SE463343B - Foerfarande och anordning foer oevervakning av utslaeppt maengd koldioxid, syrefoerbrukning och respiratorkvot hos en patient som aer kopplad till en respirator - Google Patents

Description

A f .O 3 34-3 2 koldioxid, Noggrannheten och tillförlitligheten hos flödes- sensorer sätts på hårda prov under kliniska betingelser, särskilt på grund av fukt och den förorenade effekten av sekret som kommer ut från en patient. I den föreliggande uppfinningen mäts koldioxidproduktionen och syrekonsumtionen på ett sätt som inte alls kräver direkt mätning av flödet av respiratorgas. I fig. l visas en schematisk vy av anordningen.

Anordningen är kopplad till en respirator l genom att en gasslang 2 med stor diameter kopplas till exhalationsröret 3, och provslangen 4 på en gassensor kopplas till inhalations- röret 5 på en respirator. Exhalationsgasen som kommer in i anordningen strömmar först in i en blandningskammare 6, vars volym är typiskt 5 liter, och sålunda innehåller en stabil mängd koldioxid och syre motsvarande i genomsnitt cirka 10 respirationscykler. Under varje exhalationscykel strömmar den mängd gas som är ekvivalent med en enstaka respirationsvolym ut från blandningskammaren, varvid denna gas har ett kol- dioxidinnehåll ÉEEEE och ett syreinnehåll ššgšf Denna gas blandas i ett T-element 7 vid ett konstant flöde K som alstras av en fläktenhet 8, vilket flöde typiskt kan uppgå till 20 l/min. Sålunda kommer det ögonblickliga koldioxid-innehållet F*ECO2 (t) som mäts i en slang 9. som ett resultat av den utspädning som orsakas av luftdrag, att bli F*Eco2 (t) = Fßcoz X VE(t) VE(t) + K (1) i vilken VE(t) är flödeshastigheten för en gas som strömmar ut från blandningskammaren vid en tidpunkt t. Således kommer mängden utsläppt koldioxid ÜC02 i tidsintervallet to + to + T att bli to + T Û = 1 "“'“ co2 -ï Fßcoz X VE(t) dt (2) t O 3 »63 345 där tiden T antages vara så kort att det genomsnittliga koldioxidinnehållet FECO2 i blandningskammaren inte ändras märkbart under denna tidsrymd.

Från ekvation (1) erhålles K X F*Fco2(t) VE(t) = FFco2"F*Fco2(t) (3) Genom att sätta in detta i ekvation (2), erhålles den utsläppta mängden koldioxid i tidsintervallet to + to + T att erhållas enligt det följande: t O + T Vcoz á åå Jr FECO2 X F*Fco2 (t) dt t Fficoz ' F*Fco2 (t) (4) Û Den utsläppta mängden koldioxid kan således beräknas utan flödesmätning genom nätning av koldioxidinnehållet i bland- ningskammaren 6 och utloppsslangen 9 alternerande med en lämplig hastighet, eller genom att samtidigt använda två koldioxidsensorer, vilket emellertid inte är någon praktisk lösning. Å andra sidan kan syreförbrukningen ÜO2 bestämmas genom mätning av också syreinnehållet FI02 i inhalationsgasen, och syreinnehållet Fššš i den blandade exhalationsgasen. Genom att använda ett tidigare känt antagande, i enlighet med vilket kväveförbrukningen är noll, kommer respirationskvoten RQ att vara känd.

Fßcoz v F _-F RQ = coz = 102 F02 (5) - '_ F V02 1 _ Fcoz 1 + F1o2 ' FEO2 X F1o2 1 - F 102 465 545 4 Från detta.kommer syreförbrukningen.Ü02 att erhållas på ett enkelt sätt: = Vcoz RQ (5) V62 Mätningen av gasinnehåll vid skilda mätpunkter åstadkommas med jämna mellanrum med hjälp av magnetiska ventiler 10-13, vilka kontrolleras av en mikroprocessor 16. En typisk mätföljd illustreras i tabell 1.

MÄTSEKVENS g Lägen på _ Typisk Cykel magnet? . 02-mängd C02-mängd varaktig- nr ventiler * het I' 1 0 0 1 FIO2 FECOZ 10 s II 1 1 0 0 FIOZ - FEOZ F*EC02 30 s 111 o 1 1 1 oz-nollning coz-nollning 10 s Mätning verkställes med kontinuerlig växling mellan cykel I och II. Cykel III genomförs med 30 min intervall.

En koldioxidsensor 14 innefattar en analysator som är baserad på infraröd absorption i C02, och en syresensor innefattar en med hög hastighet arbetande differentiell paramagnetisk syresensor, vilken om så är nödvändigt tillåter användningen av en mätfrekvens som är avsevärt snabbare än den som visas.

Konstantflödesgeneratorn innefattar en centrifugalfläkt och en flödesstrypningsanordning, som är konstruerad integrerat med fläkten, vilken anordning ger ett motstånd mot flödet som är avsevärt mycket högre än flödesmotståndet från T-elementets 7 skärningspunkt till utloppet, varvid hastigheten för det flöde som kommer ut från blandningskamrarna inte har någon q: större effekt på flödet K.

Blandningskammaren och fläkten är utformade på ett sådant sätt att vatten som kondenserar ur den fuktiga exhalationsgasen, droppar ut från blandningskammaren och töms ut genom anord- ningens utloppsslang.

Fig.2 visar en alternativ mätkonfiguration.I denna utform- ning upprätthåller en fläkt 8 det blandade flödet K konstant, men i detta fall måste flödet K vara högre än exhalationens toppflöde, vilket kan uppgå till 100 l/min, eftersom flödes- riktningen annars kan omkastas i röret 9 så att exhalationsgas passerar förbi en mätpunkt, om röret inte är tillräckligt stort dimensionerat. En annan nackdel är det faktum att den kondenserade fuktigheten måste tömmas ut genom fläkten. Det skulle emellertid vara en fördel om mängden utsläppt koldioxid skulle kunna erhållas genom en enklare beräkning än i det först beskrivna alternativet. I detta fall kommer mängden koldioxid som släpps ut i tidsintervallet tO-+ to + T att uppgå till to + T : ir Vcoz 5 _/f. F Eco2(t) dt (7) T t o varvid RQ och Û02 erhålles på samma sätt som ovan. Med anordningen kan också mätas syreförbrukning och mängd uttömd koldioxid vid spontan andning från en patient, eller på en stresstestad person, under förutsättning att patienten förses med en lufttät mask som är försedd med envägsventiler.

Utspädningsprincipen kan också utnyttjas genom att utspädningen av det syre som kommer ut från blandníngs- kammaren mäts då det blandas med det konstanta luftflödet.

Således kommer det momentana syreinnehållet i slangen.9 att bli _____ F E02 X VE(t) + 0,21 X K F* (t) = E02 VE(t) + K (8) 465 343 6 Om man löser ut det momentana flödet VE(t) från ovanstående erhålles * K x (FEO2(t) Fsoz - F;O2(t) (9) Den ringa respirationsvolymen erhålles från detta genom integrering, och på ett tidigare känt sätt är det således möjligt att vidare beräkna syreförbrukningen och mängden uttömd koldioxid, om vi förutom ovanstående också känner till koldioxidinnehållet i gasen i blandningskammaren, och skillnaden mellan dess syreinnehåll och syreinnehållet i inhalationsgasen.

En mätsekvens baserad på utspädningen av syre är emellertid i praktiken svårare att genomföra, eftersom syret måste mätas vid tre punkter. Dessutom är det i fallet med en inhalations- gas med endast något förhöjd syrekoncentration, möjligt att syreinnehållet i blandningskammarens exhalationsgas ligger så nära syreinnehållet i rumsluft att det resultat som erhålles genom ekvation (9) blir mycket onoggrannt.

Mätningssystemet kan kalibreras exempelvis genom användning av en kalibreringsspruta med en kapacitet på l liter för att pumpa in en gas i blandningskammaren 6, vars syre- eller koldioxídinnehåll klart skiljer sig från rumsluftens innehåll av respektive gas. En gas som är lätt tillgänglig i sjukhusmiljö är rent syre som kan tagas ut med hjälp av ett system innefattande det nämnda T-elementet och envägsventiler in i sprutan, och pumpas in i blandningskammaren med en frekvens på typiskt 10 gånger per minut. Således kan anordningens program kalibrera en konstantflödesfaktor K på basis av formeln (9), under förutsättning att gassensorerna har kalibrerats separat med en precisionsgas. ' m»

Claims (5)

465 545 PAT ENTKRAV

1. l. Förfarande för övervakning av utsläppt mängd koldioxid, syreförbrukning och respirationskvot hos en patient som är kopplad till en respirator, vilket förfarande utnyttjar en anordning som innefattar 02- C02- analysatorer (15, 14), och en blandningskammare (6) in i vilken den exhalationsgas som tömts ut från respiratorn (1) transporteras medelst en gas- uppsamlingsslang (2), k ä n n e t e c k n a t av att en gasblandning skapas av en blandning som strömmar ut från blandningskammaren och ett luftflöde, att en konstant ström av luft som skall blandas eller en konstant ström av gas- luftblandning skapas, att blandningens koldioxidinnehåll mäts, att koldioxid- och syreinnehållet i gasen i blandningskammaren (6) såväl som syreinnehållet i den gas som levereras av respiratorn till patienten mäts, och att den utsläppta mängden koldioxid och syreförbrukningen bestäms genom direkt beräkning från de uppmätta halterna.

2. Anordning för övervakning av utsläppt mängd koldioxid, syreförbrukning och respirationskvot hos en patient som är kopplad till en respirator, vilken anordning innefattar 02- och C02-analysatorer (15, 14), en blandningskammare (6) kopplad till utloppet på en respirator (1) medelst en gasupp- samlingsslang (2), såväl som magnetiska ventiler (lO-l3) i provtagningsslangarna som leder till analysatorerna, k ä n - n e t e c k n a d av att blandningskammarens (6) utlopp är kopplat till en kanal (9) som är försedd med en konstant- flödesfläkt (8) för alstring av ett konstant flöde genom kanalen (9L varvid den gas som strömmar ut från blandnings- kammaren.(6)blandasi.kanalen(9) med luftflödet, och att C02-analysatorn (14) och 02-analysatorn (15) är kopplade, eller anslutningsbara med lämpliga intervall medelst magnet- ventilerna (10-l3), till å ena sidan blandningskammaren (6) och till å andra sidan en punkt i kanalen (9) vid vilken den gas som strömmat ut från blandningskammaren har blandats med luftflöde' varvid 02-analysatorn (15) vidare är kopplad till 465 345 s eller anslutningsbar till en inhalationskanal (5) mellan respiratorn (1) och en patient.

3. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att utloppet från blandningskammaren (6) i kanalen (9) är anordnad nedströms i förhållande till konstantflödesfläkten (8), varvid fläkten (8) adderar det konstanta luftflödet till det gasflöde som kommer ut från blandningskammaren (6).

4. Anordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att utloppet från blandningskammaren (6) är beläget vid botten av den senare, och att T-elementets skärningspunkt som förbinder utloppet med kanalen (9), befinner sig nedanför utloppet på ett sådant sätt att det vatten som kondenserar i blandnings- kammaren (6) dräneras ut automatiskt genom inverkan av tyngd- kraften och av det flöde som alstras av fläkten (8).

5. Anordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att utloppet från behandlingskammaren in i kanalen (9) är anordnat uppströms i förhållande till konstantflödesfläkten (8), varvid fläkten (8) drivs så att den suger den gas som strömmar i blandningskammaren (6), och den luft som strömmar i kanalen (9), på ett sådant sätt att den totala summan av dessa flöden är konstant.