在主流监测与侧流监测之间自动切换的呼气末二氧化碳监测模块的制作方法
【专利说明】在主流监测与侧流监测之间自动切换的呼气末二氧化碳监测模块
[0001]交叉引用
[0002]本说明书要求于2013年5月30日提交的题为“在主流监测与侧流监测之间自动切换的呼气末二氧化碳监测模块(Capnography Module with Automatic SwitchingBetween Mainstream and Sidestream Monitoring)” 的美国专利临时申请第61/829，222号的优先权，通过引用将其全部内容结合于本文中。
技术领域
[0003]本说明书总体上涉及患者监测系统。更具体地说，本说明书涉及能够在主流监测(mainstream monitoring)与侧流监测(sidestream monitoring)之间自动切换的用于患者监测系统的呼气末二氧化碳监测(capnography)模块。
【背景技术】
[0004]患者监测系统是电子医疗系统，其测量患者的各项生命体征，收集并将所有的测量结果处理成数据，然后将这些数据以图形和/或数字的形式显示在显示屏上。图形数据在时间轴(波形)上作为数据通道连续地显示出来。患者监测系统放置于医院病床连接近，通常放置于加护病房中，通过连接到患者身上的测量装置连续地监测患者状况并可被医院人员查看。一些患者监测系统只可在本地显示器上查看，而其他患者监测系统则可连接到网络中，从而在其他地点显示数据，例如中央监测站或护士站。
[0005]便携式患者监测系统可供紧急医疗服务(EMS)人员使用。这些系统通常包括具有监测器的除颤器。其他便携式装置(例如霍尔特氏监测器)佩戴于患者身上一段时间后送回到医生那里，对已测量和收集的数据进行评价。现有患者监测系统可测量并显示各种生命体征，包括脉搏血氧饱和度(SpO2)、心电图(ECG)、有创血压(IBP)、无创血压(NIBP)、脑电图(EEG),体温、心输出量、二氧化碳(CO2)，混合静脉氧饱和度(SvO2)、脑电双频指数(BISx)和呼吸。患者监测系统能够测量和显示最大值、最小值、平均值和频率，例如，脉搏和呼吸率。已收集数据可通过固定线连接或无线数据通信进行传输。患者监测系统通过电力干线或电池供电。
[0006]现有患者监测系统通常包括呼气末二氧化碳监测模块(capnographymodule)。呼气末二氧化碳监测是对患者呼吸气体中二氧化碳(CO2)的浓度或分压进行监测。呼气末二氧化碳监测通常在麻醉期间或特护病房中使用。通过呼气末二氧化碳监测测定的0)2水平用于监测麻醉期间患者的生理状态和评估通气充足性。呼气末二氧化碳监测通常测量呼气末二氧化碳(ETC02)(即患者呼气末的二氧化碳的浓度或分压)，最低二氧化碳(MinCO2)和呼吸率。呼气末二氧化碳监测包括主流呼气末二氧化碳监测和侧流呼气末二氧化碳监测。主流呼气末二氧化碳监测通过直接连接至气管插管和呼吸电路之间的呼吸道的内嵌式红外传感器测量CO2水平。侧流呼气末二氧化碳监测包括收集所述呼吸电路的呼吸道气体样本。然后通过远程监测单元内的红外传感器来测量CO2水平。
[0007]虽然现有呼气末二氧化碳监测模块可有效监测患者呼出气中的⑶2水平，但其也有自身的缺点。例如，可进行主流监测和侧流监测两者的现有呼气末二氧化碳监测模块需要在两个解析器之间进行手动切换。主流监测与侧流监测之间的手动切换经常包括暂时断开所述模块的电源和/或重启主机接口呼气末二氧化碳监测模块。这一操作不但耗时而且可导致CO2水平在短时间内未被监测到。因此，在不引起电源丢失或重启模块的情况下，需要一种可在两个分析器之间实现主流监测与侧流监测自动切换的呼气末二氧化碳监测模块。
【发明内容】
[0008]本发明提供了一种用于患者监测系统的呼气末二氧化碳监测模块，所述呼气末二氧化碳监测模块包括:监测器连接器，用于将所述呼气末二氧化碳监测模块连接至所述患者监测系统，所述监测器连接器提供用于在所述呼气末二氧化碳监测模块与所述患者监测系统之间的数据传输的路径；主流连接器，用于将主流呼气末二氧化碳监测传感器连接至所述呼气末二氧化碳监测模块；侧流端口(sidestream port )，用于将侧流取样线(sidestream sampling line)连接至所述呼气末二氧化碳监测模块;主流气体值解析器(mainstream gas values parser)，用于分析由连接至所述主流连接器的主流呼气末二氧化碳监测传感器提供的数据;侧流呼气末二氧化碳监测传感器，用于监测由连接至所述侧流端口的侧流取样线提供的气体;侧流气体值解析器，用于分析由所述侧流呼气末二氧化碳监测传感器提供的数据;硬件切换机构，包括多个电路和在所述电路之间的通信接口；控制器电路，与所述硬件切换机构和所述患者监测系统的所述监测器进行通信；以及，软件切换机构，包括存储在非易失性存储器上的程序化指令，所述软件切换机构响应于由所述硬件切换机构生成的标志并且与所述控制器电路进行通信，其中，当所述主流呼气末二氧化碳监测传感器或所述侧流取样线中的任何一个分别物理连接到所述主流连接器或所述侧流端口时，所述硬件切换机构生成表示所连接的主流呼气末二氧化碳监测传感器或侧流取样线的标志，进一步地，其中，所述软件切换机构通过通知所述控制器电路所述主流气体值解析器单元或所述侧流气体值解析器单元中的任何一个的可用性而响应于所述标志，更进一步地，其中，所述控制器电路基于由所述软件切换机构指示的所述值解析器单元中哪个能够使用而在主流监测模式或侧流监测模式中自动地运行所述呼气末二氧化碳监测模块。
[0009]可选地，所述呼气末二氧化碳监测模块进一步包括除气端口(gas scavengingport) ο
[0010]可选地，所述呼气末二氧化碳监测模块进一步包括连接器锁定机构，连接器锁定机构用于将所述主流呼气末二氧化碳监测传感器牢固地连接到所述主流连接器上，以防止所述主流呼气末二氧化碳监测传感器从所述呼气末二氧化碳监测模块意外断开。
[0011]该硬件切换机构可包括电源电流隔离电路以保护所述主流气体值解析器单元免于静电放电。可选地，所述硬件切换机构可进一步包括用于调节来自所述电源电流隔离电路的DC电源并且向所述主流气体值解析器单元提供调节后的5V电源的切换模式降压调节器。
[0012]可选地，所述硬件切换机构包括数据和控制线电流隔离电路，以保护所述主流气体值解析器单元免于静电放电。
[0013]可选地，所述硬件切换机构包括主流冷连接感测电路(mainstream coldconnected sensing circuit)以在所述呼气末二氧化碳监测模块在所述侧流运行模式下运行时，检测主流呼气末二氧化碳监测传感器至所述呼气末二氧化碳监测模块的连接并且将所述呼气末二氧化碳监测模块保持在所述侧流运行模式中。可选地，所述硬件切换机构进一步包括用于所述主流气体值解析器单元的电流感测电路、放大器和平均电路(amplifer and averaging circuit)以及具有开漏输出(open drain output)的比较器、以及用于所述侧流气体值解析器单元的电流感测电路、放大器和平均电路以及具有开漏输出的比较器，其中，当所述主流呼气末二氧化碳监测传感器和所述侧流取样线连接至所述呼气末二氧化碳监测模块时，所述电路分别监测所述主流气体值解析器单元和所述侧流气体值解析器单元的电流电平的增加，进一步地，其中，当所述电流电平为高时，相应的所述比较器通知所述控制器面板相应的所述气体值解析器单元的可用性。可选地，所述硬件切换机构进一步包括用于接收来自所述主流冷连接感测电路和用于所述主流气体值解析器单元的具有开漏输出的所述比较器的信号的或门，进一步地，其中，所述或门基于所述信号确定所述主流气体值解析器单元是否能够使用。
[0014]可选地，所述主流气体值解析器单元和所述侧流气体值解析器单元配置有用于接收和发送数据的RS-232电压电平，并且所述控制器电路在5V的标准DC电源下工作，其中，所述硬件切换机构包括用于将所述气体值解析器单元的RS-232电压电平转换成标准晶体管-晶体管逻辑(TTL)信号电平的至少两个RS-232电平转换器。
[0015]可选地，所述硬件切换机构包括用于控制所述软件切换机构的双极双通开关(double pole double through switch)。
[0016]可选地，所述硬件切换机构包括选择线，所述选择线包括随着所述主流气体值解析器单元与所述侧流气体值解析器单元之间的电源切换而用于切换数据输入和输出的1/0引脚。
[0017]可选地，所述主流连接器包括9引脚DE-9主流值解析器连接器并且所述监测器连接器包括具有模块电源15引脚阳型连接器的同步数据链路控制(SDLC)协议。
[0018]本发明进一步提供了一种在患者监测系统的呼气末二氧化碳监测模块上在主流监测与侧流监测之间自动切换的方法，所述方法包括以下步骤:设置用于患者监测系统的呼气末二氧化碳监测模块，所述呼气末二氧化碳监测模块包括:监测器连接器，用于将所述呼气末二氧化碳监测模块连接至所述患者监测系统的监测器，所述监测器连接器提供用于在所述呼气末二氧化碳监测模块与所述患者监测系统之间的数据传输的路径；主流连接器，用于将主流呼气末二氧化碳监测传感器连接至所述呼气末二氧化碳监测模块;侧流端口，用于将侧流取样线连接至所述呼气末二氧化碳监测模块;主流气体值解析器，用于分析由连接至所述主流连接器的主流呼气末二氧化碳监测传感器提供的数据;侧流呼气末二氧化碳监测传感器，用于监测由连接到所述侧流端口的侧流取样线提供的气体;侧流气体解析器，用于分析由所述侧流呼气末二氧化碳监测传感器提供的数据;硬件切换机构，包括多个电路和在所述电路之间的通信接口；控制器电路，与所述硬件切换机构和所述患者监测系统的所述监测器进行通信；以及软件切换机构，包括存储在非易失性存储器上的程序化指令，所述软件切换机构响应于由所述硬件切换机构生成的标志并且与所述控制器电路进行通信，其中，当所述主流呼气末二氧化碳监测传感器或所述侧流取样线中的任何一个分别物理连接到所述主流连接器或所述侧流端口时，所述硬件切换机构生成表示所连接的主流呼气末二氧化碳监测传感器或侧流取样线的标志，进一步地，其中，所述软件切换机构通过通知所述控制器电路所述主流气体值解析器单元或所述侧流气体值解析器单元中的任何一个的可用性而响应于所述标志，更进一步地，其中，所述控制器电路基于由所述软件切换机构指示的所述值解析器单元中的