路36的加压气体流可以移除压力线路36内的阻塞。亦即，风机22允许通过压力线路36的压缩气体“反向”流动驱逐并移除可能干扰、阻塞或妨碍流体通过压力线路36正常流动的任何阻塞。因此，这种配置使得能够不利用辅助压缩机或其他压缩气体补充源吹洗压力线路36。不过，也预期在一些实施例中，可以提供压缩气体的补充源以便于吹洗系统40工作。
在一些实施例中，控制器16被配置为基于第一压力传感器28感测的第一压力（即，通气机14处的压力）和近侧压力传感器30感测的第二压力（即近侧压力）在第一工作模式和第二工作模式之间切换阀门系统的工作，从而响应于第一压力和第二压力之间的差突破阈值而将阀门系统42置于第二工作模式中。可以响应于第二压力超过第一压力该阈值而将阀门系统42置于第二工作模式中。在一些实施例中，阈值可以是大约2，3，4，5或6cmH2O，但预期其他值。在一些实施例中，可以由用户经由控制接口设置阈值。可选地或额外地，可以将阈值预先编程到控制器16中。
在一个实施例中，阀门系统42可以包括螺线管。在这样的实施例中，螺线管阀可以由控制器16施加到其上的电流控制。在一些实施例中，控制器16可以向螺线管提供脉宽调制的（PWM）信号。螺线管可以包括两个端口，从而在第一工作模式中，将阀门切换到闭合配置，其中防止气体流经阀门系统42，在第二工作模式中（也称为吹洗操作），将阀门系统42切换到开放配置，其中允许气体流经阀门系统42。不过，应该意识到，本范例并非要进行限制，可以使用其他机电阀门或其他类型的阀门。
如图2中所示，在呼气期间，通气机14处的第一压力通常低于或等于压力线路36中的压力。不过，在吸气期间，通气机14处的第一压力可能比压力线路36中的压力高出至少所述阈值，于是将阀门系统42置于第二工作模式中，其中，允许气体从风机22流向近侧的压力线路36。不过，本范例并非旨在限制，并且预期在其他实施例中在呼气或吸气期间的任何时候发生第二工作模式（即吹洗操作）。
图3图示了根据实施例的吹洗压力线路36的方法50。以下呈现的方法50的操作旨在作为例示。在一些实施例中，可以完成方法50而具有一个或多个未描述的额外操作，和/或没有一个或多个论述的操作。此外，图3中例示以及下文描述方法50的操作的次序并非旨在限制。
在操作52，生成可呼吸加压气体流。控制可呼吸加压气体流的一个或多个气体参数以向受试者提供治疗益处。在一个实施例中，由与（图1所示且上文所述的）风机22相同或相似的风机执行操作52。
在操作54，向受试者12的气道递送可呼吸加压气体流。在一个实施例中，由图1所示且上文所述的受试者回路32执行操作54。
在操作56，第一压力传感器28感测风机22处或其附近的气体流的第一压力。第一压力传感器28生成这个压力读数的信号并向控制器16发送信号。
在操作58，第二压力传感器30感测压力线路36内气体流的第二压力。如上所述，压力线路36在受试者接口组件20处或其附近连接到受试者回路32，因而第二压力传感器30感测的压力是受试者接口组件20处或其附近的气体流压力。第二压力传感器30生成这个压力读数的信号并向控制器16发送信号。
在操作59，控制器16评估第一压力传感器28感测的第一压力和第二压力传感器30感测的第二压力之间的差。例如，如上所述，控制器16判断第一压力和第二压力之间的差是否突破预定阈值。在一个实施例中，控制器16判断第二压力是否比第一压力超出预定阈值。
在操作60，控制器16基于第一压力传感器28感测的第一压力和近侧压力传感器30感测的第二压力之间的差评估控制阀门组件42。如上所述，阀门系统42被配置为可工作于：1）将风机16与压力线路36隔离的第一工作模式，以及2）允许风机16到压力线路36之间的流体相通以便利用加压气体流吹洗压力线路36的阻塞的第二工作模式。如果控制器16判定第一压力（即通气机14处的压力）比第二压力（即近侧压力）超出的差值大于阈值，那么控制器16将阀门系统42的工作切换到第二工作模式（即吹洗操作）。或者，如果控制器16判定第一压力（即通气机14处的压力）和第二压力（即近侧压力）之间的差值低于阈值，那么控制器16将阀门系统42置于第一工作模式。因此，在阀门系统42处于第一工作模式中时，防止了来自受试者的粘液和/或水通过压力线路36传输到风机22。
可选地或额外地，在一些实施例中，吹洗系统40也可以利用其他方法吹洗压力线路36。例如，在一些实施例中，吹洗系统40可以基于预定时间期间在第一工作模式和第二工作模式之间切换阀门系统的模式。在这样的实施例中，吹洗系统40可以包括计时器。在这样的实施例中，可以用控制器16向阀门系统42生成信号以在第一工作模式到第二工作模式（即吹洗操作）之间切换操作。阀门系统42可以在预定时间内工作于第二工作模式，可以由用户选择或由控制器16确定。在一些实施例中，可以在患者吸气的至少一部分期间发生吹洗操作的时间段。于是，在阀门系统42包括螺线管阀的实施例中，可以在吸气期间在预定量的时间内打开螺线管阀，然后可以在吸气结束，呼气发生之前关闭。
尽管基于当前认为是最实际和优选的实施例出于例示的目的详细描述了本发明，但是应该理解，这样的细节仅仅是为了这样目的，本发明不限于公开的实施例，而是相反，旨在涵盖在所附权利要求的精神和范围之内的修改和等价方案。例如，应该理解，本发明预期在可能的范围内，可以将任何实施例的一个或多个特征与任何其他实施例的一个或多个特征相组合。

Claims (14)

1.一种支线吹洗系统，包括：
风机，其被配置为对向受试者递送的气体流加压，所述风机包括马达，所述马达连接到具有出口的风扇；
第一压力传感器，其被配置为测量所述风机处或其附近的所述气体流的第一压力；
受试者回路，其操作性连接到所述出口，所述受试者回路被适配为在受试者接口向所述受试者的气道传送所述气体流；
支线，其与所述风机以及在所述受试者接口处或所述受试者接口附近的所述受试者回路流体连通；
第二压力传感器，其被配置为测量所述支线内的所述气体流的第二压力；
阀门系统，其被配置为能够工作于：1)将所述风机与所述支线隔离的第一工作模式，以及2)允许所述风机和所述支线之间的流体连通以便利用加压气体流吹洗支线的阻塞的第二工作模式；
控制器，其被配置为基于所述第一压力和所述第二压力在所述第一工作模式和所述第二工作模式之间切换所述阀门系统的工作，从而响应于所述第一压力和所述第二压力之间的差突破阈值而将所述阀门系统置于所述第二工作模式中。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，响应于所述第二压力超出所述第一压力所述阈值，将所述阀门系统置于所述第二工作模式中。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述阈值是5cm H2O。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述阀门系统包括螺线管。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，在患者吸气期间将所述阀门系统置于所述第二工作模式中。
6.一种用于吹洗支线的方法，所述方法包括：
感测风机处或其附近的气体流的第一压力，其中所述风机用于对向受试者递送的气体流加压以提供加压气体流，所述风机包括马达，所述马达连接到具有出口的风扇；
感测支线内的气体流的第二压力，其中所述支线与所述风机以及在用以向受试者的气道传送气体流的受试者接口处或所述受试者接口附近的受试者回路流体连通，所述传送由操作性连接到所述出口的所述受试者回路实现；
基于所述第一压力和所述第二压力，在1)将所述风机与所述支线隔离的第一工作模式，以及2)允许所述风机和所述支线之间的流体连通以便利用所述加压气体流吹洗所述支线的阻塞的第二工作模式，之间控制阀门系统的工作，从而响应于所述第一压力和所述第二压力之间的差突破阈值，将所述阀门系统置于所述第二工作模式中。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，响应于所述第二压力超出所述第一压力所述阈值，将所述阀门系统置于所述第二工作模式中。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述阈值是5cm H2O。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述阀门系统包括螺线管。
10.一种支线吹洗系统，包括：
用于对向受试者递送的气体流加压的器件，加压气体流由风机提供，所述风机包括马达，所述马达连接到具有出口的风扇；
用于在受试者接口向所述受试者的气道传送所述气体流的器件，所述传送由操作性连接到所述出口的受试者回路实现；
用于感测所述风机处或其附近的所述气体流的第一压力的器件；
用于感测与所述风机和在所述受试者接口处或所述受试者接口附近的所述受试者回路流体连通的支线内的所述气体流的第二压力的器件；
用于基于所述第一压力和所述第二压力，在1)将所述风机与所述支线隔离的第一工作模式，以及2)允许所述风机和所述支线之间的流体连通以便利用所述加压气体流吹洗所述支线的阻塞的第二工作模式，之间控制阀门系统的工作的器件，从而响应于所述第一压力和所述第二压力之间的差突破阈值，将所述阀门系统置于所述第二工作模式中。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，响应于所述第二压力超出所述第一压力所述阈值，将所述阀门系统置于所述第二工作模式中。
12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述阈值是5cm H2O。
13.根据权利要求10所述的系统，其中，所述阀门系统包括螺线管。
14.根据权利要求10所述的系统，其中，在患者吸气期间将所述阀门系统置于所述第二工作模式中。
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