CN103384541B - 具有集成的鼓风机的通气机 - Google Patents

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Abstract

一种通气机系统（100/200/300/400），包括集成的鼓风机（130/230/330）。在一种情况中，所述通气机系统包括：吸气端口（122/222/322）和呼气端口（142/242/342），所述吸气端口用于连接到双分支患者管路（110/210/310）的吸气分支（112/212/312），所述呼气端口用于连接到所述双分支患者管路的呼气分支（114/214/314）；气体递送设备（120/220/320），其被连接到所述吸气端口，以将气体的加压流供应到所述吸气端口以生成正压；以及具有进口（132/232/332）和出口（134/234/334）的鼓风机，所述进口被操作性地连接到所述呼气端口，并且被配置为受控制以选择性地将4cmH2O到120cmH2O之间的负压水平供应到所述呼气端口，所述出口排出从所述呼气端口接收的气体。在另一种情况中，所述通气机系统包括鼓风机，以生成正压/流以增加流量，用于非侵入式通气。

Description

具有集成的鼓风机的通气机
技术领域
本发明涉及通气机，并且具体而言，涉及包括用于在通气机系统中提供负压或正压的集成的鼓风机的通气机。
背景技术
通气机用于各种环境中。例如，在医院中，可以为患者通气，作为他们的医学护理的部分。特别是，通气机通常被提供在医院重症监护室（ICU）中。
这些通气机中的许多使用高压或压缩的气体源，用于呼吸递送。除了为所述患者生成并递送呼吸外，高端通气机可以包括集成的系统实现方式。以这种实现方式，通气机系统可以包括其他患者护理模态，像是分泌物管理和高频通气等。这些模态要求所述系统中的正压和负压两者，用于有效的实现方式。例如，在高频正压通气（HFPPV）中，从所述高压、压缩的气体源生成正压，并且通过文丘里管系统实现方式生成负压。
例如，对于HFPPV实现方式，平均气道压力（MAP）取决于正压脉冲的峰到峰幅值。对于较高的频率或对于较高的幅值，MAP对于患者来说可能会太高。仅能通过在排气期间施加负压来降低MAP。该负压可以通过来自所述系统的所述正压侧的文丘里作用生成。然而，文丘里管系统噪声很大并且其具有相对慢的响应。在另一种模态中，例如在分泌物管理中，通气机系统需要递送吹入（正压）和吹出（负压）以模拟咳嗽。在另一种模态中，例如并入高端ICU通气机的非侵入式通气中，鼓风机能额外地增加和/或提供这种通气治疗可能需要的较高的气体流量。从医院的个体气体出口供应的所述气体可以被限制到～180升每分钟（lpm），并且对于大多数侵入式机械通气需要来说是足够的。然而，对于非侵入式通气，所述通气机应该能够生成高得多的流量——在250至300升/分钟（lpm）的量级，以补偿面罩泄漏。
因此，提供能够解决这些需求中的一个或多个的通气机以及通气的方法将是合乎期望的。
发明内容
在本发明的一个方面中，一种通气机系统包括：吸气端口和呼气端口，所述吸气端口被配置为连接到双分支患者管路的吸气分支，所述呼气端口被配置为连接到所述双分支患者管路的呼气分支；气体递送设备，其被操作性地连接到所述吸气端口，并且被配置为将气体的加压流供应到所述吸气端口以生成正压；以及鼓风机，其具有进口，所述进口被操作性地连接到所述呼气端口并且被配置为受控制以选择性地将4cmH2O到120cmH2O之间的负压水平供应到所述呼气分支，所述鼓风机还具有出口，所述出口被配置为排出经由所述呼气端口接收的气体。
在本发明的另一方面中，一种通气的方法包括：提供吸气端口，其被配置为连接到双分支患者管路的吸气分支，并且提供呼气端口，其被配置为连接到所述双分支患者管路的呼气分支；将气体的加压流供应到所述吸气端口以生成正压；以及选择性地将鼓风机的进口连接到所述呼气端口，以选择性地将4cmH2O到120cmH2O之间的负压水平供应到所述呼气端口以及从所述鼓风机的出口排出从所述呼气端口接收的气体。
在本发明的又一方面中，一种通气机系统包括：患者管路接口端口，其被配置为连接到单分支患者管路；气体递送设备，其被操作性地连接到所述患者管路接口端口，并且被配置为将气体的加压流供应到所述患者管路接口端口，以生成正压；鼓风机，其具有出口，所述出口被操作性地连接到所述患者管路接口端口，并且被配置为将空气的加压流供应到所述患者管路接口端口以生成正压；压力换能器，其被配置为测量患者气道压力；至少一个流量传感器，其被配置为测量所述患者管路中的气体流量；以及控制器，其被配置为根据指示所测量的所述患者管路中压力的压力换能器信号和指示所测量的来自所述气体递送设备的气体流量的流量传感器信号，控制所述气体递送设备和所述鼓风机。
附图说明
图1是通气机系统的功能方框图，所述通气机系统包括用于在所述系统中生成负压的鼓风机。
图2A是包括鼓风机的通气机系统的第一示范性实施例在呼吸周期的第一阶段期间的详细图示。
图2B是图2A的第一示范性实施例在呼吸周期的第二阶段期间的详细图示。
图2C是图2A的控制器的详细图示。
图3A是包括鼓风机的通气机系统的第二示范性实施例在呼吸周期的第二阶段期间的详细图示。
图3B是图3A的第二示范性实施例在呼吸周期的第二阶段期间的详细图示。
图3C是图3A的控制器的详细图示。
图4是用于非侵入式通气的包括鼓风机的通气机系统的第三示范性实施例的详细图示。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更加完整地描述本发明，附图中示出了本发明的优选实施例。然而，本发明可以通过不同形式实现，并且不应将本发明解释为限于本文中所阐述的实施例。而是，这些实施例仅作为本发明的教导性范例提供。
图1是通气机系统100的功能方框图。通气机系统100包括双分支患者管路110、气体递送设备120、鼓风机130、排气阀140和控制器150。
双分支患者管路110包括吸气分支112、呼气分支114、三通接头117，以及经由三通接头17连接到吸气分支112和呼气分支114的呼吸管116。在一些实施例中，呼吸管116可以是气管内管。
气体递送设备120是这样的设备，其被配置为经由吸气端口142将气体的加压流供应到双分支患者管路110的吸气分支112以生成正压。这里，所述气体可以是组分气体，例如空气、氧气、氦氧混合气等的混合物。在一些实施例中，气体递送设备120被配置为从外部供应（例如，罐或壁装出口）接收加压气体，并且控制和/或调节通向患者管路110的气体的流量。气体递送设备120可以包括一个或多个阀和调节器。
鼓风机130具有进口132，所述进口在操作中被配置为经由呼气端口142从双分支患者管路110的呼气分支114接收气体，并且还具有出口134，所述出口用于排出从呼气分支114接收的气体。这里，将“鼓风机”定义为通过（一个或多个）表面（例如的旋转叶片）的运动，生成气体的加压流的任何电机设备，并且其可以在其进口132处提供4cmH2O到120cmH2O之间的负压。作为范例，鼓风机可以包括旋转叶轮或高速风扇。在鼓风机130的所述进口侧提供鼓风机泄漏端口135。
排气阀140操作为选择性地将鼓风机130的进口132连接到呼气端口142，例如在呼吸周期的呼气阶段期间，如将参考图2A至图2C更详细讨论。排气阀140被提供有隔板145。
响应于一个或多个输入信号和/或规划参数，控制器150控制鼓风机130和排气阀140以为患者10提供通气。例如，控制器130可以控制高频正压通气（HFPPV）中的平均气道压力，以维持由用户设置的目标平均气道压力。在另一个范例中，为了提供用于患者的分泌物管理的吹入-吹出，控制器150可以控制吹出期间的患者气道压力。
通气机100中鼓风机130的提供在各种操作模式中提供了多种可能的特征和益处。将参考对图2A至图2C和图3A至图3C以及图4的详细图示解释一些示范性实施例。
图2A至图2C图示了通气机的第一示范性实施例，其中，集成的鼓风机可以被用于生成负压，用于对针对HFPPV的平均气道压力（MAP）的控制。在该情况下，在一些实施例中，所述鼓风机连续地为双分支患者管路的所述呼气分支生成低水平到中等水平的负压。
图2A是通气机系统的第一示范性实施例呼吸周期的第一（吸入）阶段期间的详细图示。通气机系统200包括具有集成的鼓风机230的通气机205，以及双分支患者管路210。
通气机205包括气体递送设备220、鼓风机230、排气阀240以及控制器250。
双分支患者管路210包括吸气分支212、呼气分支214、三通接头217以及经由三通接头217连接到吸气分支212和呼气分支214的呼吸管。在一些实施例中，所述呼吸管可以是气管内管。压力换能器215被连接到三通接头217，用于测量被提供到患者10的患者气道压力。压力换能器215生成被提供到控制器250的所测量的患者气道压力信号。
气体递送设备220是这样的设备，其被配置为经由吸气端口222将气体的加压流供应到双分支患者管路210的吸气分支212以生成正压。这里，所述气体可以是组分气体，例如空气、氧气、氦氧混合气等的混合物。在一些实施例中，气体递送设备220被配置为从外部供应（例如，罐或通过壁装出口）接收加压气体，以及控制和/或调节到患者管路210的气体的流量。气体递送设备220可以包括一个或多个流量控制阀和调节器。
鼓风机230具有进口232，其在操作中被配置为经由呼气端口242从双分支患者管路210的呼气分支214接收气体，并且还具有出口234，其用于排出从呼气分支214接收的气体。鼓风机泄漏端口235被提供在鼓风机230的进口侧。
如图2A中所图示，在呼吸周期的第一（吸入）阶段，控制器250控制排气阀240来封锁从呼气分支214经由呼气端口242通向鼓风机230的进口232的通路。在一些实施例中，控制器250可以在呼吸周期的第一（吸入）阶段期间，关闭、降低速度或者减小鼓风机230的鼓风机电流。
图2B是通气机系统200的所述第一示范性实施例在呼吸周期的第二（排气）阶段期间的详细图示。如在图2B中可见，在所述呼吸周期的所述第二（排气）阶段期间，控制器250控制排气阀240来打开从呼气端口242通向鼓风机230的进口232的通路，并且控制鼓风机230，以操作为经由鼓风机进口232处的呼气端口242从呼气分支214接收气体，并且从鼓风机出口234排出所述气体。在一些实施例中，控制器250将信号提供到鼓风机230，以变化或控制鼓风机230的运转速度，并籍此调节或控制由鼓风机230供应的负压。
图2C是图2A的控制器250的详细图示。控制器250（例如）从压力换能器215接收所测量的患者气道压力，并供应输出信号，用于控制鼓风机230和排气阀240。D一些实施例中，控制器250根据（例如）从传感器215接收的所测量的患者气道压力信号，计算或确定平均气道压力（MAP）。在一些实施例中，控制器250提供所述输出信号，用于控制鼓风机230和排气阀240，以将所计算的MAP维持在目标MAP或其附近。
图3A至图3C图示了通气机系统的第二示范性实施例，其中，集成的鼓风机可以被用于生成负压，用于针对侵入式通气的分泌物管理的吹出。在一些实施例中，当所述通气机在分泌物管理模式运行时，所述鼓风机在吸入到排气过渡的非常短的持续时间，生成高水平的负压。
图3A是通气机系统的第二示范性实施例在呼吸周期的第一（吸入）阶段期间的详细图示。通气机系统300包括具有集成的鼓风机330的通气机305，以及双分支患者管路310。
通气机305包括气体递送设备320、鼓风机330、排气阀340、控制器350、二通阀360，以及通气机排气端口370。在一些实施例中，所述二通阀360的实现方式可以是与所述排气阀340集成。
双分支患者管路310包括吸气分支312、呼气分支314、三通接头317，以及经由三通接头317连接到吸气分支312和呼气分支314的呼吸管。在一些实施例中，所述呼吸管可以是气管内管。压力换能器315被用于测量提供到患者10的患者气道压力。压力换能器315生成提供到控制器350的所测量的患者气道压力信号。
气体递送设备320是这样的设备，其被配置为经由吸气端口322将气体的加压流供应到双分支患者管路310的吸气分支312以生成正压。这里，所述气体可以是组分气体，例如空气、氧气、氦氧混合气等的混合物。在一些实施例中，气体递送设备320被配置为从外部供应（例如，罐或通过壁装出口）接收加压气体，以及控制和/或调节通向患者管路310的气体的流量。气体递送设备320可以包括一个或多个流量控制阀和调节器。
鼓风机330具有进口332，所述进口332在操作中被配置为经由呼气端口342从双分支患者管路310的呼气分支314接收气体，并且鼓风机330还具有出口334，出口334用于排出从呼气分支314接收的气体。
如图3A中所图示，在呼吸周期的第一（吸入）阶段，控制器350控制排气阀340，以封锁从呼气分支314经由呼气端口342通向二通阀360的通路。在一些实施例中，控制器350可以在所述呼吸周期的所述第一（吸入）阶段期间，关闭、降低速度或者减小鼓风机330的鼓风机电流。
图3B是通气机系统300的所述第二示范性实施例在呼吸周期的第二（排气）阶段期间的详细图示。如在图3B中可见，在呼吸周期的第二（排气）阶段期间，控制器350控制排气阀340来打开从呼气端口344通向二通阀360的通路。而且，一在些实施例中，在呼吸周期的呼气阶段的吹出期期间（例如吸入到排气过渡期间），控制器350控制二通阀366，以将鼓风机330的进口332经由呼气端口344连接到呼气分支314，并且控制鼓风机330，以从鼓风机出口334排出气体，以模拟咳嗽而使分泌物松动。同样，在所述呼吸周期的所述呼气阶段的剩余时间期间，控制器350控制二通阀360，以将通气机排气端口370经由呼气端口342连接到呼气分支314。在一些实施例中，控制器350将信号提供到鼓风机330，以变化或控制鼓风机330的运转速度和电源电流，并籍此调节或控制由鼓风机330供应的负压。
图3C是图3A的控制器350的详细图示。控制器350（例如）从压力换能器315接收所测量的患者气道压力信号，并且供应输出信号，用于控制鼓风机330、排气阀340和二通阀360。在一些实施例中，控制器350提供所述输出信号，用于控制鼓风机330和排气阀340，以提供所述目标吹出压和呼气阶段期间的压力。
图4是通气机系统的第三示范性实施例的详细图示，其中，集成的鼓风机可以被用于生成正压/流量，以增加用于非侵入式通气（NIV）的气体流量，在非侵入式通气中，可能存在来自壁装出口或压缩机的受限的气体流量，或者通过所述通气机系统的气体供应设备的流量阀和/或调节器的受限气体流量。
通气机系统400包括带有集成的鼓风机430的通气机405，以及单分支患者管路410。
通气机405包括：气体递送设备，其包括气体的加压流420以及针对氧气和空气的一个或多个流量控制阀422；一个或多个空气和氧气流量传感器424；泄压阀426；压力换能器428；鼓风机430及相关联的单向止回阀436；以及控制器450。通气机405包括患者管路接口端口442，所述患者管路接口端口442用于连接到患者管路410。通气机405还包括接合点407，用于合并来自所述其他递送设备的气体的加压流（例如，氧气和/或空气）与来自鼓风机430的空气的加压流以生成正压。
患者管路410连接到面罩20，用于将气体的加压流提供到患者10。面罩20可以包括被动排气端口或主动排气端口。
在一些实施例中，从外部供应（例如，罐），例如通过壁装出口，接收所述气体的加压流420。
在操作中，控制器450响应于来自压力换能器428的指示所测量的患者气道压力的患者气道压力信号以及来自所述一个或多个空气和/或氧气流量传感器424的指示所测量的来自所述气体递送设备的气体流量的流量传感器信号，控制气体递送设备（例如，（一个或多个）流量控制阀422）、鼓风机430以及泄压阀426。鼓风机430补充经由所述气体的加压流420供应的流量，经由所述气体的加压流420供应的流量在一些情况中可能是有限的，例如当通气机405经由壁装出口被连接到气体供应时。在该情况下，在一些情况中来自所述气体的加压流420的气体流量可能被限制为约180升/分钟。在一些实施例中，借助于鼓风机430经由鼓风机出口434的补充流量，通气机405能够提供250至300升/分钟量级上的气体流速。
尽管在本文中公开了优选的实施例，但是在本发明的理念和范围内进行多种变化是可能的。在研究了本说明书、附图和权利要求书之后，这种变化对于本领域普通技术人员将变得清楚。因此，只要在权利要求书的范围之内，本发明不受限制。

Claims (7)

1.一种通气机系统(300)，包括：
吸气端口(322)和呼气端口(342)，所述吸气端口被配置为连接到双分支患者管路(110、210、310)的吸气分支(312)，所述呼气端口被配置为连接到所述双分支患者管路的呼气分支(114、214、314)；
气体递送设备(320)，其被操作性地连接到所述吸气端口，并且被配置为接收来自外部供应的加压气体，并且被配置为对所述加压气体的流进行调节并将所述加压气体的流供应到所述吸气端口以生成正压；
鼓风机(330)，其具有进口(332)，所述进口被操作性地连接到所述呼气端口，并且被配置为受控制以选择性地将4cmH2O到120cmH2O之间的负压水平供应到所述呼气分支，所述鼓风机还具有出口(334)，所述出口被配置为排出经由所述呼气端口接收的气体；
通气机排气端口(370)；
二通阀(360)，其具有阀输入部以及第一阀输出部和第二阀输出部，其中，所述阀输入部被连接到所述呼气端口，所述第一阀输出部被连接到所述鼓风机的进口，并且所述第二阀输出部被连接到所述通气机排气端口；以及
控制器(350)，其被配置为在呼吸周期的吸入阶段期间选择性地关闭所述鼓风机(330)。
2.如权利要求1所述的通气机系统(300)，还包括排气阀(340)，所述排气阀(340)被配置为选择性地将所述鼓风机的所述进口连接到所述呼气端口以及将所述鼓风机的所述进口从所述呼气端口断开。
3.如权利要求2所述的通气机系统(300)，还包括:
压力换能器(315)，其被配置为测量患者气道压力；
其中，所述控制器(350)被配置为接收指示所测量的患者气道压力的信号，并且响应于所述信号，在所述呼吸周期的呼气阶段的至少部分期间控制所述排气阀以将所述鼓风机的进口连接到所述呼气端口，以及在所述呼吸周期的所述吸入阶段期间将所述鼓风机的进口从所述呼气端口断开。
4.如权利要求1所述的通气机系统(300)，其中，所述控制器还被配置为，在所述鼓风机被打开时，控制所述鼓风机的运转速度和供应电流。
5.如权利要求1所述的通气机系统(300)，其中，所述控制器被配置为控制所述二通阀，以在所述呼吸周期的呼气阶段的吹出期期间将所述鼓风机的进口连接到所述呼气端口，并且在所述呼气阶段的吹出期之后将所述排气阀连接到所述通气机排气端口。
6.如权利要求1所述的通气机系统(300)，其中，所述气体递送设备包括进口和阀，所述气体递送设备的所述进口用于接收所述加压气体，所述气体递送设备的所述阀用于调节所述加压气体的所述流到所述患者管路的递送。
7.如权利要求1所述的通气机系统(300)，其中，所述鼓风机包括旋转叶轮。
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