專利名稱：呼吸輔助設備及其調(diào)節(jié)方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及輔助呼吸的方法以及設備。
更具體地說，本發(fā)明涉及一種呼吸輔助設備，其包括一個渦輪機，用于產(chǎn)生加壓呼吸氣體流，一個把加壓氣體運送至患者的管道，用于控制氣體壓力的裝置，其可以對渦輪機進行一壓力設置。
本發(fā)明還涉及一種方法，其用于調(diào)節(jié)由渦輪機輸送至患者的呼吸氣體的壓力，該方法包括對渦輪機進行一壓力設置。
背景技術：
已然存在有上述的設備。
在圖1a中通過一種非常簡略的方式示出了這種設備的基本構造，其示出一個設備10a，所述設備10a包括有一個可產(chǎn)生一個加壓呼吸氣體流的渦輪機100a、一個允許患者接收所述加壓氣體的裝置120a以及一個將氣體從渦輪機100a運送至裝置120a的管道110a。
裝置120a通常由一個面罩構成，其包括有通氣口，從而使得呼吸氣體可以漏出。
注意這種裝置可由一呼氣閥代替。而且本發(fā)明適用于具有漏泄面罩的設備，也同樣適用于呼氣閥設備。
注意在此術語“患者”的用途很廣，它不一定指代一個被嚴重的病癥所折磨的人。
從而可在許多情況下使用本發(fā)明的設備，例如在患者睡眠時提供呼吸輔助以治療睡眠窒息。
然而，本發(fā)明的設備并不限于治療睡眠窒息，治療睡眠窒息只是以非限制性的示例方式在此所述的本發(fā)明的一個應用。
實際上，如我們將會發(fā)現(xiàn)的那樣，本發(fā)明涉及一種新的設備以及相關調(diào)節(jié)，而且其應用是非常廣泛的。
回到圖1a所示的現(xiàn)有技術設備，已知這樣的設備實現(xiàn)為控制由渦輪機100a所產(chǎn)生的壓力，從而使得此壓力的值是固定的。
這樣的設備被稱為屬于氣道壓力連續(xù)的類型(通常在英文中簡稱為CPAP——商標)。
然而，這種設備可能不能為一部分的患者所接受，或者不適于治療某些疾病。
也存在更為復雜的設備，其中控制氣體壓力的裝置可為渦輪機設置幾個不同的壓力。
在圖1b中示出了這樣的設備(在此再次通過一種非常簡略的方式示出)。
此附圖示出了一個設備10b。在此圖中，與圖1a中的100a、110a以及120a相同的構件標號為100b、110b以及120b。
設備10b還包括一個流量計130b，此流量計可為計算裝置132b提供一個在管道110b中的流量的測量。
計算裝置132b可基于所測得的流量得出一壓力設置，此壓力設置將通過接線131b而被送至渦輪機(或者更準確地說，送至一個渦輪機操作調(diào)節(jié)電路)。
此配置使得可根據(jù)在管道110b中所測得的流量來調(diào)整壓力，此流量與患者的呼吸活動相關。
從而，特別地可以探測患者的開始吸氣及呼氣，以及可根據(jù)正在進行的或剛開始的(吸氣及呼氣)循環(huán)而調(diào)整送至渦輪機的壓力設置。
專利EP 425092示出了這種設備的一個例子。
與圖1a所示類型的設備相比，這些設備有了改進。
但是它們需要結合有一個流量計。
這種流量計是一個昂貴的構件。它進一步會使得設備更為復雜，且會增加設備損壞的可能以及提高設備的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于通過避免以及限制上述的不便之處，進一步地改善在本文開頭所提及的設備類型。
為了達到此目的，依據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了一種輔助呼吸的設備，其包括-一個渦輪機，用于產(chǎn)生加壓的呼吸氣體流，-一個管道，用于把加壓氣體運送至患者，-用于控制氣體壓力的裝置，其可以對渦輪機進行一個壓力設置，特征在于所述的渦輪機與一個速度傳感器相連，所述的速度傳感器可以獲得一個與渦輪機旋轉(zhuǎn)元件的轉(zhuǎn)速相對應的信號，且所述的控制裝置包括與所述速度傳感器相連的計算裝置，以根據(jù)所述的信號得出一個壓力設置，且把所述壓力設置送至渦輪機。
這種設備優(yōu)選的但非限制性的方面如下-所述的速度傳感器采用一個霍爾效應傳感器，-所述的速度傳感器為這樣的一個傳感器其可以從渦輪機獲取一個速度信號，此信號與渦輪機旋轉(zhuǎn)元件的轉(zhuǎn)速直接地相關，-所述的計算裝置依據(jù)速度變動而進行該壓力設置，-所述的計算裝置可探測新的吸氣或呼氣循環(huán)，以及隨之調(diào)整壓力設置的等級，-所述的計算裝置與一個使用以下兩者之間的比較值來探測吸氣循環(huán)的程序相關聯(lián) 一個通過最近的實測速度值而推出的、存儲的速度值，以及 一個實測的瞬時速度，-所述的計算裝置與一個使用以下兩者之間的比較值來探測吸氣循環(huán)的程序相關聯(lián)
一個代表了最近速度走勢的、存儲的速度值，以及 一個實測的瞬時速度，-所述的計算裝置與一個使用以下兩者之間的比較值來探測吸氣循環(huán)的程序相關聯(lián) 一個代表了在呼氣循環(huán)結束時的速度的、存儲的速度值，及 一個實測的瞬時速度，-所述的計算裝置同時地與幾個探測吸氣循環(huán)操作的程序相關聯(lián)，且一旦所述探測吸氣循環(huán)程序中的一個發(fā)出了吸氣開始的信號，該計算裝置就可以相應于吸氣的開始而進行一個壓力設置，-在一個新的呼氣循環(huán)開始之后的一個設定的時間段內(nèi)，用于探測吸氣循環(huán)的程序與無效裝置相關聯(lián)，-所述的計算裝置與一個探測呼氣循環(huán)的程序相關聯(lián)，-所述的探測呼氣循環(huán)的程序利用以下兩者之間的比較值 一個與吸氣循環(huán)相對應的、存儲的渦輪機最大速度，以及 一個實測的瞬時速度，-所述的計算裝置包括一個連接至速度傳感器及渦輪機壓力設置輸入的微處理器，-設備還包括有一個壓力調(diào)節(jié)回路，所述回路包括 一個位于管道上的壓力傳感器，以及 一個電路，所述電路接收計算裝置所產(chǎn)生的壓力設置以及由壓力傳感器所測得的壓力，所述電路可即刻地對渦輪機的轉(zhuǎn)速進行瞬時設置，所述電路與一個渦輪機速度設置的輸入端相連。
依據(jù)第二方面，本發(fā)明提供了一種調(diào)節(jié)呼吸氣體壓力的方法，所述的呼吸氣體由一個渦輪機送至患者，所述方法包括對渦輪機進行一個壓力設置，其特征在于所述的壓力設置通過一個代表渦輪機旋轉(zhuǎn)元件的轉(zhuǎn)速的信號而進行。
這種方法的優(yōu)選但非限制性的方面如下-所述的信號與渦輪機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速相對應，-所述的方法可以探測到新的吸氣或呼氣循環(huán)，以及隨之調(diào)整壓力設置的等級，-所述的方法執(zhí)行一個通過比較以下兩者而探測吸氣循環(huán)的程序 一個通過最近的實測速度值而推測出的、存儲的速度值，及 一個實測的瞬時速度，-所述的方法執(zhí)行一個通過比較以下兩者而探測吸氣循環(huán)的程序 一個代表了最近速度走勢的、存儲的速度值，以及 一個實測的瞬時速度，-所述的方法執(zhí)行一個通過比較以下兩者而探測吸氣循環(huán)的程序 一個代表了在呼氣循環(huán)結束時的速度的、存儲的速度值，以及 一個實測的瞬時速度，-所述方法同時地執(zhí)行幾個探測吸氣循環(huán)操作的程序，且一旦所述探測吸氣循環(huán)程序中的一個發(fā)出了吸氣開始的信號，就可以相應于吸氣的開始而進行一個壓力設置，-在一個新的呼氣循環(huán)開始之后的一個設定的時間段內(nèi)，所述的探測吸氣循環(huán)的程序與無效裝置相關聯(lián)，-所述的計算裝置與一個探測呼氣循環(huán)的程序相關聯(lián)，-所述方法執(zhí)行一個探測呼氣循環(huán)的程序，-所述的探測呼氣循環(huán)的程序利用以下兩者之間的比較值 一個與吸氣循環(huán)相對應的、存儲的渦輪機最大速度，以及 一個實測的瞬時速度。


參照附圖，本發(fā)明的其它方面、目的以及優(yōu)點將在本發(fā)明的以下描述中更好地顯示，除了已經(jīng)參照現(xiàn)有技術而進行論述的圖1a和1b之外，附圖還包括圖2為依據(jù)本發(fā)明的設備的示意圖；圖3為一個應用于本發(fā)明設備中的渦輪機的特征曲線，示出了在給定的渦輪機轉(zhuǎn)速下渦輪機的壓力輸出與此渦輪機所產(chǎn)生的流量之間的關系。
圖4包括三個圖表，示出了在一個交替的吸氣和呼氣循環(huán)的過程中，與本發(fā)明設備的渦輪機相關壓力、流量以及一個參數(shù)的典型演化。
圖5至8示出了探測新吸氣循環(huán)開始的四種模式。
圖9示出了探測新呼氣循環(huán)開始的一種模式。
具體實施例方式
現(xiàn)在參照圖2，其以示意的方式示出了一個依據(jù)本發(fā)明的設備20。
此設備包括(如現(xiàn)有技術中的設備)一個渦輪機200、一個允許患者接收來自于該渦輪機的加壓氣體的裝置220、以及一個將所述氣體從渦輪機200運送至裝置220的管道210。
在此，再一次地，裝置220可以是一個面罩，所述面罩包括有泄漏裝置，或包括有一個呼氣閥。
依據(jù)本發(fā)明的設備包括有(如同圖1b所示的設備)用于調(diào)節(jié)壓力的裝置。
然而，注意在本發(fā)明中，沒有流量計與管道210相聯(lián)。
用于調(diào)節(jié)壓力的裝置實際上包括計算裝置230，此計算裝置通過一個接線231而可以從渦輪機接收一個信號的值，此信號指示了所述渦輪機的操作特征。
計算裝置230包括一個微處理器且連接至一個內(nèi)存，在該內(nèi)存中存儲有不同的參數(shù)。
渦輪機的操作特征值是與渦輪機一個旋轉(zhuǎn)元件(例如其轉(zhuǎn)子)的轉(zhuǎn)速相對應的一個信號。
在本文的其余部分，從渦輪機所接收到的信號被稱為“實測速度”。
為了向計算裝置230提供這個實測速度，在渦輪機中結合有一個速度傳感器。此速度傳感器例如可以是一個霍爾效應傳感器。
以下將對不同的模式進行詳細的描述，根據(jù)這些模式，計算裝置可依據(jù)從渦輪機接收到的信號以及不同的已存儲的參數(shù)，自動地探測到吸氣和/或呼氣循環(huán)的開始。
計算裝置230還與一個電路240相連，用于調(diào)節(jié)渦輪機的轉(zhuǎn)速。
此電路240接收兩個輸入●通過第一接線241，其接收一個由計算裝置230設置的壓力；●通過第二接線242，其接收一個由位于管道210上的壓力傳感器250所測得的壓力。
根據(jù)這兩個輸入，電路240可以得出一個轉(zhuǎn)速設置，其通過接線243而把被送至渦輪機200。
此轉(zhuǎn)速設置由電路240得出，從而使得傳感器250所測得的壓力可達到從計算裝置230接收到的壓力設置的值。
注意電路240可實施為渦輪機的一個或多個組件。
上述的設備使得可以控制由管道210運送至患者的呼吸氣體的壓力。
更確切地說，此控制的一個優(yōu)點在于可以設置期望的壓力值，此期望壓力值與從計算裝置230所接收到的壓力的設置值相對應。
由此，當壓力需要保持恒定時，電路240一直都處于激活狀態(tài)，因為其實時地接收由傳感器250所測得的壓力，且不斷地調(diào)整傳送至渦輪機的轉(zhuǎn)速設置以調(diào)節(jié)壓力。
而且，除了對渦輪機轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)以把壓力保持于給定值之外，本發(fā)明還可以實時地測量患者呼吸行為的改變，以通過計算裝置230把一個修改過的壓力設置傳送至調(diào)節(jié)電路240而起動新的吸氣或呼氣循環(huán)。
為此，計算裝置230使用來自于渦輪機的實測速度。
不斷地間隔相等的時間——例如每隔100毫秒——測量和獲取此速度。也可以提供連續(xù)的采集。
注意為了這樣地依據(jù)渦輪機的實測速度而對壓力設置進行調(diào)節(jié)，設備的總慣性必須保持足夠地小，以與此壓力設置的實時控制相協(xié)調(diào)。
實際上，如果新的壓力設置在呼吸動作已經(jīng)發(fā)生了很久之后才抵達電路240是不能接受的，所述的呼吸動作導致了此新的設置。
在實踐中，在呼吸動作以及相應的新壓力設置之間的可接受的最長延遲大約為50至100毫秒。
可能會導致此壓力設置延遲的設備慣性主要來自于●渦輪機200；●管道210；●壓力傳感器250。
與管道210以及傳感器250相關的慣性是常規(guī)的氣動慣性，其大致上與上述的最長反應時限相符合。
在所考慮的范圍內(nèi)，渦輪機的慣性值必須降低。
為此，在本發(fā)明中必須采用慣性很小的渦輪機。
這樣的一個渦輪機可以包括例如●一個承載葉片的部分，其直徑大約為44mm，而重量大約為56g，這對應于一個大約為90g·cm2的慣性，●一個轉(zhuǎn)子，其具有相同數(shù)量級的慣性(大約為90g·cm2)。
因此，渦輪機的總慣性保持低于大約200g·cm2。
以下為基本原理，基于這些基本原理，通過一個從渦輪機所測量到的速度來指導該設備的壓力設置。
假設一個想要呼吸的患者提供一個能量E，此能量的大小為D×P，其中D患者的瞬時呼吸氣流；P患者的瞬時呼吸壓力。
患者在一個時間間隔dt內(nèi)所提供的作用力(effort)如下
dE/dt＝(dD/dt)·(dP/dt)。
由于設備必須補償患者提供的作用力，所以設備的渦輪機必須在相等的時間間隔內(nèi)提供一個與患者的作用力相對應的作功。
設備渦輪機的氣動功率取決于此渦輪機的轉(zhuǎn)速Pturb＝f(n)其中，Pturb渦輪機的氣動功率，以及f(n)渦輪機速度的函數(shù)。
因此，渦輪機的氣動能量的表達形式為E＝dPturb/dt＝f’(n)其中E氣動能量，dPturb/dt在間隔dt內(nèi)壓力的變動，f’(n)渦輪機速度函數(shù)與時間之間的關系。
因此，必須實現(xiàn)以下的平衡dE/dt＝df’(n)/dt＝d2f(n)dt2＝dD/dt·dP/dt。
從而，得到dE/dt＝f”(n)＝dD·dP/dt2其中dE氣動力，f”(n)從f(n)獲得的渦輪機速度的函數(shù)，dD患者呼吸氣流的變動，dP患者呼吸壓力的變動。
圖3示出了一個應用于本發(fā)明設備中的一個渦輪機的特征曲線。
此曲線顯示了在一給定轉(zhuǎn)速下渦輪機的流量和壓力之間的關系。
從而，可以為每一轉(zhuǎn)速都畫出這樣的一個特征曲線。
也可以對渦輪機的轉(zhuǎn)速變化進行測量，以通過一個例如示于圖3中、且對一給定轉(zhuǎn)速進行計算的參考曲線而確定渦輪機在另一轉(zhuǎn)速下的特征參數(shù)。
本申請人從而確定了一個對于參考轉(zhuǎn)速n0(對應于所使用的渦輪機為46000rpm的情況)的定律。
對于此轉(zhuǎn)速，在流量和壓力之間可獲得如下類型的關系Q＝A2·Dp2+A1·Dp+A0，其中Dp＝通過傳感器250所測到的壓力A2＝-6.47·10-4A1＝-3.45·10-3A2＝-5.92此參考方程與圖3中的曲線相對應。
對于與n0不同的另一轉(zhuǎn)速n1，本申請人確定了一個轉(zhuǎn)換定律T＝Dp·n0/n12以及Q＝(A2T2+A1t+A0)·n1/n0，其中Dp＝通過傳感器所測到的壓力T＝轉(zhuǎn)速匹配系數(shù)Q＝流量這個轉(zhuǎn)換定律給出了渦輪機轉(zhuǎn)速與由此渦輪機所產(chǎn)生的呼吸氣體的流動參數(shù)之間的對應關系。
其可以通過測量渦輪機的轉(zhuǎn)速而確定形成呼吸氣體流的條件，且可以控制設備的操作。
注意在本發(fā)明的情況下，不對流量進行測量，而是對渦輪機的轉(zhuǎn)速進行測量。
這特別地具有以下的優(yōu)點-不需要流量計，-相對于操作而言實時地工作(實際上，在通過一個流量測量而進行控制的公知設備中，把渦輪機操作狀態(tài)的改變轉(zhuǎn)換到可被流量計測量到的流動改變需要一定的時間——而這個“一定的時間”遠大于上述的時限，使得不可能進行“實時”控制)。
對于這個方面，特別地指出本發(fā)明的設備和方法僅使用了渦輪機的速度測量。
在這方面，本發(fā)明與例如在專利EP 656216中所描述的公知設備是完全不同的。
該專利把渦輪機的馬達速度當作一個參數(shù)，可使用該參數(shù)通過一定的方式對設備的操作進行控制。
該專利進一步指出由于患者的呼吸而導致的氣流變化將改變例如渦輪機馬達速度和/或電流的參數(shù)。
該專利進一步論述其建議使用特殊的信號來對一些時刻進行測量，在這些時刻患者開始吸氣和呼氣。
如在該專利的第3欄37-39行所披露，這些特殊信號可這樣地獲得●或者從馬達的速度以及功率測量而獲得(第一選擇)，或者●從溢出閥位置以及功率測量而獲得(第二選擇)。
因此，在第一選擇中，可通過一定的方式使用馬達速度而探測呼吸循環(huán)的開始/結束。但是需要注意在任何情況下，馬達速度都不會單獨地被用作單個控制參數(shù)。此參數(shù)實際上與功率測量結合而被系統(tǒng)地使用。
這是可以理解的，因為文獻EP 656216的優(yōu)先權日的渦輪機具有相當大的慣性——其數(shù)量級至少為1500g·cm2。
對于這樣的渦輪機，在某一惰性時間(大于上述的時限)之前，氣流狀態(tài)的改變將不會改變渦輪機的速度。
從而，為了實時地(或者至少盡可能迅速地，當然，這也是所期望的)測得這個氣流變化，在任意情況下，單純地監(jiān)測和利用渦輪機速度都不是適當?shù)摹?br> 因此，這樣的公知設備必須把馬達功率而不是把渦輪機速度用作主參數(shù)，以盡可能迅速地測得氣流變化。
在例如本專利的優(yōu)先權日的渦輪機中，此參數(shù)“馬達功率”的變化實際上要比渦輪機速度的變化迅速很多，由于渦輪機的大慣性，渦輪機速度只能在一定時間之后才發(fā)生變化。
進一步可以注意到，在EP656216的情況下，系統(tǒng)地利用馬達速度使得必須對以基于功率的信號進行過濾。
對于本發(fā)明來說并非如此，渦輪機速度本身并不需要過濾，并且可單獨地使用。
本發(fā)明與例如EP505232的在先公開也是有很多不同的，EP505232公開了使用一個信號，此信號為一個輸送至渦輪機自身的控制信號。
在本文獻中所采用的原理為這樣的一個事實當氣流狀態(tài)變化時，響應于在吸氣管道中所測到的壓力變化，把所述控制信號送至渦輪機的控制電路將非常迅速地改變其控制信號。
因此，這個以及其它的現(xiàn)有技術的專利并沒有教示、甚至也沒有建議直接地使用渦輪機速度來探測新的呼吸循環(huán)以及控制渦輪機的操作。
此外，再一次地，用于控制渦輪機的信號并沒有直接地指示氣流狀況此信號實際上包括有必須被濾掉的電噪音。
并且，在任意情形下，再一次地，在該專利的優(yōu)先權日的呼吸設備中所使用的渦輪機具有相當大的慣性，這使得該設備與基于渦輪機速度測量的渦輪機的實時控制不相兼容。
最后，特別指出在現(xiàn)有技術US2003/0015200中公開了一種呼吸設備，其使用一個速度信號來進行操作。
此文獻實際上闡述了渦輪機速度的一個使用。
但是由此文獻所公開的使用與在本發(fā)明中的使用差異很大此現(xiàn)有技術文獻涉及一種非常特殊的設備，所述設備具有兩個氣源(一個加壓氣源，以及一個減壓源)。
因此，此文獻中設備的總體構造與本發(fā)明中設備的構造完全不同，本發(fā)明的設備僅包括一個呼吸氣體源。
并不意外地，設備結構的這個本質(zhì)差異也導致了對渦輪機速度的不同使用在US 2003/0015200的情況下，渦輪機速度用于激活一個三通閥211，而不用于控制渦輪機。
實際上，US 2003/0015200并不涉及對渦輪機的控制。
在此文獻中，對氣流狀態(tài)的控制實際上是通過這個閥211實現(xiàn)的，所述的閥211選擇地使患者與兩個氣源234、236中的一個相連。
如上所述，本發(fā)明的設備可實現(xiàn)一實時的(即，時限小于上述的最大時限)壓力設置，其與新的吸氣和/或呼氣循環(huán)相對應。
更確切地說，計算裝置230與幾個用于探測吸氣循環(huán)的程序相關聯(lián)，所述的幾個程序可以同時地操作。
這些探測吸氣循環(huán)程序中的每一個都實時地跟蹤患者呼吸活動中特定參數(shù)的變化，且在適合于程序的條件得以滿足時可以起動一個新的吸氣循環(huán)。
且當不同的程序同時操作時，一旦與程序之一的吸氣循環(huán)相對應的條件得到滿足時，計算裝置230進行與新的吸氣循環(huán)相對應的一個壓力設置，且將此壓力設置傳遞到渦輪機。
下文描述了與這些不同的程序相對應的、新吸氣循環(huán)的不同探測模式。
注意可僅執(zhí)行這些程序中的一個，或者僅同時地執(zhí)行某些程序。
也可以如上所述同時地執(zhí)行所有的這些程序。
在詳細描述對于一個新吸氣循環(huán)的不同的探測模式之前，參照圖4，再次論述在一連串的吸氣和呼氣循環(huán)的過程中幾個參數(shù)的典型變化。
位于這個圖上部的兩個曲線分別地示出了承載有呼吸氣體的管道中的壓力變化以及相應的氣流變化。
在附圖的下部標示出了不同的循環(huán)(I指代吸氣循環(huán)，E指代呼氣循環(huán))。
下部曲線示出了渦輪機的速度信號在同一循環(huán)過程中的變化。
注意此曲線隨著所使用的渦輪機而變化，圖4中(在本文的其余部分也使用了這個曲線)示出的曲線對應于一個慣性值如上所述的渦輪機。
下部曲線顯示了這樣的一個事實設備中渦輪機的轉(zhuǎn)速并不恒定。
相反地，此速度在吸氣階段較高，而在呼氣階段較低。
因此，此速度隨著時間的變化包含有與患者呼吸行為相關的信息。
如我們將看到的那樣，本發(fā)明使用此信息來探測新的吸氣或呼氣循環(huán)，隨后通過計算裝置230實現(xiàn)壓力設置的改變，且把壓力設置送至調(diào)節(jié)電路240。
應該注意在所有從5至8的附圖中——這些附圖示出了起動吸氣和/或呼氣循環(huán)的不同模式——實時測得的數(shù)值以白點表示，而黑點表示存儲的值。
現(xiàn)在參考圖5，描述了依據(jù)第一模式的吸氣循環(huán)的起動，該第一模式被稱為“迅速作用力探測(fast effort detection)”。
如我們將看到的，此探測模式使用了下述兩者之間的比較值-一個由渦輪機速度傳感器所實際測得的瞬時速度(提示在本文中，“速度”指的是渦輪機轉(zhuǎn)動元件——典型地為其轉(zhuǎn)子——的轉(zhuǎn)速)，-以及存儲在上述內(nèi)存中的參數(shù)，所述內(nèi)存與計算裝置230相連。
更確切地說，在不同的模式中使用此轉(zhuǎn)速變化以探測吸氣循環(huán)的開始，也用于探測呼氣循環(huán)的開始。
回到描述用于探測吸氣循環(huán)開始的第一模式，與此第一模式相關的程序根據(jù)最近測得的速度不斷地對此速度進行外推插值。
此外推插值例如可在最后兩個實測速度的基礎上進行。
由此所推得的值被存儲在與計算裝置230相聯(lián)的內(nèi)存中。在圖5的曲線中其以黑點表示。
在每個給定的時刻都可以給出一個插值，此插值對應于在下次速度測量時的預期速度。
且在此下次速度測量的過程中，程序?qū)⑺龅耐馔撇逯邓俣戎蹬c實測速度值進行對比。
如果這兩個速度值之間的差異大于一個設定的閾值，則程序得出結論一個新的呼吸循環(huán)開始了。
在此情況下，計算裝置230隨之產(chǎn)生一個新的適合的壓力設置。
此閾值可以例如為2200點，該“點”為一個指代渦輪機旋轉(zhuǎn)速度的單位。
注意此探測方法——以及所有的其它用于探測新吸氣循環(huán)開始的方法——可在新呼氣循環(huán)開始后的一個給定時限內(nèi)不起作用(呼氣循環(huán)開始的方式將在本文中進一步地論述)。
因此，避免了例如在呼氣閥回彈的情況下(其對應于在呼氣開始時壓力先是減小然后增大)錯誤地自動起動吸氣循環(huán)。
中止此新吸氣循環(huán)的起動的時限(即，起動不能進行的時限)可以例如為300毫秒。
圖6示出了探測新吸氣循環(huán)的第二模式。
當觀察到渦輪機中的操作穩(wěn)定了一定的時間長度時——所述的時間長度大于給定的最小值——此模式被激活，所述的給定值與所有的設備操作參數(shù)一樣被存儲在計算裝置230的內(nèi)存中。
所述的給定最小值可以例如為300毫秒。
注意“穩(wěn)定”定義為下述的操作狀態(tài)，其對應于速度變動位于給定變動百分比內(nèi)(相對于一個起動閾值)。
例如，對于一個額定轉(zhuǎn)速大致位于40000至60000rpm之間的渦輪機，這些給定的變動百分比對應于大約為100至400rpm的值，取決于管道210內(nèi)的壓力。
注意此壓力越低，則可以容許的速度變動越大，而狀態(tài)依然被認為是“穩(wěn)定”的。
因此，在一個低壓力的范圍內(nèi)，對應于“穩(wěn)定”操作狀態(tài)的速度變動范圍擴大了，且接近于一個大致為400rev/min的最大范圍。
當以這種方式激活此模式時，與穩(wěn)定范圍對應的轉(zhuǎn)速平均值存儲在與計算裝置230相聯(lián)的內(nèi)存中。
由于一直對渦輪機的轉(zhuǎn)速進行實時測量，當實測速度與所述的存儲穩(wěn)定值之間的差異的絕對值大于起動閾值時，一個新的吸氣循環(huán)由計算裝置起動。
此起動閾值例如可以為1800點。我們已經(jīng)明白此數(shù)值可進一步取決于所測得的壓力。
因此，圖6對應于以一個所謂的“穩(wěn)定后作用力的探測”模式起動一個吸氣循環(huán)。
圖7對應于一個類似的模式，基于不同的值進行操作。
在此情況下，該模式被稱為“長時間穩(wěn)定后的作用力的探測”。
在此情況下，穩(wěn)定的時間——從該穩(wěn)定時間起開始存儲速度——為500毫秒而不是300毫秒。在任何情況下它都比前述模式中的相應時間要長。
且起動閾值降低了(典型地為1500點而不是1800點)。
圖8示出了另一個用于起動一個吸氣循環(huán)的模式，其稱為“循環(huán)對應(cycle to cycle)的作用力探測”。
通過在前一呼氣循環(huán)結束時存儲所測到的轉(zhuǎn)速而實現(xiàn)此模式。
此與計算裝置230相關聯(lián)的存儲值可用作一個參考，其并不用于起動緊跟在此存儲值采集之后的吸氣循環(huán)，而是用于起動更后面的吸氣循環(huán)。
當實測速度值與此存儲速度之間的差異的絕對值大于一個給定的起動閾值時，對應于此模式的程序起動一個新的吸氣循環(huán)。
此起動閾值可以例如大約為2200至2500點(注意曲線并不是嚴格地按照比例的——尤其是對于起動閾值而言)。
現(xiàn)在參照圖9，示出了一個起動呼氣循環(huán)的模式。
為了實現(xiàn)這一起動，設備存儲了渦輪機轉(zhuǎn)速的最大值(此最大值產(chǎn)生于吸氣循環(huán)的過程中)。
因此，在每個吸氣循環(huán)中都會存儲一個新的最大值。
也可以僅當隔N次循環(huán)后才存儲一次新的最大值，可以自由地設置N。
當實時測得的速度降低至一個值——所述的值與最大值之間的比率為設定值——時，計算裝置230激活對新呼氣循環(huán)的起動，且為此效果進行一個修改后的壓力設置。
所述的比率可以例如為所存儲的最大值的70％。
注意可在吸氣循環(huán)中最大轉(zhuǎn)速發(fā)生后的一個給定時限內(nèi)(例如200毫秒)不能進行這個新呼氣循環(huán)的起動。
因此，顯示了本發(fā)明可以通過對渦輪機的轉(zhuǎn)速及運送至患者的氣體壓力進行跟蹤而實時地調(diào)節(jié)此渦輪機的操作。
而且，通過監(jiān)測渦輪機的轉(zhuǎn)速，本發(fā)明還可以通過改變送至渦輪機的壓力設置而起動新的吸氣和/或呼氣循環(huán)。
應該注意本發(fā)明可以避免流量計的使用，從而避免了與這種構件相關聯(lián)的限制。
如上所述，本發(fā)明還可以確實地對設備進行實時控制，這提高了患者的舒適度。
權利要求
1.一種呼吸輔助設備，其包括-一個渦輪機，用于產(chǎn)生加壓呼吸氣體流，-一個管道，用于把加壓氣體運送至患者，-用于控制氣體壓力的裝置，其可對渦輪機進行一壓力設置，其特征在于所述的渦輪機與一個速度傳感器相連，所述的速度傳感器可以獲得一個與渦輪機旋轉(zhuǎn)元件的轉(zhuǎn)速相應的信號，且所述的控制裝置包括與所述速度傳感器相連的計算裝置而根據(jù)所述的信號得出一個壓力設置，且把所述壓力設置送至該渦輪機。
2.如上述權利要求所述的設備，其特征在于所述的速度傳感器為一個霍爾效應傳感器。
3.如權利要求1所述的設備，其特征在于所述的速度傳感器為這樣的一個傳感器其可以獲取一個渦輪機速度信號，此信號與渦輪機旋轉(zhuǎn)元件的轉(zhuǎn)速直接地相關。
4.如上述權利要求中任一項所述的設備，其特征在于所述的計算裝置依據(jù)速度的變動而得出該壓力設置。
5.如上述權利要求中任一項所述的設備，其特征在于所述的計算裝置可探測新的吸氣或呼氣循環(huán)，以及隨之調(diào)整該壓力設置的等級。
6.如上述權利要求所述的設備，其特征在于所述的計算裝置與一個使用以下兩者之間的比較值來探測吸氣循環(huán)的程序相關聯(lián)一個通過最近的實測速度值而外推插值得出的、存儲的速度值，以及一個實測的瞬時速度。
7.如前述兩項權利要求中任一項所述的設備，其特征在于所述的計算裝置與一個使用以下兩者之間的比較值來探測吸氣循環(huán)的程序相關聯(lián)一個代表了最近速度走勢的、存儲的速度值，以及一個實測的瞬時速度。
8.如前述三項權利要求中任一項所述的設備，其特征在于所述的計算裝置與一個使用以下兩者之間的比較值來探測吸氣循環(huán)的程序相關聯(lián)一個代表了在呼氣循環(huán)結束時的速度的、存儲的速度值，以及一個實測的瞬時速度。
9.如前述三項權利要求中任一項所述的設備，其特征在于所述的計算裝置同時地與幾個探測吸氣循環(huán)操作的程序相關聯(lián)，且一旦所述探測吸氣循環(huán)程序中的一個發(fā)出了吸氣開始的信號，該計算裝置就可以相應于吸氣循環(huán)的開始而得到一個壓力設置。
10.如前述四項權利要求中任一項所述的設備，其特征在于在一個新的呼氣循環(huán)開始之后的一個設定的時間段內(nèi)，探測吸氣循環(huán)的程序與無效裝置相關聯(lián)。
11.如前述五項權利要求中任一項所述的設備，其特征在于所述的計算裝置與一個探測呼氣循環(huán)的程序相關聯(lián)。
12.如上一權利要求所述的設備，其特征在于所述的探測呼氣循環(huán)的程序利用以下兩者之間的比較值一個與吸氣循環(huán)相對應的、存儲的渦輪機最大速度，以及一個實測的瞬時速度。
13.如前述權利要求中任一項所述的設備，其特征在于所述的計算裝置包括一個連接至該速度傳感器和一渦輪機壓力設置輸入的一微處理器。
14.如前述權利要求中任一項所述的設備，其特征在于所述的設備還包括有一個壓力調(diào)節(jié)回路，所述回路包括一個位于管道上的壓力傳感器，以及一個電路，所述電路接收計算裝置所產(chǎn)生的壓力設置以及由壓力傳感器所測得的壓力，所述電路可對渦輪機的轉(zhuǎn)速進行瞬時設置，所述電路與一個渦輪機速度設置的輸入端相連。
15.調(diào)節(jié)呼吸氣體壓力的方法，所述的呼吸氣體由一個渦輪機送至患者，所述方法包括對渦輪機進行一壓力設置，其特征在于所述的壓力設置通過一個代表渦輪機旋轉(zhuǎn)元件的轉(zhuǎn)速的信號而進行。
16.如前一權利要求所述的方法，其特征在于所述的信號與渦輪機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速相對應。
17.如前述兩項權利要求中任一項所述的方法，其特征在于所述的方法可以探測新的吸氣或呼氣循環(huán)，以及隨之調(diào)整壓力設置的等級。
18.如前一權利要求所述的方法，其特征在于所述的方法執(zhí)行了一個通過使用以下兩者的比較值而探測吸氣循環(huán)的程序一個通過最近的實測速度值而外推插值得出的、存儲的速度值，以及一個實測的瞬時速度。
19.如前述兩項權利要求中任一項所述的方法，其特征在于所述的方法執(zhí)行了一個使用以下兩者的比較值而探測吸氣循環(huán)的程序一個代表了最近速度走勢的、存儲的速度值，以及一個實測的瞬時速度。
20.如前述三項權利要求中任一項所述的方法，其特征在于所述的方法執(zhí)行了一個使用以下兩者的比較值而探測吸氣循環(huán)的程序一個代表了在呼氣循環(huán)結束時的速度的、存儲的速度值，以及一個實測的瞬時速度。
21.如前述三項權利要求中任一項所述的方法，其特征在于所述方法同時地執(zhí)行了幾個探測吸氣循環(huán)操作的程序，且一旦所述探測吸氣循環(huán)程序中的一個發(fā)出了吸氣開始的信號，就相應于吸氣氣流而實施一個壓力設置。
22.如前述四項權利要求中任一項所述的方法，其特征在于在一個新的呼氣循環(huán)開始之后的一個設定的時間段內(nèi)，所述的探測吸氣循環(huán)的程序與無效裝置相關聯(lián)。
23.如前述六項權利要求中任一項所述的方法，其特征在于所述方法執(zhí)行一個探測呼氣循環(huán)的程序。
24.如前一權利要求所述的方法，其特征在于所述的探測呼氣循環(huán)的程序利用以下兩者之間的比較值一個與吸氣循環(huán)相對應的、存儲的渦輪機的最大速度，以及一個實測的瞬時速度。
全文摘要
本發(fā)明的第一方面，涉及一種輔助呼吸的設備，其包括一個渦輪機，用于產(chǎn)生加壓呼吸氣體流；一個管道，用于把加壓氣體送至患者；用于控制氣體壓力的裝置，其可對渦輪機進行一壓力設置，所述設備的特征在于所述的渦輪機與一個速度傳感器相連，所述的速度傳感器可以獲得一個與渦輪機旋轉(zhuǎn)元件的轉(zhuǎn)速相應的信號，且所述的控制裝置包括與所述速度傳感器相連的計算裝置，以根據(jù)所述的信號得到一個壓力設置，且把所述壓力設置送至渦輪機。依據(jù)第二方面，本發(fā)明涉及一種調(diào)節(jié)呼吸氣體壓力的方法，所述的呼吸氣體由一個渦輪機送至患者，所述方法包括為渦輪機進行一壓力設置，其特征在于所述的壓力設置通過使用一個代表渦輪機旋轉(zhuǎn)元件轉(zhuǎn)速的信號而進行。
文檔編號A61M16/00GK1761498SQ200480007614
公開日2006年4月19日 申請日期2004年1月27日 優(yōu)先權日2003年1月27日
發(fā)明者菲利普·沙爾維尼亞克 申請人:醫(yī)療電子工業(yè)應用公司(Saime)