從麻醉呼吸機到患者的多種麻醉劑的輸送的調節的製作方法

2023-11-09 19:24:42

專利名稱：從麻醉呼吸機到患者的多種麻醉劑的輸送的調節的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及通過麻醉呼吸機輸送揮發性液體麻醉劑的領域。更特別地，本發 明涉及當多種麻醉劑存在於通過它的氣道流體連接於患者的麻醉呼吸機的呼吸迴路中時， 麻醉呼吸機中的控制方法和系統。
背景技術：
在麻醉期間，通常為患者提供包含一氧化氮(nitrous oxide)、氧和麻醉劑的 氣體混合物。一般地，揮發性麻醉劑氟醚(desflurane)、安氟醚(enflurane)、異氟烷 (isoflurane)、氟烷(halothane)或者七氟醚(sevoflurane)之一是所採用的麻醉藥。在 常溫下，這些全部是液體。因此，實施給患者的液體揮發性麻醉劑通過它的氣道被汽化在流體連接於麻醉呼 吸機的呼吸迴路的麻醉汽化器中，諸如麻醉機。所述汽化的麻醉劑被傳送到具有被適當控 制的新鮮氣流的呼吸迴路。也將患者通過適當的管路(tubing)流體連接於所述呼吸迴路。所述麻醉呼吸機的呼吸迴路通常(經濟的原因)被操作，以便患者再次呼吸在C02 吸收器中已經去除了 C02之後的呼出氣體，而吸入氣體中的02水平通過在所述呼吸迴路中 補充後者來調節。以上所提到的新鮮氣流被保持為比來自和前往所述呼吸迴路的患者氣流 弱很多。因此如下被確保僅最小量的液體麻醉劑從麻醉呼吸機排出，例如到氣體排出系統 (evacuation system)0混合不同的麻醉劑是試圖避免的，因為其藥理學疊加效應仍然沒有被完全地理解 並且可能從一個患者到另一個患者而變化。例如在US6，289，891中，公開了避免在麻醉呼 吸機的麻醉汽化器中混合不同麻醉劑的安全系統。然而，在麻醉呼吸機的某些操作條件下，還是可能發生不止一種麻醉劑存在於呼 吸迴路中。例如，麻醉呼吸機可以包括多個麻醉汽化器。在從麻醉呼吸機的兩個麻醉汽化 器輸送的兩種不同的麻醉劑之間切換時，例如在轉變階段可能存在多種麻醉劑，每個麻醉 汽化器輸送不同的麻醉劑。例如，可以在麻醉劑的誘導階段期間，從第一麻醉汽化器提供第 一麻醉劑。隨後，為了維持由第一麻醉劑所建立的麻醉水平，第二麻醉劑可以被輸送給呼吸 迴路並且從那裡自第二麻醉汽化器到患者。這也可能是期望的，如果患者顯示出不能忍受 某種麻醉劑的症狀，例如，由於過敏反應。在像這樣的情況下，多種麻醉劑可以存在於呼吸 迴路中，至少一定的時間，例如在用進入到呼吸迴路的弱的新鮮氣流操作麻醉呼吸機時。通常，為了避免多種麻醉劑存在於呼吸迴路中，後者可以被衝刷用於儘可能快地 從那裡去除所有的麻醉劑。然後將提供相當高的氣流給新的麻醉劑，以給呼吸迴路補充新 的麻醉劑。因此，在該衝刷和補充過程期間，患者將不會顯著地失去(loose)麻醉的深度， 因為在患者的血液中溶解了充足的麻醉劑用作補給站(depot)，直到向患者提供新的麻醉 劑。另一方面，已經被衝刷並補充了新的麻醉劑的呼吸迴路，將接收一定量的累積的麻醉 劑，該麻醉劑來自具有包括從患者的血液溶解的麻醉劑的呼出氣體的患者。這包括先前的 麻醉劑，由此在衝刷和補充過程之後，呼吸迴路中其濃度將再次增高一定的時間，直到先前的麻醉劑從呼吸迴路中被洗掉或者最終被患者消耗。因此，從供應給患者的一種麻醉劑到 另一種麻醉劑的改變，可能是費時的且引入呼吸迴路中不知道或不期望的多種麻醉劑的混 合。加速去除先前的麻醉劑的一個方式是規則地重複衝刷和補充過程。然而，從經濟的視 點，衝刷和補充過程是不期望的，因為在這樣的過程期間，從麻醉呼吸機到其排出浪費了大 量的麻醉劑。另外，如果例如由於人為因素，同時激活不止一個汽化器的安全鎖被超馳 (overridden)，也可能出現幾種麻醉劑的混合被輸送給患者。所以，存在改進用於提供或者調節呼吸迴路中的多種麻醉劑的系統和/或方法的 需求，例如無需損害患者的安全。因此，改進的麻醉呼吸機將是有利的，並且特別地，關於在其呼吸迴路中的多種麻 醉劑，允許提高的靈活性，和/或成本效益，和/或患者安全的麻醉呼吸機是有利的。

發明內容
因此，本發明的實施方式優選地尋求通過提供根據所附的權利要求書的方法、系 統以及電腦程式單獨地或以任何結合的方式，緩和、減輕或者消除一個或多個本領域中 的不足、缺點或者問題，諸如以上所標識出的。根據本發明的一個方面，提供了調節麻醉呼吸機的呼吸迴路中的多種麻醉劑的方 法。該方法包括通過控制所述呼吸迴路內的再呼吸氣體和新鮮氣體的比率、或者通過控制 再呼吸的輔助麻醉劑和主麻醉劑的比率，來將至少一種增加到所述呼吸迴路的主麻醉劑調 節至所述主麻醉劑的設定劑量，並且將至少一種存在於所述呼吸迴路中的輔助麻醉劑調節 到所述輔助麻醉劑的劑量，所述輔助麻醉劑的劑量等於或少於定義的所述輔助麻醉劑的劑 量。根據本發明的另一方面，提供麻醉呼吸機中用於調整所述麻醉呼吸機的呼吸迴路 內的多種麻醉劑的系統。該系統包括單元，該單元被配置用於通過控制所述呼吸迴路內的 再呼吸氣體和新鮮氣體的比率，或者通過控制再呼吸的輔助麻醉劑和主麻醉劑的比率，來 將添加到所述呼吸迴路的至少一種主麻醉劑調節到所述主麻醉劑的設定劑量，以及將至少 一種存在於所述呼吸迴路內的輔助麻醉劑，調節到所述輔助麻醉劑的劑量，所述輔助麻醉 劑的劑量等於或少於定義的所述輔助麻醉劑的劑量。根據本發明的又一方面，提供了用於調節麻醉呼吸機的呼吸迴路內的多種麻醉劑 的電腦程式，其在計算機裝置內是可執行的。該電腦程式包括用於通過控制所述呼吸 迴路內的再呼吸氣體和新鮮氣體的比率、或者通過控制再呼吸的輔助麻醉劑和主麻醉劑的 比率，來將至少一種添加到所述呼吸迴路的主麻醉劑調節到所述主麻醉劑的設定劑量的第 一代碼段，以及用於將至少一種存在於所述呼吸迴路內的輔助麻醉劑調節到所述輔助麻醉 劑的劑量的第二代碼段，所述輔助麻醉劑的劑量等於或少於定義的所述輔助麻醉劑的劑 量。本發明另外的實施方式被定義在從屬權利要求中，其中用於本發明的第二和後續 方面的特徵，是細節上作必要的改動的用於第一方面的特徵。本發明的一些實施方式提供麻醉呼吸機內的麻醉劑的改進的經濟的使用。本發明的一些實施方式在啟動具有未知歷史的麻醉呼吸機時，提供處理混合的麻醉劑的問題。應強調的是當被用在此說明內時，術語「包括」被考慮成說明所陳述的特徵、整 體、步驟或組件的存在，但是不排除一個或多個其它特徵、整體、步驟、組件或其集合的出現 或附加。


根據本發明的實施方式的以下描述，參考附圖，本發明中其實施方式的這些或其 它方面、特徵和優點將能夠明顯並被闡釋，其中圖1是麻醉呼吸機的示意圖；圖2是另一麻醉呼吸機的示意圖；圖3是說明根據本發明的方法的實施方式的流程圖；圖4是說明按照根據本發明的方法的實施方式控制的主要麻醉劑的變化的圖；圖5是已在其上實施了由計算機裝置可執行的電腦程式的實施方式的計算機 可讀介質的示意圖；圖6a，6b，和6c是示意圖，說明了具有持續地可調整的再呼吸度分別包括分流閥 (圖6a)；脈衝寬度調製(PWM)閥(6b)；以及「多-包」閥，比如「四包」閥的麻醉呼吸機。
具體實施例方式現在將參考附圖描述本發明的具體實施方式
。然而，本發明可以用許多不同的形 式表達並且不應被解釋為限制於在此所闡明的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本 公開將是全面而完整的，並且將把本發明的範圍全部地傳達給本領域的普通技術人員。在 附圖所示意的實施方式的詳細描述中所使用的術語並不用於限制本發明。圖中，相同的標 號表示相同的元件。術語「劑量」，如本申請上下文中所使用的，是在任一時刻或至少以一個特定間隔 所攝取或給藥的藥物或藥劑的特定數量或濃度。以下描述集中在可應用於麻醉機的本發明的實施方式。但是，將被理解的是本發 明並不局限於這種應用而是可以被應用於許多其它的麻醉呼吸機，包括例如具有增加的麻 醉呼吸迴路和麻醉汽化器的強化治療換氣器(intensive care ventilator)。控制方法的實施方式包括a)調整添加到呼吸迴路的主要/新的麻醉劑，用這樣的方式將主要麻醉劑濃度， AA1，調整到主要麻醉劑濃度的設定的期望值，setAAl AAl = setAAl，以及b)調整輔助藥劑(其是先前被饋送到呼吸迴路內的麻醉劑)濃度，AA2，以這樣的 方式讓它等於或小於定義的輔助麻醉劑濃度的閾值水平，MAX.AA2 AA2 <= MAX_AA2。在實施方式中，可以通過閉環迴路，包括分析器的反饋控制的調整來實現調整麻 醉呼吸機，例如其呼吸迴路中的麻醉劑濃度，其中分析器提供呼吸迴路中的麻醉劑濃度作 為控制參數，除了本領域已知的其它參數外。這樣，減少了對輔助(亦即，先前使用的)麻醉劑的再呼吸。
應注意到，術語「主要」和「輔助」並不排除並且可以包括，至少在調整的某些階段， 「輔助」藥劑以比呼吸迴路中「主要」藥劑的絕對、相對、或與用量相關的數量高的絕對、相 對、或與用量相關的數量的形式存在於呼吸迴路中。術語「輔助」和「主要」僅僅涉及在此 所描述的調整方法。本方法的實施方式提供對麻醉呼吸機中的麻醉劑的改進的經濟的使用。當轉變 到、或者增加第二、或者另外的(further)、麻醉劑(=主要/新的麻醉劑)到呼吸迴路時， 已經存在於麻醉呼吸迴路中的第一麻醉劑(=輔助麻醉劑)被可選地用於與呼吸迴路流體 連接的患者的麻醉。在混合的麻醉劑的影響在確保患者安全的受控水平的情況下，這個可 以達成。當維持由來自患者迴路的患者的氣體的最大再呼吸時，提供用於將混合的麻醉劑 的影響限制在所期望的水平的自動功能。本方法的實施方式還在啟動具有未知歷史的麻醉呼吸機時，提供對混合的麻醉劑 的問題的處理。在緊急情況下可能期望啟動具有未知歷史的麻醉呼吸機，例如，用於立即照 顧患者。這種情況下，可能不會例如，通過再_使用核查，使麻醉呼吸機達到良好的定義條 件，並且根據麻醉呼吸機的先前操作，麻醉劑也許可能存在於呼吸迴路中。這種情況下，當 維持由來自患者迴路的患者的氣體的最大再呼吸時，用於將混合的麻醉劑限制在所期望水 平的自動功能可能被提供。更精確地，第一麻醉劑(=輔助麻醉劑)可以在啟動時存在於呼 吸迴路內。藉助於包括在麻醉呼吸機中的麻醉氣體分析器來檢測這個第一麻醉劑。在醫務 人員激活具有不同於第一麻醉劑的第二麻醉劑(=主要麻醉劑)的麻醉汽化器的情況下， 第一麻醉劑仍然被用於患者的麻醉。用第二麻醉劑加滿並且維持對第一麻醉劑的再呼吸。 即使在這種情況下，觀察到混合麻醉劑的影響在受控水平的狀態。在本方法具有益處時的一個例子是在麻醉呼吸迴路的操作下從第一麻醉劑轉變 到第二麻醉劑時。迄今，已經向患者供應了包括未知或未定義的不同麻醉劑的混合物的氣 流，其可能導致混合的麻醉劑的不可預測的、也許有害的、合計影響。用於實現本控制方法的實施方式的要求是可變和/或可控的麻醉劑再呼吸度是 通過麻醉呼吸機可提供的，亦即，其多數的麻醉劑被再_循環給呼吸迴路中的患者。另一個必備條件是到呼吸迴路的麻醉劑的輸送是可改變的和/或可控制的。用於實現控制方法的實施方式的另外的要求是至少一個能夠同時或並列測量多 種麻醉劑的濃度的麻醉氣體分析器。麻醉氣體分析器必需能夠測量所有及時在給定點出現 在呼吸迴路內的不同麻醉劑的濃度。為這個任務，一個集成氣體分析器或者多個麻醉氣體 分析器可以存在於麻醉呼吸機中。參考圖1，2，和圖6a到6c，以下描述使這些要求實現的一些麻醉呼吸機，和其部 分。可以被用於實現該發明的麻醉汽化器包括任何具有汽化的麻醉劑的電子可控輸 出濃度的麻醉汽化器。這樣的麻醉汽化器包括基於注入的麻醉汽化器，但頁包括基於蒸發 的汽化器。對汽化的麻醉劑的輸出濃度的電子控制還包括電子調節機械濃度選擇單元，例 如，通過藉助於電子控制的作動裝置(actuating device)，比如步進電機，來旋轉濃度選擇 器轉盤(dial)。多個不同類的這種麻醉汽化器被描述在文獻內並且是本領域普通技術人員 眾所周知的。因為汽化器設計和功能的細節與本發明基本無關，以下不需要詳細說明它們。
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就在此所描述的方法而言，同時測量兩種或更多種麻醉劑的麻醉氣體分析器是必 備條件。這種麻醉氣體分析器可商業獲得，例如Artema ΑΙ0Ν 多氣體分析器Artema AB, 並且不需要並進一步詳細地說明。這種麻醉氣體分析器例如能夠識別、測量並且監測案可 能被提供在呼吸迴路中的所有麻醉劑，例如以上所提到的五種麻醉劑。兩外，例如通過參數 測量裝置，比如可商業獲得的ServoMex氣體測量裝置，來測量C02，N2O和O2的氣體濃度。圖1示意了一種麻醉呼吸機，可以在該麻醉呼吸機中實現控制方法的一些實施方 式。然而，其它可以完成以上所提到的要求的麻醉呼吸機也可以用於實現該控制方法的實 施方式。可替代的麻醉呼吸機被示意在圖2中並且在下文被進一步描述。圖1示意性地示出了耦合到具有機械換氣系統53的環系統(circlesystem) 7的 麻醉呼吸機的呼吸迴路。將患者1的氣道連接到環狀的管路系統內的Y-部件(Y-piece) 4的患者管2，環狀 的管路系統具有被提供了第一單向閥8的吸入管6以及被提供了第二單向呼氣閥12的呼 出管10。在連接到Y-部件4的患者管2內提供患者壓力傳感器74。第二單向閥12的下 遊，圖1中沿著環系統7以順時針方向，提供呼出和吸入共用線路14用於將吸入氣體輸送 給患者並且排空來自患者的呼出氣體。呼出和吸入共用線路14在連接(jucti0n)15處被 耦合到環系統7。另外沿著環系統7，管路經過CO2吸收器16。在CO2吸收器16下遊，提供氣體供應分支線路18以將氣體從氣體源饋送到環系 統7內。氣體供應分支線路18在連接19處被耦合到環系統7。向呼出和吸入共用線路14提供吸收濾波器26，該吸收濾波器26被設計用於 吸收和解吸前往或來自患者的麻醉和呼吸氣體。包括吸收濾波器的呼吸設備被公開在 US5，471，979，通過引用將其在此整體併入用於所有的目的。可替代地，可以提供容量反射 器(volume reflector)，其被稱為魏納容量(Werner volume)，比如在 US 4，989，597 中所 描述的，通過引用將其在此整體併入用於所有的目的。當具有容量反射器時，它可以取代吸收濾波器26，或者被另外地供應給後者。圖1中，氣流選擇單元122具有選擇新鮮吸入氣流以所期望的比率通過第一輸出 分支51和/或通過選擇單元122的第二輸出分支52的功能。因此，氣流選擇單元122可 以被作動為流量選擇模式，在該模式種，使新鮮吸入氣體在具有吸收濾波器26時，能夠通 過呼出和吸入共用線路14，或者通過供應分支線路18然後繞過吸收濾波器26以及CO2吸 收器16流到患者。以這種方式，藉助於氣流選擇單元122，再呼吸度是可調節的，其將在下 文中被詳細地描述。在包括瓶系統中的袋子的一些實施方式中，氣流選擇單元122的第一輸出分支51 可以被用於向瓶系統中的袋子提供驅動氣流。同樣，在包括容量反射器的呼吸設備中，第一 輸出分支51可以向容量反射器提供驅動氣流。新鮮氣體吸入源可以包括多個氣體源，比如，如圖1中所示意的氧氣氣體源20A， 和空氣氣體源20B。另外，新鮮吸入氣體源可以包括，比如在圖2中所示出的，一氧化氮氣 體源20C。第一麻醉汽化器21和第二麻醉汽化器22流體連接到多個氣體源下遊及連接19 上遊的新鮮氣體供應分支線路18。在實施方式中，僅第一和第二麻醉汽化器21，22中的一 個是一次可激活的。第一和第二麻醉汽化器21，22被設計用於汽化輸送到環系統7內並且 具有到患者1的吸入氣流的新鮮氣流中的兩個不同的揮發性麻醉劑。在示範性的呼吸迴路中，汽化器21，22可以是注入型汽化器。提供氣體分析器23以分析氣體含量(content)，其中採樣吸入氣體的輸入在測 流。在吸入分支內的連接19的下遊和第一單向閥8的上遊分接出測流。在氣體分析器23 中分析之後，採樣氣體被回流到吸入支路內第一單向閥8的下遊及Y-部件4的上遊的吸入 氣流。在第一單向閥8和採樣氣體的回流點之間提供壓力傳感器70。在相對於環系統7迴轉的(turned) —側，呼出和吸入共用線路14的吸收濾波器 26在連接24處耦合到來自氣流選擇單元122的第一輸出分支線路51。氣流選擇單元122 可以是以旁通閥的形式，在第一輸出分支51或者第二輸出分支52之間切換輸入線路28。 然而，實際的實施方式中氣流選擇單元122可以是被設計用於控制第一輸出分支51和第二 輸出分支線路52之間的氣流比率的選擇閥。氣流選擇單元122的第二輸出分支線路52被 耦合到新鮮氣體供應線路18。在輸入側，氣流選擇單元122被耦合到與新鮮吸入氣體源連 接的輸入線路28。氣流選擇單元122被設計以便為新鮮吸入氣體通過供應分支線路18和/或通過 吸收濾波器26下遊的呼出和吸入共用線路14進入到環系統7內而選擇流動路由。在吸入 期間，在第一輸出分支51和第二輸出分支線路52之間控制氣流比率以便調節正被從吸收 器26經線路14推動至呼吸迴路內的再呼吸氣體的度。吸收濾波器或者容量反射器，除其它以外，是用於一種或多種麻醉劑的存儲元件， 麻醉劑從吸收濾波器或者容量反射器間斷地回到呼吸環。因此，存在於呼吸環內的麻醉劑 被留存在呼吸環直到它最終被洗掉。在對患者換氣期間僅使用單種麻醉劑時，這是所期望 的。然而，當在不同的麻醉劑之間變化時，這可能延長用於洗掉存在於連接到患者的環系統 內的麻醉劑所必需的時間。氧氣氣體源20A被耦合到02吸入閥30，順序地，吸入閥30在混合器(blender) 34 處被連接到氣流選擇單元122的輸入線路28。相似地，空氣氣體源20B被耦合到空氣吸入 閥32，空氣吸入閥32也在混合器34處被耦合到氣流選擇單元122的輸入線路28。02吸入 閥30和空氣吸入閥32被設計用於調節進入到輸入線路28內的各種氣體的比例和入口流 量。僅示意了 02和空氣，但是一氧化氮也可以如本領域內普遍的那樣被使用，見圖2。在圖1中，氣流選擇單元122可以具有選擇氣流通過第一輸出分支51和/或通過 氣流選擇單元122的第二輸出分支52的功能，如以上所描述的。在氣流選擇單元122的第 一輸出分支51和第二輸出分支52之間的氣流的數量分配是實時可調節的。因此，氣流選擇單元122可以被作動為第一流量選擇模式，其中使多數氣體通過 呼出和吸入共用線路14，和/或通過供應分支線路18，如新鮮氣體，然後繞過C02吸收器16 流到患者。在氣流選擇單元122的第一輸出分支51和第二輸出分支52之間可以調節任意 比率。排出線路36被連接到呼出和吸入共用線路14並在連接24處被連接到所提到的 第一輸出分支線路52。排出線路36經過流量計38和壓力傳感器76通向呼氣閥40，呼氣 閥40被設計以控制從環系統7排出的往淨化系統42或往大氣的氣流的輸出。機械換氣系統53和呼氣閥40以及其它組件可以是已知具有換氣控制系統56的 機械換氣器本身的一部分。換氣控制系統56可以包括具有已知類型本身的命令輸入裝置 及顯示裝置的用戶輸入/輸出接口 58。
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同樣以已知方式本身，換氣控制系統56可以包括機械換氣控制裝置60，機械換氣 控制裝置60通常包括特別設計的用於通過示意性示出的控制線路來控制機械換氣系統53 和它的組件之操作的電腦程式代碼。根據一組按照換氣模式的要求預先確定的用於控制 呼氣閥40的控制規則，機械換氣控制裝置60使來自機械換氣系統的呼吸氣體能夠排出。 實際上，可以控制此連接中的呼氣閥在預先定義的壓力水平發生在管路系統內時打開或關 閉。例如，控制規則實現包括患者壓力的壓力控制功能的機械換氣模式。呼出期間，在呼氣 階段末、下一次吸入階段開始之前，可以通過呼氣閥40來調節呼氣末正壓(PEEP)。呼氣閥 40還可以被操作以在手動換氣模式期間實現可調接的壓力限制功能。呼氣閥40在吸入期 間通常被關閉，並且在呼出期間，控制呼氣壓力水平、和呼氣流量。換氣控制系統56還包括麻醉劑控制單元64。麻醉劑控制單元64被設計以通過示 意性示出的控制線路66來控制麻醉汽化器21，22。圖2示意了另外一種麻醉呼吸機，可以在其中實現控制方法的一些實施方式。圖 2的麻醉呼吸機中與如圖1示出的麻醉呼吸機中的相似元件被指派了相似的標號。圖2中的麻醉呼吸機包括機械和手動換氣系統，其藉助於手動換氣閥80在呼吸回 路中能夠選擇性地驅動呼吸氣體。圖2中示意的麻醉呼吸機的呼吸迴路7包括具有C02吸 收器16、單向閥的患者1環，並且該環連接到手動通氣閥而且也連接到兩個可選擇地可激 活的汽化器21，22，藉助於該汽化器可以將來自氣體供應單元20A-C的新鮮氣體供應給該 環。在機械換氣期間，從氣體源通過選擇閥86A、B的驅動氣體被供應給瓶單元85中的袋 子，驅動袋子內部的呼吸氣體通過手動通氣閥80往返於(to and from)呼吸環7。在呼出 期間呼吸氣體的壓力被控制，因為驅動氣體流過PEEP閥240。呼吸迴路中多餘的氣體，通過 袋子-和-瓶單元85的袋子內的突開閥(pop-offvalve)被釋放，並且進而到排出系統。手動換氣期間，手動袋子50被用於驅動呼吸氣體通過手動換氣閥80和患者循環 往返於患者。設置APL-閥140限制來自袋子的壓力，所述APL-閥可以是機械閥或電APL 閥，包括手動可調節的旋轉旋鈕(tuning knob)及彈性負載閥(spring loaded valve)。多 餘的氣體被通過APL-閥釋放到排出系統。在這個實施方式中，在機械換氣期間，通過選擇所期望的新鮮氣體(閥20A-C)的 度以及呼吸袋子內部往返於呼吸迴路的氣體(選擇閥86A、B以及突開閥)來調節再呼吸度。在包括瓶系統內的袋子的一些實施方式中，可以提供持續的新鮮氣流或可替代的 與呼吸周期成比列的脈動的新鮮氣流，如本領域所已知的那樣。圖3是示意出根據本發明的方法的實施方式的流程圖。該方法100包括步驟a)調整110添加到呼吸迴路的主要/新的麻醉劑，以這樣的方式使主要麻醉劑濃 度，AA1，被調整到主要麻醉劑濃度的設定的期望值，setAAl AA1 = setAAl以及b)調整120輔助藥劑(其是先前被饋送到呼吸迴路內的麻醉劑)濃度，AA2，以這 樣的方式讓它等於或小於定義的輔助麻醉劑濃度的閾值水平，MAX.AA2 AA2 < = MAX_AA2.因此，減少了對輔助麻醉劑的再呼吸。
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通過調節再呼吸度，可以在參閱圖1的麻醉劑呼吸設備中來實現調整步驟110、 120。更具體地，線路18內新鮮氣流的比率，包括通過選擇的汽化器21，22之一的主要/新 的麻醉劑，以及從吸收器26經過呼出和吸入共用線路14進入到呼吸迴路7內的流動。通過調節再呼吸度，可以在參考圖2的麻醉劑呼吸設備中實現調整步驟110、120。 更具體地，在這個實施方式中，通過選擇所期望的新鮮氣體度(閥20A-C)以及呼吸袋子內 部往返於呼吸迴路的氣體(選擇閥86A，B以及突開閥)來調節再呼吸度。現在參考圖4來說明本方法的實施方式。當改變主要麻醉劑時，麻醉呼吸機的麻 醉醫師或者操作者在時間、，設定期望傳輸給患者的新的主要麻醉劑的期望濃度C。呼吸 迴路中新的主要藥劑的濃度，如藉助於氣體分析器23所測量的，將增加並且被調整到設定 的水平。這通過圖4中的曲線320來說明。可以通過麻醉呼吸機的人際界面來選擇麻醉劑的類型和濃度。在實施方式中，僅 單種麻醉劑可以被選擇，其濃度已設定，並且該單種麻醉劑被傳輸給呼吸迴路。可替代地， 或者另外，在一些實施方式中，操作者可以將先前主要藥劑的設定濃度減低到期望的水平， 或者關閉它。可替代地，或者另外，在一些實施方式中，操作者可以選擇，例如通過選擇去激 活兩個汽化器21，22，以期望的濃度來提供第一和第二麻醉劑兩者，每一個汽化器具有兩種 不同的第一和第二麻醉劑之一。圖4中的曲線310說明了先前的主要麻醉劑濃度C，其是時間、後的輔助麻醉劑。呼吸迴路的衝刷(flush)被執行直到時間、，其被示意在圖4的較下部分中，其中 圖4的較上部分中以濃度的形式在相同時間刻度T上顯示出再呼吸的小部分(RBF)。1的 RBF對應於對來自患者的先前所呼出的氣體的100%的再呼吸。實際的最大的RBF近似為 0. 9因為C02被吸收在C02吸收器16中而且被用新鮮02通過線路14或18補充。常規地，衝刷過程之後RBF將被設定到一個高的比例，如通過點線341所示意的。 然而在這個情況下，即使在衝刷和用新的主要藥劑補充之後，先前的主要麻醉劑的濃度總 增大，因為患者血液中所溶解的先前的主要麻醉劑將通過從患者所呼出的氣體返回到呼吸 迴路。這通過點線311被示意。這種情況下，通過點線330來示意將存在於呼吸迴路內的 麻醉劑的總的濃度。這不是所期望的，如以上所解釋的。通過測量將Y部件4連接到患者 1 (未示意)的管內的氣體濃度和/或麻醉劑濃度，一些實施方式中吸入的和呼出的濃度都 可以被用於調整麻醉劑。例如，所測量的呼出的麻醉劑濃度可以被用於確定在呼吸迴路內 所存儲的其數量，微量的潛在其排出的數量。然而，由於調整方法，RBF被據此調節，如通過曲線340示出的，以便提供所期望的 對新的主要藥劑AA1和先前主要藥劑AA2的濃度的調整。因此，AA1被以適當的方式調整使得AA1 = setAAl。然而，該調整也考慮並注意到 AA2 <= MAX_AA2。這是優化該調整方法的自由度。提高的AA1的再呼吸度甚至需要提高的AA2的再呼吸。因為AA2被從呼吸迴路中 清洗，不但進入到患者而且進入到排出線路，允許較高的再呼吸度。在控制方法的實施方式 中，限制麻醉劑的再呼吸度使得AA2 < = MAX_AA2。在時間t2，先前的主要藥劑AA2中的全 部被從呼吸迴路中清洗。為了最小化麻醉劑的消耗，最大化再呼吸，其需要經濟地使用從麻醉汽化器饋送 到呼吸迴路內的麻醉劑。在確保患者安全並維持所期望的麻醉水平時，只有很少的麻醉劑從麻醉呼吸機消耗或者用盡。選擇MAX_AA2，以這樣的方式確保患者安全。可以根據許多不同的原理來確定MAX_AA2，例如-作為setAAl的一小部分，其中該小部分是固定或變化的和/或由用戶設定為定 義的值；-作為對應的MAC值(以下闡述)內的setAAl的一小部分，其中該小部分可以是 固定或可變的和/或由用戶設定到MAC數的定義的值；-作為AA1的一小部分，其中該小部分是固定或變化的和/或由用戶設定為定義的 值；-作為對應的MAC值(以下闡述)內的AA1的一小部分，其中該小部分可以是固定 或可變的和/或由用戶設定到MAC數定義的值；-作為由用戶可調節的水平，或者作為MAC值或者以麻醉劑的絕對濃度的形式；-作為混合的MAC總值的一小部分，其中該小部分可以被固定或可變的和/或由 用戶設定到混合的MAC總值的定義的值，並且其中該混合的Mac總值是根據主要麻醉劑的 MAC值和輔助麻醉劑的MAC值計算的；-等等。MAC是麻醉劑在1大氣壓的「最小氣泡濃度」的縮寫，其在暴露給有害刺激物的那 些患者或動物的50%中產生了不動性(immobility)。MAC值與個體解剖和/或生理的狀況 有關，並且例如取決於患者的年齡。已經在一個示例中發現對年齡40多歲的患者而言，以 上所提到的麻醉劑氟烷0. 8 %，恩氟烷1. 7 %，異氟烷1. 2 %，七氟醚2.1%，地氟醚6.6%。在具有幾種麻醉劑的混合物時，可以以存在於混合物內的麻醉劑中的每一種的兩 個MAC值的簡單累加來計算混合的MAC。另外，MAC有效參數的加權可能有助於混合的MAC 值，比如麻醉劑的類型、與患者相關的參數，諸如年齡，等等。圖5是計算機可讀介質210的示意圖，在計算機可讀介質210上已經實現了由計 算機裝置220可執行的電腦程式200的實施方式。計算機裝置220可以被實現在換氣控 制系統56，或者其麻醉劑控制單元64中。電腦程式包括用於調整添加到呼吸迴路的主要 /新的麻醉劑的第一代碼段230，使得主要麻醉劑濃度，AA1，被調整到主要麻醉劑濃度的設 定的期望值，setAAl :AA1 = setAAl,以及第二代碼段240，其用於調整第二藥劑(其是先前 饋送到呼吸迴路內的麻醉劑)濃度，AA2，使得它等於或小於定義的輔助麻醉劑的濃度的閾 值水平，MAX_AA2 :AA2 <= MAX_AA2。在一個實施方式中通過再呼吸度來控制輔助麻醉劑的 水平，如以上所描述的。可以根據調整方法的實施方式來調整並控制多種麻醉劑。如果不止兩種麻醉劑存 在於呼吸迴路內，調整方法可以被基於以下確定-輔助麻醉劑是多種麻醉劑中的麻醉劑，其具有第二高的濃度，並且其中主要麻醉 劑具有最高的濃度；-輔助麻醉劑是多種麻醉劑中的麻醉劑，其具有第二高的MAC值，並且其中主要麻 醉劑具有最高的MAC值；-輔助麻醉劑被定義為出現的除了主要麻醉劑以外的所有剩餘麻醉劑的和，主要 麻醉劑具有最高的濃度；
-輔助麻醉劑被定義為出現的除了主要麻醉劑以外的剩餘麻醉劑的所有MAC值的 和，主要麻醉劑具有最高的MAC值；等等。到呼吸迴路7的麻醉劑的混合物的用量，例如在連接19處，可以通過控制多個汽 化器的輸出來提供，例如分配不同的麻醉劑的汽化器21，22。這樣，可以通過調整麻醉呼吸機的呼吸迴路中多種麻醉劑的方法的一些實施方式 來控制所結合的劑量。例如，結合的MAC可以由麻醉呼吸機的用戶設定為將傳輸給患者1的主要麻醉劑 的期望MAC值set_MAC = MAC(AAl_a)+MAC(AAl_b)，其中AAl_a是第一主要麻醉劑而AAl_b是第二主要麻醉劑。另外，AAl_a和AAl_b之間的比率可以因個體因素是可調節的，例如i) Set_MAC = K: * MAC (AAl_a)Set_MAC = K;1 * MAC (AAl_b)，其中ka+kb=l。或者ii)AAl_a = Ka(AAl_a+AAl_b)AAl_b = Kb (AAl_a+AAl_b))，其中ka+kb=l。在上文中，用戶根據i)提供並輸入關於MAC值的期望比率；或者根據ii)提供並 輸入絕對濃度的期望比率；在兩種情況下，用於第一主要麻醉劑和第二輔助麻醉劑。這意味 著由用戶為控制方法提供或輸入所期望的比率或者第一主要麻醉劑和第二主要麻醉劑的 分配，該方法反過來實施所描述的調整，以便以有利的方式在呼吸環7中獲得所期望的輸 入。現在給出一個例子來說明這個原理。例如，用戶可以輸入對主要麻醉劑的期望MAC 值1.2，set_MAC= 1.2。另外，用於可以輸入將使用70%的七氟醚和30%的異氟烷。在這 個例子中，麻醉呼吸機具有兩個麻醉汽化器，例如汽化器21，22。第一汽化器21可以是輸送 七氟醚的汽化器而第二汽化器22可以是輸送異氟烷的汽化器，其中劑量的70%將從第一 汽化器中被輸送，而劑量的30%將從第二汽化器22中被輸送。此例子中分配比率可以被計 算為1.2 * 0，7 = MAC (SEV)，其產生將通過汽化器21輸送的近似1.6%的七氟醚，並且1. 2 * 0，3 = MAC (ISO)，其產生將通過汽化器22輸送的近似0. 4%的異氟烷。混合的MAC值還可以是多種主要麻醉劑(第一，第二，...主要麻醉劑)的混合與 多種輔助麻醉劑(第一，第二，輔助麻醉劑)的混合MAC的結合，產生混合的MAC_total值， 其可以被用作調整麻醉呼吸機的呼吸迴路中多種麻醉劑的方法的控制參數。如以上所提到的，當具有幾種麻醉劑的混合物時，混合的MAC可以以多種方式來 計算，例如，作為存在於混合物內的麻醉劑中每一種的幾個MAC值的累加；或者通過MAC有 效參數的加權，等。圖6a，6b，和6c是具有持續可調整的再呼吸度的麻醉呼吸機的概率示圖，圖6a， 6b，和6c中的麻醉呼吸機分別包括分流閥(shunt valve)(圖6a)、脈衝寬度調製(PWM)閥(圖6b)、以及「多-包」閥，例如「4-包」閥。圖6a到6c中的麻醉呼吸機的基本配置類似 於以上參考圖1所描述的那個。類似的元件用相同的標號示出並且除以上參考圖1給出的 描述之外不再詳細解釋。按照用於控制到環系統7和患者1的再呼吸度的氣流選擇單元 122的特定實施方式，圖6a到6c中的麻醉呼吸機主要地不同於圖1中示出的那個。參考 圖6a到6b在以下詳細描述的所有麻醉呼吸機，可以實現以上描述的調整麻醉呼吸機中呼 吸迴路內多種麻醉劑的方法的實施方式。更詳細地，具有持續可調整的再呼吸度的麻醉呼吸機被顯示在圖6a中，該麻醉呼 吸機包括分流閥620。另外，麻醉呼吸機包括容量反射器620和/或濾波器(26未示出)。 分流閥620被配置並且是可控制的，使得它持續地將氣流分配在第一輸出分支51和第二輸 出分支52之間。例如通過將來自連接34的整個氣流分配到第二輸出分支52，再呼吸小部分(RBF) 是零，亦即到患者1的整個吸入氣流源自於這條線路，包括來自汽化器21，22的一種或多種 麻醉劑的累加。為了增加RBF，來自連接34的氣流的一部分被分配給第一輸出分支51，推動來自 容量反射器和/或吸收濾波器26的氣體進入到呼吸迴路中，其在連接19處被與源自於第 二輸出線路52的氣體混合併且進一步被傳送到患者1。從容量反射器和/或吸收濾波器26 推入到呼吸迴路7內的氣體由先前呼出的患者氣體組成，例如包括一種或多種麻醉劑。因 此，先前呼出的患者氣體在經過C02吸收器16之後，被提供用於患者的再呼吸，。參考圖6b，詳細示出了具有藉助於脈衝寬度調製(PWM)閥、持續地可調整的再呼 吸度的麻醉呼吸機。與實際上可能難於實現的分流閥620相比，例如由於密封的問題，提供 了一個雙組(a double set)PWM閥651、651。由脈衝信號驅動PWM閥651、651，其中脈衝的 長度決定閥的打開比率。這樣，PWM閥651、651將源自於混合器34的氣流持續地分配在第 一輸出分支51和第二輸出分支52之間。藉由流動限制器(flow limiter)或者可調節到 期望的流速的閥650，來確定由通過第一輸出分支51和第二輸出分支52的氣流組成的總氣 流。向呼出和吸入共用線路14提供吸收濾波器26，該吸收濾波器26被設計用於吸收 和解吸前往或來自患者的麻醉和呼吸氣體，從而通過一個或多個汽化器21、22用源自於第 二輸出線路52的氣體，以確定的比率提供用於再呼吸的氣體給患者1。可替代地，第二輸出線路52可以被指向連接15以替代連接19，如所示意的。如果 控制PWM閥651、651的信號的脈衝頻率足夠大，吸入期間進入呼吸環7的氣體小部分在到 達氣體分析器23或患者1之前被充分地混合。因此，在這個實施方式中，通過控制PWM閥651、652的打開度的PWM信號的比率來 確定RBF。PWM閥651、652可以被控制在計數階段，使得或者PWM閥651、652中的一個或者其 它在給定時間向呼吸迴路7提供氣體。在這個實施方式中，通過到P麗閥651、652的PWM信號來控制RBF。參考圖6c，現在詳細地描述藉助於「四包」閥、具有持續地可調整的再呼吸度的麻 醉呼吸機。在這個實施方式中，機械換氣系統53包括一個或多個另外的吸氣閥660、661，也稱作氣體模塊。吸氣閥可以是麻醉呼吸機的高度複雜的子-系統，具有固有的高精度氣流 和壓力控制。除了參考圖1所描述的呼吸設備，新鮮氣體吸入源還可以包括氣體源、比如氧氣 氣體源20D，和空氣氣體源20E，如圖6c中所示意的。另外地，新鮮氣體吸入源可以包括一 樣化氮氣體源20C，比如圖2中所示出的。可替代地，或者另外地，氧氣氣體源20A可以被耦 合到吸氣閥660的輸入，而空氣氣體源20B可以被耦合到吸氣閥661的輸入。這種情況下， 氣體源20D、20E可以被省略並且可以分別從單個氣體源來驅動吸氣閥30、660，和32、661。 多個吸氣閥30、32、660、661被稱作「多-包」閥，在本例中為「 4-包」吸氣閥。這種情況下，通過吸氣閥30、32和一個或多個另外的吸氣閥660、661，S卩「多-包」 吸氣閥來實現氣流選擇單元122。吸氣閥660、661可以被控制，以在連接或者混合器662處 提供期望的氧氣濃度。僅示出了 02和空氣，但是一氧化氮也可以被使用。可替代地，僅吸 氣閥660、661中的一個被實現在「3-包(three-pack) 」吸氣閥。從吸氣閥660、661經過混合器662的氣流被提供給第一輸出線路51。從吸氣閥 30,32經過混合器34的氣流被提供給第一第二線路51。通過分別適當地控制經過混合器 34和混合器662的氣流的一部分，第一輸出線路51和第二輸出線路52之間的總流量的比 率是可調的。這樣，對第一輸出分支51和第二輸出分支52之間氣流數量的分配是實時可 調節的。因此，「多-包」吸氣閥可以被作動為第一流量選擇模式，其中使多數氣體能夠通 過呼出和吸入共用線路14、和/或通過供應分支線路18，如新鮮氣體，然後繞過C02吸收器 16流到患者。通過以期望的方式控制吸氣閥30、32、660、661，在氣流選擇單元122的第一 輸出分支51和第二輸出分支52之間可以調節任意比率。因此，如以上所描述的通過控制 「多-包」吸氣閥，期望的RBF是可調節的。因為氣流是通過單獨的「多-包」吸入閥完全地獨立可控的，麻醉呼吸機可以提供 完全或部分的呼吸環。可替代地，如圖2中所示出的，包括瓶系統內的虛擬袋子、具有持續 新鮮氣流的常規系統可以被仿真。已經參考特定的實施方式描述了本發明。然而，除了以上所描述的，其它實施方式 同樣地可能在本發明的範圍內。不同的方法步驟，除了以上所描述的那些以外，由硬體或軟 件執行的方法，可以被提供在本發明的範圍內。本發明不同的特徵和步驟可以被結合在除 了已描述的那些以外的其它結合物內。本發明的範圍僅由所附的權利要求書限定。
1權利要求
一種調節麻醉呼吸機的呼吸迴路(7)內的多種麻醉劑的方法(100)，所述方法包括將至少一種添加到所述呼吸迴路(7)的主麻醉劑調節(110)到所述主麻醉劑的設定劑量，以及通過控制所述呼吸迴路(7)內的再呼吸的氣體和新鮮氣體的比率，或者通過控制再呼吸的輔助麻醉劑和主麻醉劑的比率，將至少一種存在於所述呼吸迴路(7)內的輔助麻醉劑調節(120)到所述輔助麻醉劑的劑量，所述劑量等於或少於定義的所述輔助麻醉劑的劑量。
2.根據權利要求1所述的方法(100)，其特徵在於，其中所述輔助麻醉劑是在所述主麻 醉劑被添加到所述呼吸迴路前，在先被饋送到所述呼吸迴路內的麻醉劑。
3.根據權利要求2所述的方法(100)，其特徵在於，所述方法包括調整從所述呼吸迴路 到流體連接於所述呼吸迴路的患者(1)的再呼吸氣體的程度、與所述主麻醉劑的所述量的 所述設定的期望值以及所述輔助麻醉劑的所述量的所述閾值水平無關。
4.根據權利要求1或3所述的方法(100)，其特徵在於，所述方法另外包括調節所述主 麻醉劑的第一種的用量和添加到所述呼吸迴路的所述主麻醉劑的第二種的用量。
5.根據權利要求1到4中任何一個權利要求所述的方法(100)，其特徵在於，其中所述 輔助麻醉劑是存在於所述呼吸迴路內的多種麻醉劑中具有第二最高濃度的麻醉劑，並且其 中所述主麻醉劑是存在於所述呼吸迴路內的所述多種麻醉劑中具有最高濃度的麻醉劑。
6.根據權利要求1到4中任何一個權利要求所述的方法(100)，其特徵在於，其中所述 輔助麻醉劑是所述呼吸迴路中的多種麻醉劑中具有第二最高MAC值的麻醉劑，並且其中所 述主麻醉劑是所述多種麻醉劑中具有最高MAC值的麻醉劑。
7.根據權利要求1到4中任何一個權利要求所述的方法(100)，其特徵在於，其中所述 輔助麻醉劑是存在於所述呼吸迴路內除了具有最高濃度的所述主麻醉劑以外剩餘的多種 麻醉劑的濃度的總和。
8.根據權利要求1到4中任何一個權利要求所述的方法(100)，其特徵在於，其中所述 輔助麻醉劑是存在於所述呼吸迴路內除了具有最高MAC值的所述主麻醉劑以外剩餘的多 種麻醉劑的MAC值的總和。
9.根據權利要求1到8中任何一個權利要求所述的方法(100)，其特徵在於，其中所 述輔助麻醉劑的所述量的所述定義的閾值水平被確定為所述主麻醉劑的濃度的所述設定 的期望值的一小部分，其中所述一小部分是固定的或者可變的和/或由用戶設定到定義的 值。
10.根據權利要求1到8中任何一個權利要求所述的方法(100)，其特徵在於，其中所 述輔助麻醉劑的所述量的所述定義的閾值水平被確定為所述主麻醉劑的MAC值的所述設 定的期望值的一小部分，其中所述一小部分是固定的或者可變的和/或由用戶設定到定義 的值。
11.根據權利要求1到8中任何一個權利要求所述的方法(100)，其特徵在於，其中所 述輔助麻醉劑的所述量的所述定義的閾值水平被確定為混合的MAC總值的一小部分，其中 所述一小部分是固定的或者可變的和/或由用戶設定到所述混合的MAC總值的定義的值， 並且其中根據所述主麻醉劑的所述MAC值和所述輔助麻醉劑的所述MAC值來計算所述混合的Mac總值。
12.一種包括在麻醉呼吸機內的系統，用於調節所述麻醉呼吸機的呼吸迴路(7)內的 多種麻醉劑，包括單元，所述單元被配置用於通過控制所述呼吸迴路(7)內的再呼吸的氣 體和新鮮氣體的比率，或者通過控制再呼吸的輔助麻醉劑和主麻醉劑的比率，將添加到所 述呼吸迴路(7)的至少一種主麻醉劑調節(110)到所述主麻醉劑的設定劑量，以及將至少 一種存在於所述呼吸迴路(7)內的輔助麻醉劑調節(120)到所述輔助麻醉劑的劑量，所述 劑量等於或少於定義的所述輔助麻醉劑的劑量。
13.一種用於調節麻醉呼吸機的呼吸迴路(7)內的多種麻醉劑的電腦程式，所述計 算機程序在其計算裝置內是可執行的，包括第一代碼段，所述第一代碼段用於將至少一種添加到所述呼吸迴路(7)的主麻醉劑調 節到所述主麻醉劑的設定劑量，以及第二代碼段，通過控制所述呼吸迴路(7)內的再呼吸的氣體和新鮮氣體的比率，或者 通過控制再呼吸的輔助麻醉劑和主麻醉劑的比率，所述第二代碼段用於將至少一種存在於 所述呼吸迴路(7)內的輔助麻醉劑調節到所述輔助麻醉劑的劑量，所述劑量等於或少於定 義的所述輔助麻醉劑的劑量。
14.根據權利要求13所述的電腦程式，其特徵在於，所述電腦程式被存儲在計算 機可讀介質上。
全文摘要
公開了一種調節麻醉呼吸機的呼吸迴路內的多種麻醉劑的方法(100)和系統。該方法包括將添加到所述呼吸迴路的主麻醉劑調節(110)到所述主麻醉劑的所述量的設定的期望值，以及將所述呼吸迴路內的輔助麻醉劑調節(120)到所述輔助麻醉劑的量，所述量等於或小於定義的所述輔助麻醉劑的，例如濃度的，閾值水平。
文檔編號A61M16/10GK101932355SQ200780102212
公開日2010年12月29日 申請日期2007年11月12日 優先權日2007年11月12日
發明者U·布洛姆伯格 申請人:馬奎特緊急護理公司