专利名称：调节呼吸气体的系统和方法
技术领域：
本发明涉及调节呼吸气体的一种系统和方法。
该系统和方法旨在用于重症监护中，以便提供正确的湿度/温度水平的 气体，这些气体被人工通气状态下的插管患者吸入。
本发明可以特别有优势地、但并不仅限于在麻醉学和重症监护病房
(ICU)中使用，对此以下的说明仅通过举例而提及。
背景技术：
目前，在重症监护病房中，在人工通气状态下插管患者的呼吸道是用两 种主要的方式进行加温和加湿，这取决于预期多长时间该患者需要维持在重 症监护状态下。
当预期患者在重症监护状态下要维持大致少于72小时时，采用一种第 一被动调节系统，该系统利用一个热湿交换器(HME)。
众所周知，热湿交换器的运行是通过从患者呼出的气体中保留湿度和温 度，并在下一次吸气阶段将大部分保留的湿度和温度给予患者。
此类系统被批准用于在大约72小时的治疗中向患者提供28到33 mg/1 的绝对湿度水平、范围在28到31。C之间的温度、并且维持正确的呼吸生理。
这些装置的运行通常在24小时中维持稳定，此后，患者会经历由流动 阻力增加所致的呼吸困难(呼吸功的增加，WOB),因此要求每24小时更 换该系统。一种第二呼吸气体调节系统是基于主动加湿作用。
目前市售的最佳系统通过对呼气导管进行温度被调节来消除凝聚提供 了对患者供应的气体进行加热和加湿以达到40 mg/1或以上的一个绝对湿度 水平、以及在35到39°C范围内的温度，并且它要求非常小的维护。
然而，与热湿交换器联合运行的 一种中间的有源器件提供了给予患者的 增加的热量和湿度供应，这是通过对吸入气体补偿几个mg的水蒸气，因此 使得该装置能够长时运行(超过72小时)。
该热湿交换器系统有以下优点 -与一个主动装置相比维护较少；
- 在72小时中适当地维持正确的呼吸生理；
- 容易使用；
该热湿交换器系统可能导致
誦在大多数情况下"不良，，的加湿作用；
- 在呼吸环路中无效空间的增大；
-由于热交换元件潜在的堵塞(凝聚作用的积累)最终使流动阻力增大。
该主动加湿器系统有以下优点 -与一个被动系装置相比更高的湿度供给； -与一个被动系装置相比更长时间的运行； 该主动加湿器系统可能导致
- 由于加湿器的错误设定引起可能的过渡加湿；
- 一次性夹筒或罐回路以及无菌水的高成本； -与被动系统相比要求更频繁的监查；
-由于呼气侧凝聚作用的累积使通风器上的湿度敏感的流量传感器比平时也许要更加频繁地更换，因而增加运行成本； - 无菌水的高消耗。
一个使湿度富集的热湿交换器装置具有以下优点
-与 一个被动系装置相比更高的湿度供给；
-与一个主动系装置相比较少的无菌水消耗； 一个使湿度富集的热湿交换器装置可能导致 -该热湿交换器附加的体积和重量，这不适合接近患者。
上述类型的不同系统在WO2006/127257中被描述(DHUPER等人)。
参见图4-6描述的上述文件中的一个实施例采用一个远离患者的热湿交 换器，并结合有多个温度被调节的导管。
在附图1-3中所示的另一个实施例采用了一个装置将药物注射入该装置 中。作为代替方案，可以使用一个雾化器。
在WO2006/127257中所述的多个系统，尽管是成功的，但是关于被患 者所吸入气体的湿度水平的精细调节已被证实是不可靠的。
发明内容
因此本发明的一个目的是确给患者保供正确的湿度。正如已知，在此领 域，气体的基本参数是湿度(即在每单位体积气体中水蒸汽的量)和温度。
根据本发明的呼吸气体调节系统的主要特征在于一个被动的热湿交换 器(位于通风器附近，并且其特征是在系统中造成很小的无效空间)与一个 主动的加热并使湿度富集的装置的联合运行，该加热并使湿度富集的装置包 括一个或多个贮水器(可能进行加热)以及两个温度被调节的导管。
本说明书附示了根据本发明的系统100。
具体实施方式
本发明的一个非限制性的实施方案通过举例并参见附图来进行说明。
如附图所示，根据本发明的系统(100)包括
誦三个温度被调节的导管10， 20, 30， 一个用于吸气分支IB，另外两 个用于呼气分支EB;
- 盛有水的一个贮水器RS，它有可能以由一个电阻器来来加热(未显 示)，并且它有加水开口，其特征是盛有少量的水，并沿呼气分支EB定位；
- 一个热湿交换器(HME) 50，其特征为将吸气流F1和呼气流F2严 格分离，它位于通风器60附近，并用于将吸气流和呼气流分离并同时仍确保 两者间正确的热量和湿度的交换，并且在回路中不增加无效空间；
- 一个Y形连接件70，它位于患者PZ附近，将患者PZ连接到吸气 分支IB和呼气分支EB上，并在吸气分支IB上有用于温度传感器80的一个 插座；
- 一个直连接件RD,它带有用于温度传感器90的一个插座，以便将 热湿交换器(HME) 连接到呼气分支EB;以及
- 一个恒温器(未显示)，它用于这三个温度被调节的导管10、 20、 30。在这里"恒温器" 一词意思旨在表示一种电子中央控制单元(未显示)， 它电气连接到温度被调节的导管10、 20、 30以及温度传感器80，卯，以便调 节流向和流出患者PZ的气流的温度。
系统IOO运行方式如下
患者PZ呼出气体，温度大约为32。C,并且当它沿温度被调节的呼气分 支EB流动时，它被加热到一个更高的温度，这样当它流过贮水器RS中的水 表面时使它进一步富集了湿度。
然后气体进一步被加热，并且在它到达热湿交换器50 (靠近通风器60 ) 时被加热和加湿，在热湿交换器中的热量和湿度的梯度有助于向热湿交换器 50自身中释放热量和湿度。假如采用了一个高性能的热湿交换器50,由该热湿交换器保留了足够 的热量和湿气来对通风器60供给相对干燥的气体，并以此消除了呼气管线上 的凝聚区。
因此，这就消除了构成通风器60的一个部分的湿度敏感的流量传感器 (未显示)的任何问题。
在下一次吸气阶段，从通风器60流过热湿交换器50的干气流被加热和 加湿并沿温度被调节的吸气分支IB送给患者PZ,该温度被调节的吸气分支 维持气体的温度以防止气体中的湿气凝聚。
换句话说，供给患者的气体中的热量和湿度是通过调节沿吸气分支IB 和呼气分支EB流动的气体的温度来进行控制。
通过沿回路安装的温度传感器80，卯来确定供给患者PZ的气体温度， 温度被调节的导管10、 20、 30的温度可以按照患者PZ的需要通过一个恒温 器(未显示)来进行控制。
更确切地说，对温度被调节的导管20加热使患者PZ呼出的气体加热， 以便从贮水器RS中获取更多的湿度；而对被调节的导管30加热维持了该气 体的温度和湿度水平并且还产生了在呼气分支EB和热湿交换器50之间的一 个足够大的梯度，以确保向热湿交换器50中的热湿交换部件(未显示)的有 效的热量和湿气的转移。进而，该交换部件具有与来自通风器60的气体相比 更高的热量和湿度含量，这样热量和湿气被转移到患者PZ的吸气流(Fl) 中，这个吸气流(F1)的状态通过温度被调节的导管IO沿吸气分支IB而得 到维持。
根据本发明的呼吸气体调节系统的主要优点如下-与常规的主动加湿器相比能耗低；事实上，能量仅用于加热这些温度 被调节的导管并且可能轻微地加热5&水器；
誦与常规的主动加湿器相比水耗低;事实上，本系统仅提供补偿由患者 呼气损失的水分所需的水量；
-很少常规核查，因此与被动和主动装置二者相比均减少了系统的维
护；
-消除了传统系统的积水区；借助于高效的热湿交换器，呼气側的气体 是足够干燥以消除凝聚区；以及对湿含量的校准以便补偿损耗，这防止形成 过度的湿气，并且因此消除了对于沿吸气分支的一个凝聚区的需求；
-与常规的热湿交换器相比本系统运行时间更长；
-患者吸入气体的适当的加热和湿度；事实上，通过富集系统加入的湿 度量补偿了热湿交换器的湿度损失，因此为患者供应了所需的湿度水平；
-改善了患者的安全性；使用低能量和小量值的添加水分保护患者不受 到灼伤和湿度过度；
-通过热湿交换器完全分离吸气流与呼气流使之能够在环路中消除单 向阀门；
-靠近患者的环路的重量更轻；不同于其他的加湿器，热湿交换器定位 于通风器附近，而不是患者附近；并消除了多个盛满水的集水区，进一步减 少了压在患者身上的环路的重量；-本系统对于新生儿使用也是理想的，这源于它通过简单地增加这些导 管的温度调节即使对于小气流量也可灵活有效地进行加湿和加温。
权利要求
1. 一种呼吸气体调节系统(100)，包括- 一个吸气分支IB和一个呼气分支EB；- 一个热湿交换器HME(50)；以及- 连接器(70)，用于将所述分支IB和EB连接到一位患者PZ；该系统(100)的特征在于所述热湿交换器(50)定位于靠近一个通风器(60)；并且一个贮水器RS定位于所述热湿交换器(50)的上游以便在由该患者PZ呼出的气体沿着所述呼气分支EB流动时使其富含湿汽。
2. 如权利要求1所述的系统(100),其中所述贮水器RS在上游连接一 个第一温度被调节的导管(20)，并在下游连接一个第二温度被调节的导管(30)。
3. 如权利要求2所述的系统(100)，其中所述贮水器RS包含一定量的 水，其表面由从该第一温度被调节的导管(20)向该第二温度被调节的导管(30)流动的呼出气体扫过。
4. 如以上权利要求中任一项所述的系统(100)，其中该贮水器RS中的 水由一个电阻器加热。
5. 如权利要求l所述的系统(100)，其中它包括用于整个系统温度被调 节的一个电子装置。
6. —种调节呼吸气体的方法，该方法包括以下步骤-由一位患者呼出湿度饱和的气体，当该气体沿着一个温度被调节的呼 气分支流动时它被加热到一个较高的温度，以便当它在一个贮水器中流经水 的表面时使它富含湿汽；并且-该呼出气体再次被加热，这样当它到达位于通风装置附近的一个热湿交换器HME的时候它被加热和增湿；并且在该热湿交换器中的热量和湿度 的梯度协助向由该患者沿着一个温度被调节的吸气分支吸入的气体中幹放热 量和湿度。
7. 如权利要求6所述的方法，其中该湿度饱和的气体具有一个30-35°C的温度。
8. 如权利要求6或权利要求7中所述的方法，其中在下一个吸气阶段，从 所述通风装置流过该热湿交换器的干燥气体被加湿和加热，并沿着该温度被 调节的吸气分支供给该患者，该吸气分支维持气体的温度以防止该气体中的 水分凝聚。
9. 如以上权利要求6至8中任一项所述的方法，其中对该患者供应的气体 中的热量和湿度的量是通过调节沿该吸气分支IB和呼气分支EB的流动的气 体温度来进行控制。
10. 如权利要求9所述的方法，其中通过确定在回路中气体的温度，这些 温度被调节的导管的温度可以按照该患者的需要由一个恒温器来进行控制.
全文摘要
一种呼吸气体调节系统(100)和方法。该系统包括一个吸气分支IB，一个呼气分支EB，一个低无效空间的热湿交换器HME(50)，以及一个连接件(70)，它用于将这些分支IB和EB连接到一位患者PZ。该系统(100)的特征在于，热湿交换器(50)位于一个通风器(60)附近；并且贮水器RS位于该热湿交换器(50)的上游以便在由该患者PZ呼出的气体沿着所述呼气分支EB流动时使其富含湿汽。
文档编号A61M16/10GK101411914SQ20081014936
公开日2009年4月22日 申请日期2008年9月23日 优先权日2007年9月24日
发明者G·朱奇, S·博拉里, S·特拉里 申请人:柯惠股份公司