CN107206145A - 通气系统 - Google Patents

Abstract

用于通气系统的氧合系统，其包括将氧合气体以氧合气体流量接收到氧合器中的入口，和将废气以废气流量从氧合器移除的废气移除器，以及一个或多个相对于氧合气体流量控制废气流量的流动控制器。这允许进入氧合器的总气体量和从氧合器移除的总气体量得到更精确地控制。

Description

通气系统

发明背景

本发明涉及通气系统。本系统特别涉及用于血液的氧合和血液二氧化碳的移除的通气系统。本发明更特别涉及用于改善自动通气和/或长期通气以优化患者护理的系统和方法。

发明背景

某些医学过程需要患者的心脏或肺保持平静。为了外科医生进行手术步骤，如心脏手术，这可能是必要的。在心脏不能循环血液或肺不能重新氧合血液或移除二氧化碳的同时，心肺仪用于维持生命，提供体外氧合以维持对患者的氧供应。

近来，已经探索体外氧合用于管理通过引起肺栓塞影响肺功能的病毒感染(如H1N1)。患有这种感染的患者可能需要长期通气，在数周的范围内(通常20天，但在严重的情况下，需要通气数月，例如多达180天)，从而有助于肺的治疗和引流，并且在给患者的免疫系统机会以击败病毒感染的同时，允许肺休息和治愈。

本发明寻求改善通气管理。

发明概述

根据本发明的第一方面，提供用于通气系统的氧合系统，如权利要求1中所限定的。

氧合系统包括用于以氧合气体流量将氧合气体接收到氧合器中的入口，和用于将废气以废气流量从氧合器移除的废气移除器。氧合系统还包括一个或多个用于相对于氧合气体流量控制废气流量的流动控制器.

通气系统是用于血液的体外氧合的系统，也称为“心肺仪”或称为体外膜氧合(ECMO)系统，其可以设置在推车上。泵将血液循环(心脏功能)并且氧合器氧合血液(肺功能)。来自患者的耗尽氧的血液和氧合气体被接收到氧合器中。在氧合器中，由血液从氧合气体摄取氧，并且从血液中释放二氧化碳。氧合的血液要循环回患者内。

待供应到氧合器中的氧合气体可以是共混好的(混合好的)，从而具有预先确定的氧(O2)、氮(N2)、和空气(医院供应提供的压缩空气)的组成。极少量二氧化碳和稀有气体可以在氧合气体中。

在氧合器中，血液血红蛋白释放二氧化碳并且还可以释放其他气体如废麻醉气体。该气体作为废气通过氧合器排气口移除。

氧合气体进入氧合器的流量或废气流出氧合器的流量之一或二者可以由流动控制器调节。可以提供流动控制器用于控制氧合气体流量。可以提供流动控制器用于控制废气流量。流动控制器可以是高精确度质流控制器(MFC)。

将理解的是，氧合系统可以包括用于确定氧合气体之一的流量或废气的流量的工具，用于确定分别其他气体的其他流量应该改变多少量。

例如，首先可以调节氧合气体流量，以保证足够的氧合气体进入氧合器，从而促进血液的氧饱和。随后将氧合气体流量维持在适当的流量。相对于氧合气体流量调节废气流量。

通过能够相对于氧合气体的流量控制废气的流量，可以更精确地确定进入氧合器的总气体量和从氧合器移除的总气体量。

此外，这有利于需要与流量有关的参数的计算，和/或有利于更精确的此种计算。所述参数可以是氧合气体的实际流量、废气的实际流量、和/或气体流量之间的差异。

在实施方案中，一个或多个流动控制器被配置为维持预先确定的废气流量与氧合气体流量的流量比。

在实施方案中，一个或多个流动控制器被配置为将废气流量维持在预先确定的高于或低于氧合气体流量的偏移水平。

“维持”意为控制器被配置为响应于气体流量的波动。气体流量可能由于多种原因波动。例如，氧合器可能需要更高的氧供应并且控制单元可以通过增加流量增加氧合气体的供应。流动控制器可以被配置为响应增加的氧合气流调节废气流量，从而将废气流量设置在预先确定的流量比或预先确定的偏移。

同样，可以通过医院真空供应确定废气流量。真空供应的强度可能改变。废气流动控制器可以响应于波动调节废气流量从而维持预先确定的流量比或预先确定的偏移。

同样，氧合系统可以被认为是维持氧合气体和废气相对于彼此的流量的闭环控制系统。

通过对要基于限定的流量比和/或氧合气体和废气之间限定的关系作出的假设进行简化，这还可以促进计算和/或改善计算的精确度。控制器可以将流量调节至恒定值。控制器可以调节与恒定值的比。实践中，可以将恒定的行为设置达有限的时间段，在该时间段期间，测量计算中包括的参数。

例如，可以使用传感器，用于确定气流中氧和/或二氧化碳的分数。对此，可以确定提供到氧合器中的氧量和从氧合器取回的二氧化碳量，这相应可以提供血液摄取的氧量和患者的代谢活动的表征。然而，因为患者的代谢活动可以改变，如果还必须考虑气体流量的改变，则计算可能变得复杂。因此，作出关于气流的流量的假没的能力允许计算更精确地进行。

因此，如果相对于废气的流量将氧合气体的流量维持在预先确定的比例或预先确定的偏移，这有利于计算血液的氧摄取和二氧化碳从血液的释放。

在实施方案中，一个或多个流动控制器被配置用于将废气流量维持在高于氧合气体流量。

氧合器不是气密的。尽管供应侧(氧合气体进入氧合器的入口)的连接通常是气密的，但出口侧通常包括第二出口或安全阀，设置所述安全阀是为了在第一出口变得被阻塞的情况下的故障保障的目的。阻塞的典型原因是冷凝。然而，由于存在第二出口，如果以比氧合气体供应低的流量从氧合器取回废气，则任何过量的氧合气体可能从氧合器进入操作场所(场所＝操作室)环境。因此氧合器也被认为是多孔的。

如果体外通气用于通过麻醉气体镇静的患者，例如在手术过程中，麻醉剂可以随血流循环并且还可以由血液释放到氧合器内部。在此情况下，废麻醉气体(WAG)可以从氧合器，经由其出口之一，进入操作场所。这可能不利地影响临床工作者。

将废气流量维持在比氧合气体流量高的流量的能力允许保证将供应到氧合器中的所有氧合气体以及血液释放到氧合器内部的任何气体从氧合器取出并且防止通入操作场所。

在这种情况下，将废气流量维持在高于氧合气体流量的预先确定的比例或在预先确定的偏移保证在气流波动的情况下废麻醉气体移除继续。

如果希望将废气中的二氧化碳量与血液释放到氧合器中的二氧化碳量相关联，能够保证所有废气经由排气管线取出也是有益的。

在实施方案中，废气移除器是真空辅助的，以产生真空引起的流动，从而帮助从氧合器移除废气。经氧合器产生的流优选在大气压下得到。换句话说，没有或基本上没有跨氧合器的压力梯度。然而，优选地，废气流量大于氧合气体流量。这也可以称为流梯度。

使用真空引起的流梯度允许将废气流量维持在比氧合气体流量高的水平，即使氧合气体以低流量供应。

此外，流梯度在实践中消除了废气回流入氧合器和通入操作场所的风险。

在实施方案中，流动控制器可以配置为将从氧合器移除废气的流量维持在高于预先确定的阈值。

当以比氧合气体供应高的流量取回废气的同时，操作场所的周围空气可能通过任意第二出口或氧合器的阀配置被吸入废气流。特别是在低流量时，废气具有微小的用于完全离开排气口的正压，并且通过第二排气口的渗漏是可能的。在该情况下，难以将废气中二氧化碳的分数与血液释放的二氧化碳相关联，因为仅可以在包含废气的体积和未知的周围空气体积的总体积中测量二氧化碳的分数。

然而，通过将废气的流量维持在超过预先确定的阈值，可以保证最小气体流量，以及由此保证流出氧合器的第一出口的最小流量。最小流量可以设为保证将废气经由第一出口完全移除的水平。

如果利用废气从氧合器抽吸的周围空气的分数已知，这允许作出关于废气中源自周围空气的二氧化碳分数和血液释放的分数的假设。为了实践的目的，甚至可以由于以下原因假设空气中的二氧化碳分数接近0％。空切中的二氧化碳通常在450ppm至600ppm(ppm＝百万分率)之间变化。通常，废气中的二氧化碳分数为1％至10％，并且因此0.045至0.06％的误差可忽略。然而，如果不相对于氧合气体流量调节废气流量，抽吸到废气中的周围空气的量可以显著改变。

此外，关于氧消耗和二氧化碳产生的知识提供用于优化氧合气体的组成和优化进入和流出氧合器的流量的经验基础。这允许根据患者的发展调节组成和/或流量，并且帮助使患者的氧合自动化。相信这对于长期体外通气特别有用。

在实施方案中，氧合系统还包括处理器和由处理器执行的软件指令，并且流动控制器受处理器控制。

根据本发明的第二方面，提供用于制备根据权利要求9的氧合气体的共混器。

所述共混器包括将气体接收到共混器中的第一入口，用于将气体共混入氧合气体的共混单元，用于在共混后储存氧合气体的保持单元，将氧合气体供应到氧合器的出口；和用于控制氧合气体从保持单元通过出口的流量的流动控制器。

通常从就地(例如，从医院气体供应接口)供应的多种气体共混氧合气体，以提供氧合气体中所需的组成或空气中氧的比例。该共混过程在共混器的共混单元中进行。医院-供应的多种气体将以给定流量提供，并且难以从医院端口将气流减少得低于给定最小流量。此外，为了实现需要的共混精确度，可能需要将医院-供应的多种气体以最小流量进料入共混单元。由于此原因，在没有流动控制器的情况下，从医院-供应的多种气体共混的氧合气体将以受医院-供应的气体的最小流量影响的流量离开共混器。

共混单元下游的流动控制器允许将氧合气体的流量调节至低于共混入氧合气体的多种气体的流量的总和的流量。更具体地，在通过流动控制器之前，在储罐中缓冲氧合气体以促进共混。如果由于任何原因，共混了比能够储存在储罐中的更多的气体，不通过流动控制器的气体可以作为过量气体排到大气中。

流动控制器允许将氧合气体的输出流量设置为可通过共混单元实现的范围之外的流量。

这允许以低的流量提供氧合气体，同时还保证组成氧合气体的成分在共混器中彻底混合。

将氧合气体供应到通气系统的氧合器中。如果这意在与以比氧合气体高的流量取回废气的废气移除器组合，低流量有利于氧合器外的流梯度。

因此第二方面的实施方案直接与第一方面的实施方案相关联。第一方面和第二方面的实施方案可以合并。这样的实施方案可以用于改善经氧合器的流梯度的控制，从而维持比氧合气体流量更高的废气流量，同时还维持废气的低流量。

例如，可以将流控制的共混器与真空-辅助的排气管线组合从而优化(a)氧合气体的供应，在大气压或接近大气压下以低的、恒定的流量，(b)废气的取回，以低的、恒定的流量，和(c)跨氧合器的足够的流梯度的维持，以这些低流量，或者优化(a)、(b)、和(c)中的两项。

实践中，可以通过流动控制器以稍高于需要的流量的流量供应氧合气体。流动控制器可以被配置为最低限度流量流出，例如在0.1L/min的区域中，以根据需要精细调节需要的流量。然而，可能存在通过流动控制器所需的最小流量。例如，或许不可能提供低于1L/min流量的氧合气体。在该情况下，可以排出与需要的流量的全部差异。例如，如果以1.0L/min将氧合气体供应给流动控制器，但氧合器需要的仅为0.6L/min，则流动控制器可以排出0.4L/min。

因此，可以在精确的流量范围内将氧合气体提供给氧合器，尽管以低流量提供。

实施方案还可以包括一个或多个传感器以测量氧合气体的一个或多个表示其流量、组成、压力、温度、氧分数、二氧化碳分数的性质，或这些性质中的两个或更多个的组合。

这允许在共混后确定氧合气体的性质。如果性质不在预先确定的参数内，可以采用对抗措施。

此外，这些参数可以用于改善精确度计算，以确定血液摄取的氧量或血液释放的二氧化碳量。

在实施方案中，至少一个传感器被配置用于测量在流动控制器下游的所述性质。

在实施方案中，至少一个传感器被配置用于测量在流动控制器上游的.所述性质。

这允许流通过流动控制器被调节后，或在其被调节之前，分别确定氧合气体的性质。如果出于任何原因，氧合气体的流量或组成不在预先确定的参数内，可以采用对抗措施。

在实施方案中，共混器被配置用于确定在流动控制器的上游测量的性质和在流动控制器的下游测量的对应性质之间的差异，并且如果差异超过预先确定的阈值，则提供信号。

这在氧合气体的性质在预先确定的参数外的情况下提供安全机制。信号可以是适于警告工作成员的形式。信号可以是可听信号或可视信号。信号可以是可机器解释的指令以进行响应动作。

实施方案可以包括：在流动控制器下游的第二入口，和配置用于从第二入口接收气体的旁路开关。

尽管本发明考虑将氧合气体共混和将流调节，从而能够以预先确定的流量提供氧合气体，但也可能希望绕过共混器的共混单元和流动控制器，例如，为了测试或维护的目的。

用于第二入口的气体可以例如通过机械气体共混器或通过流动控制应急备用气体提供。

这还允许在共混单元或流动控制器之一系统故障或失去动力的情况下的安全保障操作。通过安全保障机制的方式，可以保证氧合气体的连续供应。

在实施方案中，旁路开关被配置用于如果差异超过预先确定的阈值则激活以从第二入口接收气体。

在共混单元中制备了氧合气体并且其流动通过流动控制器调节后，如果氧合气体的参数在预先确定的参数外，旁路开关允许氧合气体的供应切换到第二入口。

根据本发明的第三方面，提供根据权利要求17的用于通气系统的氧合系统。

氧合系统包括将氧合气体接收到氧合器中的入口和被配置用于连接到外部真空供应接口的低压子系统。低压子系统被配置为产生用于将废气从氧合器移除的流动。低压子系统被进一步配置用于连接到(a)静脉引流管线，并且产生压力梯度，以辅助经由静脉引流管线移除血液，和/或连接到(b)血浓缩器，并且产生压力梯度，以辅助通过血浓缩器来浓缩血液。

通常，氧合器包括储罐，在循环到氧合器之前，来自患者的血液经由静脉引流管线收集到储罐中。这有利于通过氧合器的连续血液循环。能够应用真空引起的压力梯度允许引流储罐位于相对于患者的任意高度。然而，医院设施可能不总是提供足够的真空供应连接器。改进型的真空供应连接器可能不是可用的选择。因此，具有单个真空供应的医院设施可能不适于需要多个真空供应连接器的治疗。

“真空”供应理解为，供应低于标准大气压的适于产生压力梯度的低压力。

在这种情况下，如果对于关键系统，例如对于废麻醉气体移除，需要可用的真空供应接口，则可能需要保证静脉引流储罐位于比患者低(即下方)的高度处来保证引流。这阻碍整体系统的制造。

同样，如果每个可用的真空供应接口被更关键的系统使用，或许不可能使用血浓缩器。

提供产生用于氧合器的真空引起的流动和用于静脉引流的压力梯度的真空子系统有利于静脉引流系统的整合。这降低了对多个真空供应接口的依赖。

提供产生用于氧合器的真空引起的流动和用于血液浓缩的压力梯度的真空子系统有利于血浓缩器的整合。这降低了对多个真空供应接口的依赖。

第三方面的实施方案可以与第一和第二方面的实施方案中的任一种及其组合进行组合。

这允许真空利用在多个系统之间更好地协调，例如，通过使用单个医院真空接口供应废气移除管线、静脉引流管线和/或血浓缩器。

附图简述

现在将参考附图描述本发明的示例性实施方案，其中：

图1显示根据本发明的实施方案的通气系统的组件的示意图；

图2显示根据本发明的实施方案的与通气系统一起使用的储罐的示意图；

图3显示图2储罐的示意性的流分析；

图4显示根据本发明的实施方案的通气系统的氧合器；

图5显示图4通气系统的示意性的流分析；

图6显示根据本发明的实施方案的与通气系统一起使用的气体共混器；

图7显示根据本发明的实施方案的共混器气体供应的流程图；和

图8显示根据本发明的实施方案的真空辅助的气体移除的流程图。

详述

组件概览

图1提供本发明的通气系统的系统组件的概览。作为背景，氧合器是一种装置，其被配置为用于接收氧合气体和静脉血，从而通过暴露于氧合气体将血液再氧合，并且提供氧合的血液作为动脉血。未使用的氧合气体作为废气排出，其还将携带任意的由血液给出的气体。简言之，肺(血液)旁路回路跨越气体(氧)循环回路。肺旁路回路从患者循环血液，从而血液被氧合并且返回患者。气体循环回路提供用于血氧合的氧合气体。

肺旁路回路(血液)

来自患者的静脉血(图1中未显示)以由朝向储罐10的箭头12指出的方向经由静脉管线V循环。以朝向氧合器20的箭头14指出的方向由泵13从储罐10泵送静脉血。在氧合器20中，血氧合。血液离开氧合器20，作为动脉血，经由动脉管线A以朝向患者的箭头16指出的方向供应。提供流传感器18以测量离开氧合器20的再氧合的血液的流量。提供温度传感器22以测量离开氧合器20的再氧合的血液的温度。水管线21将氧合器20与水浴连接，用于维持预定的温度。

氧合气体循环/供应管线

气体循环器35包括用于制备氧合气体的共混器30和用于移除废气的真空子系统40。

预先确定纯度水平的气体如氮(N2)和氧(O2)从医院供应管线32供应入共混器30的气体混合器52。可以供应约79％氮和21％氧的组成的压缩的空气。医院-供应的气体可以含有极少量的二氧化碳和/或稀有气体。医院干线还提供低压力或真空源。医院供应还可以包括预先确定的组成或预先确定的纯度水平的氧的氧合气体，其可以经由供应管线57供应到共混器30。

在共混器30中，将气体混合为要供应到氧合器20中的组合物并且以箭头34指出的方向经由供应管线24进料。在氧合器20中，静脉血的血红蛋白分子要摄取氧和释放二氧化碳。在氧合器20中，其他气体，如废麻醉气体，可以从氧合器释放或不被摄取到氧合器中。任何释放入氧合器20或通过氧合器20的气体和没有被从入口气体摄取的气体成分作为废气或排出气被收集，并且经由排气管线26以箭头36的方向离开氧合器20并被运走。经由排气管线26的气体流动由作为气体循环器35的一部分的真空子系统40辅助。

组件操作

现在将参考图2、3、4、5、6、7和8更详细地描述储罐10、氧合器20、共混器30和真空子系统40的操作。

储罐10

将患者的静脉血收集在心切开术储罐(储罐10)中，在图2和3中更详细地显示。将血液从患者引流入静脉管线V通过真空辅助的静脉引流(VAVD)管线28改善。如图3中所示的，经由引流压力管线28施加的压力梯度38改善经由静脉管线V的血液引流，与储罐10相对于患者的高度无关。

氧合器20

携带CO2和废麻醉气体(WAG)的静脉血经由静脉管线V(以方向14)进入氧合器20，如图4和5中详细示出的。在本文中由符号BI指示的条件下静脉血进入氧合器20。尤其是，每时间单位血液转运氧量B1O2和二氧化碳量BICO2。

图4说明氧合器20中血液的氧摄取。将静脉血在氧合器20内沿管线15转运并且暴露于气体混合物，即来自共混器30的入口气体GI，其沿管线25运输。与血液中的血红蛋白相比，气体混合物GI具有更高的氧分压和更低的二氧化碳分压，引起血红蛋白释放CO2和摄取O2。尽管图4示意性地表明顺流的交换，在实践中，氧合器使用逆流交换。

图5说明流程图。在氧合器20中，CO2从血液释放到气流中，如箭头42指出的。血流在箭头44指出的反应中摄取O2。其他成分，如废麻醉气体，可能不被血液摄取并且进入或保留在废气流中，如箭头46指出的。氧合的血液称为动脉血。假设血液保留在氧合器中足够长时间以达到平衡氧饱和，那么以方向16经由动脉管线A离开氧合器的血液是氧饱和的。即，利用氧合气体供应的氧超过血液中血红蛋白分子的携氧容量。

氧合器20不是气密的单元。其可以包含一个或多个第二排气口27，作为安全保障测量，以避免如果排气管线26阻塞导致的氧合器20内压力积累。随着或如果经由排气管线26利用真空引起的流动，这因此不仅从氧合器20抽吸废气GE，而且还经由第二排气口27抽吸周围空气48。为了提供说明性的实例，对于经由供应管线24供应到氧合器20中的每2L的气体混合物，可以通过排气管线26抽吸2.1L的废气。

引起周围空气48被抽吸到氧合器20中的流量的差异还可以用于保证任何废麻醉气体46经由排气管线26被移除。这样，防止废麻醉气体46渗出氧合器20，如箭头49指出的，并进入操作场所，在操作场所麻醉气体会影响工作人员。

在条件BE下动脉血离开氧合器20。动脉血BEO2的氧量与动脉氧饱和SaO2相关并且还取决于血液中的血红蛋白浓度。

携带从血液释放的成分(如来自转移器42的CO2或未被摄取到氧合器20内的废麻醉气体)的废气GE，经由排气管线26被向着气体循环器35的真空子系统40抽吸。

共混器30

在图6中，放大绘制共混器30，其作为气体循环器35的一部分。将经由入口32供应的气体成分混合以提供用于氧合器20的供应气体。共混器30中的处理步骤在图7中描述。首先将医院-供应的气体32进料入气体混合器52，并且随后通过流控制54，安全保障控制56，和传感器58，之后经由供应管线24供应至氧合器20。

气体混合器52

气体混合器52包括混合室，成分气体经由入口接收到其中并混合成氧合气体。混合室构成共混单元，在其中成分气体共混为氧合气体。混合室还构成保持单元或储罐，在其中成分气体可以均化。气体压力可以经由反压调节器控制。过量气体可以排到大气中。从气体混合器52的混合室，氧合气体通过共混器流控制54。

共混器流控制54

共混器流控制54允许气体混合物即氧合气体的流量被调节到预先确定的流量。共混器流控制54控制来自保持单元或混合室的氧合气体的流量，并且因此构成本发明的流动控制器。这允许设置供应到氧合器的气体量，并且允许其用于计算氧合相关的参数。

在根据需要将其共混后，共混器中的流控制单元允许将气体混合物的流量设置为低速率。这改善了组成的精确度，特别是在低流量时，这在肺系统中是优选的。

在将医院-供应的气体的流量节流时，难以实现良好质量的氧合气体的混合物。因此，为了获得精确的混合物，以适当地高的流量将医院-供应的气体进料。因此流控制解决了如何获得精确混合的氧合气体的问题，同时还以低流量向氧合器20提供氧合气体。

为了以实例说明这一点，可以以1.05L/min供应氧和氮二者。这两种气体的50％/50％混合物会产生2.1L/min(1.05L/min+1.05L/min＝2.1L/min)的体积流。如果例如仅需要向氧合器供应2.0L/min氧合气体，则过量的0.1L/min(2.1L/min-0.1L/min＝2.0L/min)排出或“流”进入大气。在实践中可以使用任何适当的混合比例。

安全保障控制56

安全保障控制56通过提供切换到外部气体供应57的选择，提供另外的安全特征。尤其是，安全保障控制56可以响应于气体混合器52，共混器流控制54，和/或传感器58，并且被配置为在气体混合器52或共混器流控制54未能提供预先确定的组成或流量的氧合气体中的一种的事件中切换到外部气体供应57氧。

经由外部气体供应57供应的气体可以是纯氧。供应的气体可以由机械共混器，或应急备用气体供应提供。

传感器58/输出测量

传感器58被配置为测量供应气体混合物的参数。参数包括气体混合物的流量、气体混合物的压力、气体混合物的温度、氧浓度、二氧化碳浓度、或其组合。

可以针对预期值检查通过输出测量测到的值，并且在有任何矛盾的事件中，可以采用对抗措施。例如，可以将由传感器58确定的流量与由共混器流控制54设置的流量相比。在有任何矛盾的情况下，可以采取对抗措施。对抗措施包括产生通知信号，由共混器流控制54增加或减少流量，或通过安全保障控制56切换为外部气体供应57。

传感器58允许监测组成、压力、温度和流量而不考虑来源，例如，其是来源于气体混合器52还是来源于外部气体供应57。

已知性质的氧合气体经由出口离开共混器30，供应给氧合器20。

真空子系统40

真空可以用于产生流梯度以帮助气体流动。真空压力梯度受真空子系统40控制，其相应由单个真空供应，例如医院供应。

排气管线26中的流梯度由箭头36指出，并且从氧合器20抽吸废气至气体循环器35。如所示的，真空子系统还以箭头38所示的方向在引流管线28(将储罐10连接到气体循环器35)中产生和应用压力梯度。真空子系统40还可以提供用于操作血浓缩器的压力梯度。

如图8中所示的，真空子系统40包括用于测量废麻醉气体的WAG传感器60、和废气流控制62。废气流控制62构成本发明的流动控制器并且允许吸入排气管线36的废气GE流得到确定或控制。例如，这允许可以经由氧合器20被抽吸到排气管线36中的周围空气48的量得到调整。优选地，由共混器流控制54和废气流控制62中的一种或两种相对于氧合气体的流量控制废气流量。

为了以实例说明这一点，可以以2L/min的速率将供应气体GI供应给氧合器20。2L/min的速率可以由流控制54在共混器30中设定并且由传感器58中的一个监测。可以将废气流控制62设为2.1L/min的流量。因此，可以假设，在没有任何由血液氧合过程造成的影响的情况下，经由氧合器吸0.1L/min(0.1L/min＝2.1L/min废气-2.0L/min入口气体)的周围空气。

真空子系统40还包括真空压力控制64，其向心切开术储罐提供受控的泄压，从而改善患者血液向体外旁路的引流。

任选地，真空子系统40可以产生压力梯度，其用于由血浓缩器使用。任选的血浓缩器功能在图8中由虚线示出。为此，真空子系统包括用于血浓缩器管线72的真空压力控制70。血浓缩器是从血液提取液体的装置，并且通常在手术干预的末端使用，以从血液移除过量的液体，而不移除浪费的血细胞。这通过血液和外部室之间的可选择性渗透的膜实现。可选择性渗透的膜可渗透过量的液体，但保留血细胞，并且因此移除液体导致在移除液体后血液中相对较高浓度的血细胞。经由血浓缩器管线72应用真空辅助的压力差，在朝向外部的方向上产生流，以帮助移除液体。

所有真空管线可以包括机械压力限制保护。这可以用于设置接近大气压的最大正(或上限)压力。这可以用于设置最大负(或下限)压力，以防止在阀故障的情况下跨氧合器20的压力梯度积累。

可以提供压力传感器以测量流动管线、真空管线、和/或在真空连接处的压力。如果通过这些传感器之一测量的压力值在预先确定的阈值以外，例如在安全压力范围之外，可以产生通知信号。例如，可以监测医院供应管线32和/或57的压力并且流量可以由共混器流控制54和/或废气流控制62调节，从而维持预先确定的流量或流量定额(独立于任何波动)。

同样，如果供应真空辅助的静脉引流的真空发生故障，可以产生通知信号，可以需要通过除辅助的引流之外的其他方式，例如，通过在患者下方放置储罐来进行引流。

气体循环器35中共混器30和真空子系统40的组合有利于整合传感器和评价测量氧合气体和废气的性质(例如，流量、压力、温度、组成、氧分数、二氧化碳分数、和其组合)。

此外，这有利于考虑某些维护功能。例如，冷凝可能在氧合器内的气体/血液膜上建立。为了移除冷凝，氧合气体进入氧合器的气体流可以适度增加以停止冷凝。增加气体流以停止冷凝称为“叹气(sighing)”。

气体循环器35可以包括或连接到控制器，所述控制器被配置用于进行常规间隔/常规频率的或依赖于流量的叹气过程。用于叹气的参数可以编程到控制器中。

通过协调氧合气体流量和废气流量将叹气过程自动化降低了冷凝发生和阻塞氧合器20的排气口的可能性。这增加可以在没有监视的情况下操作氧合系统的时间段。

经由管线A离开氧合器20的动脉血的饱和度可以通过氧传感器测量。使用未在本文具体说明的计算，可以确定血液是否完全(100％)饱和。在正常操作过程中，维持氧合气体流量以保证100％血液饱和。

然而，随着时间经过，由于抗体(血液蛋白)在气体/血液膜处的积累，氧合器的效率可能下降，堵塞气体/血液膜并且降低膜的气体交换能力。这可能降低血液氧合至低于100％。然而，血液氧合可能由于其他原因，例如医学原因降低。为了确定血液氧合降低是否是由于氧合器效率下降，可以将氧合气体流量暂时和逐步降低，从而降低血液氧合低于饱和值。一旦确定该值，增加氧合气体流量以维持完全饱和。

可以随时间监测饱和值。血液氧合的下降可以表示效率损失，并且帮助确定氧合器寿命。这允许安排替换氧合器，或组件如其膜。此外，如果效率损失比对于可比的系统所预期的更快速地发生，这可以表明糟糕的氧合器故障。因此，如果确定了快速的效率损失，可以产生通知信号。

尽管气体供应32和57在本文中描述为由医院提供，但这只是对于典型设置来说示例性的。气体供应可以由另一来源提供。可以根据需要使用任何数量和类型的供应气体。

Claims (18)

1.一种用于通气系统的氧合系统，所述氧合系统包括

入口，其用于将氧合气体以氧合气体流量接收到氧合器中，和

废气移除器，其用于将废气以废气流量从所述氧合器移除，

其中所述氧合系统还包括一个或多个流动控制器，所述流动控制器用于相对于所述氧合气体流量控制所述废气流量。

2.根据权利要求1所述的氧合系统，其中所述一个或多个流动控制器被配置为维持所述废气流量与所述氧合气体流量的预先确定的流量比。

3.根据权利要求1所述的氧合系统，其中所述一个或多个流动控制器被配置为将所述废气流量维持在预先确定的高于或低于所述氧合气体流量的偏移水平。

4.根据前述权利要求中任一项所述的氧合系统，其中所述一个或多个流动控制器被配置用于将所述废气流量维持在高于所述氧合气体流量。

5.根据前述权利要求中任一项所述的氧合系统，其中所述废气移除器是真空辅助的，以产生真空引起的流动，从而辅助废气从所述氧合器的移除。

6.根据前述权利要求中任一项所述的氧合系统，其中所述流动控制器可以被配置为将从所述氧合器移除的废气的流量维持在高于预先确定的阈值。

7.根据前述权利要求中任一项所述的氧合系统，其还包括处理器和由所述处理器执行的软件指令，并且其中所述流动控制器受处理器控制。

8.根据前述权利要求中任一项所述的氧合系统，其还包括低压子系统，所述低压子系统被配置用于连接到外部真空供应接口；所述低压子系统被配置为产生用于将所述废气从所述氧合器移除的流动；其中所述低压子系统进一步被配置用于连接到以下各项中的一项或两项：

(a)静脉引流管线，并且产生压力梯度，以辅助经由所述静脉引流移除血液，和/或

(b)血浓缩器，并且产生压力梯度，以辅助通过所述血浓缩器浓缩血液。

9.一种用于制备要供应给通气系统的氧合器的氧合气体的共混器，其包括

第一入口，其用于将多种气体接收到所述共混器中，

共混单元，其用于将所述多种气体共混为氧合气体，

保持单元，其用于在共混后储存所述氧合气体，

出口，其用于将所述氧合气体供应给氧合器，和

流动控制器，其用于控制所述氧合气体从所述保持单元通过所述出口的流量。

10.根据权利要求9所述的共混器，其还包括一个或多个传感器，所述传感器用于测量氧合气体的一个或多个表示它的流量、组成、压力、温度、氧分数、二氧化碳分数的性质，或这些性质中的一个或多个的组合。

11.根据权利要求10所述的共混器，进一步地，其中至少一个传感器被配置为测量在所述流动控制器的下游的所述性质。

12.根据权利要求10或权利要求11所述的共混器，其中至少一个传感器被配置为在测量所述流动控制器的上游的所述性质。

13.根据权利要求12所述的共混器，其被配置为确定在所述流动控制器的上游测量的性质和在所述流动控制器的下游测量的对应性质之间的差异，并且如果所述差异超过预先确定的阈值则提供信号。

14.根据权利要求13所述的共混器，其还包括：在所述流动控制器下游的第二入口，和被配置为从所述第二入口接收气体的旁路开关。

15.根据权利要求14所述的共混器，其中所述旁路开关被配置为如果所述差异超过预先确定的阈值则激活以从所述第二入口接收气体。

16.根据权利要求1至8中任一项所述的氧合系统，其还包括根据权利要求9至15中任一项所述的共混器，所述共混器可以被配置为将所述氧合气体以所述氧合气体流量供应给所述氧合器。

17.一种用于通气系统的氧合系统，所述氧合系统包括

入口，其用于将氧合气体接收到氧合器中，和

低压子系统，其被配置用于连接到外部真空供应接口；所述低压子系统被配置为产生用于将废气从所述氧合器移除的流动；其中所述低压子系统进一步被配置为连接到以下各项中的一项或两项：

(a)静脉引流管线，并且产生压力梯度，以辅助经由所述静脉引流移除血液，和/或

(b)血浓缩器，并且产生压力梯度，以辅助通过所述血浓缩器浓缩血液。

18.根据权利要求17所述的氧合系统，其还包括根据权利要求9至15中任一项所述的共混器，其中所述氧合系统的所述入口被配置为从所述共混器的所述出口接收氧合气体。