CN103957775A - 用于使用具有紧密集成的控制电子器件的泵和检测器来监测侧流系统中的成分的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种系统和方法被配置成监测被提供给受治疗者的可呼吸气体流的成分。所述监测在其中对泵和检测器的控制实施于紧密集成的控制器中的侧流配置中完成。

Description

用于使用具有紧密集成的控制电子器件的泵和检测器来监测侧流系统中的成分的系统和方法
发明领域
本发明涉及一种用于借助于由紧密集成的控制电子器件控制的泵和检测器组件监测以侧流方式接收的可呼吸气体测量流的成分的方法和设备。
背景技术
已知晓通过以侧流方式从治疗性可呼吸气体流获取可呼吸气体测量流来监测气体成分的系统。通常，这些系统需要用以抽取可呼吸气体测量流穿过在其中进行测量的取样室的泵和用以测量气体的成分的检测器组件。在常规系统中，所述泵和所述检测器组件是各自具有其自己的控制系统的单独并且离散的系统。因此，经由两个单独并且离散的控制电子器件组来完成对这些部件的控制。
发明内容
因此，本发明的一个或多个方面涉及一种检测器装置，其被配置成测量接收自呼吸回路的可呼吸气体流的成分。在一些实施例中，所述检测器装置包括壳体、流路、辐射源、传感器组件、泵和一个或多个处理器。所述流路用于可呼吸气体流，并且具有入口和出口。所述辐射源被容纳于所述壳体内，并且被配置成将电磁辐射发射到所述流路中。所述传感器组件被容纳于所述壳体内，并且被配置成接收已由辐射源发射并且已通过所述流路的电磁辐射。所述传感器组件进一步被配置成产生传输与所接收电磁辐射的一个或多个参数相关的信息的输出信号。所述泵包括泵马达和泵致动器。所述泵马达由所述壳体承载。所述泵致动器由所述壳体承载，并且被配置成由所述泵马达驱动以抽取所述可呼吸气体流穿过所述流路。所述一个或多个处理器被容纳于形成于所述壳体内的单独的壳体隔室内，并且被配置成执行模块。所述模块包括源模块、传感器模块、泵致动模块和泵读取模块。所述源模块被配置成驱动所述辐射源。所述传感器模块被配置成读取由所述传感器组件产生的所述输出信号。所述泵致动模块被配置成驱动所述泵马达。所述泵读取模块被配置成获取与所述泵的一个或多个操作参数相关的信息。
本发明的又一方面涉及一种测量接收自呼吸回路的可呼吸气体流的成分的方法。在一些实施例中，所述方法包括：从辐射源发射电磁辐射到用于所述可呼吸气体流的流路中；在所述所发射电磁辐射已通过所述流路之后接收所述所发射电磁辐射；从传感器组件产生传输与所述所接收电磁辐射的一个或多个参数相关的信息的输出信号；借助于包含泵马达和泵致动器的泵抽取所述可呼吸气体流穿过所述流路，其中所述辐射源、所述传感器组件和所述泵被容纳于单个壳体中和/或由所述单个壳体承载；和在包含于所述壳体的单个隔室内的一个或多个处理器上执行模块。所述模块包括源模块、传感器模块、泵致动模块和泵读取模块。所述源模块被配置成驱动所述辐射源。所述传感器模块被配置成读取由所述传感器组件产生的所述输出信号。所述泵致动模块被配置成驱动所述泵马达。所述泵读取模块被配置成获取与所述泵的一个或多个操作参数相关的信息。
本发明的再一方面涉及一种用于测量接收自呼吸回路的可呼吸气体流的成分的检测器装置。在一些实施例中，所述检测器装置包括：用于将电磁辐射发射到用于所述可呼吸气体流的流路中的构件；用于在所述所发射电磁辐射已通过所述流路之后接收所述所发射电磁辐射的构件；用于产生传输与所述所接收电磁辐射的一个或多个参数相关的信息的输出信号的构件；用于抽取所述可呼吸气体流穿过所述流路的构件，所述用于抽取的构件包括泵马达和泵致动器，其中所述用于发射的构件、所述用于产生的构件、所述泵马达和所述泵致动器被容纳于单个壳体中和/或由所述单个壳体承载；和用于执行模块的构件，所述用于执行的构件被包含于所述壳体的单个隔室内。所述模块包括源模块、传感器模块、泵致动模块和泵读取模块。所述源模块被配置成驱动所述辐射源。所述传感器模块被配置成读取由所述传感器组件产生的所述输出信号。所述泵致动模块被配置成驱动所述泵马达。所述泵读取模块被配置成获取与所述泵的一个或多个操作参数相关的信息。
在参考附图考虑到下面的描述和所附的权利要求书之后，本发明的这些和其它目的、特征和特点以及结构相关元件和部件组合的操作方法和功能、制造的经济性将变得更加显而易见，所有的这些描述以及权利要求和附图形成本说明书的一部分，其中，类似的附图标记指明不同的附图中的相应部分。然而，将会清楚地理解，这些附图仅出于例示和描述的目的，并不旨在作为对本发明的限制的限定。
附图说明
图1是被配置成监测可呼吸气体流的成分的系统；
图2是被配置成监测可呼吸气体流的成分的检测器组件和流路元件；
图3是被配置成控制检测器组件的控制器；
图4是被配置成抽取所述可呼吸气体流穿过取样室的泵；
图5是被配置成抽取所述可呼吸气体流穿过取样室的泵；
图6是被配置成抽取所述可呼吸气体流穿过取样室的泵；
图7是被配置成监测可呼吸气体流的成分的检测器组件和流路元件；
图8是被配置成监测可呼吸气体流的成分的检测器组件和流路元件；
图9是被配置成监测可呼吸气体流的成分的检测器组件和流路元件；
图10是被配置成监测可呼吸气体流的成分的检测器组件和流路元件；和
图11是监测可呼吸气体流的方法。
具体实施方式
除非另有明确说明，否则用在本文中的单数形式的“一”、“一个”和“所述”包含复数含义。用在本文中的两个或更多部分或部件“联接”的陈述是指这些部分直接或间接(即通过一个或多个中间部分或部件)结合在一起或一起操作，只要出现连结。用在本文中的“直接联接”是指两个元件相互直接接触。用在本文中的“固定地联接”或“固定”是指将两个部件联接以像一个那样移动，而保持相对于彼此的恒定定向。
用在本文中的词语“单一的”是指部件作为单件或单元而产生。即，包含分开产生然后联接在一起作为一个单元的多个件的部件并不是“单一的”部件或主体。用在本文中的两个或更多部分或部件相互“接合”的陈述是指这些部分直接或者通过一个或多个中间部分或部件相互施加力。用在本文中的术语“数量”是指一或大于一的整数(即，复数)。
除非另有明确说明，否则用在本文中的方向性短语，例如但不限于，顶部的、底部的、左边的、右边的、上部的、下部的、前面的、后面的以及它们的派生词涉及在图中所示出的元件的定向，且并不是对权利要求书的限制。
图1图示被配置成监测被提供给受治疗者12的可呼吸气体流的成分的系统10。系统10可被配置成使得可呼吸气体测量流转向以便监测可呼吸气体流的成分，且然后可呼吸气体测量流返回到可呼吸气体流。这将趋于保护可呼吸气体流内的构成气体，这在其中可呼吸气体流被用于输送药物或药品(例如，相对昂贵的麻醉剂和/或其它药物或药品)的情况中可能是重要的。由于可呼吸气体测量流将趋于具有污染物(例如，黏液血液、药物、冷凝物或其它材料)，将可呼吸气体测量流路由回到可呼吸气体流中构成污染物的放置解决方案。然而，这并非意为限制性的，这是因为在一些实施例中可呼吸气体测量流可能不返回到可呼吸气体流。而是，可呼吸气体测量流可被排出(例如，通过过滤器或其它排气装置)。在一些实施例中，系统10可包含气流产生器14、呼吸回路16、测量回路18和/或其它部件中的一个或多个。
气流产生器14被配置成产生供输送到受治疗者12的气道的可呼吸气体流。气流产生器14被配置成控制可呼吸气体流的一个或多个参数。受控参数可包含压力、温度、流动速率、湿度、速度、声音和/或其它参数中的一个或多个。在一些实施例中，气流产生器14被配置成通过掺合来自两个或多个气体源的气体(例如，用以控制氧含量)、通过添加药品或药物(例如，以喷雾和/或雾化形式)和/或通过其它技术来控制可呼吸气体流的成分。为给可呼吸气体流增压，气流产生器14可包含鼓风机、波纹管、加压罐或杜瓦瓶、壁气体源和/或其它压力源中的一个或多个。
呼吸回路16被配置成将来自气流产生器14的可呼吸气体流输送到受治疗者12的气道。呼吸回路16可包含导管20、受治疗者界面22和/或其它部件中的一个或多个。导管20被配置成将来自气流产生器14的可呼吸气体流传输到受治疗者界面22。导管20与气流产生器14接界以从其接收可呼吸气体流，并且提供从气流产生器14到受治疗者界面22的流路。导管20可为弹性挠曲的。受治疗者界面22可以密封或非密封方式接合受治疗者12的气道的一个或多个孔口。举例来说，受治疗者界面22的一些实例可包含气管内导管、鼻套管、气管切开套管、鼻罩、鼻/口罩、全面罩、总面罩、部分再呼吸面罩或使气体流与受治疗者的气道连通的其它界面器具。本发明并不限于这些实例，并且涵盖任一受治疗者界面的实施方案。举例来说，侧流气体取样(例如，关于系统10所示出和描述)可与呼出气体和吸入气体两者均一致的气道适配器、阀门(tap)通常由其形成的面罩和图1中所示出的可用于对呼吸气体(例如，CO2)取样和/或输送治疗性气体(例如，氧气)的鼻套管结合来使用。
测量回路18被配置成将可呼吸气体测量流从呼吸回路16中的可呼吸气体流抽离以监测可呼吸气体流的成分。可呼吸气体测量流可介于大约30ml/min与大约250ml/min之间。在一些实施例中，可呼吸气体测量流是大约50ml/min。测量回路18可将可呼吸气体测量流中的一些或所有气体返回到呼吸回路16内的可呼吸气体流。测量回路18可包含回路入口24、回路出口26、流路元件28、检测器装置30和/或其它部件中的一个或多个。
回路入口24被配置成接收呼吸回路16内的可呼吸气体流中的气体的一部分作为可呼吸气体测量流，且将可呼吸气体测量流引导到流路元件28。回路出口26被配置成在可呼吸气体测量流已通过流路元件28之后接收可呼吸气体测量流。回路出口26可被配置成将可呼吸气体测量流提供回到呼吸回路16中。回路入口24和回路出口26可为在结构上类似于(或相同于)导管20的导管。回路出口26可为连接器或者在所述流将进入大气中的情况下甚至不存在。回路入口24与导管20和回路出口26与导管20中的一个或者两个之间的界面可为可释放的。
图2提供流路元件28和检测器装置30的更详细的示意。在图2中所示出的视图中，流路元件28已经从检测器装置30脱离(图1描绘以可释放方式与检测器装置30接合的流路元件28)。如图2中可见，流路元件28包含入口32、出口34且提供入口32与出口34之间的包封流路。入口32被配置成具回路入口24接界，并且出口34被配置成与回路出口26接界以使得由流路元件28形成的包封流路携载可呼吸气体测量流从入口32穿过流路元件28到达出口34。入口32与出口34之间的流路元件28的壁可由大体上刚性的塑料和/或聚合物材料形成。流路元件28进一步包括取样室36、泵区段38、装置界面40和/或其它部件中的一个或多个。
尽管在图2中检测器装置30和流路元件28示出为彼此分解，但这并非意为限制性的。在一些实施例中，检测器装置30和流路元件28并非以可移除方式联接，而是一体地形成或借助于他们之间的永久(或基本上永久)的附接而形成。在其中检测器装置30和流路元件28并非以可移除方式联接的一些实施例中，这些部件(和/或其零件)可经由适合的清洗和消毒方法来清洗或消毒。
取样室36被配置成便于进行对可呼吸气体测量流的成分的测量。如此，取样室36包含窗口42。窗口42对处于用于测量取样室36内的气体的成分的一个或多个波长的电磁辐射光学是透明的。以非限制性实例的方式，窗口42可由蓝宝石、IR透射性塑料和/或其它材料形成。
泵区段38被配置成产生从入口32穿过流路元件28到达出口34的流。在一些实施例中，泵区段38作为隔膜泵系统的头部操作以产生穿过流路元件28的流。泵区段38可包含隔膜44、致动器界面46和/或其它部件中的一个或多个。隔膜44被配置成可移动的以产生穿过泵区段38的流。致动器界面46被配置成以可释放方式接合与检测器装置30相关联的泵致动器54以便以下述方式致动隔膜44，所述方式引起由隔膜44进行的移动，从而形成穿过流路元件28的流。
针对其中流路元件28可拆卸/可替换的实施例，由流路元件28形成的包封流路使得流路元件28能够单独地用于受治疗者。这意味着对于另一受治疗者和/或对于另一使用时期，流路元件28可换成另一(例如，新的)流路元件。将了解，在这些实施例中，从材料和/或制造观点，流路元件28的部件可相对便宜。举例来说，流路元件28可能不包含任何传感器或辐射发射器元件，且可能不包含操作成驱动由泵区段38形成的泵的马达的任何部分。在一些实施例中，流路元件28并不包含任何处理和/或存储部件以维持相对低成本。如此，可在不影响检测器装置30的有源部件(例如，成分传感器和泵马达，如本文中所描述)的操作的情况下替换流路元件28。这可增强检测器装置30在其中检测器装置30实施于用于多个受治疗者的呼吸回路中的环境中的可用性。然而，流路元件28可包含用于存储与窗口相关的校准信息(例如，红外线测量中所使用的吸收特性；用于发光猝灭测量中所使用的信号校正的校准因子；和/或其它校准信息)的存储器元件(例如，仅读取或读取/写入)或流路元件的其它部件。此存储器元件可存储使用信息以帮助向检测器装置30、包含检测器装置30的系统和/或对意在单次使用的和/或由单个受治疗者使用的部件(例如，流路元件28)再次使用的用户报警。
如图2中可见，检测器装置30被配置成致使可呼吸气体测量流被抽取穿过流路元件28，监测取样室36内的气体的成分和/或执行其它功能。检测器装置30可包含壳体48、元件基座50、检测器组件52、泵致动器54、泵马达56、控制器58和/或其它部件中的一个或多个。
壳体48被配置成容纳检测器装置30的部件中的一些或所有部件。壳体48由刚性材料形成，例如金属、塑料或聚合物。壳体48可针对检测器装置30的部件提供机械保护、流体保护和/或其它类型的保护。
在其中流路元件28以可移除方式与检测器装置30接合的实施例中，元件基座50被配置成以可移除方式接合流路元件28。元件基座50可由壳体48形成。举例来说，壳体48可在元件基座50处具有适应流路元件28的外部形状的形状。元件基座50将流路元件28固定到检测器装置30，并且将流路元件28和检测器装置30的各种部件放置于正确的相对位置中以供使用。在将流路元件28固定到检测器装置30时，元件基座50可借助于螺纹接合、联锁接合、摩擦配合、卡扣配合、闩锁和/或用于可释放接合的其它机构中的一个或多个来接合流路元件28。
检测器组件52被配置成监测取样室36中的气体的成分。举例来说，检测器组件52可被配置成检测二氧化碳的相对水平、氧气的相对水平、麻醉药(例如，一氧化二氮、氟烷、地氟醚等)、示踪气体(例如，PPM或PPB浓度)和/或取样室36内的其它气体成分的相对水平。检测器组件可包含辐射源60、传感器组件62、窗口64和/或其它部件中的一个或多个。
辐射源60被配置成发射穿过取样室36(例如，穿过窗口64)的电磁辐射。所发射的电磁辐射行进穿过取样室36内的气体且在取样室36的另一侧上离开取样室36。由辐射源60产生的电磁辐射可具有用于检测一个或多个气体的一个或多个波长的指定组。以非限制性实例的方式，可实施来自辐射源60的红外电磁辐射以监测取样室36内的二氧化碳的相对水平。尽管图2中未示出，但辐射源60可包含被配置成将所述所发射电磁辐射引导到取样室36中的一个或多个光学元件。这些元件可包含反光镜、透镜、和/或其它光学元件中的一个或多个。
传感器组件62被配置成接收由辐射源60发射的已通过取样室36和其中所含有的气体的电磁辐射，并且产生传输与所接收电磁辐射的一个或多个参数相关的信息的输出信号。所述一个或多个参数可包含强度、通量、发光、相位和/或其它参数中的一个或多个。传感器组件62包含被配置成产生与所接收电磁辐射的强度相关的输出信号的一个或多个光敏传感器。传感器组件62可包含用以将电磁辐射过滤、成形和/或引导到一个或多个光敏传感器的一个或多个光学元件。这些光学元件可包含反光镜、半反光镜、波长滤波器、偏光器、透镜、和/或其它光学元件中的一个或多个。举例来说，输出信号可传输与处于由所关注气体成分(例如，二氧化碳)吸收的波长范围中的电磁辐射的强度相关的和与处于期望大体上未被吸收的参考波长范围中的电磁辐射的强度相关的信息。作为另一实例，输出信号可传输与所吸收波长范围与参考波长范围中的强度之间的差异相关的信息。
在一些实施例中，辐射源60和传感器组件62可操作成以美国专利第7,748,280号中所描述的方式监测被抽取穿过流路元件28的气体的测量流的成分，所述专利在此以全文引用的方式并入。
对检测器组件52的该描述并非意为限制性的。将了解，可用用于检测气体组成的相对水平的其它组件替换和/或扩充所描述和示出的组件。举例来说，可用发光猝灭组件来监测氧气的相对水平，所述发光猝灭组件将电磁辐射提供到取样室36中、接收由取样室内的发光材料发射的电磁辐射并且产生提供与所接收电磁辐射和/或由检测器组件52发射的电磁辐射相关的信息的输出信号。举例来说，美国专利第6,325,978和6,632,402号中描述了此类型的监测，所述两个专利在此以全文引用的方式并入到本申请案中。
泵致动器54被配置成以可释放方式接合流路元件28的致动器界面46，并且致动隔膜44以形成穿过流路元件28的流。在一些实施例中，致动器界面泵致动器54被配置成与致动器界面46磁性地联接以固定其间的接合。这并非意为限制性的。
如下文关于图4到6进一步论述，泵马达56被配置成驱动泵致动器54以使得泵致动器54致动隔膜44以形成穿过流路元件28的流。可控制泵马达56的操作以调整穿过流路元件28的压力和/或流率中的一个或两个。举例来说，泵马达56的一个或多个操作参数可用于推断穿过所述流路的可呼吸气体测量流的一个或多个参数。在无限制的情况下，可以此方式使用所汲取电流、负载(例如，致动器负载、马达负载和/或其它负载)、位置和/或其它操作参数中的一个或多个。可呼吸气体测量流的一个或多个参数可包含压力、流率、体积和/或其它气体参数中的一个或多个。在一些实施例中，通过与泵分离的一个或多个传感器直接测量可呼吸气体测量流的一个或多个参数。控制器58被配置成提供检测器装置30内的处理和/或控制功能。控制器58被配置成控制操作和/或接收来自泵(所述泵包含泵致动器54和泵马达56)和检测器组件52两者的输出。凭借对检测器装置30的两个子系统的此集成控制，相对于其中泵和检测器组件52由分离的控制系统控制的系统，可增强占用面积、成本、形状因子、重量、可制造性和/或其它特征。
图3图示根据本发明的一些实施例的控制器58。如所示出，在一些实施例中，控制器58包含一个或多个处理器100、电子存储器102和/或其它部件中的一个或多个。
处理器100被配置成提供控制器58中的处理功能。处理器100可包含而不限于数字处理器、模拟处理器、被设计成处理信息的数字电路、被设计成处理信息的模拟回路、状态机和/或用于电子地处理信息的其它机构。处理器100被配置成执行一个或多个模块。处理器100被配置成经由硬件，软件，固件，硬件、软件和/或固件的某一组合和/或通过用于配置处理功能的其它机构执行一个或多个模块。所述模块可包含源模块104、传感器模块106、泵致动模块108、泵读取模块110、通信模块112和/或其它模块中的一个或多个。
源模块104被配置成驱动辐射源60。这包含控制辐射源60的电力分布，辐射源60的电力分布将致使辐射源60发射适合用于将在流路内发生的检测的电磁辐射。举例来说，源模块104可控制提供到辐射源60的电力的水平、电流、振幅、调制频率、电压、占空比和/或其它参数中的一个或多个以便致使辐射源60发射电磁辐射。可基于来自传感器组件62和/或安置于辐射源60和/或传感器组件62处或其附近的温度传感器(未示出)的输出信号以反馈方式完成对辐射源60的驱动。
传感器模块106被配置成读取由传感器组件62产生的输出信号。这可包含接收由传感器组件62产生的输出信号和在将输出信号从控制器58传输到某一其它系统(例如，将结果呈现给用户的监测单元)之前处理所述输出信号。此类处理可包含信号处理操作(例如，放大、数字化、多工、差分化、滤波和/或其它操作)、从输出信号获取某一测量结果或值(例如，以用于辐射源60的反馈操作和/或其它测量结果或值)和/或其它处理中的一个或多个。
泵致动模块108被配置成驱动泵马达56。这包含控制泵马达56的电力分布。举例来说，泵致动模块108可控制提供到泵马达56的电力的水平、电流、振幅、调制频率和/或其它参数中的一个或多个以便致使泵抽取所述可呼吸气体流穿过所述流路。泵致动模块的驱动可在反馈模块中完成以将可呼吸气体流的一个或多个参数维持于特定水平或水平范围。所述一个或多个参数可包含压力、流率和/或其它参数。
泵读取模块110被配置成获取与泵的一个或多个操作参数相关的信息。举例来说，这些参数可包含操作速率(例如，每单位时间的循环或转数和/或其它速率)、驱动泵马达56的电流水平和/或其它参数。这些参数可从泵的电力电路电源(例如，在泵致动模块108的控制下)、从产生传输与泵的一个或多个操作参数相关的信息的输出信号的一个或多个传感器(例如，电流计、电压计、循环或转数传感器和/或其它传感器)和/或从其它源获取。依据所获取的操作参数，泵读取模块110可确定穿过所述流路的可呼吸气体流的参数中的一个或多个。举例来说，泵读取模块110可确定可呼吸气体流的压力、流率和/或其它参数中的一个或多个。在一些实施例中，流量和/或压力传感器(未示出)可包含于检测器装置30(例如，如图1和2中所示出)中，并且可将输出信号提供到泵读取模块110。泵读取模块110可替代和/或结合泵的操作参数使用来自这个(这些)传感器的输出信号。
通信模块112被配置成管理控制器58与某一外部监测装置之间的通信。外部监测装置可包含使得用户能够将信息提供到包含检测器装置30(例如，如图1和2中所示出)的系统和/或从所述系统接收信息的用户界面。举例来说，用户界面可用于显示来自正执行的监测的结果。用户界面可用于控制检测器装置30的操作。举例来说，检测器装置30可通过用户界面来关断和/或接通和/或以其它方式进行控制。对控制和/或涉及辐射源60、传感器组件62和泵的输出信号的结果和/或从所述输出信号产生的结果的通信而言，通信模块112可为共用的。这是对其中泵和包含辐射源60和传感器组件62的检测器组件由分离的控制系统管理的实施例的加强。通常，在这些系统中，与泵和检测器组件的通信由分离的通信模块管理。
尽管处理器100在图3中示出为单个实体，但这仅是出于图示目的。在一些实施例中，处理器100可包含多个处理单元。然而，为维持针对泵、传感器组件60和辐射源62的控制之间的紧密集成，处理器100中所包含的处理器中的单独的一个执行源模块104、传感器模块106、泵致动模块108和泵读取模块110中的每一个的一些功能或所有功能。所述单独的处理器可进一步执行通信模块112的功能中的一些或所有功能。
在一些实施例中，电子存储器102包括电子地存储信息的电子存储介质。电子存储器102的电子存储介质包含与控制器58一体地(即，大体上不可移除)提供的系统存储器。电子存储器102可包含基于电荷的存储介质(例如，EEPROM、RAM等)、固态存储介质(例如，闪盘驱动器等)和/或其它电子可读存储介质中的一个或多个。电子存储器102可存储模块104、106、108、110和/或112中的一个或多个，由处理器100确定的信息，从传感器组件62、泵和/或其它传感器中的一个或多个接收的信息和/或使得控制器58能够正常起作用的其它信息。电子存储器102可为控制器58内的分离的部件，和/或电子存储器102可与控制器58的一个或多个其它部件(例如，处理器100)一体地提供。
在一些实施例中，为维持对泵、辐射源60和传感器组件62的控制的紧密集成，电子存储器102存储(i)源模块104和/或传感器模块16中的一个或两个的至少一部分，和(ii)泵致动模块108和/或泵读取模块110中的一个或两个的至少一部分。在一些实施例中，电子存储器102包含存储以下各项的电子存储器的单个物理块：(i)源模块104和/或传感器模块16中的一个或两个的至少一部分，和(ii)泵致动模块108和/或泵读取模块110中的一个或两个的至少一部分。并且可能地，从流路元件28读取的信息包含校准和使用信息。如本文中所使用，电子存储器的单个物理块并不指代单个存储器地址。而是，存储器的单个物理块指代单独的存储器部件(例如，芯片、闪存存储器部件和/或其它部件)或逻辑上划界的存储器部件(例如，作为单个存储器阵列寻址的存储器部件)。
在一些实施例中，控制器58包含电路板(未示出)。电路板是包含控制器58的部件中的至少一些部件以及将这些部件互连和/或联接以允许他们正确地操作的导体的一体结构。电路板可包含而不限于印刷电路板。为维持对泵、辐射源60和传感器组件62的控制的紧密集成，电路板可为承载与控制所有这些部件相关联的控制器58的部件的单个板。举例来说，电路板可承载所有处理器100(例如，与处理器100相关联的所有单独的处理器)。作为另一实例，电路板可承载执行模块104、106、108和112中的每一个的所有功能中的至少一些功能的单独的处理器，且进一步承载存储以下各项的电子存储器的单个物理块：(i)源模块104和/或传感器模块16中的一个或两个的至少一部分，和(ii)泵致动模块108和/或泵读取模块110中的一个或两个的至少一部分。在单个电路板上包含这些电子器件可增强控制器58的占用面积、效率、成本、可制造性和/或其它方面。举例来说，承载前述实例中的一个或两个中所描述的部件的电路板可具有包含小于大约4.5cm的长度和/或小于大约2.5cm的宽度的尺寸。
返回参考图2，由于对泵、辐射源60和传感器组件62的控制的紧密集成，控制器58可被容纳于壳体40的单个隔室内。如本文中所使用，单个隔室未必指代与壳体40内的任何其它外部隔室完全密封隔离的隔室。而是，单个隔室可指代壳体40内的单独的腔。此腔可与壳体40内的一个或多个其它隔室连通，但在结构上与其它隔室充分分开以便形成分离结构的隔室。在一些实施例中，此隔室的容积可小于12ml。所述尺寸可包含小于大约2.5cm的宽度、小于大约2.5cm的长度和/或小于大约2.0cm的深度中的一个或多个。
凭借将对泵、辐射源60和传感器组件62的控制集成在控制器58内，可通过单个电力连接件(未示出)接收用于检测器装置30的控制器58的电力。所述单个电力连接件可将检测器装置30与驱动辐射源60、传感器组件62和/或泵的电源联接。所述电源可在检测器装置30的外部和/或在测器装置30的内部(例如，内部电池)。通过该单个电源连接件接收的电力的分布可通过控制器分配给辐射源60、传感器组件62和/或泵(例如，如上文所描述)。
图4和5图示在一些实施例中由流路元件28和检测器装置30形成的泵的操作。所述泵包括泵壳体，所述泵壳体包括两个部分70、72，其中安置隔膜44、入口74和出口76的第一部分70(在图1和2中形成为流路元件28中的泵区段38的一部分)和其中安置泵致动器54的第二部分72(在图1和2中形成为检测器装置30的一部分)。隔膜44安装到泵壳体的第一部分70并且在所述第一部分70内部限定泵室78。具有连接到其的第一单向阀(未示出)的入口74被安置成将可呼吸气体测量流供给到泵室78，并且具有连接到其的第二单向阀(未示出)的出口76被安置成从泵室78排出可呼吸气体测量流。泵致动器54被配置成用于在泵处于其已被组装的形式且在使用中时在第一位置与第二位置之间前后移动隔膜44。隔膜44被配置成借助于磁性联接装置以可拆卸方式连接到泵致动器54，所述磁性联接装置包括固定到隔膜44的致动器界面46和固定到泵致动器54的相应磁性联接部分80。可通过使得致动器界面46和磁性联接部分80中的一个包括永久磁体且另一个包括铁磁性材料来实现所述磁性联接装置。当然，替代地，磁性联接装置可包括两个永久磁体，一个永久磁体包括于致动器界面中且一个在磁性联接部分80中。当然，电磁性联接装置也是可能的。优选地，致动器界面46包括铁磁性材料且磁性联接部分80包括永久磁体。磁性联接部分80还包括被配置成插入到在致动器界面46中所包括的相应凹部84中的突出部82。当然，替代地，突出部可包括于致动器界面46中以便插入到磁性联接部分80中所包括的相应凹部中。泵致动器54包括轴件86，轴件86在一端设置有所述磁性联接部分80。为前后移动隔膜44，通过纵向地在一个方向上的弹簧(优选地，板簧88)和纵向地在相反方向上的电磁体89来驱动泵致动器54的轴件86。当然，弹簧88可由第二电磁体替换。
泵壳体的第一部分70借助于联接装置以可拆卸方式连接到泵壳体的第二部分72，所述联接装置包括固定到泵壳体的第一部分70的第一联接部分90和固定到泵壳体的第二部分72的第二联接部分92。图4和5中所示出的泵壳体的联接装置是磁性联接装置，其中第一联接部分90和第二联接部分92中的一个包括永久磁体且另一联接部分包括铁磁性材料。当然，替代地，磁性联接装置可包括两个永久磁体，一个永久磁体包含于第一联接部分90中且一个在第二联接部分92中。优选地，第一联接部分90包括铁磁性材料且第二联接部分92包括永久磁体。泵壳体的联接装置还可能是卡扣联接装置或适合于将泵壳体的第一部分70和第二部分72彼此连接的目的的任何其它机械或机电联接装置。
泵壳体的第一部分70是可替换的(例如，连同流路元件28的其余部分一起)，并且为了将其从泵壳体的第二部分72(和/或检测器装置30)拆卸，所述第一部分70在所述轴件86的纵向方向上远离泵壳体的第二部分72移动，由此致动器界面46从磁性联接部分80拆卸并且泵壳体的第一联接部分90从泵壳体的第二联接部分92拆卸。如果泵壳体的联接装置是卡扣联接装置或任何其它联接装置，那么可能需要其它操作来将泵壳体的第一部分70从泵壳体的第二部分72拆卸。为将泵壳体的第一部分70附接到泵壳体的第二部分72，泵壳体的两个部分70、72朝向彼此移动以便允许相应的联接部分彼此接合。
在图6中所图示的实施例中，泵包括引导装置94，引导装置94被配置成径向地引导泵致动器54的轴件86以便在泵壳体的第一部分70连接到泵壳体的第二部分72时将磁性联接部分80的突出部82引导到泵致动器54的凹部84中。泵壳体的第一部分70的引导装置94具有中央开口，中央开口被配置成接纳所述轴件86和/或磁性联接部分80。泵壳体的第二部分70包括引导装置95，引导装置95被配置成限制轴件86在泵壳体的所述第二部分72中的径向移动。当泵壳体的第一部分70被拆卸掉时，泵壳体的第二部分72的引导装置95尤其重要，这是因为如果所述引导装置95不存在那么存在通过使轴件86碰撞电磁体89而损伤轴件86的风险。泵壳体的第二部分72的引导装置95具有被配置成接纳所述轴件86的中央开口。
在使用图4到6中所示出的泵进行泵送期间，在第一阶段中，板簧88借助于在远离泵室78的方向上拉动隔膜44的力来影响轴件86以及由此影响隔膜44，由此泵室78的容积膨胀且第一单向阀打开以便允许可呼吸气体测量流穿过入口74流进泵室78中。在该第一阶段期间，隔膜44在弹簧88的作用下从第一端位置移动到第二端位置。在第二阶段中，电磁体89被激活，由此电磁体89吸引轴件86的突出磁性部分96且轴件86在朝向泵室78的方向上被拉动，并且隔膜44因此还朝向泵室78移动。泵室78由此收缩并且可呼吸气体测量流穿过第二单向阀和出口76流出泵室78。在该第二阶段期间，隔膜44在电磁体89的作用下且抵抗弹簧88的作用从第二端位置移动到第一端位置。当然，另一电磁体可替换弹簧88并且提供用于远离泵室78拉动隔膜44的力。如果由电磁体替换弹簧88，那么可由另一弹簧替换另一电磁体89，所述另一弹簧提供用于朝向泵室78推动隔膜44的力。以非限制性实例的方式，所述泵可如WIPO公开案第WO2010/128914号中所描述那样操作，所述公开案在此以全文引用的方式并入。
在一些实施例中，图4到6中所示出的泵的操作可足够精确使得可在没有进一步监测的情况下确定、推断和/或充分估计可呼吸气体测量流的一个或多个参数。举例来说，这些参数可包含压力、流率和/或其它参数。在一些实施例中，一个或多个检测器可与泵一起被包含以直接测量可呼吸气体测量流的一个或多个参数。举例来说，传感器可保持于接触隔膜44的第二部分72中。由传感器产生的输出信号可指示由隔膜44施加的压力、隔膜44的移动和/或其它参数中的一个或多个。该输出信号可促进确定穿过泵室78的可呼吸气体测量流的压力和/或流率。作为另一非限制性实例，压力和/或流率检测器可包含于第一部分70中以直接测量可呼吸气体测量流的压力和/或流率。在这些实施例中，电触点可包含于第一部分70和/或第二部分72上以促进将这些检测器的输出信号传递到控制器(例如，图2中的控制器58)。
图7和8图示具有与图1和2中所图示的不同的形状因子的流路元件28和检测器装置30。特定而言，在图7和8中所图示的实施例中，流路元件28和检测器装置30具有大体圆柱形形状。
图9和10图示其中检测器组件52形成穿过取样室36的多个光学路径的一个或多个实施例。举例来说，第一光学路径可与被设计成确定取样室36内的二氧化碳的相对水平的传感器组件相关联并且第二光学路径可与被设计成使用但不限于发光猝灭来确定一个或多个其它气体成分的相对水平的传感器组件相关联。为便于第二光学路径，流路元件28除窗口42之外还包含窗口106，以使得电磁辐射能够从检测器组件52内的两个单独辐射源被引导到取样室36中。在这些实施例中，与确定一个或多个其它气体成分的相对水平相关联的对其它源和/或传感器的控制可与控制器58(示出于图2和3中且上文予以描述)紧密集成。这可包含：在控制器58内的一个或多个共用处理器上执行与其它源和/或传感器相关联的模块；将用于其它源和/或传感器的控制电子器件安置于控制器58的共用电路板上；将与其它源和/或传感器相关联的模型存储于控制器58内的电子存储器的共用物理块上；和/或以其它方式集成对其它源和/或传感器的控制。
图11图示测量接收自呼吸回路的可呼吸气体流的成分的方法。下文所呈现的方法120的操作意为图示性的。在一些实施例中，可使用未予以描述的一个或多个额外操作和/或没有使用所论述操作中的一个或多个来完成方法120。另外，其中图11中图示且下文描述方法120的操作的次序并非意为限制性的。
在操作122处，将电磁辐射从辐射源发射到可呼吸气体流的流路中。在一些实施例中，辐射源相同于或类似于辐射源60(示出于图1和2中且本文中予以描述)。
在操作124处，在所述所发射电磁辐射已通过所述流路之后接收所述所发射电磁辐射。在一些实施例中，由相同于或类似于检测器组件52(示出于图1和2中且本文中予以描述)的检测器组件执行操作124。
在操作126处，由传感器组件产生输出信号。所述输出信号传输与所接收的电磁辐射的一个或多个参数相关的信息。在一些实施例中，所述传感器组件相同于或类似于传感器组件62(示出于图1和2中且本文中予以描述)。
在操作128处，通过泵抽取所述可呼吸气体流穿过所述流路。在一些实施例中，所述泵包含相同于或类似于泵致动器54和泵马达56(示出于图2和图3到6中且本文中予以描述)的泵致动器和泵马达。
在操作130处，在一个或多个处理器上执行模块。所述模块可相同于或类似于模块104、106、108、110、和/或112(示出于图3中且本文中予以描述)。所述处理器可与相同于或类似于控制器58(示出于图2和3中且本文中予以描述)的控制器相关联。
在权利要求书中，置于括号内的任何附图标记不应理解为对权利要求进行限制。词语“包括”或“包含”并不排除列于权利要求中的元件或步骤之外的其它元件或步骤的存在。在列出几种部件的装置权利要求中，这些部件中的几个可用一种硬件或相同的硬件来实施。出现在元件前面的词语“一个”和“一”并不排除多个此类元件的存在。在列出几种部件的任何装置权利要求中，这些部件中的几个可用一种硬件或相同的硬件来实施。在相互不同的从属权利要求中陈述某些元件的单纯事实并不表明这些元件不能够结合起来使用。
虽然出于图示的目的在目前认为最实用和最优选的实施例基础上对本发明进行了详细描述，但将会理解，这些细节仅仅是为了该目的，且本发明并不限于所明确公开的这些实施例，而是相反，本发明旨在涵盖在所附的权利要求书的精神和范围内的变化和等同布置。举例来说，将会理解，本发明预期在可能程度上任何实施例的一个或多个特征可与任何其它实施例的一个或多个特征组合。

Claims (15)

1.一种被配置成测量接收自呼吸回路(16)的可呼吸气体流的成分的检测器装置(30)，所述检测器装置包括：
壳体(40)；
用于所述可呼吸气体流的流路(28)，所述流路具有入口(32)和出口(34)；
容纳于所述壳体内的辐射源(60)，所述辐射源被配置成将电磁辐射发射到所述流路中；
容纳于所述壳体内的传感器组件(62)，所述传感器组件被配置成接收已由所述辐射源发射并且已通过所述流路的电磁辐射，所述传感器组件进一步被配置成产生传输与所接收的电磁辐射的一个或多个参数相关的信息的输出信号；
泵(44、54、56)，所述泵包括：
泵马达(56)，所述泵马达由所述壳体承载；和
泵致动器(54)，所述泵致动器由所述壳体承载，所述泵致动器被配置成由所述泵马达驱动以抽取所述可呼吸气体流穿过所述流路；和
一个或多个处理器(100)，所述一个或多个处理器被容纳于形成在所述壳体内的单独的壳体隔室内，所述一个或多个处理器被配置成执行模块，所述模块包括：
源模块(104)，所述源模块被配置成驱动所述辐射源；
传感器模块(106)，所述传感器模块被配置成读取由所述传感器组件产生的所述输出信号；
泵致动模块(108)，所述泵致动模块被配置成驱动所述泵马达；和
泵读取模块(110)，所述泵读取模块被配置成获取与所述泵的一个或多个操作参数相关的信息。
2.如权利要求1所述的检测器装置，其特征在于，所述一个或多个处理器包括执行所述源模块、所述传感器模块、所述泵致动模块和所述泵读取模块中的每一个的功能中的至少一些功能的单个处理器。
3.如权利要求1所述的检测器装置，其特征在于，所述一个或多个处理器承载于共用电路板上。
4.如权利要求4所述的检测器装置，其特征在于，所述共用电路板具有小于大约4.5cm的长度和小于大约2.5cm的宽度。
5.如权利要求1所述的检测器装置，其特征在于，所述检测器装置进一步包括存储以下各项的电子存储器的物理块：
所述源模块和/或所述传感器模块中的一个或两个的至少一部分；和
所述泵致动模块和/或所述泵读取模块中的一个或两个的至少一部分。
6.一种测量接收自呼吸回路的可呼吸气体流的成分的方法，所述方法包括：
从辐射源发射电磁辐射到用于所述可呼吸气体流的流路中；
在所发射的电磁辐射已通过所述流路之后接收所述所发射的电磁辐射；
由传感器组件产生传输与所接收的电磁辐射的一个或多个参数相关的信息的输出信号；
用包含泵马达和泵致动器的泵抽取所述可呼吸气体流穿过所述流路，
其中所述辐射源、所述传感器组件和所述泵被容纳于单个壳体中和/或由单个壳体承载；和
在包含于所述壳体的单个隔室内的一个或多个处理器上执行模块，所述模块包括：
源模块，所述源模块被配置成驱动所述辐射源；
传感器模块，所述传感器模块被配置成读取由所述传感器组件产生的所述输出信号；
泵致动模块，所述泵致动模块被配置成驱动所述泵马达；和
泵读取模块，所述泵读取模块被配置成获取与所述泵的一个或多个操作参数相关的信息。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述一个或多个处理器包括执行所述源模块、所述传感器模块、所述泵致动模块和所述泵读取模块中的每一个的功能中的至少一些功能的单个处理器。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述一个或多个处理器承载于共用电路板上。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述共用电路板具有小于大约4.5cm的长度和小于大约2.5cm的宽度。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：将以下各项存储到被容纳于所述壳体内的电子存储器的物理块：
所述源模块和/或所述传感器模块中的一个或两个的至少一部分；和
所述泵致动模块和/或所述泵读取模块中的一个或两个的至少一部分。
11.一种用于测量接收自呼吸回路(16)的可呼吸气体流的成分的检测器装置(30)，所述检测器装置包括：
用于发射的装置(60)，所述用于发射的装置用于将电磁辐射发射到用于所述可呼吸气体流的流路(28)中；
用于接收的装置(52)，所述用于接收的装置用于在所发射的电磁辐射已通过所述流路之后接收所述所发射的电磁辐射；
用于产生的装置(62)，所述用于产生的装置用于产生传输与所接收的电磁辐射的一个或多个参数相关的信息的输出信号；
用于抽取的装置(44、54、56)，所述用于抽取的装置用于抽取所述可呼吸气体流穿过所述流路，所述用于抽取的装置包括泵马达(56)和泵致动器(54)，
其中所述用于发射的装置、所述用于产生的装置、所述泵马达和所述泵致动器被容纳于单个壳体中和/或由单个壳体承载；和
用于执行的装置(100)，所述用于执行的装置用于执行模块，所述用于执行的装置被包含于所述壳体的单个隔室内，所述模块包括：
源模块(104)，所述源模块被配置成驱动所述辐射源；
传感器模块(106)，所述传感器模块被配置成读取所述用于产生装置的所述输出信号；
泵致动模块(108)，所述泵致动模块被配置成驱动所述泵马达；和
泵读取模块(110)，所述泵读取模块被配置成获取与所述泵的一个或多个操作参数相关的信息。
12.如权利要求11所述的检测器装置，其特征在于，所述用于执行的装置包括执行所述源模块、所述传感器模块、所述泵致动模块和所述泵读取模块中的每一个的功能中的至少一些功能的单个处理器。
13.如权利要求11所述的检测器装置，其特征在于，所述用于执行的装置承载于共用电路板上。
14.如权利要求13所述的检测器装置，其特征在于，所述共用电路板具有小于大约4.5cm的长度和小于大约2.5cm的宽度。
15.如权利要求11所述的检测器装置，其特征在于，所述检测器装置进一步包括用于存储以下各项的用于存储的装置：
所述源模块和/或所述传感器模块中的一个或两个的至少一部分；和
所述泵致动模块和/或所述泵读取模块中的一个或两个的至少一部分，
其中所述用于存储的装置由被容纳于所述壳体内的电子存储器的物理块组成。
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