从麻醉呼吸机到患者的多种麻醉剂的输送的调节的制作方法

专利名称：从麻醉呼吸机到患者的多种麻醉剂的输送的调节的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及通过麻醉呼吸机输送挥发性液体麻醉剂的领域。更特别地，本发 明涉及当多种麻醉剂存在于通过它的气道流体连接于患者的麻醉呼吸机的呼吸回路中时， 麻醉呼吸机中的控制方法和系统。
背景技术：
在麻醉期间，通常为患者提供包含一氧化氮(nitrous oxide)、氧和麻醉剂的 气体混合物。一般地，挥发性麻醉剂氟醚(desflurane)、安氟醚(enflurane)、异氟烷 (isoflurane)、氟烷(halothane)或者七氟醚(sevoflurane)之一是所采用的麻醉药。在 常温下，这些全部是液体。因此，实施给患者的液体挥发性麻醉剂通过它的气道被汽化在流体连接于麻醉呼 吸机的呼吸回路的麻醉汽化器中，诸如麻醉机。所述汽化的麻醉剂被传送到具有被适当控 制的新鲜气流的呼吸回路。也将患者通过适当的管路(tubing)流体连接于所述呼吸回路。所述麻醉呼吸机的呼吸回路通常(经济的原因)被操作，以便患者再次呼吸在C02 吸收器中已经去除了 C02之后的呼出气体，而吸入气体中的02水平通过在所述呼吸回路中 补充后者来调节。以上所提到的新鲜气流被保持为比来自和前往所述呼吸回路的患者气流 弱很多。因此如下被确保仅最小量的液体麻醉剂从麻醉呼吸机排出，例如到气体排出系统 (evacuation system)0混合不同的麻醉剂是试图避免的，因为其药理学叠加效应仍然没有被完全地理解 并且可能从一个患者到另一个患者而变化。例如在US6，289，891中，公开了避免在麻醉呼 吸机的麻醉汽化器中混合不同麻醉剂的安全系统。然而，在麻醉呼吸机的某些操作条件下，还是可能发生不止一种麻醉剂存在于呼 吸回路中。例如，麻醉呼吸机可以包括多个麻醉汽化器。在从麻醉呼吸机的两个麻醉汽化 器输送的两种不同的麻醉剂之间切换时，例如在转变阶段可能存在多种麻醉剂，每个麻醉 汽化器输送不同的麻醉剂。例如，可以在麻醉剂的诱导阶段期间，从第一麻醉汽化器提供第 一麻醉剂。随后，为了维持由第一麻醉剂所建立的麻醉水平，第二麻醉剂可以被输送给呼吸 回路并且从那里自第二麻醉汽化器到患者。这也可能是期望的，如果患者显示出不能忍受 某种麻醉剂的症状，例如，由于过敏反应。在像这样的情况下，多种麻醉剂可以存在于呼吸 回路中，至少一定的时间，例如在用进入到呼吸回路的弱的新鲜气流操作麻醉呼吸机时。通常，为了避免多种麻醉剂存在于呼吸回路中，后者可以被冲刷用于尽可能快地 从那里去除所有的麻醉剂。然后将提供相当高的气流给新的麻醉剂，以给呼吸回路补充新 的麻醉剂。因此，在该冲刷和补充过程期间，患者将不会显著地失去(loose)麻醉的深度， 因为在患者的血液中溶解了充足的麻醉剂用作补给站(depot)，直到向患者提供新的麻醉 剂。另一方面，已经被冲刷并补充了新的麻醉剂的呼吸回路，将接收一定量的累积的麻醉 剂，该麻醉剂来自具有包括从患者的血液溶解的麻醉剂的呼出气体的患者。这包括先前的 麻醉剂，由此在冲刷和补充过程之后，呼吸回路中其浓度将再次增高一定的时间，直到先前的麻醉剂从呼吸回路中被洗掉或者最终被患者消耗。因此，从供应给患者的一种麻醉剂到 另一种麻醉剂的改变，可能是费时的且引入呼吸回路中不知道或不期望的多种麻醉剂的混 合。加速去除先前的麻醉剂的一个方式是规则地重复冲刷和补充过程。然而，从经济的视 点，冲刷和补充过程是不期望的，因为在这样的过程期间，从麻醉呼吸机到其排出浪费了大 量的麻醉剂。另外，如果例如由于人为因素，同时激活不止一个汽化器的安全锁被超驰 (overridden)，也可能出现几种麻醉剂的混合被输送给患者。所以，存在改进用于提供或者调节呼吸回路中的多种麻醉剂的系统和/或方法的 需求，例如无需损害患者的安全。因此，改进的麻醉呼吸机将是有利的，并且特别地，关于在其呼吸回路中的多种麻 醉剂，允许提高的灵活性，和/或成本效益，和/或患者安全的麻醉呼吸机是有利的。

发明内容
因此，本发明的实施方式优选地寻求通过提供根据所附的权利要求书的方法、系 统以及计算机程序单独地或以任何结合的方式，缓和、减轻或者消除一个或多个本领域中 的不足、缺点或者问题，诸如以上所标识出的。根据本发明的一个方面，提供了调节麻醉呼吸机的呼吸回路中的多种麻醉剂的方 法。该方法包括通过控制所述呼吸回路内的再呼吸气体和新鲜气体的比率、或者通过控制 再呼吸的辅助麻醉剂和主麻醉剂的比率，来将至少一种增加到所述呼吸回路的主麻醉剂调 节至所述主麻醉剂的设定剂量，并且将至少一种存在于所述呼吸回路中的辅助麻醉剂调节 到所述辅助麻醉剂的剂量，所述辅助麻醉剂的剂量等于或少于定义的所述辅助麻醉剂的剂 量。根据本发明的另一方面，提供麻醉呼吸机中用于调整所述麻醉呼吸机的呼吸回路 内的多种麻醉剂的系统。该系统包括单元，该单元被配置用于通过控制所述呼吸回路内的 再呼吸气体和新鲜气体的比率，或者通过控制再呼吸的辅助麻醉剂和主麻醉剂的比率，来 将添加到所述呼吸回路的至少一种主麻醉剂调节到所述主麻醉剂的设定剂量，以及将至少 一种存在于所述呼吸回路内的辅助麻醉剂，调节到所述辅助麻醉剂的剂量，所述辅助麻醉 剂的剂量等于或少于定义的所述辅助麻醉剂的剂量。根据本发明的又一方面，提供了用于调节麻醉呼吸机的呼吸回路内的多种麻醉剂 的计算机程序，其在计算机装置内是可执行的。该计算机程序包括用于通过控制所述呼吸 回路内的再呼吸气体和新鲜气体的比率、或者通过控制再呼吸的辅助麻醉剂和主麻醉剂的 比率，来将至少一种添加到所述呼吸回路的主麻醉剂调节到所述主麻醉剂的设定剂量的第 一代码段，以及用于将至少一种存在于所述呼吸回路内的辅助麻醉剂调节到所述辅助麻醉 剂的剂量的第二代码段，所述辅助麻醉剂的剂量等于或少于定义的所述辅助麻醉剂的剂 量。本发明另外的实施方式被定义在从属权利要求中，其中用于本发明的第二和后续 方面的特征，是细节上作必要的改动的用于第一方面的特征。本发明的一些实施方式提供麻醉呼吸机内的麻醉剂的改进的经济的使用。本发明的一些实施方式在启动具有未知历史的麻醉呼吸机时，提供处理混合的麻醉剂的问题。应强调的是当被用在此说明内时，术语“包括”被考虑成说明所陈述的特征、整 体、步骤或组件的存在，但是不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、组件或其集合的出现 或附加。


根据本发明的实施方式的以下描述，参考附图，本发明中其实施方式的这些或其 它方面、特征和优点将能够明显并被阐释，其中图1是麻醉呼吸机的示意图；图2是另一麻醉呼吸机的示意图；图3是说明根据本发明的方法的实施方式的流程图；图4是说明按照根据本发明的方法的实施方式控制的主要麻醉剂的变化的图；图5是已在其上实施了由计算机装置可执行的计算机程序的实施方式的计算机 可读介质的示意图；图6a，6b，和6c是示意图，说明了具有持续地可调整的再呼吸度分别包括分流阀 (图6a)；脉冲宽度调制(PWM)阀(6b)；以及“多-包”阀，比如“四包”阀的麻醉呼吸机。
具体实施例方式现在将参考附图描述本发明的具体实施方式
。然而，本发明可以用许多不同的形 式表达并且不应被解释为限制于在此所阐明的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本 公开将是全面而完整的，并且将把本发明的范围全部地传达给本领域的普通技术人员。在 附图所示意的实施方式的详细描述中所使用的术语并不用于限制本发明。图中，相同的标 号表示相同的元件。术语“剂量”，如本申请上下文中所使用的，是在任一时刻或至少以一个特定间隔 所摄取或给药的药物或药剂的特定数量或浓度。以下描述集中在可应用于麻醉机的本发明的实施方式。但是，将被理解的是本发 明并不局限于这种应用而是可以被应用于许多其它的麻醉呼吸机，包括例如具有增加的麻 醉呼吸回路和麻醉汽化器的强化治疗换气器(intensive care ventilator)。控制方法的实施方式包括a)调整添加到呼吸回路的主要/新的麻醉剂，用这样的方式将主要麻醉剂浓度， AA1，调整到主要麻醉剂浓度的设定的期望值，setAAl AAl = setAAl，以及b)调整辅助药剂(其是先前被馈送到呼吸回路内的麻醉剂)浓度，AA2，以这样的 方式让它等于或小于定义的辅助麻醉剂浓度的阈值水平，MAX.AA2 AA2 <= MAX_AA2。在实施方式中，可以通过闭环回路，包括分析器的反馈控制的调整来实现调整麻 醉呼吸机，例如其呼吸回路中的麻醉剂浓度，其中分析器提供呼吸回路中的麻醉剂浓度作 为控制参数，除了本领域已知的其它参数外。这样，减少了对辅助(亦即，先前使用的)麻醉剂的再呼吸。
应注意到，术语“主要”和“辅助”并不排除并且可以包括，至少在调整的某些阶段， “辅助”药剂以比呼吸回路中“主要”药剂的绝对、相对、或与用量相关的数量高的绝对、相 对、或与用量相关的数量的形式存在于呼吸回路中。术语“辅助”和“主要”仅仅涉及在此 所描述的调整方法。本方法的实施方式提供对麻醉呼吸机中的麻醉剂的改进的经济的使用。当转变 到、或者增加第二、或者另外的(further)、麻醉剂(=主要/新的麻醉剂)到呼吸回路时， 已经存在于麻醉呼吸回路中的第一麻醉剂(=辅助麻醉剂)被可选地用于与呼吸回路流体 连接的患者的麻醉。在混合的麻醉剂的影响在确保患者安全的受控水平的情况下，这个可 以达成。当维持由来自患者回路的患者的气体的最大再呼吸时，提供用于将混合的麻醉剂 的影响限制在所期望的水平的自动功能。本方法的实施方式还在启动具有未知历史的麻醉呼吸机时，提供对混合的麻醉剂 的问题的处理。在紧急情况下可能期望启动具有未知历史的麻醉呼吸机，例如，用于立即照 顾患者。这种情况下，可能不会例如，通过再_使用核查，使麻醉呼吸机达到良好的定义条 件，并且根据麻醉呼吸机的先前操作，麻醉剂也许可能存在于呼吸回路中。这种情况下，当 维持由来自患者回路的患者的气体的最大再呼吸时，用于将混合的麻醉剂限制在所期望水 平的自动功能可能被提供。更精确地，第一麻醉剂(=辅助麻醉剂)可以在启动时存在于呼 吸回路内。借助于包括在麻醉呼吸机中的麻醉气体分析器来检测这个第一麻醉剂。在医务 人员激活具有不同于第一麻醉剂的第二麻醉剂(=主要麻醉剂)的麻醉汽化器的情况下， 第一麻醉剂仍然被用于患者的麻醉。用第二麻醉剂加满并且维持对第一麻醉剂的再呼吸。 即使在这种情况下，观察到混合麻醉剂的影响在受控水平的状态。在本方法具有益处时的一个例子是在麻醉呼吸回路的操作下从第一麻醉剂转变 到第二麻醉剂时。迄今，已经向患者供应了包括未知或未定义的不同麻醉剂的混合物的气 流，其可能导致混合的麻醉剂的不可预测的、也许有害的、合计影响。用于实现本控制方法的实施方式的要求是可变和/或可控的麻醉剂再呼吸度是 通过麻醉呼吸机可提供的，亦即，其多数的麻醉剂被再_循环给呼吸回路中的患者。另一个必备条件是到呼吸回路的麻醉剂的输送是可改变的和/或可控制的。用于实现控制方法的实施方式的另外的要求是至少一个能够同时或并列测量多 种麻醉剂的浓度的麻醉气体分析器。麻醉气体分析器必需能够测量所有及时在给定点出现 在呼吸回路内的不同麻醉剂的浓度。为这个任务，一个集成气体分析器或者多个麻醉气体 分析器可以存在于麻醉呼吸机中。参考图1，2，和图6a到6c，以下描述使这些要求实现的一些麻醉呼吸机，和其部 分。可以被用于实现该发明的麻醉汽化器包括任何具有汽化的麻醉剂的电子可控输 出浓度的麻醉汽化器。这样的麻醉汽化器包括基于注入的麻醉汽化器，但页包括基于蒸发 的汽化器。对汽化的麻醉剂的输出浓度的电子控制还包括电子调节机械浓度选择单元，例 如，通过借助于电子控制的作动装置(actuating device)，比如步进电机，来旋转浓度选择 器转盘(dial)。多个不同类的这种麻醉汽化器被描述在文献内并且是本领域普通技术人员 众所周知的。因为汽化器设计和功能的细节与本发明基本无关，以下不需要详细说明它们。
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就在此所描述的方法而言，同时测量两种或更多种麻醉剂的麻醉气体分析器是必 备条件。这种麻醉气体分析器可商业获得，例如Artema ΑΙ0Ν 多气体分析器Artema AB, 并且不需要并进一步详细地说明。这种麻醉气体分析器例如能够识别、测量并且监测案可 能被提供在呼吸回路中的所有麻醉剂，例如以上所提到的五种麻醉剂。两外，例如通过参数 测量装置，比如可商业获得的ServoMex气体测量装置，来测量C02，N2O和O2的气体浓度。图1示意了一种麻醉呼吸机，可以在该麻醉呼吸机中实现控制方法的一些实施方 式。然而，其它可以完成以上所提到的要求的麻醉呼吸机也可以用于实现该控制方法的实 施方式。可替代的麻醉呼吸机被示意在图2中并且在下文被进一步描述。图1示意性地示出了耦合到具有机械换气系统53的环系统(circlesystem) 7的 麻醉呼吸机的呼吸回路。将患者1的气道连接到环状的管路系统内的Y-部件(Y-piece) 4的患者管2，环状 的管路系统具有被提供了第一单向阀8的吸入管6以及被提供了第二单向呼气阀12的呼 出管10。在连接到Y-部件4的患者管2内提供患者压力传感器74。第二单向阀12的下 游，图1中沿着环系统7以顺时针方向，提供呼出和吸入共用线路14用于将吸入气体输送 给患者并且排空来自患者的呼出气体。呼出和吸入共用线路14在连接(jucti0n)15处被 耦合到环系统7。另外沿着环系统7，管路经过CO2吸收器16。在CO2吸收器16下游，提供气体供应分支线路18以将气体从气体源馈送到环系 统7内。气体供应分支线路18在连接19处被耦合到环系统7。向呼出和吸入共用线路14提供吸收滤波器26，该吸收滤波器26被设计用于 吸收和解吸前往或来自患者的麻醉和呼吸气体。包括吸收滤波器的呼吸设备被公开在 US5，471，979，通过引用将其在此整体并入用于所有的目的。可替代地，可以提供容量反射 器(volume reflector)，其被称为魏纳容量(Werner volume)，比如在 US 4，989，597 中所 描述的，通过引用将其在此整体并入用于所有的目的。当具有容量反射器时，它可以取代吸收滤波器26，或者被另外地供应给后者。图1中，气流选择单元122具有选择新鲜吸入气流以所期望的比率通过第一输出 分支51和/或通过选择单元122的第二输出分支52的功能。因此，气流选择单元122可 以被作动为流量选择模式，在该模式种，使新鲜吸入气体在具有吸收滤波器26时，能够通 过呼出和吸入共用线路14，或者通过供应分支线路18然后绕过吸收滤波器26以及CO2吸 收器16流到患者。以这种方式，借助于气流选择单元122，再呼吸度是可调节的，其将在下 文中被详细地描述。在包括瓶系统中的袋子的一些实施方式中，气流选择单元122的第一输出分支51 可以被用于向瓶系统中的袋子提供驱动气流。同样，在包括容量反射器的呼吸设备中，第一 输出分支51可以向容量反射器提供驱动气流。新鲜气体吸入源可以包括多个气体源，比如，如图1中所示意的氧气气体源20A， 和空气气体源20B。另外，新鲜吸入气体源可以包括，比如在图2中所示出的，一氧化氮气 体源20C。第一麻醉汽化器21和第二麻醉汽化器22流体连接到多个气体源下游及连接19 上游的新鲜气体供应分支线路18。在实施方式中，仅第一和第二麻醉汽化器21，22中的一 个是一次可激活的。第一和第二麻醉汽化器21，22被设计用于汽化输送到环系统7内并且 具有到患者1的吸入气流的新鲜气流中的两个不同的挥发性麻醉剂。在示范性的呼吸回路中，汽化器21，22可以是注入型汽化器。提供气体分析器23以分析气体含量(content)，其中采样吸入气体的输入在测 流。在吸入分支内的连接19的下游和第一单向阀8的上游分接出测流。在气体分析器23 中分析之后，采样气体被回流到吸入支路内第一单向阀8的下游及Y-部件4的上游的吸入 气流。在第一单向阀8和采样气体的回流点之间提供压力传感器70。在相对于环系统7回转的(turned) —侧，呼出和吸入共用线路14的吸收滤波器 26在连接24处耦合到来自气流选择单元122的第一输出分支线路51。气流选择单元122 可以是以旁通阀的形式，在第一输出分支51或者第二输出分支52之间切换输入线路28。 然而，实际的实施方式中气流选择单元122可以是被设计用于控制第一输出分支51和第二 输出分支线路52之间的气流比率的选择阀。气流选择单元122的第二输出分支线路52被 耦合到新鲜气体供应线路18。在输入侧，气流选择单元122被耦合到与新鲜吸入气体源连 接的输入线路28。气流选择单元122被设计以便为新鲜吸入气体通过供应分支线路18和/或通过 吸收滤波器26下游的呼出和吸入共用线路14进入到环系统7内而选择流动路由。在吸入 期间，在第一输出分支51和第二输出分支线路52之间控制气流比率以便调节正被从吸收 器26经线路14推动至呼吸回路内的再呼吸气体的度。吸收滤波器或者容量反射器，除其它以外，是用于一种或多种麻醉剂的存储元件， 麻醉剂从吸收滤波器或者容量反射器间断地回到呼吸环。因此，存在于呼吸环内的麻醉剂 被留存在呼吸环直到它最终被洗掉。在对患者换气期间仅使用单种麻醉剂时，这是所期望 的。然而，当在不同的麻醉剂之间变化时，这可能延长用于洗掉存在于连接到患者的环系统 内的麻醉剂所必需的时间。氧气气体源20A被耦合到02吸入阀30，顺序地，吸入阀30在混合器(blender) 34 处被连接到气流选择单元122的输入线路28。相似地，空气气体源20B被耦合到空气吸入 阀32，空气吸入阀32也在混合器34处被耦合到气流选择单元122的输入线路28。02吸入 阀30和空气吸入阀32被设计用于调节进入到输入线路28内的各种气体的比例和入口流 量。仅示意了 02和空气，但是一氧化氮也可以如本领域内普遍的那样被使用，见图2。在图1中，气流选择单元122可以具有选择气流通过第一输出分支51和/或通过 气流选择单元122的第二输出分支52的功能，如以上所描述的。在气流选择单元122的第 一输出分支51和第二输出分支52之间的气流的数量分配是实时可调节的。因此，气流选择单元122可以被作动为第一流量选择模式，其中使多数气体通过 呼出和吸入共用线路14，和/或通过供应分支线路18，如新鲜气体，然后绕过C02吸收器16 流到患者。在气流选择单元122的第一输出分支51和第二输出分支52之间可以调节任意 比率。排出线路36被连接到呼出和吸入共用线路14并在连接24处被连接到所提到的 第一输出分支线路52。排出线路36经过流量计38和压力传感器76通向呼气阀40，呼气 阀40被设计以控制从环系统7排出的往净化系统42或往大气的气流的输出。机械换气系统53和呼气阀40以及其它组件可以是已知具有换气控制系统56的 机械换气器本身的一部分。换气控制系统56可以包括具有已知类型本身的命令输入装置 及显示装置的用户输入/输出接口 58。
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同样以已知方式本身，换气控制系统56可以包括机械换气控制装置60，机械换气 控制装置60通常包括特别设计的用于通过示意性示出的控制线路来控制机械换气系统53 和它的组件之操作的计算机程序代码。根据一组按照换气模式的要求预先确定的用于控制 呼气阀40的控制规则，机械换气控制装置60使来自机械换气系统的呼吸气体能够排出。 实际上，可以控制此连接中的呼气阀在预先定义的压力水平发生在管路系统内时打开或关 闭。例如，控制规则实现包括患者压力的压力控制功能的机械换气模式。呼出期间，在呼气 阶段末、下一次吸入阶段开始之前，可以通过呼气阀40来调节呼气末正压(PEEP)。呼气阀 40还可以被操作以在手动换气模式期间实现可调接的压力限制功能。呼气阀40在吸入期 间通常被关闭，并且在呼出期间，控制呼气压力水平、和呼气流量。换气控制系统56还包括麻醉剂控制单元64。麻醉剂控制单元64被设计以通过示 意性示出的控制线路66来控制麻醉汽化器21，22。图2示意了另外一种麻醉呼吸机，可以在其中实现控制方法的一些实施方式。图 2的麻醉呼吸机中与如图1示出的麻醉呼吸机中的相似元件被指派了相似的标号。图2中的麻醉呼吸机包括机械和手动换气系统，其借助于手动换气阀80在呼吸回 路中能够选择性地驱动呼吸气体。图2中示意的麻醉呼吸机的呼吸回路7包括具有C02吸 收器16、单向阀的患者1环，并且该环连接到手动通气阀而且也连接到两个可选择地可激 活的汽化器21，22，借助于该汽化器可以将来自气体供应单元20A-C的新鲜气体供应给该 环。在机械换气期间，从气体源通过选择阀86A、B的驱动气体被供应给瓶单元85中的袋 子，驱动袋子内部的呼吸气体通过手动通气阀80往返于(to and from)呼吸环7。在呼出 期间呼吸气体的压力被控制，因为驱动气体流过PEEP阀240。呼吸回路中多余的气体，通过 袋子-和-瓶单元85的袋子内的突开阀(pop-offvalve)被释放，并且进而到排出系统。手动换气期间，手动袋子50被用于驱动呼吸气体通过手动换气阀80和患者循环 往返于患者。设置APL-阀140限制来自袋子的压力，所述APL-阀可以是机械阀或电APL 阀，包括手动可调节的旋转旋钮(tuning knob)及弹性负载阀(spring loaded valve)。多 余的气体被通过APL-阀释放到排出系统。在这个实施方式中，在机械换气期间，通过选择所期望的新鲜气体(阀20A-C)的 度以及呼吸袋子内部往返于呼吸回路的气体(选择阀86A、B以及突开阀)来调节再呼吸度。在包括瓶系统内的袋子的一些实施方式中，可以提供持续的新鲜气流或可替代的 与呼吸周期成比列的脉动的新鲜气流，如本领域所已知的那样。图3是示意出根据本发明的方法的实施方式的流程图。该方法100包括步骤a)调整110添加到呼吸回路的主要/新的麻醉剂，以这样的方式使主要麻醉剂浓 度，AA1，被调整到主要麻醉剂浓度的设定的期望值，setAAl AA1 = setAAl以及b)调整120辅助药剂(其是先前被馈送到呼吸回路内的麻醉剂)浓度，AA2，以这 样的方式让它等于或小于定义的辅助麻醉剂浓度的阈值水平，MAX.AA2 AA2 < = MAX_AA2.因此，减少了对辅助麻醉剂的再呼吸。
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通过调节再呼吸度，可以在参阅图1的麻醉剂呼吸设备中来实现调整步骤110、 120。更具体地，线路18内新鲜气流的比率，包括通过选择的汽化器21，22之一的主要/新 的麻醉剂，以及从吸收器26经过呼出和吸入共用线路14进入到呼吸回路7内的流动。通过调节再呼吸度，可以在参考图2的麻醉剂呼吸设备中实现调整步骤110、120。 更具体地，在这个实施方式中，通过选择所期望的新鲜气体度(阀20A-C)以及呼吸袋子内 部往返于呼吸回路的气体(选择阀86A，B以及突开阀)来调节再呼吸度。现在参考图4来说明本方法的实施方式。当改变主要麻醉剂时，麻醉呼吸机的麻 醉医师或者操作者在时间、，设定期望传输给患者的新的主要麻醉剂的期望浓度C。呼吸 回路中新的主要药剂的浓度，如借助于气体分析器23所测量的，将增加并且被调整到设定 的水平。这通过图4中的曲线320来说明。可以通过麻醉呼吸机的人际界面来选择麻醉剂的类型和浓度。在实施方式中，仅 单种麻醉剂可以被选择，其浓度已设定，并且该单种麻醉剂被传输给呼吸回路。可替代地， 或者另外，在一些实施方式中，操作者可以将先前主要药剂的设定浓度减低到期望的水平， 或者关闭它。可替代地，或者另外，在一些实施方式中，操作者可以选择，例如通过选择去激 活两个汽化器21，22，以期望的浓度来提供第一和第二麻醉剂两者，每一个汽化器具有两种 不同的第一和第二麻醉剂之一。图4中的曲线310说明了先前的主要麻醉剂浓度C，其是时间、后的辅助麻醉剂。呼吸回路的冲刷(flush)被执行直到时间、，其被示意在图4的较下部分中，其中 图4的较上部分中以浓度的形式在相同时间刻度T上显示出再呼吸的小部分(RBF)。1的 RBF对应于对来自患者的先前所呼出的气体的100%的再呼吸。实际的最大的RBF近似为 0. 9因为C02被吸收在C02吸收器16中而且被用新鲜02通过线路14或18补充。常规地，冲刷过程之后RBF将被设定到一个高的比例，如通过点线341所示意的。 然而在这个情况下，即使在冲刷和用新的主要药剂补充之后，先前的主要麻醉剂的浓度总 增大，因为患者血液中所溶解的先前的主要麻醉剂将通过从患者所呼出的气体返回到呼吸 回路。这通过点线311被示意。这种情况下，通过点线330来示意将存在于呼吸回路内的 麻醉剂的总的浓度。这不是所期望的，如以上所解释的。通过测量将Y部件4连接到患者 1 (未示意)的管内的气体浓度和/或麻醉剂浓度，一些实施方式中吸入的和呼出的浓度都 可以被用于调整麻醉剂。例如，所测量的呼出的麻醉剂浓度可以被用于确定在呼吸回路内 所存储的其数量，微量的潜在其排出的数量。然而，由于调整方法，RBF被据此调节，如通过曲线340示出的，以便提供所期望的 对新的主要药剂AA1和先前主要药剂AA2的浓度的调整。因此，AA1被以适当的方式调整使得AA1 = setAAl。然而，该调整也考虑并注意到 AA2 <= MAX_AA2。这是优化该调整方法的自由度。提高的AA1的再呼吸度甚至需要提高的AA2的再呼吸。因为AA2被从呼吸回路中 清洗，不但进入到患者而且进入到排出线路，允许较高的再呼吸度。在控制方法的实施方式 中，限制麻醉剂的再呼吸度使得AA2 < = MAX_AA2。在时间t2，先前的主要药剂AA2中的全 部被从呼吸回路中清洗。为了最小化麻醉剂的消耗，最大化再呼吸，其需要经济地使用从麻醉汽化器馈送 到呼吸回路内的麻醉剂。在确保患者安全并维持所期望的麻醉水平时，只有很少的麻醉剂从麻醉呼吸机消耗或者用尽。选择MAX_AA2，以这样的方式确保患者安全。可以根据许多不同的原理来确定MAX_AA2，例如-作为setAAl的一小部分，其中该小部分是固定或变化的和/或由用户设定为定 义的值；-作为对应的MAC值(以下阐述)内的setAAl的一小部分，其中该小部分可以是 固定或可变的和/或由用户设定到MAC数的定义的值；-作为AA1的一小部分，其中该小部分是固定或变化的和/或由用户设定为定义的 值；-作为对应的MAC值(以下阐述)内的AA1的一小部分，其中该小部分可以是固定 或可变的和/或由用户设定到MAC数定义的值；-作为由用户可调节的水平，或者作为MAC值或者以麻醉剂的绝对浓度的形式；-作为混合的MAC总值的一小部分，其中该小部分可以被固定或可变的和/或由 用户设定到混合的MAC总值的定义的值，并且其中该混合的Mac总值是根据主要麻醉剂的 MAC值和辅助麻醉剂的MAC值计算的；-等等。MAC是麻醉剂在1大气压的“最小气泡浓度”的缩写，其在暴露给有害刺激物的那 些患者或动物的50%中产生了不动性(immobility)。MAC值与个体解剖和/或生理的状况 有关，并且例如取决于患者的年龄。已经在一个示例中发现对年龄40多岁的患者而言，以 上所提到的麻醉剂氟烷0. 8 %，恩氟烷1. 7 %，异氟烷1. 2 %，七氟醚2.1%，地氟醚6.6%。在具有几种麻醉剂的混合物时，可以以存在于混合物内的麻醉剂中的每一种的两 个MAC值的简单累加来计算混合的MAC。另外，MAC有效参数的加权可能有助于混合的MAC 值，比如麻醉剂的类型、与患者相关的参数，诸如年龄，等等。图5是计算机可读介质210的示意图，在计算机可读介质210上已经实现了由计 算机装置220可执行的计算机程序200的实施方式。计算机装置220可以被实现在换气控 制系统56，或者其麻醉剂控制单元64中。计算机程序包括用于调整添加到呼吸回路的主要 /新的麻醉剂的第一代码段230，使得主要麻醉剂浓度，AA1，被调整到主要麻醉剂浓度的设 定的期望值，setAAl :AA1 = setAAl,以及第二代码段240，其用于调整第二药剂(其是先前 馈送到呼吸回路内的麻醉剂)浓度，AA2，使得它等于或小于定义的辅助麻醉剂的浓度的阈 值水平，MAX_AA2 :AA2 <= MAX_AA2。在一个实施方式中通过再呼吸度来控制辅助麻醉剂的 水平，如以上所描述的。可以根据调整方法的实施方式来调整并控制多种麻醉剂。如果不止两种麻醉剂存 在于呼吸回路内，调整方法可以被基于以下确定-辅助麻醉剂是多种麻醉剂中的麻醉剂，其具有第二高的浓度，并且其中主要麻醉 剂具有最高的浓度；-辅助麻醉剂是多种麻醉剂中的麻醉剂，其具有第二高的MAC值，并且其中主要麻 醉剂具有最高的MAC值；-辅助麻醉剂被定义为出现的除了主要麻醉剂以外的所有剩余麻醉剂的和，主要 麻醉剂具有最高的浓度；
-辅助麻醉剂被定义为出现的除了主要麻醉剂以外的剩余麻醉剂的所有MAC值的 和，主要麻醉剂具有最高的MAC值；等等。到呼吸回路7的麻醉剂的混合物的用量，例如在连接19处，可以通过控制多个汽 化器的输出来提供，例如分配不同的麻醉剂的汽化器21，22。这样，可以通过调整麻醉呼吸机的呼吸回路中多种麻醉剂的方法的一些实施方式 来控制所结合的剂量。例如，结合的MAC可以由麻醉呼吸机的用户设定为将传输给患者1的主要麻醉剂 的期望MAC值set_MAC = MAC(AAl_a)+MAC(AAl_b)，其中AAl_a是第一主要麻醉剂而AAl_b是第二主要麻醉剂。另外，AAl_a和AAl_b之间的比率可以因个体因素是可调节的，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，用户根据i)提供并输入关于MAC值的期望比率；或者根据ii)提供并 输入绝对浓度的期望比率；在两种情况下，用于第一主要麻醉剂和第二辅助麻醉剂。这意味 着由用户为控制方法提供或输入所期望的比率或者第一主要麻醉剂和第二主要麻醉剂的 分配，该方法反过来实施所描述的调整，以便以有利的方式在呼吸环7中获得所期望的输 入。现在给出一个例子来说明这个原理。例如，用户可以输入对主要麻醉剂的期望MAC 值1.2，set_MAC= 1.2。另外，用于可以输入将使用70%的七氟醚和30%的异氟烷。在这 个例子中，麻醉呼吸机具有两个麻醉汽化器，例如汽化器21，22。第一汽化器21可以是输送 七氟醚的汽化器而第二汽化器22可以是输送异氟烷的汽化器，其中剂量的70%将从第一 汽化器中被输送，而剂量的30%将从第二汽化器22中被输送。此例子中分配比率可以被计 算为1.2 * 0，7 = MAC (SEV)，其产生将通过汽化器21输送的近似1.6%的七氟醚，并且1. 2 * 0，3 = MAC (ISO)，其产生将通过汽化器22输送的近似0. 4%的异氟烷。混合的MAC值还可以是多种主要麻醉剂(第一，第二，...主要麻醉剂)的混合与 多种辅助麻醉剂(第一，第二，辅助麻醉剂)的混合MAC的结合，产生混合的MAC_total值， 其可以被用作调整麻醉呼吸机的呼吸回路中多种麻醉剂的方法的控制参数。如以上所提到的，当具有几种麻醉剂的混合物时，混合的MAC可以以多种方式来 计算，例如，作为存在于混合物内的麻醉剂中每一种的几个MAC值的累加；或者通过MAC有 效参数的加权，等。图6a，6b，和6c是具有持续可调整的再呼吸度的麻醉呼吸机的概率示图，图6a， 6b，和6c中的麻醉呼吸机分别包括分流阀(shunt valve)(图6a)、脉冲宽度调制(PWM)阀(图6b)、以及“多-包”阀，例如“4-包”阀。图6a到6c中的麻醉呼吸机的基本配置类似 于以上参考图1所描述的那个。类似的元件用相同的标号示出并且除以上参考图1给出的 描述之外不再详细解释。按照用于控制到环系统7和患者1的再呼吸度的气流选择单元 122的特定实施方式，图6a到6c中的麻醉呼吸机主要地不同于图1中示出的那个。参考 图6a到6b在以下详细描述的所有麻醉呼吸机，可以实现以上描述的调整麻醉呼吸机中呼 吸回路内多种麻醉剂的方法的实施方式。更详细地，具有持续可调整的再呼吸度的麻醉呼吸机被显示在图6a中，该麻醉呼 吸机包括分流阀620。另外，麻醉呼吸机包括容量反射器620和/或滤波器(26未示出)。 分流阀620被配置并且是可控制的，使得它持续地将气流分配在第一输出分支51和第二输 出分支52之间。例如通过将来自连接34的整个气流分配到第二输出分支52，再呼吸小部分(RBF) 是零，亦即到患者1的整个吸入气流源自于这条线路，包括来自汽化器21，22的一种或多种 麻醉剂的累加。为了增加RBF，来自连接34的气流的一部分被分配给第一输出分支51，推动来自 容量反射器和/或吸收滤波器26的气体进入到呼吸回路中，其在连接19处被与源自于第 二输出线路52的气体混合并且进一步被传送到患者1。从容量反射器和/或吸收滤波器26 推入到呼吸回路7内的气体由先前呼出的患者气体组成，例如包括一种或多种麻醉剂。因 此，先前呼出的患者气体在经过C02吸收器16之后，被提供用于患者的再呼吸，。参考图6b，详细示出了具有借助于脉冲宽度调制(PWM)阀、持续地可调整的再呼 吸度的麻醉呼吸机。与实际上可能难于实现的分流阀620相比，例如由于密封的问题，提供 了一个双组(a double set)PWM阀651、651。由脉冲信号驱动PWM阀651、651，其中脉冲的 长度决定阀的打开比率。这样，PWM阀651、651将源自于混合器34的气流持续地分配在第 一输出分支51和第二输出分支52之间。借由流动限制器(flow limiter)或者可调节到 期望的流速的阀650，来确定由通过第一输出分支51和第二输出分支52的气流组成的总气 流。向呼出和吸入共用线路14提供吸收滤波器26，该吸收滤波器26被设计用于吸收 和解吸前往或来自患者的麻醉和呼吸气体，从而通过一个或多个汽化器21、22用源自于第 二输出线路52的气体，以确定的比率提供用于再呼吸的气体给患者1。可替代地，第二输出线路52可以被指向连接15以替代连接19，如所示意的。如果 控制PWM阀651、651的信号的脉冲频率足够大，吸入期间进入呼吸环7的气体小部分在到 达气体分析器23或患者1之前被充分地混合。因此，在这个实施方式中，通过控制PWM阀651、652的打开度的PWM信号的比率来 确定RBF。PWM阀651、652可以被控制在计数阶段，使得或者PWM阀651、652中的一个或者其 它在给定时间向呼吸回路7提供气体。在这个实施方式中，通过到P丽阀651、652的PWM信号来控制RBF。参考图6c，现在详细地描述借助于“四包”阀、具有持续地可调整的再呼吸度的麻 醉呼吸机。在这个实施方式中，机械换气系统53包括一个或多个另外的吸气阀660、661，也称作气体模块。吸气阀可以是麻醉呼吸机的高度复杂的子-系统，具有固有的高精度气流 和压力控制。除了参考图1所描述的呼吸设备，新鲜气体吸入源还可以包括气体源、比如氧气 气体源20D，和空气气体源20E，如图6c中所示意的。另外地，新鲜气体吸入源可以包括一 样化氮气体源20C，比如图2中所示出的。可替代地，或者另外地，氧气气体源20A可以被耦 合到吸气阀660的输入，而空气气体源20B可以被耦合到吸气阀661的输入。这种情况下， 气体源20D、20E可以被省略并且可以分别从单个气体源来驱动吸气阀30、660，和32、661。 多个吸气阀30、32、660、661被称作“多-包”阀，在本例中为“ 4-包”吸气阀。这种情况下，通过吸气阀30、32和一个或多个另外的吸气阀660、661，S卩“多-包” 吸气阀来实现气流选择单元122。吸气阀660、661可以被控制，以在连接或者混合器662处 提供期望的氧气浓度。仅示出了 02和空气，但是一氧化氮也可以被使用。可替代地，仅吸 气阀660、661中的一个被实现在“3-包(three-pack) ”吸气阀。从吸气阀660、661经过混合器662的气流被提供给第一输出线路51。从吸气阀 30,32经过混合器34的气流被提供给第一第二线路51。通过分别适当地控制经过混合器 34和混合器662的气流的一部分，第一输出线路51和第二输出线路52之间的总流量的比 率是可调的。这样，对第一输出分支51和第二输出分支52之间气流数量的分配是实时可 调节的。因此，“多-包”吸气阀可以被作动为第一流量选择模式，其中使多数气体能够通 过呼出和吸入共用线路14、和/或通过供应分支线路18，如新鲜气体，然后绕过C02吸收器 16流到患者。通过以期望的方式控制吸气阀30、32、660、661，在气流选择单元122的第一 输出分支51和第二输出分支52之间可以调节任意比率。因此，如以上所描述的通过控制 “多-包”吸气阀，期望的RBF是可调节的。因为气流是通过单独的“多-包”吸入阀完全地独立可控的，麻醉呼吸机可以提供 完全或部分的呼吸环。可替代地，如图2中所示出的，包括瓶系统内的虚拟袋子、具有持续 新鲜气流的常规系统可以被仿真。已经参考特定的实施方式描述了本发明。然而，除了以上所描述的，其它实施方式 同样地可能在本发明的范围内。不同的方法步骤，除了以上所描述的那些以外，由硬件或软 件执行的方法，可以被提供在本发明的范围内。本发明不同的特征和步骤可以被结合在除 了已描述的那些以外的其它结合物内。本发明的范围仅由所附的权利要求书限定。
1权利要求
一种调节麻醉呼吸机的呼吸回路(7)内的多种麻醉剂的方法(100)，所述方法包括将至少一种添加到所述呼吸回路(7)的主麻醉剂调节(110)到所述主麻醉剂的设定剂量，以及通过控制所述呼吸回路(7)内的再呼吸的气体和新鲜气体的比率，或者通过控制再呼吸的辅助麻醉剂和主麻醉剂的比率，将至少一种存在于所述呼吸回路(7)内的辅助麻醉剂调节(120)到所述辅助麻醉剂的剂量，所述剂量等于或少于定义的所述辅助麻醉剂的剂量。
2.根据权利要求1所述的方法(100)，其特征在于，其中所述辅助麻醉剂是在所述主麻 醉剂被添加到所述呼吸回路前，在先被馈送到所述呼吸回路内的麻醉剂。
3.根据权利要求2所述的方法(100)，其特征在于，所述方法包括调整从所述呼吸回路 到流体连接于所述呼吸回路的患者(1)的再呼吸气体的程度、与所述主麻醉剂的所述量的 所述设定的期望值以及所述辅助麻醉剂的所述量的所述阈值水平无关。
4.根据权利要求1或3所述的方法(100)，其特征在于，所述方法另外包括调节所述主 麻醉剂的第一种的用量和添加到所述呼吸回路的所述主麻醉剂的第二种的用量。
5.根据权利要求1到4中任何一个权利要求所述的方法(100)，其特征在于，其中所述 辅助麻醉剂是存在于所述呼吸回路内的多种麻醉剂中具有第二最高浓度的麻醉剂，并且其 中所述主麻醉剂是存在于所述呼吸回路内的所述多种麻醉剂中具有最高浓度的麻醉剂。
6.根据权利要求1到4中任何一个权利要求所述的方法(100)，其特征在于，其中所述 辅助麻醉剂是所述呼吸回路中的多种麻醉剂中具有第二最高MAC值的麻醉剂，并且其中所 述主麻醉剂是所述多种麻醉剂中具有最高MAC值的麻醉剂。
7.根据权利要求1到4中任何一个权利要求所述的方法(100)，其特征在于，其中所述 辅助麻醉剂是存在于所述呼吸回路内除了具有最高浓度的所述主麻醉剂以外剩余的多种 麻醉剂的浓度的总和。
8.根据权利要求1到4中任何一个权利要求所述的方法(100)，其特征在于，其中所述 辅助麻醉剂是存在于所述呼吸回路内除了具有最高MAC值的所述主麻醉剂以外剩余的多 种麻醉剂的MAC值的总和。
9.根据权利要求1到8中任何一个权利要求所述的方法(100)，其特征在于，其中所 述辅助麻醉剂的所述量的所述定义的阈值水平被确定为所述主麻醉剂的浓度的所述设定 的期望值的一小部分，其中所述一小部分是固定的或者可变的和/或由用户设定到定义的 值。
10.根据权利要求1到8中任何一个权利要求所述的方法(100)，其特征在于，其中所 述辅助麻醉剂的所述量的所述定义的阈值水平被确定为所述主麻醉剂的MAC值的所述设 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变的和/或由用户设定到定义 的值。
11.根据权利要求1到8中任何一个权利要求所述的方法(100)，其特征在于，其中所 述辅助麻醉剂的所述量的所述定义的阈值水平被确定为混合的MAC总值的一小部分，其中 所述一小部分是固定的或者可变的和/或由用户设定到所述混合的MAC总值的定义的值， 并且其中根据所述主麻醉剂的所述MAC值和所述辅助麻醉剂的所述MAC值来计算所述混合的Mac总值。
12.一种包括在麻醉呼吸机内的系统，用于调节所述麻醉呼吸机的呼吸回路(7)内的 多种麻醉剂，包括单元，所述单元被配置用于通过控制所述呼吸回路(7)内的再呼吸的气 体和新鲜气体的比率，或者通过控制再呼吸的辅助麻醉剂和主麻醉剂的比率，将添加到所 述呼吸回路(7)的至少一种主麻醉剂调节(110)到所述主麻醉剂的设定剂量，以及将至少 一种存在于所述呼吸回路(7)内的辅助麻醉剂调节(120)到所述辅助麻醉剂的剂量，所述 剂量等于或少于定义的所述辅助麻醉剂的剂量。
13.一种用于调节麻醉呼吸机的呼吸回路(7)内的多种麻醉剂的计算机程序，所述计 算机程序在其计算装置内是可执行的，包括第一代码段，所述第一代码段用于将至少一种添加到所述呼吸回路(7)的主麻醉剂调 节到所述主麻醉剂的设定剂量，以及第二代码段，通过控制所述呼吸回路(7)内的再呼吸的气体和新鲜气体的比率，或者 通过控制再呼吸的辅助麻醉剂和主麻醉剂的比率，所述第二代码段用于将至少一种存在于 所述呼吸回路(7)内的辅助麻醉剂调节到所述辅助麻醉剂的剂量，所述剂量等于或少于定 义的所述辅助麻醉剂的剂量。
14.根据权利要求13所述的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被存储在计算 机可读介质上。
全文摘要
公开了一种调节麻醉呼吸机的呼吸回路内的多种麻醉剂的方法(100)和系统。该方法包括将添加到所述呼吸回路的主麻醉剂调节(110)到所述主麻醉剂的所述量的设定的期望值，以及将所述呼吸回路内的辅助麻醉剂调节(120)到所述辅助麻醉剂的量，所述量等于或小于定义的所述辅助麻醉剂的，例如浓度的，阈值水平。
文档编号A61M16/10GK101932355SQ200780102212
公开日2010年12月29日 申请日期2007年11月12日 优先权日2007年11月12日
发明者U·布洛姆伯格 申请人:马奎特紧急护理公司