CN111760140A - 呼吸器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种呼吸器，包括用于连接呼吸管的呼吸管连接件；气动连接到呼吸管连接件的致动器，经由呼吸管连接件将空气传送到患者；为呼吸传感器提供呼吸传感器信号的呼吸传感器连接件和控制器。控制器根据呼吸信号计算吸入体积，根据每次呼吸的肺容积信号计算吸入体积和呼出量。控制器还用于确定呼出的体积何时超过相关的吸入体积一个可调整的值，增加呼气结束时的压力。当氧饱和度下降到低于下限时，增加呼气结束时的压力。确定氧饱和度是否下降到低于下限，如果是，则以预定频率开启备用通气。当氧饱和度再次超过下限时，降低备用通气频率。在另一实施例中，当氧饱和度超过平均极限时，终止备用通气。本发明还涉及相应的控制方法。

Description

呼吸器及其控制方法
技术领域
本发明的领域包括在权利要求1,3,5和7的前序部分中提到的类型的呼吸器，以及在权利要求10,12和15的前序部分中提及的类型的控制方法。
EP 2091429 B1公开了根据权利要求1和9的前序部分的呼吸器。
本发明涉及呼吸器及其控制方法领域，特别涉及考虑到通过血氧计测量血液中的氧饱和度的呼吸器。
背景技术
众所周知，机械通气人工呼吸器会产生各种形式的氧气缺乏。(Roche LexikonMedizin,4th ed.,Urban&Fischer Verlag,Munich)。这种呼吸器也被称为呼吸机。有三种基本类型：
a)压力控制呼吸器：当设备中达到预定的呼吸压力时，吸气相终止。呼气大多数是被动的。
b)容量控制的呼吸器：当预设气体体积已经离开呼吸器时，吸入终止。呼气大多数是被动的。
c)时间控制的呼吸器：在预设时间内输送气体混合物。
更新型的呼吸器具有允许患者兼容的通气类型的电子控制。这种呼吸器通常具有允许测量呼吸压力的压力传感器。压力传感器可以位于呼吸器中，以测量呼吸管呼吸器端的压力。
此外，大多数电子控制的呼吸器还可以具有用于测量潮气流量的流量传感器，
Figure BDA0002541735570000011
即每单位时间吸入或呼出的空气量。这种流量传感器也称为肺活量计。通过将在吸气或呼气阶段流量传感器返回的流量值相加，来获得吸气和/或呼气量。通过更精确的数学表达方式，通过潮气气流
Figure BDA0002541735570000021
在吸气或呼气时的积分来获得吸气量或呼气量。
EP 2091429B1公开了一种确定PEEP(正端呼气压)的装备。它具有可以测量压力和体积的流量/压力传感器。例如，将其布置在患者侧的呼吸管上或集成在装置中。患者通过呼吸器经由呼吸管通气。将呼吸音量V与呼吸压力p进行比较，导致所谓的P/V曲线将具有迟滞。当肺被充气(吸入)时，绘制较低的上升分支Vinf(inf代表充气)。当空气从肺排出时(呼气)，绘制较高的下降分支Vdef(def代表通气)。在曲线图中可以看到适当的PEEP。适当的PEEP是测量Vdef和Vinf之间最大体积差时的压力。由于EP 2091429B1中的吸气和呼气量是相同的，因为分支Vinf和Vdef在右上和左下相交，即形成闭合的P/V曲线，在EP 2091429B1中不能发生EFE(排出呼气)事件(见下文)。
US 2012/0071729A1公开了用于人类患者的标准呼吸器。呼吸器包括用于产生压力的气动系统，并且经由管系统和物理接口连接到患者。呼吸器还包括控制器和血氧计。可以触发不同的报警。如果SpO2、PEEP或FiO2超过或低于预定阈值，则可以触发报警。如果在SpO2下降到阈值以下之前，如果操作者已经降低了PEEP，则会触发另一个报警。如果在SpO2低于阈值之前FiO2已被降低，则触发第三个报警。US 2012/0071729A1没有公开PEEP被改变，特别是当SpO2下降到阈值以下时增加PEEP。
一旦知道空气流速，就可以计算呼吸管(见EP 1562655B1)和/或任何现有气管插管或气管插管的压降。当然，在部分呼吸管和/或气管内管或气管套管的压降也可以计算出来。因此，可以选择在呼吸器和肺之间的任何点来用于压力控制。选择口腔压力似乎是明智的，因为它与肺部压力最相似。在最近的呼吸器中，可用的通气形式通常是上述三种基本类型的组合。
CPAP(持续气道正压)通气是一种通气形式，它将患者的自发呼吸与通常5至30mbar的持续超压相结合。患者可以通过自己确定他/她的呼吸深度，呼吸频率以及潮气量
Figure BDA0002541735570000022
EP 1294428B1通过示例公开了如何检测CPAP下的呼吸。
IPPV(间歇性正压通气)用于重症监护和急救医学，是带有呼吸器的体积控制通气形式缩写IPPV的一个经常使用的同义词是VCV，它指的是容积控制通气。在容积控制通气的情况下，呼吸器试图保持体积恒定并响应呼吸压力。在这种类型的呼吸中，呼气道中的空气压力可能在呼气结束时下降至低至0mbar，但不会达到负值。
今天，更频繁地使用压力控制的通气方式。它规定两个不同的压力水平：一个用于吸入，另一个用于呼气。这种形式的通气也称为Bilevel或BIPAP(双气道正压通气)。在BIPAP的情况下，在呼气结束时呼吸道中也存在正压(PEEP：正端呼气压)。
根据Rathgeber，Grundlagen der maschinellen Beatmung(机械通气原理)，ISBN9783131487926,2010，Georg Thieme Verlag KG，所有通气参数均指定用于体积控制通气。目标和控制参数是潮气量。所产生的潮气压力取决于调整体积以及患者的肺部病情.患者不能影响吸气通气模式。通常，可以为体积控制通气指定四个参数，即吸气流量的大小，最小分钟通气量，通气频率和呼气结束时的压力(PEEP)。打开吸气阀后，输送限定幅度的恒定流量直到吸气阶段的结束。其他流量模式，例如减速、加速和正弦流，实际上不再用于体积控制通气，因为它们不能提供任何可想到的益处。最小分钟通气的初始设置和吸气流量是基于患者的体重，其中新生儿每公斤体重每分钟施用约250ml潮气。对于新生儿，将初始通气频率设定为约每分钟50次。
IPPV主要应用于救援服务领域，因为在那里所提供的车辆只能使用紧急呼吸器，通常不支持其他形式的通气。
S-IPPV(同步间歇正压通气)是一个同步的IPPV。在这种情况下，可以识别和同步患者的吸气作用(“触发”)。此外，还有用于没有气管插管或气管插管的呼吸面罩、鼻子眼镜或类似的患者接口的SNIPPV，其中N代表非侵入性的。
PAV(比例辅助通气)是一种通气方式，其中呼吸器接管呼吸活动所需的一定量的工作。呼吸机根据患者的呼吸活动改变潮气量和压力。患者呼吸越深，呼吸器输送的潮气量和压力越高。
在早产儿中，当氧饱和度太低时，有反射调节呼吸活动。在用于呼吸障碍患者通气的现有技术中，描述了通过改变提供给患者的潮气FiO2的氧浓度来监测血液中的血氧饱和度SpO2的步骤。例如，在姚孙等人的1994年AAAI技术报告SS-94-01的“激发氧气控制和临床监测的新兴工作站”中描述了该方法，。WO 02/47741 A2公开了类似的方法。
在Susanne Herber-Jonat等人的“呼吸辅助模式中早产儿的自适应机械备用通气”(2006，Intensive Care Med 32：302-308，Springer)，描述了在呼吸暂停即呼吸暂停或浅呼吸的情况下，通过强制通气(机械备用)辅以PAV。为此，(1)医师可设定呼吸活动结束与强制通气自动开始之间的时间间隔。(2)在自发呼吸恢复期间，通过强制通气的频率降低来逐渐减少强制通气。(3)如果血液的氧饱和度SpO2超过用户定义的阈值，则仅在CPAP或PAV下允许无强制通气的自发呼吸。这种强制通气模式被称为SpO2敏感型自适应强制通气(SpO2敏感自适应备用)，临床上证明了通过逐步减少备用来改善治疗，此外，治疗的目的是尽可能保持低协助，因为任何形式的通气都有潜在的危害。
EP 2671509A1公开了一种通气系统，其中通过呼吸传感器元件检测患者的呼吸活动。传感器元件由传感器部件组成，该传感器部件直接连接在患者腹部侧面的皮肤和电缆部分上，通过该部分将传感器部分产生的信号传输到通气系统的电子设备的数据接口。通过形成相对于先前产生的信号的算术平均值来校正所生成的信号，进而被校准。在这样的计算校准是不可能的情况下，通气系统包括用于校准与患者相互作用的传感器元件的装置。校准装置包括用于致动阀元件以用于对通气系统进行充气和/或排气的机构。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种低风险肺损害的呼吸器及其控制方法。
这个目标是通过独立权利要求的理论来实现的。
本发明的优选实施例是从属权利要求的主题。
缩写 用于
BIPAP 双气道正压通气
BU 备用
CPAP 持续气道正压
EFE 排出呼气
FCBU 频率控制备用
FiO<sub>2</sub> 吸入空气中氧的比例
IP 吸气压力
IPPV 间歇性正压通气
NIV 非侵入性通气
PAV 比例辅助通气
PEEP 呼气末正压
S-IPPV 同步IPPV
SpO<sub>2</sub> 血氧饱和度
SNIPPV 同步非侵入式IPPV
VCV 容积控制通气
表1：缩写
附图说明
下面参照附图详细说明本发明的优选实施例。说明：
图1示出了根据本发明的通气系统；
图2示出了用于控制空气中氧含量的可选控制回路；
图3示出了根据本发明的有创通气控制的流程图；以及
图4至图6示出了根据本发明的无创通气控制的流程图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的呼吸器1，新生儿或儿科患者2通过气管插管3通气。也可以使用呼吸面罩作为气管插管3的替代物。如图1和图2所示，电线由单线表示和气动线用双线表示。通过两个呼吸管4和5进行通气，其中用于吸入的新鲜空气经由呼吸管4供给早产儿2，并且呼出的空气经由呼吸管5排出。这防止了二氧化碳在呼吸管中积聚。
如果呼吸器1用在重症监护病房中，通常将它连接到医院气体供应，例如，其由氧气瓶12和气体筒15表示。然而，气瓶也可以是实际存在并放置在呼吸器外面的，或者在适当设计的情况下，在呼吸器内。氧气瓶12连接到连接件11且气瓶15连接到连接件14。重症监护呼吸器通常通过连接件11和医用压缩空气经由连接件14来提供医用级氧气。空气经由比例阀13从连接件14传递连接件29。作为气瓶15和连接件14的补充或替代品，通过鼓风机8，新鲜空气可经由呼吸器1的开口9被吸入，并通过连接件29被吹入到在阀7上方的呼吸管4。来自气瓶15或医院空气供应的空气是无菌的。这更难以确保通过开口9吸入的环境空气。氧气瓶12是可选的。它用于提高潮气FiO2中的氧含量。经由连接件11将氧气供给至呼吸管4，并通过连接件29供给到比例阀10。氧气瓶12中的氧气含量通常高于21％，且可高达近100％。
在其他实施例中，在传感器34和35之前，可由比例阀(即吸气阀和呼气阀)分别替代鼓风机8以及阀7。
比例阀10、13和6、阀7和鼓风机8或替代比例阀电连接到控制器16并由控制器16调节。通过调节鼓风机8的转速或吸气阀的开启宽度和阀6、7、10和13的位置，确保在吸气阶段期间通过呼吸管4向早产婴儿2供应新鲜空气，并且经呼吸管5排出在呼气阶段通过呼吸管的呼出空气。
为了使呼吸器1以其呼吸活动给早产儿2最优支持，呼吸器1必须识别早产儿2的自我呼吸，并使通气符合患者的要求而不引起过度或不通气。因为早产儿2和新生儿都被称为为“胃呼吸器”，所以有利地可以通过附接到腹部的传感器来检测呼吸活动，例如Graseby胶囊17，如EP 2671509A1中所公开的。Graseby胶囊17中的压力通过管18传递到呼吸器1的连接件19。连接件19上的压力通过压力传感器21转换成电信号，该信号被馈送到控制器16，并且可称为呼吸信号。控制器16不时地校准Graseby胶囊17，例如，10次呼吸中校准一次，其中偏移被特别重新计算。如果偏移值太高，则可以通过阀33将空气从Graseby胶囊17输送到外部，或者空气可以经由阀33从外部流入Graseby胶囊17。在正常操作中，阀33是关闭的。Graseby胶囊17的压缩导致由压力传感器21检测到的压力增加。用发泡材料填充胶囊以在排出(例如，呼气)时放松胶囊。阀33与控制器16电连接并由其控制。
Graseby胶囊17中的压力以及由压力传感器21输送的电信号随肺体积单调且近线性地增加。非线性元件应该是Graseby胶囊17本身。通过将校准因子与吹气结束时的最大压力与吹入开始时的最小压力之间的差值相乘来获得呼吸中的吸气体积。通过将校准因子与呼气结束时的最小压力与呼气开始时的最大压力之间的差值相乘来获得呼吸中的呼气量。不需要确定校准因子，因为根据本发明的控制器仅基于呼气量和吸气量的商。在这方面，Graseby胶囊17中在时间t的压力与相应的呼吸相位期间的最小压力之间的差可以被称为在时间t的肺容量信号。
也可以通过吸入和呼出的潮气
Figure BDA0002541735570000071
来确定肺容积信号由提供的流量传感器35和34来确定。这些气流，流量传感器35和34电连接到控制器16以提供与测量的流量相同的流量。替代地或附加地，靠近患者的流量传感器也可以位于患者连接件37处，其经由连接件38电或气动地连接到控制器16并且以正确的方向测量流量。从来自流量传感器35的信号中减去来自流量传感器34的信号以计算早产儿2的气管和口腔中的空气。朝向早产儿2的气流是正的，远离早产婴儿的是负的。进入早产儿2的气管和口腔的空气也可以被认为是呼吸信号。为了确定呼吸中气流进入口腔的吸气和呼气量，必须总结吸气或呼气阶段总流量的个别测量值。为了从总流量中获得在时间t的肺容积信号，测量从时间t0到时间t的所有总流量值。t0被加入并放置在吸气阶段的开始。
如果在吸气阶段期间监测流量值的总和，则当总体达到阈值(例如，0.5升)时，可以终止吸气阶段，从而保证一定的吸气量。事实上，流量值首先在控制器中作为未以l/s校准的整数值产生。为了节省计算时间，考虑到从100Hz到1kHz的采样率，将l中的阈值转换为流量值之和的整数限制是有用的。
最后，可选地设置两个压力传感器31和32，以分别测量连接件29和30附近的空气压力。由流量传感器34和35测量的空气流可用于计算呼吸管4和5以及气管插管3中的总体气压。或者，压力传感器可以检测患者连接件37处的压力。
控制器16可以使用血氧计22测量早产儿2的血液中的氧饱和度SpO2的事实对于控制也是重要的。血氧计22通过连接件23和电缆电连接到控制器16。
呼吸器1最终包括具有输入系统24的用户接口，例如，用于输入通气参数的键盘，以及用于显示通气参数和测量值的显示器36。输入系统24和显示器36都电连接到控制器16。特别地，用户可以输入用于氧饱和度SpO2的上限SpO2O25和下限SpO2U 27。由此，控制器16计算称为饱和设定值26的算术平均SpO2M。可以显示饱和设定值26。在另一个实施例中，饱和设定值26也可以由用户输入，因此独立地从下限和上限SpO2O 25和SpO2U 27中选择。其他通气参数是例如在呼气结束时由控制器选择的压力PEEP 28、呼气末期压力PEEP0、吸气流量
Figure BDA0002541735570000081
设定通气频率fB0、通气频率fB、最小分钟通气量
Figure BDA0002541735570000082
EFE事件持续时间TE0、压力因子pfr、呼吸暂停持续时间tA和最小保留时间tB。可选地，也可以在吸入期间IP0输入标准压力。
控制器16可以包括用于执行软件的处理器、随机存取存储器、非易失性存储器、模数转换器、数模转换器以及功率电子器件。可以由本领域技术人员在本领域技术范围之内设计控制器16的精确电气布局。
将参照图2的方框图说明用于控制吸入空气中的氧气含量的可选控制回路。在图1中已经描述了比例阀6、10和13、流量传感器35和34、呼吸管4和5、气管内管3、血氧计22和连接件23,29和30。图2中更详细的显示了控制器16。特别地，控制器16包括PID控制器51、减法器52、乘法器53和54以及呼吸控制系统56。虽然PID控制器51、减法器52和乘法器53和54被显示为设备，对于本领域技术人员显而易见的是，这些功能在现代控制器的软件中实现。PID控制器51在其输出端递送最小值(例如，0)和最大值(例如，1023)之间的值。减法器52返回当加到PID控制器的值时产生最大值的第二值。PID控制器的值和第二值分别乘以乘法器53和54中的吸气值57。乘法器53和54的结果分别控制比例阀13和10。因此，可以通过吸气值57来设定由流量传感器31测量的大体上独立于氧含量FiO2的总吸气流量。相反，控制变量，即氧含量FiO2可以设置为在很大程度上独立于吸气流量。
PID控制器51的目标变量是饱和设定点SpO2M26，并通过+/-输入馈给PID控制器51。氧饱和度SpO2的实际值被馈送到PID控制器的-/-输入。
在操作过程中，早产儿2是闭环控制系统的一部分。氧含量FiO2和氧饱和度SpO2之间的关系是非线性的。因此，例如，使用设定极限SpO2O 25和SpO2U28以及方向氧饱和度SpO2的变化来改变PID控制器51的控制参数55是有用的，即比例积分和差分分量的增益因子。氧含量FiO2与氧饱和度SpO2之间的关系也取决于早产儿的状况，即睡着或醒来。因此，可以考虑诸如PAV中的潮气量或氧饱和度SpO2本身的其它参数。
图3示出了流程图，其示出了具有监测潮气量(例如，IPPV)的有创通气形式的呼吸控制系统56中的重要步骤。在步骤61中，设定吸气流量
Figure BDA0002541735570000091
将通气频率fB设定为等于设定通气频率fB0，将呼气结束时的压力(PEE压力/PEEP)设定为等于呼气结束时的设定压力(PEEP0)。可选地，吸气压力IP也可以设置为默认值IP0。每次呼吸后，执行图3所示的步骤一次。因此，在步骤62中等待呼吸结束。通常，呼吸从吸入开始并以呼气结束。对于本发明，也可以呼气开始呼吸并且随着吸入而结束。呼气和吸入终止的标准是通气的形式，如IPPV。
在步骤63中，确定吸气量Vi和呼气量Ve。步骤63中的“确定”只能表示读取该值。特别地，在IPPV的情况下，可以从最小分钟通气量
Figure BDA0002541735570000101
和通气频率fB计算设定的吸气量。在呼气期间，将测量的单独的潮气量相加是有用的，这样可以读出呼气结束时的呼气量Ve。
在比较64中，比较呼气量与吸气量。如果呼气量超过吸气体积至少50％，即Ve/Vi≥1.5，则在步骤65中存储EFE事件，例如，将当前时间t加上预定的或可调节的EFE事件持续时间tED来计算结束时间tE，并存储结束时间tE。在另一个实施例中，操作者可以设置除了50％之外的阈值。TED是至少一个呼吸，并且由用户将它设置为更长时间是有意义的。在比较66中，检查EFE事件持续时间tED的顺序。取决于比较结果64，这在比较64或步骤65之后立即进行。在比较67中，在EFE事件持续时间tED内的EFE事件之后，检查测量的氧饱和度SpO2是否低于设定的下限SpO2U。如果是这样，则在步骤68中，通过压力因子pfr升高PEEP，例如由用户预先设定的10％。可选地，在步骤77之前或之后，或大约与步骤77同时，可以通过因子pi升高吸气压力IP以保持交换的气体的量不变。代替一个因素，用户还可以设置固定的压力值，必须通过该压力值来升高PEE压力。这也适用于吸气压力。也可以互换比较66和67的顺序。在步骤69中可以增加通气频率fB，以便在适应的通气阶段保持交换的气体的量恒定。
当比较66或67返回“否”时，跳转到步骤70。相比之下，检查氧饱和度SpO2是否超过饱和设定值SpO2M。如果不是这种情况，则在步骤62中等待下一次呼吸结束。如果氧饱和度SpO2超过饱和设定点SpO2M，则PEEP逐渐复位到原始值，其中它在每个步骤中被压力因子pfl分割。压力因子pfr和pfl可以是相同的，但是保持pfl低于pfr是有意义的，这样PEEP的减少比先前的增加更慢。在步骤71中示出了这些步骤之一。在步骤77中当吸气压力IP已经升高时，在步骤78中以相同的方式减少吸气压力IP，即通过除以pi或减去固定压力差。在比较72中，检查PEEP是否已经低于呼气末PEEP0时的设定压力。如果是，则在设置73中将PEEP设置为PEEP0。如果在PEEP适应期间通气频率fB也被改变，则在设置74和76中被重新设置通气频率fB0与在比较75中设定通气频率fB0是类似的。如果在步骤77中吸气压力IP已经升高，则在步骤79中将其设置为等于默认值IP0。
在设置69或76或比较75之后，在步骤62中等待下一次呼吸的结束。
图4至图6示出了根据本发明的用于无创形式的通气的控制流程图，其具有设定的呼吸暂停持续时间tA，即CPAP或SNIPPV。在这里，通过氧饱和度下降来控制通气强度，特别是通气频率fB通气频率fB有五个备用级。1级的通气频率fB是设定的通气频率fB0。通气频率从一个备用级降低三分之二到另一个。2级和3级的通气频率是fB0的三分之二(约66％)和fB0的四分之三(约44％)。在每个级别，存在一个可调节的最小保留时间tB，通常为30秒。在一个实施例中，最小保留时间可以从4个值0s、10s、30s或60s中选择。如果此最小保留时间设置为0，则在不必要时立即终止备用通气。设置的保留时间为0称为FCBU(频率控制备用)。在SNIPPV下，通气频率不低于4/9fB0，CPAP或nCPAP以下，低于16/81(约20％)fB0。
如果在步骤81中在呼吸暂停持续时间tA内没有检测到呼吸，即存在呼吸暂停，则在步骤83中将变量BuBySpO2设置为0，并且存储开始备用通气的原因。在步骤82中，在备用级1中的设定通气频率fB0处开始备用通气。SNIPPV用作备用通气。在步骤84中，将当前时间t和最小保持时间tB之和算作tBE的最早可能的末端。在步骤87中，等待最小保留时间的结束。
如果在步骤85中检测到自发呼吸，则在步骤89中将设定为最大的通气频率fB0减小其在步骤89中的值的三分之一至约66％，同时启动FCBU(比较86)，即在备用级2中继续。如果在步骤85中没有检测到自发呼吸，在步骤83和82中，备用通气在频率fB0处继续。因此，如果tBE>0，备用级的持续时间为1n*tBE，其中n为整数。如果在步骤85中检测到自发呼吸，则在2级继续备用通气，并且在步骤89中计算并设定新的换气频率。在FCBU被激活的情况下，即tB>0，在步骤88中根据比较86重新计算时间tBE。在步骤115中，等待处理结束。如果在比较86中没有激活FCBU，并且比较94中的氧饱和度高于下限SpO2U，并且由于步骤81中的呼吸暂停开始备用通气，即BuBySpO2＝＝0，则跳到终止备用通气117。与许多编程语言一样，&&代表逻辑与运算符，＝＝代表检查相等性的比较运算符。
否则，在比较90中检查氧饱和度SpO2是否高于氧饱和度SpO2U的下限，且自发呼吸占优势。如果是这种情况，则在备用3级的步骤93中，以设定通气频率fB0的4/9的通气频率fB继续备用通气。然后，在步骤91中计算最小保留时间tBE的末端，并且在步骤92中等待最小保留时间。
如果氧饱和度SpO2低于氧饱和度SpO2U的下限，则在步骤85中检测到自发呼吸，并且在步骤86中激活FCBU，则在步骤88中重新开始最小保留时间tB。这通过重新计算在步骤88末端tBE(即移动到将来)来实现。
在比较98中，自动呼吸或氧饱和度SpO2低于极限SpO2U的存在与比较90相同。与许多编程语言一样，“||”代表逻辑或运算符，“！”为非。如果比较98没有发生自主呼吸或者低于极限SpO2U，则切换到比较85。相比之下，85没有自发呼吸，通过步骤83和82到达备用级1。在比较99中检查的SNIPPV下，切换到下一个备用级4而不改变频率。如果比较99显示不是SNIPPV而是CPAP被选为通气形式，则比较100检查氧饱和度是否达到饱和设定点SpO2M。如果不是这种情况，则控制保持在备用级3，并且在步骤91中继续计算新的最早末端tBE。
如果比较100中的氧饱和度SpO2达到饱和设定值SpO2M，则也在CPAP下切换到备用级4，并且在步骤105中计算并设置新的备用频率fB＝0.29×fB0。在第4级中，然后在步骤102中计算新的最早末端tBE，在步骤101中等待末端tBE。在比较106中，重新检查是否发生自发呼吸以及氧饱和度有没有降低到极限SpO2U以下。如果两个条件之一不满足，那么如前所述，在比较85之后返回到比较85。
如果比较106中发生自发呼吸，并且氧饱和度SpO2至少等于极限SpO2U，则在比较107中检查的SNIPPV作为通气形式的情况下，将其切换到备用级5而不改变频率。如果通气形式不是SNIPPV，那么在比较108中，还要检查氧饱和度SpO2是否达到饱和设定值SpO2M。如果不是这种情况，则备用保持在备用级4，其中继续进行比较106。如果在比较108中确定氧饱和度SpO2已达到饱和设定点SpO2M，则切换到备用级5并且在步骤113中将通气频率fB降低到0.19×fB0。不考虑CPAP或SNIPPV，在步骤110中，在备用级5中计算级别5的最早末端tBE，并且在步骤109中等待该末端。在比较114中，反过来检查是否存在自发呼吸和氧饱和度SpO2是否至少等于极限SpO2U。如果不发生自发呼吸或氧饱和度低于极限SpO2U，则切换到步骤85。如果发生自发呼吸并且氧饱和度至少等于极限SpO2U，则在步骤117终止备用。
如果在步骤81中没有检测到呼吸暂停，即发生自发呼吸或被阻塞小于呼吸暂停持续时间tA的呼吸暂停，则在步骤95中检查氧饱和度SpO2是否低于氧饱和度SpO2U的下限。如果不是这种情况，则呼吸控制系统56可以等待然后在步骤81中重新检查是否存在呼吸暂停。如果在比较95中的氧饱和度SpO2低于氧饱和度SpO2U的下限，则开始备用通气。在步骤96中，设定在通气频率fB为备用级2中的设定通气频率fB0的为2/3(即约66％)处开始备用通气。在此之前，在步骤97中通过设置变量BuBySpO2＝1来存储由于饱和下降(即通过步骤95)进入的备用，以便防止最终过早退出比较94。在进一步的过程中，过程步骤的顺序与备用通气相同，后者是由比较81中的呼吸暂停引起的。
即使在图1和图2中没有明确示出。如图4至图6所示，步骤81中的呼吸暂停检测也发生在备用通气期间。如果在较高备用级中发生呼吸暂停，则在步骤83和82中切换到备用级1。这可能会发生在备用级3及更高级别中。
基于优选实施例详细说明了本发明。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神的情况下，可以进行各种改变和修改。因此，范围由所附权利要求及其等效限定。
参考编号列表
1、呼吸器
2、新生儿或儿科患者
3、气管插管
4、5、呼吸管
6、比例阀
7、阀
8、鼓风机
9、开口
10、比例阀
11、连接件
12、氧气瓶
13、比例阀
14、连接件
15、气瓶
16、控制器
17、Graseby胶囊
18、管
19、连接件
21、压力传感器
22、血氧计
23、连接件
24、输入系统
25、上限
26、饱和设定值
27、下限
28、PEEP
29,30、连接件
31,32、压力传感器
33、阀
34,35、流量传感器
36、显示器
37、患者连接件38、连接件
51、PID控制器
52、减法器
53,54、乘法器
56、呼吸控制系统
61–116、步骤。

Claims (11)

1.一种用于使患者通气的呼吸器，包括：
用于连接呼吸管(4，5)的呼吸管连接件(29，30)；
气动地连接到呼吸管连接件(29，30)上的致动器(8，10，13)，用于将空气经由呼吸管连接件(29，30)传送到患者(2)；
电连接于控制器(16)并用于返回氧饱和度信号的血氧仪连接件(23)；
电连接到血氧仪连接件(23)的控制器(16)，所述血氧仪连接件(23)用于将所述氧饱和度信号馈送到所述控制器(16)，其中所述控制器(16)用于根据所述氧饱和度信号来计算氧饱和度，
其特征在于：
所述控制器(16)还用于确定所述氧饱和度是否低于下限值(27)，并增加(68，69)呼气结束时的压力和呼吸速率。
2.根据权利要求1所述的呼吸器，其特征在于，所述控制器(16)还用于增加吸气压力，所述吸气压力与呼气结束时的压力成比例。
3.根据权利要求1或2所述的呼吸器，其特征在于，所述呼吸器(1)还包括阀(13)和氧气连接件(14)，用于气体或氧气体积大于21％的气体混合物(15)，其中所述阀(13)的的入口气动地连接到所述氧气连接件(14)，所述阀(13)的出口气动地连接到呼吸管连接件(29)，且所述阀(13)的控制连接件电连接到控制器(16)，其中所述控制器(16)还包括PID控制器(51)，其用于控制所述阀(13)使得氧饱和度尽可能少地不同于在上限(25)和下限(27)之间的饱和设定点。
4.根据权利要求1或2所述的呼吸器，其特征在于，进一步包括：
用于呼吸传感器(17，34，35)的呼吸传感器连接件(19)，用于返回呼吸信号，其中，控制器(16)电连接到所述呼吸传感器连接件(19)，其中，呼吸信号被馈送到所述控制器(16)，所述控制器用于：
-根据所述呼吸信号计算肺容积信号，其中所述肺容积信号随患者(2)的肺容积单调增加，且其中控制器(16)用于根据每个呼吸的肺容积信号来计算吸入体积和呼气量；以及
当呼出的体积超过相关联的吸入体积一个可调节值(64)时，控制器(16)还用于存储EFE事件(65)，并且用于在EFE事件期间(68)增加呼气结束时的压力。
5.根据权利要求4所述的呼吸器，其特征在于，还包括：
电连接于所述控制器(16)并用于返回氧饱和度信号的血氧仪连接件(23)；
其中所述控制器(16)还用于根据所述氧饱和度信号来计算氧饱和度，以确定在EFE事件(67)发生一定时间后所述氧饱和度是否低于下限值(27)，并在所述氧饱和度低于下限值时增加(68)呼气结束时的压力。
6.一种用于使患者通气的呼吸器，包括：
用于连接呼吸管(4，5)的呼吸管连接件(29，30)；
气动地连接到呼吸管连接件(29，30)上的致动器(8，10，13)，用于将空气经由呼吸管连接件(29，30)传送到患者(2)；
电连接于控制器(16)并用于返回氧饱和度信号的血氧仪连接件(23)；
电连接到血氧仪连接件(23)的控制器(16)，所述血氧仪连接件(23)用于将所述氧饱和度信号馈送到所述控制器(16)，其中所述控制器(16)用于：
-根据所述氧饱和度信号来计算氧饱和度，
-确定氧饱和度的下降(95)是否低于下限(27)，如果是，则以预定频率启动(96)备用通气，
其特征在于，
所述控制器(16)还用于
-当氧饱和度再次超过(104)下限(27)时，减少备用通气(91)的频率。
7.根据权利要求6所述的呼吸器，其特征在于，所述控制器(16)还用于当氧饱和度超过饱和设定值(26)时，减少(104，105)备用通气的频率。
8.根据权利要求7所述的呼吸器，其特征在于，所述控制器(16)还用于当通气频率(104，105)进一步降低后，氧饱和度持续超过(108)饱和设定值(26)时终止备用通气(117)。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的呼吸器，其特征在于，所述呼吸器(1)还包括阀(13)和氧气连接件(14)，用于气体或氧气体积大于21％的气体混合物(15)，其中所述阀(13)的的入口气动地连接到所述氧气连接件(14)，所述阀(13)的出口气动地连接到呼吸管连接件(29)，且所述阀(13)的控制连接件电连接到控制器(16)，其中所述控制器(16)还包括PID控制器(51)，其用于控制所述阀(13)使得氧饱和度尽可能少地不同于在上限(25)和下限(27)之间的饱和设定点。
10.根据权利要求6-8中任一项所述的呼吸器，其特征在于，进一步包括：
用于呼吸传感器(17，34，35)的呼吸传感器连接件(19)，用于返回呼吸信号，其中，控制器(16)电连接到所述呼吸传感器连接件(19)，其中，呼吸信号被馈送到所述控制器(16)，所述控制器用于：
-根据所述呼吸信号计算肺容积信号，其中所述肺容积信号随患者(2)的肺容积单调增加，且其中控制器(16)用于根据每个呼吸的肺容积信号来计算吸入体积和呼气量；以及
当呼出的体积超过相关联的吸入体积一个可调节值(64)时，控制器(16)还用于存储EFE事件(65)，并且用于在EFE事件期间(68)增加呼气结束时的压力。
11.根据权利要求10所述的呼吸器，其特征在于，还包括：
电连接于所述控制器(16)并用于返回氧饱和度信号的血氧仪连接件(23)；其中所述控制器(16)还用于根据所述氧饱和度信号来计算氧饱和度，以确定在EFE事件(67)发生一定时间后所述氧饱和度是否低于下限值(27)，并在所述氧饱和度低于下限值时增加(68)呼气结束时的压力。
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