用於運行人工呼吸及/或麻醉裝置的方法及相應運行裝置的製作方法
2023-10-18 10:15:09 2
專利名稱：用於運行人工呼吸及/或麻醉裝置的方法及相應運行裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於運行根據權利要求1的前序部分所述的人工 呼吸及/或麻醉裝置的方法。本發明還涉及根據權利要求8的前序部分
所迷的麻醉及/或人工呼吸裝置(Anasthesie- und/oder Beatmungs vorrichtung)。
10
背景技術：
在實際中已知呼吸模式APRV(氣道壓力釋放通氣)，其與CPAP 模式類似，是一種帶有連續正向呼吸道壓強的模式。不同於CPAP呼 吸模式，在APRV模式中設定了較高的壓力Phlgh。該壓力Ph妙通常在
15每個很短的時間段內下降到較低的壓力等級P!。w,其中該壓力降^f皮稱 為"壓力釋放"。通過APRV呼吸的患者隨時都能自發呼吸，然而不發 生伴隨患者呼吸活動的同步壓力釋放。對於APRV ;f莫式典型的情況是， 壓力P一持續的時間段Thlgh大多比低壓Pbw出現的時間段T!。w要長。 圖1顯示了在APRV才莫式中仿真呼吸的示例。
20 在APRV模式的呼吸中，呼吸的平均壓力支持在相比較而言較高
的水平，從而改善了氧化性。通過壓力釋放而支持032的排放。由於 較短的持續時間T^和較短的壓力釋放持續時間，肺的換氣被限制在 一定程度上，肺中的肺泡收縮並且不能參與換氣。持續時間Ti。w設定 成使一個完整的呼氣受阻。從圖1中可以看出，在患者氣流上升到
250L/mm之前，壓力釋》文已經結束。(見圖 1 中的時間 t=5.5s;t=13s;t=21.5s)。
在Nader M. Habashi的專利申請US 2006/0174884 Al中為APRV 呼吸建i義了 一個新的"i殳定^直，其以"optimal flow termination based on apercentage of peak expiratory flow(基於呼氣氣流峰^f直百分比的優4匕氣 流終止)"作為描述。該設定值在下文中稱為。/。PEF(呼氣氣流峰值)。該 參數％ PEF設定為最大呼氣氣流PEF的百分比。當患者當前的呼氣氣 流相對於最大的呼氣氣流下降到設定的％PEF百分比值以下時(也可 5 參見圖3),終止壓力釋放。由此，該算法使得壓力釋放的持續時間自 適應肺的變化。根椐上面所述的US 2006/0174884 Al，設有持續時間 Ti。w的結束時刻，在該時刻，可能位於PEF(最大呼氣氣流)的25%至 50y。的設定範圍內的Q/。PEF，可以到達所設定的％PEF。出於該目的， 當呼氣氣流在預先設定的百分比。/。PEF之下時，監視呼氣氣流，獲得
10 PEF,並且中斷壓力釋放階段。
假設在示例中。/。PEF設定為50%,當被測量的患者呼氣氣流下降 到最大值的50%時，在APRV模式中終止壓力釋放。此時，呼氣閥門 必須閉合，同時為了實現呼吸系統的壓力升高將出現吸氣氣流。從實 踐中知道，閥門的閉合和開啟始終帶有時間延遲。此外，可以觀察到
15 在加工處理和進一步傳遞信息過程的系統延遲，例如傳遞到呼氣閥的 信號(已低於設定的％PEF)。這種延遲將從總體上導致肺在取決於該延 遲的時間內被進一步抽空。因此在示例中，呼氣閥的實際閉合值可以 是。/。PEF的50。/。，也可以明顯低於該值。同樣，在。/。PEF設定為25 %時實際閉合值也可以明顯低於25 % 。因為以上原因而不允許出現任
20 意的抽空，所以應用。/oPEF評價標準或參數存在對呼吸患者的健康的 風險。
發明內容
本發明的目的在於給出一種用於運行人工呼吸及/或麻醉裝置的 25方法，通過該方法可以獲得峰值呼吸氣流(Peak-Beatmungsfluss)的實際 比例並可以在此基礎上採取相應的調節，以使獲得的比例和設定比例 相互一致。本發明的另一個目的在於，給出合適的人工呼吸及/或麻醉 裝置。本發明的目的通過用於運行人工呼吸及/或麻醉裝置(以下簡稱為 人工呼吸裝置)的方法來實現，其中，在第一時間點引入呼吸過程，在 該時間點上，被測呼吸氣流到達了在人工呼吸裝置上設定的呼吸氣流 峰值的比例，該呼吸過程的影響，例如當呼吸過程為吸氣過程時壓力
上升，根據第 一 時間點和第二時間點之間的時間差的變化曲線(Abiauf)
作用到第二時間點上。
對於第 一 時間點引入的人工呼吸過程，其可以是機械式支持的吸
氣呼吸上升，就像其在壓力支持(PS)或比例壓力支持(PPS)中常見的那 樣。然而呼吸過程也可以是呼氣過程，特別可以是在APRV才莫式呼吸
中在壓力釋放中斷後發生的吸氣過程，以在壓力支持模式中說明吸氣 過程的中斷。通常地從本發明有意義的角度來說，呼吸過程的引入可 以理解為在呼吸中從第 一呼吸階段到不同的第二呼吸階段的過渡。
明確地指出，上述中斷標準(PEF標準)不僅可以應用於APRV才莫 式的呼氣氣流中斷，也可以應用於吸氣呼吸過程(Beatmungshuebe)，
例如支持呼吸集線器作為壓力支持(PS)或比例壓力支持(PPS)。支持呼 吸過程主要是壓力控制呼吸過程，其通過患者的自發呼吸進行開啟(觸 發)和關閉。患者(人或動物)在其吸氣時受到人工呼吸裝置的附加壓力 的支持。只要患者產生的吸氣氣流降到最大吸氣氣流的固定或所設定 的百分比。/。PIF(PIF-吸氣氣流峰值)以下，就中斷吸氣過程。從圖2
中可以看到相應的示例。
被測的呼吸氣流可以是單位為升每分鐘(L/mm)的被測患者氣流， 所屬的峰值呼吸氣流可以是呼吸氣流的最大形成量。呼吸氣流和峰值 呼吸氣流既可以是吸入性質的也可以是呼出性質的。
對裝置上設定的峰值呼吸氣流的比例，可以示例性地理解為峰值
氣流的百分比例，這樣比例可以設定並表述為百分比值。比例也可以 表述為分數形式，例如峰值氣流的1/2或1/4。本發明並不局限在以下 情況，即實際的設定比例必須通過患者的醫生或照顧者對裝置進行手 動設定。對於峰值呼吸氣流的比例可由製造商預先給定，或者取決於選取的呼吸;漠式而自行設定，對於本領域技術人員來說，這些情況同
樣包括在本發明中。
根據本發明方法的進 一 步步驟是對第二時間點的呼吸氣流的測
量。該測量可以按照每個本領域技術人員都熟知並且合適的方式進
5 行。
在根據本發明的方法中，藉助測量結果，計算出第二時間點被測 呼吸氣流關於峰值呼吸氣流的實際比例。在此設定了第二時間點的被 測呼吸氣流和峰值呼吸氣流，兩個值的相應比例以百分比或分數或類 似的方式計算。在此作為基礎的峰值呼吸氣流可以在同一呼吸循環(其
10 中，該呼吸循環可以例如從一個呼氣開始測量到下一個呼氣的開始) 中獲得，然而也可以應用其它前 一 時間點的呼吸循環的峰值呼吸氣 流。在此，也可以應用通過多個呼吸循環得到的呼吸氣流。
進一步地，在根據本發明方法的實施過程中，實際比例將調節在 設定在裝置中的比例上。對於本領域技術人員來說，根據本發明的方
15 法顯然包括了將設定比例調節到實際比例。
因此，根據本發明首先只有在這樣的時間點上才可能可靠地將待 引入的呼吸過程實際地引入一一在該時間點上，裝置上設定的峰值呼 吸氣流比例對應於實際的比例。患者的醫生或照顧者可以確定的是， 通過在裝置上設定希望的比例，待引入的呼吸過程在某一時間點上—皮
20 準確地引入。此外，根據應用的呼吸系統和其遲緩性，對過程等待較 短的調節持續時間也是必需的。此外，根據本發明有利地阻止了進一 步抽空肺部氣體和太遲中斷吸氣過程(正如應用上述現有技術US
2006/0174884 Al的方法而發生的情況)。單個肺泡在肺部氣體抽空時 收縮並且只能通過專門的補充行動再次張開，這對患者來說是可避免 25的壓力，而這種危險同樣可以#1有利地避免。
根據本發明方法的進一 步改型是各從屬權利要求的內容。 在本發明的優選實施形式中，峰值呼吸氣流的實際比例通過把呼 吸過程的引入時間點預先設在第三時間點上而以以下方式調節成，即，在第一時間點上，呼吸過程影響(Wirkung)已經起到了作用 (einsetzen)。還可確定獲得在工作過程開始或引入呼吸過程和引入的呼 吸過程的影響起作用之間的系統延遲時間，在進一步的呼吸循環中， 呼吸過程引入的時間點將按照延遲時間前移。根據本發明的實施形式 5 也包括了這樣的調節，即，其並非通過一次性地前移呼吸過程引入的 時間點而達到目的，而是通過多個回合或循環而達到調節目的。進 一 步地，優選實施形式的優點在於，即調節偏差 (Regelungsabweichung) #皮過濾並/或卩艮制，而調節偏移量 (Regelungsoffset)以先前時間點的調節偏移量與調節偏差的和來計算，10 調節偏移量的應用比例是以設定比例與調節偏移量的和來計算。本發明的目的也可以通過帶有權利要求8所述特徵的麻醉裝置和 /或人工呼吸裝置來實現。根據本發明的麻醉及/或人工呼吸裝置的其 它改型是從屬權利要求的內容。因為通過根據本發明的麻醉及/或人工 呼吸裝置，所有上述討論的優點都可被實現，為了避免重複，在此僅15給出必須的討論。此外，提出了帶有用於實施根據本發明方法的器件 的裝置。20
通過示例參考附圖詳細描述本發明。 在附圖中圖1顯示的是在APRV模式中的人工呼吸的仿真；25圖3是在APRV模式中帶有％ PEF評價標準的呼吸示意圖； 圖4顯示了用於獲得延遲時間的方法；圖5顯示了根據本發明方法帶有％ PEF評價標準的示例性調節: 圖6顯示了根據本發明的人工呼吸裝置的示例性筒化描述。
具體實施方式
圖1顯示了在APRV模式中仿真呼吸的示例，其中圖1上部顯示 了以mbar為單位的在時間上的呼吸道壓強1，下部圖示了以L/mm為 單位的在時間上的所屬患者氣流3。呼吸道壓強1在上壓強水平Phlgh和下壓強水平P!。w之間變化。壓強水平Ph砂通過時間段Th缺設定，下5壓強水平P^通過時間段T。w設定。圖l的下部圖示中，三個壓力釋 放階段之一利用箭頭標記出來。圖2顯示的是對一種人工呼吸形式的仿真，其中患者通過輔助壓 力在自發吸氣時受到機械式支持。圖2上部再次給出以mbar為單位 的在時間上的呼吸道壓強1，下部圖示給出以L/min為單位的在時間 10 上的患者氣流。從下部的圖示可以看到通過患者的自發努力而觸發的 機械式吸氣的開始點5,以及高達58L/min的最大氣流。此外可以看 到在1.5和2秒之間的時間點9處滿足。/。PIF評價標準，其中％PIF被 設定為最大氣流7的25%。圖3顯示的是在APRV呼吸仿真中在時間上的患者氣流3。在圖 153中指出了時間點11，從該點開始釋放壓力。圖3還具有點13,在該 點處到達(在這種情況下的)最大氣流100L/min。此外，圖3具有時間 點15,在該點處壓力釋放階段12通過設定為50。/。的。/。PEF而中斷。圖4示意性地描述了根據本發明方法的優選實施例。延遲時間的 獲得將參考圖4按照如下方式實現。人工呼吸裝置的通風器件在壓力 20 控制模式中運行，其中的壓力按時間控制地在例如5mbar和15mbar 之間接通和關閉。在吸氣開始(額定壓力從5mbar提高到15mbar)和呼 吸道壓強實際上升之間測量的時間由已有的傳感器噪聲去除，對應於 上述實施例中需要獲得的延遲時間。在上述示例中為16ms，如在圖4 橢圓形放大標記中可以看出的那樣，在圖4中呼吸道壓強的變化曲線 25用17指示，壓力額定值的變化曲線用19指示。延遲時間可以在壓力變化曲線的一個或多個位置上確定，也可以 在裝置的一個或多個位置上確定。延遲時間還可以在同一儀器類型的 多個儀器上確定並由多個數值計算獲得。因此，假設通過這種方式獲得的延遲時間對於所述目的是恆定的。基於這種方式獲得的延遲時間在接下來要描迷的在圖5中顯示的 調節迴路中實現，該迴路在下面闡明。在帶有％ PEF評價標準的APRV呼吸;漠式的呼吸開始之後，首先 5在步驟Sl中等待下一個呼氣的開始。在接下來的步驟S2中，在呼氣過程中監視患者氣流，檢測最大 呼氣氣流，並最終開始吸氣一一當被測患者的呼氣氣流對最大呼氣氣 流的比例％PEF小於設定的最大呼氣氣流(PEF)百分比值。/。PEF時。 如果開始吸氣，在步驟3中將等待延遲時間，以接著在步驟4中 10測量實際患者氣流並由此計算。/。PEF的測量值。。/。PEF測量值從下式 得到,F測量》實，^，:賜 最大呼氣氣流在步驟5中，從設定的％PEF和測量的％PEF測量值之間的差值 中得到調節偏差 15 調節偏差=。/。PEF設定—。/oPEF測量在步驟6中，為避免振蕩，獲取穩定的系統，可以過濾並/或限制 調節偏差，以獲得或適應呼氣(壓力釋放)和吸氣之間的時間切換點。 特別地可以自行決定僅應用調節偏差的一部分。為達該目的，在最簡 單的情況中是將調節偏差除以因子，例如4。當然也可以通過複雜的 20 過濾來實現。接著調節偏差產生的值可以限制在最大的步長(兩個相鄰 的呼吸循環之間的允許的最大變化)上。其也有助於穩定振蕩並且可以 避免可能存在的人為因素的影響，例如通過傳感器誤差、校準誤差、 患者咳嗽、人工呼吸裝置的操作和類似因素。在此，調節偏差並不直接改變。/oPEF值，而是在步驟7中引入調 25節偏移量，該調節偏移量表示所計算出的調節偏差的總和。調節偏移 量由如下得出調節偏移量# =調節偏移量|0 +調節偏差 已過濾且限制在步驟8中，也可出於安全原因而限制調節偏移量。因此調節保持在預先設定的工作範圍內。在下一個呼氣或壓力釋放階段中應用的。/。PEF值最終在步驟9中 按如下計算獲得% PEF應用=o/o PEF設定+ i周，^扁岸多l:新 已限制 5 在壓力釋放階段結束之後，重新開始在圖5中顯示的過程。通過對調節偏差變化的限制，阻止了控制的溢出反應。為了在實際希望的明顯變化(例如在加工模式開始或通過應用者對％ PEF值的 設定改變)中迅速獲得控制結果，至少可以暫時應用其它用於調節偏差 的過濾常量。這樣，不是四分之一而是所有的調節偏差進入到下一步 10 驟中。也可以不依賴於此而允許更大的、用於調節偏差的改變的最大 步長。在調節量(例如。/。PEF測量值)振蕩之後，最初的限制和/或過濾 被再次激活。為了提高根據本發明的方法對於由患者產生的幹擾的穩定性(例 如與患者較差的同步性或不同步)，可以在計算％ PEF測量值時進行檢15 驗，測量的患者氣流和獲得的最大呼氣氣流是否位於期望窗口內。當 呼氣氣流根據延遲時間變化曲線在吸氣開始後明顯比直接在吸氣開 始時間點時要大，或者當最大的呼氣氣流至少不超過預先設定的最小 值(例如1L/min)時，就說明不是以上的情況了。在這種情況下，不計 算。/。PEF值同時不運行調節算法。在下一個呼氣階段，取而代之的是20 使用最近一次應用的。/。PEF值。同樣，如果呼氣不是通過。/。PEF評價 標準而是通過應用者所設定的最大時間變化曲線來結束，那麼也不會 重新運行調節算法，而是將進一步使用最近一次應用的％PEF值。對於本領域技術人員來說，可以理解對於所述實施例的相應的％ PIF評價標準以及所有其他類似應用情況的修改。25 圖6示意性地顯示了筒化的根據本發明的用於患者23呼吸的人工呼吸及/或麻醉裝置21。裝置21具有用於設定峰值呼吸氣流比的器 件25、用於在到達設定峰值呼吸氣流比時引入呼吸過程的器件27和 用於測量呼吸氣流的器件29。在根據本發明的實施例中設有用於計算峰值呼吸氣流的測量呼吸氣流的實際比例的器件33。此外，裝置21 具有器件31，用於控制由器件33獲得的實際比例與設定比例之比。 下面給出實現本發明的目的的另 一 種可能的方法。申請人認為， 待獲授權的專利還應該包括以下說明的方法
5 為了測量％ PEF值也可以對呼吸道壓強(Paw)進行評估。Paw的上升
可以被視為是對到達％ PEF評價標準的反應和在APRV呼吸中壓強水 平從低到高過渡的總和。因為已經知道了壓力上升，所以可以在一時 間點上測量或獲得患者氣流，其中在該時間點上Paw超過給定壓力高 度的例如5%: 10 Paw^(Phlgh —R。w)承5o/o+P^
在該時間點獲取的患者氣流可以和之前P階段的最大呼氣氣流一 起用於按照如下方式確定。/。PEF的測量值
最大呼氣氣流
在這種方式中，在超過壓力界限時也可以應用上述時間點(例如 1515ms之前)的患者氣流。患者氣流也可以例如通過利用熟知的數學公 式評估呼吸道壓強變化曲線而進行分析(例如應用上升的變化)。從呼 吸道壓強的分析中可以確定患者氣流獲取的時間點。
當壓力額定值從P旨上升到Ph妙的時間間隔接近於0s時，這樣的 方法尤其會帶來準確的結果。 20 為了測量。/。PEF值，還可以直接對患者氣流進行評估，利用數學
公式確定從Plow到Phlgh過渡的實際時間點。
本發明首次公開了一種用於操作人工呼吸及/或麻醉裝置的方法， 該方法利用對所設定的％PEF或。/。PIF的測量以及利用將。/。PEF或％ PIF調節在所設定的％PEF或。/oPIF範圍內而操作人工呼吸及/或麻醉 25裝置。本發明還給出了一種合適的人工呼吸及/或麻醉裝置。
權利要求
1、一種用於運行人工呼吸及/或麻醉裝置(21)的方法，其包括以下步驟在第一時間點上引入呼吸過程(12)，在所述第一時間點上，所測量的呼吸氣流(3)達到在所述裝置(21)上設定的峰值呼吸氣流(13)的比例(％PEF設定)，其中，所述呼吸過程的至少一項影響作用到在第一時間點之後的第二時間點上；測量在所述第二時間點上的呼吸氣流；其特徵在於以下步驟計算在所述第二時間點時所測量的呼吸氣流關於所述峰值呼吸氣流(13)的實際比例(％PEF被測)；將所述實際比例(％PEF被測)調節在設定比例(％PEF設定)上或將所述設定比例(％PEF設定)調節在所述實際比例(％PEF被測)上。
2、根據權利要求1所述的方法，其特徵在於以下步驟通過把呼吸過程(12)的引入時間點前移到第三時間點上，將所述 實際比例(o/oPEF被w)這樣調節到所述設定比例(o/oPEF設定)，即，使得所 述呼吸過程(l 2)的影響作用到所述第 一 時間點上。
3、 根據權利要求1或2中至少一項所述的方法，其特徵在於以 20 下步驟計算所述實際比例(。/。PEF被判)和所述設定比例(。/。PEF設定)之間調 節偏差。
4、 根據權利要求3所述的方法，其特徵在於以下步驟 過濾並/或限制所述調節偏差。
5、根據權利要求3和4中至少一項所述的方法，其特徵在於以下步驟計算調節偏移量，所述調節偏移量是前一時間點的調節偏移量與 所述調節偏差的總和。
6、根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，過濾並/或限制所述調節偏移量(調節偏移量(限制)。
7、根據權利要求6所述的方法，其特徵在於以下步驟計算待應用的比例，所述待應用的比例是所述設定比例(yoPEF設 定)與所述調節偏移量(調節偏移量w—m)的總和。
8、 一種麻醉及/或人工呼吸裝置(21),其包括用於設定峰值呼吸氣流(13)比例(％ PEF奴)的器件(25)，用於在到達設定的所述峰值呼吸氣流的比例(。/。PEF設定)時引入呼 吸過程(12)的器件(27),和用於測量呼吸氣流的器件(29)， o 其特徵在於，器件(27),其用於計算所述峰值呼吸氣流(13)的所測量呼吸氣流的 實際比例(。/oPEF被測)；器件(31)，其用於將所述實際比例(。/。PEF被測)調節到設定比例(％ PEF設定)上，或用於將所述設定比例(。/oPEF設定)調節到所述實際比例(％15PEF被測)Jl。
9、 根據權利要求8所述的裝置(21)，其特徵在於，器件，其用於計算所述實際比例(。/。PEF破測)和所述設定比例(％ PEF設定)之間的調節偏差。
10、 根據權利要求9所述的裝置(21)，其特徵在於， 20 器件，其用於過濾並/或限制所述調節偏差。
11、 根據權利要求9或10中至少一項所述的裝置(21),其特徵在於，器件，其用於計算調節偏移量。
12、 根據權利要求9、 10或11中至少一項所述的裝置，其特徵 25 在於，器件，其用於過濾並/或限制所述調節偏移量。
13、 根據權利要求11或12中至少一項所述的裝置，其特徵在於， 器件，其用於計算待應用的比例，所述待應用的比例是所述設定比例和所述調節偏移量的總和。
全文摘要
本發明公開了一種用於運行人工呼吸及/或麻醉裝置的方法，該方法利用對設定的％PEF(15)或％PIF的測量和將測量的％PEF(15)或％PIF調節在設定的％PEF(15)或％PIF上。本發明還給出一種合適的人工呼吸及/或麻醉裝置。
文檔編號A61M16/00GK101318047SQ20081010941
公開日2008年12月10日 申請日期2008年6月3日 優先權日2007年6月4日
發明者T·格勞 申請人:德拉格醫療股份兩合公司