KR101524100B1 - 호흡 가스 전달과 공유 시스템 및 방법 - Google Patents

호흡 가스 전달과 공유 시스템 및 방법 Download PDF

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더 리서치 파운데이션 오브 스테이트 유니버시티 오브 뉴욕
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Abstract

본 발명은 벤틸레이터로부터 분리 장치로 전달되는 가스의 전달 조건이 1명 이상의 환자에 공급되고 같거나 다른 공급 조건을 갖는 호흡 가스의 전달을 구동할 수 있는 1명 이상의 환자로부터 벤틸레이터를 분리하는 장치, 시스템, 및 방법을 제공한다. 일실시형태에서, 분리 장치는 하우징과 이동가능한 부분을 가질 수 있다. 이동가능한 부분은 하우징에 결합될 수 있고, 이동가능한 부분은 이 부분의 제 1 측 상의 환자측과 이 부분의 제 2 측 상의 작동측을 가질 수 있다. 분리 장치는 작동측 상에 입구 압력 레귤레이터 및/또는 환자측 상에 배기 압력 레귤레이터를 포함할 수 있다. 이들 레귤레이터는 환자에 전달되는 호흡 가스의 전달 조건(압력과 양을 포함하지만, 이들에 제한되지 않음)을 변경할 수 있다.

Description

호흡 가스 전달과 공유 시스템 및 방법{BREATHING-GAS DELIVERY AND SHARING SYSTEM AND METHOD}
관련 출원의 교차 참조
본 출원은 2007년 8월 22일에 출원된 제60/957,383호와 2007년 12월 17일에 출원된 제61/014,312호의 미국 가특허 출원 일련 번호에 대한 우선권의 이익을 주장하고, 그 공개는 여기에 참조문헌으로 포함되어 있다.
본 발명은 환자 벤틸레이터(ventilator)에 관한 것이다. 본 발명은 환자 벤틸레이터와 결합되는 하나 이상의 분리 장치를 포함할 수 있고, 이것은 1명 이상의 환자에게 호흡 가스를 제공하는데 사용될 수 있다.
여기서 "벤틸레이터"란 용어는 다양한 고주파 벤틸레이터를 포함하는 레스피레이터와 벤틸레이터를 집합적으로 언급하는 것이다. 병원에서, 환자는 그들이 스스로 호흡할 수 없을 때 벤틸레이터의 도움이 필요할 수 있다. 벤틸레이터는 고가 장비이고, 결과적으로 병원은 과다한 벤틸레이터를 갖지 않으려는 경향이 있다. 유행병은 비교적 드물지만, 잠재적으로 대량의 사상자가 발생한다. 지난 세기에서 3번의 인플루엔자 유행병이 있었고, 지난 400년 동안 32번으로 산정된다. 인플루엔자 H5N1의 돌연변이 형태에 의한 원인 등의 유행병 발생의 경우에, 아시아 전체에 걸쳐서 야생 조류와 자국 조류에 이미 풍토성이 있고, 벤틸레이터가 필요한 다수의 환자가 이용가능한 공급을 초과할 것이다. 부족한 양의 산정은 30% ~ 200% 이상의 벤틸레이터가 유행병 상황에 필요할 것이라는 것을 나타내고 있다. 그러한 부족 동안, 의사는 한 명의 환자에 의해 벤틸레이터의 이용을 종료하는 불쾌한 결정과 직면하게 될 것이고, 다른 환자는 그것을 이용하거나 필요한 새로운 환자로부터 벤틸레이터 지원을 억제할 것이다. 어떤 상황에서, 벤틸레이터의 이용을 제공하는 것을 종료 또는 실패하면, 일시적일지라도 환자에 대해 연장된 회복 시간이 걸리고, 환자를 손상하거나 환자의 생명의 손실을 가져올 것이다.
1개의 벤틸레이터는 동시에 몇몇 환자를 지원하는데 이용될 수 있으므로 치료될 수 있는 환자의 수를 증가시키지만, 기존 기술은 2차 오염을 방지하지 않는다. 즉, 환자가 기존 기술을 사용하는 벤틸레이터를 공유할 때, 1명의 환자에 의해 운반된 질병, 박테리아, 및 바이러스가 다른 환자에 의해 사용되는 환경과 장비를 오염시킬 수 있고, 직접 다른 환자에게 전달될 수 있다는 것을 말한다. 또한, 벤틸레이터를 공유하기 위한 기존 기술은 어떠한 기계도 각 환자의 레스피레이터 필요, 예를 들면 개인화된 1회 환기량, 피크 압력, 산소 농도, 및 호기말 양압("PEEP") 등을 분리해서 수용하도록 제공되지 않기 때문에, 각 개개 환자의 분리된 레스피레이터 지원 필요를 수용할 가능성을 엄격하게 제한한다.
2명 이상의 환자 중 벤틸레이터의 무균의 공유를 하게 하는 재호흡 회로의 이용에 아무런 사전 설명이 없다. 미국 특허 No. 6,675,799("'799 특허")는 1명의 환자를 그/그녀의 벤틸레이터, 간호자, 및 환경으로부터 분리하도록 한 재호흡 장치를 기재하고 있다. 그러나, '799 특허는 1개의 벤틸레이터를 이용하는 동시에 1명의 환자 이상을 환기하는 방법을 개시하지 않고 있다. '799 특허는 (1) 공유되는 벤틸레이터에 의해 장치에 공급되는 용적 이하의 환자의 1회 환기량을 줄이는 방법, (2) 공유되는 벤틸레이터에 세팅되는 이하의 피크 기도 내압을 한정하는 방법, (3) 벤틸레이터를 공유하는 환자의 산소 농도를 개별화하는 방법, (4) 공유되는 벤틸레이터에 의해 세팅되는 이상의 PEEP를 증가시키는 방법, 또는 (5) 몇몇 환자가 벤틸레이터를 공유할 때 산소를 보존하는 방법을 지정하지 않고, 그 모두는 공유된 환기 동안 환자 세팅의 구별에 필수적일 수 있다. 대조적인 방법으로, 본 발명에 의한 분리 장치는 호흡 가스의 전달 조건을 변경할 수 있는 능력을 가져서, 몇몇 환자 중에 공유될 수 있는 벤틸레이터를 사용하여 수용하는 호흡 가스 환자의 특성을 개별화한다. 호흡 가스가 디스포저블(disposable) 장치를 사용하여 환자에게 제공될 수 있는 조건을 변경하는 가능성은 정교함이 작은 저렴한 벤틸레이터가 양호하게 정의된 압력, 용적, 및 산소 농도 특성을 갖는 호흡 가스를 환자에게 전달하도록 한다.
또한, 벤틸레이터는 압축된 가스의 공급을 사용함으로써 작동하여 환자의 기도에 압력을 증가시킴으로써 환자의 폐를 기계적으로 환기한다. 통상적으로, 벤틸레이터는 환자의 필요에 따라 다양한 비율로 압축된 공기와 압축된 산소 모두를 요구한다. 유행병 대비를 위해 비축 등의 저비용 벤틸레이터는 공급된 가스를 효과적으로 사용하지 않게 할 수 있다. 이 비효율은 병원에서 기계적인 컴프레서가 현장에서 압입된 공기의 지속적인 공급을 발생하도록 이용될 수 있어서 압축된 공기에 관해서 불합리하므로 압축된 공기의 부족은 유행병 동안에도 예상되지 않는다. 그러나, 압축된 산소는 현장 외에 위치되는 가스 공급기에 의해 대개 발생하고, 일반적으로 탱크에 압축된 산소 또는 액체 산소로서 병원에 제공된다. 유행병 중에, 압축된 그리고 액체 산소 양쪽의 부족이 예상된다. 산소 집선 장치는 자연 호흡 환자에 대해 산소를 발생하도록 이용될 수 있지만, 통상의 산소 집선 장치에 의해 발생될 수 있는 더 높은 압력으로 압입된 가스 유입을 요구하기 때문에 대부분의 벤틸레이터에 이용될 수 없다. 따라서, 폐 팽창과 효율적인 재호흡 장치에 전력을 공급하여 압축된 공기만을 사용함으로써 기계적인 환기에 대해 요구되는 산소의 양을 줄이는 환자에게 산소를 제공하는 시스템을 갖는 이점이 있을 수 있다. 어떠한 장치도 가압된 산소의 예상된 부족 또는 더 향상된 벤틸레이터의 부족 동안에 대처하기 위해 저비용 벤틸레이터를 사용할 때 이용가능한 산소를 보존하도록 사전에 기술되지 않았다. 산소를 보존하기 위한 재호흡 장치의 이용은 이러한 필요를 충족시키도록 할 것이다.
대형 재난 동안, 디스포저블 분리 장치를 배치하여 산소를 보존하고 저비용이고 간단한 산소 소비 벤틸레이터를 적절하게 전환하여 더 정교한 산소 보존, 분리 벤틸레이터가 생명을 살릴 것이다. 이것은 '799 특허에 의해 예상될 수 없다.
본 발명은 1명 이상의 환자로부터 벤틸레이터를 분리하기 위한 장치로 구체화될 수 있다. 그러한 장치는 하우징과 이동가능한 부분을 가질 수 있다. 이동가능한 부분은 하우징에 결합될 수 있고, 상기 부분의 환자측과 상기 부분의 작동측을 갖는다. 벤틸레이터는 부분의 작동측에 하우징에 접속될 수 있어 벤틸레이터가 상기 부분을 이동시킬 수 있다. 분리 장치는 작동측에 입구 압력 레귤레이터 및/또는 환자측에 배기 압력 레귤레이터를 포함할 수 있다. 이러한 레귤레이터는 환자에 공급되는 호흡 가스의 전달 조건(압력 및 용적이 한정되지 않음을 포함)을 변경할 수 있다.
본 발명은 벤틸레이터와 2개 이상의 분리 장치를 포함할 수 있는 시스템으로 구체화될 수 있고, 상술된 바와 같이 유사하게 될 수 있다. 그러한 시스템은 벤틸레이터를 이용하는 한명 이상의 환자에게 호흡 가스를 제공하도록 이용될 수 있다. 이 실시형태의 시스템에서, 입구 압력 레귤레이터 및/또는 배기 압력 레귤레이터는 그 또는 그녀의 필요에 의한 각 환자에게 공급되는 호흡 가스의 전달 조건이 개별적으로 사용될 수 있다.
본 발명은 벤틸레이터를 이용하는 방법으로 구체화되어, 벤틸레이터와 2개 이상의 분리 장치의 방법으로 2명 이상의 환자의 호흡 가스를 제공한다. 분리 장치는 상술된 것과 유사할 수 있고, 입구 및/또는 배기 압력 레귤레이터를 포함하여 그 또는 그녀의 필요에 의한 각 환자에 호흡 가스의 전달 조건을 개별화할 수 있다.
본 발명은 벤틸레이터의 성능을 높이기 위한 방법으로서 구체화될 수 있다. 이 실시형태의 방법은 상술한 것과 유사한 벤틸레이터와 분리 장치를 사용할 수 있고, 입구 압력 레귤레이터 및/또는 배기 압력 레귤레이터를 포함하여 환자에게 공급되는 호흡 가스의 전달 조건을 변경한다.
본 발명의 특성과 목적의 더 충분한 이해를 위해, 참조 문헌이 첨부 도면과 이후의 기재에 의해 이루어질 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 장치의 도면이며;
도 2는 본 발명의 실시형태에 의한 시스템의 개략도이며;
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 의한 시스템을 나타내는 개략도이며;
도 4는 도 2의 실시형태의 상세한 설명을 나타내는 개략도이며;
도 5는 입구 압력 레귤레이터의 한 형태의 도면이며;
도 6은 본 발명의 실시형태에 의한 장치의 압력 측정 지점을 나타내는 도면이며;
도 7A는 밀폐(폐쇄) 구성에 나타낸 스탈링 레지스터(Starling resistor)의 도면이며;
도 7B는 개방 구성에 나타낸 스탈링 레지스터의 도면이며;
도 8은 본 발명의 다른 실시형태에 의한 호흡 속도계를 갖는 장치의 도면이며;
도 9는 본 발명의 다른 실시형태에 의한 벨로스를 사용하는 장치의 도면이며;
도 10은 PEEP 밸브에 대해 다른 위치를 나타내는 본 발명의 다른 실시형태에서 환기 경로와 하우징의 일부의 상세한 설명도이며;
도 11은 본 발명에 의한 방법을 나타내는 흐름도이고;
도 12는 본 발명의 다른 실시형태에 의한 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명은 한명 이상의 환자로부터 벤틸레이터를 분리하기 위한 장치로서 구체화될 수 있다. 도 1은 본 발명에 의한 분리 장치(10)를 나타낸다. 분리 장치(10)는 이동가능한 부분(16)에 대해 배치되는 하우징(13)을 가질 수 있다. 이동가능한 부분(16)은 하우징(13)에 결합될 수 있고, 이동가능한 부분(16)의 환자측(22)과 이동가능한 부분(16)의 작동측(25)을 갖는다. 이동가능한 부분(16)은 플렉시블 백의 형태일 수 있다. 분리 장치(10)는 작동측(25)과 유체 연결되는 입구 압력 레귤레이터(82)를 포함할 수 있다. 입구 압력 레귤레이터(82)는 작동측(25)에 지급되는 호흡 가스의 압력을 조절할 수 있다. 입구 압력 레귤레이터(82)는 소망하는 최대값("피크 압력")으로 작동측(25)에 압력을 제한할 수도 있다. 분리 장치(10)는 이동가능한 부분(16)의 환자측(22)과 유체 연결되는 배기 압력 레귤레이터(84)를 포함할 수 있다. 배기 압력 레귤레이터(84)는 호기(呼氣) 동안 환자측(22)과 하우징(13)에서 압력을 조절할 수 있고, 예를 들면 환자측(22)에 하우징(13)으로부터 가스의 유출을 제한함으로써 벤틸레이터의 그것과는 다른 환자측(22)에 PEEP를 조절하도록 이용될 수 있고, 따라서 벤틸레이터에 세팅될 수 있는 것보다 더 높은 말단 호기를 유지한다.
하우징(13)은 벤틸레이터(29)와 공기 유통되도록 장착될 수 있는 작동측(25)과 유체 연결되는 벤틸레이터 오리피스(28)를 가질수도 있다. 하우징(13)은 환자와 공기 유통되도록 장착될 수 있는 환자측(22)과 유체 연결되는 환자 흡기 오리피스(31)를 가질 수도 있다. 하우징(13)은 프레쉬 흡기 가스(80)의 소스와 공기 유통되도록 장착되는 환자측(22)과 유체 연결되는 바이어스 유입 오리피스(36)를 가질 수도 있다. 하우징(13)은 환자측(22)과 유체 연결되는 호기 리턴 오리피스(36)를 가질 수도 있다. 분리 장치(10)는 재호흡 동안 환자에게 리턴되는 가스의 CO2 레벨을 줄이도록 환자측(22)에 유체 연결되는 CO2 스크러버(55)를 포함할 수도 있다. 그러한 스크러버(55)는 하우징(13)으로부터 호흡 가스가 흡기 중 환자에게 스크러버(55)를 통해 플로잉 및/또는 환자로부터 호흡 가스가 호기 중 하우징(13)에 스크러버(55)를 통해서 흐르도록 위치될 수 있다. 도 4는 호기 라인(96)을 통해 "환자 1"에 접속되는 스크러버(55)와 흡입 라인(98)을 통해 "환자 2"에 접속되는 다른 스크러버(55)를 묘사한다.
도 2는 본 발명이 호흡 가스 공유 시스템(15)으로서 실시될 수 있는 것을 나타낸다. 그러한 시스템(15)에서, 벤틸레이터(29) 및 2개 이상의 분리 장치(12)가 제공되었다. 벤틸레이터(29)는 환기 경로(42)를 통해서 각 분리 장치(12)의 입구(16)에 접속될 수 있다. 분리 장치(12)는, 예를 들면 '799 특허에 개시된 형태, 또는 상술된 형태로 당업계에 알려진 다수의 형태일 수 있다. 도 3은 4개의 분리 장치(12)가 도시된 호흡 가스 공유 시스템(17)의 다른 실시형태를 개략적으로 나타낸다. 환자는 각 분리 장치(12)로 구성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시형태에 의한 호흡 가스 전달 시스템(20)을 나타낸다. 이 도면의 시스템(20)은 1개의 벤틸레이터(29)에 의해 환기되고, 기능이 상술된 바와 같은 2개의 분리 장치(40)를 사용하는 2명의 환자를 나타낸다. 각 하우징(13)은 원피스 이상으로 구성될 수 있고, 예를 들면 환자측(22)에 하우징(13)의 일부는 원피스 이상일 수 있고, 작동측(25)의 일부는 다른 피스일 수 있다. 환자측(22)에 하우징(13)의 일부는 프레쉬 가스원(80)로부터 프레쉬 가스를 수용할 수 있다. 프레쉬 가스는 프레쉬 가스 컨트롤러(78)에 의해 컨트롤될 수 있고, 프레쉬 가스는 컨디셔너(99)에 의해 변경될 수 있다. 컨디셔너(99)는, 예를 들면 증발기, 분무기, 배합기, 믹서, 가습기, 또는 이런 장치의 어떠한 조합일 수 있다. 도 4는 환자는 재호흡 회로에 접속될 수 있고, 재호흡 회로는 체크 밸브(66, 63)와 CO2 스크러버(55)를 포함할 수 있는 것을 나타낸다.
작동 중에 벤틸레이터(29)는 (1) 피크 압력과 소망하는 말단 호기 압력("압력 모드"); 또는 (2) 소망하는 1회 환기량과 말단 호기 압력("용적 모드") 중 하나를 제공하도록 세팅될 수 있다. 압력 모드 작동 중에 분리 장치(40)는 벤틸레이터(29) 피크 압력과 말단 호기 압력이 제공될 수 있고, 환자는 그들의 흉부 적합성에 의해 결정되는 1회 환기량을 얻을 수 있다. 하나 이상의 분리 장치(40)(그러므로 한명 이상의 환자)는 압력-모드에서 벤틸레이터(29)에 접속된 후, 어떤 특정한 환자는 환자의 흉부 적합성에 의해 결정되는 1회 환기량을 수용할 수 있다. 그러나, 그러한 경우에 환자에 공급되는 1회 환기량은, 예를 들면 피크 압력이 특정한 환자에 대해 너무 낮은 1회 환기량일 수 있고, 따라서 그 환자에게 충분한 산소를 공급하지 않거나, 충분한 이산화탄소를 제거하여 그 환자에 대해 적합하지 않을 수 있다. 그러한 상황을 피하기 위해 피크 압력이 적절하게 환기되도록 선택될 수 있고, 그 중에서 가장 경직된 폐가 환기되고, 피크 압력은 일부 안전 상한 제한(예를 들면, 물의 35 ~ 50㎝)을 초과하지 않는다.
특정한 분리 장치(10)에 전달되는 피크 압력은 벤틸레이터(29)를 분리 장치(10)에 접속할 수 있는 환기 경로(42)를 부분적으로 또는 완벽하게 차단할 수 있는 입구 압력 레귤레이터(82)(도 1)를 이용하여 벤틸레이터(29) 피크 압력 이하로 감소될 수 있다. 도 5는 플렉시블 튜브(88)에 대해 작동하도록 벤틸레이터 경로 차단 캘리퍼(86)를 사용하는 그러한 입구 압력 레귤레이터(82)를 나타낸다. 조절가능한 신호는, 예를 들면 압력 변환기(87)에 의해 입구 압력 레귤레이터(82)에 제공될 수 있다. 이 입구 압력 레귤레이터(82)의 재개방은, 예를 들면 하류의 압력 변환기(45)에 의해 측정될 수 있는 분리 장치(10) 아래의 벤틸레이터(29) 압력의 떨어짐에 응답하여 다음의 신호에 의해 초기화될 수 있다. 벤틸레이터(29) 압력[분리 장치(40)의 그 이하]의 떨어짐은 입구 압력 레귤레이터(82)가 튜브(88)를 폐쇄하면 프리 세팅 벤틸레이터(29) 호기 사이클의 개시에 발생할 수 있다.
본 발명의 시스템(20)에서, 벤틸레이터(29)는 분리 장치(40)를 통해 1명 이상 환자의 폐의 호흡 사이클을 세팅하고 기계적인 환기를 작동하기 위한 타이밍 장치로서 제공될 수 있다. 이런 이유로 벤틸레이터(29)는 분리 장치(40)가, 예를 들면 환자 1회 환기량, 피크 기도 내압, 및 PEEP 등의 환자 특정 파라미터 등을 컨트롤할 수 있기 때문에 비싸거나 진보된 장치일 필요가 없다. 따라서, 벤틸레이터(29)는 다른 것들, 기계적인 벤틸레이터, 구급용 백 등의 매뉴얼 벤틸레이터, 또는 단지 일정 양성 기도 내압을 공급하는 지속적 양성 기도 내압("CPAP") 장치 중 하나일 수 있는 것이 이해될 것이다.
특히, 고가 모델 이하의 벤틸레이터(29)가 가스의 큰 용적을 이용하여 환기 기능을 수행할 것이다. 또한, 이런 장치는 벤틸레이터에 제공되는 가스 중 일부가 새기 쉽거나 다른 비효율 때문에 손실될 수 있다는 점에서 "새기 쉽게"되어서, 환자에게 완전하게 공급되지 않을 수 있다. 벤틸레이터는 산소에 의해 공급되는 가스가 공급될 때, 누설은 공급 부족이 될 수 있는 리소스인 이 보충 산소의 비효율적 이용의 원인일 수 있다. 본 발명의 시스템(20)은 벤틸레이터(29)가 컴프레서로부터 실내 공기를 이용하여 분리 장치(40)에서 부분(16)을 이동시킨다. 이것은 가압된 공기와 가압된 산소 양쪽을 잠재적으로 비효율적인 벤틸레이터(29)에 공급할 필요를 경감할 수 있으므로 벤틸레이터(29)를 사용할 때 분리 장치(40)의 이용 없이 환자를 직접 환기하도록 요구할 수 있다. 벤틸레이터(29)에서 가압되지 않은 공기를 사용하여 분리 장치(40)에 부분(16)을 이동시킬 때 각 환자의 산소 필요는 산소가 더 효과적으로 이용될 수 있는 각 분리 장치(40)에 직접 보충 산소를 제공함으로써 충족될 수 있다. 프레쉬 가스원(80)는 액체 산소 탱크, 압축된 가스 실린더, 또는 산소 농축기로부터 산소를 공급하기 위한 시스템을 포함할 수 있다. 프레쉬 가스 유량은 각 분리 장치(40)에 대해 독립적으로 선택될 수 있다. 프레쉬 가스 유량은 밀폐된 벤틸레이터 경로 차단 캘리퍼(86)로 최선의 피크 압력으로 폐의 충전을 완료하도록 선택될 수 있다. 그렇게 하기 위해, 차단 캘리퍼(86)는 벤틸레이터(29)가 환자에 흡입 가스를 전달하도록 이용될 수 있고, 벤틸레이터(29)가 소정의 압력, 예를 들면 피크 압력에 도달할 때 개방 상태로 남아있을 수 있고, 차단 캘리퍼(86)는 밀폐된 후 프레쉬 가스 흐름은 벤틸레이터(29)에 의해 추진되는 것 이상의 1회 환기량을 증대시키도록 이용될 수 있다.
컨디셔너(99)는, 예를 들면 산소와 공기를 혼합하는 배합기이고, 환자측(22)에 분리 장치(40)의 일부에 공급되는 가스의 산소 농도를 구별할 수 있다. 재호흡 회로는 환자측(22)에 분리 장치(40)의 일부를 들어가는 프레쉬 가스를 더 완벽하게 이용하도록 채용될 수 있다. 재호흡 회로의 사용은 시스템(20)이 낮은 프레쉬 가스 유량을 사용할 수 있고, 그렇지 않으면 요구되는 일부에 산소의 이용을 줄일 수 있다.
말단 호기 압력을 컨트롤하기 위해, 입구 압력 레귤레이터(82)에 대한 신호는 배기 압력 레귤레이터(84)(도 1 및 6 참조)를 컨트롤하고 가스 배기 라인(72)(도 1 및 2 참조)을 차단하며 흡기 동안 환자측(22)에 분리 장치(10, 40)의 일부로부터 가스 소모를 방지하는데 이용될 수 있다. 대안으로, 스탈링 레지스터는 환자측(22)에 분리 장치(10, 40)의 일부로부터 가스의 릴리스를 조절하기 위해 이용될 수 있으므로 그러한 스탈링 레지스터가 접속되어 분리 장치(10, 40) 내의 압력은 배기를 위해 환자측(22)에 분리 장치(10, 40)의 일부를 남기도록 벤틸레이터 회로 내에서 압력을 초과해야 한다. 도 7A 및 7B는 각각 개폐 구성인 그러한 스탈링 레지스터(46)를 나타내고, 레지스터 입구(47)로부터 레지스터 출구(48)로의 가스 흐름은 컨트롤 라인(49)에서 압력에 의해 컨트롤된다. 사용 중에 스탈링 레지스터(46)의 레지스터 입구(47)는 환자측(22)에서 분리 장치(10, 40)의 일부에 접속될 수 있고, 레지스터 출구(48)는 가스 배기 라인(72)에 접속될 수 있고, 컨트롤 라인(49)은 하우징(13)과 입구 압력 레귤레이터(82) 사이의 벤틸레이터 경로(42)에 접속될 수 있다. 스탈링 레지스터 또는 캘리퍼 전 또는 후에 위치되는 수동으로 조정가능한 PEEP 밸브(89)는 벤틸레이터(29)에 의해 그 세팅을 초과하도록 환자의 PEEP를 수정할 필요가 있을 때, 벤틸레이터(29)에 그 세팅 이상의 업 레귤레이팅 PEEP에 이용될 수 있다. 이것은 공급된 1회 환기량의 일관성을 보증하고, 다음 흡입 전에 작동측(25)에 분리 장치(10, 40)의 일부의 배출 촉진의 추가적인 이점을 가질 수 있다. 도 10에 나타낸 대안의 실시형태에서, PEEP 밸브는 벤틸레이터 경로(42)에 위치될 수 있다.
도 6에 나타낸 실시형태에서, 이용가능한 부분(16)의 환자측(22)의 압력(P3)과 이동가능한 부분(16)의 작동측(25)의 압력(P2) 사이의 특정한 압력 차이가 측정될 수 있고, 그 후 역치값은 벤틸레이터 경로(42)를 차단함으로써 벤틸레이터(29)로부터 분리 장치(50)에 가스 유입을 줄이는 트리거 이벤트에 이용될 수 있으므로, 환자의 1회 환기량과 말단 흡기 압력을 세팅한다. 그러한 압력 차이는 예를 들면, 2개 단부를 갖는 테더(tether)(34) 등의 위치 바이어서(biaser)에 의해 야기될 수 있으며 단부 중 제 1 단부는 이동가능한 부분(16)에 접속되고, 단부 중 제 2 단부는 하우징(13)에 접속된다. 또한, 상기 부분에 걸친 압력 차이를 생성하는 것에 더하여, 위치 바이어서는 복원력을 생성하여 이동가능한 부분(16)을 그 남아있는 형상과 위치로 리턴할 수 있다. 다른 실시예에서, 이동가능한 부분(16)에 걸친 압력 차이, 및 복원력은, 예를 들면 이동가능한 부분(16)이, 예를 들면 라텍스 등의 탄성 재료 등을 포함하는 재료로 이루어지면 이동가능한 부분(16) 또는 그 부착물의 탄성 특성에 의해 생성될 수 있다. 이동가능한 부분(16)에 걸친 압력 차이는 컨트롤 프레쉬 가스 컨트롤러(78) 또는 입구 압력 레귤레이터(82)를 컨트롤하도록 이용될 수 있다. 일반적으로, 그러한 복원력에 의해 발생된 압력 차이는 이동가능한 부분(16)의 변위량에 비례하므로 1회 환기량의 적절한 인디케이터이다. 벤틸레이터 유출 사이클의 개시를 수반하는 벤틸레이터(29)(P1)로 떨어지는 다음의 압력은 입구 압력 레귤레이터(82)의 재개되는 신호에 이용될 수 있는 입구 압력 레귤레이터(82)에 걸친 압력 차이를 생성한다.
공기 누설은 환자에 발생될 수 있거나, 예를 들면 기관내 튜브 근처의 기도 연결에 발생될 수 있다. 환자측(22)에서 압력(P3)은 환기 경로(42)가 폐쇄되는 동안에 환자측(22) 또는 환자 연결 근처에 공기 누설을 검출하거나 응답하도록 이용될 수 있다. 재호흡 회로를 사용할 때, 공기 누설은 환자측(22) 압력의 손실을 방지하기 위해 프레쉬 가스 플로우 보충을 위한 필요를 생성할 수 있다. 환자측(22)의 압력(P3)이 센싱되어 소망하는 값과 비교될 수 있다. 압력(P3)이 소망하는 값 이하일 때, 환기 경로(42)가 폐쇄되는 동안에 공기 누설이 지시될 수 있고, 프레쉬 가스 흐름이 프레쉬 가스 유입 컨트롤러(78)의 신호에 의해 증가될 수 있다. 이 메커니즘은 기계적인 환기의 새로운 모드이고, "누설 보충, 압력 조절, 용적 컨트롤"의 용어가 최선일 것이다.
부분(16)의 환자측(22)의 압력(P3)은 벤틸레이터(29)의 압력(P1)이 센싱되어 비교할 수 있고, 예를 들면 스탈링 레지스터를 포함할 수 있는 배기 압력 레귤레이터(84)의 방법에 의해 차단 타이밍과 배출로의 재개방을 컨트롤한다. 예를 들면, 배기 압력 레귤레이터(84)가 폐쇄 상태에 있고, 공급이 측정됨에 있어서 압력(P1) 이하가 된 후의 압력(P3)은 압력(P1)보다 크게 되고, 그 후 벤틸레이터 호기 사이클이 지시될 수 있고, 활성화 신호는 배기 압력 레귤레이터(84)에 보내져 배기 압력 레귤레이터(84)를 개방하도록 될 수 있다.
프레쉬 가스 유입 및/또는 벤틸레이터 비접속 알람을 포함하는 다른 기능은, 압력(P1, P2, 및 P3) 또는 서로 이런 압력의 관계에 의해 트리거될 수 있다. 예를 들면, 어떠한 압력(P1, P2, 또는 P3)은 압력이 0psig 이상 또는 이하인 기간 동안 0psig로 되면, 그 후 알람은 벤틸레이터가 접속되지 않거나 셧오프될 수 있음을 지시하도록 소리를 발생할 수 있다. 위치 바이어서(34)를 사용할 때, 스트레인 게이지는 압력 차이보다 위치 바이어서(34)의 테더의 텐션에 의거한 이러한 기능을 트리거하도록 이용될 수 있다. 도 10은 압력 변환기(87, 43, 41)가 각각의 P1, P3, 및 P2와 P3 사이의 차이를 측정하도록 위치될 수 있는 실시예를 나타내는 환기 경로(42)와 하우징(13)을 예시한다.
도 8은 호흡 속도계(85)를 갖는 본 발명의 분리 장치(90)를 예시한다. 호흡 속도계(85)는 작동측(25)과 공기 유통될 수 있고, 입구 압력 레귤레이터(82)와 벤틸레이터(29) 사이에 접속될 수 있다. 그러한 실시형태에서, 호흡 속도계(85)는 흡기 동안 1회 환기량을 측정할 수 있고, 호흡 속도계(85)는 입구 압력 레귤레이터(82)가 소망하는 1회 환기량이 공급될 때 "경로"를 차단하도록 할 수 있다. 컨트롤러 회로(44)는 호흡 속도계(85)로부터 신호를 사용하기 위해 호흡 속도계(85)와 입구 압력 레귤레이터(82)를 접속하여 입구 압력 레귤레이터(82)의 조절을 컨트롤할 수 있다. 호흡 속도계(85)는 환자 호기 라인의 환자 호흡 오리피스(31)와 환자측(22) 사이 또는 환자와 CO2 스크러버(55) 사이에 위치될 수 있다. 그러한 호흡 속도계(85)는 환자 호흡과 호기 1회 환기량을 측정하도록 이용될 수 있다. 흡기와 호기의 1회 환기량의 차이는 시스템에서 누설을 지시할 수 있고, 및/또는 프레쉬 가스 컨트롤러(78)를 컨트롤하도록 이용되어 프레쉬 가스를 조절할 수 있다.
도 9에서, 본 발명의 또 다른 실시형태가 예시된다. 이 실시형태의 분리 장치(30)에서, 이동가능한 부분(16)은 다이어프램(23)과 벨로스(24)로 나타내어 졌다. 다이어프램(23)에 위치될 수 있는 위치 인디케이터(26)는 입구 압력 레귤레이터(82), 배기 압력 레귤레이터(84), 프레쉬 가스 유입을 위한 프레쉬 가스 컨트롤러(78), 및/또는 벤틸레이터 비접속 알람을 개폐하기 위해 트리거링 신호를 발생하도록 이용될 수 있다. 위치 인디케이터(26)는 테더나 이동가능한 부분(16)과 하우징(13) 사이에 장착되는 스트레인 게이지일 수 있다. 대안으로, 도 9는 위치 인디케이터(26)가 이동가능한 부분(16)에 부착되는 이미터(92)와 이미터(92)의 위치를 검출할 수 있는 리시버(94)를 갖는 광학 또는 마그네틱 기구일 수 있는 것을 도시한다.
본 발명은 2명 이상의 환자 사이의 1개의 벤틸레이터를 공유하는 바와 같은 실시형태일 수도 있다. 도 11은 그러한 방법 중 하나를 예시한다. 본 발명에 의한 발명은 벤틸레이터를 제공하는 스텝(100), 제 1 분리 장치를 제공하는 스텝(110), 제 2 분리 장치를 제공하는 스텝(120), 각 제 1 및 제 2 분리 장치에서 호흡 사이클을 구동하는 벤틸레이터를 이용하는 스텝(130), 및 제 1 환자의 폐의 기계적인 환기를 제공하는 제 1 분리 장치와 제 2 환자의 폐의 기계적인 환기를 제공하는 제 2 분리 장치를 사용하는 스텝(140)을 포함한다. 제 1 및 제 2 분리 장치는, 예를 들면 '799 특허에 개시된 형태 또는 상술된 형태의 당업계에 공지된 다수의 형태일 수 있다. 제 1 및 제 2 분리 장치 각각은 입구 압력 레귤레이터 및/또는 배기 압력 레귤레이터가 장착되거나 장착되지 않을 수 있다. 입구 및/또는 배기 압력 레귤레이터는 벤틸레이터로부터 공급된 가스의 조건으로부터 기계적인 벤틸레이터에 대해 환자의 폐에 공급된 가스의 전달 조건, 예를 들면 압력과 용적을 변경하도록 이용되어 호흡 사이클을 구동할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시형태를 유지하는 벤틸레이터의 실행 특성을 변경하기 위한 방법을 예시한다. 본 발명에 의한 방법은 벤틸레이터를 제공하는 스텝(200), 입구 압력 레귤레이터와 배기 압력 레귤레이터를 포함하는 분리 장치를 제공하는 스텝(210), 분리 장치를 구동하도록 벤틸레이터를 이용하는 스텝(220), 환자의 폐의 기계적인 환기를 제공하도록 분리 장치를 사용하는 스텝(230)을 포함한다. 입구 압력 레귤레이터 및/또는 배기 압력 레귤레이터는 벤틸레이터로부터 공급된 가스의 특성으로부터 기계적인 벤틸레이터에 대해 환자의 폐에 공급된 가스의 전달 조건, 예를 들면 압력과 용적을 변경하도록 이용되어 호흡 사이클을 구동할 수 있다.
이제 본 발명은 1개의 벤틸레이터가 1명 이상 환자에 무균성으로 환기하도록 이용될 수 있는 시스템 및 방법을 제공하는 것을 알게 될 것이다. 또한, 저비용의 벤틸레이터는 1회 환기량, 산소 농도, 및 PEEP를 개별적으로 조절할 수 있는 분리 장치를 제공함으로써 1명 이상 환자를 환기하도록 이용될 수 있는 것을 알게 될 것이다. 시스템은 감염된 환자로부터 벤틸레이터를 분리하고, 벤틸레이터를 청소하고 재배치하는 호흡 치료사에 대해 전염의 위험을 줄이도록 할 수도 있다. 이 시스템은 이용되는 산소의 양을 감소하도록 할 수 있고 산소가 공급이 부족할 때, 예를 들면 대형 재난 동안 유용할 수도 있다.
본 발명은 하나 이상의 특정한 실시형태에 관해서 기재되었지만, 본 발명의 다른 실시형태가 본 발명의 사상과 범위로부터 벗어남 없이 이루어질 수 있는 것은 명백하다.

Claims (40)

  1. 제 1 측 상에 작동측과 제 2 측 상에 환자측을 갖는 이동가능한 부분,
    상기 이동가능한 부분의 주위에 배치되고, 벤틸레이터와 공기 유통될 수 있는 벤틸레이터 오리피스를 갖는 하우징,
    상기 이동가능한 부분의 작동측과 유체 연결되는 입구 압력 레귤레이터, 및
    상기 이동가능한 부분의 환자측과 유체 연결되어 호기말 양압("PEEP")을 컨트롤할 수 있는 배기 압력 레귤레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 호흡 분리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동가능한 부분의 환자측과 유체 연결되는 CO2 스크러버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 호흡 분리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동가능한 부분은 플렉시블 백인 것을 특징으로 하는 환자 호흡 분리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동가능한 부분은 탄성 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 환자 호흡 분리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동가능한 부분은 벨로스 및 다이어프램을 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 호흡 분리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동가능한 부분의 위치를 검출할 수 있는 위치 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 호흡 분리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은 프레쉬 가스원으로부터 프레쉬 가스를 전달하기 위한 프레쉬 가스 오리피스를 포함하고, 상기 프레쉬 가스 오리피스는 상기 이동가능한 부분의 환자측과 유체 연결되는 것을 특징으로 하는 환자 호흡 분리 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징으로부터 연장되는 배기 라인을 더 포함하고, 상기 배기 라인은 상기 이동가능한 부분의 환자측과 유체 연결되는 것을 특징으로 하는 환자 호흡 분리 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 입구 압력 레귤레이터는 플렉시블 튜브 및 캘리퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 호흡 분리 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기 압력 레귤레이터는 플렉시블 튜브 및 캘리퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 호흡 분리 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기 압력 레귤레이터는 스탈링 레지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 호흡 분리 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 테더를 더 포함하고, 상기 제 1 단부는 상기 이동가능한 부분에 접속되고, 상기 제 2 단부는 상기 하우징에 접속되는 것을 특징으로 하는 환자 호흡 분리 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 벤틸레이터 오리피스에 접속되어 상기 하우징으로 흐르는 가스의 가스량과 상기 하우징으로부터 흐르는 가스의 가스량 중 적어도 하나를 측정할 수 있는 호흡 속도계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 호흡 분리 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 이동가능한 부분의 환자측과 유체 연결되는 환자 오리피스를 더 포함하고, 상기 환자 오리피스는 환자와 유체 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 환자 호흡 분리 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 환자 오리피스에 접속되어 상기 하우징으로 흐르는 가스의 가스량과 상기 하우징으로부터 흐르는 가스의 가스량 중 적어도 하나를 측정할 수 있는 호흡 속도계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환자 호흡 분리 장치.
  16. 벤틸레이터, 및
    2명 이상의 환자에게 가스를 전달하고, 환자로부터의 가스가 상기 벤틸레이터에 도달하는 것을 방지하기 위한 2개 이상의 분리 장치를 포함하고;
    각 분리 장치는 상기 벤틸레이터와 공기 유통되는 것을 특징으로 하는 벤틸레이터 공유 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 2개 이상의 분리 장치 각각은,
    제 1 측 상에 환자측과 제 2 측 상에 작동측을 갖는 이동가능한 부분, 및
    상기 이동가능한 부분의 주위에 배치되는 하우징을 더 포함하고,
    상기 하우징은 벤틸레이터에 접속되는 입구를 갖고, 상기 입구는 상기 이동가능한 부분의 작동측과 유체 연결되는 것을 특징으로 하는 벤틸레이터 공유 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 2개 이상의 분리 장치 각각은,
    상기 이동가능한 부분의 작동측과 유체 연결되는 입구 압력 레귤레이터, 및
    상기 이동가능한 부분의 환자측과 유체 연결되는 호기말 양압("PEEP")을 컨트롤하는 배기 압력 레귤레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벤틸레이터 공유 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 분리 장치는 상기 이동가능한 부분의 환자측과 유체 연결되는 CO2 스크러버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벤틸레이터 공유 시스템.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 이동가능한 부분은 플렉시블 백인 것을 특징으로 하는 벤틸레이터 공유 시스템.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 이동가능한 부분은 탄성 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 벤틸레이터 공유 시스템.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 이동가능한 부분은 벨로스 및 다이어프램을 포함하는 것을 특징으로 하는 벤틸레이터 공유 시스템.
  23. 제 18 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 분리 장치는 상기 이동가능한 부분의 위치를 검출할 수 있는 위치 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벤틸레이터 공유 시스템.
  24. 제 18 항에 있어서,
    호흡 가스의 가스량을 측정하고, 상기 입구와 상기 벤틸레이터 사이에 접속되는 호흡 속도계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벤틸레이터 공유 시스템.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 호흡 속도계와 연결되고, 상기 입구 압력 레귤레이터와 연결되며, 상기 호흡 속도계의 가스량 측정을 이용해서 상기 입구 압력 레귤레이터의 압력 제한 특성을 컨트롤할 수 있는 컨트롤러 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벤틸레이터 공유 시스템.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 입구 압력 레귤레이터는,
    상기 호흡 속도계와 상기 입구 사이에 접속되는 플렉시블 튜브, 및
    상기 플렉시블 튜브를 가변적으로 차단할 수 있는 캘리퍼를 포함하고;
    상기 컨트롤러 회로는 상기 호흡 속도계의 가스량 측정을 이용해서 상기 캘리퍼에 의해 상기 플렉시블 튜브의 차단의 정도를 컨트롤할 수 있는 것을 특징으로 하는 벤틸레이터 공유 시스템.
  27. 제 18 항에 있어서,
    상기 하우징은 프레쉬 가스원으로부터 프레쉬 가스를 수용하기 위한 오피리스를 갖고,
    상기 오리피스는 상기 이동가능한 부분의 환자측과 유체 연결되는 것을 특징으로 하는 벤틸레이터 공유 시스템.
  28. 제 18 항에 있어서,
    상기 하우징의 환자측으로부터 연장되는 배기 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벤틸레이터 공유 시스템.
  29. 제 18 항에 있어서,
    상기 입구 압력 레귤레이터는 플렉시블 튜브 및 캘리퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 벤틸레이터 공유 시스템.
  30. 제 18 항에 있어서,
    상기 배기 압력 레귤레이터는 플렉시블 튜브 및 캘리퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 벤틸레이터 공유 시스템.
  31. 제 18 항에 있어서,
    상기 배기 압력 레귤레이터는 스탈링 레지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 벤틸레이터 공유 시스템.
  32. 제 18 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 분리 장치는 제 1 단부 및 제 2 단부를 갖는 테더를 더 포함하고, 상기 제 1 단부는 상기 이동가능한 부분에 접속되고, 상기 제 2 단부는 상기 하우징에 접속되는 것을 특징으로 하는 벤틸레이터 공유 시스템.
  33. 제 18 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 분리 장치는 조정가능한 PEEP 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벤틸레이터 공유 시스템.
  34. 제 18 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 분리 장치의 하우징은 상기 이동가능한 부분의 환자측과 유체 연결되는 환자 오리피스를 더 포함하고, 상기 환자 오리피스는 환자와 유체 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 벤틸레이터 공유 시스템.
  35. 제 34 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 분리 장치는 상기 환자 오리피스에 접속되어 상기 하우징으로 흐르는 가스의 가스량과 상기 하우징으로부터 흐르는 가스의 가스량 중 적어도 하나를 측정할 수 있는 호흡 속도계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 벤틸레이터 공유 시스템.
  36. 단일 벤틸레이터를 공유하는 방법으로서,
    벤틸레이터를 제공하는 스텝,
    상기 벤틸레이터에 접속되는 입구를 갖는 제 1 분리 장치를 제공하는 스텝,
    상기 벤틸레이터에 접속되는 입구를 갖는 제 2 분리 장치를 제공하는 스텝,
    상기 제 1 및 제 2 분리 장치 각각에 있어서 호흡 사이클을 구동하기 위해 벤틸레이터를 이용하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 벤틸레이터 공유 방법.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 분리 장치 각각은,
    상기 분리 장치의 환자측의 가스로부터 상기 분리 장치의 작동측의 가스를 분리하는 이동가능한 부분을 더 포함하고,
    상기 입구는 상기 분리 장치의 작동측 상에 있는 것을 특징으로 하는 단일 벤틸레이터 공유 방법.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 분리 장치 각각은 각 장치의 상기 작동측 상에 입구 압력 레귤레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 벤틸레이터 공유 방법.
  39. 제 37 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 분리 장치 각각은 각 장치의 상기 환자측 상에 배기 압력 레귤레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 벤틸레이터 공유 방법.
  40. 벤틸레이터를 제공하는 스텝,
    분리 장치의 환자측의 가스로부터 상기 분리 장치의 작동측의 가스를 분리하는 이동가능한 부분을 갖는 분리 장치를 제공하는 스텝으로서, 상기 분리 장치는 상기 벤틸레이터에 접속되는 상기 작동측 상에 입구를 갖고, 상기 작동측 상에 입구 압력 레귤레이터를 가지며, 상기 환자측 상에 배기 압력 레귤레이터를 갖는 스텝,
    상기 분리 장치에서 호흡 사이클을 구동하기 위해 벤틸레이터를 이용하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 벤틸레이터의 성능을 향상시키는 방법.
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