通氣系統的製作方法

2023-04-24 15:39:51 3

發明背景

本發明涉及通氣系統。本系統特別涉及用於血液的氧合和血液二氧化碳的移除的通氣系統。本發明更特別涉及用於改善自動通氣和/或長期通氣以優化患者護理的系統和方法。

發明背景

某些醫學過程需要患者的心臟或肺保持平靜。為了外科醫生進行手術步驟，如心臟手術，這可能是必要的。在心臟不能循環血液或肺不能重新氧合血液或移除二氧化碳的同時，心肺儀用於維持生命，提供體外氧合以維持對患者的氧供應。

近來，已經探索體外氧合用於管理通過引起肺栓塞影響肺功能的病毒感染(如h1n1)。患有這種感染的患者可能需要長期通氣，在數周的範圍內(通常20天，但在嚴重的情況下，需要通氣數月，例如多達180天)，從而有助於肺的治療和引流，並且在給患者的免疫系統機會以擊敗病毒感染的同時，允許肺休息和治癒。

本發明尋求改善通氣管理。

發明概述

根據本發明的第一方面，提供用於通氣系統的氧合系統，如權利要求1中所限定的。

氧合系統包括用於以氧合氣體流量將氧合氣體接收到氧合器中的入口，和用於將廢氣以廢氣流量從氧合器移除的廢氣移除器。氧合系統還包括一個或多個用於相對於氧合氣體流量控制廢氣流量的流動控制器.

通氣系統是用於血液的體外氧合的系統，也稱為「心肺儀」或稱為體外膜氧合(ecmo)系統，其可以設置在推車上。泵將血液循環(心臟功能)並且氧合器氧合血液(肺功能)。來自患者的耗盡氧的血液和氧合氣體被接收到氧合器中。在氧合器中，由血液從氧合氣體攝取氧，並且從血液中釋放二氧化碳。氧合的血液要循環回患者內。

待供應到氧合器中的氧合氣體可以是共混好的(混合好的)，從而具有預先確定的氧(o2)、氮(n2)、和空氣(醫院供應提供的壓縮空氣)的組成。極少量二氧化碳和稀有氣體可以在氧合氣體中。

在氧合器中，血液血紅蛋白釋放二氧化碳並且還可以釋放其他氣體如廢麻醉氣體。該氣體作為廢氣通過氧合器排氣口移除。

氧合氣體進入氧合器的流量或廢氣流出氧合器的流量之一或二者可以由流動控制器調節。可以提供流動控制器用於控制氧合氣體流量。可以提供流動控制器用於控制廢氣流量。流動控制器可以是高精確度質流控制器(mfc)。

將理解的是，氧合系統可以包括用於確定氧合氣體之一的流量或廢氣的流量的工具，用於確定分別其他氣體的其他流量應該改變多少量。

例如，首先可以調節氧合氣體流量，以保證足夠的氧合氣體進入氧合器，從而促進血液的氧飽和。隨後將氧合氣體流量維持在適當的流量。相對於氧合氣體流量調節廢氣流量。

通過能夠相對於氧合氣體的流量控制廢氣的流量，可以更精確地確定進入氧合器的總氣體量和從氧合器移除的總氣體量。

此外，這有利於需要與流量有關的參數的計算，和/或有利於更精確的此種計算。所述參數可以是氧合氣體的實際流量、廢氣的實際流量、和/或氣體流量之間的差異。

在實施方案中，一個或多個流動控制器被配置為維持預先確定的廢氣流量與氧合氣體流量的流量比。

在實施方案中，一個或多個流動控制器被配置為將廢氣流量維持在預先確定的高於或低於氧合氣體流量的偏移水平。

「維持」意為控制器被配置為響應於氣體流量的波動。氣體流量可能由於多種原因波動。例如，氧合器可能需要更高的氧供應並且控制單元可以通過增加流量增加氧合氣體的供應。流動控制器可以被配置為響應增加的氧合氣流調節廢氣流量，從而將廢氣流量設置在預先確定的流量比或預先確定的偏移。

同樣，可以通過醫院真空供應確定廢氣流量。真空供應的強度可能改變。廢氣流動控制器可以響應于波動調節廢氣流量從而維持預先確定的流量比或預先確定的偏移。

同樣，氧合系統可以被認為是維持氧合氣體和廢氣相對於彼此的流量的閉環控制系統。

通過對要基於限定的流量比和/或氧合氣體和廢氣之間限定的關係作出的假設進行簡化，這還可以促進計算和/或改善計算的精確度。控制器可以將流量調節至恆定值。控制器可以調節與恆定值的比。實踐中，可以將恆定的行為設置達有限的時間段，在該時間段期間，測量計算中包括的參數。

例如，可以使用傳感器，用於確定氣流中氧和/或二氧化碳的分數。對此，可以確定提供到氧合器中的氧量和從氧合器取回的二氧化碳量，這相應可以提供血液攝取的氧量和患者的代謝活動的表徵。然而，因為患者的代謝活動可以改變，如果還必須考慮氣體流量的改變，則計算可能變得複雜。因此，作出關於氣流的流量的假沒的能力允許計算更精確地進行。

因此，如果相對於廢氣的流量將氧合氣體的流量維持在預先確定的比例或預先確定的偏移，這有利於計算血液的氧攝取和二氧化碳從血液的釋放。

在實施方案中，一個或多個流動控制器被配置用於將廢氣流量維持在高於氧合氣體流量。

氧合器不是氣密的。儘管供應側(氧合氣體進入氧合器的入口)的連接通常是氣密的，但出口側通常包括第二出口或安全閥，設置所述安全閥是為了在第一出口變得被阻塞的情況下的故障保障的目的。阻塞的典型原因是冷凝。然而，由於存在第二出口，如果以比氧合氣體供應低的流量從氧合器取回廢氣，則任何過量的氧合氣體可能從氧合器進入操作場所(場所＝操作室)環境。因此氧合器也被認為是多孔的。

如果體外通氣用於通過麻醉氣體鎮靜的患者，例如在手術過程中，麻醉劑可以隨血流循環並且還可以由血液釋放到氧合器內部。在此情況下，廢麻醉氣體(wag)可以從氧合器，經由其出口之一，進入操作場所。這可能不利地影響臨床工作者。

將廢氣流量維持在比氧合氣體流量高的流量的能力允許保證將供應到氧合器中的所有氧合氣體以及血液釋放到氧合器內部的任何氣體從氧合器取出並且防止通入操作場所。

在這種情況下，將廢氣流量維持在高於氧合氣體流量的預先確定的比例或在預先確定的偏移保證在氣流波動的情況下廢麻醉氣體移除繼續。

如果希望將廢氣中的二氧化碳量與血液釋放到氧合器中的二氧化碳量相關聯，能夠保證所有廢氣經由排氣管線取出也是有益的。

在實施方案中，廢氣移除器是真空輔助的，以產生真空引起的流動，從而幫助從氧合器移除廢氣。經氧合器產生的流優選在大氣壓下得到。換句話說，沒有或基本上沒有跨氧合器的壓力梯度。然而，優選地，廢氣流量大於氧合氣體流量。這也可以稱為流梯度。

使用真空引起的流梯度允許將廢氣流量維持在比氧合氣體流量高的水平，即使氧合氣體以低流量供應。

此外，流梯度在實踐中消除了廢氣回流入氧合器和通入操作場所的風險。

在實施方案中，流動控制器可以配置為將從氧合器移除廢氣的流量維持在高於預先確定的閾值。

當以比氧合氣體供應高的流量取回廢氣的同時，操作場所的周圍空氣可能通過任意第二出口或氧合器的閥配置被吸入廢氣流。特別是在低流量時，廢氣具有微小的用於完全離開排氣口的正壓，並且通過第二排氣口的滲漏是可能的。在該情況下，難以將廢氣中二氧化碳的分數與血液釋放的二氧化碳相關聯，因為僅可以在包含廢氣的體積和未知的周圍空氣體積的總體積中測量二氧化碳的分數。

然而，通過將廢氣的流量維持在超過預先確定的閾值，可以保證最小氣體流量，以及由此保證流出氧合器的第一出口的最小流量。最小流量可以設為保證將廢氣經由第一出口完全移除的水平。

如果利用廢氣從氧合器抽吸的周圍空氣的分數已知，這允許作出關於廢氣中源自周圍空氣的二氧化碳分數和血液釋放的分數的假設。為了實踐的目的，甚至可以由於以下原因假設空氣中的二氧化碳分數接近0％。空切中的二氧化碳通常在450ppm至600ppm(ppm＝百萬分率)之間變化。通常，廢氣中的二氧化碳分數為1％至10％，並且因此0.045至0.06％的誤差可忽略。然而，如果不相對於氧合氣體流量調節廢氣流量，抽吸到廢氣中的周圍空氣的量可以顯著改變。

此外，關於氧消耗和二氧化碳產生的知識提供用於優化氧合氣體的組成和優化進入和流出氧合器的流量的經驗基礎。這允許根據患者的發展調節組成和/或流量，並且幫助使患者的氧合自動化。相信這對於長期體外通氣特別有用。

在實施方案中，氧合系統還包括處理器和由處理器執行的軟體指令，並且流動控制器受處理器控制。

根據本發明的第二方面，提供用於製備根據權利要求9的氧合氣體的共混器。

所述共混器包括將氣體接收到共混器中的第一入口，用於將氣體共混入氧合氣體的共混單元，用於在共混後儲存氧合氣體的保持單元，將氧合氣體供應到氧合器的出口；和用於控制氧合氣體從保持單元通過出口的流量的流動控制器。

通常從就地(例如，從醫院氣體供應接口)供應的多種氣體共混氧合氣體，以提供氧合氣體中所需的組成或空氣中氧的比例。該共混過程在共混器的共混單元中進行。醫院-供應的多種氣體將以給定流量提供，並且難以從醫院埠將氣流減少得低於給定最小流量。此外，為了實現需要的共混精確度，可能需要將醫院-供應的多種氣體以最小流量進料入共混單元。由於此原因，在沒有流動控制器的情況下，從醫院-供應的多種氣體共混的氧合氣體將以受醫院-供應的氣體的最小流量影響的流量離開共混器。

共混單元下遊的流動控制器允許將氧合氣體的流量調節至低於共混入氧合氣體的多種氣體的流量的總和的流量。更具體地，在通過流動控制器之前，在儲罐中緩衝氧合氣體以促進共混。如果由於任何原因，共混了比能夠儲存在儲罐中的更多的氣體，不通過流動控制器的氣體可以作為過量氣體排到大氣中。

流動控制器允許將氧合氣體的輸出流量設置為可通過共混單元實現的範圍之外的流量。

這允許以低的流量提供氧合氣體，同時還保證組成氧合氣體的成分在共混器中徹底混合。

將氧合氣體供應到通氣系統的氧合器中。如果這意在與以比氧合氣體高的流量取回廢氣的廢氣移除器組合，低流量有利於氧合器外的流梯度。

因此第二方面的實施方案直接與第一方面的實施方案相關聯。第一方面和第二方面的實施方案可以合併。這樣的實施方案可以用於改善經氧合器的流梯度的控制，從而維持比氧合氣體流量更高的廢氣流量，同時還維持廢氣的低流量。

例如，可以將流控制的共混器與真空-輔助的排氣管線組合從而優化(a)氧合氣體的供應，在大氣壓或接近大氣壓下以低的、恆定的流量，(b)廢氣的取回，以低的、恆定的流量，和(c)跨氧合器的足夠的流梯度的維持，以這些低流量，或者優化(a)、(b)、和(c)中的兩項。

實踐中，可以通過流動控制器以稍高於需要的流量的流量供應氧合氣體。流動控制器可以被配置為最低限度流量流出，例如在0.1l/min的區域中，以根據需要精細調節需要的流量。然而，可能存在通過流動控制器所需的最小流量。例如，或許不可能提供低於1l/min流量的氧合氣體。在該情況下，可以排出與需要的流量的全部差異。例如，如果以1.0l/min將氧合氣體供應給流動控制器，但氧合器需要的僅為0.6l/min，則流動控制器可以排出0.4l/min。

因此，可以在精確的流量範圍內將氧合氣體提供給氧合器，儘管以低流量提供。

實施方案還可以包括一個或多個傳感器以測量氧合氣體的一個或多個表示其流量、組成、壓力、溫度、氧分數、二氧化碳分數的性質，或這些性質中的兩個或更多個的組合。

這允許在共混後確定氧合氣體的性質。如果性質不在預先確定的參數內，可以採用對抗措施。

此外，這些參數可以用於改善精確度計算，以確定血液攝取的氧量或血液釋放的二氧化碳量。

在實施方案中，至少一個傳感器被配置用於測量在流動控制器下遊的所述性質。

在實施方案中，至少一個傳感器被配置用於測量在流動控制器上遊的.所述性質。

這允許流通過流動控制器被調節後，或在其被調節之前，分別確定氧合氣體的性質。如果出於任何原因，氧合氣體的流量或組成不在預先確定的參數內，可以採用對抗措施。

在實施方案中，共混器被配置用於確定在流動控制器的上遊測量的性質和在流動控制器的下遊測量的對應性質之間的差異，並且如果差異超過預先確定的閾值，則提供信號。

這在氧合氣體的性質在預先確定的參數外的情況下提供安全機制。信號可以是適於警告工作成員的形式。信號可以是可聽信號或可視信號。信號可以是可機器解釋的指令以進行響應動作。

實施方案可以包括：在流動控制器下遊的第二入口，和配置用於從第二入口接收氣體的旁路開關。

儘管本發明考慮將氧合氣體共混和將流調節，從而能夠以預先確定的流量提供氧合氣體，但也可能希望繞過共混器的共混單元和流動控制器，例如，為了測試或維護的目的。

用於第二入口的氣體可以例如通過機械氣體共混器或通過流動控制應急備用氣體提供。

這還允許在共混單元或流動控制器之一系統故障或失去動力的情況下的安全保障操作。通過安全保障機制的方式，可以保證氧合氣體的連續供應。

在實施方案中，旁路開關被配置用於如果差異超過預先確定的閾值則激活以從第二入口接收氣體。

在共混單元中製備了氧合氣體並且其流動通過流動控制器調節後，如果氧合氣體的參數在預先確定的參數外，旁路開關允許氧合氣體的供應切換到第二入口。

根據本發明的第三方面，提供根據權利要求17的用於通氣系統的氧合系統。

氧合系統包括將氧合氣體接收到氧合器中的入口和被配置用於連接到外部真空供應接口的低壓子系統。低壓子系統被配置為產生用於將廢氣從氧合器移除的流動。低壓子系統被進一步配置用於連接到(a)靜脈引流管線，並且產生壓力梯度，以輔助經由靜脈引流管線移除血液，和/或連接到(b)血濃縮器，並且產生壓力梯度，以輔助通過血濃縮器來濃縮血液。

通常，氧合器包括儲罐，在循環到氧合器之前，來自患者的血液經由靜脈引流管線收集到儲罐中。這有利於通過氧合器的連續血液循環。能夠應用真空引起的壓力梯度允許引流儲罐位於相對於患者的任意高度。然而，醫院設施可能不總是提供足夠的真空供應連接器。改進型的真空供應連接器可能不是可用的選擇。因此，具有單個真空供應的醫院設施可能不適於需要多個真空供應連接器的治療。

「真空」供應理解為，供應低於標準大氣壓的適於產生壓力梯度的低壓力。

在這種情況下，如果對於關鍵系統，例如對於廢麻醉氣體移除，需要可用的真空供應接口，則可能需要保證靜脈引流儲罐位於比患者低(即下方)的高度處來保證引流。這阻礙整體系統的製造。

同樣，如果每個可用的真空供應接口被更關鍵的系統使用，或許不可能使用血濃縮器。

提供產生用於氧合器的真空引起的流動和用於靜脈引流的壓力梯度的真空子系統有利於靜脈引流系統的整合。這降低了對多個真空供應接口的依賴。

提供產生用於氧合器的真空引起的流動和用於血液濃縮的壓力梯度的真空子系統有利於血濃縮器的整合。這降低了對多個真空供應接口的依賴。

第三方面的實施方案可以與第一和第二方面的實施方案中的任一種及其組合進行組合。

這允許真空利用在多個系統之間更好地協調，例如，通過使用單個醫院真空接口供應廢氣移除管線、靜脈引流管線和/或血濃縮器。

附圖簡述

現在將參考附圖描述本發明的示例性實施方案，其中：

圖1顯示根據本發明的實施方案的通氣系統的組件的示意圖；

圖2顯示根據本發明的實施方案的與通氣系統一起使用的儲罐的示意圖；

圖3顯示圖2儲罐的示意性的流分析；

圖4顯示根據本發明的實施方案的通氣系統的氧合器；

圖5顯示圖4通氣系統的示意性的流分析；

圖6顯示根據本發明的實施方案的與通氣系統一起使用的氣體共混器；

圖7顯示根據本發明的實施方案的共混器氣體供應的流程圖；和

圖8顯示根據本發明的實施方案的真空輔助的氣體移除的流程圖。

詳述

組件概覽

圖1提供本發明的通氣系統的系統組件的概覽。作為背景，氧合器是一種裝置，其被配置為用於接收氧合氣體和靜脈血，從而通過暴露於氧合氣體將血液再氧合，並且提供氧合的血液作為動脈血。未使用的氧合氣體作為廢氣排出，其還將攜帶任意的由血液給出的氣體。簡言之，肺(血液)旁路迴路跨越氣體(氧)循環迴路。肺旁路迴路從患者循環血液，從而血液被氧合併且返回患者。氣體循環迴路提供用於血氧合的氧合氣體。

肺旁路迴路(血液)

來自患者的靜脈血(圖1中未顯示)以由朝向儲罐10的箭頭12指出的方向經由靜脈管線v循環。以朝向氧合器20的箭頭14指出的方向由泵13從儲罐10泵送靜脈血。在氧合器20中，血氧合。血液離開氧合器20，作為動脈血，經由動脈管線a以朝向患者的箭頭16指出的方向供應。提供流傳感器18以測量離開氧合器20的再氧合的血液的流量。提供溫度傳感器22以測量離開氧合器20的再氧合的血液的溫度。水管線21將氧合器20與水浴連接，用於維持預定的溫度。

氧合氣體循環/供應管線

氣體循環器35包括用於製備氧合氣體的共混器30和用於移除廢氣的真空子系統40。

預先確定純度水平的氣體如氮(n2)和氧(o2)從醫院供應管線32供應入共混器30的氣體混合器52。可以供應約79％氮和21％氧的組成的壓縮的空氣。醫院-供應的氣體可以含有極少量的二氧化碳和/或稀有氣體。醫院幹線還提供低壓力或真空源。醫院供應還可以包括預先確定的組成或預先確定的純度水平的氧的氧合氣體，其可以經由供應管線57供應到共混器30。

在共混器30中，將氣體混合為要供應到氧合器20中的組合物並且以箭頭34指出的方向經由供應管線24進料。在氧合器20中，靜脈血的血紅蛋白分子要攝取氧和釋放二氧化碳。在氧合器20中，其他氣體，如廢麻醉氣體，可以從氧合器釋放或不被攝取到氧合器中。任何釋放入氧合器20或通過氧合器20的氣體和沒有被從入口氣體攝取的氣體成分作為廢氣或排出氣被收集，並且經由排氣管線26以箭頭36的方向離開氧合器20並被運走。經由排氣管線26的氣體流動由作為氣體循環器35的一部分的真空子系統40輔助。

組件操作

現在將參考圖2、3、4、5、6、7和8更詳細地描述儲罐10、氧合器20、共混器30和真空子系統40的操作。

儲罐10

將患者的靜脈血收集在心切開術儲罐(儲罐10)中，在圖2和3中更詳細地顯示。將血液從患者引流入靜脈管線v通過真空輔助的靜脈引流(vavd)管線28改善。如圖3中所示的，經由引流壓力管線28施加的壓力梯度38改善經由靜脈管線v的血液引流，與儲罐10相對於患者的高度無關。

氧合器20

攜帶co2和廢麻醉氣體(wag)的靜脈血經由靜脈管線v(以方向14)進入氧合器20，如圖4和5中詳細示出的。在本文中由符號bi指示的條件下靜脈血進入氧合器20。尤其是，每時間單位血液轉運氧量b1o2和二氧化碳量bico2。

圖4說明氧合器20中血液的氧攝取。將靜脈血在氧合器20內沿管線15轉運並且暴露於氣體混合物，即來自共混器30的入口氣體gi，其沿管線25運輸。與血液中的血紅蛋白相比，氣體混合物gi具有更高的氧分壓和更低的二氧化碳分壓，引起血紅蛋白釋放co2和攝取o2。儘管圖4示意性地表明順流的交換，在實踐中，氧合器使用逆流交換。

圖5說明流程圖。在氧合器20中，co2從血液釋放到氣流中，如箭頭42指出的。血流在箭頭44指出的反應中攝取o2。其他成分，如廢麻醉氣體，可能不被血液攝取並且進入或保留在廢氣流中，如箭頭46指出的。氧合的血液稱為動脈血。假設血液保留在氧合器中足夠長時間以達到平衡氧飽和，那麼以方向16經由動脈管線a離開氧合器的血液是氧飽和的。即，利用氧合氣體供應的氧超過血液中血紅蛋白分子的攜氧容量。

氧合器20不是氣密的單元。其可以包含一個或多個第二排氣口27，作為安全保障測量，以避免如果排氣管線26阻塞導致的氧合器20內壓力積累。隨著或如果經由排氣管線26利用真空引起的流動，這因此不僅從氧合器20抽吸廢氣ge，而且還經由第二排氣口27抽吸周圍空氣48。為了提供說明性的實例，對於經由供應管線24供應到氧合器20中的每2l的氣體混合物，可以通過排氣管線26抽吸2.1l的廢氣。

引起周圍空氣48被抽吸到氧合器20中的流量的差異還可以用於保證任何廢麻醉氣體46經由排氣管線26被移除。這樣，防止廢麻醉氣體46滲出氧合器20，如箭頭49指出的，並進入操作場所，在操作場所麻醉氣體會影響工作人員。

在條件be下動脈血離開氧合器20。動脈血beo2的氧量與動脈氧飽和sao2相關並且還取決於血液中的血紅蛋白濃度。

攜帶從血液釋放的成分(如來自轉移器42的co2或未被攝取到氧合器20內的廢麻醉氣體)的廢氣ge，經由排氣管線26被向著氣體循環器35的真空子系統40抽吸。

共混器30

在圖6中，放大繪製共混器30，其作為氣體循環器35的一部分。將經由入口32供應的氣體成分混合以提供用於氧合器20的供應氣體。共混器30中的處理步驟在圖7中描述。首先將醫院-供應的氣體32進料入氣體混合器52，並且隨後通過流控制54，安全保障控制56，和傳感器58，之後經由供應管線24供應至氧合器20。

氣體混合器52

氣體混合器52包括混合室，成分氣體經由入口接收到其中並混合成氧合氣體。混合室構成共混單元，在其中成分氣體共混為氧合氣體。混合室還構成保持單元或儲罐，在其中成分氣體可以均化。氣體壓力可以經由反壓調節器控制。過量氣體可以排到大氣中。從氣體混合器52的混合室，氧合氣體通過共混器流控制54。

共混器流控制54

共混器流控制54允許氣體混合物即氧合氣體的流量被調節到預先確定的流量。共混器流控制54控制來自保持單元或混合室的氧合氣體的流量，並且因此構成本發明的流動控制器。這允許設置供應到氧合器的氣體量，並且允許其用於計算氧合相關的參數。

在根據需要將其共混後，共混器中的流控制單元允許將氣體混合物的流量設置為低速率。這改善了組成的精確度，特別是在低流量時，這在肺系統中是優選的。

在將醫院-供應的氣體的流量節流時，難以實現良好質量的氧合氣體的混合物。因此，為了獲得精確的混合物，以適當地高的流量將醫院-供應的氣體進料。因此流控制解決了如何獲得精確混合的氧合氣體的問題，同時還以低流量向氧合器20提供氧合氣體。

為了以實例說明這一點，可以以1.05l/min供應氧和氮二者。這兩種氣體的50％/50％混合物會產生2.1l/min(1.05l/min+1.05l/min＝2.1l/min)的體積流。如果例如僅需要向氧合器供應2.0l/min氧合氣體，則過量的0.1l/min(2.1l/min-0.1l/min＝2.0l/min)排出或「流」進入大氣。在實踐中可以使用任何適當的混合比例。

安全保障控制56

安全保障控制56通過提供切換到外部氣體供應57的選擇，提供另外的安全特徵。尤其是，安全保障控制56可以響應於氣體混合器52，共混器流控制54，和/或傳感器58，並且被配置為在氣體混合器52或共混器流控制54未能提供預先確定的組成或流量的氧合氣體中的一種的事件中切換到外部氣體供應57氧。

經由外部氣體供應57供應的氣體可以是純氧。供應的氣體可以由機械共混器，或應急備用氣體供應提供。

傳感器58/輸出測量

傳感器58被配置為測量供應氣體混合物的參數。參數包括氣體混合物的流量、氣體混合物的壓力、氣體混合物的溫度、氧濃度、二氧化碳濃度、或其組合。

可以針對預期值檢查通過輸出測量測到的值，並且在有任何矛盾的事件中，可以採用對抗措施。例如，可以將由傳感器58確定的流量與由共混器流控制54設置的流量相比。在有任何矛盾的情況下，可以採取對抗措施。對抗措施包括產生通知信號，由共混器流控制54增加或減少流量，或通過安全保障控制56切換為外部氣體供應57。

傳感器58允許監測組成、壓力、溫度和流量而不考慮來源，例如，其是來源於氣體混合器52還是來源於外部氣體供應57。

已知性質的氧合氣體經由出口離開共混器30，供應給氧合器20。

真空子系統40

真空可以用於產生流梯度以幫助氣體流動。真空壓力梯度受真空子系統40控制，其相應由單個真空供應，例如醫院供應。

排氣管線26中的流梯度由箭頭36指出，並且從氧合器20抽吸廢氣至氣體循環器35。如所示的，真空子系統還以箭頭38所示的方向在引流管線28(將儲罐10連接到氣體循環器35)中產生和應用壓力梯度。真空子系統40還可以提供用於操作血濃縮器的壓力梯度。

如圖8中所示的，真空子系統40包括用於測量廢麻醉氣體的wag傳感器60、和廢氣流控制62。廢氣流控制62構成本發明的流動控制器並且允許吸入排氣管線36的廢氣ge流得到確定或控制。例如，這允許可以經由氧合器20被抽吸到排氣管線36中的周圍空氣48的量得到調整。優選地，由共混器流控制54和廢氣流控制62中的一種或兩種相對於氧合氣體的流量控制廢氣流量。

為了以實例說明這一點，可以以2l/min的速率將供應氣體gi供應給氧合器20。2l/min的速率可以由流控制54在共混器30中設定並且由傳感器58中的一個監測。可以將廢氣流控制62設為2.1l/min的流量。因此，可以假設，在沒有任何由血液氧合過程造成的影響的情況下，經由氧合器吸0.1l/min(0.1l/min＝2.1l/min廢氣-2.0l/min入口氣體)的周圍空氣。

真空子系統40還包括真空壓力控制64，其向心切開術儲罐提供受控的洩壓，從而改善患者血液向體外旁路的引流。

任選地，真空子系統40可以產生壓力梯度，其用於由血濃縮器使用。任選的血濃縮器功能在圖8中由虛線示出。為此，真空子系統包括用於血濃縮器管線72的真空壓力控制70。血濃縮器是從血液提取液體的裝置，並且通常在手術幹預的末端使用，以從血液移除過量的液體，而不移除浪費的血細胞。這通過血液和外部室之間的可選擇性滲透的膜實現。可選擇性滲透的膜可滲透過量的液體，但保留血細胞，並且因此移除液體導致在移除液體後血液中相對較高濃度的血細胞。經由血濃縮器管線72應用真空輔助的壓力差，在朝向外部的方向上產生流，以幫助移除液體。

所有真空管線可以包括機械壓力限制保護。這可以用於設置接近大氣壓的最大正(或上限)壓力。這可以用於設置最大負(或下限)壓力，以防止在閥故障的情況下跨氧合器20的壓力梯度積累。

可以提供壓力傳感器以測量流動管線、真空管線、和/或在真空連接處的壓力。如果通過這些傳感器之一測量的壓力值在預先確定的閾值以外，例如在安全壓力範圍之外，可以產生通知信號。例如，可以監測醫院供應管線32和/或57的壓力並且流量可以由共混器流控制54和/或廢氣流控制62調節，從而維持預先確定的流量或流量定額(獨立於任何波動)。

同樣，如果供應真空輔助的靜脈引流的真空發生故障，可以產生通知信號，可以需要通過除輔助的引流之外的其他方式，例如，通過在患者下方放置儲罐來進行引流。

氣體循環器35中共混器30和真空子系統40的組合有利於整合傳感器和評價測量氧合氣體和廢氣的性質(例如，流量、壓力、溫度、組成、氧分數、二氧化碳分數、和其組合)。

此外，這有利於考慮某些維護功能。例如，冷凝可能在氧合器內的氣體/血液膜上建立。為了移除冷凝，氧合氣體進入氧合器的氣體流可以適度增加以停止冷凝。增加氣體流以停止冷凝稱為「嘆氣(sighing)」。

氣體循環器35可以包括或連接到控制器，所述控制器被配置用於進行常規間隔/常規頻率的或依賴於流量的嘆氣過程。用於嘆氣的參數可以編程到控制器中。

通過協調氧合氣體流量和廢氣流量將嘆氣過程自動化降低了冷凝發生和阻塞氧合器20的排氣口的可能性。這增加可以在沒有監視的情況下操作氧合系統的時間段。

經由管線a離開氧合器20的動脈血的飽和度可以通過氧傳感器測量。使用未在本文具體說明的計算，可以確定血液是否完全(100％)飽和。在正常操作過程中，維持氧合氣體流量以保證100％血液飽和。

然而，隨著時間經過，由於抗體(血液蛋白)在氣體/血液膜處的積累，氧合器的效率可能下降，堵塞氣體/血液膜並且降低膜的氣體交換能力。這可能降低血液氧合至低於100％。然而，血液氧合可能由於其他原因，例如醫學原因降低。為了確定血液氧合降低是否是由於氧合器效率下降，可以將氧合氣體流量暫時和逐步降低，從而降低血液氧合低於飽和值。一旦確定該值，增加氧合氣體流量以維持完全飽和。

可以隨時間監測飽和值。血液氧合的下降可以表示效率損失，並且幫助確定氧合器壽命。這允許安排替換氧合器，或組件如其膜。此外，如果效率損失比對於可比的系統所預期的更快速地發生，這可以表明糟糕的氧合器故障。因此，如果確定了快速的效率損失，可以產生通知信號。

儘管氣體供應32和57在本文中描述為由醫院提供，但這只是對於典型設置來說示例性的。氣體供應可以由另一來源提供。可以根據需要使用任何數量和類型的供應氣體。