专利名称：检测患者自发的呼吸努力的装置和方法
技术领域：
本发明涉及为患者提供换气治疗的装置和方法。一般而言，本发明涉及检测患者呼吸努力的装置和方法，以便及时地给患者提供适当的换气压力支持。
背景技术：
有换气困难的患者常常要戴呼吸器。呼吸器是一种设计用来提供为将气体移入和移出肺部而身体必须作的全部或者部分功的机械装置。呼吸器通过一组称为“患者呼吸回路”的柔性管输送可吸入的气体给患者，并且带走从患者呼出的气体。
在很多情况下，患者通过一个“患者/呼吸回路界面”连接到患者呼吸回路。患者/呼吸回路界面可以包括多种的装置中的任何一个，这些装置可以与患者的脸和/或头产生密封，以便从呼吸器发出的呼吸气体通过患者呼吸回路提供到患者的呼吸通道，而且不会泄漏到大气。患者的“呼吸通道”可以包括提供在患者的肺和患者/呼吸回路界面例如鼻通道、嘴或者咽喉之间联系的任何通道。例如，很多患者/呼吸回路界面包括覆盖患者的鼻通道和/或嘴的面罩。其他的界面包括患者戴的头盔，在患者呼吸回路和患者的头和/或脸之间产生密封。
在诸如深切护理等特定情况下，与呼吸器连接的患者能够通过浅呼吸进行呼吸，但是自己不能完成良好的呼吸循环，要不就是需要特别努力的呼吸。在这些情况下，呼吸器仅仅提供患者增加呼吸循环所需的必要额外换气支持。患者要呼吸的企图“触发”呼吸器，然后呼吸器仅仅提供为完成吸气必需的压力支持。当患者开始呼吸循环的呼气阶段时，呼吸器停止吸气压力支持，并“循环”呼吸器以提供呼气呼吸支持。
已知的呼吸器和呼吸回路包括多种流量和压力传感器，这些传感器产生检测患者呼吸努力的信号，并且使呼吸器输送给患者与这些努力同步的呼吸。在已知的装置中，流量和/或压力传感器放置在患者呼吸回路中、患者/呼吸回路界面中或者呼吸器中。这些传感器可以包括风速计、超声波的或者压差流量传感器。这些传感器总是位于患者/呼吸回路界面的呼吸器一侧。每当患者通过患者呼吸回路以及患者/呼吸界面和呼吸器连接时，这些传感器将起作用。然而，利用这些装置，如果呼吸器传送正的气道压力而面罩不慎被逆向推向患者，传感机构将识别造成的流量或压力变化并将其解释为患者试图循环呼吸到呼气。这种错误的识别归因于不慎的面罩压迫导致的面罩压力的增加。另一方面，如果在呼吸的呼气阶段发生回路泄漏，传感机构将识别造成的流量和压力变化并将其解释为患者试图触发呼吸。最坏的情况下，协助换气的传送会变成反对患者自发呼吸努力。无论如何，这样的错误判断导致呼吸器和患者呼吸努力之间的不同步，最终减少提供给患者的协助。同时，泄漏能够发生在呼吸回路、患者/呼吸回路界面和/或呼吸器的任何地方，常见的泄漏位置在患者/呼吸回路界面和患者之间，典型地是在面罩和患者脸部的结合处，或者头盔与患者头部的结合处。为了减轻这些人为现象以及适应患者呼吸程度、频率的变化，提供看护者必须根据患者的活动和需要调整触发器阈值的灵敏度。因此，通常希望提供一种及早和准确检测患者触发和循环的的装置和方法，以便可以在适当的时间适宜地将合适的呼吸器支持阶段传送给患者。更特别地，希望区分由于回路泄漏或者错误的患者触发和循环导致的呼吸回路压缩引起的流量和压力的变化与真的患者努力呼吸。这样改进的方法或装置将会促进呼吸器和患者之间的同步，并最终提供改进的呼吸器支持。
另一传感器类型或装置用于计数没有插管的患者的呼吸次数或者没有呼吸的次数，例如用于结合睡眠窒息观察或者窒息检测来防止婴儿突然死亡。这些传感器的例子包括检测胸廓的移动的热敏流量传感器或者体积描记传感器。当这些连接在患者上用来监护呼吸发生的传感器，它们的反应往往很慢，需要几十或者几百毫秒来测量呼吸的发生。已经公认触发机械换气协助机构的延迟可以引起患者呼吸工作的有害的增加或者极端的呼吸不同步，这可以引起呼吸器与患者呼吸努力的对立。患者自发呼吸企图的检测和机械换气协助机构的运用之间长时间的延迟，使这些窒息或呼吸检测传感器不适合于无插管患者机械换气支持机构的同步。
发明内容
通常，本发明利用布置的传感器来监视患者呼吸通道内的流量和/或压力变化，这可以包括鼻通道、嘴、咽喉等等。依照下面叙述的监视患者呼吸通道内的流量和/或压力的变化装置和方法，提供了真的患者的企图呼吸的准确测定，以便换气支持可以在恰当的时间恰当地传送给患者。本发明的方法和装置特别地用于区别患者对机械吸气呼吸支持的错误的患者触发。这些触发包括但不限于那些由患者呼吸回路引起的泄漏，以及患者/呼吸回路界面和患者之间的泄漏，这些触发同真的患者的呼吸企图相区别。本发明的方法和装置还将由呼吸回路的压缩导致的错误检测与真的患者的呼气循环相区别。本发明的一个装置中，患者/呼吸回路界面适合于在患者的呼吸通道和呼吸回路之间提供紧密的连接。传感设备至少部分地布置在患者的呼吸通道来传感通过呼吸通道的气流。一个控制器，基于所传感的通过患者呼吸通道的气流，给患者提供与真的患者呼吸企图同步的呼吸支持。
这个装置可以进一步包括一个转向或者调节装置，引导呼吸器气体离开传感装置或是使对气体流入患者呼吸通路没有帮助的呼吸器气流的混淆副作用最小化。这个装置可以包括一个位于面罩和患者鼻通道之间的遮挡件。当气体流进面罩，遮挡件方便地转向并调节接近传感器的气流，这样消除了潜在的传感器错误读数。遮挡件和传感器一起促成改善真的患者呼吸努力检测。通过这个装置，患者的呼吸企图将导致患者呼吸通道内的呼吸气体流量的变化，其受传感器检测并导致给患者换气支持。
在另一个例子中，本发明的装置包括一个面罩，该面罩适合于提供在患者的鼻通道和呼吸器呼吸回路之间的紧密连接。按照这个例子，设置压差传感器来监视鼻通道内压差的变化。患者回路内的泄漏、患者呼吸回路和患者之间的泄漏引起的流量或者压力的差异，通常不会导致指示患者呼吸通道内的流动逆转的患者呼吸通道内的压差的变化。同样地，这些事件不会导致呼吸器支持的错误的变化。
按照本发明方法的一个例子，利用至少部分设置在呼吸通道内的传感设备测量患者呼吸通道内的气流。基于测得的通过患者呼吸通道的气流，为患者提供呼吸支持。传感器可以包括压差传感器。相应地，压差的变化表示由患者的企图呼吸引起的流量变化。检测到测得的压差指示气流开始进入鼻腔通道，触发吸入支持，而检测到测得的压差指示气流离开鼻通道，循环呼吸器到呼气支持。
然而，这个方法并不仅限于使用压差传感器。另一个例子中，一个传感器测量患者呼吸回路或者呼吸回路界面中的压力，气道下文成为气道压力。这样一个传感器一般地与诸如GE Healthcare Engstrom呼吸器等的呼吸器协作，在本发明中其可以作为一个多余的传感器，当传感器检测到鼻腔通道内的气流失败时或是在鼻腔通道内的气流被诸如黏液等物完全阻塞的情况下来触发自发换气。除了作为鼻通道内的流量传感器，该传感器还用来探测患者的吸气和呼气阶段。这种情况下，测量的气道压力的减少与测量的朝向患者的呼吸通道内的流量变化结合，指示真的患者的吸入企图。如果上述情况发生，呼吸器被触发以给患者提供吸气支持。测量的气道压力的减少与测量的远离患者的呼吸通道内的流量变化结合，指示错误的触发，例如大的泄漏或者患者呼吸通道或者患者/呼吸回路界面的断开。这样的事件不会触发换气支持。相应地，测量的患者呼吸通道内的气道压力的增加，与测量的远离患者的流量变化结合，指示真的患者的呼气企图。如果上述情况发生，循环呼吸器以给患者提供呼气支持。测量的患者呼吸通道内的气道压力的增加，与测量的朝向患者的流量变化结合，表示错误的触发，例如在患者/呼吸回路界面上的外部压缩。这种事件不会循环呼吸器提供呼气支持。
本发明的这些和其他方面和优点将在下文描述。
本发明的优选实施方案和最佳实施方式将会在下文参考附图描述，其中图1是患者戴的包括遮挡件的面罩的侧面视图。
图2是沿图1中面罩的2-2线的后视图。
图3是沿图1中3-3线的正视图。
图4是描述本发明方法的一个实施例的步骤的流程图。
图5本描述本发明方法的另一个实施例的步骤的流程图。
具体实施方方式在下面详细叙述的本发明优选实施方案中，提供了一种检测自发呼吸努力的装置和方法。可以理解，附图和说明书被认为是本发明原理的范例，其更具体地由附加的权利要求限定。
参考图1，显示了检测通过患者呼吸回路12接收呼吸器支持的患者11真的自发呼吸努力的装置。呼吸回路12通过患者/呼吸回路界面与患者11连接，患者/呼吸回路界面在这个实施例中显示为一个面罩10，其适合于正的气道压力换气。面罩10适应于在患者的呼吸通道之间提供紧密的连接，如图1所示，所述呼吸通路包括患者鼻通道20和呼吸回路12。按照已知的装置，面罩10和呼吸回路12如此设置以提供呼吸气体从呼吸器14到患者11的流动。面罩10和呼吸回路12也适应于将呼出的气体从患者11带走以便排出。本领域技术人员可以知道，本发明也可以适用利用不同患者/呼吸回路界面的装置，例如头盔。本发明也可以适用输送呼吸气体给患者不同呼吸通道的装置。
参考图2，遮挡件22位于面罩10的进口24和患者的鼻通道20之间。遮挡件22可以如图2所示的那样弯曲，以便与面罩10一致。遮挡件22配置在面罩10内部，以便通过呼吸回路12输送的呼吸气体在进入面罩10时被偏转，以便不直接冲击到流量传感器上，但是当进入患者鼻通道20时仍然允许气流的测量。按照所示的装置，输送给面罩10的呼吸气体被偏转到遮挡件22的周围，这样通过遮挡件22和面罩10之间的开口25间接地输送给鼻通道20。
参考图1和图3，一个传感器至少部分地配置在患者11的鼻通道20。在所示的实施例中，传感器28包括压差传感器28，然而本领域技术人员可以知道，按照下面提供的本发明的装置和方法，可以利用不同类型的压力和/或流量传感器来实现本发明的目标，例如风速计。
如图1和3所示，设置压差传感器28来测量沿患者11的鼻通道20的压差变化。在所示的实施例中，压差传感器28包括两对鼻插管30、32，在每个鼻通道20中各设置一对。每一对鼻插管30、32包括一个上插管34和下插管36，其沿鼻通道的长度方向彼此相互偏置。每一个上插管34和每一个下插管36共同地插入各自的压缩空气管路33、35，上述压缩空气管路通向传感设备38。理想地，压缩空气管路33和35是锁闭的(keyed)(未示出)以便当连接到传感装置时，它们不能被调换，因此防止了呼吸阶段检测的错误。传感装置38可以位于呼吸器14内或者也可以不位于呼吸器14内，但是与呼吸器14关联的电路(未示出)电连通。通过电路，传感装置38及时地从连接上插管34和下插管36的相应的压缩空气管路33、35获得同时的压力测量，然后传送该压力测量给通风机呼吸器14或者中间控制器或比较器。
此外，一旦呼吸器设置完毕并初始化，包括吸气和呼气阶段的呼吸器检验呼吸可以用于施加进出鼻通道的流动。已知的检验呼吸产生的流动方向可以用于关联和确认所测压差下的鼻通道内气流的方向。
已经发现当用于有部分地阻塞鼻通道的患者时，所示的双鼻插管压差传感器装置特别有益。例如，如果一个人的鼻通道被阻塞，位于另一个鼻通道的插管仍旧能够正常地工作。
参考图4，按照本发明的方法的一个实施例，在步骤42，传感装置38及时地由呼吸器14或者控制机构同时地测量患者11在每一个上插管34和下插管36的鼻通道20的压力。因为上插管34和下插管36位于患者11的鼻通道20，患者11的真的呼吸企图将导致插管34、36内压力的不同变化。例如上插管34的压力变化可以比下插管36的压力变化大，反之亦然。相应于呼吸流动的翻转，上插管34和下插管36之间的压差的符号翻转表示患者呼吸循环的吸气或者呼气阶段的开始。
另外，患者呼吸回路12的泄漏，以及患者11和面罩10之间的泄漏，只要全部的压力变化没有引起患者吸气的停止，将不会影响在传感装置38的压差的符号，患者鼻通道内的气流可以下降，但是将继续流向同一个方向。例如，患者呼吸回路12的泄漏可以改变鼻通道20内的整个压力，然而通过插管34、36测量的压差的符号将保持不变。这样将没有检测到被测压差的符号上的变化。
在步骤44，比较在传感装置38获得的测量结果。只要微分测量结果保持同一符号，正的或者负的，或者大体上相等，患者11没有真实地试图吸入或者呼出，换气支持保持在患者呼吸的当前阶段。其后，这个过程以周期的、预定或者所选的间隔重复。但是，如果测量结果本质上不同，检测到符号变化，认识到了压差的变化，则在步骤46，呼吸器14及时地更新患者呼吸的呼吸增加的阶段。
参考图5，描述本发明方法的另一个例子。按照上面描述的装置，确定了在患者呼吸回路或者呼吸回路界面上，一个或者多个大的泄漏或者在这些元件之间的大的断开可以引起在患者呼吸通道内的气道压力的快速下降，从而导致无意的压差符号的变化的检测。同样地，如果患者/呼吸回路界面被压缩，例如，逆着患者的脸部，患者呼吸通道内的气道压力能够快速增加并发生一个相似的无意的符号变化的检测。这些错误的患者呼吸阶段的检测触发负面地影响患者呼吸企图和换气支持之间的同步。然而按照本发明的方法，图5描述的实施例，这些缺点被克服。
参考图5，通过本申请可以知道，通过观察和比较患者呼吸通道内的压力/流量的变化方向，并比较这个变化和和气道压力的变化，区别患者的真实的呼吸意图和对患者/呼吸回路界面的假的干扰、泄漏和/或患者11呼吸气流中的断开是可能的。气道压力是一个通常被监视的换气参数，其为患者11决定适合的呼吸器设置、确保适当的呼吸器输送，并提供检测逆换气事件的手段。
参考图5，按照本发明方法的一个实施例，在步骤50，传感装置38及时地通过呼吸器14或控制机构同时测量患者11鼻通道20内在每一个上插管34和下插管36的压力，以及气道压力。因为上插管34和下插管36位于患者的鼻通道20内，患者11真实的呼吸企图将引起插管34、36内的压差变化。只要上插管34位于鼻通道内，以及下插管36虽然位于呼吸界面内，但是临近鼻通道，这种变化也可以被检测到。
在步骤52，由传感装置38得到的测量结果与先前的测量结果的数据进行比较。如果测量结果没有改变符号，或者大体上相等，患者11就没有做出新的吸气或者呼气的企图，换气支持的阶段就不会变化。这个过程随后以周期的、预定或者所选的间隔重复。
然而，如果测量结果本质上不同并且符号已经改变，则进一步在步骤58、60测定气道压力是在上升还是在下降。如果气道压力在上升，在步骤62、64分别测定患者鼻通道20内的压差接近患者是较高还是较低。如果如果接近患者的压差较低，在步骤62，检测到的气道压力变化被忽略，因为这样的变化很可能是由于呼吸器产生的增加的支持压力，以提供吸气支持，或者提供患者/呼吸回路界面、或者面罩10的压缩。这些事件导致气道压力比肺的压力高，从而引起临近患者的较低压力。然后这个过程以周期的、预定或者所选的间隔重复。如果，在步骤64，临近患者的压差较高，呼吸器循环以给患者11提供呼气支持。这种情况与患者企图通过患者肺的自发压力增加呼气大于气道压力(从而导致接近患者的较高的压差)是一致的，并将气体推进患者呼吸回路(说从而导致上升的气道压力)。
可选择地，如果气道压力下降，在步骤60，在步骤66进一步测定临近患者的压力是否较低，或者在步骤70进一步测定临近患者的压力是否较高。如果临近患者的压力较高，在步骤70，此事件将会被忽略，因为很可能是由于呼吸器产生的减小的支持压力，以提供呼气支持，或者是由于在患者/呼吸回路界面或者患者呼吸回路大的泄漏或者断开。换气支持模式保持当前的呼气支持阶段。然后这个过程以周期的、预定或者所选的间隔重复。如果临近患者的压力较低，在步骤66，呼吸器被触发以给患者提供吸气支持。这种情况与患者企图通过患者肺的自发压力增加吸气低于气道压力(从而导致临近患者的较低的压差)一致，以及从患者呼吸回路吸出气体(从而导致下降的气道压力)。
可以进一步认识到，来自患者呼吸回路10的或者在流量传感器定向的呼吸气体的流入，可以不被希望地引起鼻通道20内的压差测量的第二次测量的假象。通过本发明可以认识到，这样的在鼻通道20内的压差测量的假象可以通过转移呼吸气体消除，以便呼吸气体不直接流向微分流动传感器。在所示的特别的实施例中，转向呼吸气体的装置包括遮挡件22。此外，如图3所示，如果插管36位于呼吸回路界面，呼吸器偏斜气流直接冲击在插管36的开口但是不进入患者呼吸通道，这能够引起压差测量的假象。在这种情况下，给插管36选择一个小的孔可以减小或者消除这些流动诱发的压差测量假象。
通过本发明的装置和方法，准确识别患者呼吸的企图以及给患者11有效呼吸器支持是可能的。所描述的装置和方法克服了当前检测系统不能准确确定在呼吸回路中，代表真实呼吸意图的压力变化，或者更不能确定压力的变化是否是由于泄漏或者其它无意的换气传送事件导致的。本发明的装置和方法提供了早期的和精确检测患者的呼吸意图，以便压力支持可以在需要的时间方便地输送给患者。本发明的装置和方法进一步允许呼吸器和患者之间的同步，并最终提供改进的呼吸器支持。
虽然本发明可以通过很多不同的形式实施，而附图和说明书仅详细地描述了本发明一个优选的实施例。但这并不意味着将本发明宽泛的实施方式限制在所详细描述的实施方式。
权利要求
1.一种检测通过患者呼吸回路接收换气支持的患者自发的呼吸努力的装置，该装置包括患者/呼吸回路界面，该界面适于在患者的呼吸通道和呼吸回路之间提供紧密的连接；传感装置，该传感装置至少部分地位于患者的呼吸通道内并且设置为传感通过呼吸通道的气体流量；以及控制器，该控制器基于所传感的通过患者呼吸通道的气体流量，使提供给患者的呼吸支持与患者真的要呼吸的企图同步。
2.如权利要求1的装置，进一步包括使直接流在传感装置处的换气气流转向的装置。
3.如权利要求1的装置，其中传感装置包括一个设置用来传感沿患者呼吸通道压差的压差传感器。
4.如权利要求3的装置，其中压差传感器包括至少两个彼此相对偏置的鼻插管，并且其至少一个设置在患者呼吸通道内。
5.如权利要求4的装置，其中压差传感器包括两对鼻插管，在患者的每一个鼻孔里各设置一对，其中每一对鼻插管包括两个彼此相对偏置的鼻插管。
6.如权利要求5的装置，其中每一对鼻插管包括一个上鼻插管和一个下鼻插管，其中相应的上鼻插管插入一个共同压缩气体管路并且相应的下插管插入一个共同压缩气体管路。
7.如权利要求6的装置，其中压缩空气管路被区别地锁闭，以防止管线不适当的连接到呼吸器。
8.如权利要求4的装置，其中压差传感器包括设置在各鼻孔中并连接到共同压缩气体管路的两个上鼻插管、设置在患者呼吸通道外面因此形成相对于上插管的偏置并连接到共同压缩气体管路的下插管。
9.如权利要求8的装置，其中共同压缩气体管路被区别地锁闭，以防止管线不适当的连接到呼吸器。
10.如权利要求4的装置，其中插管包括一个孔，这个孔小得足以当气流在孔上受引导时，由压差传感器测得的压差大体上保持不变。
全文摘要
一种检测通过呼吸回路(12)接收换气支持的患者(11)自发的呼吸努力的装置和方法。患者/呼吸回路界面(10)适应于在患者(11)的呼吸通道(20)和呼吸回路(12)之间提供紧密的连接。传感器(28)至少部分地设置在患者(11)的呼吸通道(20)中并且设置用来传感通过呼吸通道(20)的气体流量。这种单独的或附加到气道压力测量的装置和方法，促成对非插喉患者呼吸努力的可靠兼快速的检测，促进患者呼吸的有效扩张。
文档编号A61M16/00GK1973766SQ20061017286
公开日2007年6月6日 申请日期2006年11月22日 优先权日2005年11月22日
发明者M·S·德利斯尔, R·Q·塔姆, D·P·L·巴瑟 申请人:通用电气公司