專利名稱：具有閉合采樣電路的側(cè)流氣體采樣系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有氣體采樣電路的側(cè)流氣體采樣系統(tǒng)，所述氣流采樣電 路閉合以發(fā)動各組件和/或分析氣體采樣系統(tǒng)的各組件。
背景技術(shù)：
氣體分析裝置可用于包括醫(yī)療用途的多種應(yīng)用。氣體分析裝置的醫(yī)療 用途的實例包括二氧化碳描記(capnography)和氧描記(oxygraphy)。 二 氧化碳描記指的是測量患者呼吸中的二氧化碳(co2)。氧描記指的是測量 患者呼吸中的氧氣(02)。這些測量可以提供關(guān)于患者健康的有用信息。另 外，可以出于醫(yī)療目的監(jiān)測呼吸中的其它氣體，包括治療氣體(諸如一氧 化氮)、麻醉劑(諸如氟烷)和用于診斷目的的示蹤氣體(諸如一氧化氮和 一氧化碳，其通常以百萬分比(ppm)或十億分比(ppb)的水平存在)。呼 吸中的示蹤物質(zhì)可以反應(yīng)患者血液中物質(zhì)的濃度。
使用二氧化碳描記提供的信息，例如來檢測在醫(yī)療過程期間可能發(fā)生 的事件，尤其檢測普通麻醉事件。附加地，在諸如例如心臟驟?；蚝粑?止的臨床事件期間，使用二氧化碳描記提供的信息。事實上，二氧化碳描 記可以在心臟驟停期間實時提供關(guān)于復(fù)蘇工作的有效性的信息。同樣，二 氧化碳描記在醫(yī)療過程期間、在長時期監(jiān)測患者生命體征期間、在臨床事 件期間具有多種醫(yī)療用途以及其它醫(yī)療用途。
氧描記也具有多種醫(yī)療用途。氧描記基于每次呼吸測量活體器官中的 氧氣的近似濃度，并且可以快速檢測由于減少的肺泡氧濃度導(dǎo)致的即將發(fā)生的血氧不足。例如，在肺換氣不足期間，呼吸末氧氣濃度比呼吸末二氧 化碳濃度改變得更快。在相同情況期間，脈搏血氧測定法需要相當長的時 間進行反應(yīng)。
己經(jīng)顯示出，氧描記在診斷低血糖或敗血癥休克、空氣栓塞、體溫過
高、過度PEEP、 CPPR效力以及甚至心臟驟停中是有效的。在麻醉期間， 氧描記有助于提供對預(yù)充氧法(去氮法)的常規(guī)監(jiān)測。其通過檢測人為錯 誤、儀器故障和斷開而尤其有助于提高患者安全性。M.Weingarten的題為 "Respiratory monitoring of carbon dioxide and oxygen: a ten-year perspective" 的論文(J.Clin.Monit 1990年7月6 (3): 217—25)，所述文獻在此全文 引入作為參考，高亮顯示了監(jiān)測患者呼吸中的二氧化碳和氧氣的一些應(yīng)用。 通常存在采樣氣體用于氣體分析的兩種主要方法。第一種方法是主流 氣體分析(即，非分流氣體分析(non diverting gas analysis)),其測量位于
呼吸氣流中的采樣部位處的氣體(例如患者呼吸)濃度。例如，正使用呼 吸器治療的患者具有從他或她口腔延伸的患者電路，其在呼吸器和患者之 間傳送氣流。主氣流氣體分析器測量患者電路中氣體的濃度。
采樣氣體用于氣體分析的另一主要方法是側(cè)流氣體分析(即，分流氣 體分析)。側(cè)流氣體分析將氣體傳送遠離樣本部位，并且在遠程位置測量已 運送的樣本中的氣體濃度。例如，如果正由呼吸器治療患者，就將分流器/ 適配器(adaptor)耦合至患者電路以移除行進通過患者電路的一部分氣體， 并且將該氣體運送遠離患者一定距離至氣體測量設(shè)備。隨后，可以由氣體 測量設(shè)備測量樣本中的氣體濃度，并且隨后可以處理掉該氣體樣本。
側(cè)流氣體分析器的特性提出了關(guān)于它們的組成部分的特定需求。類似 于主流氣體分析器，側(cè)流氣體分析器必須包括分析組件(例如，分光鏡) 和樣本室。將氣體運送至樣本室中，并且使用分析儀器測量氣體濃度。在 許多情況下，采用分光鏡分析儀器，其使用感興趣的氣體的紅外吸收，來 測量樣本中的這些氣體的濃度(例如，C02、 02、麻醉劑等)。
側(cè)流氣體分析器還可以包括諸如例如泵的裝置，以產(chǎn)生負壓，其將氣 體樣本從樣本部位抽出。此外，側(cè)流氣體分析器可以包括壓力測量設(shè)備， 以測量采樣裝置中的壓力。關(guān)于采樣裝置中的壓力的信息可能有助于測量 和/或校正采樣裝置中壓力對樣本中氣體對紅外輻射的吸收的效應(yīng)。壓力測量還可能有助于記錄和/或補償壓力下降或采樣管和采樣裝置的其它組件中 的其它波動。還可能存在壓力測量的其它用途。
而且，側(cè)流氣體分析器可以包括流量測量設(shè)備，以測量通過采樣裝置 的氣體流量。可以使用關(guān)于采樣裝置中的流量的信息以調(diào)整或調(diào)節(jié)泵，從 而在各種負載條件下維持采樣裝置中的恒定流速。當在延長的時間段上測 量氣體濃度時，可能需要恒定流速，因為其簡化了所需的補償。還可以使 用采樣裝置中的較少恒定流量，但是需要附加補償計算。流速信息還用于 其它用途。
在一些環(huán)境中，所采樣的氣體可以在由側(cè)流氣體分析器分析之后發(fā)送 回患者電路中。例如，在對患者使用昂貴麻醉劑的情況下有時這樣做，通 過將其再引入患者電路可以保留該麻醉劑。另外，所采樣的患者氣體通常 包含污染物(例如，粘液、血液、藥物或其它物質(zhì))。將這些物質(zhì)發(fā)送回患 者電路，有時被認為是處理包含這些雜質(zhì)的已分析樣本的可行選項。
然而，當使用典型的側(cè)流氣體分析器將已分析的氣體發(fā)送回患者電路 時，應(yīng)當注意防止污染內(nèi)部二氧化碳監(jiān)測儀部件。在典型的側(cè)流氣體分析 器中，已采樣的氣體接觸泵部件、壓力測量部件、流量測量部件、管道、 脫水器和/或二氧化碳監(jiān)測儀的其它部件。如果將對多個患者使用側(cè)流氣體 分析器，那么如果已采樣的氣體經(jīng)由至排出口的連接發(fā)送回患者電路，患 者可能承受交叉污染的風險，或者需要清理采樣管線以保持清潔。由于許 多這些部件相對復(fù)雜(例如，泵、壓力換能器、流速計、分光儀器或其它 復(fù)雜部件)，由于性能下降或者過多暴露至污染物造成阻塞而替換它們的成 本可能很大。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種側(cè)流氣體采樣裝置，其克服了常 規(guī)側(cè)流氣體采樣裝置的缺點。根據(jù)本發(fā)明一個實施例，通過提供一種側(cè)流 氣體采樣裝置而實現(xiàn)該目的，所述裝置具有接觸氣體樣本的氣體采樣電路 并且具有不接觸氣體采樣電路中的氣體樣本的某些組件。該結(jié)構(gòu)防止氣體 非接觸組件被氣體樣本中的污染物污染，因此最小化交叉污染、閉塞以及 這些組件在應(yīng)用之間性能下降的可能性。該結(jié)構(gòu)可以減少側(cè)流氣體采樣裝置的生產(chǎn)、操作和/或維護成本，因為氣體接觸組件易于更換，而同時氣體 非接觸組件在隨后的測量中重復(fù)使用。
本發(fā)明的又一目的是提供一種用于測量獲自氣體主流中的氣體樣本的 一種或多種成分的濃度的方法，其克服了常規(guī)側(cè)流氣體采樣方法的缺點。 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，通過提供一種方法實現(xiàn)該目的，該方法包括從 氣體主流中移除氣體樣本、經(jīng)由樣本運送管將氣體樣本運送至樣本分析器 區(qū)域、測量樣本分析器區(qū)域中氣體樣本中的一種或多種成分的特性，以及
本發(fā)明的這些和其它目的、特征和特性，以及結(jié)構(gòu)和部件組合的相關(guān) 元件的操作方法和功能以及廠商經(jīng)濟性，在參考隨附附圖考慮下列說明書 和隨附權(quán)利要求之后，將變得顯而易見，所述附圖形成本說明書一部分， 其中相同的附圖標記指示各幅附圖中的相應(yīng)部件。然而，應(yīng)當清楚地理解， 附圖僅出于說明和描述的目的，而不意于限制本發(fā)明的范圍。正如說明書 和權(quán)利要求中所使用的，單數(shù)形式的"一"、"一個"和"這個"包括復(fù)數(shù) 形式，除非本文中清楚地加以指定。.


圖1A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的氣體采樣裝置的示意圖； 圖1B是圖1的氣體采樣裝置中的氣體采樣電路的示意圖； 圖1C是圖1的氣體采樣裝置的可重復(fù)使用組件的示意圖2A和2B是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的樣本室(cell)和測量光學器 件的更詳細視圖3A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的輥(roller)系統(tǒng)的示意圖； 圖3B是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的蠕動滾柱泵的示意圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的控制中心的示意圖；以及
圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于分析氣體樣本的過程的示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的一方面提供了一種側(cè)流氣體采樣裝置，其具有接觸氣體樣本 的氣體采樣電路，以及不接觸氣體采樣電路中氣體樣本的一組可重復(fù)使用 組件。該結(jié)構(gòu)防止可重復(fù)使用的組件受到氣體樣本中污染物的污染，并且防止在患者或患者應(yīng)用之間發(fā)生可重復(fù)使用組件的交叉污染。該結(jié)構(gòu)可能 減少可重復(fù)使用組件的生產(chǎn)、操作和/或維護成本。
圖1A示出了根據(jù)本發(fā)明典型實施例的氣體采樣裝置100。氣體采樣裝 置100包括氣道適配器101、管道組103、樣本室105、測量光學器件107、 流量測量設(shè)備109、壓力測量設(shè)備lll、泵113、排出口115、控制中心117 和/或其它元件。
圖1B示出了氣體采樣電路102，而圖1C示出了在氣體采樣裝置100 中使用的可重復(fù)使用組件104。氣體采樣電路102可以包括氣體采樣裝置 100中接觸氣體樣本的所有組件。例如，氣體采樣電路102可以包括氣道適 配器IOI、管道組103、樣本室105和排出口 115?？芍貜?fù)使用組件104可 以包括氣體采樣裝置中不接觸氣體樣本的那些組件，諸如舉例而言，測量 光學器件107、流量測量設(shè)備109、壓力測量設(shè)備111、泵113、控制中心 117和/或其它組件。
在一些實施例中，氣體采樣電路102可以是一次性的，并且因而可以 制成使得氣體采樣電路102的各組件適用于單個患者。這樣，根據(jù)患者不 同可以丟棄包括氣體采樣電路102在內(nèi)的氣體采樣裝置100的相對簡單和/ 或便宜的部件，同時包括可重復(fù)使用組件104的相對復(fù)雜和/或昂貴的組件 可以重復(fù)用于氣體患者，而無需考慮在不同應(yīng)用之間的交叉污染。
在其他實施例中，氣體采樣電路102無需是一次性的，但是可以易于 和/或重復(fù)清洗或消毒。這可以降低氣體采樣裝置100的復(fù)雜性、生產(chǎn)成本 和/或操作成本，因為僅需生產(chǎn)包括氣體采樣電路102的各組件用于重復(fù)消 毒或清洗，而包括可重復(fù)使用組件104的各組件無需耐受重復(fù)消毒或清洗 (例如，生產(chǎn)、使用、維修它們可能相對便宜，和/或它們可能持續(xù)更長久)。
在一個實施例中，氣體采樣裝置可以經(jīng)由氣道適配器101從氣體主流 106中獲得氣體樣本。在一些實施例中，氣體主流106可以是與患者呼吸系 統(tǒng)流體相通的呼吸器或其它醫(yī)療設(shè)備的氣道電路。在這些實施例中，氣道 適配器101可以包括"T"接合、"Y"接合或者連接至氣體主流106的其它 接口。
在其它實施例中，氣道適配器101可以與患者呼吸系統(tǒng)連接，并且可 以替換為面罩、鼻套管、鼻適配器、插管設(shè)備或連接到其的適配器或其它接口 ?？梢允褂迷试S從前述或其它氣流中抽取氣體樣本的其它適配器。
管道組103可以包括一個或多個長度的樣本運送管道或其它導(dǎo)管，其 允許將氣體樣本從氣道適配器101運送至樣本室105和/或在氣體采樣裝置 100的其他組件之間運送氣體樣本。例如，管道組103可以包括可順應(yīng)用于 側(cè)流二氧化碳描記的醫(yī)用等級塑料管道。
采樣室105和測量光學器件107允許測量氣體樣本中一種或多種特定 成分的一個或多個特性。在一個實施例中，測量成分的一個或多個特性包 括測量氣體樣本中的成分濃度、氣體樣本中的成分的局部壓力、在氣體樣 本中是否存在該成分，和/或其它特性。例如，樣本室105和測量光學器件 允許測量氣體樣本中二氧化碳(C02)的濃度。還可以測量其它成分的濃度 或其它特性，所述其它成分諸如舉例而言，氧氣(02)、 一氧化碳(CO)、 一氧化氮(NO)、麻醉劑(例如，氟垸)、污染物、示蹤氣體、微?；驓怏w 樣本中的其它物質(zhì)。在一個實施例中，如果氣體樣本中的成分的被測特性 是濃度，則可以進行測量、將測量值表達或報告為占氣體樣本的百分比、 氣體樣本的百萬分比(ppm)、氣體樣本的十億分比(ppb)或測量值的其它單位。
為了測量氣體樣本中一種或多種特定成分的特性，氣體樣本可以通過 樣本室105，其中測量光學器件107測量氣體樣本中一種或多種特定成分的 特性。這樣，樣本室105可以包括入口，用于允許氣體樣本通入樣本分析 器/樣本室105的分析區(qū)域。如本文所述，氣體樣本可以包括持續(xù)氣流，并 且可以在一時間段上獲得對氣流中一種或多種特定成分的特性的離散測 量。
在一個實施例中，氣體采樣裝置100包括位于適配器101和樣本室105 之間的過濾器(未示出)，以從氣體樣本中移除污染物或其它不合需要的物 質(zhì)。在一個實施例中，過濾器可以集成在氣道適配器101和樣本室105之 間的管道組103的一部分中。在一個實施例中，過濾器可以并入樣本室105 中，從而氣體樣本在進入樣本室105的樣本分析區(qū)域之前通過過濾器。還 可以使用在氣體采樣裝置100的氣體部分中并入了一個或多個過濾器的其 它結(jié)構(gòu)。
美國專利申請?zhí)朜o.10/678，692 (公開號No.US-2004-0065141 )、美國專利申請?zhí)朜o. 11/266,864 (公開號No.US-2006-0086254)以及美國專利申 i青號No遂84，329 (公開號No.US-2003-0191405) ("i亥'329申請")中公 開了適用于本發(fā)明的過濾器、樣本室和過濾器/樣本室的組合的實例，所述 每篇文獻的內(nèi)容在此引入作為參考。
樣本室105的分析區(qū)域可以包括兩個窗口。第一窗口允許電磁輻射從 測量光學器件107傳入分析區(qū)域。第二窗口允許電磁輻射在通過氣體樣本 之后從分析區(qū)域傳出。
在一個實施例中，測量光學器件107包括至少一個源組裝和一個檢測
器組裝。在一個實施例中，正被測量特性的一種或多種特定成分包括C02。
如上所述，可以測量的其它成分的特性。在一個實施例中，使用紅外輻射 以測量氣體樣本中各成分的特性。在該實施例中，檢測器組裝可以包括紅 外檢測器，而源組裝可以包括紅外發(fā)射器。
圖2A和2B是本發(fā)明實施例的特定視圖，其中樣本室105設(shè)置在測量 光學器件107的源組裝201和檢測器組裝203之間。如上所述，在一些實 施例中，源組裝201可以發(fā)射用于檢測氣體樣本中的特定成分的紅外輻射 (IR)。源組裝201發(fā)射的紅外輻射可以是脈沖或恒定的。如果紅外輻射恒 定，則可以使用機械斷路器(mechanical chopper)(未示出)。檢測器組裝 203可以包括對紅外輻射敏感的檢測器，諸如舉例而言，硒化鉛(lead selenide)檢測器。
樣本室105可以設(shè)置在源組裝201和檢測器組裝203之間，從而從源 組裝201發(fā)射的紅外輻射通過樣本室105的第一窗口，進入樣本室105的 樣本分析區(qū)域。隨后，隨著發(fā)射的紅外輻射通過樣本分析區(qū)域，存在于氣 體樣本中的每種特定成分可以從該紅外輻射中吸收特定波長的紅外輻射。 隨后，剩余的紅外輻射通過第二窗口傳出樣本室105之外。檢測器組裝203 檢測剩余的紅外輻射。在一個實施例中，檢測器組裝203發(fā)送信號至處理 器或控制中心117的控制器，其隨后確定由氣體樣本中的成分吸收的紅外 輻射的波長。使用該信息確定氣體樣本中的C02和/或其它成分的濃度。
在一個實施例中，樣本室105可以包括Respironics LoFlo C5 Sidestream System使用的樣本室?？梢栽?329申請中發(fā)現(xiàn)關(guān)于用于本發(fā)明 系統(tǒng)和方法的樣本室、測量光學器件和其它元件的額外信息。在一些實施例中，樣本室105不需要成為氣體采樣裝置100的獨立組 件，但是可以包括輻射入口和出口窗口和/或樣本分析區(qū)域，該樣本分析區(qū) 域作為管道組103的一部分或者集成于其中。
如本文所述，測量光學器件107可以測量氣體樣本中的一種或多種成 分的濃度或其它特性，而不接觸氣體樣本本身。這樣，氣體樣本中的任何 污染物都不接觸測量光學器件107，從而使得測量光學器件107免受氣體樣 本的污染。因而，在隨后二氧化碳描記應(yīng)用中使用測量光學器件107，未使 患者經(jīng)受來自在先患者的污染物。
雖然附圖中將氣體采樣裝置100的測量部分示出為測量光學器件107， 本發(fā)明中可以采用包括使用其它設(shè)備或裝置的其它測量方法。例如，在一 個實施例中，氣體采樣裝置100的測量部分可以包括發(fā)光猝滅裝置。在這 些實施例中，樣本室的樣本分析區(qū)域可以包括孔徑，其中設(shè)置有有助于檢 測發(fā)光猝滅的窗口。
發(fā)光猝滅被定義為經(jīng)由發(fā)射物種(emitting species)和猝滅之間的交互 作用(電能或電荷轉(zhuǎn)移)的激發(fā)能量的無輻射重新分布，并且是己經(jīng)用于 測量諸如氧氣(或其它氣體)的氣體的濃度的技術(shù)。通常作為傳感器的窗 口包括聚合物膜，其中分散有諸如卟啉染料的發(fā)光組分。傳感器膜是使染 料一氣體交互作用以受控方式進行的媒劑(mediator)。在功能傳感器中， 染料分散在聚合物膜中，并且諸如氧氣的氣體散播通過聚合物。在使用發(fā) 光猝滅以測量氧氣濃度時，激發(fā)材料發(fā)光。在將發(fā)光材料暴露至包括氧氣 的氣體混合物之后，根據(jù)可發(fā)光材料所暴露至的氧氣量(即，濃度或含量) 或者氣體混合物中的氧氣量，對發(fā)光進行猝滅。因此，可發(fā)光材料的發(fā)光 量的(即，可發(fā)熒光材料發(fā)射的光量)下降速率或者發(fā)光猝滅的速率相應(yīng) 于氣體混合物中的氧氣量。在美國專利號No.6，325,978中可以發(fā)現(xiàn)關(guān)于發(fā) 光猝滅的額外信息，所述文獻在此全文引入作為參考。
通常，發(fā)光猝滅需要從源向覆有或者包含有發(fā)光化學物質(zhì)的材料發(fā)射 激發(fā)輻射，該化學物質(zhì)可以由將測量的一種或多種氣體(例如，氧氣，二 氧化碳，氟垸等)猝滅或者專用于所述氣體。激發(fā)輻射使得物質(zhì)受激發(fā)并 且發(fā)射波長不同于激發(fā)輻射的電磁輻射。存在感興趣的一種或多種氣體猝 滅或減少可發(fā)光材料發(fā)射的輻射量。從可發(fā)光材料發(fā)射的輻射量由檢測器測量，并且與不存在一種或多種猝滅氣體時從可發(fā)光材料發(fā)射的輻射量相 比，以有助于確定患者呼吸中一種或多種感測的猝滅氣體的量。
還將預(yù)期的是，樣本室可以包括電接觸，其允許與諸如氣體敏感固態(tài)
半導(dǎo)體傳感器和表面聲波(SAW)傳感器的固態(tài)氣體傳感器進行物理連通。 SAW設(shè)備覆蓋有不同的聚合物材料(其選擇性地吸收不同氣體)允許通過 SAW頻率的改變進行氣體檢測。這些設(shè)備制造相當便宜，并且允許測量一 定范圍的氣體和示蹤物質(zhì)。
在一個實施例中，氣體采樣裝置100還可以包括流量測量設(shè)備109。在 一些實施例中，流量測量設(shè)備109可以包括測量氣體采樣102中的氣體流 量(例如，隨著時間過去，通過氣體采樣電路102的氣體量)的設(shè)備。測 量氣體采樣電路102中的氣流有助于維持通過氣體采樣電路的氣流的恒定 速度。例如，如果如流量測量設(shè)備109所檢測的，通過氣體采樣電路102 的氣體流量變得過高或過低，那么可以調(diào)整泵113 (例如，加速或減速)以 校正該波動，因而，維持氣體采樣裝置100中的恒定流速。恒定流速對于 記錄隨著時間變化的患者呼出氣體中的一個成分的特性的精確曲線而言是 重要的(如果已知流速的改變，其可能可以校正由不一致流速引起的誤差)。
在一些實施例中，流量測量設(shè)備109可以測量氣體采樣電路102中的 氣體流量，而不接觸氣流。如上所述，這防止了流量測量設(shè)備109受到污 染，并且允許使用與氣體采樣裝置100的可重復(fù)使用組件104完全封閉的 氣體采樣電路。
在一個實施例中，流量測量設(shè)備109可以包括光學流量計。例如，在 一個實施例中，光學流量計可以通過使由通過氣體采樣電路102中的氣流 的相干激光束(或其它電磁能量)產(chǎn)生的干擾信號相關(guān)，來測量氣體流量。 該實例的干擾相關(guān)光學流量計包括至少兩束激光束，其以橫向方式射穿氣 體采樣電路102中的氣流(例如，穿過管道組103的區(qū)域)。管道組103的 區(qū)域或激光束射穿的氣體采樣電路102的其它部分可以包括兩個或多個光 學窗口，其允許這些激光束中的每束進出氣體采樣電路102，同時橫向通過 該氣流。在每束激光束穿出氣體采樣電路102之后，其由與流量測量設(shè)備 109相關(guān)聯(lián)的檢測器檢測。隨著每束激光束通過氣流，它們接觸氣流中的湍 流。與該湍流接觸使得產(chǎn)生可由與流量測量設(shè)備109相關(guān)的檢測器檢測的干擾帶。分析這些干擾帶可以揭示何時同一片湍流通過每束激光束路徑。 測量同一片湍流通過激光束路徑所耗費的時間，并且與激光束路徑的已知
間隔一同使用該時間來確定氣體采樣電路102中的流速。
關(guān)于激光使能的光學流量計的額外信息，諸如本文中所述的光學流量 計，可以在美國專利號No.6,683,679中找到，所述文獻在此全文引入作為 參考?？捎糜诒景l(fā)明的系統(tǒng)和方法的關(guān)于光學流量測量和其它類型的測量 的信息，可以在題為"Airway Adaptor with Optical Pressure Transducer and Method of Manufacturing A Sensor Component "的美國專禾ll申請?zhí)?No.60/808，312中找到，所述文獻在此全文引入作為參考。光學流量測量的 前述實例僅為示意性的?？梢允褂闷渌愋偷墓鈱W流量測量。
不接觸氣體樣本的流量測量設(shè)備109的另一實例是渦街流量計。渦街 流量計可以包括感測元件，其設(shè)置為橫向穿過氣體采樣電路102(例如，管 道組103的一部分)中的氣流。例如，感測元件可以包括光纖元件，其以 橫過氣流的方向(例如，垂直于其通過的管道組103的截面的主軸)進入 氣體采樣電路102，橫向伸展穿過氣流自身，并且以類似的方式穿出氣體采 樣電路102。隨著強渦流從感測元件向下流出，通過感測元件的氣體采樣電 路102中的氣流，引起感測元件振動。與流量測量設(shè)備109相關(guān)的檢測器 檢測感測元件的振動和振動頻率。根據(jù)振動頻率，可以計算氣體采樣電路 102中的流速。關(guān)于渦街流量計的額外信息可以在美國專利號No.4，706，502 和4,475,405中找到，所述兩篇文獻在此全文引入作為參考。光纖使能的渦 街流量計的描述僅是示意性的。也可以使用其它類型的渦街流量計。
如上所述，使用渦街流量計可以包括接觸氣體樣本的感測元件。因而， 渦街流量計的感測元件可能由于所述接觸而受到污染。然而，渦街流量計 的檢測器或其它組件無需與氣體采樣電路102中的氣體樣本接觸。在一些 實施例中，渦街流量計的檢測器或其它組件中的一些或所有可以與流量檢 測中使用的感測元件分離，從而使得感測元件基本上是氣體采樣電路102 的一部分，而不是流量測量設(shè)備109的一部分。
在一些實施例中，可以將氣體采樣電路102制成其中具有感測元件。 在其它實施例中，在使用前可以將可與渦街流量計拆開的感測元件并入氣 體采樣電路102中。在用于患者期間，流量測量設(shè)備109的檢測器或其它組件可以連接至一次性感測元件，并且可以拆開和再連接至用于隨后應(yīng)用
中的另一氣體采樣電路102的另一感測元件。在這種實施例中，不認為流 量測量設(shè)備109接觸氣體采樣電路中的氣體樣本，因為不認為感測元件是 流量測量設(shè)備109的一部分。
還可以使用其它類型的流量測量設(shè)備。在一些實施例中，可以使用具 有接觸氣體樣本的一個或多個部件的流量計。這些類型的流量計可以包括 壓差流量計、變面積流量計、渦輪流量計、葉片式流量計、葉輪流量計、 超聲流量計、熱質(zhì)量流量傳感器和/或其它類型的流量計。在這些實施例中， 與對渦街流量計的描述相同，接觸氣體樣本的一個或多個部件可以從流量 計的其余部分上拆開和/或可以易于清洗或消毒。
在一個實施例中，氣體采樣裝置100還可以包括壓力測量設(shè)備111。壓 力測量設(shè)備111可以測量氣體采樣電路102中的壓力(面積上的力)。在一 些實施例中，壓力測量信息可能有助于計算氣體樣本中的一種或多種成分 的濃度。例如，正被進行光譜法分析的氣體的壓力可以改變光譜法分析期 間檢測到的吸收波長處的測量信號。還存在氣體采樣裝置100中的壓力信 息的其它用途。
在一個實施例中，壓力測量設(shè)備111可以在不接觸氣體樣本的情況下 測量氣休采樣電路102中的壓力。如上所述，這防止了污染壓力測量設(shè)備 111，并且允許使用氣體采樣電路102，該氣體采樣電路與氣體采樣裝置100 的可重復(fù)使用組件104完全封閉。
不接觸氣體樣本的壓力測量設(shè)備111的一個實例是隔膜使能的壓力測 量設(shè)備。隔膜使能的壓力測量設(shè)備可以包括檢測器，其檢測隔膜的變形， 其中隔膜變形的幅度相應(yīng)于系統(tǒng)中的壓力。例如， 一部分氣體采樣電路102 可以包括可變形隔膜，其包括在例如管道組103的一部分或樣本室105的 壁中。隨著氣體采樣電路102中的氣體樣本的壓力的增加，隔膜擴張。隨 后，壓力測量設(shè)備111可以檢測隔膜變形/擴張的幅度，并且使其與氣體采 樣電路102內(nèi)的壓力相關(guān)。可以采用不接觸氣體樣本的其它類型的壓力測 量設(shè)備。關(guān)于可用于本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的壓力測量設(shè)備的額外信息，可 以在0,Tohyama、M.Kohashi、M.Fukui和H.Itoh于1997年發(fā)表在International Conference on Solid-State Senso'rs and Actuators (Transducers '97)上第1489—1492上的"A Fiber-Optic Pressure Microsensor for Biomedical Applications" 中找到，所述文獻在此全文引入作為參考。
在一些實施例中，壓力測量設(shè)備111可以包括與氣體樣本接觸的一個 或多個部件(例如，具有設(shè)置在管道組103中的采樣元件的壓力換能器)。 在這些實施例中，接觸氣體樣本的一個或多個部件可以與壓力測量設(shè)備的 其它部件拆開，從而將它們看作是氣體采樣電路102的部件，而不是壓力 測量設(shè)備lll的部件。在一些實施例中，這些可拆開部件可以是一次性的。 在其它實施例中，它們可以易于清洗或消毒。
在一個實施例中，氣體采樣裝置100還可以包括泵113。泵113可以包 括運送流體的任何設(shè)備。例如，泵113可以在氣體采樣電路102中產(chǎn)生負 壓，從而使得從氣體主流106 (例如，呼吸器管道、患者呼吸系統(tǒng)或其它氣 體流)中抽出氣體樣本并且使該氣體樣本經(jīng)由氣道適配器101進入氣體采 樣電路102。下文給出包括蠕動泵的泵113的一個實例。然而，在其它實施 例中，可以使用不同于蠕動或隔膜泵的方法/裝置，以產(chǎn)生負壓，諸如，舉 例而言，壓縮空氣、Venturi真空泵、電活化聚合物致動泵或其它方法/裝置。
在一些實施例中，泵113不接觸氣體采樣電路102中的氣體樣本。這 樣，泵113不受氣體樣本污染，并且無需在不同患者或患者應(yīng)用之間被清 洗或消毒。
在一個實施例中，泵113可以包括蠕動滾柱泵。在一個實施例中，如 本發(fā)明中使用的蠕動滾柱泵可以包括設(shè)置在輪軸(hub)中并且呈輪輻狀的 多個輥。圖3A示出了系統(tǒng)300，其中多個輥301設(shè)置在輪輻303的末端， 其在輪軸305處連接在一起。圖3B示出了泵113，其包括輥系統(tǒng)300、底 座307和來自氣體采樣電路102的一部分管道組103。該部分管道組103位 于底座307中，其在本實施例中包括凹入部分。其次，輥301圍繞輪軸305 旋轉(zhuǎn)(在該實例中，輥以順時針方式旋轉(zhuǎn))。隨著輥301接觸管道組103， 其壓縮管道組301的壁，并且在輥301行進的方向上使管道內(nèi)的任何流體 (例如，氣體)運動。輥301的恒定運動引起管道組103中的流體在輥301 行進的方向上的恒定運動。這產(chǎn)生了從通過氣體采樣裝置100的氣體采樣 電路102的氣體主流106中抽取氣體樣本所必需的負壓。此外，泵113的 任何部件實際上都未接觸氣體樣本。因而，泵113未受氣體樣本的污染，并且不需要在不同應(yīng)用之間插入消毒過程。
關(guān)于蠕動泵的額外信息可以在Amy Ebelhack最初公開在2000年11月 的Chemical Processing Magazine中的"Peristaltic Pumps-Not Just for Labs Anymore, New Designs Offer Higher Flowrates and Pressure Capacities"中，
所述文獻在此全文引入作為參考。該文獻還可以在 http:〃www.coleparmer.com中找到。圖1、 3A和3B中所示的蠕動泵僅是示 意性的。還可以使用不接觸氣體樣本的其他類型的泵，諸如具有可移除腔 室的電活化聚合物致動泵。電活化聚合物是柔性材料，其將能量從電荷和 電壓形式轉(zhuǎn)換成機械力和運動。它們提供了集成在傳統(tǒng)設(shè)計中被隔離的功 能的唯一可能性。泵腔室可以是有收縮性的，因而允許將能量轉(zhuǎn)換、致動 和結(jié)構(gòu)集成在單一結(jié)構(gòu)中。S.Ashley的題為"Artificial Muscles" (Scientific American, 2003年10月，第53—59頁)的文章，突出說明了電活化聚合 物的能力，所述文獻在此全文引入作為參考。關(guān)于電活化聚合物泵的額外 "(言'昆可以在題為"Electroactive polymer actuated medication infUsion pumps" 的美國專利申請?zhí)朜o.l0/384，329中找至U，所述文獻在此全文引入作為參考。
雖然圖1A和1C示出了以特定結(jié)構(gòu)設(shè)置的與氣體采樣裝置100的其他 元件(即，樣本室105、測量光學器件107、流量測量設(shè)備109和壓力測量 設(shè)備111的下游)相關(guān)的泵113，但是該設(shè)置僅是示意性的。泵113可以根 據(jù)本發(fā)明需要，設(shè)置在與運送流體通過氣體采樣裝置100所必需的氣體采 樣裝置100的其他元件相關(guān)的任意位置處。
在一個實施例中，氣體采樣裝置100還包括排出口 115。排出口 115可 以包括將管道組103連接至已分析氣體樣本的目的地的耦合器或其他設(shè)備。 在一個實施例中，已分析氣體樣本的目的地可以包括患者呼吸電路。例如， 排出口可以將已分析的氣體樣本從最初抽取該氣體樣本之處排回呼吸電路 中。如上所述，可以這樣做是出于多個理由，包括節(jié)約昂貴的麻醉劑或其 他藥物、排除生物危害性處置的需要或者出于其他理由。
在一個實施例中，排出口 115可以將己分析氣體樣本排出至處置系統(tǒng)， 其中適當?shù)靥幹迷摎怏w。在另一實施例中，排出口 115可以將已分析氣體 樣本排出至凈化系統(tǒng)，其中，在將氣體排出至大氣中之前，可以回收氣體 樣本的成分。凈化是從操作環(huán)境中收集和移除排出的麻醉氣體。由于提供的麻醉氣體的量通常遠超出患者所需量，通過凈化可以減少操作環(huán)境污染。
凈化可以是有源的(提供抽吸)或無源的(廢氣通過OR的排氣鐵花格 而被動地行進通過波紋狀管道)。有源系統(tǒng)需要保護患者氣道以使其遠離抽 吸應(yīng)用或者正壓的形成的裝置。無源系統(tǒng)僅需要保護患者使其遠離正壓的 形成。另一個重要區(qū)別是凈化接口可以打開(至大氣)或閉合(接口中的 氣體可以僅通過閥與大氣連通；更普通的類型)。不同類型的接口具有臨床 暗示。開放的接口可以在所有JulianTM、 FabiusGSTM、 Narkomed 6000 和 S/5 ADIJTM氣體機器中找至I」。AestivaTM機器可以具有開放或閉合接口。開 放接口可能對于患者更安全。
凈化系統(tǒng)可以包括氣體收集組裝，(例如連接至APL和排氣安全閥的 管)、運輸管道(例如，19或30mm，有時候黃色編碼)、凈化接口、氣體 處置管道(運載從接口至處置組裝的氣體)、氣體處置組裝(有源或無源一 有源最為普通，使用醫(yī)院抽吸系統(tǒng))，和/或其它元件。
在一些實施例中，排出口 115可以將已分析氣體樣本排出至大氣。
在一個實施例中，氣體分析系統(tǒng)100還可以包括控制器、處理器或"控 制中心"117，其電子地控制、調(diào)節(jié)、監(jiān)測和/或提供電力至氣體采樣裝置 IOO的各組件。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的控制中心117。在一個 實施例中，控制中心117包括在處理器402上運行的控制應(yīng)用程序401。
控制應(yīng)用程序401可以包括存儲在控制中心117的存儲器中的軟件應(yīng) 用程序。在一個實施例中，控制應(yīng)用程序401可以包括一個或多個模塊403a —403n。模塊403a—403n可以包括允許進行控制、調(diào)節(jié)、監(jiān)測和/或關(guān)于氣 體采樣裝置100的其它任務(wù)的軟件模塊。特別地，軟件模塊403a—403n可 以控制源組裝201的紅外輻射生成，允許由檢測器組裝203測量紅外輻射、 允許使用其它測量設(shè)備(發(fā)光猝滅設(shè)備、固態(tài)氣體傳感器、表面聲波傳感 器或其它傳感器或檢測器)，允許測量氣體樣本中一種或多種成分的一個或 多個特性(例如，確定氣體樣本中一種成分的濃度)，調(diào)節(jié)至測量光學器件 107的電力、控制流量測量設(shè)備109測量氣體采樣電路102中的氣體流量所 必需的任何光學和/或電磁能量生成，允許計算氣體采樣電路102中的氣體 流量，調(diào)節(jié)至流量測量設(shè)備109的電力，允許測量隔膜變形以計算氣體采 樣電路102中的壓力，允許計算氣體采樣電路102中的壓力，調(diào)節(jié)至壓力測量設(shè)備111的電力，調(diào)節(jié)泵113的操作，調(diào)節(jié)至泵113的電力，允許經(jīng)由 圖形用戶界面向用戶顯示已分析氣體樣本的含量和/或其它信息，允許使用 來自用戶和/或其它設(shè)備(例如，醫(yī)療設(shè)備)的輸入數(shù)據(jù)進行接收和計算， 允許輸出數(shù)據(jù)至其它設(shè)備(例如，顯示器、打印機、其它醫(yī)療儀器)，和/ 或執(zhí)行與氣體分析相關(guān)的其它任務(wù)?？梢越M合包括控制應(yīng)用程序401的模 塊403a—403n中的一個或多個。出于一些目的，并非所有模塊都是必需的。
在一些實施例中，控制中心117還可以包括一個或多個輸入端口 405， 用于接收來自用戶(例如，經(jīng)由鍵盤或鍵區(qū))、與氣體采樣裝置100相關(guān)的 設(shè)備(例如，測量光學器件107、流量測量設(shè)備109、壓力測量設(shè)備111、 泵113或其它設(shè)備)和/或一個或多個其它設(shè)備(例如，其它計算或醫(yī)療設(shè) 備)的輸入。在一些實施例中，控制中心117還可以包括一個或多個輸出 端口 407，用于向一個或多個設(shè)備提供輸出，所述設(shè)備諸如舉例而言為顯示 設(shè)備，與氣體采樣裝置100相關(guān)的一個和多個設(shè)備(例如，測量光學器件 107、流量測量設(shè)備109、壓力測量設(shè)備111、泵113或其它設(shè)備)和/或其 它計算或醫(yī)療設(shè)備。在一些實施例中，控制中心117可以包括其自身的顯 示設(shè)備409，用于經(jīng)由圖形用戶界面向用戶顯示數(shù)據(jù)。
在一些實施例中，控制中心117還可以包括電力接口411，用于接收來 自直流和/或交流電源的電力。在一些實施例中，在電力接口411接收的電 力不僅可以用于向控制中心117提供電力，還可以允許分配電力至光學測 量器件107、流量測量設(shè)備109、壓力測量設(shè)備111、泵113或氣體采樣裝 置100的其它元件中的一個或多個。在其它實施例中，光學測量器件107、 流量測量設(shè)備109、壓力測量設(shè)備111、泵113和/或氣體采樣裝置100的其 它元件中的一個或多個可以具有備選的或獨立電源。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，本文所述的發(fā)明可以與各種系統(tǒng)配置一起 工作。因此，在各個實施例中，可以使用和/或組合或多或少前述系統(tǒng)組件。 還應(yīng)當理解，本文中所述的功能可以實現(xiàn)為除軟件外或者作為軟件替代的 硬件和/或固件的各種組合。
在一些實施例中，氣體采樣裝置100可以包括其它組件。例如，氣體 采樣裝置100可以包括溫度測量設(shè)備，其用于測量氣體采樣電路102中的 氣體樣本的溫度(本領(lǐng)域中已知接觸和非接觸模型)。另一實例中，氣體采樣裝置100可以包括濕度測量設(shè)備，其用于測量存在于氣體采樣設(shè)備中的 氣體樣本中的濕度或濕氣。關(guān)于氣體采樣電路102中的氣體樣本的溫度和/ 或濕度的信息可以有助于計算氣體樣本中的各成分的紅外吸收(例如，允 許對存在水汽進行校正)，或者可以用于其它目的。
在另一實例中，氣體采樣裝置100可以包括一定長度的集成在管道組 103中的可透濕氣管道。例如，可以將一定長度的Nafion 管道并入管道 組103中。該可透濕氣或親水管道可以允許濕氣穿出、穿入氣體采樣電路 102中的氣體樣本內(nèi)，以調(diào)節(jié)氣體采樣電路102中的濕氣水平。在其它實施 例中，氣體采樣裝置100可以包括脫水器或其它設(shè)備，其用于在樣本室105 中分析氣體樣本之前，從氣體樣本中移除濕氣或其它成分。
在一個實施例中，管道組103的一個或多個部分可以包括雙內(nèi)腔 (lumen)管道。雙內(nèi)腔管道可以包括一定長度的管道，其具有用于運載氣 體樣本的兩個獨立通道。在一些實施例中，可以使用雙內(nèi)腔管道運載朝向 或遠離氣體采樣裝置100的一個或多個組件(例如，樣本室105、流量測量 設(shè)備109、壓力測量設(shè)備lll、泵113或其它組件)的氣體樣本。例如，可 以運載氣體樣本至雙內(nèi)腔管的第一內(nèi)腔中的樣本室105中，并且遠離雙內(nèi) 腔管的第二內(nèi)腔中的樣本室105。
圖5示出了過程500，其中使用具有氣體樣本電路的氣體采樣裝置可以 分析氣體樣本中的成分的特性，該氣體采樣裝置不干擾一種或多種可重復(fù) 使用的組件(例如，氣體采樣裝置100)。在一個實施例中，過程500可以 包括操作501，其中氣體采樣裝置100的氣道適配器101連接至氣體主流 106，并且排出口 115可以連接至已分析氣體樣本的目的地。
在操作503中，可以致動泵113以產(chǎn)生壓差，其使得在氣體采樣電路 102中產(chǎn)生氣體樣本流。例如，在一個實施例中，泵113產(chǎn)生負壓差，其經(jīng) 由耦合101從氣體主流106中抽取氣體樣本，并且將氣體樣本運送通過氣 體采樣電路102。如上所述，在一些實施例中，泵113不接觸氣體樣本。同 樣，如上所述，示為泵113的蠕動泵僅是示意性的。泵113可以包括隔膜 泵，Venturi真空泵、正壓排量泵、電活性聚合物致動泵或其它泵。
在操作505中，氣體樣本可以被通過管道組103運送至樣本室105。在 操作507中，雖然氣體樣本在樣本室105的樣本分析區(qū)域中，可以從測量光學器件107的源組裝201發(fā)射紅外輻射或其它輻射。該紅外輻射可以通 過包括氣體樣本的樣本分析區(qū)域，并且可以由測量光學器件107的檢測器 組裝203檢測，由氣體樣本的成分吸收的任何紅外輻射較少。在其它實施 例，可以使用除了紅外吸收之外的測量技術(shù)，測量氣體樣本成分的特性。 例如，可以使用除了測量光學器件107之外的測量部分，諸如發(fā)光猝滅裝 置、固態(tài)氣體傳感器、表面聲波傳感器或其它測量裝置。
在操作509中，關(guān)于由檢測器組裝203檢測到的紅外輻射的信息可以 發(fā)送至控制中心117。在操作511中，氣體釆樣裝置100的一種或多種組件 可以獲取關(guān)于氣體采樣電路102的環(huán)境讀數(shù)，并且將該信息發(fā)送至控制中 心117?？梢允褂眠@些環(huán)境讀數(shù)以考慮到如下條件，在所述條件下，測量氣 體樣本中的一種或多種成分的特性。例如，在一個實施例中，壓力測量設(shè) 備111可以獲取關(guān)于氣體采樣電路102的壓力讀數(shù)?？梢允褂眠@些壓力讀 數(shù)以補償該壓力對氣體樣本的成分的輻射吸收的影響。可以獲得和使用其 它環(huán)境讀數(shù)(例如，流量、溫度、濕度或其它讀數(shù))。當在操作507中發(fā)射 和/或檢測紅外輻射時，可以進行操作511。
在操作513中，可以由控制中心117計算氣體樣本中的一種或多種成 分的測得的濃度特性或其它特性。在一些實施例中，可以向用戶顯示或以 其它方式傳送該數(shù)據(jù)。
在操作515中，可以將氣體樣本排出至已分析氣體樣本的目的地。如 上所述，已分析氣體樣本的目的地可以包括，例如，凈化系統(tǒng)、從該凈化 系統(tǒng)中獲得的氣體主流106、處置系統(tǒng)、大氣或其它目的地。在一些實施例 中，過程500可以返回至操作505，其中從氣體主流106持續(xù)地抽取氣體樣 本并對其進行分析。
可以利用氣體分析裝置100在一個時間段上實時或近乎實時地觀察患 者呼吸中樣本成分的濃度或其它特性。這樣，本文中所指的"氣體樣本" 可以表示離散量的氣體，其在給定時間處于樣本室105的分析區(qū)域中。此 外，"氣體樣本"可能指的是從氣體主流106中移除的并且對其濃度或其他 特性進行分析的氣體的持續(xù)流。在一些實施例中，對一時間段上的氣體持 續(xù)流的分析可以產(chǎn)生一時間段上的一次或多次患者呼吸的特性的圖形顯示 (例如，C02濃度隨著時間變化的"二氧化碳描記")。在獲取一時間段上的患者呼氣的一種或多種成分的特性的讀數(shù)時，所
需要的是，將通過氣體采樣電路102的氣體流量維持在恒定速度。因而， 在過程500的任意操作期間，可以利用流量測量設(shè)備109測量通過氣體采 樣電路的氣體流量，并且將關(guān)于通過氣體采樣電路102的氣體流量的信息 傳送至控制中心117。可以利用該信息以調(diào)整泵113，從而在不同的負載條 件下維持通過氣體釆樣電路102的氣體的恒定流量。例如，包括在氣體采 樣電路102中的過濾器可以被局部阻塞，因而，泵113的負荷可能增加。 在另一實例中，從中抽取氣體樣本的氣體主流106中的壓力可以增加或減 少。這可以引起泵113的負荷增加或減少。其它因素可以改變泵113的負 荷。
雖然出于說明的目的，已經(jīng)基于當前認為最實際和最優(yōu)選實施例描述 了本發(fā)明，但是應(yīng)當理解，這種細節(jié)僅是出于該目的，并且本發(fā)明不局限 于所公開的實施例，而是相反地，其意于覆蓋在隨附權(quán)利要求的精神和范 圍中的修改和等同布置。例如，應(yīng)當理解的是，本發(fā)明預(yù)想在可能的程度 下，任何實施例的一個或多個特征可以與任何其它實施例中的一個或多個 特征組合。
權(quán)利要求
1、一種側(cè)流氣體采樣系統(tǒng)(100)，包括(a)第一組裝，其適于將氣體樣本從氣體采樣部位傳送至氣體測量部位，所述第一組裝包括在使用期間接觸所述氣體樣本的組件，其中，所述第一組裝包括(1)樣本運送管(103)，其從所述氣體樣本部位接收氣體樣本，以及(2)樣本分析器區(qū)域(105)，在所述樣本分析器區(qū)域中測量所述氣體樣本中的一種或多種成分的特性；以及(b)第二組裝，其在使用期間一直位于所述第一組裝外部，從而使得所述第二組裝的所有組件都不接觸所述氣體樣本，其中，所述第二組裝包括(1)泵(113)，其在不接觸所述氣體樣本的情況下，可操作地耦合至所述樣本運送管，以通過所述樣本運送管使所述氣體樣本運動至所述樣本分析器區(qū)域；(2)流量測量設(shè)備(109)，其在不接觸所述氣體樣本的情況下獲得關(guān)于通過所述樣本運送管的所述氣體樣本的流量的信息；(3)壓力測量設(shè)備(111)，其在不接觸所述氣體樣本的情況下獲得關(guān)于所述樣本運送管中的所述氣體樣本的壓力的信息；或(4)所述泵、所述流量測量設(shè)備和所述壓力測量設(shè)備的任意組合。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述樣本運送管包括適于與患 者氣道相通的至少一個支架。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，將所述樣本運送管和所述樣本 分析器區(qū)域定義為單一組件。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第一組裝還包括 (a)適配器(101)，其適于將所述樣本運送管耦合至患者電路；(b) 過濾器，其可操作地耦合至所述樣本運送管、所述樣本分析器區(qū)域，或這兩者；(c) 去濕系統(tǒng)，其可操作地耦合至所述樣本運送管、所述樣本分析器 區(qū)域，或這兩，其中，所述去濕系統(tǒng)適于從所述氣體樣本中移除濕氣；或(d) 所述適配器、所述過濾器和所述去濕系統(tǒng)的任意組合。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述流量測量設(shè)備包括光學流 量計、渦街流量計、超聲流量計或熱質(zhì)量流量計中之一。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述泵包括隔膜泵、蠕動泵、 Venturi真空泵和電活性聚合物致動泵中的一個或多個。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述樣本分析器區(qū)域包括(a) 具有至少兩個光學分析窗口的樣本室(105);(b) 集成在所述樣本運送管中的至少兩個光學分析窗口；(c) 一個或多個電接觸，其允許與固態(tài)氣體傳感器或表面聲波傳感器 進行物理連通；或(d) (a)、 (b)和(c)的任意組合。
8、 一種用于測量獲自氣體主流的氣體樣本的一種或多種成分的濃度的 方法，所述方法包括(a) 提供第一組裝，其適于將氣體樣本從氣體采樣部位傳送至氣體測 量部位，所述第一組裝包括在使用期間接觸所述氣體樣本的組件；(b) 提供第二組裝，其在使用期間一直位于所述第一組裝外部，從而 使得所述第二組裝的所有組件都不接觸所述氣體樣本；(c) 將所述第一組裝耦合至所述第二組裝；(d) 使用所述第一組裝的第一組件運載來自氣體樣本部位的氣體樣本；(d)使用所述第二組裝的第一組件來-(1)使用所述第二組裝在不接觸所述氣體樣本的情況下獲得關(guān)于所述氣體樣本的流量的流量信息，(2) 使用所述第二組裝在不接觸所述氣體樣本的情況下獲得關(guān)于 所述氣體樣本的壓力的壓力信息，或者(3) 使用所述第二組裝獲得所述流量信息和壓力信息這兩者； (e)使用所述第二組裝的第二組件測量所述氣體樣本中的一種或多種成分的特性。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括，使用所述第二組裝的第二組 件來使所述氣體樣本運動通過所述第一組裝的第一組件。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括在第一測量過程完成之后，對所述第一組裝與所述第二組裝的耦合去親；丟棄所述第一組裝；以及 .在第二測量過程中與另一第一組裝一起重復(fù)使用所述第二組裝。
11、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括使用所述第二組裝在不接觸所述氣體樣本的情況下獲得關(guān)于所述氣體 樣本的流量的流量信息；使用所述第二組裝在不接觸所述氣體樣本的情況下獲得關(guān)于所述氣體 樣本的壓力的壓力信息；或使用所述第二組裝獲得所述流量信息和所述壓力信息這兩者。
12、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括 使用所述第一組裝過濾所述氣體樣本；使用所述第一組裝對所述氣體樣本除濕；或者使用所述第一組裝過濾 所述氣體樣本和對所述氣體樣本除濕。
13、 一種側(cè)流氣體采樣裝置，包括 (a)氣體采樣電路，其包括-(1) 樣本運送管(103)，其接收來自氣體主流的氣體樣本，以及(2) 樣本分析器區(qū)域(105)，在所述樣本分析器區(qū)域中測量所述 氣體樣本中的一種或多種成分的特性；以及(b)泵(113)，其在所述氣體采樣電路中產(chǎn)生壓差，以從氣體主流中 移除所述氣體樣本，并且在不接觸所述氣體樣本的情況下通過所述樣本運 送管使所述氣體樣本運動至所述樣本分析器區(qū)域。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，還包括(a) 流量測量設(shè)備(109)，其在不接觸所述氣體樣本的情況下獲得關(guān) 于通過所述氣體采樣電路的所述氣體樣本的流量的信息；(b) 壓力測量設(shè)備(111)，其在不接觸所述氣體樣本的情況下獲得關(guān) 于所述氣體采樣電路中的所述氣體樣本的壓力的信息；或(c) 所述流量測量設(shè)備和所述壓力測量設(shè)備這兩者。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中，利用關(guān)于通過所述氣體采樣 電路的所述氣體樣本的流量的信息，以控制所述泵，從而確保通過所述氣 體采樣電路的氣體的恒定流量。
16、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述流量測量設(shè)備包括光學 流量計、渦街流量計、超聲流量計或熱質(zhì)量流量計中之一。
17、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述壓力測量設(shè)備測量集成 在所述樣本運送管中的隔膜的變形，以測量所述氣體采樣電路中的壓力。
18、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中，利用關(guān)于所述氣體采樣電路 中的所述氣體樣本的壓力的信息，以考慮到所述壓力對所述氣體樣本中的 一種或多種成分的特性的測量的影響。
19、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中，所述氣體樣本中的一種或多 種成分的特性包括(a) 所述氣體樣本中的一種或多種成分的濃度和所述氣體樣本中的一 種或多種成分的局部壓力中的一個或多個包括濃度；或者(b) 將所述氣體樣本中的一種或多種成分表達為百分比、百萬分比 (ppm)和十億分比(ppb)中的一個或多個。
20、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中，使用光譜法、紅外光譜法、 發(fā)光猝滅、固態(tài)氣體傳感器、表面聲波(SAW)傳感器或其任意組合測量 所述氣體樣本中的一種或多種成分的特性。
21、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中，所述樣本分析器區(qū)域包括(a) 具有至少兩個光學分析窗口的樣本室(105);(b) 集成在所述樣本運送管中的至少兩個光學分析窗口；(c) 一個或多個電接觸，其允許與所述固態(tài)氣體傳感器或所述表面聲 波傳感器進行物理連通；或(d) (a)、 (b)和(c)的任意組合。
22、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中，所述樣本分析器區(qū)域包括至 少兩個光學分析窗口。
23、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中，被測量特性的氣體樣本中的 一種或多種成分是二氧化碳(co2)、 一氧化碳(CO)、氧氣(02)、 一氧化 氮(NO)和麻醉劑中的一種或多種。
24、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中，所述泵包括隔膜泵、蠕動泵、 Venturi真空泵和電活性聚合物致動泵中的一個或多個。
25、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中，所述氣體采樣電路還包括樣 本排出口 (115)，其在所述氣體樣本已經(jīng)通過所述樣本分析器區(qū)域之后將 其從所述氣體采樣電路中排出。
26、 根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置，其中，所述樣本排出口 (a)將所 述氣體樣本返回至所述氣體主流，或者(b)將所述氣體樣本運送至處置裝置。
27、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中，所述樣本運送管包括第一和 第二內(nèi)腔，其中，所述第一內(nèi)腔運載朝向所述樣本分析器區(qū)域的所述氣體 樣本，并且其中，所述第二內(nèi)腔運載遠離所述樣本分析器區(qū)域的所述氣體 樣本。
28、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中，所述樣本運送管包括從所述 氣體樣本中移除濕氣的去濕區(qū)域。
29、 根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，其中，所述去濕區(qū)域包括親水管道、 除濕材料、脫水器或其任意組合的一部分。
30、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，還包括適配器，其將所述氣體樣本 從所述氣體主流中移除，并且將所述氣體樣本弓I入所述氣體采樣電路中。
31、 一種用于測量獲自氣體主流的氣體樣本的一種和多種成分的濃度 的方法，所述方法包括從氣體主流中移除氣體樣本；經(jīng)由樣本運送管將所述氣體樣本運送至樣本分析器區(qū)域； 測量所述樣本分析器區(qū)域中的所述氣體樣本中的一種或多種成分的特 性；以及使用不接觸所述氣體樣本的泵機構(gòu)將所述氣體樣本泵送通過所述樣本 運送管。
32、 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，還包括更換所述樣本運送管以與相 同的泵機構(gòu)一起使用。
33、根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，還包括(a) 在不接觸所述氣體樣本的情況下獲得關(guān)于所述氣體樣本的流量的 流量信息；(b) 在不接觸所述氣體樣本的情況下獲得關(guān)于所述氣體樣本的壓力的 壓力信息；或(c) 獲得所述流量信息和所述壓力信息這兩者。
全文摘要
本發(fā)明提供一種側(cè)流氣體采樣裝置(100)，其具有氣體采樣電路和一組可重復(fù)使用的元件。氣體采樣電路運載來自氣體主流的氣體樣本通過樣本分析區(qū)域，并且將氣體樣本排出至已分析氣體的目的地?？芍貜?fù)使用的組件提供原動力以通過氣體采樣電路移除氣體樣本，并且向氣體采樣裝置提供分析組件，同時不接觸氣體樣本。這樣，可重復(fù)使用的組件不受氣體樣本污染，并且無需在不同應(yīng)用之間加以清洗或消毒。
文檔編號G01N1/14GK101506638SQ200780025510
公開日2009年8月12日 申請日期2007年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月6日
發(fā)明者D·R·里奇, M·B·賈菲 申請人:Ric投資有限責任公司