专利名称：呼吸辅助设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种呼吸辅助设备，它具有两个压力水平并可在家庭和医院环境中用于辅助呼吸。
传统上，呼吸辅助是使用加压气体如空气或富氧空气向病人通气，即，在通常由病人开始的吸入阶段中在呼吸器械的“病人”回路中施压一个恒定的正压力。
“病人”回路通常包括可以将病人的呼吸道连接于加压气源的管件；因而病人回路包括呼吸管、呼吸面罩及一条气管(tracheotomytube)。
病人回路中的压力根据呼吸阶段(吸入阶段或呼出阶段)而变化、具体来说，在吸入阶段中，由一气流源或涡轮机输出的加压气体以一定的吸入压力分配至病人的呼吸道，而在呼出阶段中，由病人开始的呼出是被动的，是在大气压或一定的正呼出压力(PEP)下进行的；呼出的气体通过一个(或多条)布置在病人回路上的呼出阀门，或通过设在呼吸面罩上的孔或孔道排出。
按照上述原理工作的呼吸辅助设备通常称为具有两个压力水平的呼吸辅助设备。
已经观察到，经过呼吸面罩上制出的孔或孔道排出富含CO2的呼出气体，其主要缺陷是，呼出气体不能完全排出，这样就容易在病人回路的某些部分中，特别是在呼吸面罩中集聚起来。在随后的吸入阶段中，上述集聚的富含CO2的气体被再次吸入而使病人发生问题。
因此推荐使用设有一个或多个呼出阀门的具有两个压力水平的呼吸辅助设备。
也许可以提到EP-B-0,317,417，在其描述的一种呼吸辅助设备中，病人回路包括气动控制的阀门。在吸入阶段中，这种阀门的控制入口承受加压气流源的压力，使呼出阀门闭合，使病人回路以一种漏一密方式(leak-tight fashion)连接于上述加压气流源。当检测到吸入流动速率显著下降时，控制电子装置完全暂停加压气流源的工作，其结构保证其出口孔然后返回至大气压，该压力作用在呼出阀，从而使其打开。
EP-A-0,425,092涉及一种呼吸辅助设备，它包括一校准的永久泄漏孔以替代呼出阀，取决于吸入阶段或呼出阶段，气流源的压力被设定于两个不同的水平。
换言之，这种公知的现有技术的设备，其工作方式的基础是在呼出阶段中至少部分地，基本完全地中断气流源。但是，气流源的任何停止的主要缺陷是，当从一个呼出阶段转变为下一个吸入阶段时，病人回路压力上升时间一方面密切地取决于气流源的功率，另一方面取决于其机械惯性。
因此，为了更好的工作及更为有效，并且为了克服上述问题，上述设备必须设有机械惯性小的强大气流源。但是，目前市售的可满足上述有关功率和机械惯性要求的气流源一般具有不适于家用更不适于医疗领域的缺陷，即，体积过大、噪音污染等。
实际上，为了在呼出阶段防止富含CO2的呼出气体流过病人回路并在随后的吸入阶段中再次吸入，最好在气流源和病人之间，在病人回路中维持一气流，该气流可除去呼出气体。
显然，如果在呼出阶段中完全中断气流源和病人之间的连通，那么，在病人回路中就可能没有循环气体，呼出的气体就有集聚的危险。
WO-A-94/06499提供了上述问题的部分解决方案，它描述了一种呼吸辅助设备，它包括一种病人回路，该回路具有一条连接于加压吸入气流源的吸入支管，以及一条设有呼出阀门的呼出阀门，该呼出阀门在吸入过程中受控而闭合。
按照这种设备的第一实施例，驱动装置一方面控制分配装置，另一方面，当传感器检测到病人正准备一呼出阶段时控制吸入气流源和病人回路的吸入支管之间连通的中断；在变换成吸入阶段时，通过控制分配装置再次建立吸入气流源和吸入支管之间的连通。换言之，在整个呼出阶段，吸入气流源保持工作以提供吸入气流。
显然，由于在呼出阶段中，气流源继续分配加压气体，并且在所述气流源和连通中断处之间会集聚，因而该实施例并不令人满意。这种气体集聚将在病人回路产生上游过压，在进入随后的吸入阶段时及在再次建立所述连通之后，上述过压将传至病人肺部，由于这种过压而产生有害的“肺部呼吸冲击”。另外，由于在呼出阶段并未除去由气流源分配的气流，因而所述气流源特别是通过加热而会受到损害。最后，由于在呼出阶段中气流源和呼吸面罩之间的连通被中断，因而该实施例并未解决呼出气体集聚的问题。
为了试图克服上述问题，WO-A-94/06499提出一个第二实施例，设置了一种泄漏补偿管，在呼出阶段中，该泄漏补偿管可以将气流源提供的一小部分气体送至病人回路中位于连通中断处下游的部位。虽然这个技术方案可以部分解决气流源损坏的问题，并除去呼出气体，但是仍有若干缺陷。
具体来说，这种旁通管具有不可改变的恒定直径，因而不能例如按照病人是成人还是小孩来适应所有的流动速率值。
因此，当由气流源提供的气流对于旁通管正常发挥其作用来说变得太大时，由于其直径与上述流动速率相比较太小，因而还会引起上述过压、肺呼吸冲击危险及气流源的损坏等问题。相反，当提供的气流速率变得小于某一阀值时，旁通管就会在呼出阶段使过量的气体流向病人，这就会抵销正常的呼出及满意地排出病人呼出的富含CO2的气体。
总之，上述文献提出的技术方案并不令人满意。因此，必须研制新的设备，以便克服上述问题，又没有现有技术设备的那些缺陷。因而本发明的目的在于提供一个呼吸辅助设备，它具有两个压力水平，能够克服现有技术中的缺陷，具体来说—当从呼出阶段变成随后的吸入阶段时，尽可能地缩短病人回路压力上升的时间；—在呼出阶段中，消除病人回路中连通的中断；—它可以用于家庭和医院环境；—在呼出阶段中有效地排出呼出的气体；—当从呼出阶段变成随后的吸入阶段时避免“肺呼吸冲击”；—不必另外装配病人回路中的泄漏补偿管，同时具有简单的结构和适中的成本。
因此，本发明涉及一和呼吸辅助设备，它包括—一条吸入支管，其上游端永久地连接于一个第一加压气流源，其下游端永久地连接于使用者的呼吸道，—至少一个第一呼出阀门和一个第二呼出阀门，它们设置在所述支路上，并受到控制，使其在吸入阶段中闭合，—一个检测装置，它靠近吸入支管的下游端，检测使用者的呼吸活动，向驱动装置发送呼吸活动数据，所述驱动装置控制第一气流源，以便在整个呼出阶段向吸入支管提供一个具有基本恒定的非零流动速率的气流。
驱动装置控制第一气流源，以便在呼出阶段中向吸入支管提供一气流，该气流的流动速率基本等于在前一吸入阶段结束时提供的流动速率。至少第一呼出阀门设置在吸入支管的上游端附近，和/或至少一个第二呼出阀门设置在吸入支管的下游端附近。
按照一个推荐实施例，本发明的装置还包括一个第二加压气流源和一个分配装置，所述第二气流源和所述分配装置是由驱动装置控制的。
如果检测装置是一个压力传感器，它可以安装在面罩中或简单地借助一个压力分接装置(pressure take-off means)与其连接，那么，呼出阀门最好是具有气球的气动阀门和/或分配装置最好是一个电磁阀。
在吸入阶段中，电磁阀最好建立第一气流源和气动阀门的气球之间的连通，以便在整个吸入阶段闭合所述阀门和/或在呼出阶段中，电磁阀最好建立第二气流源和气动阀门的气球之间的连通，以便控制所述阀门的开度。
第二气流源的流动速率最好小于第一加压气流源的流动速率。
如果需要，第二加压气流源提供的一小部分气体通过一通气孔排向大气。
加压气体最好是空气或富氧空气。
另外，本发明也涉及使用前述设备的方法，其特征在于第一气流源的控制电压在整个呼出阶段被保持为一个基本不变的非零值。
在整个呼出阶段，第一气流源的控制电压最好保持为一个值，该值基本等于在前一吸入阶段结束时它所具有的值。
呼出最好在正呼出压力下进行。
现在参阅附图结合本发明实施例详细描述本发明，以下的描述仅仅是为了说明而并不意味着对本发明的限定。
图1是按照本发明的呼吸辅助设备的一个实施例的示意图。
图2和3分别表示在吸入和呼出阶段中按照本发明的呼吸辅助设备的工作流程图。
图1表示按照本发明的呼吸辅助设备。
在图1中，呼吸支管2的一端连接于第一加压气流源1，如一个涡轮机，它以例如0至50毫巴的压力供气，支管的另一端通过呼吸面罩1a连接于病人。具有气球的两个阀门3和9设置在支管2上，使其在吸入阶段闭合，以防止第一气流源1输出的加压气体被送至大气。
气球式阀门9设置在吸入支管2的上游，即，封闭加压气流源1，而气球式阀门3则设置在吸入支管2的下游，即，尽可能地接近病人的气管，例如与呼吸面罩1a齐平。
图1所示的设备也具有一个电磁阀8，它用于通过旁管2c形成吸入支管2与管2d和2e之间的连通，管2d和2e分别连接于阀门9和3的气球，从而使其在吸入阶段闭合。
在呼出阶段中，电磁阀8由驱动装置12驱动，以便分别通过管2d和2e建立气球9和3与第二气流4源之间的连通，第二气流源在例如0至10毫巴的压力下通过管2f供气。因此，假设第二气流源4也由驱动装置12控制，则易于控制阀门9和3的气球中的压力，因而易于控制正呼出压力(PEP)，即，为了在呼出阶段中通过打开阀门9和3使吸入支管2连通于大气病人需要施加的最小压力。用于与大气连通的管11在电磁阀8和第二气流源4(第二气流源通常称为“泵”)之间设置在管2f上，以便—在吸入阶段中，将连续地由第二气流源4分配的气体排向大气，—在呼出阶段中，将管2f，2d或2e中的任何过剩的气体排向大气，以便防止在气球9和3出现过压，从而防止对病人来说太高及有害的正呼出压力(PEP)。
第一加压气流源1、第二加压气流4源和电磁阀8是驱动装置12驱动的，其连接于压力传感器10，该传感器设在呼吸面罩1a中，或者设在该面罩1a附近。
下面对照图2和3描述在各呼吸阶段中驱动装置12的工作。
呼吸阶段的类型，即，吸入阶段或呼出阶段取决于所使用的传感器10，该传感器向驱动装置发送呼吸阶段信号(吸入或呼出)例如，可以使用SENSYM C型传感器(0至20毫巴)或任何其它呼吸阶段检测装置，如EP0,505,232中所述的那种。
在整个吸入阶段中，传感器10测量吸入压力，并与预设的吸入压力相比较。只要预设的压力值和测出的吸入压力值之差保持与一个与吸入阶段压力值相应的一定值成正比，控制装置12以下述方式控制第一气流源1，第二气流源4和电磁阀8—保持吸入支管2和气球阀门9和3之间通过管2c，2d和2c的连通，以便使所述阀门9和3闭合；—保持第一气流源1的控制电压不变，以便通过吸入支管2向病人的气管输送加压气体；—根据需要将第二气流源4的控制电压保为一个恒定值、零或一个预设的非零值。在本发明的范围内，推荐非零的预设值。
这种工作方式表示在图2的流程图中。更具体来说，对于呼吸检测(D.I.)即，吸入信号有两种结果，一方面，第二气流源4的控制电压(Vp)被保持在其平均值(Vpm)上，该平均值在前一呼出阶段被储存，另一方面，在电磁阀(S.V.)已被转换后，第一气流源1的控制电压(Vt)被保持在一个与下述压差成正比(系数K)的值上，该压差为在吸入阶段中的设定压力值(Pinh)和测出的压力值(Pmes)。然后，储存的第一气流源控制电压的平均值(Vtm)等于Vt。
当设定的吸入压力和测出的吸入压力之差相应于一个对于吸入阶段结束时的预设值时，驱动装置12中断吸入支管2和阀门9和3的气球之间的连通，并建立所述气球和第二气流源4之间的连通，以便可以调节所述气球中的气体量，从而调节正呼出压力(PEP)。这种压力调节是由驱动装置12控制的，驱动装置12作用在第二气流源4上。为了在吸入阶段(阀门闭合)中消除气球9和3中的过压，驱动装置作用在第二气流源4上以减小其流动速率。然后，气球9和3中的多余气体(过压)可通过通孔11逸向大气，由于较低的正呼出压力(PEP)。因而易于打开气球9和3。
另外，在吸入阶段结束时，驱动装置12恢复第一气流源1的控制压力值。
接着，在呼出阶段中，第一气流源1的控制电压保持不变，处于前一吸入阶段结束时具有的所述值。
气球式阀门9和3的开度受到调节，使加压气体从吸入支管2可通过阀门9经由管2a逸出，而且在较小的程度上通过气球式阀门3经由管2b逸出。病人呼出的富含CO2的气体通过气球式阀3并经由管2b排出。因此，使其不能停滞或进一步沿吸入支管运行。
驱动装置12也控制第二气流源4的电压。按照与前述相同的方式，在从吸入阶段变为呼出阶段时，当传感器10检测到相应于从呼出阶段向随后的吸入阶段变化的一定压力值时，它将该信息送至驱动装置12，驱动装置将—借助电磁阀8再次建立吸入支管2和阀门9及3的气球之间的连通，以便增加阀门9和3的气球内的压力，从而封闭这些阀门，使第一气流源1分配的加压气体停止通气；—向第一气流源提供至少等于前一吸入阶段结束时涡轮机电压的启动电压值，这样就可以尽量缩短吸入支管2的升压时间；—根据需要将第二气流源4的电压值减少至零值或预设值。
在吸入阶段中，当第二气流源4的电压被保持在一个非零值时，它所提供的气体充气地经由通气孔11连通于大气。
显然，当从呼出阶段变成随后的吸入阶段时，假设第一气流源的控制电压不是零，那么，其惯性相应地减小，这样就能够使吸入支管2中的压力迅速增加。
如图3所示，对于呼出检测(D.E.)有两种结果。一方面，第一气流源的控制电压(Vt)被保持在一个与所述第一气流源的控制电压的平均值(Vtm)成正比的值(比例系数K′)，上述平均值(Vtm)是在前一吸入阶段中储存的，另一方面，在第二气流源的控制电压(Vp)已被转换后，第二气流源的控制电压(Vp)被保持在一个值上，该值不仅与正呼出压力(Ppep)和测出的压力(Pmes)之差，而且也与所述Ppep与Pmes之差的导数在呼出时间中的积分成正比(比例系数分别为K″和I)。所储存的第二气流源控制电压的平均值(Vpm)等于Vp。
在图2和3中，比例系数K，K″和I可由本专业技术人员容易地确定。它们经过选择以便获得满意的，即，稳定和迅速的调节。
上述各系数取决于管的长度，设备的特性等参数。
另外，当在吸入阶段中，第一气流源需要获得迅速压力升高时，最好选择等于1的系数K′。
相反，当需要较慢的压力升高时，可选择小于1的系数K′。
权利要求
1.呼吸辅助设备，它包括—一条吸入支管(2)，其上游端永久地连接于一个第一加压气流源(1)，其下游端永久地连接于使用者的呼吸道，—至少一个第一呼出阀门(9)和一个第二呼出阀门(3)，它们设置在所述支路(2)上，并受到控制，使其在吸入阶段中闭合，—一个检测装置(10)，它靠近吸入支管的下游端，检测使用者的呼吸活动，向驱动装置(12)发送呼吸活动数据，所述驱动装置(12)控制第一气流源(1)，以便在整个呼出阶段向吸入支管(2)提供一个具有基本恒本定的非零流动速率的气流。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于驱动装置(12)控制第一气流源(1)，以便在呼出阶段中向吸入支管(2)提供一气流，该气流的流动速率基本等于在前一吸入阶段结束时提供的流动速率。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于至少第一呼出阀门(9)设置在吸入支管(2)的上游端附近。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于至少一个第二呼出阀门(3)设置在吸入支管(2)的下游端附近。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于它还包括一个第二加压气流源(4)和一个分配装置(8)，所述第二气流源(4)和所述分配装置(8)是由驱动装置(12)控制的。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于所述检测装置(10)是一压力传感器。
7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于所述呼出阀门是气球式阀门。
8.根据权利要求5所述的设备，其特征在于所述分配装置(8)是电磁阀。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的设备，其特征在于在吸入阶段中，电磁阀(8)建立第一加压气流源(1)和气球式阀门的气球之间的连通，以便在整个吸入阶段闭合所述阀合。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的设备，其特征在于在呼出阶段中，电磁阀(8)建立和第二加压气流源(4)和气球式阀门的气球之间的连通，以便控制所述阀门的开度。
11.根据权利要求9或10所述的设备，其特征在于第二气流源(4)的流动速率小于第一气流源(1)的流动速率。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于由第二加压气流源(4)提供的一小部分气体通过一通气孔(11)排向大气。
13.根据前述任一项权利要求所述的设备，其特征在于加压气体是空气或富氧空气。
14.使用前述任一项权利要求所述的设备的方法，其特征在于第一气流源(1)的控制电压在整个呼出阶段保持为基本恒定的非零值。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于在整个呼出阶段，第一气流源(1)的控制电压保持为一个值，该值基本等于它在前一吸入阶段结束时的值。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于呼出是在正呼出压力下进行的。
全文摘要
本发明涉及一种呼吸辅助设备,它包括一条吸入支管(2),其上游端永久连接于第一加压气流源(1),其下游端连接于使用者的呼吸道;至少一个第一呼出阀门(9)和一个第二呼出阀门(3),它们设置在所述支管(2)上,并受到控制,使其在吸入阶段中闭合;一个检测装置(10),它在吸入支管的下游端附近检测使用者的呼吸活动并向驱动装置(12)发送呼吸活动数据,所述驱动装置(12)控制第一气流源(1),以便在整个呼出阶段向吸入支管(2)提供基本恒定非零流动速率的气流。
文档编号A61M16/00GK1181274SQ9712155
公开日1998年5月13日 申请日期1997年10月29日 优先权日1996年10月30日
发明者斯特凡娜·吕东 申请人:塔埃码