CN104640502A - 低死区集液器 - Google Patents

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Abstract

一种低死区集液器包括：管，其具有入口、出口以及被设置在所述入口与所述出口之间处于所述管的底部的孔，其中，所述管限定在所述入口与所述出口之间的第一方向上延伸的通道，所述通道具有垂直于所述第一方向的横截面；储液器，其被设置在所述管的所述孔下面；以及气体渗透膜，其以相对于所述通道的所述横截面大于零的角度跨所述通道延伸。

Description

低死区集液器
技术领域
本发明涉及低死区集液器，例如可以被采用于侧流监测布置中的集液器，所述侧流监测布置测量患者的呼吸气体的一个或多个特性。
背景技术
通常期望测量患者的呼吸气体的一个或多个特性，患者例如在通气或麻醉下的患者，或被连接到外部空气或氧气供应的患者。尤其地，通常期望测量患者的呼吸气体中的二氧化碳(CO2)水平。
二氧化碳描记监测患者的呼吸气体中CO2的浓度或分压，并在呼吸循环期间提供即时CO2浓度(FCO2)对时间或呼出量的图形显示。该显示可以被称作CO2波形或二氧化碳描记图。类似地，二氧化碳测定仪测量并在数字或模拟监测器上显示二氧化碳(CO2)水平，例如示出在呼吸循环期间的最大吸气和呼气CO2浓度。二氧化碳描记(或二氧化碳测定仪)可以被采用于医院设置中，例如以例如在流程上的镇静期间显示通气的患者的呼吸气体中的CO2水平。二氧化碳描记已经被采用作为在麻醉期间的监测的标准超过三十年。
二氧化碳描记也越来越多地被护理人员用于帮助其在入院前环境中对患者的评估和处置。这些用途包括验证和监测气管内导管的位置。在气管中恰当定位的管保护患者的气道，并且使得护理人员能够为患者提供通气。在食道中错放的管能够导致死亡。在2005年3月的Annals of EmergencyMedicine中的研究将使用连续二氧化碳描记来证实插管的场插管与不使用连续二氧化碳描记来证实插管的场插管进行比较显示，在监测组中零未识别的错放的插管对在未监测的组中23％错放的管。美国心脏协会(AHA)在其2010ACLS/CPR指南中确认了使用二氧化碳描记来证实管放置的重要性。
AHA也在其新指南中指出，间接测量心输出量的二氧化碳描记也能够被用于监测CPR的有效性并且被用作对恢复自主循环(ROSC)的早期指示。研究已经显示，当进行CPR的人疲劳时，患者的潮气末CO2(ETCO2，在呼气结束时释放的二氧化碳的水平)下降，并且之后在新救助者接手时上升。其他研究已经显示，当患者经历恢复自主循环时，第一指示通常是由于循环的急流从组织洗掉未被输送的CO2的ETCO2的突然上升。类似地，ETCO2的突然下降可以指示患者已经失去其脉搏并且可能需要启动CPR。
因为二氧化碳描记提供了对患者的通气的逐呼吸的测量，所以二氧化碳描记能够通过为护理人员提供对患者的呼吸状态的预警系统，来快速揭露患者的状况的变差趋势。护理人员现在也通过使用收集二氧化碳的鼻套管来监测无插管的患者的ETCO2状态。具有精神状态改变或严重呼吸困难的患者中的高ETCO2读数可能指示通气不足以及患者可能需要被插管。类似地，一些患者中的低ETCO2读数可以指示通气过度。
大体上，存在被采用于二氧化碳描记的两种类型的布置：主流(非改道)二氧化碳描记监测和侧流(改道)二氧化碳描记监测。侧流或改道二氧化碳描记将患者的呼气气体中的一部分从采样点通过采样管输送到传感器，然而主流或非改道二氧化碳描记不将气体从采样点输送走。换言之，能够在采样点临床测量CO2对在远离采样点的监测器中测量CO2时观察主流(非改道)二氧化碳描记与侧流(改道)二氧化碳描记之间的差异。
在主流监测的情况下，传感器被定位在专门的气道适配器上，使得在患者的呼吸回路中直接测得CO2。主流监测的优点包括较快的响应时间、测量接近体温和压力饱和(BTPS)条件的气体的能力以及在没有集水器的情况下的操作。然而，大体上，主流监测具有一些缺陷。这样的缺陷包括不能容易地监测无插管的患者。
在侧流二氧化碳描记中，患者的呼吸气体的样品从呼吸回路被抽吸到驻存在监测器内部的传感器。大体上，侧流监测相较于主流监测具有一些缺陷，包括例如取样线遮挡和波形失真。另外，采样的气体的温度在其从患者连接到监视器的运送期间向着室温降低。这导致在管的壁上形成的冷凝，并且导致水蒸气的分压从BTPS值降低至低得多的值。水蒸气压力的该降低能够造成CO2浓度的明显增加。
然而，侧流配置可以被用于插管的患者和无插管的患者两者。因此，尤其在无插管的患者的情况中，代替主流监测，测流监测通常被采用。
侧流监测中的主要挑战之一是从气体样品分离任何冷凝的液体(例如，水)并防止液体进入气体监测设备，在气体监测设备中液体能够损坏传感器。如今市售的大多数集水器都是针对具有在100ml/分钟或更多的范围内的流速的采样系统的。然而，对于一些患者组，通常期望以较低的流速，例如大约40-60ml/分钟来操作。
此外，许多集水器也需要使用二次流以拉动在集水器的储液器中的负压来帮助从气体样品分离液体。
遗憾的是，通常可用的集水器具有太多死区和体积，并且对气体样品特性造成的影响对系统性能不利。具体而言，气体测量准确度、呼吸速率范围以及信号保真度全部受到侧流二氧化碳描记系统中的集水器的大死区的负面影响。
另外，对大呼吸采样率的需要已经抑制了侧流监测在低流量应用中的使用。
发明内容
因此，将期望提供一种能够解决上述问题中的一个或多个的集水器。
在本发明的一个方面中，一种设备包括：分离腔室和储液器。所述分离腔室具有：入口，其被配置为接收来自患者的气体样品；出口，其被配置为输出所述气体样品；以及孔，其被设置在所述入口与所述出口之间处于所述分离腔室的底部。所述分离腔室限定在所述入口与所述出口之间的第一方向上延伸的通道，并且所述分离腔室被配置为将所述气体样品从所述入口通过所述通道传到所述出口。所述储液器被设置在所述分离腔室的所述孔下面。气体渗透膜跨所述通道延伸，使得所述膜被设置在所述通道的顶部的第一部分比所述膜被设置在所述通道的底部的第二部分被定位得更接近所述入口。
在一些实施例中，所述气体渗透膜还跨所述孔延伸，使得所述膜的所述第一部分被定位在所述孔的更接近所述入口的第一侧上，并且所述膜的所述第二部分被定位在所述孔的与所述第一侧相对并且更接近所述出口的第二侧上。
在一些实施例中，所述气体渗透膜包括疏水性材料。
在这些实施例中的一个任选变型中，所述气体渗透膜包括无纺纺粘烯烃纤维材料。
在这些实施例中的一个任选变型中，所述气体渗透膜包括聚偏二氟乙烯和聚四氟乙烯中的至少一种。
在一些实施例中，亲水性材料填充所述分离腔室中的所述孔。
在一些实施例中，材料填充所述孔，其中，所述材料包括聚醚砜、混合性纤维素酯和醋酸纤维素中的至少一种。
在一些实施例中，所述储液器通过螺纹被附接到所述分离腔室。
在一些实施例中，所述装置还包括被连接到所述分离腔室的所述出口的测量设备，所述测量设备被配置为测量所述气体样品的属性。
在这些实施例中的一个任选变型中，所述气体样品的所述属性是所述气体样品中的二氧化碳水平。
在本发明的另一方面中，一种装置，包括：管，其具有入口、出口以及被设置在所述入口与所述出口之间处于所述管的底部的孔，其中所述管限定在所述入口与所述出口之间的第一方向上延伸的通道，所述通道具有垂直于所述第一方向的横截面；以及储液器，其被设置在所述管的所述孔下面；以及气体渗透膜，其以相对于所述通道的所述横截面大于零度的角度跨所述通道延伸。
在一些实施例中，所述角度在10度与80度之间。
在一些实施例中，所述气体渗透膜包括疏水性材料。
在这些实施例中的一个任选变型中，所述气体渗透膜包括无纺纺粘烯烃纤维材料。
在这些实施例中的一个任选变型中，所述气体渗透膜包括聚偏二氟乙烯和聚四氟乙烯中的至少一种。
在一些实施例中，亲水性材料填充所述管中的所述孔。
在一些实施例中，材料填充所述孔，其中，所述材料包括聚醚砜、混合性纤维素酯和醋酸纤维素中的至少一种。
在一些实施例中，所述储液器通过螺纹被附接到所述管。
在一些实施例中，袋被设置在所述储液器内。
在一些实施例中，所述储液器包括透明窗，通过所述透明窗能够从所述储液器外部观察所述储液器内容纳的液体的水平。
附图说明
图1图示采用对患者的呼吸气体的侧流监测的布置的一个范例实施例。
图2A-B图示集液器的一个范例实施例的两个视图。
图3图示图2A-B的集液器沿图2B的线I-I’的剖面图。
图4图示采用侧流监测的通气布置的一个范例实施例。
图5图示采用侧流监测的布置的一个范例实施例的一部分。
具体实施方式
现在将参考附图更完整地描述本发明，在附图中示出本发明的优选实施例。然而，本发明可以以不同形式被实现，并且不得被解读为限于本文阐述的实施例。相反，这些实施例被提供为本发明的教导性范例。
图1图示采用对患者的呼吸气体的侧流监测的布置100的一个范例实施例。布置100包括呼吸管126，患者的呼吸气体通过呼吸管126。管126具有监测器端口126a，监测器端口126a经由管130和集液器150被连接到监测设备140。
在一些实施例中，监测设备140可以包括二氧化碳描记监测器。尤其地，监测设备140可以包括用于在患者的呼吸循环期间测量气体样品中的CO2浓度的传感器，以及用于显示CO2浓度对时间或呼出量的显示器。
在操作中，来自患者的呼吸气体的样品经由监视器端口126a被改道到管130。液体可以被混入气体样品，并且气体样品中的水蒸气可以在通过管130的同时冷凝。该液体或水可能对监测设备140的传感器和/或其他部件造成负面影响。
因此，集液器150捕获在气体样品中混入的液体(例如，水)并防止其到达监测设备140。
图2A-B图示可以被采用作为布置100的集液器150的集液器200的一个范例实施例的两种视图。集液器200包括管204和储液器208。管204包括：入口204a，其被配置为接收来自患者的气体样品；以及出口204b，其被配置为将气体样品输出到例如传感器、测量仪器或者诸如二氧化碳描记监测器的监测设备。储液器208捕获并保持在入口204a处接收到的与气体样品混合的液体(例如，冷凝的水)，从而防止其传到出口204b，并因此例如传到传感器、测量仪器或监测设备。
能够通过参考图3来获得对集液器200的配置、构造和操作的更好理解，图3图示集液器200沿图2B的线I-I’的剖面图。如在图3中所示，集液器200的管204限定在入口204a与出口204b之间的第一方向(标记为“X”)上延伸的通道206。通道206具有垂直于第一方向延伸的横截面。在范例实施例的集液器200中，横截面为圆形，但在集液器的其他实施例中，横截面可以具有其他形状，例如椭圆形、矩形或方形。在一些实施例中，通道206的直径可以是约0.100英寸。
集液器200也包括跨通道206延伸的气体可渗透膜205，使得膜205被设置在通道206的顶部的第一部分205a比膜205被设置在通道206的底部的第二部分205b被定位得更接近入口204a。换言之，膜205被配置为多孔塞，或者以相对于通道206的横截面的角度θ在通道206内的斜坡，其中θ具有除零度以外的特定值。在一些实施例中，θ具有在10度与80度之间的值。在一些实施例中，θ可以是约45度。在一些实施例中，限定通道206的管204的(一个或多个)内壁可以包括一个或多个凹口或槽，一个或多个凹口或槽被配置为将气体渗透膜205保持在通道206内的适当位置中。
有利地，气体渗透膜205允许气体样品优选地以最小的破坏通过其，但是抑制或阻止液体流动通过其。在一些实施例中，气体渗透膜是多孔的，其中，孔尺寸>0.2μm。
在一些实施例中，气体渗透膜205包括疏水性材料。在一些实施例中，气体渗透膜205包括无纺纺粘烯烃纤维材料，例如在一些实施例中，气体渗透膜205包括聚偏二氟乙烯(PVDF)和/或聚四氟乙烯。(PTFE)。
管204也具有孔207，孔207被设置在入口204a与出口204b之间处于管204的底部。储液器208被设置在孔207下面。有利地，孔207具有足够小的尺寸，从而在气体样品从入口204a流动到出口204b时不干扰其，从而允许在传感器、测量仪器或诸如二氧化碳描记监测器的监测设备处对气体的准确测量。在一些实施例中，孔207具有约0.06英寸或更小的直径。
在一些实施例中，气体渗透膜205跨孔207延伸，使得膜205的第一部分205a被定位在孔207的更接近入口204a的第一侧上，并且膜205的第二部分205b被定位在孔207的与第一侧相对并且更接近出口204b的第二侧上。
在一些实施例中，集液器200包括填充孔207的芯209。芯209的上部分可以接触由气体渗透膜205形成的斜坡。有利地，芯209包括亲水性材料。在一些实施例中，所述亲水性材料包括聚醚砜、混合性纤维素酯和/或醋酸纤维素。
在集液器200的其他实施例中，芯209可以省略，从而使孔207打开。
在操作中，管204用作用于从气体样品分离液体(例如，水)的分离腔室202。
气体样品通过气体渗透膜205并继续通过分离腔室202流动到传感器、测量仪器或诸如二氧化碳描记监测器的监测设备。
然而，随着液体(例如，冷凝的水)流动通过通道206，其被气体渗透膜205阻止。由气体渗透膜205形成的斜坡，连同流速与重力迫使液体沿着斜坡向下直到其下落通过被设置在由气体渗透膜205形成的斜坡下面的孔207。当气体渗透膜205包括疏水性材料时，这进一步阻止了液体通过分离腔室202的通道206到出口204b的流动。
液体下落通过孔207并在收集储液器208中收集。当集液器200包括亲水性芯209时，这帮助液体从分离腔室202移除到储液器208中。所收集的液体210在储液器208中聚集。
当聚集的液体210填满储液器208时，则集水器200可以以确立的协议被移除并被处理掉。在一些实施例中，储液器208通过螺纹被可移除地被附接到分离腔室202。在这种情况下，当聚集的液体210填满储液器208时，储液器208可以从分离腔室202被拆下，并且被清洁并被替换，或者被处理掉。在一些实施例中，袋可以被设置在储液器208内以用于收集聚集的液体210。在这种情况下，当聚集的液体210填满储液器208时，可以使储液器208从分离腔室202拆下，袋可以被处理掉，可以在储液器208内提供新袋，并且之后将储液器208再次附接到分离腔室202。
在一些实施例中，储液器208可以是透明的，或者可以包括透明窗，使得可以从储液器208外部观察储液器208内容纳的聚集的液体210的水平，这可以帮助确定何时移除并替换集水器200、储液器208，或被设置在储液器208内的袋，取决于特定实施例和确立的维护流程。
图4图示采用测流监测的通气布置400的一个范例实施例。通气布置400包括通气机410、双肢患者回路420、监测设备140以及集液器150。双肢患者回路420包括吸入患者回路或吸气肢422，以及呼出患者回路或呼气肢424，其两者都经由Y型连接器428和侧流分接头426被连接到患者。侧流分接头426具有监测器端口426a，监测器端口426a经由管130和集液器450被连接到监测设备140。上述的集液器200可以被采用作为布置400中的集液器450。如上文所指出的，在一些实施例中，监测设备140可以包括二氧化碳描记监测器。尤其地，监测设备140可以包括用于测量气体样品中的CO2浓度的传感器，以及用于在患者的呼吸循环期间显示CO2浓度对时间或呼出量的显示器。
图5图示包括侧流监测的布置500的一个范例实施例的部分。尤其地，在布置500中，经由侧流监测来测量来自无插管的患者的气体样品的一个或多个特性。布置500包括运载患者的呼吸气体的套管组件510。套管组件510包括管组件512和鼻塞514。管530被连接到套管组件510，并且经由集液器将呼吸气体的样品改道到监测设备140。上述的集液器200可以被采用作为布置500中的集液器550。如上文所指出的，在一些实施例中，监测设备140可以包括二氧化碳描记监测器。尤其地，监测设备140可以包括用于测量气体样品中的CO2浓度的传感器，以及用于在患者的呼吸循环期间显示CO2浓度对时间或呼出量的显示器。
尽管本文中公开了优选的实施例，但是能够进行保持在本发明的构思和范围内的许多变型。在对本文中的说明书、附图和权利要求书的审视之后，这样的变型对于本领域普通技术人员而言将变得清楚。本发明因此除了在权利要求书的范围内以外不受限制。

Claims (20)

1.一种装置，包括：
分离腔室，其具有
入口，其被配置为接收来自患者的气体样品；
出口，其被配置为输出所述气体样品；以及
孔，其被设置在所述入口与所述出口之间处于所述分离腔室的底部，
其中，所述分离腔室限定在所述入口与所述出口之间的第一方向上延伸的通道，并且所述分离腔室被配置为将所述气体样品从所述入口通过所述通道传到所述出口；以及
储液器，其被设置在所述分离腔室的所述孔下面；以及
气体渗透膜，其跨所述通道延伸，使得所述膜被设置在所述通道的顶部的第一部分比所述膜被设置在所述通道的底部的第二部分被定位得更接近所述入口。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述气体渗透膜还跨所述孔延伸，使得所述膜的所述第一部分被定位在所述孔的更接近所述入口的第一侧上，并且所述膜的所述第二部分被定位在所述孔的与所述第一侧相对并且更接近所述出口的第二侧上。
3.如权利要求1所述的装置，其中，所述气体渗透膜包括疏水性材料。
4.如权利要求3所述的装置，其中，所述气体渗透膜包括无纺纺粘烯烃纤维材料。
5.如权利要求3所述的装置，其中，所述气体渗透膜包括聚偏二氟乙烯和聚四氟乙烯中的至少一种。
6.如权利要求1所述的装置，还包括填充所述分离腔室中的所述孔的亲水性材料。
7.如权利要求1所述的装置，还包括填充所述孔的材料，其中，所述材料包括聚醚砜、混合性纤维素酯和醋酸纤维素中的至少一种。
8.如权利要求1所述的装置，其中，所述储液器通过螺纹被附接到所述分离腔室。
9.如权利要求1所述的装置，还包括被连接到所述分离腔室的所述出口的测量设备，所述测量设备被配置为测量所述气体样品的属性。
10.如权利要求9所述的装置，其中，所述气体样品的所述属性是所述气体样品中的二氧化碳水平。
11.一种装置，包括：
管，其具有入口、出口以及被设置在所述入口与所述出口之间处于所述管的底部的孔，其中，所述管限定在所述入口与所述出口之间的第一方向上延伸的通道，所述通道具有垂直于所述第一方向的横截面；
储液器，其被设置在所述管的所述孔下面；以及
气体渗透膜，其以相对于所述通道的所述横截面大于零度的角度跨所述通道延伸。
12.如权利要求11所述的装置，其中，所述角度在10度与80度之间。
13.如权利要求11所述的装置，其中，所述气体渗透膜包括疏水性材料。
14.如权利要求13所述的装置，其中，所述气体渗透膜包括无纺纺粘烯烃纤维材料。
15.如权利要求13所述的装置，其中，所述气体渗透膜包括聚偏二氟乙烯和聚四氟乙烯中的至少一种。
16.如权利要求11所述的装置，还包括填充所述管中的所述孔的亲水性材料。
17.如权利要求11所述的装置，还包括填充所述孔的材料，其中，所述材料包括聚醚砜、混合性纤维素酯和醋酸纤维素中的至少一种。
18.如权利要求11所述的装置，其中，所述储液器通过螺纹被附接到所述管。
19.如权利要求11所述的装置，还包括被设置在所述储液器内的袋。
20.如权利要求11所述的装置，其中，所述储液器包括透明窗，通过所述透明窗能够从所述储液器外部观察所述储液器内容纳的液体的水平。
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