TWI332850B - Breathing assistance device, and method of regulation - Google Patents

Description

1332850 A7 B7 五、發明說明（！） 【發明所屬之技術領域】 本發明一般而言係關於呼吸輔助之方法與元件。 更精確地說，本發明關於一種呼吸辅助元件，其 包含： 5 渦輪機，用以產生—加壓呼吸氣體流， •一導管，用以將加壓氣體運送給一患者， •用以控制能夠為渦輪機精巧擬定一壓力設定之 氣體壓力之手段。 又，本發明亦關於一種調節由渦輪機傳送給电者 K)之呼吸氣體之壓力之方法，該方法 擬定一壓力設定所組成。 【先前技術】 目刖已經存在有上述型式之元件。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 這種元件之基本結構係以一種非常概要的方式顯 15示於圖13中，其顯示出一元件l〇a’該元件10a係由 一允許產生一加壓呼吸氣體（空氣或其他氣體）流之渦 輪機100a、一使一患者能夠接收該加壓氣體之手段 120a'以及一用以將氣體從渦輪機i〇〇a運送至手段 120a之導管110a所組成。 20 手段120a 一般而言係由一面罩所構成，該面罩 可包含數個排氣口以使洩漏呼吸氣體成為可能。 要注意的是可以一種呼氣閥來置換這個手段。 又，本發明適用於具有漏氣面罩之元件與呼氣閥元 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS>A4規格（210 X 297公爱） 1332850 A7

1332850 A7 • B7 五、發明說明（3) 此圖顯示一元件10b。於此圖中，與圖la之 100a、110a和120a相同的元件係以100b、110b和 120b表示。 元件l〇b更包含一流量計130b，其能提供一在 5 導管110b中之流量之測量給計算手段132b。 計算手段132b係能依照測量之流量之函數精巧 擬定將經由一連接131b而送出至渦輪機（或更精確地 說是送至一渦輪機之操作調節電路）之壓力設定。 此種配置使視在導管11 〇b中所測量之流量而定 10 改造壓力成為可能，而這個流量係與患者之呼吸活動 結合。 因此尤其可偵測患者之吸氣或吐氣之開始，且可 依據進行令或正開始之循環（吸氣或吐氣）改造送出至 渦輪機之壓力設定。 15 EP 425 092顯示這種元件之一例。 相較於如圖la所示之型式之元件，這些元件相 當於是一種增強型元件。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 但是它們需要待整合之流量計。 這種流量計係為一種昂貴部件。其更具有使元件 20 複雜化與增加其故障風險以及增加其成本之趨勢。 【發明内容】 本發明之目的係藉由避免上述所揭露之不便與限 制，來更進一步增強於本文開始時所提及之型式之元 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 1332850 A7 I----- B7 五、發明說明（4 ) ' 件。 為了達到這個目的，依據本發明之第一樣態提供 一種呼吸輔助元件，其包含： 渦輪機，用以產生一加壓呼吸氣體流， 5 •一導管，用以將該加壓氣體運送給一患者， •控制手段，用以控制能夠為該渦輪機精巧擬定 一廢力設定之氣體壓力， 其特徵為該渦輪機係與能夠取得對應於該渦輪機之一 旋轉部件之旋轉速度之一信號之一速度感測 器結合， 10且該控制手段包含連接至該速度感測器之計算手段， 以便從該k號精巧擬定一壓力設定並將該壓力設定傳 送給該渦輪機。 這種元件之較佳但非限制之樣態係如下： .該速度感測器係以一霍爾效應感測器來實施， 15 •該速度感測器係為一種能夠由直接與該渦輪機 之一旋轉部件之旋轉速度連結之一渦輪機取得速度信 號之感測器， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 •該計算手段依據速度的變化來精巧擬定該壓力 設定， 20 •該計算手段能夠偵測新的吸氣或吐氣循環，因 此能夠改造該壓力設定之位準， •該計算手段係與用以藉由使用下述兩者之間的 一比較來偵測吸氣循環之一程式結合： -6- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（21〇 χ297公爱) 1332850 A7 .B7 五、發明說明（5 ) > 一藉由使用所測量速度之新數值而推測出的 記錄速度值，以及 > 一實際所測量之瞬間速度， •該計算手段係與用以藉由使用下述兩者之間 5的一比較來偵測吸氣循環之一程式結合： > 一代表一新的速度方位（recent Speed bearing) 之記錄速度值，以及 > 一實際所測量之瞬間速度， •該計算手段係與用以藉由使用下述兩者之間 10的一比較來偵測吸氣循環之一程式結合： > 代表一吐氣循環結束時之一速度之記錄速 度值，以及 > 一實際所測量之瞬間速度， •該計算手段係與用以偵測同時操作之吸氣循 15環之數個程式結合，且—旦用以偵測該吸氣循環之 該等程式之其中-個發出吸氣開始的信號，該計算 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 手段就能夠精巧擬定對應於該吸氣循環開始之一壓 力設定， •用以偵測該吸氣循環之程式係在新的吐氣循 20環開始以後的一段確定期間與禁能手段結合， •該計算手段係與用則貞測吐氣之 結合， 八 •用以偵測吐氣揭環夕# 斗.# m i仰呔之該紅式使用下述兩者 間的一比較： _ -7- 本紙張尺度適國家標準(CNS)A4規格------- 1332850 Α7 Β7 五、發明說明（6) > 一對應於一吸氣循環所記錄的最大渦輪機速 度，以及 > 一實際所測量之瞬間速度， •該計算手段包含一連接至該速度感測器之微處 5理益以及一供該渴輪機之疆力設定用之輸入， ♦該元件亦包含一壓力調節迴路，其包含： > 一位於該導管上之壓力感測器，以及 > 一接收源自該計算手段之該壓力設定以及由 該壓力感測器所測量之壓力之電路，該電路 10 係能為該渴輪機旋轉速度精巧擬定一瞬間設 定，該電路係連接至一供該渦輪機之速度設 定用之輸入。 本發明依據一第二樣態提供一種調節由渦輪機傳 送給患者之呼吸氣體之壓力之方法，該方法包括為該 I5渦輪機精巧擬定一壓力設定，其特徵為藉由使用一代 表該渦輪機之一旋轉部件之旋轉速度之信號來精巧擬 定該壓力設定。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 這種方法之較佳但非限制之樣態係如下： •該信號對應至該渦輪機轉子之該旋轉速度， 20 •該方法係能偵測新的吸氣或吐氣循環，且因此 能改造該壓力設定之位準， •該方法係以一用以藉由使用下述兩者之間的一 比較來偵測吸氣循環之程式來實施： 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 1332850 A7 ’ B7 五、發明說明（7) > 一從所測量速度之新數值外插出的記錄速度 值，以及 > 一實際所測量之瞬間速度， •該方法係以一用以藉由使用下述兩者之間的一 5比較來偵測吸氣循環之程式來實施： > 一代表一新的速度方位之記錄速度值，以及 > 一實際所測量之瞬間速度， •該方法係以一用以藉由使用下述兩者之間的一 比較來偵測吸氣循環之程式來實施： 10 > 一代表一吐氣循環結束時之一速度之記錄速 度值，以及 > 一實際所測量之瞬間速度， •該方法係以用以偵測同時操作之吸氣循環之數 個程式來實施，且一旦偵測吸氣循環之該等程式之其 15令—個發出吸氣開始的信號，該方法就精巧擬定對應 於吸氣開始之一壓力設定， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 •用以偵測吸氣循環之程式係在新的吐氣循環開 始以後的一段確定期間與禁能手段結合， •該計算手段係與一用以偵測吐氣循環之程式結 20 合， •遠方法係以一用以偵測吐氣循環之程式來實 施， •用以偵測吐氣循環之該程式使用下述兩者之 -9- 1332850 A7 • B7 五、發明說明（8) 10 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 20 的一比較： > 一對應於一吸氣循環所記錄的最大渦輪機速 度，以及 > 一實際所測量之瞬間速度。 本發明之其他樣態、目的與優點將配合參考附圖 之本發明之以下說明而得以較佳顯現出。 【實施方式】 現在參考圖2,其係以一種概要方式顯示依據本 發明之一元件20。 這個元件包含（如目前技藝水準之元件渦輪機 200、使一患者能夠接收來自渦輪機之加壓氣體之手 段220、以及一用以將該氣體從渦輪機2〇〇運送至手 段220之導管210。 又於此，手段220可以是包含漏氣手段之一面 罩，或包含一呼氣閥。 依據本發明之元件包含（如圖_ ib所不之元件）用 以調節壓力之手段。 然而應注意到在本發明的情況下 、λ Γ 》又有流量計斑 導管210結合。 用以調節壓力之手段的確包令斗& 3叶算手段230， 能夠經由連接231由渦輪機接收％ 马該渦輪機之操作 特徵之信號之數值。 ^ 計算手段230包含一微處理器， 之 並連接至記錄有 -10- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公笼） 1332850 A7 B7 五、發明說明（9) 不同參數之一記憶體。 渦輪機之操作之數值特徵係為對應至渦輪機之旋 轉部件（例如其轉子）之旋轉速度之信號。 在本文之其餘部分中，由渦輪機所接收之信號將 5 被稱為"測量速度"。 為了提供這種測量速度給計算手段23〇，係將速 度感測器整合至渦輪機中。此種速度感測器譬如可以 是霍爾效應感測器。 以下將依據由渦輪機所接收之信號以及不同的記 10錄參數提供關於不同模式之細節，其中計算手段能夠 依據這些不同模式自動偵測吸氣及/或吐氣循環之開 始。 什异手段230亦連接至電路240以調節渦輪機 之旋轉速度。 15 這個電路240接收兩個輸入： •其經由第一連接241接收由計算手段23〇所精 巧擬定之壓力設定， •其經由第二連接242接收由導管210上之壓力 感測器250所測量之壓力。 20 作為這兩個輸入之函數，電路240能精巧擬定 一旋轉速度設定，並經由連接243將其傳送至渦輪 機 200 。 這種旋轉速度設定係由電路240所精巧擬定，俾 裝 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -11. 1332850 A7 • B7 五、發明說明（10 ) 月b使由感測益2 5 0所測置之壓力達到由計算手段230 所接收之壓力設定之數值。 要注意的是可藉由渦輪機之一個或多個組件來使 電路240具體化。 5 上述元件使控制由導管210運送給患者之呼吸氣 體之壓力成為可能。 更精確地說，此種控制之第一優點係允許利用對 應於由計算手段230所接收之壓力設定之數值，來建 立一具有期望數值之壓力。 1〇 依此方式，當要維持一固定壓力之舉動時，電路 240係永久啟動’其乃因為其即時接收由感測器25〇 所測里之壓力，且其持續改造送至渦輪機之旋轉速度 設定以便調整此壓力。 又’除了這種調節渦輪機旋轉速度以便將壓力維 15持於一既定值以外，本發明使即時偵測患者之呼吸行 為之變更成為可能’以便藉由利用計算手段230使變 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 更壓力設定被送至調節電路240來觸發新的吸氣或呼 吸循環。 為了這個效果’計算手段230使用由渦輪機接收 20 之測量速度。 這個速度被持續測量’並於例如每1 〇〇毫秒（ms) 之固定間隔下被取得。亦可能提供連續取得。 要注意的是為了實現依據來自渦輪機之測量速度 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 1332850 A7 B7 五、發明說明（u) 之這種壓力設定導引’元件之慣量之總和必須維持低 到足以即時與這個壓力設定之控制相容β 當導致這種新設定之呼吸事件已發生持續太長的 一段時間時，事實上其將無法接受到達電路240之新 5 的壓力設定。 實際上’在呼吸事件與相對應之新壓力設定之精 巧擬定之間的最大可接受延遲大約為50至1〇〇 ms。 在此種壓力設定之精巧擬定中可能產生延遲之元 件之慣量主要從下述導出： 10 •渦輪機200， •導管210， •壓力感測器250。 與導管210以及與感測器250相關的慣量為傳統 氣動慣量’其通常完全與上述之最大反應時間量度 15 (timeframe)相容。 與渦輪機相關的慣量就它而言必須具有一縮小 值。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 為了這個效果’本發明必須實施具有很低慣量之 渴輪機。 20 這種渴輪機可包含例如： •支撐葉片之一部分，具有大約44公釐（mm)之 直徑，大約5.6克（g)之重量_其相當於大約90克· 平方公分（g.cm2)之慣量， -13- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公;g) 1332850 A7 B7 五、發明說明（12) • 一轉子，亦具有相同等級之慣量（大約90 g_cm2)。 因此，渦輪機之總慣量維持小於大約200 g.cm2 之數值。 5 以下為利用來自渦輪機這裡之測量速度之基礎以 便導引元件之壓力設定之一般原理。 假設想要呼吸之患者提供等於DxP之能量E，其 中： D :患者之瞬間流量， 10 P :患者之瞬間壓力， 在時間間隔dt期間，由患者所提供之努力（effort) 如下： dE/dt = (dD/dt).(dP/dt)。 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因為此元件必須補償患者之努力，所以此元件之 渦輪機必須在相同的時間間隔期間提供相對於患者之 努力之功（work)。 此元件之渦輪機具有一氣動功率，其係視這個渦 20 輪機之旋轉速度而定：

Pturb = f(n) 其中Pturb :渦輪機之氣動功率，以及 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 1332850 A7 B7 五、發明說明（13) f(n):渦輪機速度之函數。 又，渦輪機之氣動能量因此具有下述式子： E = dPurb/dt = f (η) 5 其中Ε :氣動能量， dPturb/dt :在間隔dt期間壓力之變化， f (η):關於渦輪機速度之函數之時間。 因此必須取得下述平衡： 10

De/dt = df(n)/dt = d2f(n)dt2 = dD/dt.dP/dt。 從而獲得： 15 dE/dt = f"(n) = dD.dP/dt2 其中dE :氣動努力， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 f"(n):由f(n)引起之渦輪機速度之函數， dD :患者流量之變化， 20 dP :患者壓力之變化。 圖3顯示在依據本發明之元件_實施之渦輪機之 特徵圖。 -15- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1332850 A7 B7 五、發明說明（Η ) 以既定旋轉速度來說，這張圖顯示出渦輪機之流 量與壓力之間的關係。 因此可能為每個旋轉速度繪製這樣的特徵曲線。 亦可能利用渦輪機旋轉速度之變化的測量，以便 5 從例如圖3所示且針對既定旋轉速度所計算之參考曲 線’決定針對第二旋轉速度之渦輪機之特徵參數。 申請人因此為參考旋轉速度n〇(在渦輪機的情況 下相當於46000 rpm)決定一法則。 關於這個旋轉速度’流量與壓力之間的關係係從 1〇 下述型式獲得： Q = A2.Dp2 + Dp =來自感測 A2 =-6.47.10- A1 =-3.45.10' A0 =-5.92 15 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 這個參考方程式係對應至圖3之曲線圖。 20 關於不等於n〇之第二旋轉速度nl，申請人已建 立下述之移項法則： T = Dp.n0/nl2 16- 1332850 A7 ___ B7 五 '發明說明（15 ) 以及 Q = (A2 T2 + Alt + AO).nl/nO ,其中：

Dp =來自感測器之壓力， 5 T =旋轉速度改造因數， Q =流量。 這個移項法則建立渦輪機旋轉速度以及藉由這個 渦輪機所產生之呼吸氣體之流量參數之間的對應關 10 係。 這使得藉由使用渦輪機旋轉速度之測量來決定建 立呼吸氣體流量之條件，以及控制元件之操作成為可 能。 要注意的是在本發明的情況下，並未利用流量之 15測量，反而是利用渦輪機旋轉速度之測量。 這尤其能達到下述優點： •免除於流量計之存在， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 •在相對於操作即時功作（的確，在藉由使用流 里測里執行控制之已知元件中，需要某段時間來將渦 2〇輪機操作條件之修改換算成為在流量計之位準之流量 差異一且這"某段時間"係大於上述極限相當多因 而使”即時，，控制變成不可能）。 田 關於這個樣態特別要載明的是依據本發明之元件 -17- A7 B7 五、發明說明（16) 與製程只使用渦輪機之速度之測量。 於此方Φ本發明完全不同於例如在專利EP 656 216中所說明的已知元件。 此專利提及渴輪機馬達速度以作為在某些方面可 5被使用來控制元件之操作之參數。 此專利更進纟陳述起因於患者之呼吸的氣流之 修改將改變例如渦輪機馬達之速度及/或電流之表 數。 ^ 其更進-步說明其計畫使用特定信號以偵測患者 10開始吸入與呼出的點。 如k個專利之第3段第37·39行所揭露的，這些 特定信號可從下述導出： •從馬達速度與功率測量（第一選項），或 •從溢出閥位置與功率測量（第二選項卜 15 在第一選項巾’馬達速度因此在某些方面被使用 以债測呼吸循環之開始/結束。但是吾人可注意到馬 達速度決不會單獨被使用以作為單一控制參數。這個 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 參數係結合功率測量而真正有系統地被使用。 這是可理解的，因為在ΕΡ 656 216之優先權曰 20所得知的渦輪機具有相當重要的慣量—至少大約 1500 g.cm2。 關於這種渴輪機，氣流條件的改變在某些慣量時 間（大於上述極限）之前將不會改變渦輪機速度。 -18- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1332850

發明說明 Α ώ此，為了 M即時n(或當然希望至少儘快）偵測這 氣》改變，僅監視與利用渦輪機速度無論如何大概 不是適當的。 ΙΎ1 11 a ，延種已知元件必須使用不是渦輪機速度而 疋馬達功率作為主要參數，以便儘快伯測氣流改變。 在例如於此專利之優先權日所得知之渦輪機中， 這個 > 數馬達功率"的確將比渦輪機速度更快改變， 後者會因為渦輪機之大型慣量而只在某些時間之後改 變。 1〇 吾人應該更進一步注意到在ΕΡ 056 216的情況 下之馬達功率之有系統的利用，其使得基於功率過濾 信號變成需要的。 這並非本發明之情況，渦輪機速度本身不需要過 濾，且可親自被利用。 15 本發明亦與例如揭露一種屬於送至渦輪機本身之 控制信號之信號之使用之ΕΡ 505 232之較早的揭露 書大不相同。 於該文獻中所利用之想法係為以下事實：當氣流 條件改變時，將該控制信號傳送至渦輪機之控制迴路 2〇 將非常快速地改造其控制信號，以對吸氣導管中所偵 測到的壓力改變有所反應。 因此，這另一個前案專利並未教導或甚至未提議 直接使用渦輪機速度以偵測新的呼吸循環並控制渦輪 -19- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公爱）

1332850 A7 五、發明說明（ 15 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 20 機之操作。 再者，於此用來控制渦輪機之信號並未提供氣流 條件之直接指示：此信號的確包含必須被過濾之電性 雜訊。 又，無論如何，於該專利之優先權日，呼吸元件 所使用之渦輪機具有大慣量，其使該元件與基於渦輪 機速度測量之渦輪機之即時控制不相容。 最後，特別要載明的是習知技術揭露在美國專利 2003/0015200中之使用速度信號以供其操作使用之呼 吸元件。 該文獻的確提及渦輪機速皮之使用。 但由該文獻所揭露之使用係與本發明所作的使用 非常不同：這個前案文獻係有關一種具有兩個氣源 (加疆氣源以及減壓源）之非常特別的元件。 該文獻之元件之一般結構因此與僅包含一個供呼 吸氣體用之氣源之本發明之元件之結構完全不同。 不令人驚舜的是，此種元件構造之基本差異亦與 渦輪機速度之利用之差異相關：在US 2003/0015200 的情況下，渦輪機速度係用來啟動一個三向閥211， 而非用來控制一渦輪機。 事實上，US 2003/0015200並非關於渦輪機之控 制。 在該文獻的情況下，的確透過這個將患者選擇性 .20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 裝 訂 1332850 Α7 Β7 五 '發明說明（19) 連接至兩個氣體源234、236之其中一個的閥211而 哥得氣流條件之控制。 如上所述，依據本發明之元件係能即時（亦即’ 利用少於上述取大時間量度之時間量度）精巧擬定對 5應於新的吸氣及/或吐氣循環之壓力設定β 更精確地說，計算手段230係與用以偵測能同時 操作之吸氣循環之數個程式結合。 用以偵測吸氣循環之這些程式之每一個密切注意 患者之呼吸活動之特定參數之即時改變，且能在滿足 10適合於程式之條件時觸發新的吸氣循環。 又當不同程式同時操作時’ 一旦滿足對應於其中 一個程式之新的吸氣循環之條件，計算手段23〇就會 精巧擬定對應於新的吸氣循環之壓力設定，並傳輸此 種壓力設定至渦輪機。 15 以下說明對應於這些不同程式之新的吸氣循環之 不同偵測模式。 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 要注意的是可能僅實施這些程式之其中一個，或 同時只實施某幾個。 亦可能如上所述同時實施所有這些程式。 20 在較詳細說明關於新的吸氣循環之不同偵測模式 之前，於此提醒參考圖4之在連續吸氣與吐氣循環期 間之數個參數之一般改變。 在此圖上部之兩條曲線分別顯示運送人工呼吸器 -21- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公爱） 1332850 A7 .B7 五、發明說明（2〇 ) 氣體之導管之壓力改變以及相對應的氣體流量之改 變。 不同的循環係標記於此圖之下部（I關於吸氣循 環，E關於吐氣循環）。 5 下曲線顯示在同樣的連續循環期間渦輪機速度信 號之改變。 要注意的是此種曲線變化係取決於所使用之渦輪 機’圖4所示之曲線（其將被使用於本文之其餘部分） 對應於一其慣量係相當於上述之數值之渦輪機。 10 下曲線顯示在元件中之渦輪機旋轉速度並非固定 之事實。 反之，此速度在吸氣階段期間較高，而在吐氣階 段期間較低。 因此，此旋轉速度的改變乃為一隨著時間函數， 15其包含與患者之呼吸行為有關之資訊。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 如我們所應該看到的，本發明使用此種資訊以偵 測新的吸氣或吐氣循環，因此修訂利用計算手段23〇 精巧擬定之壓力設定，並傳送至調節電路24〇。 吾人可注意到在圖5至8中，其顯示用以觸發吸 2〇氣及/或吐氣循環之不同模式，所即時測量之數值係 以白點表示，而黑點表示記錄值。 現在參考圖5來說明依據第一模式觸發吸氣循 環，其被稱為"快速努力偵測"。 -22-

1332850 A7 B7 五、發明說明（21 ) 如我們所應該看到的，此種偵測模式使用在下述 兩者之間之比較： •一實際上由渦輪機之速度感測器所測量之瞬間 速度（要提醒的是在本文中，"速度"標示渦輪機之旋 5 轉部件之旋轉速度一 一般是其轉子）， •以及記錄於上述所提及且與計算手段230結合 之記憶體中之參數。 更精確地說，這個旋轉速度之變化係使用於不同 模式中，用以偵測吸氣循環之開始，但亦用以偵測吐 1〇 氣循環之開始。 回到用以偵測吸氣循環之開始之第一模式之說 明’與此種第一模式相關的程式係依據最新測量速度 而持續評估一外插量f之速度。 此種外插法可譬如基於實際所測量之最終兩個速 15 度而執行。 依此方式所外插之數值係記錄於與計算手段230 結合之記憶體中。其係以圖5中之黑點表示。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在每個給定之瞬間，係可得到一對應至下一個速 度測量之期望速度之外插量。 20 而在此種下一個速度測量期間，程式會將外插速 度值與實際所測量之速度值做比較。 如果這兩個速度值之間的差異大於一既定臨限 值’則程式決定新的呼吸循環之開始。 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 1332850 A7

於此情況下，計算手段230因此精巧擬定—新的 合適壓力設定。 這個臨限值可譬如是2200點，而"點”係為代表 渦輪機旋轉速度之單位。 5 要注意的是，如與所有用以偵測新的吸氣循環之 開始之其它模式一樣，此種偵測模式可以在新的吐氣 開始以後，被禁能持續一段既定時間量度（吐氣循環 係以於本文將更進一步說明之方式開始）。 因此可避免在譬如呼氣閥回縮（其係對應至關於 1〇在開始吐氣之壓力之一負變化，然後一正變化）之情 况下，因錯誤而自動觸發一吸氣循環。 用以禁成此種新的吸氣循環之觸發之時間量度 (亦即，觸發被禁能期間之時間）可以譬如是大約3〇〇 HIS 〇 15 圖6顯示用以偵測新的吸氣循環之第二模式。 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 當觀察到渦輪機之操作穩定度持續一段大於一既 定最小值之期間時，此種模式則被啟動，其中該既定 值係記錄於計算手段230之記憶體中以作為供此元件 用之所有操作參數。 舉例而言，該既定最小值可以是3〇〇 ms。 要主思的是穩定度係被定義為對應至包含在變化 之既定百分比（其對應於觸發臨限值）之内之速度變化 之操作條件。 -24- 張尺度適用中國圉家標準(cns)从規格（2心297公爱） ~ 1332850 A7 B7 五、發明說明（23 ) 舉例而言，對大約40,000至6,0000 rpm之標稱 渦輪機旋轉速度而言，這些既定變化百分比相當於大 約100至400 rpm之數值’其取決於出現於導管21〇 中之壓力。 5 要注意的是此種壓力越低，就越可能容許速度之 大變化，同時仍然認為狀態是"穩定"的。 因此，在低壓之範圍中’對應於•，穩定，，操作條件 之速度變化之範圍係被放大，且趨近於400 rev/min 更多或更少之最大範圍。 10 當依此方式啟動此種模式時，對應於穩定之範圍 之旋轉速度之平均值係記錄於結合至計算手段230之 記憶體中。 因為總是即時測量渦輪機之旋轉速度，所以當在 測量速度與該記錄之穩定值之間的差異之絕對值大於 15 觸發臨限值時，新的吸氣循環係由計算手段觸發。 此種觸發臨限值可以譬如是1800點。我們已經 看到其數值可更進一步取決於所測量之壓力。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖6因此對應至以被稱為"在穩定後相當努力之 偵測”之模式來觸發吸氣循環。 20 圖7係對應至以不同值為基礎來操作之類似模 式。 於此情況下’此模式被稱為"延長穩定後相當努 力之偵測"。 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1332850 B7 五、發明說明（24) 於此情況下’記錄速度之數值之穩定之期間係為 500 ms而非300 ms。無論如何其係比前述模式之相 對應的數值長。 又，觸發臨限值係較低（一般是15〇〇點而非 1800 點）。 圖8顯示用以觸發吸氣循環之另一模式，其被稱 為”循環至循環之努力偵測"。 此種模式係藉由於先前的吐氣循環結束時記錄所 測量之旋轉速度之數值而實施。 10 此種與計算手段230有關之記錄值將作為用以觸 發不是立即接在獲得此種記錄值之後之吸氣循環、而 是不久將來到之吸氣循環之參考基準。 當在測量速度值與此種記錄值之間的差異之絕對 值大於既定之觸發臨限值時，對應於此種模式之程式 15 會觸發新的吸氣循環。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此種觸發臨限值可以譬如是大約2200至2500點 (要注意到曲線並非嚴格地遵循比例一尤其關於觸 發臨限值）。 現在參考圖9’其顯示用以觸發吐氣循環之模 20 式。 為了實施此種觸發，此元件記錄渦輪機旋轉速度 之最大值（此種最大值係在吸氣循環期間產生）。 因此’可於每個吸氣循環記錄新的最大值。 -26- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公爱） 1332850 A7 B7 五、發明說明（25 ) 亦可能僅在每隔N個吸氣循環記錄一新的最大 值，其中N係能被自由設定。 當即時測量之速度下降至表示此種最大值之確定 比率之數值時，計算手段230引起新的吐氣循環之觸 5 發，並有精巧擬定一合適之壓力設定的功效。 討論中之比率可以譬如是記錄之最大值之70%。 要注意的是此種新的吐氣循環之觸發可能在吸氣 循環中發生最大旋轉速度之後，被禁能持續一段既定 期間（譬如200 ms)。 10 因此本發明明顯藉由遵從此種渦輪機之旋轉速度 與輸送至患者之氣體壓力，而使即時調節之操作渦輪 機成為可能。 又，本發明亦使藉由修改送至渦輪機之壓力設定 而使用渦輪機旋轉速度之監視以觸發新的吸氣及/或 15 吐氣循環成為可能。 吾人可注意到本發明使避免使用流量計以及與這 些組件相關之限制成為可能。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 又，如上所述，本發明亦使即時實際控制此元件 以改善患者舒適性成為可能。 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1332850 五、發明說明（26 【圖式簡單說明】 件/圖^lb顯示出目前技藝水準之料輔助元 5 •圖2係為依據本發明之—元件之示意圖。 •圖3係'為在依縣發明之—元件 渴輪機之圖表特徵，其顯示對一渴輪機旋轉速度之给 定值，渴輪機之壓力輸出以及由這個渴輪機所產生之 流量之間的關係。 •圖4包含三張圖，其顯示在吸氣與吐氣循環之 交替期帛，與依據本發明之元件之渦輪機相關的壓 力、流量、以及參數之典型演變。 •圖5至8顯示用以偵測新的吸氣循環開始之四 個模式。 •圖9顯示用以偵測新的吐氣循環開始之一個模 15 式。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公龙） 1332850 A7 B7 五 '發明說明（27) 【圖式之代號說明】 10a〜元件 10b〜元件 100a〜渦輪機 5 100b〜渦輪機 110a〜導管 110b〜導管 120a〜手段 120b〜手段 10 13 Ob〜流量計 131b〜連接 132卜計算手段 20〜元件 200〜渦輪機 15 210〜導管 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 220〜手段 230〜計算手段 231〜連接 240〜電路 20 241〜第一連接 242〜第二連接 243〜連接 250〜壓力感測器 -29- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. M32850 今你夂月Μ日修(更)正替換胃|β8

   申請專利範圍 請案第93102065號 ARPin- Ν〇· 93102065 件㈡ Submitted on May 2〇]〇j 及 1. 一種呼吸輔助元件，包含 屬輪機，用以產生一加壓呼吸氣體流； 一導官’用以將該加壓氣體運送給一患者； •控制手段，用以控制能夠為該渦輪機精巧擬 定一壓力設定之氣體壓力，其特徵為該渦輪機係連 接至旎夠取得對應於該渦輪機之一旋轉部件之旋轉 速度之一信號之一速度感測器，且該控制手段包含 連接至該速度感測器之計算手段，以利用僅該速度 b號而计具該壓力設定並將該壓力設定傳送給該渦 輪機； 該计算手段適於利用僅該速度信號而偵測新的 吸氣或吐氣循環’因此能夠改造該壓力設定之位 準。 2. 如申請專利範圍第1項所述之呼吸輔助元 件’其特徵為該速度感測器係以一霍爾效應感測器 實施。 3. 如申請專利範圍第1項所述之呼吸輔助元 件，其特徵為該速度感測器係為一種能夠取得直接 與該渴輪機之一旋轉部件之旋轉速度連結之一渴輪 機速度信號之感測器。 4. 如申請專利範圍第1項所述之呼吸輔助元 件’其特徵為該計算手段係依據速度的變化來精巧 擬定該壓力設定。 -30 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 4 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 濟 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 1-332850 /、、申清專.利範圍 申明專利範圍第〗項所述之呼吸輔助元 件〃特徵為该計算手段係與用以藉由使用下述雨 者之間：：比較來谓測吸氣循環之一程式結合： ^ 、•一藉由使用所測量逮度之新數值而外插出的 S己錄速度值，以及 •一實際所測量之瞬間速度。 6.如申請專利範圍第1項所述之呼吸輔助元 件，其特徵為該計算手段係與用以藉由使用下述兩 者之間比較來制吸氣循環之—程式結合： •一代表一新的速度方位（recent Speed bearing) 之S己錄速度值，以及 •一實際所測量之瞬間速度。 7. 如申請專利範圍第1項所述之呼吸輔助元 件’其特徵為該計算手段係與用以藉由使用下述兩 者之間的一比較來偵測吸氣循環之一程式結合： •一代表〜土氣循I结束時之一速度之記錄速 度值，以及 •一實際所測量之瞬間速度。 8. 如申請專利範圍第i項所述之呼吸辅助元 件’其特徵為該計算手段係與用以㈣同時操作之 吸二循環之數個程式結合，且—旦用以偵測該吸氣 循環之該等程式之其中一個發出吸氣開始的信號， 該計算手段就能夠精巧擬定對應於該吸氣循環^始 -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） 8 8 8 8/ A B c D 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 9.如申請專利範圍第 诫之哞哄結α 王8項中之其中一項所 迷之吁吸輔助元件，直 π岍 之藉气伤户此 ’、f徵為用以偵測該吸氣循環 之紅式係在新的吐氣 ^ 合-段確定期間。、W始以後’與禁能手段結 件，利，第1項所述之呼吸輔助元 二士二’、、’忒计异手段係與用以偵測吐氣循環之 一程式結合。 11. 如中請專利範圍第IG項所述之呼吸輔助元 </、特徵為用以偵測吐氣循環之該程式使用下述 兩者之間的"'比較： 對應於一吸氣循環所記錄的最大渦輪機速 度，以及 •一實際所測量之瞬間速度。 12. 如申請專利範圍第1項所述之呼吸輔助元 件，其特徵為該計算手段包含一連接至該速度感測 器之微處理器以及一供該渦輪機之壓力設定用之輸 入0 13 _如申請專利範圍第1項所述之呼吸輔助元 件’其特徵為該元件亦包含一壓力調節迴路，其包 含： •一位於該導管上之壓力感測器，以及 •一接收源自該計算手段之該壓力設定以及由 該壓力感測器所測量之壓力之電路，該電路係能為 -32 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（2丨0 X 297公釐）

   B32850 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 該渦輪機精巧擬定一瞬間旋轉速度設定，該電路係 連接至一該渦輪機之速度設定之輸入。 14. 一種調節由渦輪機傳送給患者之呼吸氣體之 壓力之方法，該方法包括下列步驟： 提供代表該渦輪機之一旋轉部件之旋轉速度的 一訊號；以及 根據僅該代表該旋轉速度之訊號對該渦輪機計 算一壓力設定， 該方法適於利用僅該速度信號而偵測新的吸氣 或吐氣循環’因此能夠改造該壓力設定之位準。 訂 15. 如前述申請專利範圍第14項所述之方法， 其特徵為該信號對應該渦輪機轉子之該旋轉迷度。 16. 如申請專利範圍第μ項所述之方法，其特 徵為該方法係以一用以藉由使用下述兩者之間的一 比較來偵測吸氣循環之程式來實施： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 •一從所測量速度之新數值外插出的記錄速度 值，以及 •一實際所測量之瞬間速度。 17. 如申請專利範圍第M項所述之方法，其特 徵為該方法係以一用以藉由使用下述兩者之間的一 比較來偵測吸氣循環之程式來實施： •一代表一新的速度方位之記錄速度值，以及 •一實際所測量之瞬間速度。 -33 - 規格⑽X297公楚) ^32850

   ,18.如凊專利範圍第14項所述之方法，其特 徵為該方法係以-用以藉由使用下述兩者之間的一 比較來偵測吸氣循環之程式來實施： •一代表一吐氣循環結束時之一速度之記錄速 度值，以及 •一實際所測量之瞬間速度。 ,19·如申請專利範圍帛14帛所述之方法，其特 ，為該方法係實錢個用則貞測㈣操作之吸氣循 衣之紅式，且一旦偵測吸氣循環之該等程式之其中 個I出吸氣開始的信號，該方法就精巧擬定對應 於吸氣開始之一壓力設定。 20.如申請專利範圍第16至19項中之其中一項 所述之方法，其特徵為用以偵測吸氣循環之程式係 在新的吐氣循環開始以後，與禁能手段結合一段確 定期間。 2丨.如申請專利範圍第14項所述之方法，其特 徵為該方法係實⑯一用以偵測吐氣循環之程式。/ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 22.如申請專利範圍第21項所述之方法，其特 徵為用以偵測吐氣循環之該程式使用下述兩者之間 的一比較： 對應於一吸氣循環所記錄的最大渦輪機速 度，以及 •一實際所測量之瞬間速度。 -34 -