CN114364312A - 一种用于产生二氧化碳描记图的呼吸监测设备 - Google Patents

Abstract

已知当患者呼气时，会生成二氧化碳描计图，显示患者呼吸中的CO₂水平。该设备能够为患者产生二氧化碳描记图100，包括气流装置30，该气流装置30可布置成使得在患者的呼吸周期期间流入和流出患者的空气通过气流装置进行引导；CO₂监测仪(50)，用于重复确定气流装置内的空气中CO₂存在与否以及CO₂的水平；气流方向传感器(40)，用于区分空气流入患者、空气流出患者以及气流装置中的空气静止时期；处理器(70)，用于在显示器(90)上产生时间与CO₂水平关系的图表，其中显示器包括不同的图形质量(142、144、146)以区分流出患者的空气中的CO₂水平、两次呼吸之间的静止空气中的CO₂水平和流入患者内的空气中的CO₂水平。

Description

一种用于产生二氧化碳描记图的呼吸监测设备

本发明总体上涉及一种用于产生二氧化碳描记图的呼吸监测设备和一种用于患者的二氧化碳描记图的方法，并且发现其在人类和动物可能被麻醉期间在用于人类和动物的二氧化碳描记图领域特别有用，但是这并不是唯一的用途。

二氧化碳描记图包括用于监测呼吸中二氧化碳水平的设备。这些水平通常以图表形式显示。这些图表是实时生成的(或有约几秒钟的非常轻微的延迟)。这些图表向麻醉师或其他临床医生提供信息，使他们能够为患者提供更好的护理，并防止通过吸入富含二氧化碳的空气对患者造成可能出现的伤害。

已知的设备能够产生显示随时间变化的CO₂水平的二氧化碳描记图，但是没有关于空气移动方向或空气是否静止的信息。因此，患者可能正在吸入他们已经呼出的富含CO₂的空气，或者可能出现呼吸停止的小插曲，这两者均不能根据二氧化碳描记图来进行判定。

第一方面，本发明提供了一种用于为患者产生二氧化碳描记图的呼吸监测设备，包括气流装置，该气流装置可布置成使得在患者的呼吸周期期间流入和流出患者的空气通过气流装置引导；二氧化碳监测仪，用于重复确定所述气流装置内空气中是否存在二氧化碳以及二氧化碳的水平；一气流方向传感器，位于所述气流装置内，气流方向传感器用于提供区分空气流入患者、空气流出患者以及气流装置中的空气静止的时间段的数据；一处理器，用于在显示器上生成显示CO₂水平与时间的关系图，其中该显示包括不同的图形质量，以区分流出患者的空气中的CO₂水平，呼吸之间静止空气中的CO₂水平，以及流入患者体内的空气中的CO₂水平。

通过这种方式，临床医生可以目视检查与患者吸气、呼气和任何呼吸暂停相关的CO₂水平。临床医生可以目视检查患者的CO₂再呼吸程度。该显示器提供可简单地快速理解格式的信息，以便对可能危及生命的情况做出快速反应。

所述气流装置可以包括管或面罩和管。该管可以被布置成可直接插入患者的气道中，例如气管内插管。或者，可以使用面罩覆盖住患者的嘴和鼻孔，并且可以从面罩引出管，引导呼吸。

所述气流方向传感器可以包括压力传感器、温度传感器、微流传感器和声学传感器中的一种或多种。如果采用压力传感器，它可以通过附连到气流装置管中的两个孔的压差传感器检测气流方向，所述两个孔彼此线性布置，使得一个孔位于另一个孔的下游。孔可以通过管连接到传感器。考虑确定气流方向的其他方式。

所述处理器可以布置成根据所述气流方向传感器发送的信号确定气流方向。例如，如果使用压差传感器，一个孔中的压力高于另一个孔中的压力可指示正在呼气，反之则指示正在吸气。两孔之间的压力平衡可指示没有呼吸或几乎没有呼吸。

所述处理器可以被配置为显示第一采样时间从CO₂监测仪接收到的CO₂水平，以及第二采样时间从气流方向传感器接收到的气流方向数据。第一采样时间可以与第二采样时间相同。在这点上，第一采样时间和第二采样时间可能仅相隔几毫秒，但仍被认为是同时的。这可能发生在主流配置中，其中CO₂监测仪和气流方向传感器都位于同一气流装置内并且彼此相对靠近。然而，在CO₂监测仪位于与气流装置连接但不直接位于气流装置中的管中的侧流配置中，CO₂水平可能与较早时期的气流方向有关。换言之，两个读数之间可能存在延迟。在这点上，处理器可以被配置为显示比气流方向数据晚几秒从CO₂监测仪接收到的CO₂水平。

这可能会延迟到达CO₂监测仪的空气，以确保两组数据同时与相同的空气相关。

两个读数之间的延迟可能是10毫秒到30秒。

CO₂的水平可以在显示器上表示为气流中CO₂的百分比和/或CO₂的分压。

显示器可以包括不同的颜色以区分流出患者的空气中的CO₂水平、两次呼吸之间的静止空气中的CO₂水平以及流入患者的空气中的CO₂水平。例如，曲线下方的白色区域可用于表示呼气，黄色可表示没有气流，蓝色可表示吸气。其他颜色和颜色组合是可以考虑的。

气流方向传感器和CO₂监测仪可以组合在一个单元中。

第二方面，本发明提供了一种为患者制作二氧化碳描记图的方法，包括以下步骤：

(a)提供如第一方面所述的呼吸监测设备；

(b)布置气流装置以是在呼吸循环期间引导气流进入和离开患者；

(c)测量患者呼吸过程中的气流方向，以区分吸气、呼气和无气流；

(d)确定呼吸循环期间流入和流出患者的空气中CO₂存在与否以及CO2的水平；

(e)在显示器上显示CO₂水平与时间的关系图；

(f)为图表提供不同的图形质量，以区分在流出患者的空气中测量的CO₂、在两次呼吸之间的静止空气中测量的CO₂和在流入患者的空气中测量的CO₂。

通过这种方式，临床医生可以目视检查与患者吸气、呼气和任何呼吸暂停相关的CO₂水平。临床医生可以目视检查患者的CO₂再呼吸程度。该显示器提供可简单地快速理解的格式的信息，以便对可能危及生命的情况做出快速反应。

通过结合附图所述的以下具体实施方式，本发明的上述和其它特征、特点和优点将变得显而易见，其中附图通过示例的方式说明了本发明的原理。该描述仅作为示例，而不限制本发明的范围。以下附图标记指的是附图。

图1是显示用于产生二氧化碳描记图的设备的示意图；和

图2是一个示例二氧化碳描记图。

本发明将参照某些附图进行描述，但本发明不限于此，而仅受权利要求的限制。所描述的附图只是示意性的并且是非限制性的。每张附图可能不包括本发明的所有特征，因此不应被认为是本发明的一个实施例。在附图中，出于说明的目的，一些元件的尺寸可能被夸大并且未按比例绘制。尺寸和相对尺寸与本发明实践的实际缩减并不对应。

此外，说明书和权利要求中的术语第一、第二、第三等用于区分相似的元件，并不一定用于描述时间、空间、排序或任何其他方式的顺序。应当理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且能够以不同于本文描述或图示的其他顺序进行操作。同样，以特定顺序描述或要求保护的方法步骤可以理解为以不同顺序操作。

此外，说明书和权利要求中的术语顶部、底部、上方、下方等用于描述目的，并不一定用于描述相对位置。应当理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且能够在不同于本文描述或图示的其他方向上进行操作。

需要注意的是，在权利要求中使用的术语“包括”不应被解释为仅限于其后列出的手段；它不排除其他元素或步骤。因此，它被解释为指定所提及的所述特征、整体、步骤或组件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤或组件或其组。因此，表述“包括装置A和B的设备”的范围不应限于仅由组件A和B组成的设备。这意味着就本发明而言，设备的唯一相关组件是A和B。

类似地，应当注意，描述中使用的术语“连接”不应被解释为仅限于直接连接。因此，表述“连接到设备B的设备A”的范围不应限于其中设备A的输出直接连接到设备B的输入的设备或系统。这意味着A的输出和B的输入之间的路径可以是包括其他设备或装置的路径。“连接”可能意味着两个或多个元件直接物理或电接触，或者两个或更多个元件彼此不直接接触但仍相互协作或相互作用。例如，考虑无线连接。

在整个说明书中对“一个实施例”或“一个方面”的引用意味着结合该实施例或方面描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例或方面中。因此，在本说明书各处出现的短语“在一个实施例中”，或“在一个方面”不一定都指代相同的实施例或方面，而是可以指代不同的实施例或方面。此外，本发明的任何一个实施例或方面的特定特征、结构或特性可以以任何合适的方式与本发明的另一实施例或方面的任何其他特定特征、结构或特性组合，这对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。

类似地，应当理解，在描述中，本发明的各种特征有时在单个实施例、图或对其的描述中组合在一起，目的是简化发明内容并帮助理解各种发明方面中的一个或多个。然而，这种公开方法不应被解释为表明要求保护的发明需要的特征要比每条权要中明确说明的特征多。此外，任何单独的附图或方面的描述不应被认为是本发明的实施例。相反，如以下权利要求所反映的，创造性方面在于少于单个前述公开的实施例的所有特征。因此，具体实施方式之后的权利要求特此明确并入该具体实施方式中，每个权利要求独立作为本发明的单独实施例。

此外，如本领域技术人员将理解的，虽然本文描述的一些实施例包括其他实施例中包含的一些特征，但是不同实施例的特征的组合旨在落入在本发明的范围内，并且形成另外的实施例。例如，在以下权利要求中，可以以任何组合使用任何要求保护的实施例。

在本文提供的描述中，阐述了许多具体细节。然而，应当理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明的实施例。在其他情况下，为了不混淆对本描述的理解，没有详细示出公知的方法、结构和技术。

在本发明的讨论中，除非有相反的说明，否则参数的允许范围的上限或下限的替代值的公开，加上所述值之一比另一个更优选的指示，应被解释为隐含地表明，位于所述备选方案中更优选和次优选之间的所述参数的每个中间值本身优先于所述次优选值以及位于所述次优选值和所述中间值之间的每个值。

在某些情况下，“至少一个”一词的使用可能仅表示一个。在某些情况下，“任何”一词的使用可能意味着“所有”和/或“每个”。

现在将通过与示例性特征相关的至少一幅附图的详细描述来描述本发明的原理。很明显，在不脱离基本概念或技术教导的情况下，根据本领域技术人员的知识可以配置其他布置，本发明仅由所附权利要求的条款限制。

在图1中，显示了用于产生二氧化碳描记图的设备10的示意图。提供气管内插管30用于放置在患者的气管内。它通向T形接头36，在T形接头处它分叉成两个管32、34。一个管32允许来自麻醉机(未示出)的空气进入管30。另一个管34允许呼出的空气从系统中排出。阀可以布置在各种管30、32、34中，以控制通过其中的空气流动。

管30内的空气可以沿任一方向流动。

应当理解，可以提供面罩(未示出)来代替气管内插管，用于放置在患者的嘴部和鼻子上。

用于重复确定管30内的空气中的CO₂水平的CO₂监测仪50布置在该管中。CO₂水平通过连接装置60被引导到处理器70上。

该装置以“主流配置”示出，由此CO₂监测仪50布置在从面罩引出的管30中。应当理解，在替代的“侧流配置”(未示出)中，CO₂监测仪50可以布置在管中，该管从面罩引出的管30的一侧引出。

气流方向传感器40包括两个管41，它们可以是细孔的，从气管内插管30引出。这些管41包含与气管内插管30相同的流体(空气)。这些管通向用于确定这两个管内的流体(空气)中的压力差的设备42。该压力差的结果通过连接装置65传送到处理器70。

尽管示出了面罩20，但应当理解，可以使用气管内插管来代替这种面罩。

处理器70布置成根据由设备42传递给它的压力差来确定管30内的气流方向。处理器然后基于从压力传感器和CO₂监测仪接收到的信息产生用于产生二氧化碳描记图的数据信号。二氧化碳描记图显示在通过连接装置80连接到处理器70的VDU屏幕90上。

图2中示出了示例二氧化碳描记图100。y轴是监测空气中CO₂的百分比。x轴是时间。

左侧显示了CO₂的第一图表130。CO₂水平上升相对较快，在一段时间内保持相对恒定，然后相对快速下降。在VDU上，图表下方的区域135将显示为白色，表示气流方向从患者向外，因此患者呼出的空气包括该水平的CO₂。然而，从CO₂峰值到CO₂水平处于最低点时的最后部分137将被涂成蓝色，以指示患者正在吸气。可以看出，这部分是最小的并且可能与再次呼吸存在于双向管30中的呼出的CO₂有关。由于不存在CO₂，患者呼吸的剩余时间将由零百分比的蓝线表示(图中不可见)。

右侧显示第二图表140。同样，CO₂上升相对较快，在一段时间内保持相对恒定，然后相对快速下降。以类似的方式，图表下方的区域142将显示为白色，以指示气流方向从患者向外，因此患者呼出的空气包括该水平的CO₂。然而，这个白色区域仅延伸到图表140下总区域的大约60％。

区域144显示为紧邻白色区域142的右侧。这在VDU上将被染成黄色。这表明没有空气流动。它是由患者在呼气和吸气之间的停顿造成的。CO₂水平保持相对恒定，如该黄色区域144顶部的图表140的线的相对水平性质所示。该黄色区域144延伸图表140下方总面积的大约20％。

另一个区域146显示为紧邻黄色区域144的右侧。这在VDU上将被染成蓝色。这表明气流的方向是向内朝向患者，因此患者吸入了包括该水平CO₂的空气。该蓝色区域146在图表140下方延伸了总面积的大约20％。随着患者在不存在CO₂的情况下继续呼吸，CO₂水平下降相对较快。

如果无法确定气流方向，临床医生只会将右侧的图表视为一种颜色，并且无法确定显示的CO₂水平是否与吸气、呼气或两者之间的自然停顿有关。

通过能够确定气流方向并将其显示在二氧化碳描记图上，临床医生可能能够采取措施防止患者吸入含有可能对患者有害的CO₂水平的空气。

Claims (12)

1.一种用于为患者产生二氧化碳描记图的呼吸监测设备，包括气流装置，该气流装置可布置成使得在患者的呼吸周期期间流入和流出患者的空气通过老实说气流装置引导；一二氧化碳监测仪，用于重复确定所述气流装置内空气中是否存在二氧化碳以及二氧化碳的水平；一气流方向传感器，位于所述气流装置内，所述气流方向传感器用于提供区分空气流入患者、空气流出患者以及所述气流装置中的空气静止的时间段的数据；一处理器，用于在显示器上生成显示CO₂水平与时间的关系图，其中所述显示器包括不同的图形质量，以区分流出患者的空气中的CO₂水平，呼吸之间静止空气中的CO₂水平，以及流入患者体内的空气中的CO₂水平。

2.根据权利要求1所述的呼吸监测设备，其特征在于，所述气流装置包括管或面罩和管。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的呼吸监测设备，其特征在于，所述气流方向传感器包括压力传感器、温度传感器、微流量传感器和声学传感器中的一种或多种。

4.根据前述权利要求中任一项所述的呼吸监测设备，其特征在于，所述处理器布置成根据由所述气流方向传感器发送的信号来确定所述气流方向。

5.根据前述权利要求中任一项所述的呼吸监测设备，其特征在于，所述处理器被配置为显示在第一采样时间从所述CO₂监测仪接收到的CO₂水平，以及在第二采样时间从所述气流方向传感器接收到的气流方向数据。

6.根据权利要求5所述的呼吸监测设备，其特征在于，所述第一采样时间与所述第二采样时间相同。

7.根据权利要求5所述的呼吸监测设备，其特征在于，所述第一采样时间晚于所述第二采样时间。

8.根据权利要求7所述的呼吸监测设备，其特征在于，所述第一采样时间比所述第二采样时间晚10毫秒至30秒。

9.根据前述权利要求中任一项所述的呼吸监测设备，其特征在于，CO₂的水平在所述显示器上表示为所述气流中CO₂的百分比和/或CO₂的分压。

10.根据前述权利要求中任一项所述的呼吸监测设备，其特征在于，所述显示器包括不同的颜色以区分流出患者的空气中的CO₂水平、两次呼吸之间的静止空气中的CO₂水平以及流入患者的空气中的CO₂水平。

11.根据前述权利要求中任一项所述的呼吸监测设备，其特征在于，所述气流方向传感器和所述CO₂监测仪组合在单个单元中。

12.一种为患者制作二氧化碳描记图的方法，包括以下步骤：

(a)提供如前述权利要求中任一项所述的呼吸监测设备；

(b)布置所述气流装置以是在呼吸循环期间引导气流进入和离开患者；

(c)测量患者呼吸过程中的气流方向，以区分吸气、呼气和无气流；

(d)确定所述呼吸循环期间流入和流出患者的空气中CO₂存在与否以及CO2的水平；

(e)在显示器上显示CO₂水平与时间的关系图；

(f)为图表提供不同的图形质量，以区分在流出患者的空气中测量的CO₂、在两次呼吸之间的静止空气中测量的CO₂和在流入患者的空气中测量的CO₂。

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