CN105392515B - 带旁通管的气流换向元件和控制患者呼气的方法 - Google Patents

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Abstract

利用过压下的气源(14)、特别是吸气气体的气流换向元件(1)，用于选择性地产生来自或到一管接头(6)的气流(8)，该管接头特别可以连接到患者气道，所述气流换向元件(1)被设计成主件(2)以及另外的分支件(3)，该主件(2)至少包括流入区(9)、喷嘴区(15)和混合区(16)，该流入区(9)将用于对气源(14)的连接的压力接头(4)连接到布置在混合区(16)中的至少一个可以闭合出口孔(5)，而分支件(3)将主件(2)的喷嘴区(15)连接到管接头(6)，其中喷嘴(7)，特别是喷射嘴被构型并且布置在喷嘴区(15)中，使得在出口孔(5)打开时，沿着通过主件(2)的第一流动路径(20)流动到出口孔(5)的气流(8)，可以在分支件(3)中产生沿着第二流动路径(21)流动到出口孔(5)的气流(8)，其中该第一流动路径起始于压力接头(4)，顺序通过流入区(9)、流动区(28)、喷嘴区(15)，并通过喷嘴(7)进入混合区(16)，而该第二流动路径起始于管接头(6)，并且顺序通过分支件(3)、通过喷嘴区(15)、并且通过混合区(16)，其中该气流换向元件(1)还包括旁通管(18)，该旁通管连接压力接头(4)和管接头(6)，以便气流(8)可以沿着经由流入区(9)、旁通管(18)和分支件(3)的第三流动路径(22)流动，其中至少旁通管(18)和流动区(28)是通过至少一个闭合元件(19)可闭合的，以便气流(8)可以沿着第三流动路径(22)经由旁通管(18)绕过喷嘴区(15)中的喷嘴(7)。本发明还涉及控制患者呼气的方法。

Description

带旁通管的气流换向元件和控制患者呼气的方法
技术领域
本发明涉及气流换向元件以及用于操作其的方法，以便产生选择性地来自或到用于患者气道的密闭或局部密闭(局部)区域中的气体交换的管接头的气流。本发明进一步涉及用于经由气流换向元件的患者通气的方法。本发明还涉及控制患者呼气的方法。一种用途涉及将这样的气流换向元件连接到可以插入患者气道的一个管腔(诸如导管或针管)或顺序连接和/或并行的多个管腔(支气管镜、支气管阻断管、喉镜等)。
背景技术
为了使患者通气，通常使用面罩或管子，借助这种面罩或管子，气体或气体混合物(具体来说，是氧气和空气)以低压力从外部输送到解封气道。然而，替代地，这种类型的气体或气体混合物也可以通过薄畅通导管以高压和高流量脉冲地注入到向外部打开的气道(喷射通气)。此方法现在特别用于上气道或肺部区域的诊断和治疗性干预。然而，借助于这种方法，也可以经由通过皮肤直接引入气管的导管或经由以这种方式定位的针管，向患者供给氧气(经气管喷射通气)。这种特殊方法是用于困难气道管理，尤其是患者不能常规地通气或插管的情形(“不能通气，不能插管”情形)的管理的流行可用选项之一。
然而，在不利条件下，喷射通气也可以潜在地威胁生命。例如，如果患者气道由于溶胀或出血而基本上或甚至完全阻塞，则患者的肺部由于氧气注入而变得越来越鼓出。那时就会有耳气压伤的危险。由于血液不能以足够量流回心脏，所以胸部压力的增加也可能导致循环障碍(这对于患者来说也不无危险)或循环虚脱。
US 2010-0236551 A1描述了患者可以用以正常通气(即，可以向患者供给足够的吸气气体，并且在同时，可以经由气流换向元件从患者身上移除呼气气体，从而没有必要施加进一步的通气动作)的气流换向元件。因此，患者可以仅经由气流换向元件通气几乎无限时间段。然而，在患者通气一延续时间段的情况下，需要对吸气气体保湿。此外，液体或其他气体混合到吸气气体，用于提供药品或麻醉剂给患者。由于提供在气流换向元件中的喷嘴的缘故，压降被引入到气流中。喷嘴上的这种压降会导致吸气气流的气体或液体的冷凝。由此，有可能使气流换向元件被由吸气气流的冷凝封堵的液体堵塞。另外，它不能保证向患者提供预定量和浓度的药品和/或麻醉剂。
发明内容
因此，本发明的目的是提供简单装置和方法，通过其可以将吸气气体输送到肺部，但通过其也可以足够量地从肺部主动抽出二氧化碳或使用过的空气，其中在同时，确保患者的这种通气进行几乎无限时间段是可能的。此外，提出了控制患者呼气的方法，其减轻了在呼气期间由剪切应力引起的对肺部的伤害的问题。此外，通过抽吸控制呼气允许负压通气，负压通气对于刺激静脉回流可以说是特别重要，并且通过负压通气促进恢复知觉。
该目的通过具有权利要求1的特征的气流换向元件和分别如权利要求6、权利要求7和权利要求13所要求的方法来实现。气流换向元件和方法的有利的发展和配置是相应从属权利要求的主题。在权利要求书和说明书中单独说明(并且仅仅涉及装置或方法)的特征可以以任何所需的技术上有意义的方式彼此组合，并且可以由来自说明书的解释性事实，连同正在说明的本发明进一步的实施方式来补充。
根据本发明的气流换向元件在过压下代替气源(gas supply)特别是吸气气体的使用，用于选择性地产生来自或到一管接头的气流，该管接头特别可以连接到或插入到患者气道。气流换向元件被设计成主件(该主件至少包括流入区、流动区、喷嘴区和混合区)以及另外的分支件。流入区将用于对气源的连接的压力接头连接到布置在混合区中的至少一个可以闭合出口孔。分支件将主件的喷嘴区连接到管接头，其中喷嘴(具体来说，是喷射嘴)以这样一种方式被构型并且布置在喷嘴区中：在出口孔打开时，沿着通过主件的第一流动路径流动到出口孔的气流，可以在分支件产生沿着第二流动路径流动到出口孔的气流，其中该第一流动路径起始于压力接头，顺序通过流入区、流动区、喷嘴区，并通过喷嘴进入混合区，而该第二流动路径起始于管接头，并且顺序通过分支件、通过喷嘴区、并且通过混合区。气流换向元件还包括旁通管，该旁通管连接压力接头和管接头，以便气流可以沿着经由流入区、旁通管和分支件的第三流动路径流动。至少旁通管和流动区是通过至少一个闭合元件可闭合的，以便气流可以沿着第三流动路径经由旁通管绕过喷嘴区中的喷嘴。
根据本发明的气流换向元件具体对应于US 2010-0236551 A1中所公开的气流换向元件，其中根据本发明提出了旁通管和闭合元件。正是出于这个原因，US 2010-0236551A1和其完整公开被引用在此。
根据具有旁通管的气流换向元件的优选实施方式，该至少一个闭合元件是3/2通阀(3/2-way valve)。3/2通阀是可以在两个位置之间切换以彼此不同地连接三个管道的一个阀。在这种情况下，压力接头可以要么连接到流动区，要么连接到旁通管。同时，在非连接管道(旁通管或流动区)被阀闭合。
根据气流换向元件的另一优选实施方式，两个剪刀阀被提供作为该至少一个闭合元件。优选地，一个(第一)剪刀阀被定位在第三流动路径中，例如，在旁通管的区域中。另一个(第二)剪刀阀被定位在第一流动路径中，例如，在流入区与流动区之间。因为被定位在流入区与流动区之间，所以(第二)剪刀阀可以控制吸气气体沿着第一或第四流动路径的流动。此外，它可以控制沿着第二流动路径的呼气气流。另一(第一)剪刀阀可以定位在旁通管，并且因此而控制沿着第三流动路径的吸气气流。
术语“剪刀阀”指的是通过从外部挤压它(这些是本领域公知的)来闭合柔性管的阀。因此，这些阀不与吸气或呼气气体直接接触，因而不会被污染。剪刀阀不必在“打开”和“闭合”状态之间切换。优选地，渐进打开和闭合是可能的。此外，这些剪刀阀可以同步操作。例如，一个可以被打开而另一个正被闭合，反之亦然。优选地，剪刀阀是独立控制的，以便每个剪刀阀的个别控制是可能的。
根据优选实施方式，出口孔也设置有剪刀阀作为闭合元件。
根据另一个优选实施方式，出口孔或混合区可以由剪刀阀打开/闭合/操控。优选地，通过出口孔的气流由沿着混合区定位的剪刀阀操控(打开/闭合)。
特别地，闭合元件是夹管阀而不是剪刀阀。夹管阀是全通径(full bore)或全口式(fully ported type)控制阀，其采用挤夹效应阻塞流体流动。
优选地，所有闭合元件可以要么被单独操作，要么如果需要的话，被同步操作。优选地，所有闭合元件允许渐进打开和闭合(以便体积流量沿着各流动路径是可控的)，并且由闭合元件来调节。
特别地，对于在压力接头处超过大气压1至8巴(bar)的过压，在出口孔闭合的情况下，经由旁通管连接压力接头和管接头的第三流动路径，具有第一压力损失ΔP1。此外，经由流入区、流动区、喷嘴区和分支件连接压力接头和管接头的第四流动路径，具有第二压力损失ΔP2。对于气流换向元件，ΔP1和ΔP2之间的以下关系满足(相应闭合元件完全打开或完全闭合)：
ΔP2>2*ΔP1。
特别地，第三流动路径的压力损失ΔP1比沿着第四流动路径的压力损失ΔP2小得多。因此，特别在12升/分钟[升每分钟]或以上的预期流量(对于其，沿着第四流动路径的压力损失ΔP2为高(约大于1.8巴))时，而其，可以代之以经由第三流动路径提供吸气气体。
已经确定，对于大约15升/分钟的流量，压力损失ΔP2是大约2巴。对于25升/分钟的流量，压力损失ΔP2可以是高达3.5巴。这一点在压缩气体源仅仅能够输送大约3巴的环境中是特别成问题的(对于美国医院中的例子，其中通常提供大约50psi[磅每平方英寸]；50psi对应于3.45巴)。另外，压力损失由可能定位在气流换向元件的上游侧的流量控制部件进一步增加。当医院中的所有手术室同时启用时，在一天的某个时间点(例如，在早晨)，这个问题被进一步加剧。在这种情况下，来自压缩气体源的可用压力可以比平常小很多。
根据进一步优选实施方式，混合通道和喷嘴以这样一种方式被构型并且和布置在主件中：由在出口孔打开的情况下沿着第一流动路径流动的气流，也可以以一特别体积流量产生沿着第二流动路径流动的气流，其中在压力接头处超过大气压0.5至8巴的过压的情况下，该体积流量是至少1升/分钟[升每分钟]，优选为至少2升/分钟或甚至至少3升/分钟。
优选地，关于在压力接头处超过大气压0.5至1.5巴的过压的情况，沿着第二流动路径的至少3升/分钟的体积流量已经是可能的。特别地，关于在压力接头处超过大气压1至5巴的过压的情况，沿着第二流动路径的至少8升/分钟的体积流量已经是可能的。
旁通管现在允许通过气流换向元件的第三流动路径。旁通管允许经由压力接头供给的吸气气体绕过喷嘴区。在那这种方式下，由喷嘴在喷嘴区内引起的压降，不影响沿着第三流动路径流动到患者气道的体积气流。因此，吸气气体可以直接经由旁通管，以不进一步限制的气流量度并且无须进一步(相关)的压降，来提供给患者气道。此外，(几乎完全或甚至完全)防止气流换向元件之内的吸气气体的任何含量的可能冷凝。正是出于那种原因，吸气气体可以作为具有较高流量的高压气流(压力不被喷嘴降低，因为它经由旁通管提供)提供给患者。
可以经由气流换向元件向患者提供湿润而且可能还被加热了的吸气气体。术语“吸气气体”一般指的是至少下列之一：
医用氧气、空气、氧气和空气的混合物；具有额外湿润(水湿气(water damp))的这些气体；具有额外麻醉“气体”(通常也被称为“湿气(damp)”，因为麻醉剂往往作为液体施加到吸气气体)的这些气体；要添加到患者的所有可能的其他种类的气体和液体/湿气的(液滴)。因此，吸气气体不仅是气体，而且还包括两相系统，诸如正在气相中溶解或分散的液体。
如通常已知那样，湿润并且可能被加热了的吸气气体向患者气道的提供被认为对较长期机械通气是至关重要的。较长期机械通气在复杂或大型外科手术中和对于在重症监护病房(ICU)的患者，往往是必须的。
旁通管现在可以用于输送(被加热了的而且)润湿的吸气气体给患者。特别地，经由沿着第三流动路径的旁通管，将吸气气体作为高压气流提供到患者气道中。这是在如US2010-0236551 A1中所公开的气流换向元件之上的一大改进。那里，喷嘴使得难以按预期那样来管理水湿气和/或麻醉湿气(或其他活性化合物/药品(＝“药物”)的湿气)，因为喷嘴中的高压降引起冷凝。因此，可以以密切监测的压力，沿着第三流动路径提供吸气气体，其中在同时，可以确保所提供的药品/麻醉剂被无损失或延迟地转发到患者气道。旁通管是特别有利于经由压力接头进入气流换向元件的气流已经提供了水分或药物的应用。
特别地，(沿着沿着旁通管的第三流动路径流动的)高压气流用于患者的撤机(weaning)过程。
撤机在此处指的是撤离机械通气的过程，其中同时确保患者的自主呼吸。它指的是在撤离机械通气之后必须密切监测患者的问题，因为患者必须恢复自主呼吸的控制权。撤机的过程通常为本领域已知。
气流换向元件被特别设计成支持撤机过程。在从患者气道撤离连接到管接头并插入到患者气道、并且用于患者通气的管腔之前，经由旁通管、沿着第三流动路径向患者提供高压气流。在那种方式下，气流换向元件的喷嘴区被绕过，以便喷嘴上的压降不会使期望提供给患者的气流的压降低。
进一步提出了(正连接到管接头并且插入到患者气道的)管腔设置有封套(cuff)，以便围绕管腔的患者气道至少局部地(优选完全地)被充气封套阻塞。在那种情况下，患者用吸气气体通气经由气流换向元件进行，其中该封套在沿着第三流动路径经由旁通管向患者提供高压气流时被放气。在那种情况下，庞大体积的吸气气体可以绕过封套并且排出到患者气道之外。
特别地，管腔设置有封套，以便围绕管腔的患者气道至少局部地(优选完全地)被充气封套阻塞。患者通气经由气流换向元件进行，其中该封套在沿着第三流动路径、经由旁通管向患者提供高压气流时被充气。这在需要施加一定体积吸入气流的情况下，但在没有足够压力用于经由第四流动路径(经由喷嘴区)获取这种流时，是特别有利的。然后，可以经由第三流动路径引导吸气气体的所需较高体积气流。在压力接头处可用的较低压力用于引起具有降低了的呼气气流量度的、经由第二流动路径的呼气气流。特别地，这适用于期望以吸气时间/呼气时间之比近似为1：2的比例来通气的情况。这意味着，例如，吸气以20升/分钟[升每分钟]进行2秒钟，而呼气以10升/分钟进行4秒钟。有时期望在呼气期间被减小了的流量，因为呼气支持所需的压力可以在那种情况下被减小。
可能需要添加药品到气体或气体混合物。为了这个目的，特别是可以在分支件的区域中，优选在旁通管和分支件的连接与管接头之间，布置可闭合侧接入口(closableside access)。因此，例如，肾上腺素、局部麻醉剂、祛痰剂等(在下文中称为“药物”)可以借助于快速流动的吸气气体或气体混合物，以细雾化形式输送到患者体内。以这种方式，药品可以有效地并且在大表面区域之上分布到气道中，并且因此而更迅速地被患者吸收。此外或替代地，可以将水湿气或液体形式的水提供给用于使流经分支件的吸气气流潮湿的气流。
替代地，侧接入口可以提供在分支件的下游(考虑第三或第四流动路径)或甚至在管接头的下游。优选地，侧接入口直接提供到正连接到管接头的管腔。
可以优选将另一个闭合元件并入侧接入口。闭合元件可以是阀。
在经由侧接入口添加任何药物的情况下，可以优选的是，阀可以与提供用于闭合旁通管和流动区的闭合元件同步(或基于该闭合元件操作)。特别地，一旦出口孔是打开的，旁通管处的闭合元件被闭合，并且流动区处的闭合元件是开放的，侧接入口处的闭合件就应该闭合。在那种情况下，呼气气体沿着所述第二流动路径流动。添加到第二流动路径的任何药物都不会输送到患者体内，但经由出口孔输送到外部。
侧接入口还提供用于侧端口二氧化碳浓度监测管(capnometry line)的可能连接。经由这种侧端口二氧化碳浓度监测管，可以从沿着第二流动路径流动的呼气气体，经由侧接入口移除小样品气体，用于测量二氧化碳的浓度。通过使用抽吸压缩机/泵移除气体样品，以使得将样品引导到二氧化碳浓度监测仪中。
二氧化碳浓度监测仪的并入允许通气效率(通气随时间降低或增加)的不间断判定。
体积气流计或压力计经由侧接入口的直接或间接附连也是可以想得到的。
在另一个特殊实施方式中，主流二氧化碳浓度监测仪(通常在本领域中已知)可以优选定位于旁通管和分支件的连接与管接头之间。
典型主流二氧化碳浓度监测仪包括一小管，例如，在分支件或在通过其进行至少第二流动路径的管腔中，该小管由特殊材料制造，并且被定位在呼吸回路(主流)中，这里定位在第二流动路径中。红外光通过小管发出，以便将小管内的气流的衍射测量并计算到二氧化碳浓度中。吸收的光量取决于存在于该气流中的二氧化碳分子数。
主流二氧化碳浓度监测仪的主要优点在于，该二氧化碳浓度监测仪未与呼气气体直接接触，因此没有污染的风险，也没有损坏系统的危险。侧端口二氧化碳浓度监测仪可以被高气压损坏。例如，当在沿着流动路径的某处存在障碍物时，这偶尔可能发生。
根据优选实施方式，侧端口二氧化碳浓度监测管的抽吸压缩机/泵可用于封套的放气，该封套设置成至少局部密闭患者气道并且定位在管腔之外。管腔连接到管接头，并且插入患者气道。这种布置可以充当应急过程，以便在气道过压的情况下，封套可以放气，使气体可以绕过管腔和气流换向元件，并且排出到外部。这种紧急封套放气过程尤其可以作为特征并入手术和通气的下面提及的方法中。
特别地，气流换向元件在分支件的区域包括几个侧接入口。
还优选地，压力接头和/或管接头，如果适合侧接入口，被设计成鲁尔锁(Luerlock)，以允许对标准组件的压力密闭连接。
根据本发明的气流换向元件允许选择吸气气体是经由第三流动路径还是经由第四流动路径供给患者气道。此外，如果沿着第一流动路径提供体积流量，则气体可以经由第二流动路径从患者气道中移除。
根据本发明的气流换向元件特别设计成以全自动通气系统起作用。特别地，出口孔可以连接到通气系统，以便呼气气体(以及经由第一流动路径提供的吸气气体)不被推入到户外。此外，经由出口孔流动的这些气体可以用于闭环通气系统，以便可以保持例如麻醉湿气的一定(恒定)浓度。
特别地，气流换向元件可以连接到全自动通气系统。在那种情况下，气流换向元件在离患者一定距离处操作。“在一定距离处”在这种情况下是指管腔在管接头(管腔到气流换向元件的连接)与进入患者的点之间的长度为至少40cm[厘米]。
既然气流换向元件的流动通道(气流换向元件的所有局部处于与通过气流换向元件流动的气体直接接触)处于与患者的呼气气流直接接触，所以气流换向元件可以设计为一次性部件。在那种情况下，优选尽可能多的部件不与患者的呼气气流直接接触。例如，阀可以如上所述那样设计为剪刀阀或夹管阀。剪刀阀或夹管阀自外部挤夹流动路径。正是出于那种原因，至少气流换向元件的流动通道的各部件是柔性的，以便它们可以被剪刀或夹管阀挤夹。
在下面，术语剪刀阀包含剪刀阀和夹管阀。
优选地，用于操控/闭合/打开流入区、流动区和/或旁通管的阀是(一次性)气流换向元件的一部分。
根据优选实施方式，HME过滤器(热湿交换过滤器)被定位于管接头和患者之间。HME过滤器阻止细菌和病毒通过，以便气流换向元件可以用于相当多的患者而无需处置或清洁。
它是更有利，如果气流换向元件在一个位置中连接到全自动通气系统，其中在该位置中，至少连接管和/或旁通管和/或流动区布置在垂直位置中，而在该垂直位置中，诸如粘液、血液、其它液体和(组织)颗粒之类的任何碎片将从顶部移动到底部(在重力方向上)。在那种方式下，可以防止微滴或其他物质引起的自动化通气系统的污染，其中该微滴或其他物质来自于气流换向元件的流动通道的区域，而来自患者的呼出气流通过该流动通道流动。
根据优选实施方式，连接管和/或旁通管和/或流动区每个都具有最大6mm[毫米]的平均(或最大)内径，优选是最大4mm，并且特别是最大2.5。
气流换向元件也可以在患者跟前操作。“在跟前”在这种情况下是指管腔在管接头(管腔到气流换向元件的连接)与进入患者的点之间的长度为至少40cm[厘米]。
根据另一个优选实施方式，至少用于操控/闭合/打开流入区、流动区和/或旁通管的阀布置在气流换向元件的外部。
优选地，气流换向元件包括旁通管和流动区，它们连接到提供在气流换向元件外部的旁通管和流动区(例如，作为全自动通气系统的一部分)。
在以上结合气流换向元件描述的特征不限于它们的应用。它们也可以与操作气流换向元件的方法、与用于患者通气的方法或与用于控制在下面描述呼气的方法相结合，反之亦然。
本发明还涉及用于操作根据本发明的气流换向元件的方法，用于选择性地产生来自或到管接头的气流，该管接头特别用于可以插入到患者气道的一个管腔或多个管腔的连接，用于患者体内的密闭或局部密闭区域中的气体交换。该方法可以进一步应用于患者气道的仅仅局部区域通气的情况。气压(特别是吸气气压)施加到压力接头，并且为了产生沿着第三流动路径达到管接头的高压气流，闭合出口孔和流动区。为了产生沿着第二流动路径流动的、在出口孔方向上来自管接头的气流，打开出口孔和流动区，并且闭合旁通管。
本发明还涉及用于使用根据本发明的气流换向元件来使患者通气或协助患者呼吸的方法，在该方法中，管接头附连到以下部件之一：管腔、针管、导管或多个管腔，该选定部件插入到患者气道。压力接头连接到压缩气体源(特别是吸气气体源)，并且设置了在超过大气压0.5与8巴之间的过压。由于出口孔和旁通管闭合，所以气体因此而经由第四流动路径流入患者气道，其中由于出口孔打开而旁通管闭合，所以气体沿着第二流动路径经由管接头从患者气道传送出去。由于流动区和出口孔闭合而旁通管打开，所以高压气流沿着第三流动路径经由旁通管提供进入患者气道。这种通气方法特别是在撤机过程期间进行。
特别地，在上述方法中，出口孔以一定间隔打开，并且持续至少足够长时间，以确保可以确定从气道抽吸的气体或气体混合物的特性测量值(特别是二氧化碳含量)。在那方面，气流换向元件包括如上所述那样附连到分支件的侧接入口或直接附连到分支件的测量装置(优选侧端口或主流二氧化碳浓度监测仪)。
特别地，仅仅(完全)经由气流换向元件使患者通气。那意味着来自或到达患者的所有体积气流流入气流换向元件。特别地，提供给患者气道的吸气气体的完整体积气流经由第四流动路径和/或经由第三流动路径提供。另外，来自患者气道的呼气气体的完整体积气流通过气流换向元件经由第二流动路径转发。
在某些应用中，可能优选允许所有或至少一部分呼气气体流出患者气道，而不用气流换向元件的进一步支持。在那种情况下，呼气气体可以从患者气道直接流动到外部，而不用流过气流换向元件。
特别地，提出插入到患者气道并且连接到管接头的管腔设置有封套，以便围绕管腔的患者气道至少局部地被充气封套阻塞。提出患者通气经由气流换向元件进行，其中封套在气体沿着第二流动路径经由管接头从患者气道传送出去时被放气，以便也允许来自患者气道的呼气气体绕过管腔和封套，并且通过绕过气流换向元件排出到外部。此方法有利于应用在患者撤机期间。在那种方式下，患者可以渐进再次习惯于自主呼吸活动。
特别地，插入到患者气道并且连接到管接头的管腔具有至多50mm2的横截面积(通过其引导气流)，优选至多15mm2，特别是至多10mm2，或至多7mm2。
特别地，管腔的长度(在气流换向元件处的管接头与和定位在患者体内的管腔的远端之间的距离)为至少60cm，优选至少100cm。
利用气流换向元件，可以通过单一管腔使患者完全通气。特别有利的是，这在完全通气可以经由很小的管腔(小横截面积)来进行。此外，通过利用小管腔(小于50mm2横截面积或更小)，管腔之内的不流动空间(dead space)(大致在管接头与位于患者体内的管腔的远端之间的管腔体积)小。由于腔内的不流动空间小，所以也可以进行高频(高达每分钟100次呼吸或甚至更多)低流量通气(少于2升/分钟)。
特别地，使用气流换向元件是有利的，因为有效地防止了通过气流换向元件和通过管腔的流动路径的可能堵塞，其中这些流动路径连接到气流换向元件。这是因为气体流动通过至少部分流动路径在两个方向上进行，从而可以有效移除来自于血液、组织或其他因素的障碍。
另外，提出了控制呼气的方法，其中患者通气的呼气阶段被控制。根据该方法，呼气体积气流被调节，其中这种调节基于呼出气流的压力测量值进行。该方法包括至少以下步骤：
1.测量呼气气流的压力(静态和/或动态)；
2.调节呼气体积气流；
其中步骤2基于步骤1的测量值进行。
特别地，利用根据本发明的气流换向元件和/或作为用于操作气流换向元件并且使患者通气的方法的一部分来进行用于控制呼气的方法。优选地，可以利用任何通气装置来进行用于控制呼气的方法，其中该通气装置允许用于控制来自患者的呼气体积气流。优选地，该方法涉及到呼气阶段，在其中呼气气流排他地流过管腔和通气装置(诸如与管腔和充气封套相配合的气流换向元件)。
考虑以下问题来应用该方法：在呼气的第一阶段，通常会出现大呼气体积气流，其进一步减小，直到吸气开始/再次启动。在呼气阶段的开头时的呼气体积气流的这种高值，可以导致患者肺部的呼气剪切应力。尤其是在患者由于剪切应力而可能会受伤的这个通气阶段。
特别地，该方法针对减小在呼气的这个第一阶段中的呼气体积气流。提出对于呼气体积气流的具体调节，测量呼气体积气流的压力和/或用于呼气体积气流的流动路径内的压力(在气流换向元件的情况下，沿着第二流动路径或第二流动路径的体积气流)。基于压力测量值，调节呼气体积气流(在气流换向元件的情况下，经由闭合元件和/或在压力接头中提供的压力)。
特别地，应用该方法以确保在通气的呼气阶段，呼气体积气流的压力和/或患者的肺部(的通气部分)之内的压力平稳(均匀)减小。
优选地，重复(迭代)地进行方法的步骤1和2，以使得呼气体积气流的持续压力监测和持续调节成为可能。
优选地，利用与管腔和封套相配合的气流换向元件(具有或不具有旁通管)进行用于控制呼气的方法。气流换向元件允许患者经由单个管腔的完全通气(呼气及吸气)，其中气道通过封套对外部解封。优选地，连接到管接头并且插入到患者气道的这种管腔具有小内径(例如6mm或更小，优选为4mm或更小，特别是2.5mm或更小)和/或至多50mm2，优选至多15mm2，特别是至多10mm2或至多7mm2的横截面积。在那种情况下，沿着呼气气体流动路径(第二流动路径)的流动阻力大，以便甚至在呼气的第一阶段中的呼气体积气流也受到充分限制。事实上，在如此高流动阻力的情况下，沿着第二流动路径的呼气体积气流必须由沿着第一流动路径的气流支持。在那种方式下，可以防止剪切应力。
附图说明
下面参照示意性附图更详细地说明本发明(然而不限制本发明)的说明性实施方式，在附图中：
图1示出了通过具有所指示的外围装置的气流换向元件的纵向截面图；
图2示出了利用沿着第一和第二流动路径流动的气体的气流换向元件；
图3示出了利用沿着第三流动路径流动的气体的气流换向元件；
图4示出了利用沿着第四流动路径流动的气体的气流换向元件；
图5示出了具有作为闭合元件的剪刀阀的气流换向元件；和
图6示出了图5的气流换向元件和控制单元。
附图中的相同附图标记指的是相同的装置。
具体实施方式
图1示出了通过具有主件2的气流换向元件1的纵向截面图，主件2将压力接头4连接到出口孔5。压力接头4可以通过连接管13连接到在压缩气体源11中的气源14，气源14处于过压下。压缩氧气罐一般制造成可用于患者紧急护理。此外，复杂气体混合物可以提供作为气源14。从主件2延伸出来的部件是分支件3，其引导到管接头6。在主件2中，实现了流入区9、流动区28、带喷嘴7的喷嘴区15以及具有混合通道17的混合区16。在喷嘴区15之内，存在有喷嘴7，气体可以通过喷嘴7从压力接头4流动到出口孔5。该喷嘴7位于分支件3附近，以使得通过喷嘴7流到出口孔5的气体在分支件3中产生负压(underpressure)。这里，使用气体喷射泵的原理。然而，可以选择能够借助于气流产生抽吸效应的任何布置。至少出口孔5应该能够例如用剪刀阀或夹管阀作为闭合元件19闭合。
气流换向元件1进一步包括旁通管18，其连接压力接头4和管接头6。因此，气体可以经由流入区9、旁通管18和分支件3流动。至少旁通管18和流动区28是由至少一个闭合元件19可封闭的，以便气体能够经由旁通管18绕过喷嘴区15中的喷嘴7。这里，所述至少一个闭合元件19是3/2通阀。在示出的位置(在这里称为第一位置)上，3/2通阀将压力接头4和流入区9与流动区28和喷嘴区15连接在一起。闭合了对旁通管18的连接。
分支件3还具有可闭合侧接入口12，药物可以通过其添加或探针通过其插入。此外，测量装置25可与侧接入口12连接，以便可以监视某些参数，例如二氧化碳在呼气气体中的含量。
另外，存在于分支件3的压力可以经由侧接入口12用压力测量装置25来测量。
此外，侧接入口12可以提供作为用于侧端口二氧化碳浓度监测管的连接。经由这个侧端口二氧化碳浓度监测管，可以从沿着第二流动路径21(参照图2)流动的呼气气体中经由侧接入口12移除气体的小样品，用于测量二氧化碳浓度。气体的样品通过使用抽吸压缩机/泵来移除，以便将样品引导到二氧化碳浓度监测仪(此处示出为监测装置25)。
根据优选实施方式，侧端口二氧化碳浓度监测管的抽吸压缩机/泵(这里示出为监测装置25)可用于封套24的放气，该封套24提供来至少局部密封患者气道，并且定位在管腔10的外部。管腔10连接到管接头6，并插入到患者气道。压缩机泵可以经由独立的气源管29连接到封套24。气源管29也可以布置在气流换向元件1之内，以便气源管29也可以集成到管腔10中，例如集成到管腔10的侧壁中。这种布置可以作为应急过程起作用，以便在气道过压的情况下可以将封套24放气，从而来自患者气道的气体可以绕过管腔10和气流换向元件1。
每个接头4、6优选设计成鲁尔锁。
图2示出了利用主件2和分支件3的气流换向元件1。作为闭合元件19的3/2通阀处在第一位置。因而，在出口孔5打开时，由压缩气体源11(未示出)经由压力接头4提供到气流换向元件1的吸气气体，沿着第一流动路径20流到出口孔5，该第一流动路径20顺序通过流入区9、流动区28、喷嘴区15，并通过喷嘴7进入混合区16中。沿着第一流动路径20流动通过喷嘴7的气流8在喷嘴区15中产生负压，以便在分支件3中产生另一气流8，其沿着第二流动路径21流动到出口孔5，该第二流动路径21从管接头6出发，顺序通过分支件3、通过喷嘴区15并通过混合区16。
图3示出了利用主件2和分支件3的气流换向元件1，其中作为闭合元件19的3/2通阀处在第二位置。在该位置上，3/2通阀连接压力接头4与旁通管18。断开经由流动区28、位于压力接头4和喷嘴区15之间的连接。因而，在出口孔5闭合时，由压缩气体源11(未示出)经由压力接头4提供到气流换向元件1的吸气气体，沿着第三流动路径22流动并且到达管接头6，该第三流动路径22顺序通过流入区9、通过旁通管18进入分支件3。对于第三流动路径22，由于经由旁通管18连接压力接头4和管接头6，所以气流8以一定流量经历第一压力损失ΔP1 26。
对于同样的体积流量，沿着第三流动路径22的该第一压力损失ΔP126，比沿着第四流动路径23的第二压力损失ΔP2 27小得多。因此，对于由压缩气体源11(未示出)在压力接头4处提供的一定压力，更大的体积气流量度沿着第三流动路径22达到，而不总是可能沿着第四流动路径23达到。
图4示出了利用在第一位置元件上的3/2通阀作为闭合元件19的气流换向元件1。因而，在出口孔5闭合时，由压缩气体源11(未示出)经由压力接头4提供到气流换向元件1的吸气气体，沿着第四流动路径23流动并且到达管接头6，该第四流动路径23顺序通过流入区9、通过喷嘴区15并且通过喷嘴7进入分支件3。对于第四流动路径23，由于经由流入区9、流动区28、喷嘴区15和分支件3连接压力接头4和管接头6，所以气流经历第二压力损失ΔP227。
图5示出了具有剪刀阀作为闭合元件19的气流换向元件1。在这种情况下，剪刀阀定位在气流换向元件1的外部。流入区9、流动区28和旁通管18中的至少部分也位于气流换向元件1的外部。位于气流换向元件1的外部流入区9、流动区28和旁通管18连接到气流换向元件的流入区9、流动区28和旁通管16。
公开的所有闭合元件19(剪刀阀、3/2通阀)都可以被气动或电动或手动控制。特别地，所有闭合元件19被设计成逐渐减小和/或增大通过阀、沿着流动路径的体积流量。
图6示出了图5的气流换向元件1和控制单元30。控制单元30例如是气流换向元件1连接到的全自动通气系统。在本实施方式中，剪刀阀19集成到控制单元30中。气流换向元件1通过流动区30和旁通管18连接到控制单元30。
需要强调的是，图1到图4的气流换向元件1也可以连接到控制单元30。
在任何情况下，测量患者肺部之内的压力都是很重要的。出于安全原因，其优选以两种独立的方式进行(以防它们之一出现故障)。优选地，连接到管接头6的管腔10(或管腔之一)将连接到控制单元30中的第一压力传感器31，它将在通气期间连续测量肺部压力。压力传感器31与控制单元30之间的连接经由延长管32实现，延长管32可以是单独的管，或集成到用于通气的管腔10。这是主压力测量，向医护人员提供所需要的数据。
此外，还优选在控制单元30中存在独立的第二压力传感器33，其中该第二压力传感器33连接到流入区9或压力接头4。该第二压力传感器33仅仅在通气暂停时测量压力。这是因为在高吸气或呼气流量正在通过时，提供通过通气管腔(管腔10、管接头6、旁通管18或喷嘴区15和流动区28、流入区9)的肺部压力的可靠值，是相当不可能的。在正常模式下，这仅仅是安全功能，检查看看主压力测量(经由第一压力传感器31)是否仍处于工作良好(第一压力传感器31可能被打碎，而且连接到管接头6的管腔10也可能被堵塞等)。因此，在n次吸气(n＝1到n＝10)和n次呼气之后，通气暂停很短的瞬间(-50至100ms[毫秒])，气流停止，并且可以通过第二压力传感器33经由通气管腔来执行可行压力测量。
显然，气流换向元件1只能用第一压力传感器31或第二压力传感器32进行操作。
附图标记列表
1 气流换向元件
2 主件
3 分支件
4 压力接头
5 出口孔
6 管接头
7 喷嘴(喷射嘴)
8 气流
9 流入区
10 管腔
11 压缩气体源
12 侧接入口
13 连接管
14 气源
15 喷嘴区
16 混合区
17 混合通道
18 旁通管
19 闭合元件
20 第一流动路径
21 第二流动路径
22 第三流动路径
23 第四流动路径
24 封套
25 测量装置
26 第一压力损失ΔP1
27 第二压力损失ΔP2
28 流动区
29 气源管
30 控制单元
31 第一压力传感器
32 延长管
33 第二压力传感器

Claims (7)

1.一种利用过压下的气源(14)的气流换向元件(1)，用于选择性地产生来自或到一管接头(6)的气流(8)，该管接头连接到患者气道，所述气流换向元件(1)被设计成主件(2)以及另外的分支件(3)，该主件(2)至少包括流入区(9)、流动区(28)、喷嘴区(15)和混合区(16)，该流入区(9)将用于对气源(14)的连接的压力接头(4)连接到布置在混合区(16)中的至少一个能闭合的出口孔(5)，而分支件(3)将主件(2)的喷嘴区(15)连接到管接头(6)，其中喷嘴(7)被构型并且布置在喷嘴区(15)中，使得在出口孔(5)打开时，沿着通过主件(2)的第一流动路径(20)流动到出口孔(5)的气流(8)，能在分支件(3)中产生沿着第二流动路径(21)流动到出口孔(5)的气流(8)，其中该第一流动路径(20)起始于压力接头(4)，顺序通过流入区(9)、流动区(28)、喷嘴区(15)，并通过喷嘴(7)进入混合区(16)，而该第二流动路径(21)起始于管接头(6)，并且顺序通过分支件(3)、通过喷嘴区(15)、并且通过混合区(16)，其中，在出口孔(5)闭合时，经过压力接头(4)进入到气流换向元件(1)的气流能沿着第四流动路径(23)流动，顺序通过流入区(9)、通过喷嘴区(15)并通过喷嘴(7)进入分支件(3)和管接头(6)，其特征在于：
该气流换向元件(1)还包括旁通管(18)，该旁通管连接压力接头(4)和管接头(6)，以便气流(8)能沿着经由流入区(9)、旁通管(18)和分支件(3)的第三流动路径(22)流动，其中至少旁通管(18)和流动区(28)能通过至少一个闭合元件(19)闭合，以便气流(8)能沿着第三流动路径(22)经由旁通管(18)绕过喷嘴区(15)中的喷嘴(7)。
2.如权利要求1所述的气流换向元件(1)，其中所述至少一个闭合元件(19)是3/2通阀。
3.如权利要求1所述的气流换向元件(1)，其中提供两个剪刀阀作为所述至少一个闭合元件(19)，一个剪刀阀定位在第三流动路径(22)中，而另一个剪刀阀定位在第一流动路径(20)中。
4.如权利要求1所述的气流换向元件(1)，其中，对于在压力接头(4)处超过大气压1到8巴的过压，在出口孔(5)闭合时，经由旁通管(18)连接压力接头(4)和管接头(6)的第三流动路径(22)具有第一压力损失ΔP1(26)；而经由流入区(9)、流动区(28)、喷嘴区(15)和分支件(3)连接压力接头(4)和管接头(6)的第四流动路径(23)具有第二压力损失ΔP2(27)，其中
ΔP2>2*ΔP1。
5.如权利要求1所述的气流换向元件(1)，其中混合通道(17)和喷嘴(7)被构型并且布置在主件(2)中，使得由在出口孔(5)打开时沿着第一流动路径(20)流动的气流(8)，也能具体以一体积流量产生沿着第二流动路径(21)流动的气流(8)，该体积流量在压力接头(4)处处于超过大气压0.5至8巴的超压下，为至少1升每分钟。
6.如权利要求1所述的气流换向元件(1)，其中，所述气源(14)是吸气气体的气源。
7.如权利要求1所述的气流换向元件(1)，其中，所述喷嘴(7)是喷射嘴。
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