專利名稱：用于向患者提供機(jī)械通氣支持的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及用于承受全身麻醉的患者的機(jī)械通氣的領(lǐng)域。更具體地，本公開涉及用于控制新鮮氣體引入呼吸回路的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
機(jī)械通氣支持是提供給患者的常見治療技術(shù)，該患者由于鎮(zhèn)靜作用或肌肉麻痹而太虛弱而無(wú)法在沒有外來(lái)幫助下完成呼吸循環(huán)。向經(jīng)歷完全肺衰竭并且不能在自身力量下發(fā)起呼吸循環(huán)的病人提供人工通氣。向能夠發(fā)起自主呼吸、但從體積持續(xù)時(shí)間的外部控制以及伴隨通氣協(xié)助而提供的吸入濃度中獲益的患者提供通氣協(xié)助。先前的機(jī)械通氣系統(tǒng)使呼出氣體排離患者并且每次呼吸只包括新鮮氣體?，F(xiàn)代機(jī)械通氣系統(tǒng)通過(guò)處理呼出氣體并使它們?cè)谏院蟮暮粑h(huán)中返回到患者而回收來(lái)自患者呼出氣體中的至少一部分。這些低流動(dòng)性機(jī)械通氣系統(tǒng)探尋輸送給患者的醫(yī)用氣體的使用的最大化。

發(fā)明內(nèi)容
用于向患者提供機(jī)械通氣支持的系統(tǒng)包括配置成氣動(dòng)地向患者提供機(jī)械通氣支持的機(jī)械通氣機(jī)。呼吸回路氣動(dòng)連接于機(jī)械通氣機(jī)和病人連接之間，該患者連接配置成向患者輸送機(jī)械通氣支持。該呼吸回路包括患者連接上游的吸氣段和患者連接下游的呼氣段。吸氣止回閥設(shè)置在呼吸回路的吸氣段內(nèi)。新鮮氣體歧管配置成向呼吸回路提供新鮮氣體用于輸送給患者。新鮮氣體閥設(shè)置在新鮮氣體歧管與呼吸回路之間。新鮮氣體閥能在至少兩個(gè)位置之間操作。在第一位置，新鮮氣體閥引導(dǎo)新鮮氣體通過(guò)上游管道，該上游管道提供新鮮氣體給吸氣止回閥上游的呼吸回路。在第二個(gè)位置，新鮮氣體閥引導(dǎo)新鮮氣體通過(guò)下游管道，該下游管道提供新鮮氣體給吸氣止回閥下游的呼吸回路。數(shù)字信號(hào)處理器在第一位置和第二位置之間選擇性地操作新鮮氣體閥來(lái)向患者提供機(jī)械通氣支持。利用機(jī)械通氣機(jī)為患者通氣的方法包括操作該機(jī)械通氣機(jī)來(lái)向患者提供一系列通氣支持呼吸。新鮮氣體流通過(guò)新鮮氣流閥引入呼吸回路的吸氣段。該新鮮氣體流在輸送給患者的通氣支持呼吸的整個(gè)系列中持續(xù)輸送到呼吸回路。利用設(shè)置在呼吸回路內(nèi)的至少一個(gè)氣體傳感器感測(cè)通氣支持值。呼吸回路的操作狀況與接收感測(cè)的通氣支持值的數(shù)字信號(hào)處理器相同。利用數(shù)字信號(hào)處理器在第一位置和第二位置之間操作新鮮氣流閥。新鮮氣流閥的第一位置引導(dǎo)新鮮氣體流進(jìn)入第一管道，其將新鮮氣體流引入吸氣止回閥上游的吸氣段，并且第二位置引導(dǎo)新鮮氣體流進(jìn)入第二管道，其將新鮮氣體流引入吸氣止回閥下游的吸氣段。用于向患者提供機(jī)械通氣支持的系統(tǒng)包括通過(guò)患者連接氣動(dòng)連接到患者的呼吸回路。風(fēng)箱(bellow)氣動(dòng)連接到呼吸回路的吸氣段和呼氣段。該風(fēng)箱接收來(lái)自呼氣段的呼出氣體，并且通過(guò)排氣閥釋放來(lái)自呼吸回路的多余壓力。該風(fēng)箱進(jìn)一步連接到機(jī)械通氣機(jī)，其操作風(fēng)箱以通過(guò)吸氣段向患者提供機(jī)械通氣支持。吸氣止回閥設(shè)置在呼吸回路的吸
4氣段內(nèi)。吸氣傳感器設(shè)置在吸氣段內(nèi)。該吸氣傳感器測(cè)量來(lái)自吸氣段的通氣支持值。呼氣傳感器設(shè)置在呼氣段內(nèi)。該呼氣傳感器測(cè)量來(lái)自呼氣段的通氣支持值。新鮮氣體歧管配置成向呼吸回路提供新鮮氣體用于輸送給患者。新鮮氣體閥設(shè)置在新鮮氣體歧管和呼吸回路之間。新鮮氣體閥能在至少兩個(gè)位置之間操作。新鮮氣體閥的第一位置引導(dǎo)新鮮氣體到上游管道，其向吸氣止回閥上游的呼吸回路提供新鮮氣體。新鮮氣體閥的第二位置引導(dǎo)新鮮氣體通過(guò)下游管道，其向吸氣止回閥下游的呼吸回路提供新鮮氣體。數(shù)字信號(hào)處理器接收來(lái)自吸氣傳感器和呼氣傳感器的通氣支持值。該數(shù)字信號(hào)處理器從通氣支持值中的至少一個(gè)確定呼吸回路的操作狀況，并且基于確定的操作狀況在第一位置與第二位置之間選擇性地操作新鮮氣體閥。


圖I是用于向患者提供機(jī)械通氣支持系統(tǒng)的示意圖。圖2A是描繪在吸氣期間吸氣止回閥上游的新鮮氣體輸送的示意圖。圖2B是描繪在呼氣期間吸氣止回閥上游的新鮮氣體輸送的示意圖。圖3A是描繪在患者吸氣期間吸氣止回閥下游的新鮮氣體輸送的示意圖。圖3B是描繪在患者呼氣期間吸氣止回閥下游的新鮮氣體輸送的示意圖。圖4是描繪利用機(jī)械通氣機(jī)為患者通氣的方法的實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖I是描繪用于向患者12提供機(jī)械通氣支持的系統(tǒng)10的實(shí)施例的示意圖。系統(tǒng)10包括呼吸回路14。該呼吸回路14通過(guò)吸氣段16引導(dǎo)醫(yī)用氣體朝向患者 12，并且通過(guò)呼氣段18引導(dǎo)呼出氣體遠(yuǎn)離患者。Y連接器20將吸氣段16和呼氣段18連接到患者連接22，其便于系統(tǒng)10氣動(dòng)連接到患者12。要理解存在很多種可以與系統(tǒng)10的實(shí)施例一起使用的患者連接22。這些患者連接22包括但不限于氣管導(dǎo)管、通氣面罩和喉罩。呼吸回路14氣動(dòng)連接到風(fēng)箱24。風(fēng)箱24由機(jī)械通氣機(jī)26操作，該機(jī)械通氣機(jī) 26為風(fēng)箱24提供驅(qū)動(dòng)氣體28供應(yīng)以便在呼吸回路14內(nèi)形成醫(yī)用氣體或呼吸的壓力波形以作為呼吸支持輸送給患者12。吸氣止回閥30設(shè)置在吸氣段16內(nèi)并且呼氣止回閥32設(shè)置在呼氣段18內(nèi)。吸氣止回閥30和呼氣止回閥32保持呼吸回路14內(nèi)的大體上單向流動(dòng)。呼吸回路內(nèi)的單向流動(dòng)的例外情況將在本文更詳細(xì)描述。在機(jī)械通氣支持中，系統(tǒng)10與患者12通過(guò)連續(xù)吸氣與呼氣階段進(jìn)行循環(huán)。在呼氣階段期間，來(lái)自患者12的呼出的氣體從患者連接22引導(dǎo)進(jìn)入呼氣段18，其中呼出氣體進(jìn)一步引導(dǎo)進(jìn)入風(fēng)箱24。操作機(jī)械通氣機(jī)26以降低驅(qū)動(dòng)氣體28的壓力，該驅(qū)動(dòng)氣體28允許風(fēng)箱24擴(kuò)張以接受呼出的呼吸氣體。任何多余氣體體積的呼出的呼吸氣體通過(guò)排氣閥34 排到風(fēng)箱24外。當(dāng)患者接收人工通氣時(shí)，呼氣階段和呼氣階段的大小和持續(xù)時(shí)間通過(guò)控制機(jī)械通氣機(jī)26而確立。如果患者12正接收通氣協(xié)助，則檢測(cè)患者12的自主呼吸嘗試并且操作機(jī)械通氣機(jī)26來(lái)提供程式化的通氣協(xié)助。在吸氣階段期間，機(jī)械通氣機(jī)26輸送驅(qū)動(dòng)氣體28到風(fēng)箱24，從而壓緊風(fēng)箱24并迫使包含在其中的呼出氣體離開風(fēng)箱24并且進(jìn)入吸氣段16。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)位于來(lái)自風(fēng)箱24的氣體的流動(dòng)路徑中的二氧化碳吸收器36提供來(lái)自風(fēng)箱24的氣體。該二氧化碳吸收器36使用化學(xué)反應(yīng)來(lái)俘獲來(lái)自呼出氣體的二氧化碳并且釋放氧氣和水。要理解在備選實(shí)施例中除二氧化碳吸收器36之外，另外的調(diào)節(jié)設(shè)備還可用于進(jìn)一步處理來(lái)自患者的呼出氣體用于再循環(huán)回到患者。這樣的另外的調(diào)節(jié)設(shè)備可包括增濕器、熱交換器、過(guò)濾器，或麻醉劑源。由于呼出氣體的至少一部分通過(guò)排氣閥34排出，一定體積的新鮮氣體必須從新鮮氣體歧管38提供給吸氣段16。新鮮氣體歧管38連接到醫(yī)用氣體源。該源可以包括加壓醫(yī)用氣體瓶或者在醫(yī)院或臨床環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的墻壁供應(yīng)管道。在描述氧氣源40與空氣源 42時(shí)，要理解，除氧氣和空氣外可使用多種其它醫(yī)用氣體或可使用多種其它醫(yī)用氣體來(lái)代替氧氣和空氣?？梢允褂玫膫溥x醫(yī)用氣體的非限制性示例包括氦氧混合氣、一氧化二氮、氙氣或者氮?dú)?其用作平衡氣體)。另外，新鮮氣體歧管38可包括麻醉劑蒸發(fā)器來(lái)分配來(lái)自麻醉液貯存器的汽化麻醉劑。數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 44通信地連接到新鮮氣體歧管38以便控制輸送到吸氣段 16的新鮮氣體混合物。具體地，DSP 44操作新鮮氣體歧管38以便以確立的氧氣濃度輸送規(guī)定的新鮮氣體流，如將在本文進(jìn)一步詳細(xì)公開的。DSP 44連接到計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)46。該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)46可以是多種已知的非易失性可讀存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)中的任何實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)示范性實(shí)施例中，該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)46是閃速存儲(chǔ)器。該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)46可以是DSP 44的一體式部件(未描述)。備選地，該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)46可以是通信地連接到DSP 44的單獨(dú)部件。利用計(jì)算機(jī)可讀代碼對(duì)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)46編程，該計(jì)算機(jī)可讀代碼由DSP 44訪問(wèn)和執(zhí)行。當(dāng)DSP 44執(zhí)行計(jì)算機(jī)可讀代碼時(shí)，DSP44采用執(zhí)行本文公開的歸屬于DSP 44的功能和操作這樣的方式操作。輸入裝置48也通信地連接到DSP 44。輸入裝置48可以是臨床醫(yī)生用來(lái)輸入系統(tǒng) 10的控制或操作參數(shù)的鍵盤、軟鍵、觸摸屏或者鼠標(biāo)。盡管沒有在圖I中描述，DSP 44可以通信地連接到機(jī)械通氣機(jī)26，使得DSP 44提供命令和控制給機(jī)械通氣機(jī)26，例如來(lái)操作機(jī)械通氣機(jī)26以提供如本文描述的功能。風(fēng)箱24由機(jī)械通氣機(jī)26操作，以使來(lái)自患者12的呼出氣體再循環(huán)回到吸氣段16 用于輸送回到患者12。盡管例如由C02吸收器36提供氣體調(diào)節(jié)，再循環(huán)氣體中的體積、組分氣體濃度必須通過(guò)新鮮氣體(其通過(guò)新鮮氣體管道50從新鮮氣體歧管38提供)的引入而改動(dòng)。新鮮氣體管道50分成上游管道54，其在吸氣止回閥30上游的位置處流動(dòng)地連接到吸氣段16。新鮮氣體管道50還分成下游管道56，其在吸氣止回閥30下游的位置處流動(dòng)地連接到吸氣段16。一個(gè)或多個(gè)氣體傳感器(未描述)監(jiān)測(cè)再循環(huán)呼吸氣體的壓力、體積、 流速和組分氣體濃度中的至少一個(gè)。DSP 44接收這些監(jiān)測(cè)值并控制新鮮氣體歧管38通過(guò)新鮮氣體管道50供應(yīng)新鮮氣體組合，使得供應(yīng)給患者12的呼吸氣體滿足期望的體積和組分氣體濃度需求。新鮮氣體閥52至少是連接新鮮氣體管道50、上游管道54和下游管道56 的三通閥。DSP 44操作新鮮氣體閥52，以便限定兩個(gè)備選流動(dòng)路徑，在第一流動(dòng)路徑中通過(guò)新鮮氣體管道50和上游管道54提供新鮮氣體(其要在吸氣止回閥30上方的位置處提供給吸氣段16)。DSP 44進(jìn)一步操作新鮮氣體閥52到第二位置，其中通過(guò)新鮮氣體管道50 和下游管道56由新鮮氣體歧管38提供新鮮氣體(其要在吸氣止回閥30下游的位置處提供給吸氣段16)。
系統(tǒng)10的一個(gè)操作特征是提供氧氣沖洗程序的能力。在氧氣沖洗中，100%氧氣從新鮮氣體歧管38以高流速流過(guò)呼吸回路14。該程序可用于選擇性地為患者12提供一段時(shí)間的高氧氣濃度通氣，或者快速地再注滿風(fēng)箱中的氣體體積。備選地，這樣的程序可用來(lái)快速降低呼吸回路14和患者12中的高濃度麻醉劑。在系統(tǒng)10中，氧氣沖洗管道58將氧氣源40流動(dòng)地連接到新鮮氣體管道50。氧氣沖洗閥60設(shè)置在新鮮氣體管道58內(nèi)。操作氧氣沖洗閥60來(lái)輸送主要是高流動(dòng)性的氧氣到新鮮氣體管線50。在實(shí)施例中，氧氣沖洗閥 60由瞬時(shí)推動(dòng)閥機(jī)械致動(dòng)，并且氧氣沖洗的致動(dòng)或流動(dòng)被感測(cè)并且傳送到DSP44。在備選實(shí)施例中，沖洗閥60由DSP 44操作來(lái)輸送高流動(dòng)性的氧氣。當(dāng)接收到來(lái)自輸入裝置48的控制信號(hào)(其指示臨床醫(yī)生正做出具體選擇來(lái)發(fā)起氧氣沖洗程序)時(shí)，DSP 44發(fā)起氧氣沖洗程序。在一個(gè)設(shè)置中，新鮮氣體閥52不只是三通閥或?qū)嶋H上是多個(gè)閥，使得氧氣沖洗管道58直接連接到新鮮氣體閥52 (未描繪)并且氧氣流在氧氣沖洗程序期間完全繞過(guò)新鮮氣體管道50。在該實(shí)施例中，操作新鮮氣體閥不僅來(lái)選擇氣流的目的地(上游管道54或下游管道56)，還來(lái)選擇氣流的源(新鮮氣體管道50或氧氣沖洗管道58)。吸氣傳感器62設(shè)置在吸氣段16中，并且呼氣傳感器64設(shè)置在呼出段18內(nèi)。吸氣傳感器62和呼氣傳感器64每個(gè)感測(cè)至少一個(gè)通氣支持值。通氣支持值的示例包括傳感器處的壓力、流速和組分氣體濃度。吸氣傳感器62和呼氣傳感器64為DSP 44提供指示來(lái)自輸送到患者66的醫(yī)用氣體的這些通氣支持值的信號(hào)和代表來(lái)自由患者68呼出的氣體的通氣支持值的信號(hào)。DSP 44接收這些通氣支持值，其示范性地包括吸氣流速、吸氣壓力、吸入氧氣濃度、呼氣流速、呼氣壓力和呼出氧氣濃度。在一些實(shí)施例中，傳感器62和64可以組合成單個(gè)傳感器(未示出)，并且可以位于患者連接22處以在通氣的相應(yīng)吸氣和呼氣階段期間感測(cè)吸氣信號(hào)66和呼氣信號(hào)66。本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到備選實(shí)施例可包括這些通氣支持值中的一些或全部，或?qū)⒄J(rèn)識(shí)到還可使用其它值。DSP44處理這些值以便識(shí)別呼吸回路的操作狀況，如將在本文進(jìn)一步公開的。DSP 44基于識(shí)別的呼吸回路14的操作狀況控制新鮮氣體閥52使得新鮮氣體在相對(duì)于吸氣止回閥30的最佳位置處提供給吸氣段16。在本文中參考圖2A、2B、3A和3B，其每個(gè)描繪醫(yī)用氣體在系統(tǒng)內(nèi)的不同條件下采取的流動(dòng)路徑。圖2A-3B描繪系統(tǒng)10的簡(jiǎn)化實(shí)施例；然而，要理解在備選實(shí)施例中，在圖I 中示出的更詳細(xì)的特征也將存在。相似的標(biāo)號(hào)已經(jīng)在圖1-3B中使用來(lái)指示圖之間的相似結(jié)構(gòu)。圖2A和圖2B描繪當(dāng)在第一位置操作新鮮氣體閥52使得新鮮氣體流70輸送通過(guò)吸氣止回閥30上游的上游管道54時(shí)醫(yī)用氣體的流動(dòng)。圖2A描繪采用該新鮮氣體閥52配置的呼吸循環(huán)的吸氣階段。機(jī)械通氣機(jī)26使用分別來(lái)自氧氣源40和空氣源42的氧氣和空氣中的一個(gè)或多個(gè)作為引導(dǎo)進(jìn)入風(fēng)箱24的驅(qū)動(dòng)氣體28。要理解在備選實(shí)施例中，機(jī)械通氣機(jī)26包括其自身的驅(qū)動(dòng)氣體源，其示范性地可以是例如由馬達(dá)或螺線管(未描述)電驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)(未描述)或者風(fēng)箱24。驅(qū)動(dòng)氣體28壓縮風(fēng)箱24，并且迫使醫(yī)用氣流72離開風(fēng)箱24進(jìn)入呼吸回路14的吸氣段16。由新鮮氣體歧管38提供的新鮮氣流70流過(guò)新鮮氣體管道50和上游管道54以在穿過(guò)吸氣止回閥30、吸氣段16和患者連接22之前加入來(lái)自風(fēng)箱24的醫(yī)用氣流72以便輸送到患者12。圖2B描繪在呼吸循環(huán)的呼氣階段期間的氣流，其中在第一位置操作新鮮氣體閥52用于引導(dǎo)新鮮氣體流70通過(guò)上游管道54的流。在患者12的呼氣期間，呼出氣體74通過(guò)患者連接22流回到呼吸回路14。如可以在圖2B中看到的，呼出氣流74的一部分引導(dǎo)進(jìn)入吸氣段16的一部分，而另外的流被吸氣止回閥30阻擋。大部分的呼出氣流74被引導(dǎo)通過(guò)呼氣段18并被允許穿過(guò)呼氣止回閥 32。穿過(guò)呼氣止回閥32的呼出氣流74被引導(dǎo)進(jìn)入風(fēng)箱24。在呼氣階段期間，操作機(jī)械通氣機(jī)26來(lái)使驅(qū)動(dòng)氣體28的壓力減少到低于呼吸回路14中的呼出氣體74的壓力。因此， 隨著風(fēng)箱24擴(kuò)張，驅(qū)動(dòng)氣體28被擠出。這在風(fēng)箱24內(nèi)形成體積來(lái)接收呼出氣流74。超出風(fēng)箱24內(nèi)包含的體積的任何過(guò)多呼出氣體作為廢氣76通過(guò)排氣閥34去除。操作新鮮氣體歧管38來(lái)持續(xù)提供新鮮氣流70。然而，由于呼出氣體74引起吸氣止回閥30下游的吸氣段16中的壓力，新鮮氣流70向上游引導(dǎo)以與呼出氣流混合并進(jìn)入風(fēng)箱24。由于呼出氣流74代表更大體積的氣體，添加新氣流70進(jìn)入風(fēng)箱24將使呼出氣流 74的一部分引導(dǎo)通過(guò)排氣閥34作為廢氣流76。圖3A描繪在系統(tǒng)實(shí)施例中的氣體流動(dòng)，其中在第二位置操作新鮮氣體閥52使得來(lái)自新鮮氣體歧管38的新鮮氣流70引導(dǎo)通過(guò)新鮮氣體管道50和下游管道56進(jìn)入呼吸回路14的吸氣段16 (在吸氣止回閥30下游的位置處)。圖3A描繪在患者12的呼吸循環(huán)的吸氣階段期間該實(shí)施例的操作。機(jī)械通氣機(jī)26提供驅(qū)動(dòng)氣體28給風(fēng)箱24，該驅(qū)動(dòng)氣體28壓縮風(fēng)箱以輸送醫(yī)用氣流72進(jìn)入呼吸回路14的吸氣段16。醫(yī)用氣流72持續(xù)通過(guò)吸氣止回閥30，其中醫(yī)用氣流 72與新鮮氣流70混合用于通過(guò)患者連接22輸送給患者12。圖3B描繪在第二種情況下操作新鮮氣體閥52使得新鮮氣體流70在吸氣止回閥 30下游的位置處輸送到吸氣段16時(shí)系統(tǒng)配置中的氣體流動(dòng)。在圖3B中，呼出氣體74通過(guò)患者連接22離開患者12并且與來(lái)自吸氣段16的新鮮氣流70在呼吸回路14中混合。呼出氣體和新鮮氣體的混合氣流78流過(guò)呼氣段18和呼氣止回閥32?；旌蠚饬?8進(jìn)一步引導(dǎo)通過(guò)呼吸回路14進(jìn)入風(fēng)箱24，其中風(fēng)箱24擴(kuò)張以接收混合氣流78的體積。風(fēng)箱24中接收的任何過(guò)多氣流通過(guò)排氣閥34作為廢氣流76排出。關(guān)于圖1-3B，由DSP 44對(duì)新鮮氣體閥52的控制提供系統(tǒng)10，其中基于感測(cè)的呼吸回路14或整個(gè)系統(tǒng)10內(nèi)的狀況，為新鮮氣流70的輸送選擇相對(duì)于吸氣止回閥30的最
佳位置。關(guān)于圖2B，可以看出，呼出氣流74形成提供給風(fēng)箱24的氣體的大部分。因此，連續(xù)的新鮮氣流70進(jìn)入風(fēng)箱24，并且一部分呼出氣流74被作為廢氣流76排出風(fēng)箱24。因此，新鮮氣體閥52在第一位置的操作呈現(xiàn)患者的呼吸系統(tǒng)的呼氣階段期間保存引入系統(tǒng)的新鮮氣體的優(yōu)勢(shì)。這與圖3B中發(fā)現(xiàn)的氣流成對(duì)比，其中混合氣流78提供進(jìn)入風(fēng)箱24。 由于混合氣流78包括新鮮氣流70和呼出氣流74，在患者呼氣的開始或結(jié)束的停頓期間，新引入的新鮮氣流70循環(huán)通過(guò)呼吸回路14并且進(jìn)入風(fēng)箱24，其中新鮮氣流70最終通過(guò)排氣閥34作為廢氣流76排出。因此，在第二位置操作新鮮氣體閥52時(shí)的系統(tǒng)10的呼氣階段期間，未使用的新鮮氣體可以通過(guò)通氣到環(huán)境大氣或另一個(gè)形式的氣體清除器而浪費(fèi)。在另外的示范性實(shí)施例中，在圖2B中，呼出氣體74流入吸氣段16直到該流動(dòng)由吸氣止回閥30停止。因此，當(dāng)系統(tǒng)循環(huán)到達(dá)如圖2A中示出的吸氣階段時(shí)，最先輸送給患者12的氣體是之前在吸氣段16中俘獲的呼出氣體。然而，包含在吸氣止回閥30的下游的吸氣段16內(nèi)的呼出氣體的確切體積可以是相對(duì)小的，該特征可以在實(shí)際輸送給患者12的氣體濃度中引入誤差，特別如果患者經(jīng)歷低潮氣量(示范性地50毫升或更少)時(shí)是這樣。在圖2A和2B中發(fā)現(xiàn)的示例要與圖3A和3B中示出的成對(duì)比。當(dāng)在第二位置操作新鮮氣體閥52時(shí)，新鮮氣流70在如圖3B中示出的患者的呼氣階段期間流過(guò)吸氣段16。因此，當(dāng)患者12循環(huán)進(jìn)入吸氣階段時(shí)，吸氣段16填充有新鮮氣流70，并且對(duì)患者12首先提供該新鮮氣體。系統(tǒng)的另外特征將在本文中關(guān)于圖4的流程圖更詳細(xì)地描述。圖4是描繪用機(jī)械通氣機(jī)為患者通氣的方法100的實(shí)施例的流程圖。在102，操作機(jī)械通氣機(jī)以便提供一系列流體波形或呼吸，其向患者提供通氣支持。在104，新鮮氣體流被引入機(jī)械連接到患者的呼吸回路的吸氣段。該新鮮氣體流通過(guò)新鮮氣流閥引入吸氣段。接著，在106，用至少一個(gè)氣體傳感器感測(cè)至少一個(gè)通氣支持值。在實(shí)施例中，該至少一個(gè)氣體傳感器包括吸氣傳感器62和呼氣傳感器64(在圖I中描繪)中的一個(gè)或兩者。該至少一個(gè)氣體傳感器感測(cè)多種通氣支持值的任何值，其包括但不限于吸氣流速、吸氣壓力、吸入氧氣濃度、呼氣流速、呼氣壓力和呼出氧氣濃度。本領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到備選的通氣支持值由該至少一個(gè)傳感器感測(cè)。該至少一個(gè)傳感器提供該感測(cè)的至少一個(gè)通氣支持值給通信連接到新鮮氣體閥的數(shù)字信號(hào)處理器。在108，數(shù)字信號(hào)處理器通過(guò)分析在106從該至少一個(gè)氣體傳感器接收的至少一個(gè)通氣支持值中的至少一個(gè)而識(shí)別呼吸回路的操作狀況。該識(shí)別的呼吸回路的操作狀況可采取多種形式，其指明數(shù)字信號(hào)處理器的操作響應(yīng)。下面是呼吸回路的操作狀況的一些非限制示例，這些操作狀況可由數(shù)字信號(hào)處理器識(shí)別。數(shù)字信號(hào)處理器可以使用從吸氣傳感器獲得的測(cè)量來(lái)確定患者呼吸的潮氣量。如果潮氣量小，示范性地少于200毫升，那么數(shù)字信號(hào)處理器可以識(shí)別患者是嬰兒或者患者具有相似的小潮氣量，使得在吸氣段中俘獲的呼出氣體可能影響提供給患者的呼吸支持的質(zhì)量。在備選實(shí)施例中，吸氣傳感器可以測(cè)量出吸氣段中的流速和/或氧氣濃度，并且識(shí)別已發(fā)起氧氣沖洗程序。典型地，氧氣沖洗程序?qū)⒕哂忻糠昼?5升和每分鐘70升之間的純的或大致上純的氧氣的流量。還理解在備選實(shí)施例中，數(shù)字信號(hào)處理器44可例如從輸入裝置48等接收輸入，其將指明呼吸回路的操作狀況。這樣的示例可以是“嬰兒”通氣設(shè)置、低潮氣量設(shè)置的發(fā)起， 或選擇輸入來(lái)發(fā)起氧氣沖洗步驟。在這些實(shí)施例中，由吸氣傳感器感測(cè)到的通氣支持值可以用于證實(shí)識(shí)別命令由通氣支持系統(tǒng)遵循?？梢杂蓴?shù)字信號(hào)處理器識(shí)別的呼吸回路的再另外的操作狀況是堵塞的呼氣段的操作狀況。因?yàn)闆]有從呼吸回路中去除呼出氣流，并且另外的氣體被輸送到患者的肺(其可能不適當(dāng)?shù)剌斔吞蟮臍怏w壓力或體積進(jìn)入患者的肺)，堵塞的呼氣段引起患者氣壓傷的風(fēng)險(xiǎn)增加，從而導(dǎo)致肺自身受損。由呼氣傳感器感測(cè)到的通氣支持值可以在識(shí)別呼氣段的堵塞中使用。通氣支持值的下列特性中的一個(gè)或多個(gè)可導(dǎo)致數(shù)字信號(hào)處理器識(shí)別呼氣段被堵塞。這些特性包括患者體內(nèi)持久的高氣道壓力、患者呼氣結(jié)束時(shí)增加的氣道壓力和通過(guò)呼氣段的氣流量的降低。因此，公開了呼吸回路的三個(gè)示范性操作狀況，其包括低潮氣量、氧氣沖洗程序和堵塞的呼氣段。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到可由數(shù)字信號(hào)處理器44相似地識(shí)別的其它操作狀況。在110，數(shù)字信號(hào)處理器響應(yīng)于識(shí)別的操作狀況操作新鮮氣體閥52。在112，數(shù)字信號(hào)處理器操作新鮮氣體閥至第一位置，以引入吸氣止回閥上游的新鮮氣體流。在112處吸氣止回閥上游的新鮮氣體流的引入可以由數(shù)字信號(hào)處理器當(dāng)識(shí)別出呼氣段被堵塞或已經(jīng)發(fā)起氧氣沖洗程序時(shí)發(fā)起。在呼吸回路的那些操作狀況中的兩者中，優(yōu)選吸氣止回閥上游的新鮮氣流的引入，這是因?yàn)椋捎谶^(guò)多的新鮮氣流將通過(guò)排氣34排出而不是直接輸送給患者12，因此保護(hù)患者避免氣壓傷的風(fēng)險(xiǎn)。備選地，在114，DSP操作新鮮氣體閥引入吸氣止回閥下游的新鮮氣體流。新鮮氣體閥的該操作由數(shù)字信號(hào)處理器響應(yīng)于識(shí)別出低潮氣量正被供應(yīng)給患者而發(fā)起。由于該低潮氣量，吸氣止回閥下游的新鮮氣流的引入沖洗呼出氣體的吸氣段，使得新鮮氣流從吸氣的開始輸送給患者，而不是患者最初接收呼出氣體。備選地，基于例如由患者12吸入的氣體濃度中的快速變化等臨床需求，臨床醫(yī)生可以選擇(通過(guò)控制新鮮氣體閥52的DSP 44 經(jīng)由輸入裝置48)新鮮氣體進(jìn)入呼吸回路14。該書面說(shuō)明使用示例來(lái)公開本發(fā)明，其包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員能夠做出并且使用本發(fā)明。本發(fā)明的專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員想到的其他示例。這樣的其他示例如果它們具有不與權(quán)利要求的書面語(yǔ)言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括與權(quán)利要求的書面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件則規(guī)定在權(quán)
利要求的范圍內(nèi)。
部件列表
標(biāo)號(hào)部件名稱標(biāo)號(hào)部件名稱
10系統(tǒng)58 氧氣沖洗管道
12患者60 氧氣沖洗閥
14呼吸回路62 吸氣傳感器
16吸氣段64 呼氣傳感器
18呼氣段70 新鮮氣流
20Y連接器72 醫(yī)用氣流
22患者連接74 呼出氣流
24風(fēng)箱76 廢氣流
26機(jī)械通氣機(jī)78混合氣流
28驅(qū)動(dòng)氣體100方法
30吸氣止回閥102步驟
32呼氣止回閥104步驟
34排氣閥106步驟
36二氧化碳吸收器108步驟
38新鮮氣體歧管110步驟
40氧氣源112步驟
10
42空氣源
44數(shù)字信號(hào)處理器
46計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)
48輸入裝置
50新鮮氣體管道
52新鮮氣體閥
54上游管道
56下游管道
114步驟
權(quán)利要求
1.一種用于向患者提供機(jī)械通氣支持的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括機(jī)械通氣機(jī)(26)，其配置成氣動(dòng)地向患者提供機(jī)械通氣支持；呼吸回路(14)，其氣動(dòng)地連接在機(jī)械通氣機(jī)(26)與患者連接(22)之間，所述患者連接 (22)配置成向患者提供機(jī)械通氣支持，其中所述呼吸回路(14)包括所述患者連接(22)上游的吸氣段(16)和所述患者連接(22)下游的呼氣段(18)；吸氣止回閥(30)，其設(shè)置在所述呼吸回路(14)的所述吸氣段(16)內(nèi)；新鮮氣體歧管(38)，其配置成向所述呼吸回路(14)提供新鮮氣體用于輸送給所述患者；新鮮氣體閥(52)，其設(shè)置在所述新鮮氣體歧管(38)與所述呼吸回路(14)之間，所述新鮮氣體閥(52)能在至少兩個(gè)位置之間操作，其中所述新鮮氣體閥在第一位置引導(dǎo)新鮮氣體通過(guò)上游管道(54)，其向所述吸氣止回閥(30)上游的所述呼吸回路(14)提供新鮮氣體，并且所述新鮮氣體閥在第二位置引導(dǎo)新鮮氣體通過(guò)下游管道(56)，其向所述吸氣止回閥(30)下游的所述呼吸回路(14)提供新鮮氣體；和數(shù)字信號(hào)處理器(44)，其在所述第一和所述第二位置之間選擇性地操作所述新鮮氣體閥(52)來(lái)向所述患者提供機(jī)械通氣支持。
2.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括吸氣傳感器(62)，其設(shè)置在所述吸氣段(16)內(nèi)，所述吸氣傳感器￠2)通信地連接到所述數(shù)字信號(hào)處理器(44);和呼氣傳感器(64)，其設(shè)置在所述呼氣段(18)內(nèi)，所述呼氣傳感器￠2)通信地連接到所述數(shù)字信號(hào)處理器(44)；其中所述數(shù)字信號(hào)處理器(44)監(jiān)測(cè)向患者輸送機(jī)械通氣支持的狀況，并且基于所述狀況在所述第一位置與所述第二位置之間操作所述新鮮氣體閥(52)。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述數(shù)字信號(hào)處理器(44)識(shí)別所述呼氣段(18)的堵塞并且所述數(shù)字信號(hào)處理器(44)操作所述新鮮氣體閥(52)至第一位置。
4.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述數(shù)字信號(hào)處理器(44)識(shí)別所述患者以低潮氣量接收通氣并且所述數(shù)字信號(hào)處理器(44)操作所述新鮮氣體閥(52)至第二位置。
5.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中在所述第一位置的操作最小化來(lái)自所述系統(tǒng)的醫(yī)用氣體損耗。
6.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中在所述第二位置的操作最大化給所述患者的醫(yī)用氣體輸送。
7.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括由所述機(jī)械通氣機(jī)(26)操作的風(fēng)箱(24)， 所述風(fēng)箱(24)氣動(dòng)連接到所述呼吸回路(14)并從所述呼吸回路(14)的所述呼氣段(18) 接收呼出氣體。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括氣動(dòng)連接在所述呼吸回路(14)中、所述風(fēng)箱(24)下游和所述吸氣止回閥(30)上游的二氧化碳吸收器(36)。
9.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述風(fēng)箱(24)進(jìn)一步包括排氣閥(34)，其中所述呼吸回路(14)內(nèi)的過(guò)多壓力通過(guò)所述排氣閥(34)釋放。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括氧氣沖洗管道(58)，其通過(guò)所述新鮮氣體閥(52)選擇性地流動(dòng)連接到所述呼吸回路(14)，所述氧氣沖洗管道(58)中的氧氣流由所述數(shù)字信號(hào)處理器(44)選擇性地控制； 其中當(dāng)選擇性地發(fā)起所述氧氣沖洗管道中的所述氧氣流時(shí)，所述數(shù)字信號(hào)處理器(44) 操作在所述第一位置的所述新鮮空氣閥(52)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于向患者提供機(jī)械通氣支持的系統(tǒng)和方法。一種用于向患者提供機(jī)械通氣支持的系統(tǒng)包括機(jī)械通氣機(jī)(26)。呼吸回路(14)氣動(dòng)連接在機(jī)械通氣機(jī)與患者連接(22)之間。吸氣止回閥(30)設(shè)置在該呼吸回路(14)的吸氣段(16)內(nèi)。新鮮氣體歧管(38)向該呼吸回路(14)提供新鮮氣體用于輸送給患者。新鮮氣體閥(52)設(shè)置在該新鮮氣體歧管(38)與呼吸回路(14)之間。該新鮮氣體閥(52)能在第一位置與第二位置之間操作，該第一位置引導(dǎo)吸氣止回閥(30)上游的新鮮氣體，該第二位置引導(dǎo)吸氣止回閥(30)下游的新鮮氣體。數(shù)字信號(hào)處理器(44)在該第一位置和該第二位置之間選擇性地操作該新鮮氣體閥(52)。為患者通氣的方法包括引入新鮮氣體流進(jìn)入呼吸回路(14)的吸氣段(16)。用設(shè)置在呼吸回路(14)內(nèi)的至少一個(gè)傳感器(62，64)感測(cè)通氣支持值。呼吸回路(14)的操作狀況用數(shù)字信號(hào)處理器(44)識(shí)別。用數(shù)字處理器(44)在第一位置(其引導(dǎo)新鮮氣體到吸氣止回閥(30)上游的吸氣段(16))和第二位置(其引導(dǎo)吸氣止回閥(30)下游的新鮮氣體)之間操作新鮮氣體閥(52)。
文檔編號(hào)A61M16/00GK102580201SQ20121002111
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月7日
發(fā)明者R·Q·薩姆 申請(qǐng)人:通用電氣公司