專利名稱：調(diào)節(jié)呼吸氣體的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及調(diào)節(jié)呼吸氣體的一種系統(tǒng)和方法。
該系統(tǒng)和方法旨在用于重癥監(jiān)護(hù)中，以便提供正確的濕度/溫度水平的 氣體，這些氣體被人工通氣狀態(tài)下的插管患者吸入。
本發(fā)明可以特別有優(yōu)勢(shì)地、但并不僅限于在麻醉學(xué)和重癥監(jiān)護(hù)病房
(ICU)中使用，對(duì)此以下的說(shuō)明僅通過(guò)舉例而提及。
背景技術(shù)：
目前，在重癥監(jiān)護(hù)病房中，在人工通氣狀態(tài)下插管患者的呼吸道是用兩 種主要的方式進(jìn)行加溫和加濕，這取決于預(yù)期多長(zhǎng)時(shí)間該患者需要維持在重 癥監(jiān)護(hù)狀態(tài)下。
當(dāng)預(yù)期患者在重癥監(jiān)護(hù)狀態(tài)下要維持大致少于72小時(shí)時(shí)，采用一種第 一被動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用一個(gè)熱濕交換器(HME)。
眾所周知，熱濕交換器的運(yùn)行是通過(guò)從患者呼出的氣體中保留濕度和溫 度，并在下一次吸氣階段將大部分保留的濕度和溫度給予患者。
此類系統(tǒng)被批準(zhǔn)用于在大約72小時(shí)的治療中向患者提供28到33 mg/1 的絕對(duì)濕度水平、范圍在28到31。C之間的溫度、并且維持正確的呼吸生理。
這些裝置的運(yùn)行通常在24小時(shí)中維持穩(wěn)定，此后，患者會(huì)經(jīng)歷由流動(dòng) 阻力增加所致的呼吸困難(呼吸功的增加，WOB),因此要求每24小時(shí)更 換該系統(tǒng)。一種第二呼吸氣體調(diào)節(jié)系統(tǒng)是基于主動(dòng)加濕作用。
目前市售的最佳系統(tǒng)通過(guò)對(duì)呼氣導(dǎo)管進(jìn)行溫度被調(diào)節(jié)來(lái)消除凝聚提供 了對(duì)患者供應(yīng)的氣體進(jìn)行加熱和加濕以達(dá)到40 mg/1或以上的一個(gè)絕對(duì)濕度 水平、以及在35到39°C范圍內(nèi)的溫度，并且它要求非常小的維護(hù)。
然而，與熱濕交換器聯(lián)合運(yùn)行的 一種中間的有源器件提供了給予患者的 增加的熱量和濕度供應(yīng)，這是通過(guò)對(duì)吸入氣體補(bǔ)償幾個(gè)mg的水蒸氣，因此 使得該裝置能夠長(zhǎng)時(shí)運(yùn)行(超過(guò)72小時(shí))。
該熱濕交換器系統(tǒng)有以下優(yōu)點(diǎn) -與一個(gè)主動(dòng)裝置相比維護(hù)較少；
- 在72小時(shí)中適當(dāng)?shù)鼐S持正確的呼吸生理；
- 容易使用；
該熱濕交換器系統(tǒng)可能導(dǎo)致
誦在大多數(shù)情況下"不良，，的加濕作用；
- 在呼吸環(huán)路中無(wú)效空間的增大；
-由于熱交換元件潛在的堵塞(凝聚作用的積累)最終使流動(dòng)阻力增大。
該主動(dòng)加濕器系統(tǒng)有以下優(yōu)點(diǎn) -與一個(gè)被動(dòng)系裝置相比更高的濕度供給； -與一個(gè)被動(dòng)系裝置相比更長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行； 該主動(dòng)加濕器系統(tǒng)可能導(dǎo)致
- 由于加濕器的錯(cuò)誤設(shè)定引起可能的過(guò)渡加濕；
- 一次性?shī)A筒或罐回路以及無(wú)菌水的高成本； -與被動(dòng)系統(tǒng)相比要求更頻繁的監(jiān)查；
-由于呼氣側(cè)凝聚作用的累積使通風(fēng)器上的濕度敏感的流量傳感器比平時(shí)也許要更加頻繁地更換，因而增加運(yùn)行成本； - 無(wú)菌水的高消耗。
一個(gè)使?jié)穸雀患臒釢窠粨Q器裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)
-與 一個(gè)被動(dòng)系裝置相比更高的濕度供給；
-與一個(gè)主動(dòng)系裝置相比較少的無(wú)菌水消耗； 一個(gè)使?jié)穸雀患臒釢窠粨Q器裝置可能導(dǎo)致 -該熱濕交換器附加的體積和重量，這不適合接近患者。
上述類型的不同系統(tǒng)在WO2006/127257中被描述(DHUPER等人)。
參見(jiàn)圖4-6描述的上述文件中的一個(gè)實(shí)施例采用一個(gè)遠(yuǎn)離患者的熱濕交 換器，并結(jié)合有多個(gè)溫度被調(diào)節(jié)的導(dǎo)管。
在附圖1-3中所示的另一個(gè)實(shí)施例采用了一個(gè)裝置將藥物注射入該裝置 中。作為代替方案，可以使用一個(gè)霧化器。
在WO2006/127257中所述的多個(gè)系統(tǒng)，盡管是成功的，但是關(guān)于被患 者所吸入氣體的濕度水平的精細(xì)調(diào)節(jié)已被證實(shí)是不可靠的。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的一個(gè)目的是確給患者保供正確的濕度。正如已知，在此領(lǐng) 域，氣體的基本參數(shù)是濕度(即在每單位體積氣體中水蒸汽的量)和溫度。
根據(jù)本發(fā)明的呼吸氣體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要特征在于一個(gè)被動(dòng)的熱濕交換 器(位于通風(fēng)器附近，并且其特征是在系統(tǒng)中造成很小的無(wú)效空間)與一個(gè) 主動(dòng)的加熱并使?jié)穸雀患难b置的聯(lián)合運(yùn)行，該加熱并使?jié)穸雀患难b置包 括一個(gè)或多個(gè)貯水器(可能進(jìn)行加熱)以及兩個(gè)溫度被調(diào)節(jié)的導(dǎo)管。


本說(shuō)明書附示了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)100。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的一個(gè)非限制性的實(shí)施方案通過(guò)舉例并參見(jiàn)附圖來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
如附圖所示，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)(100)包括
誦三個(gè)溫度被調(diào)節(jié)的導(dǎo)管10， 20, 30， 一個(gè)用于吸氣分支IB，另外兩 個(gè)用于呼氣分支EB;
- 盛有水的一個(gè)貯水器RS，它有可能以由一個(gè)電阻器來(lái)來(lái)加熱(未顯 示)，并且它有加水開口，其特征是盛有少量的水，并沿呼氣分支EB定位；
- 一個(gè)熱濕交換器(HME) 50，其特征為將吸氣流F1和呼氣流F2嚴(yán) 格分離，它位于通風(fēng)器60附近，并用于將吸氣流和呼氣流分離并同時(shí)仍確保 兩者間正確的熱量和濕度的交換，并且在回路中不增加無(wú)效空間；
- 一個(gè)Y形連接件70，它位于患者PZ附近，將患者PZ連接到吸氣 分支IB和呼氣分支EB上，并在吸氣分支IB上有用于溫度傳感器80的一個(gè) 插座；
- 一個(gè)直連接件RD,它帶有用于溫度傳感器90的一個(gè)插座，以便將 熱濕交換器(HME) 連接到呼氣分支EB;以及
- 一個(gè)恒溫器(未顯示)，它用于這三個(gè)溫度被調(diào)節(jié)的導(dǎo)管10、 20、 30。在這里"恒溫器" 一詞意思旨在表示一種電子中央控制單元(未顯示)， 它電氣連接到溫度被調(diào)節(jié)的導(dǎo)管10、 20、 30以及溫度傳感器80，卯，以便調(diào) 節(jié)流向和流出患者PZ的氣流的溫度。
系統(tǒng)IOO運(yùn)行方式如下
患者PZ呼出氣體，溫度大約為32。C,并且當(dāng)它沿溫度被調(diào)節(jié)的呼氣分 支EB流動(dòng)時(shí)，它被加熱到一個(gè)更高的溫度，這樣當(dāng)它流過(guò)貯水器RS中的水 表面時(shí)使它進(jìn)一步富集了濕度。
然后氣體進(jìn)一步被加熱，并且在它到達(dá)熱濕交換器50 (靠近通風(fēng)器60 ) 時(shí)被加熱和加濕，在熱濕交換器中的熱量和濕度的梯度有助于向熱濕交換器 50自身中釋放熱量和濕度。假如采用了一個(gè)高性能的熱濕交換器50,由該熱濕交換器保留了足夠 的熱量和濕氣來(lái)對(duì)通風(fēng)器60供給相對(duì)干燥的氣體，并以此消除了呼氣管線上 的凝聚區(qū)。
因此，這就消除了構(gòu)成通風(fēng)器60的一個(gè)部分的濕度敏感的流量傳感器 (未顯示)的任何問(wèn)題。
在下一次吸氣階段，從通風(fēng)器60流過(guò)熱濕交換器50的干氣流被加熱和 加濕并沿溫度被調(diào)節(jié)的吸氣分支IB送給患者PZ,該溫度被調(diào)節(jié)的吸氣分支 維持氣體的溫度以防止氣體中的濕氣凝聚。
換句話說(shuō)，供給患者的氣體中的熱量和濕度是通過(guò)調(diào)節(jié)沿吸氣分支IB 和呼氣分支EB流動(dòng)的氣體的溫度來(lái)進(jìn)行控制。
通過(guò)沿回路安裝的溫度傳感器80，卯來(lái)確定供給患者PZ的氣體溫度， 溫度被調(diào)節(jié)的導(dǎo)管10、 20、 30的溫度可以按照患者PZ的需要通過(guò)一個(gè)恒溫 器(未顯示)來(lái)進(jìn)行控制。
更確切地說(shuō)，對(duì)溫度被調(diào)節(jié)的導(dǎo)管20加熱使患者PZ呼出的氣體加熱， 以便從貯水器RS中獲取更多的濕度；而對(duì)被調(diào)節(jié)的導(dǎo)管30加熱維持了該氣 體的溫度和濕度水平并且還產(chǎn)生了在呼氣分支EB和熱濕交換器50之間的一 個(gè)足夠大的梯度，以確保向熱濕交換器50中的熱濕交換部件(未顯示)的有 效的熱量和濕氣的轉(zhuǎn)移。進(jìn)而，該交換部件具有與來(lái)自通風(fēng)器60的氣體相比 更高的熱量和濕度含量，這樣熱量和濕氣被轉(zhuǎn)移到患者PZ的吸氣流(Fl) 中，這個(gè)吸氣流(F1)的狀態(tài)通過(guò)溫度被調(diào)節(jié)的導(dǎo)管IO沿吸氣分支IB而得 到維持。
根據(jù)本發(fā)明的呼吸氣體調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)如下-與常規(guī)的主動(dòng)加濕器相比能耗低；事實(shí)上，能量?jī)H用于加熱這些溫度 被調(diào)節(jié)的導(dǎo)管并且可能輕微地加熱5&水器；
誦與常規(guī)的主動(dòng)加濕器相比水耗低;事實(shí)上，本系統(tǒng)僅提供補(bǔ)償由患者 呼氣損失的水分所需的水量；
-很少常規(guī)核查，因此與被動(dòng)和主動(dòng)裝置二者相比均減少了系統(tǒng)的維
護(hù)；
-消除了傳統(tǒng)系統(tǒng)的積水區(qū)；借助于高效的熱濕交換器，呼氣側(cè)的氣體 是足夠干燥以消除凝聚區(qū)；以及對(duì)濕含量的校準(zhǔn)以便補(bǔ)償損耗，這防止形成 過(guò)度的濕氣，并且因此消除了對(duì)于沿吸氣分支的一個(gè)凝聚區(qū)的需求；
-與常規(guī)的熱濕交換器相比本系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間更長(zhǎng)；
-患者吸入氣體的適當(dāng)?shù)募訜岷蜐穸?；事?shí)上，通過(guò)富集系統(tǒng)加入的濕 度量補(bǔ)償了熱濕交換器的濕度損失，因此為患者供應(yīng)了所需的濕度水平；
-改善了患者的安全性；使用低能量和小量值的添加水分保護(hù)患者不受 到灼傷和濕度過(guò)度；
-通過(guò)熱濕交換器完全分離吸氣流與呼氣流使之能夠在環(huán)路中消除單 向閥門；
-靠近患者的環(huán)路的重量更輕；不同于其他的加濕器，熱濕交換器定位 于通風(fēng)器附近，而不是患者附近；并消除了多個(gè)盛滿水的集水區(qū)，進(jìn)一步減 少了壓在患者身上的環(huán)路的重量；-本系統(tǒng)對(duì)于新生兒使用也是理想的，這源于它通過(guò)簡(jiǎn)單地增加這些導(dǎo) 管的溫度調(diào)節(jié)即使對(duì)于小氣流量也可靈活有效地進(jìn)行加濕和加溫。
權(quán)利要求
1. 一種呼吸氣體調(diào)節(jié)系統(tǒng)(100)，包括- 一個(gè)吸氣分支IB和一個(gè)呼氣分支EB；- 一個(gè)熱濕交換器HME(50)；以及- 連接器(70)，用于將所述分支IB和EB連接到一位患者PZ；該系統(tǒng)(100)的特征在于所述熱濕交換器(50)定位于靠近一個(gè)通風(fēng)器(60)；并且一個(gè)貯水器RS定位于所述熱濕交換器(50)的上游以便在由該患者PZ呼出的氣體沿著所述呼氣分支EB流動(dòng)時(shí)使其富含濕汽。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100),其中所述貯水器RS在上游連接一 個(gè)第一溫度被調(diào)節(jié)的導(dǎo)管(20)，并在下游連接一個(gè)第二溫度被調(diào)節(jié)的導(dǎo)管(30)。
3. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)(100)，其中所述貯水器RS包含一定量的 水，其表面由從該第一溫度被調(diào)節(jié)的導(dǎo)管(20)向該第二溫度被調(diào)節(jié)的導(dǎo)管(30)流動(dòng)的呼出氣體掃過(guò)。
4. 如以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(100)，其中該貯水器RS中的 水由一個(gè)電阻器加熱。
5. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)(100)，其中它包括用于整個(gè)系統(tǒng)溫度被調(diào) 節(jié)的一個(gè)電子裝置。
6. —種調(diào)節(jié)呼吸氣體的方法，該方法包括以下步驟-由一位患者呼出濕度飽和的氣體，當(dāng)該氣體沿著一個(gè)溫度被調(diào)節(jié)的呼 氣分支流動(dòng)時(shí)它被加熱到一個(gè)較高的溫度，以便當(dāng)它在一個(gè)貯水器中流經(jīng)水 的表面時(shí)使它富含濕汽；并且-該呼出氣體再次被加熱，這樣當(dāng)它到達(dá)位于通風(fēng)裝置附近的一個(gè)熱濕交換器HME的時(shí)候它被加熱和增濕；并且在該熱濕交換器中的熱量和濕度 的梯度協(xié)助向由該患者沿著一個(gè)溫度被調(diào)節(jié)的吸氣分支吸入的氣體中幹放熱 量和濕度。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中該濕度飽和的氣體具有一個(gè)30-35°C的溫度。
8. 如權(quán)利要求6或權(quán)利要求7中所述的方法，其中在下一個(gè)吸氣階段，從 所述通風(fēng)裝置流過(guò)該熱濕交換器的干燥氣體被加濕和加熱，并沿著該溫度被 調(diào)節(jié)的吸氣分支供給該患者，該吸氣分支維持氣體的溫度以防止該氣體中的 水分凝聚。
9. 如以上權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的方法，其中對(duì)該患者供應(yīng)的氣體 中的熱量和濕度的量是通過(guò)調(diào)節(jié)沿該吸氣分支IB和呼氣分支EB的流動(dòng)的氣 體溫度來(lái)進(jìn)行控制。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中通過(guò)確定在回路中氣體的溫度，這些 溫度被調(diào)節(jié)的導(dǎo)管的溫度可以按照該患者的需要由一個(gè)恒溫器來(lái)進(jìn)行控制.
全文摘要
一種呼吸氣體調(diào)節(jié)系統(tǒng)(100)和方法。該系統(tǒng)包括一個(gè)吸氣分支IB，一個(gè)呼氣分支EB，一個(gè)低無(wú)效空間的熱濕交換器HME(50)，以及一個(gè)連接件(70)，它用于將這些分支IB和EB連接到一位患者PZ。該系統(tǒng)(100)的特征在于，熱濕交換器(50)位于一個(gè)通風(fēng)器(60)附近；并且貯水器RS位于該熱濕交換器(50)的上游以便在由該患者PZ呼出的氣體沿著所述呼氣分支EB流動(dòng)時(shí)使其富含濕汽。
文檔編號(hào)A61M16/10GK101411914SQ20081014936
公開日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2008年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月24日
發(fā)明者G·朱奇, S·博拉里, S·特拉里 申請(qǐng)人:柯惠股份公司