CN113195965A - 用于医用气体递送模块的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于经由医用气体递送模块控制医用气体到气体递送系统诸如麻醉机的供应的各种方法和系统。在一个示例中，一种方法包括：经由第一导管从管道气体供应源向气体递送系统供应医用气体；测量第一导管中的医用气体的质量；将所测量的质量与容许范围进行比较；响应于所测量的质量在容许范围之外，切换到用于向气体递送系统供应医用气体的另选气体供应源并传送管道气体供应故障；以及响应于所测量的质量在容许范围内，继续从管道气体供应源向气体递送系统供应医用气体。

Description

用于医用气体递送模块的方法和系统
技术领域
本文所公开的主题的实施方案涉及气体递送系统，并且更具体地涉及用于监测供应给气体递送系统的医用气体的装置。
背景技术
医疗保健机构诸如医院包括将不同类型的医用气体(例如，氧气、氮气、二氧化碳和一氧化二氮)递送到整个设施中的各个位置的医用气体管道。例如，医用气体管道可经由管道和维修出口的网络将医用气体从集中位置处的源设备(例如，气罐、泵、压缩机、干燥器、接收器和歧管)供应到患者护理位置处的气体递送系统。气体递送系统可继而向患者提供医用气体，诸如提供麻醉(例如，当气体递送系统被构造为麻醉机时)和/或辅助呼吸(例如，当气体递送系统被构造为呼吸机时)。
发明内容
在一个实施方案中，一种用于医用气体递送模块的方法包括：经由第一导管从管道气体供应源向气体递送系统供应医用气体；测量第一导管中的医用气体的质量；将所测量的质量与容许范围进行比较；响应于所测量的质量在容许范围之外，切换到用于向气体递送系统供应医用气体的另选气体供应源并传送管道气体供应故障；以及响应于所测量的质量在容许范围内，继续从管道气体供应源向气体递送系统供应医用气体。
应当理解，提供上面的简要描述来以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的精选概念。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，该主题的范围由具体实施方式后的权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。
附图说明
通过参考附图阅读以下对非限制性实施方案的描述将更好地理解本发明，其中以下：
图1A、图1B和图1C分别示出了麻醉机的第一前透视图、第二前透视图和后透视图。
图2示意性地示出了被配置为将单一医用气体递送到气体递送系统的医用气体递送模块的示例性实施方案。
图3示意性地示出了图2的医用气体递送模块的第一示例性安装构型。
图4示意性地示出了图2的医用气体递送模块的第二示例性安装构型。
图5示意性地示出了被配置为将多种医用气体递送到气体递送系统的医用气体递送模块的示例性实施方案。
图6示意性地示出了图5的医用气体递送模块的第一示例性安装构型。
图7示意性地示出了图5的医用气体递送模块的第二示例性安装构型。
图8是示出用于操作医用气体递送模块以将气体递送到气体递送系统的方法的示例性实施方案的流程图。
图9是示出用于基于医用气体递送模块测得的氧气浓度来调节气体递送系统的操作的方法的示例性实施方案的流程图。
具体实施方式
以下描述涉及用于监测和控制递送到气体递送系统诸如麻醉机或呼吸机的医用气体的流量的各种实施方案。气体递送系统可继而将医用气体提供给患者。在操作期间，气体递送系统通常从远离患者护理位置并且因此远离气体递送系统的集中位置接收医用气体(例如，氧气、氮气、一氧化二氮、空气或二氧化碳)。例如，医用气体可经由医用气体管道从集中位置运送到患者护理位置。在一些示例中，由医用气体管道递送的医用气体可能被污染，诸如被水蒸汽或油污染。在其他示例中，医用气体管道可能递送错误的气体，诸如在执行管道维护之后(例如，由于交叉连接)。集中位置可包括气体质量监测装置，该气体质量监测装置监测气体污染物和气体组成并且向集中位置处的人员警示气体质量的任何偏差。然而，这些装置不能主动防止受污染的或错误的医用气体被递送到气体递送系统和患者。例如，集中位置处的人员必须对气体质量监测装置输出的警报作出反应，以限制设备和患者暴露于受污染的或错误的医用气体的程度。此外，气体质量的任何偏差可能不会传送给患者护理位置，因此，气体递送系统的操作者可继续使受污染的或错误的医用气体流过气体递送系统。受污染的气体可能使气体递送系统的部件劣化，例如导致气体递送系统关闭、高维护成本以及造成操作者更加沮丧。此外，气体递送系统的操作者可能不知道导致气体递送系统关闭的劣化的来源。例如，气体递送系统的诊断日志可能指出阀劣化，但可能没有关于导致阀劣化的任何信息。
因此，根据本文所公开的实施方案，提供了一种医用气体递送模块以主动防止受污染的或错误的医用气体流过气体递送系统。例如，来自医用气体管道的医用气体在流到气体递送系统之前可首先流过医用气体递送模块。医用气体递送模块可包括位于气体递送系统的入口上游的一个或多个传感器，以检测水蒸汽(例如，经由湿度传感器)、化学品或烃污染(例如，经由挥发性有机化合物或烃传感器)、颗粒污染(例如，经由颗粒物传感器)和/或气体组成(例如，经由氧气传感器)，从而确认医用气体管道供应到气体递送系统的气体是清洁干燥的并且具有预期组成。医用气体递送模块的控制器可监测从一个或多个传感器接收的信号，并且如果检测到污染或与预期组成的偏差，则控制器可阻挡来自医用气体管道的气体流动并且自动切换到预定的另选气体供应，诸如经由协调阀控制。
本文所公开的实施方案可以提供若干优点。例如，本文所公开的实施方案可在无人为干预的情况下提供预期组成的清洁干燥的医用气体的不间断供应，从而限制设备和患者暴露于受污染的或错误的医用气体。又如，医用气体递送模块的控制器可将管道气体供应故障传送到气体递送系统的操作者、气体递送系统的控制器和远程错误日志，使得可跟踪管道供应错误。例如，跟踪错误可实现管道供应错误与气体递送系统劣化之间的互相关性。
此外，本文所公开的实施方案可提供另外的优点。例如，当医用气体是源自氧气浓缩器而非预填充气瓶的氧气时，经由医用气体递送模块监测医用气体组成允许进行主动气体递送系统补偿。例如，氧气浓缩器可用于现场生成氧气，从而生成约92％至93％氧气(相对于来自预填充气瓶的100％氧气)的气体。医用气体递送模块的控制器可将所测量的氧气浓度传送到气体递送系统的控制器，并且气体递送系统的控制器可使用所测量的浓度来调节针对下游流递送的校准公式。因此，可提高气体递送系统递送给患者的氧气浓度的准确性。
图1A至图1C示出了根据本发明的示例性实施方案的麻醉机的视图。图2示出了可被配置为将单一医用气体递送到气体递送系统的医用气体递送模块的第一实施方案，该气体递送系统包括图1A至图1C所示的麻醉机。图5示出了可被配置为将多种医用气体递送到气体递送系统的医用气体递送模块的第二实施方案，该气体递送系统包括图1A至图1C所示的麻醉机。医用气体递送模块可物理联接到气体递送系统，如图3和图6所示，或者可与气体递送系统协同定位但不物理联接到气体递送系统，如图4和图7所示。医用气体递送模块可根据图8的示例性方法监测和控制流到气体递送系统的气体流。另外，气体递送系统的控制器可基于医用气体递送模块测得的氧气浓度(诸如根据图9的示例性方法)来调节流过气体递送系统的气体流。
图1A至图1C从第一侧透视图(图1A)、第二侧透视图(图1B)和后透视图(图1C)示出了麻醉机100。图1A至图1C将共同进行描述。麻醉机100包括由脚轮124支撑的机架126，其中脚轮的运动可由一个或多个锁7控制(例如，停止)。在一些示例中，机架126可由塑性材料(例如，聚丙烯)形成。在其他示例中，机架126可由不同类型的材料(例如，金属，诸如钢)形成。
麻醉机100还包括呼吸气体模块1、一个或多个患者监测模块(诸如患者监测模块2)、侧轨3、照明开关4、氧气控件5、主功率指示器6、麻醉剂储存舱8、氧气吹扫按钮9、系统激活开关10(在一个示例中，其在激活时允许气体流动)、集成抽吸装置11、呼吸机12(下文更详细地说明)、辅助氧气流控件13、麻醉剂气化器14、麻醉显示装置15和患者监测显示装置16。麻醉剂气化器14可使麻醉剂气化并将气化的麻醉剂与一种或多种医用气体(例如，氧气、空气、一氧化二氮、氮气、二氧化碳或它们的组合)合并，然后可将其递送到患者。
麻醉机100的后部示于图1C中，包括气体连接面板60。在气体连接面板60上，存在一个或多个管道连接器46以有利于麻醉机诸如经由管材110联接到管道气体供应出口102。例如，管道气体供应出口102可包括在壁式安装件130中，如图1C的实施方案所示。在其他实施方案中，管道气体供应出口102可包括在顶板安装件、中间悬挂件、顶板柱、床头单元或其他安装位置中。每个管道气体供应出口102可提供源自中央医用气体分配系统处的管道气体供应的医用气体，如下文将进一步描述。此外，虽然在图1C的实施方案中示出了三个管道连接器46和三个管道气体供应出口102，但在其他实施方案中，可包括更多或更少的管道连接和/或管道气体供应出口。例如，管道气体供应出口102中的每一者可递送不同类型的医用气体，该医用气体可联接到用于该特定类型的医用气体(例如，氧气、空气、一氧化二氮、氮气或二氧化碳)的专用管道连接器46。作为一个非限制性例示性示例，第一管道气体供应出口递送氧气，该氧气经由第一管在第一管道连接器处接收；第二管道气体供应出口递送一氧化二氮，该一氧化二氮经由第二管在第二管道连接器处接收；并且第三管道气体供应出口递送医用空气，该医用空气经由第三管在第三管道连接器处接收。此外，管道连接器46的仅一个子集可联接到对应的管道气体供应出口102(例如，经由管材110)。
另外，气体连接面板60包括气瓶托架44，一个或多个气体保持气瓶可经由该气瓶托架联接到麻醉机。如下文将参照图2和图5进一步描述，气体保持气瓶可用作由管道气体供应出口102供应的医用气体的另选气体供应。虽然在图1C的示例性实施方案中示出了两个气体保持气瓶，但在其他实施方案中，可包括多于或少于两个气体保持气瓶。此外，在一些实施方案中，除了一个或多个气体保持气瓶之外或代替一个或多个气体保持气瓶，可包括空气压缩机。另外，如下文将参照图2至图7描述，医用气体递送模块可联接到管道连接器46和气体保持气瓶，以便响应于来自管道气体供应的气体不是期望组成的指示而自动地从管道气体供应切换到气体保持气瓶。
因此，气体可从管道气体供应和/或气体保持气瓶提供给麻醉机，其中气体可包括但不限于空气、氧气、氮气、二氧化碳和一氧化二氮。如上所述，进入麻醉机的气体可与麻醉剂气化器14处的气化麻醉剂混合，并且经由呼吸机12供应给患者。麻醉机的后部还可包括串行端口41、收集瓶连接件42、圆筒扳手储存区域43、麻醉气体清除系统45、主功率入口47、系统断路器48、等势螺柱49、出口断路器50和隔离电源插座51。
如图1B所示，呼吸机12可包括呼气端口处的呼气止回阀22、吸气端口处的吸气止回阀23、吸气流量传感器24、呼气流量传感器25、吸收罐26、吸收罐释放装置27、泄漏测试插头28、手动袋端口29、呼吸机释放装置30、可调节压力限制阀31、袋/排气开关32和波纹管组件33。当患者呼吸回路联接到呼吸机12时，呼吸气体(例如，与气化麻醉剂混合的空气、氧气和/或一氧化二氮)从吸气端口(定位在与吸气止回阀23相同的位置处)离开机器并行进到患者。来自患者的呼气气体经由呼气端口(定位在与呼气止回阀22相同的位置处)再次进入麻醉机，其中二氧化碳可经由吸收罐26从呼气气体中去除。
在麻醉剂气化器14的操作期间，操作者(例如，麻醉师)可通过调节从气体源(例如，气体管道)到气化器的气体流速来调节供应给患者的气化麻醉剂的量。操作者可经由调节一个或多个流量调节装置来调节从气体源到气化器的气体流量。例如，流量调节装置可包括被构造成致动麻醉机100的一个或多个流量控制阀的模拟和/或数字调节转盘和/或其他用户输入装置。在一些实施方案中，第一流量控制阀可被定位在气体源与麻醉剂气化器14之间，并且可经由流量调节装置致动到完全打开位置、完全闭合位置以及完全打开位置与完全闭合位置之间的多个位置。可被调节以改变来自气体源的气体的流速的各种流量控制阀将在下文参照图2和图5进一步描述。
麻醉机可附加包括一个或多个阀，该一个或多个阀被构造成使来自气体源的气体绕过麻醉剂气化器14。阀可使第一部分气体能够直接从气体源流到吸气端口，并且使第二部分气体能够从气体源流过麻醉剂气化器14以在流到吸气端口之前与气化麻醉剂混合。通过调节第一部分气体相对于第二部分气体的比率，操作者可以控制经由吸气端口施用给患者的气化麻醉剂的浓度。
另外，可至少部分地基于来自呼吸气体模块1的输出来促进上述调节。呼吸气体模块1可被配置为测量离开气化器和/或提供给患者的气体的各种参数。例如，呼吸气体模块1可以测量提供给患者的二氧化碳、一氧化二氮和麻醉剂的浓度。另外，呼吸气体模块1可以测量呼吸速率、最小肺泡浓度、患者氧气和/或其他参数。呼吸气体模块1的输出可经由图形用户界面显示在显示装置(例如，麻醉显示装置15和/或患者监测显示装置16)上并且/或者被控制器用于提供对提供给患者的麻醉量的闭环反馈控制。
呼吸机12可以任选地联接到包括多个管(例如，气体通道)的呼吸回路(未示出)。呼吸回路可联接在患者的气道(例如，经由被定位成包封患者的口部和/或鼻部或气管插管的呼吸面罩)与吸气端口之间。气体(例如，氧气，或氧气和来自麻醉剂气化器14的气化麻醉剂的混合物)可从吸气端口流过呼吸回路并进入患者气道，其中气体被患者的肺吸收。通过如上所述调节气体中的气化麻醉剂的浓度，操作者可以调节患者麻醉的程度。
在呼吸回路联接到气道的状态期间，麻醉剂和/或新鲜气体(不含麻醉剂)可经由吸气止回阀23流入患者的气道(例如，通过吸入)。例如，吸气止回阀23可响应于患者的吸入而自动打开(例如，无需操作者的输入或调节)，并且可响应于患者的呼出而自动闭合。类似地，呼气止回阀22可响应于患者的呼出而自动打开，并且可响应于患者的吸入而自动闭合。
在一些实施方案中，操作者可附加地或另选地经由麻醉机100的电子控制器140来控制麻醉机100的一个或多个操作参数。控制器140包括操作地连接到存储器的处理器。存储器可以为非暂态计算机可读介质，并且可被配置为存储将由处理器处理以执行一个或多个例程(诸如本文所述的那些)的计算机可执行代码(例如，指令)。存储器还可以被配置为存储由处理器接收的数据。控制器140可通信地联接(例如，经由有线或无线连接)到一个或多个外部或远程计算装置诸如医院计算系统，并且可被配置为发送和接收各种信息诸如电子病历信息、规程信息等。控制器140还可电联接到麻醉机100的各种其他部件，诸如麻醉剂气化器14、呼吸机12、呼吸气体模块1、麻醉显示装置15和患者监测显示装置16。
控制器从麻醉机100的各种传感器接收信号，并且采用麻醉机100的各种致动器以基于所接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令来调节麻醉机100的操作。例如，可经由联接到麻醉机100的电子控制器的输入装置(例如，键盘、触摸屏等)来控制气体向吸气端口的流动。控制器140可经由麻醉显示装置15和/或患者监测显示装置16来显示麻醉机100的操作参数。控制器可经由输入装置接收信号(例如，电信号)，并且可响应(例如，应答)于所接收的信号而调节麻醉机100的操作参数。
例如，操作者可输入待递送到患者的麻醉剂的期望浓度。麻醉机的一个或多个阀的对应阀位置(例如，一个或多个流量控制阀和/或旁通阀的位置，如上所述)可根据经验确定并且存储在控制器的存储器中的预定查找表或函数中。例如，控制器可经由输入装置接收期望的麻醉剂浓度，并且可基于查找表确定与期望的麻醉剂浓度相对应的一个或多个阀的打开量，其中输入为麻醉剂的浓度，并且输出为一个或多个阀的阀位置。控制器可将电信号传输到一个或多个阀的致动器，以便将一个或多个阀中的每个阀调节到对应的输出阀位置。在一些示例中，控制器可将期望的气体流速与测量的气体流速(诸如通过吸气流量传感器24测量)进行比较。
控制器140在图1A和图1C中示出以进行示意性的说明，并且应当理解，控制器140可位于麻醉机100的内部，因此在麻醉机100的外部可能不可见。另外，控制器140可包括可遍布于麻醉机100中的多个装置/模块。因此，控制器140可包括在麻醉机100内和/或麻醉机100外部的各个位置处的多个控制器，该多个控制器通过有线和/或无线连接通信地联接。
如上所述，经由管道气体供应出口102递送到麻醉机100的气体可源自中央医用气体分配系统。例如，中央医用气体分配系统可位于与麻醉机100相同的设施(例如，医疗保健机构)中，但位于设施的不同区域中。因此，管道气体供应可从设施内的远程位置为麻醉机100提供医用气体。例如，管道网络可将医用气体从中央医用气体分配系统运送到管道气体供应出口102，在使用时(例如，在手术室、病房、患者房间等处)该管道气体供应出口可用作医用气体的末端出口。在一个实施方案中，管道网络由铜管道构成。每个管道气体供应出口102可基于所递送的医用气体进行颜色编码并且用医用气体名称标记。另外，每个管道气体供应出口102可包括自密封插座，该自密封插座接纳特定于气体的插头以将管材110联接到管道气体供应出口102，并且因此联接到麻醉机100的管道连接器46。
中央医用气体分配系统可包括各种设备，包括但不限于气体保持气瓶和/或气罐、气体歧管(例如，联接到气体保持气瓶和/或气罐)、空气压缩机、真空泵、发生器和浓缩器。例如，某些类型的医用气体诸如氮气、一氧化二氮和二氧化碳可装在预填充气瓶中从外部供应商处购买。预填充气瓶可联接到歧管，该歧管自动地从空气瓶切换到满气瓶(例如，响应于气瓶的压力减小到低于指示气瓶已空的阈值压力)，以便供应恒定的气体流。因此，用于此类气体的管道气体供应可包括预填充气瓶、歧管和联接到歧管的管道网络，以及各种阀(例如，截止阀)、过滤器、传感器和管道气体供应出口。其他类型的医用气体诸如空气可由中央医用气体分配系统现场生成。例如，环境空气可由中央医用气体分配系统的空气压缩机压缩，经由空气干燥器干燥，并且储存在气罐和/或气瓶中(例如，经由填充系统)。因此，在此类示例中，管道气体供应还可包括空气压缩机和空气干燥器。
在一些实施方案中，氧气可现场生成。例如，可将经压缩且干燥的空气(其为约78％的氮气、21％的氧气和1％的氩气以及其他气体)的一部分分配到氧气发生器，该氧气发生器将空气的氧气组分与其他组分分离。氧气可经由氧气浓缩器浓缩以产生约92％至93％氧气(例如，大于90％氧气)的气体。因此，用于经由氧气浓缩器生成的氧气的管道气体供应还可包括氧气发生器和氧气浓缩器。在其他实施方案中，氧气可装在预填充气瓶和/或气罐中从外部供应商处购买，而不是在现场生成。在此类实施方案中，预填充气瓶和/或气罐中的气体可为约100％的氧气。
因此，中央医用气体分配系统可包括用于各种医用气体中的每一种医用气体的管道气体供应，每个管道气体供应包括用于储存、分配和(在一些示例中)生成对应的医用气体的设备。具体地讲，与源自预填充气瓶和/或气罐的气体相比，现场生成的气体(例如，空气和任选的氧气)可能暴露于更多的潜在污染源。例如，水是医用气体的常见污染物，该水可经由空气干燥器经由不充分干燥(诸如因使用尺寸过小的干燥器所致或由于例如干燥器饱和)、经由劣化的空气压缩机部件或其他中央医用气体分配系统部件的劣化而引入。另一种可能的污染物的油可经由压缩机引入，诸如当使用非医用级压缩机或发生压缩机劣化时。此外，颗粒碎屑可能从沙土、污垢、焊料、助熔剂等引入管道网络。
虽然中央医用气体分配系统可包括用于检测医用气体污染的各种监视器和用于向局部中央医用气体分配系统人员警示污染的警报，但警报可能限于中央医用气体分配系统位置。此外，警报可能无法主动防止受污染的气体进一步递送到下游设备，诸如麻醉机100。例如，麻醉机100的操作者可能不知道中央医用气体分配系统位置处的警报，并且可能继续用受污染的气体操作麻醉机。因此，受污染的气体可能使麻醉机100的部件劣化并且可能供应给患者。
在一些实施方案中，麻醉机诊断例程(诸如由控制器140执行的麻醉机诊断例程)可检测由受污染的气体供应引起的劣化并关闭机器。然而，劣化源可能保持未知。例如，控制器可确定存在劣化(诸如麻醉机的一个或多个阀和传感器的劣化，这些阀和传感器可能对水分、油和颗粒物敏感)，并且响应于对劣化的确定而关闭和/或阻止麻醉机100的操作。此外，控制器可记录劣化(例如，记录在错误日志中)。然而，控制器可能不提供关于劣化源的任何信息，仅提供劣化存在的信息。因此，受污染的气体可能继续供应到另外的医用气体递送系统(例如，麻醉机和/或呼吸机)，从而传播污染和劣化。气体递送系统劣化和关闭可导致用户沮丧，并且导致高修理成本，尤其是当设施的多个气体递送系统受到影响时。
此外，可能从中央医用气体分配系统供应不是预期组成的气体。例如，可能将含有氮气的气瓶而不是含有氧气的气瓶联接到氧气歧管，从而导致从氧气管道气体供应氮气并且将不正确的气体组成递送给患者。
因此，图2示出了医用气体递送模块250的第一示例性实施方案，该医用气体递送模块可用于将气体从管道气体供应202选择性地供应到气体递送系统200。在一个实施方案中，管道气体供应202包括图1C所示的管道气体供应出口102，并且气体递送系统200是图1A至图1C的麻醉机100。管道气体供应202还可包括一个或多个预填充气瓶、歧管、管道、阀、过滤器、传感器、压缩机、干燥器和/或浓缩器，这取决于管道气体供应202供应的特定医用气体，如上所述。来自管道气体供应202的医用气体可经由导管210流到医用气体递送模块250，该导管可为例如柔性管材(例如，图1C所示的管材110)。导管210可经由连接器联接到医用气体递送模块250的外壳，例如以将医用气体递送模块250流体联接到管道气体供应202。来自管道气体供应202的医用气体经由导管212在医用气体递送模块250内流动，该导管可由与导管210相同或不同的材料构成。在一个实施方案中，导管212由金属管道构成，诸如钢、铜或黄铜管道。连接器可将导管210联接到导管212，从而在导管210与导管212之间形成气密密封，使得医用气体从管道气体供应202流入医用气体递送模块250而不逸出到大气中。
联接到导管212的阀256可用于选择性地阻挡气体流通过导管212。例如，阀256可为具有回位弹簧的2/2通螺线管致动阀，如图2所示，其可基于螺线管是否通电(例如，激活)而在完全打开位置和完全闭合位置之间切换。响应于递送模块控制器220接收到的一个或多个电子反馈信号，递送模块控制器220可调节阀256的操作，从而调节医用气体递送模块250的操作，如下文将进一步描述。在一个示例性实施方案中，如图2所示，阀256是常开阀，其在由递送模块控制器220断电(例如，停用)时打开，而在通电(例如，激活)时闭合。
气体质量传感器252定位在阀256上游的导管212内，以测量从管道气体供应202递送的医用气体的质量。例如，气体质量传感器252可将电子反馈信号提供给递送模块控制器220以操作阀256。质量可以是任何感兴趣的气体质量，诸如湿度(例如，其中气体质量传感器252是湿度传感器)、烃浓度(例如，其中气体质量传感器252是烃传感器)、颗粒浓度(例如，其中气体质量传感器252是颗粒物传感器)或气体组成(例如，其中气体质量传感器252是氧气传感器)，但其他可测量的气体质量也是可以的。另外的气体质量传感器253、254、255可任选地包括在医用气体递送模块250中并且联接到导管212。例如，气体质量传感器252、气体质量传感器253、气体质量传感器254和气体质量传感器255中的每一者可测量一个感兴趣的气体质量。在一些实施方案中，任选的气体质量传感器253、254、255的子集联接到导管212。在其他实施方案中，所有任选的气体质量传感器253、254、255联接到导管212。在其他实施方案中，多于四个气体质量传感器联接到导管212。
包括在医用气体递送模块250中的气体质量传感器的数量和由所包括的气体质量传感器测量的质量可基于管道气体供应202递送的医用气体的类型而变化。作为一个示例性实施方案，当医用气体为空气时，可包括气体质量传感器252作为湿度传感器，可包括气体质量传感器253作为烃传感器，可包括气体质量传感器254作为颗粒物传感器，并且可包括气体质量传感器255作为氧气传感器，以确保经由医用气体递送模块250供应到气体递送系统200的空气是清洁干燥的并且具有预期组成。例如，被配置为检测水蒸汽的湿度传感器可向递送模块控制器220输出指示从管道气体供应202供应的空气中的水蒸汽的量(或露点)的信号；被配置为检测烃(包括油脂和油)的烃传感器可向递送模块控制器220输出指示从管道气体供应202供应的空气中的烃的量(或浓度)的信号；被配置为检测悬浮在空气中的有机颗粒和无机颗粒的颗粒物传感器可向递送模块控制器220输出指示从管道气体供应202供应的空气中的颗粒物的量(或浓度)的信号；并且氧气传感器可向递送模块控制器220输出指示从管道气体供应202供应的空气中的氧气的量(或浓度)的信号。
例如，医用空气通常经由压缩机和气体干燥系统生成，如上所述。可能经由湿度传感器检测到气体干燥不充分，这可能导致空气中存在水蒸汽。例如，湿度传感器可被配置为测量从管道气体供应202供应的空气的温度和水分(例如，水蒸汽)含量两者，以确定空气的相对湿度(例如，空气中所测量的水分与所测量温度下水分的最大可能量的比率，可表示为百分比)。此外，空气为约21％的氧气。氧气传感器进行的测量可用于区分空气与具有其他氧气浓度的气体，诸如当氧气传感器测量约0％的氧气(例如，当供应氮气而不是空气时)或约100％的氧气(例如，当供应氧气而不是空气时)时。烃传感器可指示油(诸如来自压缩机或递送管道的油)的污染，并且颗粒物传感器可指示颗粒污染，诸如在空气未被充分过滤和/或在过滤器的下游被污染的情况下。例如，空气的水蒸汽、油、细菌生长和颗粒污染可造成气体递送系统200的部件劣化。此外，希望经由气体递送系统200向患者递送清洁正确的医用气体。因此，响应于所测量的质量中的任一者在对应的容许范围之外，递送模块控制器220可闭合阀256以阻止来自管道气体供应202的空气流到气体递送系统200，如下文将参照图8进一步描述。
当管道气体供应202基于所供应气体的类型和气体源供应不同的气体时，可使用气体质量传感器的其他组合。作为另一个示例性实施方案，当医用气体源自位于中央医用气体分配系统处的预填充气瓶时，存在较少的潜在污染源。因此，可包括气体质量传感器252作为氧气传感器以检测与预期气体组成(例如，当递送氮气时约0％氧气)的偏差，并且可省略任选的气体质量传感器253、254和255中的一者或多者或全部。例如，响应于从气体质量传感器252接收到对应于约100％氧气的信号，指示正在递送氧气而不是氮气，递送模块控制器220可闭合阀256。类似地，在其中医用气体是源自位于中央医用气体分配系统处的预填充气瓶的氧气的示例性实施方案中，可包括气体质量传感器252作为氧气传感器以检测与预期气体组成(例如，约100％氧气)的偏差。另外，在其中医用气体是源自位于中央医用气体分配系统处的氧气浓缩器的氧气的示例性实施方案中，递送模块控制器220不仅可经由氧气传感器确认气体组成(例如，约93％氧气)，而且可将所测量的氧气浓度传输到气体递送系统200的控制器240，如下文将进一步描述。
此外，响应于所测量的气体质量中的任一者在对应的容许范围之外，递送模块控制器220可打开设置在导管216内的阀258，该导管被构造成使从另选气体供应204接收的医用气体流动。另选气体供应204可经由导管214流体联接到医用气体递送模块250。导管214可经由连接器联接到医用气体递送模块250的外壳，例如在导管214与导管216之间形成气密密封。例如，导管214可由类似于导管210的柔性管材构成。另选地，导管214可由刚性材料诸如金属构成。类似地，导管216可由与导管212相同或不同的材料构成。在一些实施方案中，另选气体供应204是储存根据需要来自管道气体供应202的相同气体的气体保持气瓶。在其他实施方案中，另选气体供应204是压缩机，诸如其中来自管道气体供应202的期望气体是空气。此外，在一些实施方案中，调节器206可设置在另选气体供应204与医用气体递送模块250之间的导管214中，以控制从另选气体供应204供应到医用气体递送模块250的气体的压力。
联接到导管216的阀258可用于选择性地启用或阻挡气体流通过导管216。例如，阀258可为具有回位弹簧的2/2通螺线管致动阀，如图2所示。响应于递送模块控制器220从设置在导管212中的气体质量传感器252和任选的气体质量传感器253、254和255中的任一者接收到的一个或多个电子反馈信号，递送模块控制器220可调节阀258的操作，从而调节医用气体递送模块250的操作。在一个示例性实施方案中，如图2所示，阀258是常闭阀，其在由递送模块控制器220通电时打开，而在断电时闭合。在另一个示例性实施方案中，阀258是常开阀，其在由递送模块控制器220通电时闭合，而在断电时打开。
递送模块控制器220可在阀256打开时保持阀258闭合并且响应于闭合阀256而打开阀258。例如，响应于一个或多个所测量的气体质量在对应的容许范围之外，递送模块控制器220可同时闭合阀256并打开阀258，如下文将参考图8进一步描述。这样，通过协调阀控制，阀256和阀258中的仅一者可在给定时间打开。
来自管道气体供应202或另选气体供应204的气体可经由导管218离开医用气体递送模块250，该导管可将医用气体递送模块250流体联接到气体递送系统200。例如，导管218可经由管道连接器246(其可为例如图1C所示的管道连接器46)联接到气体递送系统200。导管212联接到阀256下游的导管218，并且导管216联接到阀258下游的导管218。例如，如图2所示，导管212、导管216和导管218可在三通接头处汇合。例如，当阀256打开(并且阀258闭合)时，来自管道气体供应202的气体可通过导管212流入导管218并且可由气体递送系统200经由导管218接收。相反，当阀258打开(并且阀256闭合)时，来自另选气体供应204的气体可通过导管216流入导管218并且可由气体递送系统200经由导管218接收。经由导管218接收的气体可经由导管248朝向吸气端口流过气体递送系统200。导管248包括设置在其中的流量控制阀244和流量传感器242。例如，流量控制阀244可为比例阀，其可由控制器240调节至打开(例如，完全打开)和闭合(例如，完全闭合)之间的多个位置，从而改变流量控制阀244下游的气体的流速。例如，控制器240可基于定位在流量控制阀244下游的流量传感器242测量的流速(例如，质量流速)来调节流量控制阀244，以实现流量控制阀244下游的目标流量设定值，如下文将参照图9进一步描述。
在一些实施方案中，诸如在气体递送系统200是麻醉机的情况下，气体的至少一部分可首先流过麻醉剂气化器(例如，参照图1A所述的麻醉剂气化器14)，然后流到吸气端口和患者(例如，经由患者呼吸回路)。因此，虽然仅示出了一个导管248，但管道连接器246与吸气端口之间可包括另外的导管、室等。类似地，另外的流量控制阀和传感器可联接在管道连接器246与吸气端口之间的流动路径中。
除了响应于所测量的气体质量中的任一者在对应的容许范围之外而致动阀256和阀258，递送模块控制器220还可将管道气体供应错误消息传送到气体递送系统控制器240以及传送到远程错误日志，诸如存储在远程网络231上的错误日志，如下文将参照图8进一步描述。例如，递送模块控制器220可经由有线或无线连接(诸如蓝牙、Wi-Fi等)通信地联接到气体递送系统控制器240和远程网络231。在一个实施方案中，远程网络231包括在云计算网络中。远程网络231可使得医用气体递送模块250和/或气体递送系统200的制造商能够访问远程错误日志，诸如以进行性能监测和维护。例如，在医用气体递送模块250检测到管道气体供应错误之后，制造商可维护医用气体递送模块250以清洁或更换受污染的部件(例如，气体质量传感器、阀和/或导管)，诸如在检测到烃、水蒸汽和/或颗粒物污染的地方。此外，虽然医用气体递送模块250限制气体递送系统200暴露于受污染的气体，但在一些示例中，也可对气体递送系统200进行维修以防止和/或减少阀和传感器劣化。这样，可减少发生气体递送系统200劣化和关闭的情况。
此外，当管道气体供应202供应的气体是源自氧气浓缩器的氧气并且气体质量传感器252是氧气传感器时，响应于所测量的氧气浓度在对应的容许范围内，递送模块控制器220可将气体质量传感器252测量的氧气浓度传输到控制器240。如下文将参照图8和图9进一步描述，控制器240可基于所测量的氧气浓度来调节来自氧气浓缩器的氧气的流量设定值。
医用气体递送模块250可在使用时联接在各个位置中。简要转到图3和图4，示出了医用气体递送模块250的不同安装位置的示意图。图3示出了第一示意图300，并且图4示出了第二示意图400。图2至图4的类似部件以相同方式编号并且可能不重新介绍。
在视图300和视图400中的每一者中，医用气体递送模块250被示出为经由导管210从包括在安装在壁301上的壁式安装件330中的管道气体供应出口302(其可为例如图1C所示的管道气体供应出口102中的一者)接收气体。导管210经由连接器308联接到医用气体递送模块250。类似地，医用气体递送模块250被示为经由导管214从另选气体供应204接收气体，该导管经由连接器309联接到医用气体递送模块250。
在一些实施方案中，可包括多个医用气体递送模块以用于递送多种医用气体。例如，视图300和视图400任选地示出联接到气体递送系统200的第二医用气体递送模块250b和第三医用气体递送模块250c，但也可包括多于三个或少于三个医用气体递送模块(例如，两个)。例如，第二医用气体递送模块250b可经由导管210b从第二管道气体供应出口302b接收第二医用气体，该导管经由连接器308b联接到第二医用气体递送模块250b。第二医用气体递送模块250b还可经由导管214b从另选气体供应204b接收第二医用气体，该导管经由连接器309b联接到第二医用气体递送模块250b。第二医用气体递送模块250b可经由导管218b将第二医用气体输出到气体递送系统200，该导管经由连接器246b联接到气体递送系统200。类似地，第三医用气体递送模块250c可经由导管210c从第三管道气体供应出口302c接收第三医用气体，该导管经由连接器308c联接到第三医用气体递送模块250c。第三医用气体递送模块250c还可经由导管214c从另选气体供应204c接收第三医用气体，该导管经由连接器309c联接到第三医用气体递送模块250c。第三医用气体递送模块250c可经由导管218c将第二医用气体输出到气体递送系统200，该导管经由连接器246c联接到气体递送系统200。
在一些实施方案中，医用气体递送模块250、第二医用气体递送模块250b和第三医用气体递送模块250c可为单独的系统，这些系统各自包括其自身的控制器(如，递送模块控制器220)和参照图2所述的其他部件。例如，医用气体递送模块250、第二医用气体递送模块250b和第三医用气体递送模块250c中的每一者可被配置为递送一种特定医用气体并且包括对应的硬件(例如，相关气体质量传感器)和软件(例如，包括在递送模块控制器的存储器中的指令)，以用于将该特定医用气体递送到气体递送系统200。因此，气体递送系统200的操作者可选择适当的医用气体递送模块(或多个模块)与气体递送系统200一起使用，以用于递送一种期望的医用气体(或多种气体)。
在图3所示的实施方案中，医用气体递送模块250(以及任选的第二医用气体递送模块250b和第三医用气体递送模块250c)物理联接到气体递送系统200。例如，医用气体递送模块250的外壳可经由螺钉、托架或其他适当的紧固件直接或间接地安装到气体递送系统200，使得医用气体递送模块250集成到气体递送系统200中。在其他实施方案中，医用气体递送模块250(以及任选的第二医用气体递送模块250b和第三医用气体递送模块250c)可以不物理联接到气体递送系统200。例如，在图4所示的实施方案中，医用气体递送模块250(以及任选的第二医用气体递送模块250b和第三医用气体递送模块250c)诸如经由安装螺钉、托架或任何其他合适的紧固件物理联接到壁301。在其他实施方案中，医用气体递送模块250(以及任选的第二医用气体递送模块250b和第三医用气体递送模块250c)可为不物理联接到气体递送系统200或壁301中的任一者的独立系统。
返回图2，递送模块控制器220包括操作地连接到存储器的处理器。存储器可以为非暂态计算机可读介质，并且可被配置为存储将由处理器处理以执行一个或多个例程(诸如本文所述的那些)的计算机可执行代码(例如，指令)。存储器还可以被配置为存储由处理器接收的数据。例如，递送模块控制器220可被配置为常规微型计算机，包括微处理器单元、输入/输出端口、只读存储器、随机存取存储器、保活存储器、控制器局域网(CAN)总线等。递送模块控制器220可从各种传感器(例如，气体质量传感器252)接收输入数据，处理输入数据，并且响应于经处理的输入数据基于在其中编程的对应于一个或多个例程的指令或代码来触发致动器(例如，阀256和阀258)，下文参照图8描述其示例。
类似地，气体递送系统200的控制器240也可被配置为常规微型计算机，包括微处理器单元、输入/输出端口、只读存储器、随机存取存储器、保活存储器、控制器局域网(CAN)总线等。控制器240可从各种传感器(例如，流量传感器242)以及从递送模块控制器220接收输入数据，处理输入数据，并且响应于经处理的输入数据基于在其中编程的对应于一个或多个例程的指令或代码来触发致动器(例如，流量控制阀244)，下文参照图9描述其示例。
这样，图2的系统经由医用气体递送模块将期望的医用气体不间断地递送到气体递送系统(例如，麻醉机和/或呼吸机)，并且确保所递送的医用气体未被污染并且具有期望的组成。响应于管道气体供应提供的气体的所检测到的污染和/或组成偏差，包括控制器、一个或多个气体质量传感器和控制器致动阀的医用气体递送模块可自动切换到另选气体供应，而无需用户干预。另外，医用气体递送模块可警示气体递送系统的用户管道气体供应正在递送具有非期望组成的气体(例如，由于污染或供应了不同气体)。
接下来，图5示出了医用气体递送模块550的第二示例性实施方案。虽然图2所示的医用气体递送模块250被配置为向气体递送系统提供单一医用气体，但医用气体递送模块550被配置为向气体递送系统500提供多种医用气体。图2和图5的类似部件以类似方式编号(例如，气体递送系统200对应于气体递送系统500)并且其功能如参照图2所述，因此可能不重新介绍。此外，字母(例如，“a”、“b”和“c”)指定涉及将多种医用气体中的一种医用气体递送到气体递送系统500的一组部件。即，“a”部件(例如，导管512a)将第一医用气体(从管道气体供应502a或另选气体供应504a)递送到气体递送系统500，“b”部件(例如，导管512b)将第二医用气体(从管道气体供应502b或另选气体供应504b)递送到气体递送系统500，并且“c”部件(例如，导管512c)将第三医用气体(从管道气体供应502c或另选气体供应504c)递送到气体递送系统500。虽然在图5的示例性实施方案中示出了用于递送三种医用气体的三组部件(例如，“a”、“b”和“c”)，但在其他实施方案中，医用气体递送模块550和气体递送系统500中可包括多于三组部件或少于三组部件(例如，两组)。因此，图2所示的实施方案提供单一气体递送模块，并且图5所示的实施方案提供多气体递送模块。
控制器520可同时监测和控制医用气体从管道气体供应502a、管道气体供应502b和管道气体供应502c到气体递送系统500的递送。此外，单独控制多种医用气体中的每一种医用气体的供应，使得医用气体中的一种医用气体的管道气体供应错误不影响其他气体的递送。例如，控制器520可基于从气体质量传感器552a和任选的气体质量传感器553a、554a和555a(而不是从气体质量传感器552b、553b、554b、555b、552c、553c、554c和555c中的任一者)接收的电子反馈信号来调节阀556a和558a的操作；基于从气体质量传感器552b和任选的气体质量传感器553b、554b和555b(而不是从气体质量传感器552a、553a、554a、555a、552c、553c、554c和555c中的任一者)接收的电子反馈信号来调节阀556b和558b的操作；并且基于从气体质量传感器552c和任选的气体质量传感器553c、554c和555c(而不是从气体质量传感器552a、553a、554a、555a、552b、553b、554b和555b中的任一者)接收的电子反馈信号来调节阀556c和558c的操作。作为例示性示例，响应于气体质量传感器552a测量的气体质量在对应的容许范围之外，同时气体质量传感器552b和552c测量的气体质量保持在其对应的容许范围内，控制器520可闭合阀556a，同时打开阀558a以从管道气体供应502a切换到另选气体供应504a以供应第一医用气体。同时，控制器520可保持阀556b打开并且阀558b闭合以继续从管道气体供应502b(而不是从另选气体供应504b)供应第二医用气体，并且保持阀556c打开并且阀558c闭合以继续从管道气体供应502c(而不是从另选气体供应504c)供应第三医用气体。
气体递送系统500的控制器540可单独地或组合地致动流量控制阀544a、544b和544c，以在吸气端口处在下游获得多种气体中每一者的期望的混合物。例如，基于分别从流量传感器542a和542b接收的反馈信号以及期望的混合物，控制器540可减小阀544a的开度以减小通过流量控制阀544a下游的导管548a的第一医用气体的流速，并且增大阀544b的开度以增大通过流量控制阀544b下游的导管548b的第二医用气体的流速。
类似于图2的医用气体递送模块250，图5的医用气体递送模块550可在使用时联接在各个位置中。图6和图7示出了医用气体递送模块550的不同安装位置的示意图。图6示出了第一示意图600，并且图7示出了第二示意图700。图5至图7的类似部件以相同方式编号并且可能不重新介绍。
在视图700和视图600中的每一者中，多医用气体递送模块550被示出为分别经由导管510a、510b和510c从包括在安装在壁601上的壁式安装件630中的管道气体供应出口602a、602b和602c(其可为例如图1C所示的管道气体供应出口102)接收气体。导管510a经由连接器608a联接到医用气体递送模块550，导管510b经由连接器608b联接到医用气体递送模块550，并且导管510c经由连接器608c联接到医用气体递送模块550。类似地，医用气体递送模块550被示为经由导管514a从另选气体供应504a接收气体，该导管经由连接器609a联接到医用气体递送模块550；经由导管514b从另选气体供应504b接收气体，该导管经由连接器609b联接到医用气体递送模块550；并且经由导管514c从另选气体供应504c接收气体，该导管经由连接器609c联接到医用气体递送模块550。
在图6所示的实施方案中，医用气体递送模块550物理联接到气体递送系统500。例如，医用气体递送模块550的外壳可经由螺钉、托架或其他适当的紧固件直接或间接地安装到气体递送系统500，使得医用气体递送模块550集成到气体递送系统500中。在其他实施方案中，医用气体递送模块550可以不物理联接到气体递送系统500。例如，在图7所示的实施方案中，医用气体递送模块550诸如经由安装螺钉、托架或任何其他合适的紧固件物理联接到壁601。在其他实施方案中，医用气体递送模块550可为不物理联接到气体递送系统500或壁601中的任一者的独立系统。
现在转到图8，示出了方法800，该方法用于操作医用气体递送模块诸如图2的医用气体递送模块250以将气体递送到气体递送系统(例如，图2的气体递送系统200)。方法800可由控制器诸如图2的递送模块控制器220根据存储在控制器的存储器中的指令并且结合一个或多个传感器(例如，图2的气体质量传感器252)和致动器(例如，图2的阀256和258)来执行。例如，响应于确定从管道气体供应源(例如，图2的管道气体供应202)递送的气体不是期望的/预期的组成，诸如由于污染和/或供应了不同气体，控制器可致动阀以阻挡来自管道气体供应的气体流过医用气体递送模块，并且使得气体能够从另选气体供应源(例如，图2的另选气体供应204)流过医用气体递送模块并到达气体递送系统。为了简单起见，参照图2所示的系统描述了用于供应单一医用气体的方法800；然而，应当理解，多气体递送模块的控制器(例如，图5的医用气体递送模块550的递送模块控制器520)可针对所递送的多种气体中的每一种气体并行地执行方法800。
在801处，从管道气体供应源向气体递送系统供应气体。气体可为任何医用气体，诸如医用空气、氧气、氮气、一氧化二氮、二氧化碳等。管道气体供应源可包括一个或多个预填充气瓶、歧管、管道、阀、过滤器、传感器、压缩机、干燥器和/或浓缩器，这取决于从管道气体供应源供应的特定医用气体，如上文进一步描述。具体地讲，管道气体供应源的部件可容纳在远离医用气体递送模块和气体递送系统的位置处(例如，在中央医用气体分配系统处)，并且气体可经由导管(例如，管道和管材)的网络递送到医用气体递送模块。来自管道气体供应源的气体可经由第一导管(例如，图2的导管212)流过医用气体递送模块并到达气体递送系统。为了从管道气体供应源供应气体，控制器可保持医用气体递送模块的第一阀(例如，图2的阀256)打开，第一阀联接在第一导管中。同时，控制器可通过保持医用气体递送模块的第二阀(例如，图2的阀258)闭合来阻挡来自另选气体供应源的气体流，第二阀联接在第二导管中，该第二导管被构造成使气体从另选气体源流到气体递送系统。
在802处，测量从管道气体供应源供应到气体递送系统的气体的质量。如上文参照图2所述，气体质量可为任何感兴趣的可测量气体质量，包括(但不限于)水蒸汽含量(例如，浓度或露点)、烃含量、颗粒含量和氧气含量，其中基于所使用的气体质量传感器(例如，用于测量气体的水蒸汽含量的湿度传感器、用于测量气体的烃含量的烃传感器、用于测量气体的颗粒含量的颗粒物传感器或用于测量气体的氧气含量的氧气传感器)测量特定气体质量。另外，在包括另外的气体质量传感器(例如，图2的任选气体质量传感器253、254和255中的一者或多者)的医用气体递送模块的实施方案中，另外的气体质量传感器可各自测量另外的气体质量。这样，在802处测量一个或多个气体质量，这取决于医用气体递送模块的构型。
在804处，确定气体质量(或多种气体质量，诸如在802处测量的)是否在容许范围内。容许范围是指针对每种气体质量预先确定并存储在控制器的存储器中的阈值范围。此外，至少在方法800的一些实施方案中，一些气体质量诸如氧气含量的容许范围可能基于所供应的医用气体的类型(例如，特性)和供应源而有所不同，而其他气体质量诸如水蒸汽含量、烃含量和颗粒含量的容许范围对于不同医用气体中的每一种医用气体可相同。因此，控制器可基于所供应的医用气体、所测量的气体质量和医用气体源从存储在存储器中的多个容许范围中选择适当的容许范围。
在一个示例中，控制器可基于存储在控制器的存储器中的预编程指令来确定所供应的医用气体。例如，医用气体递送模块可被配置为从指定的气体源供应指定的医用气体。又如，控制器可基于从气体递送系统的控制器(例如，图2所示的控制器240)接收的通信来确定所供应的医用气体。例如，气体递送系统的控制器可传送从气体递送系统的操作者接收的关于所供应的医用气体的输入。类似地，医用气体递送模块的控制器可基于已知的医用气体递送模块部件(例如，安装的气体质量传感器)和/或存储在控制器的存储器中的预编程指令来确定所测量的气体质量。在一个示例中，控制器可基于存储在控制器的存储器中的预编程指令来确定医用气体源(例如，预填充气瓶或现场生成)，诸如当医用气体递送模块被配置为从指定的气体源供应指定的医用气体时。又如，控制器可基于从气体递送系统的控制器接收的关于医用气体源的通信来确定医用气体源。
例如，可能视为污染物的水蒸汽、烃和颗粒可能是所有医用气体的非期望组分。因此，对于水蒸汽含量、烃含量和颗粒含量中的每一者，容许范围可对应于相对低的量。作为一个非限制性示例，作为露点测量的水蒸汽含量的容许范围可介于0℃和2℃之间，烃含量的容许范围可介于0ppm和25ppm之间，并且颗粒含量的容许范围可介于0mg/m3和1mg/m3之间(对于尺寸为1微米或更大的颗粒)。又如，当气体是源自预填充气瓶的氧气时，氧气含量的容许范围可较窄且相对较高，诸如介于99％和100％之间。又如，当气体是源自氧气浓缩器的氧气时，氧气含量的容许范围可为更宽的相对较高范围，诸如介于90％和96％之间。又如，当气体是医用空气时，氧气含量的容许范围可为较窄且较低的范围，诸如介于19％和24％之间。又如，当气体是氮气、一氧化二氮或二氧化碳时，氧气含量的容许范围可为窄范围和甚至更低的量，诸如介于0％和1％之间。因此，控制器可相对于对应的容许范围评估一个或多个所测量气体质量中的每一者，以确定质量是否在容许范围内。
如果气体质量在容许范围内(例如，一个或多个气体质量中的全部都在对应的容许范围内)，则方法800前进至806，并且继续从管道气体供应源向气体递送系统供应气体。例如，控制器可保持医用气体递送模块的第一阀打开并且保持医用气体递送模块的第二阀闭合。这样，医用气体可继续从管道气体供应源(而不是从另选气体供应源)流过医用气体递送模块并到达气体递送系统。
在808处，将所测量的氧气浓度任选地传送到气体递送系统的控制器。例如，当所测量的气体质量是氧气含量并且气体源是氧气浓缩器时，包括方法800的808。然而，当所测量的气体质量不是氧气含量时或当氧气源自预填充气瓶(其容纳100％氧气)时，方法800中可不包括808。由氧气浓缩器产生的气体中的氧气浓度可在容许范围内变化。因此，将所测量的氧气浓度传送到气体递送系统控制器允许气体递送系统控制器主动补偿不同的氧气浓度，如下文将参照图9所述。在808之后，方法800结束。
返回804，如果气体质量不在容许范围内(例如，一个或多个气体质量中的任一者不在对应的容许范围内)，则方法800前进至810并且将气体供应源切换到另选气体供应源。例如，控制器可将医用气体递送模块的第一阀致动成闭合，以阻挡气体从管道气体供应源流过医用气体递送模块并流到气体递送系统。例如，控制器可使第一阀通电以将第一阀致动成闭合。在同一时间(例如，同时地)，控制器可将医用气体递送模块的第二阀致动成打开，以使得气体能够从另选气体供应源流过医用气体递送系统并流到气体递送系统(例如，经由第二导管)。例如，控制器可使第二阀通电以将第二阀致动成闭合。
在812处，传送管道气体供应故障。通信可包括一条或多条可听消息、基于文本的消息或计算机可读消息。此外，通信可包括管道气体供应故障已发生以及故障性质的指示，诸如已识别出什么污染物(例如，污染物的特性和/或量)或已检测到错误的气体组成。
虽然切换到另选气体供应源实现了不间断的气体递送，但管道气体供应故障被传送到气体递送系统的操作者，如814所示，使得操作者知道气体递送系统正从另选气体供应源接收气体。例如，在其中另选气体供应源是气体保持气瓶的实施方案中，由气瓶保持的气体量可小于能够从管道气体供应源获得的气体量。因此，例如，将管道气体供应故障传送给操作者可提示操作者监测气瓶的填充量。又如，将管道气体供应故障传送给操作者使得操作者能够根据需要选择不同的另选气体源。又如，操作者可联系其他人员，诸如其他气体递送系统操作者或中央医用气体分配系统的人员，以警示他们关于管道气体供应故障。将管道气体供应故障传送给操作者可包括发出警报或其他可听警示，诸如例如口头消息。
此外，管道气体供应故障被传送到气体递送系统控制器，如816处所示。医用气体递送模块的控制器可例如经由有线或无线连接将电子通信传输到气体递送系统控制器。例如，气体递送系统控制器可向操作者输出另外的通信，诸如另外的可听消息和/或基于文本的消息。例如，气体递送系统控制器可在气体递送系统的显示装置(例如，图1A的麻醉显示装置15和/或患者监测显示装置16)上输出基于文本的消息。又如，气体递送系统控制器可响应于从气体递送系统的控制器接收到管道气体供应故障通信而执行诊断例程以检查劣化。
另外，管道气体供应故障被传送到远程错误日志，如818处所示。医用气体递送模块的控制器可例如经由有线或无线连接将电子通信传输到远程错误日志。例如，远程错误日志可存储在远程网络(例如，图2所示的远程网络231)上，使得来自位于整个设施中的多个医用气体递送模块的所检测的管道气体供应故障能够记录在单个位置处。此外，在远程错误日志处记录管道气体供应故障可实现管道气体供应故障与设备劣化的互相关，该设备劣化包括气体递送系统、其他气体递送系统(包括那些未联接到医用气体递送模块的气体递送系统)以及从管道气体供应接收气体的任何其他设备(诸如温育箱、手术设备等)的劣化。另外，在远程错误日志处记录管道气体供应故障可使得医用气体递送模块的制造商能够访问远程错误日志以进行性能监测和维护。例如，医用气体递送模块和/或气体递送系统的制造商可预先安排维护以清洁或更换医用气体递送模块和/或气体递送系统的部件，从而避免或减少劣化并缩短气体递送系统关闭的时长。然后方法800可结束。这样，具有期望组成的清洁医用气体不间断地供应到气体递送系统，从而防止气体递送系统劣化，潜在地增加患者安全性，并且减少操作者沮丧。
接下来，图9示出了方法900，该方法用于基于医用气体递送模块(例如，图2的医用气体递送模块250或图5的医用气体递送模块550)测量的氧气浓度或从管道气体供应源(例如，图2的管道气体供应202或图5的管道气体供应502a)供应氧气来调节气体递送系统诸如图2的气体递送系统200或图5的气体递送系统500的操作。具体地讲，管道气体供应源包括用于生成氧气的氧气浓缩器。方法900可由控制器诸如图2的控制器240或图5的控制器540根据存储在控制器的存储器中的指令并且结合一个或多个传感器(例如，图2的流量传感器242或图5的流量传感器542a)和致动器(例如，图2的流量控制阀244或图5的流量控制阀544a)来执行。
在902处，从医用气体递送模块接收氧气浓度的气体。如上文参照图8的方法800所述，医用气体递送模块可测量从管道气体供应源接收的气体的氧气浓度，并且响应于氧气浓度在容许范围内，将所测量的氧气浓度传送到气体递送系统。例如，控制器可从医用气体递送模块的控制器(例如，图2的递送模块控制器220或图5的递送模块控制器520)接收电子通信，该电子通信指示医用气体递送模块的传感器测量的氧气浓度。
在904处，基于从医用气体递送模块接收的氧气浓度来调节目标流速。例如，可基于经由气体递送系统递送给患者的氧气的目标浓度和供应给气体递送系统的气体的推断氧气浓度来预校准目标流速。然而，供应给气体递送系统的气体的实际氧气浓度可能与推断氧气浓度不同(但保持在容许范围内)。因此，控制器可基于医用气体递送模块测量的实际氧气浓度来调节目标流速。例如，控制器可将所接收的氧气浓度输入到存储在存储器中的查找表或算法中，该查找表或算法可输出例如针对对应氧气浓度的经调节的目标流速。又如，控制器可基于逻辑规则进行逻辑确定(例如，关于目标流速)，该逻辑规则是从医用气体递送模块接收的氧气浓度的函数。例如，随着从医用气体递送模块接收的氧气浓度测量值减小，可增大目标流速以补偿气体的降低氧气含量，并且随着从医用气体递送模块接收的氧气浓度测量值增大，可减小目标流速以补偿气体的增大氧气含量。因此，可使用校正或补偿来说明氧气浓度的变化，从而提高递送给患者的氧气浓度的准确性。
在906处，经由流量传感器测量流量控制阀下游的流速。例如，流量传感器可向控制器提供反馈信号，使得控制器可将所测量的流速与经调节的目标流速进行比较。例如，控制器可生成误差值作为用作流量设定值的经调节的目标流速与所测量的流速之间的差值。
在908处，基于经调节的目标流速和所测量的流速来调节流量控制阀位置。被构造成调节氧气到气体递送机器的下游部件的流动的流量控制阀可被调节到进一步打开位置或进一步闭合位置以实现或保持目标流速，从而实现氧气在下游流中的目标浓度。例如，氧气可在递送给患者之前与流量控制阀下游的其他气体混合。例如，控制器可将所测量的流速和目标流速输入到存储在控制器的存储器中的查找表或算法中，该查找表或算法可输出经调节的流量控制阀位置。又如，控制器可被配置为比例积分微分控制器，并且可使用比例项、积分项和微分项基于误差值生成流量控制阀位置的纠正措施，以便将所测量的流速驱动到目标流速。然后，控制器可向流量控制阀发送对应的控制信号以将流量控制阀致动到经调节的流量控制阀位置。例如，随着所测量的流速增大到高于目标流速，流量控制阀可被调节到进一步闭合位置以进一步限制通过流量控制阀的气体流，并且随着所测量的流速减小到低于目标流速，流量控制阀可被调节到进一步打开位置以允许另外的气体流过阀。然后方法900可结束。这样，可准确地控制气体递送系统输出的气体中的氧气量。
因此，本文所述的系统和方法提供智能医用气体递送模块，使得在无人为干预的情况下能够将具有预期组成的清洁干燥的医用气体的不间断供应递送到气体递送系统。因此，设备和患者暴露于受污染的或错误的医用气体受到限制，从而减少了气体递送系统劣化并潜在地增加了患者安全性。通过减少气体递送系统的劣化，缩短了气体递送系统停止使用的时长并且降低了维护成本。另外，可提高气体递送系统递送给患者的气体混合物的准确性。总体而言，可提高气体递送系统操作者的满意度。
监测从医用气体管道供应到气体递送系统的入口上游的气体递送系统的医用气体的质量并在该质量在容许范围之外时自动切换到另选气体供应的技术效果是气体递送系统的劣化减小，同时气体递送系统接收不间断的气体供应。
如本文所用，以单数形式列举并且以单词“一个”或“一种”开头的元件或步骤应当被理解为不排除多个所述元件或步骤，除非明确说明此类排除。此外，对本发明的“一个实施方案”的引用不旨在被解释为排除也包含所引用特征的附加实施方案的存在。此外，除非明确地相反说明，否则“包含”、“包括”或“具有”具有特定特性的元件或多个元件的实施方案可包括不具有该特性的附加此类元件。术语“包括”和“在...中”用作相应的术语“包含”和“其中”的简明语言等同形式。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标记，而不旨在对其对象施加数字要求或特定位置次序。
该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使相关领域中的普通技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何包含的方法。本发明可取得专利权的范围由权利要求书限定，并且可包括本领域普通技术人员想到的其他示例。如果此类其他示例具有与权利要求书的字面语言没有区别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言具有微小差别的等效结构元件，则此类其他示例旨在落入权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种用于医用气体递送模块的方法，所述方法包括：
经由第一导管从管道气体供应源向气体递送系统供应医用气体；
测量所述第一导管中的所述医用气体的质量；
将所测量的质量与容许范围进行比较；
响应于所测量的质量在所述容许范围之外，切换到用于向所述气体递送系统供应所述医用气体的另选气体供应源并传送管道气体供应故障；以及
响应于所测量的质量在所述容许范围内，继续从所述管道气体供应源向所述气体递送系统供应所述医用气体。
2.根据权利要求1所述的方法，其中测量所述第一导管中的所述医用气体的所述质量包括经由联接在所述第一导管中的气体质量传感器测量所述质量，并且所述气体质量传感器是湿度传感器、烃传感器、氧气传感器和颗粒物传感器中的一者。
3.根据权利要求1所述的方法，其中从所述管道气体供应源向所述气体递送系统供应所述医用气体包括保持联接在所述第一导管中的第一阀打开并且保持联接在第二导管中的第二阀闭合，所述第二导管被构造成使所述医用气体从所述另选气体供应源流到所述气体递送系统。
4.根据权利要求3所述的方法，其中切换到所述另选气体供应源包括闭合所述第一阀以阻挡所述医用气体流过所述第一导管，同时打开所述第二阀以使得所述医用气体能够流过所述第二导管。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述医用气体是氧气，所述管道气体供应源包括氧气浓缩器，并且所测量的质量是氧气浓度，并且所述方法还包括：
进一步响应于所测量的氧气浓度在所述容许范围内，将所测量的氧气浓度传送到所述气体递送系统的控制器。
6.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述医用气体的特性、所测量的质量和所述管道气体供应源的构型中的至少一者来选择所述容许范围。
7.根据权利要求1所述的方法，其中传送所述管道气体供应故障包括发出可听通信。
8.根据权利要求1所述的方法，其中传送所述管道气体供应故障包括将电子通信传输到所述气体递送系统的控制器。
9.根据权利要求1所述的方法，其中传送所述管道气体供应故障包括将电子通信传输到远程网络。
10.一种用于医用气体递送模块的系统，所述系统包括：
第一导管，所述第一导管被构造成使医用气体从管道气体供应源流到气体递送系统；
第一阀，所述第一阀联接在所述第一导管中，所述第一阀在打开时使得气体能够从所述管道气体供应源流到所述气体递送系统，并且在闭合时阻挡气体从所述管道气体供应源流到所述气体递送系统；
至少一个气体质量传感器，所述至少一个气体质量传感器联接到所述第一阀上游的所述第一导管；
第二导管，所述第二导管被构造成使所述医用气体从另选气体供应源流到所述气体递送系统；
第二阀，所述第二阀联接在所述第二导管中，所述第二阀在打开时使得气体能够从所述另选气体供应源流到所述气体递送系统，并且在闭合时阻挡气体从所述另选气体供应源流到所述气体递送系统；和
控制器，所述控制器将可执行指令存储在非暂态存储器中，所述可执行指令在被执行时致使所述控制器：
经由所述第一导管从所述管道气体供应源向所述气体递送系统供应所述医用气体；
经由所述至少一个气体质量传感器测量所述第一导管中的所述医用气体的质量；
将所述至少一个气体质量传感器所测量的所述医用气体的质量与容许范围进行比较；
响应于所测量的质量在所述容许范围之外，切换到用于向所述气体递送系统供应所述医用气体的所述另选气体供应源并传送管道气体供应故障；以及
响应于所测量的质量在所述容许范围内，继续从所述管道气体供应源向所述气体递送系统供应所述医用气体。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述第一阀是在打开时断电并且在闭合时通电的常开螺线管致动阀，并且所述第二阀是在闭合时断电并且在打开时通电的常闭螺线管致动阀。
12.根据权利要求11所述的系统，其中致使所述控制器经由所述第一导管从所述管道气体供应源向所述气体递送系统供应所述医用气体的所述指令包括非暂态存储器中的另外可执行指令，所述另外可执行指令在被执行时致使所述控制器：
通过保持所述第一阀断电来保持所述第一阀打开；以及
通过保持所述第二阀断电来保持所述第二阀闭合。
13.根据权利要求11所述的系统，其中致使所述控制器切换到用于向所述气体递送系统供应所述医用气体的所述另选气体供应源的所述指令包括非暂态存储器中的另外可执行指令，所述另外可执行指令在被执行时致使所述控制器：
通过使所述第一阀通电来闭合所述第一阀，同时通过使所述第二阀通电来打开所述第二阀。
14.根据权利要求10所述的系统，所述系统还包括将所述医用气体递送模块流体联接到所述气体递送系统的第三导管，并且其中所述第一导管联接到所述第一阀下游的所述第三导管，并且所述第二导管联接到所述第二阀下游的所述第三导管。
15.根据权利要求10所述的系统，其中所述气体递送系统是麻醉机和呼吸机中的一者。
16.一种非暂态计算机可读介质，所述非暂态计算机可读介质包括指令，所述指令在被执行时致使处理器：
操作医用气体递送模块以经由所述医用气体递送模块的第一导管从管道气体供应源向气体递送系统供应医用气体；
操作联接到所述第一导管的气体质量传感器以测量所述第一导管中的所述医用气体的质量；
将所述气体质量传感器所测量的所述医用气体的质量与容许范围进行比较；
响应于所述气体质量传感器所测量的所述医用气体的质量在所述容许范围之外，操作所述医用气体递送模块以切换到用于向所述气体递送系统供应所述医用气体的另选气体供应源并传送管道气体供应故障；以及
响应于所测量的质量在所述容许范围内，继续操作所述医用气体递送模块以从所述管道气体供应源向所述气体递送系统供应所述医用气体。
17.根据权利要求16所述的计算机可读介质，其中为了操作所述医用气体递送模块以经由所述医用气体递送模块的所述第一导管从所述管道气体供应源向所述气体递送系统供应所述医用气体，所述指令在被执行时致使所述处理器：
保持联接在所述第一导管中的第一阀打开并且保持联接在第二导管中的第二阀闭合，所述第二导管被构造成使所述医用气体从所述另选气体供应源流到所述气体递送系统。
18.根据权利要求17所述的计算机可读介质，其中为了操作所述医用气体递送模块以切换到用于将所述医用气体供应到所述气体递送系统的所述另选气体供应源，所述指令在被执行时致使所述处理器：
闭合所述第一阀以阻挡所述医用气体流过所述第一导管，同时打开所述第二阀以使得所述医用气体能够流过所述第二导管。
19.根据权利要求16所述的计算机可读介质，其中为了传送所述管道气体供应故障，所述指令在被执行时致使所述处理器：
操作所述医用气体递送模块以发出可听警示；
将电子通信传输到所述气体递送系统的控制器；以及
将电子通信传输到远程网络。
20.根据权利要求16所述的计算机可读介质，其中为了将所述气体质量传感器所测量的所述医用气体的质量与所述容许范围进行比较，所述指令在被执行时致使所述处理器：
基于所述医用气体的特性、所述气体质量传感器所测量的所述医用气体的质量和所述管道气体供应源的构型中的至少一者来选择所述容许范围。
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