專利名稱：調節呼吸氣體的系統和方法
技術領域：
本發明涉及調節呼吸氣體的一種系統和方法。
該系統和方法旨在用于重癥監護中，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下的插管患者吸入。
本發明可以特別有優勢地、但并不僅限于在麻醉學和重癥監護病房
(ICU)中使用，對此以下的說明僅通過舉例而提及。
背景技術：
目前，在重癥監護病房中，在人工通氣狀態下插管患者的呼吸道是用兩 種主要的方式進行加溫和加濕，這取決于預期多長時間該患者需要維持在重 癥監護狀態下。
當預期患者在重癥監護狀態下要維持大致少于72小時時，采用一種第 一被動調節系統，該系統利用一個熱濕交換器(HME)。
眾所周知，熱濕交換器的運行是通過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。
此類系統被批準用于在大約72小時的治療中向患者提供28到33 mg/1 的絕對濕度水平、范圍在28到31。C之間的溫度、并且維持正確的呼吸生理。
這些裝置的運行通常在24小時中維持穩定，此后，患者會經歷由流動 阻力增加所致的呼吸困難(呼吸功的增加，WOB),因此要求每24小時更 換該系統。一種第二呼吸氣體調節系統是基于主動加濕作用。
目前市售的最佳系統通過對呼氣導管進行溫度被調節來消除凝聚提供 了對患者供應的氣體進行加熱和加濕以達到40 mg/1或以上的一個絕對濕度 水平、以及在35到39°C范圍內的溫度，并且它要求非常小的維護。
然而，與熱濕交換器聯合運行的 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，這是通過對吸入氣體補償幾個mg的水蒸氣，因此 使得該裝置能夠長時運行(超過72小時)。
該熱濕交換器系統有以下優點 -與一個主動裝置相比維護較少；
- 在72小時中適當地維持正確的呼吸生理；
- 容易使用；
該熱濕交換器系統可能導致
誦在大多數情況下"不良，，的加濕作用；
- 在呼吸環路中無效空間的增大；
-由于熱交換元件潛在的堵塞(凝聚作用的積累)最終使流動阻力增大。
該主動加濕器系統有以下優點 -與一個被動系裝置相比更高的濕度供給； -與一個被動系裝置相比更長時間的運行； 該主動加濕器系統可能導致
- 由于加濕器的錯誤設定引起可能的過渡加濕；
- 一次性夾筒或罐回路以及無菌水的高成本； -與被動系統相比要求更頻繁的監查；
-由于呼氣側凝聚作用的累積使通風器上的濕度敏感的流量傳感器比平時也許要更加頻繁地更換，因而增加運行成本； - 無菌水的高消耗。
一個使濕度富集的熱濕交換器裝置具有以下優點
-與 一個被動系裝置相比更高的濕度供給；
-與一個主動系裝置相比較少的無菌水消耗； 一個使濕度富集的熱濕交換器裝置可能導致 -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在WO2006/127257中被描述(DHUPER等人)。
參見圖4-6描述的上述文件中的一個實施例采用一個遠離患者的熱濕交 換器，并結合有多個溫度被調節的導管。
在附圖1-3中所示的另一個實施例采用了一個裝置將藥物注射入該裝置 中。作為代替方案，可以使用一個霧化器。
在WO2006/127257中所述的多個系統，盡管是成功的，但是關于被患 者所吸入氣體的濕度水平的精細調節已被證實是不可靠的。
發明內容
因此本發明的一個目的是確給患者保供正確的濕度。正如已知，在此領 域，氣體的基本參數是濕度(即在每單位體積氣體中水蒸汽的量)和溫度。
根據本發明的呼吸氣體調節系統的主要特征在于一個被動的熱濕交換 器(位于通風器附近，并且其特征是在系統中造成很小的無效空間)與一個 主動的加熱并使濕度富集的裝置的聯合運行，該加熱并使濕度富集的裝置包 括一個或多個貯水器(可能進行加熱)以及兩個溫度被調節的導管。
本說明書附示了根據本發明的系統100。
具體實施方式
本發明的一個非限制性的實施方案通過舉例并參見附圖來進行說明。
如附圖所示，根據本發明的系統(100)包括
誦三個溫度被調節的導管10， 20, 30， 一個用于吸氣分支IB，另外兩 個用于呼氣分支EB;
- 盛有水的一個貯水器RS，它有可能以由一個電阻器來來加熱(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；
- 一個熱濕交換器(HME) 50，其特征為將吸氣流F1和呼氣流F2嚴 格分離，它位于通風器60附近，并用于將吸氣流和呼氣流分離并同時仍確保 兩者間正確的熱量和濕度的交換，并且在回路中不增加無效空間；
- 一個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 插座；
- 一個直連接件RD,它帶有用于溫度傳感器90的一個插座，以便將 熱濕交換器(HME) 連接到呼氣分支EB;以及
- 一個恒溫器(未顯示)，它用于這三個溫度被調節的導管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節的導管10、 20、 30以及溫度傳感器80，卯，以便調 節流向和流出患者PZ的氣流的溫度。
系統IOO運行方式如下
患者PZ呼出氣體，溫度大約為32。C,并且當它沿溫度被調節的呼氣分 支EB流動時，它被加熱到一個更高的溫度，這樣當它流過貯水器RS中的水 表面時使它進一步富集了濕度。
然后氣體進一步被加熱，并且在它到達熱濕交換器50 (靠近通風器60 ) 時被加熱和加濕，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 的熱量和濕氣來對通風器60供給相對干燥的氣體，并以此消除了呼氣管線上 的凝聚區。
因此，這就消除了構成通風器60的一個部分的濕度敏感的流量傳感器 (未顯示)的任何問題。
在下一次吸氣階段，從通風器60流過熱濕交換器50的干氣流被加熱和 加濕并沿溫度被調節的吸氣分支IB送給患者PZ,該溫度被調節的吸氣分支 維持氣體的溫度以防止氣體中的濕氣凝聚。
換句話說，供給患者的氣體中的熱量和濕度是通過調節沿吸氣分支IB 和呼氣分支EB流動的氣體的溫度來進行控制。
通過沿回路安裝的溫度傳感器80，卯來確定供給患者PZ的氣體溫度， 溫度被調節的導管10、 20、 30的溫度可以按照患者PZ的需要通過一個恒溫 器(未顯示)來進行控制。
更確切地說，對溫度被調節的導管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；而對被調節的導管30加熱維持了該氣 體的溫度和濕度水平并且還產生了在呼氣分支EB和熱濕交換器50之間的一 個足夠大的梯度，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移。進而，該交換部件具有與來自通風器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移到患者PZ的吸氣流(Fl) 中，這個吸氣流(F1)的狀態通過溫度被調節的導管IO沿吸氣分支IB而得 到維持。
根據本發明的呼吸氣體調節系統的主要優點如下-與常規的主動加濕器相比能耗低；事實上，能量僅用于加熱這些溫度 被調節的導管并且可能輕微地加熱5&水器；
誦與常規的主動加濕器相比水耗低;事實上，本系統僅提供補償由患者 呼氣損失的水分所需的水量；
-很少常規核查，因此與被動和主動裝置二者相比均減少了系統的維
護；
-消除了傳統系統的積水區；借助于高效的熱濕交換器，呼氣側的氣體 是足夠干燥以消除凝聚區；以及對濕含量的校準以便補償損耗，這防止形成 過度的濕氣，并且因此消除了對于沿吸氣分支的一個凝聚區的需求；
-與常規的熱濕交換器相比本系統運行時間更長；
-患者吸入氣體的適當的加熱和濕度；事實上，通過富集系統加入的濕 度量補償了熱濕交換器的濕度損失，因此為患者供應了所需的濕度水平；
-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患者不受 到灼傷和濕度過度；
-通過熱濕交換器完全分離吸氣流與呼氣流使之能夠在環路中消除單 向閥門；
-靠近患者的環路的重量更輕；不同于其他的加濕器，熱濕交換器定位 于通風器附近，而不是患者附近；并消除了多個盛滿水的集水區，進一步減 少了壓在患者身上的環路的重量；-本系統對于新生兒使用也是理想的，這源于它通過簡單地增加這些導 管的溫度調節即使對于小氣流量也可靈活有效地進行加濕和加溫。
權利要求
1. 一種呼吸氣體調節系統(100)，包括- 一個吸氣分支IB和一個呼氣分支EB；- 一個熱濕交換器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(100)的特征在于所述熱濕交換器(50)定位于靠近一個通風器(60)；并且一個貯水器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流動時使其富含濕汽。
2. 如權利要求1所述的系統(100),其中所述貯水器RS在上游連接一 個第一溫度被調節的導管(20)，并在下游連接一個第二溫度被調節的導管(30)。
3. 如權利要求2所述的系統(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節的導管(20)向該第二溫度被調節的導管(30)流動的呼出氣體掃過。
4. 如以上權利要求中任一項所述的系統(100)，其中該貯水器RS中的 水由一個電阻器加熱。
5. 如權利要求l所述的系統(100)，其中它包括用于整個系統溫度被調 節的一個電子裝置。
6. —種調節呼吸氣體的方法，該方法包括以下步驟-由一位患者呼出濕度飽和的氣體，當該氣體沿著一個溫度被調節的呼 氣分支流動時它被加熱到一個較高的溫度，以便當它在一個貯水器中流經水 的表面時使它富含濕汽；并且-該呼出氣體再次被加熱，這樣當它到達位于通風裝置附近的一個熱濕交換器HME的時候它被加熱和增濕；并且在該熱濕交換器中的熱量和濕度 的梯度協助向由該患者沿著一個溫度被調節的吸氣分支吸入的氣體中幹放熱 量和濕度。
7. 如權利要求6所述的方法，其中該濕度飽和的氣體具有一個30-35°C的溫度。
8. 如權利要求6或權利要求7中所述的方法，其中在下一個吸氣階段，從 所述通風裝置流過該熱濕交換器的干燥氣體被加濕和加熱，并沿著該溫度被 調節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. 如以上權利要求6至8中任一項所述的方法，其中對該患者供應的氣體 中的熱量和濕度的量是通過調節沿該吸氣分支IB和呼氣分支EB的流動的氣 體溫度來進行控制。
10. 如權利要求9所述的方法，其中通過確定在回路中氣體的溫度，這些 溫度被調節的導管的溫度可以按照該患者的需要由一個恒溫器來進行控制.
全文摘要
一種呼吸氣體調節系統(100)和方法。該系統包括一個吸氣分支IB，一個呼氣分支EB，一個低無效空間的熱濕交換器HME(50)，以及一個連接件(70)，它用于將這些分支IB和EB連接到一位患者PZ。該系統(100)的特征在于，熱濕交換器(50)位于一個通風器(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流動時使其富含濕汽。
文檔編號A61M16/10GK101411914SQ20081014936
公開日2009年4月22日 申請日期2008年9月23日 優先權日2007年9月24日
發明者G·朱奇, S·博拉里, S·特拉里 申請人:柯惠股份公司