可在心肺复苏术中使用的呼吸辅助仪器的制作方法

本发明涉及一种人工通气设备或仪器(也称为呼吸或通气辅助仪器)，并且更具体而言涉及一种在第一急救者——例如急救车服务的医生、消防队员、护士等——对心脏骤停的个人(即，患者)执行心脏按摩时能够由该第一急救者使用以便使所述个人在他或她经受胸部按压的时候通气的呼吸辅助仪器。

背景技术：

尤其响应于道路交通事故或当需要紧急医疗救助时，例如在心脏病发作的情况下，将特定类型的呼吸辅助仪器或呼吸机安装至应急救援车辆上。

因此，在心脏病发作的情况下，将人工呼吸/机械通气(mechanicalventilation)与对心脏骤停的个人进行心脏按摩相结合——也就是说执行心肺复苏术(cardiopulmonaryresuscitation，cpr)——至关重要。

许多研究揭露了心脏按摩的频率是决定其效果的关键因素。达成的共识是将心脏按摩的最小频率设定为每分钟100次按压。该最小频率尤其由美国心脏协会在2010年的《心肺复苏(cpr)与心血管急救(ecc)指南》中被推荐。

现今，在实践中已发现所执行的心脏按摩通常较慢，如以下文献中所证实的一样：《在心肺复苏术期间的胸部按压速率次优的：院内心脏骤停的前沿性研究(chestcompressionratesduringcardiopulmonaryresuscitationaresuboptimal:aprospectivestudyduringin-hospitalcardiacarrest)》，美国心脏协会，abella等人，2005年。

因此，向第一急救者等提供与他或她所执行的心脏按摩的频率有关的信息以允许他/她调整他的/她的心脏按摩——也就是说如果不足以达到所推荐的最小频率则加快胸部按压(chestcompression，cc)——将是必要的。

文献us-a-5496257描述了一种在心脏按摩期间放置在患者的胸膛上并且能够测量cc的频率和提供与该频率有关的信息的设备，而文献us-a-6390996描述了安装在第一急救者的腕部的类似设备。

这类设备的一个主要缺点在于：它们向第一急救者所需的所有装置添加了额外的设备，从而在速度为决定患者的生存的关键因素的情况下，在cpr期间推迟了心脏按摩的开始。

此外，第一个设备使得救助更加复杂，因为必须将其设置在第一急救者的手与患者的胸膛之间，然而如果不是每个第一急救者都设置有这种设备，则所提及的第二个设备不允许两个第一急救者在按摩期间彼此容易地接替。

因此，一个主要待解决的问题在于：能够在不必采用额外的设备的情况下向第一急救者提供与cc的频率有关的信息，以免使第一急救者的任务更复杂。

在尝试解决该问题的过程中，文献fr-a-3000893教导了一种呼吸辅助仪器，其包括：气源例如机动化的涡轮，用于间歇性地向通气回路——该通气回路供给正经历cpr的患者——传送呼吸气；能够测量与传送代表气体的流量例如流速、压力等的参数的信号的测量装置；用于分析所述信号以及根据该信号推断是否正在执行心脏按摩——即，是否出现cc——并确定其频率的信号处理装置；用于显示cc的频率的显示屏。

现今，在实践中已发现利用这种类型的设备，在气体刚被传送给患者的时候并非总是能正确地检测cc的存在，因此篡改了对所述cc的频率的估计并且使得向第一急救者或全体救护人员的其他成员传递错误的信息。

技术实现要素：

因此出现以下待解决的问题：提出一种能够克服全部或部分上述问题或缺点的呼吸辅助仪器，具体而言提供这样一种呼吸辅助仪器：即使在cc的存在无法由所述仪器正确地检测的情况下也能够向第一急救者提供与所述cc的频率有关的可靠信息，并且在不必采用额外的设备的情况下做到这一点，以免使第一急救者的任务更复杂。

因此，解决方案在于提供这样一种呼吸辅助仪器，其包括：

-气源，该气源能够将呼吸气流传送至将要与患者连接的通气回路中，呼吸气流以产生并且保持多个气体压力水平(ph、pb)达预设时长的时间(dh、db)的方式被所述气源传送，

-测量装置，该测量装置能够并且被设计为测量代表气体流量并且选自气体的压力和气体流速的至少一个流量参数，并且传送代表所述流量参数的至少一个流量信号，

-信号处理装置，该信号处理装置被设计为并且能够，即，被配置为：

i)根据所述流量信号分析并且推断对所述患者执行的胸部按压的存在与否，

ii)在存在胸部按压的情况下确定所述胸部按压的频率值(f)，

iii)将所述频率值(f)提供给显示装置，

-以及显示装置，该显示装置允许显示对第一急救者有用的信息，尤其是胸部按压的频率值(f)或其它任何有用的数据或信息内容，

所述信号处理装置被设计为：当所述信号处理装置在所考虑的时长(dh、db)的一部分内未检测到胸部按压时，向所述显示装置提供经校正的频率值(fc)，所述经校正的频率值(fc)对应于在紧接着所述所考虑的时长(dh、db)开始之前确定的频率值(f)。

换而言之，所述气源配置成以多个气体压力水平(ph、pb)传送呼吸气流达预设时长的时间(dh、db)，并且本发明的仪器的运行基于以下原则：考虑了虚拟的胸部按压(cc)——也就是说在保持气体压力水平(ph、pb)的时长(dh、db)内虽然实际上执行了这类按压但未被检测到的cc，并且显示这些未被检测到的cc的频率的估计。具体地，当机械通气引起压力和流速信号的显著变化时，会掩盖实际的cc并且所计算的频率会出错。

根据本发明，因此，如果未检测到实际的cc，则添加虚拟的cc，以补偿由心脏按摩与机械通气之间的干扰——即，由气源(典型地为通气仪器所装配的机动化的微型鼓风机)供应气体与保持气体压力水平——所造成的信息丢失。

另外，通过估计虚拟的cc获取经校正的cc频率(fc)，以实际考虑该经校正的cc频率(fc)，并且显示经校正或虚拟的频率(fc)——其对应于在紧接着保持气体压力水平的每个时间段开始之前由所述仪器确定且优选存储在存储器内的频率值——而不是可能出错的实际频率(f)。

借助于本发明，在虽然执行了心脏按摩但仪器未检测到任何按摩的情况下利用对虚拟的cc的估计来获取经校正的cc频率能够给在被通气患者身上执行心脏按摩的第一急救者提供更好的引导，并且允许他或她确定的确保证了每分钟100次按压的最小频率，或者如果有需要则校正他或她施加按摩的方式，以便达到该最小频率。

视情况而定，本发明的仪器可以包括如下技术特征中的一个或多个：

-所述显示装置适合于在所考虑的时长(dh、db)的至少一部分内显示所述经校正的频率值(fc)。

-所述显示装置被设计为和/或被配置为直接或间接地显示频率。因此，所述显示装置可直接地，或者借助于频率值的图形化表示(例如条形图的形式等)或者借助于“太快”、“太慢”、“加速按摩”、“减速按摩”类型的指示或其它任何合适的说明性符号等来间接地显示一个(或多个)频率值。这向第一急救者提供了与他或她所执行的心脏按摩的有效性有关的非常有用的信息。

-所述显示装置被设计为和/或被配置为直接或间接地显示除了与频率相关的信息以外的信息。

-所述显示装置包括显示屏等，即显示器或数码屏幕，优选为触摸屏。

-气源传送呼吸气流并且保持所述气流的气体压力水平(ph、pb)达预设时长的时间(dh、db)，以使得：

a)将气体保持在高压(ph)下达第一时长(dh)，并且

b)将气体保持在低压(pb)下达第二时长(db)，其中：0<pb<ph，所述第二时长(db)继所述第一时长(dh)之后开始。

-所述气源保持所述气流的周期性地交替的气体压力水平(ph、pb)达预设的时长(dh、db)。

-第一阶段的第一时长(dh)小于4秒。

-第二阶段的第二时长(db)小于12秒。

-每个周期的总时长(dh+db)小于15秒，典型地小于8秒，典型地为约5秒。

-由气源传送的高压(ph)介于100与400mmh2o之间，优选介于150与300mmh2o之间，典型地为约200mmh2o。

-由气源传送的低压(pb)介于20与90mmh2o之间，优选介于30与70mmh2o之间，典型地为约40mmh2o。

-所述仪器包括控制装置，所述控制装置控制气源以便传送气流并产生压力水平(ph、pb)达预设的时长(dh、db)。

-所述控制装置操作所述气源以便以高压(ph)和/或低压(pb)传送气流。

-所述气源为机动化的微型鼓风机。

-所述测量装置包括流量传感器或压力传感器。

-所述信号处理装置配置为：当所述信号处理装置在等于所考虑的时长(dh、db)的10％至60％的时间内未检测到胸部按压时，向所述显示装置提供经校正的频率值(fc)。

-所述信号处理装置包括执行至少一个算法的至少一个微处理器。

-所述仪器包括过滤装置，该过滤装置配置为对代表来自于所述测量装置的流量参数的流量信号进行过滤，并且将经过滤的流量信号提供给信号处理装置。

-所述信号处理装置配置为分析经过滤的流量信号并且根据该流量信号推断对患者执行的胸部按压(cc)的存在与否。

-所述测量装置能够测量所述通气回路内的至少一个流量参数。

-所述信号处理装置被设计尤其是被编入程序(programmed)以将所述至少一个流量信号与代表被执行的心脏按摩的至少一个阈值——尤其是由所述仪器预设和/或存储在存储器尤其是信息存储装置中的阈值——进行比较。

-所述仪器还包括时长测量装置，所述时长测量装置可以——即，能够且被设计为——确定执行心脏按摩的时长。

-所述时长测量装置包括并入处理器内的计时器。

-所述显示装置还被设计为显示心脏按摩的时长。

-所述仪器包括被设计为并且能够存储数据的存储装置，优选为一个(或多个)存储卡，例如闪速存储器。

-所述信号处理装置配置为通过在给定的时长内计算胸部按压的数量与所述给定的时长之间的比值来确定胸部按压的频率值(f)；所得到的所述比值于是对应于cc的频率f。优选地，所述时长介于1至15秒之间，优选介于2至10秒之间，典型地为约4至8秒，例如6秒左右。

-所述仪器包括对在给定的时间段内检测到的胸部按压cc进行计数的装置，例如所述计数装置包括在所述时间段开始的时候被重置并且在所述时间段期间每当检测到新的cc时增加的cc计数器。

-所述计数装置通过向存储装置提供在给定的时间段内检测到的cc的数量而与所述存储装置协作。

-所述仪器包括电流供应装置，优选为一个或多个电池，优选为至少一个可再充电电池。所述电流供应装置对所述仪器的各个部件——尤其是显示屏、信息处理装置、测量装置等——进行供电。

-所述仪器包括开启和/或关闭所述仪器的运行的装置，例如开/关型的键、按钮等。

根据另一方面，本发明还涉及一种用于使处于心脏骤停的个人(即，患者)通气的方法，该方法包括如下步骤：

i)通过在处于心脏骤停的个人身上执行胸部按压来对所述个人进行心脏按摩，以及

ii)通过给予处于心脏骤停的个人来自根据本发明的呼吸辅助仪器的呼吸气流，优选与步骤i)同时使所述个人通气，由根据本发明的呼吸辅助仪器的气源以产生并且保持多个气体压力水平(ph、pb)达预设时长的时间(dh、db)的方式传送所述呼吸气流，

iii)利用根据本发明的呼吸辅助仪器测量代表气体流量并且选自气体压力和气体流速的至少一个流量参数，并且传送代表所述流量参数的至少一个流量信号，

iv)处理根据本发明的呼吸辅助仪器内的所述流量信号，以便根据所述流量信号推断对所述患者执行的胸部按压的存在与否，并且如果存在这种胸部按压则确定所述胸部按压的频率值(f)，以及

v)当所述信号处理装置在所考虑的时长(dh、db)的一部分内未检测到胸部按压时，优选在根据本发明的呼吸辅助仪器的显示装置(例如显示屏等)上显示经校正的频率值(fc)，所述经校正的频率值(fc)对应于在紧接着所述所考虑的时长(dh、db)开始之前确定的频率值(f)。

根据不同的情况，可直接或间接地显示频率。因此，可直接地，或者借助于频率值的图形化表示(例如条形图的形式等)或者借助于“太快”、“太慢”、“加速按摩”、“减速按摩”类型的指示或其它任何合适的说明性符号等来间接地显示一个(或多个)频率值。这向第一急救者提供了与他或她所执行的心脏按摩的有效性有关的非常有用的信息。

本发明的方法还可包括在本说明书中描述的全部或部分其它特征。

附图说明

现在将参考附图详细地描述本发明，在所述附图中：

-图1描绘了根据本发明的呼吸辅助仪器的一个实施例；

-图2为在不存在心脏按摩的情况下由呼吸辅助仪器记录的压力参数的示例；

-图3示出了根据本发明的由图1的呼吸机的控制装置所运用的算法的一个示例的运行。

具体实施方式

图1示例性地描绘了根据本发明的通气辅助仪器或医用呼吸机1的一个实施例。

呼吸机1包括将呼吸辅助气流(典型地为空气或富氧空气流)传送至通气回路2(也称为患者回路)中的机动化的微型鼓风机4，所述通气回路2包括借助患者接口3如呼吸面罩或插管将呼吸机1流体连接至患者20的呼吸道的一个或多个气体通道或管路。

气源4(典型地为机动化的微型鼓风机，也称为涡轮或压缩机)被控制装置控制以传送呼吸气流并间歇性地产生压力水平(ph、pb)达预设的时长(dh、db)。

机动化的微型鼓风机4装备有驱动叶轮的电动机，所述叶轮用于产生气流，该气流然后被传送至由一个或多个气体通道(如管道等)形成的患者回路的上游，所述一个或多个气体通道用于将气体传输直至患者20处。

气源4传送呼吸气流并且产生压力水平(ph、pb)达预设时长的时间(dh、db)。

通常，第一阶段的第一时长(dh)小于4秒，并且/或者第二阶段的第二时长(db)小于12秒。此外，每个周期的总时长(dh+db)小于15秒，典型地小于8秒，典型地为约5秒。

在每个周期的第一时长的第一阶段(dh)，以第一非零压力值或“高压ph”供应气体，而在继第一阶段(dh)之后开始的第二时长的第二阶段(db)，以第二非零压力值或“低压pb”供应气体，高压ph高于低压pb，也就是说0<pb<ph。

优选地，由气源传送的高压(ph)介于100与400mmh2o之间，优选介于150与300mmh2o之间，典型地为约200mmh2o。

类似地，由气源传送的低压(pb)优选介于20与90mmh2o之间，优选介于30与70mmh2o之间，典型地为约40mmh2o。

然后控制装置控制气源以便传送气流并产生压力水平(ph、pb)达预设时长的时间(dh、db)。

根据另一实施例(未描述)，微型鼓风机4可由连接至气体管道——尤其是以布置在医院大楼的墙壁上的墙壁出口为末端的气体管道——的另一气源例如阀代替，并且以几巴的绝对压力——典型地为约barabs左右——供应呼吸气，例如空气或氧气。

此外，在图1的呼吸机1中，还设置有测量装置6，该测量装置能够测量代表气体流量的至少一个流量参数——典型地为被呼吸机吸入的气体的压力或流速，并且传送代表测得的所述至少一个流量参数的至少一个流量信号。

例如，气流参数为通气回路2中的气体的压力，并且测量装置6包括压力传感器，该压力传感器的压力表接头(pressuretapping)设置在所述回路2中以便在该处测量流过该回路中的压力。

在图1的实施例中，压力表接头6远离呼吸机布置。然而，根据所考虑的实施例，也可以如呼吸机1中那样远离地布置。

一旦已获得一个或多个气流参数测量值，就通过信号处理装置5分析相应的流量信号例如流速或压力信号，该信号处理装置于是可以检测该处的胸部按压或cc，并且因此推断患者20处于接受心脏按摩的过程中，并且由此还确定所述cc的频率f。优选地，如下文所述对信号进行过滤。

信号处理装置5包括例如可编程微处理器8，该可编程微处理器8尤其带有如下文特别是参考图3所述的处理算法。

更具体而言，信号处理装置5能够并且被设计为(也就是说被配置为)将流量信号与代表被执行的心脏按摩的一个或多个阈值——也就是说对应于对患者20执行的过程中的cc——进行比较。这些阈值由包括存储器例如闪速存储器的存储装置12记录。这些阈值可以是数值、值表、曲线等。

该仪器还包括过滤装置，例如根据存储器中保存的信号的最新值计算滑动平均值。具体地，胸部按压有利地通过对以滑动平均值的差值的形式存在的压力和/或流速信号进行过滤而发现。因此，对于同一个压力或流速、信号，例如可计算在10至100ms的时长——典型地为25ms——上的“较大的”滑动平均值以及在50至300ms的时长——典型地为150ms——上的“较大的”滑动平均值。从较小的滑动平均值减去较大的滑动平均值，例如从而使得能够揭露以经过滤的信号的形式存在的所述信号中的变化。当该经过滤的信号超过阈值时，于是检测到胸部按压cc。

换而言之，根据本发明，仪器的运行优选基于经过滤的流量信号值——尤其是经过滤的压力或流速值——的使用。

一旦检测到这些值，则然后可通过包括在信号处理装置5中的计数装置按顺序对cc进行计数，由此通过在特定的时长内计算胸部按压的数量与所述时长之间的比值来检测心脏按摩的频率值。优选地，所述时长介于1至15秒之间，优选介于2至10秒之间，典型地为约4至8秒，例如6秒左右。

一旦通过信号处理装置5估算出心脏按摩的频率f，则可通过引入虚拟cc补偿由在时长(dh、db)开始和结束时发生的压力和流速中的较大变化所掩盖的实际cc来修正该频率值，并在仪器1的显示屏7等上显示考虑了这些被掩盖的(也就是说未被检测到的)cc的经校正的频率值fc，以便确定最适当的频率信息来向第一急救者显示。

换而言之，信号处理装置5被设计为，也就是说被配置为：当信号处理装置5在被认为是对经过滤的流量信号进行处理的所述时长(dh、db)的一部分内未检测到胸部按压时，向显示装置7提供经校正的频率值fc，该经校正的频率值fc对应于在紧接着给定的时长(dh、db)——所述给定的时长(dh、db)对应于呼吸机1的微型鼓风机4供应呼吸气并且产生压力水平(ph、pb)的时长——开始之前所确定的频率值f。

于是代替由于未检测到特定的cc而本身错误的实际频率，将该经校正的频率值fc显示在呼吸机1的显示屏7上。

因此，在每段时长(dh、db)开始时，对于包含在所述时长(dh、db)内的特定时间(th、tb)——例如占所述时长(dh、db)的10％至60％，典型为30％(尤其是0<th<dh且0<tb<db)，如果经过了对应于所计算的频率的时间段而未检测到实际的cc，则允许仪器1记录虚拟的胸部按压。

这于是避免了由于检测的缺失所引起的对心脏按摩的频率的过低估计。

此外，如果记录了虚拟cc，则在预定的时长——例如介于50至350ms之间，典型地为120ms——内阻止对新的实际cc进行检测，以避免对该胸部按压进行两次计数，一次是以虚拟cc的形式，一次是以实际cc的形式。特别地，当人工地进行心脏按摩时，尤其是当按摩的频率并不完全规律时，实际cc可能略微晚于所计算的频率所预期的时间。如果发生这种情况，并且如果实际cc已通过虚拟cc进行了计数，则实际cc必须不再被考虑，因为如果被考虑，则按摩的频率将被过高估计。

根据本发明的仪器1通过给第一急救者提供频率信息内容——例如频率的数值，或“过快”、“过慢”等类型的指示——来向他/她提供帮助，所述频率信息将给他/她提供与他/她所执行的心脏按摩的有效性有关的非常有用的信息。该频率信息被显示在显示装置7例如屏幕或显示器上。

此外，还可提供时长测量装置——例如并入处理器8内的计时器——来测量执行心脏按摩的时长。该时长然后将被传输给显示装置7以显示心脏按摩的该时长以供救护人员留意，从而立即向他们提供另一条重要信息。

呼吸机1还可包括“节拍器”类型的功能，用于帮助救护人员以给定的速率执行心脏按摩。

呼吸机1还包括例如由聚合物制成的刚性外壳或壳套，所述刚性外壳或壳套封装/合并了上述装置与元件——特别是微型鼓风机4、信号处理装置5——中的全部或某些，包括微型鼓风机、存储装置、显示装置7、通气回路2的至少一部分等。

呼吸机1由一个或多个电池供电，所述一个或多个电池可由或不可由其所装备于的应急车辆的电源、或者由总输电线进行充电，从而处于可高达约230v的电压下。

图2为在不存在心脏按摩的情况下，随着时间测得的压力参数的记录的示例。该记录利用由airliquidemedicalsystems销售的monnalt60通气仪器获得。

图2示意性地描绘了气体压力水平分别保持在ph和pb的时长dh和db，以及分别包含在所述时长dh和db内的时间th和tb，如果经过了对应于所计算的频率的时间段而未检测到实际cc，则在所述时间th和tb内允许仪器1记录虚拟胸部按压。

图3中的流程图示出了可在根据本发明的呼吸机1的信号处理装置5内运行的算法的操作。

如图可见，呼吸机1首先以施加压力水平ph开始(步骤30)。如果从压力水平ph的起点开始经过的时间短于时间th(步骤31)，则呼吸机1检查是否检测到实际cc(步骤32)。如果检测到了，则直接记录这些cc以用于频率计算(步骤34)。如果未检测到，则添加虚拟cc(步骤33)以在频率计算(步骤34)中进行考虑并且补偿由机械通气所掩盖的实际cc。如果从压力水平ph的起点开始经过的时间长于时间th(步骤31)，则仅记录实际cc以用于频率计算(步骤34)。

如果从压力水平ph的起点开始经过的时间短于时长dh(步骤35)，则呼吸机1继续施加压力水平ph(步骤30)。如果不是如此，则呼吸机施加压力水平pb(步骤36)。如果从压力水平pb的起点开始经过的时间短于时间tb(步骤37)，则呼吸机1检查是否检测到实际cc(步骤38)。如果检测到了，则直接记录这些cc以用于计算频率(步骤40)。如果未检测到，则添加虚拟cc(步骤39)以在频率计算(步骤40)中进行考虑并且补偿由机械通气所掩盖的实际cc。如果从压力水平pb的起点开始经过的时间长于时间tb(步骤37)，则仅记录实际cc以用于频率计算(步骤40)。

如果从压力水平pb的起点开始经过的时间短于时长db(步骤41)，则呼吸机1继续施加压力水平pb(步骤36)。如果不是如此，则呼吸机施加压力水平ph(步骤30)，以此类推循环地进行。

另外，对压力、或流速、信号的永久监控可以通过常规的信号分析——例如过滤或模式识别——来检测心脏按摩。一旦检测到按摩，则可以通过同样常规的信号处理技术来计算频率。

还可以显示自按摩开始以来的时长。由此可通过处理器对按摩进行计时。

根据本发明的呼吸辅助仪器可以是便携式的并设置有提手等。

出于机动性的目的，所述至少一个气源可为典型地安装有校准器的涡轮和/或压缩气缸。

根据本发明的呼吸辅助仪器尤其很适于由第一急救者——例如急救车服务的医生、消防队员、护士等——使用，以在处于心脏骤停的个人(即，患者)在被所述第一急救者执行心脏按摩的情况下经受胸部按压(cc)的时候使该个人通气。