能够估计通过呼出阀离开的气体流速的呼吸辅助设备制造技术

本发明专利技术涉及用于患者(5)的人工呼吸设备(1)，该设备包括气体源(2)和患者回路(3，3a，3b)，该患者回路具有由加压管线(8)控制的呼出阀(7)，该加压管线包括由驱动装置(13)控制的电磁阀(6)。驱动装置将电压信号(U)输送至所述电磁阀以控制所述电磁阀，以便经由所述加压管线(8)向所述呼出阀(7)传递压力并因此根据所述电压信号(U)控制所述呼出阀(7)在至少完全开启位置、完全闭合位置和一个或多个中间位置之间。压力测量装置(10)测量由气体源(2)输送的气体的压力(P)。微处理器装置执行算法，该算法能够基于压力信号(P)和电压信号(U)来确定通过所述呼出阀(7)而离开的气体流速(Qve)。

【技术实现步骤摘要】
能够估计通过呼出阀离开的气体流速的呼吸辅助设备
本专利技术涉及一种用于患者的人工呼吸设备或医用呼吸机，该人工呼吸设备允许估计在人工呼吸设备和由所述呼吸设备供给空气的患者之间的非有意空气泄漏。
技术介绍
包括呼出阀的人工呼吸设备或装置通常具有用于测量离开呼出阀的流速(flowrate)的装置或者用于测量患者流速、即近端流速的装置。 在实际中，在缺少这种用于测量离开呼出阀的流速的装置的情况下，这些设备不能够监控有助于医生监督治疗进度的数据(例如在设备和患者之间出现泄露)，尽管知道患者的换气，例如他或她的呼吸速率。 因此，在进入和离开系统、即设备和附件(回路、加湿器等等)的流速是已知的时，对泄露的估计的监控是相当好控制的，然而这不适用于设计成能够在不测量呼出流速的情况下工作的具有呼出阀回路的人工呼吸设备。 在实际中，技术上的困难在于缺少对呼出阀处的气体流速的测量，这是因为，必须成功地区分出经过所述呼出阀离开的气体流速的可能的非有意泄漏。 于是，对泄露的估计变得更加困难，这是因为，不可能知道由呼吸机输送的流速有多少比例经由可能的泄露而逸出或到达患者处，并且不可能知道由患者呼出的流速有多少比例经过呼出阀或由泄露而逸出。 对于这些具有呼出阀回路和单支路的设备，当前经由附加的近端流速和/或压力测量模块获得离开呼出阀的流速的信息。 如今，这种附加的测量模块的缺点尤其是:施加在患者的嘴上的重量引起面部的不适、变形等等，并且在设备和模块/患者之间增加相当多的附加管线造成妨碍并且导致体积庞大。 总之，当前对泄露流速和对患者流速的控制的估计因此仅存在于具有呼出流速测量的双支路呼吸设备、存在于没有呼出阀的单支路呼吸设备以及存在于具有包括附加模块的呼出阀的单支路呼吸设备，所述附加模块具有近端压力传感器和/或流速传感器。
技术实现思路
所提出的问题因此是，在不测量离开人工呼吸设备的呼出阀的流速和/或没有近端传感器的情况下，能够容易地获得离开人工呼吸设备的呼出阀的流速的估计，以便能够随后使用这种流速的估计来估计和追踪例如设备的泄露流速或患者的呼吸流速。 换言之，本专利技术的目的在于，提出一种具有气体回路的改进的人工呼吸设备，该气体回路具有呼出阀，该人工呼吸设备能够且设计成在其使用期间产生对呼出阀的流速的估计，并且不管所述设备是单支路设备还是双支路设备，都在不对呼出流速进行测量的情况下产生所述估计，并且不使用连接至所述设备的附加的近端流速和/或压力测量模块。 本专利技术的解决方案因此涉及一种用于患者(即人)的人工呼吸设备或呼吸机，其包括: -气体源，该气体源能够且设计成输送呼吸气体， -患者回路，该患者回路包括至少一个吸入支路，该至少一个吸入支路流体连接至气体源，以接纳由气体源输送的呼吸气体流速， -呼出阀，该呼出阀布置在患者回路中或连接至患者回路，该呼出阀的开启和闭合通过流体连接至气体源的加压管线来控制， -至少一个电磁阀，该至少一个电磁阀布置在所述加压管线中并且由驱动装置控制，以便允许或阻止压力经由所述压力管线传递至呼出阀， -驱动装置，该驱动装置设计成将至少一个电压信号U输送至所述至少一个电磁阀以控制该电磁阀，以便允许或阻止通过所述压力管线将压力传递至呼出阀并且因此根据所述至少一个电压信号U控制呼出阀在至少完全开启位置、完全闭合位置和一个或多个中间位置之间，以及 -压力测量装置，该压力测量装置布置成测量由气体源输送的气体的压力P， 其特征在于，该设备还包括执行至少一种算法的微处理器装置，该至少一种算法使得能够基于由压力测量装置输送的至少一个压力信号P和由驱动装置输送的所述至少一个电压信号U来确定通过呼出阀而离开的气体流速Qve。 应当理解的是，根据本专利技术，通过呼出阀而离开的气体流速不是通过直接测量在所述呼出阀处的所述流速而获得的，而是基于由压力传感器测量出的一个(或多个)压力信号P和由呼吸机的驱动装置(即，典型地为电路板，例如具有微控制器和算法的类型的电路板)所输送的一个(或多个)电压信号U估计出的。 实际上，根据本专利技术，患者回路和呼出阀组件的工作特性取决于对呼出阀(电压)的控制以及压力和流速的测量。 如在下文中所详细说明的，针对每个阀通过所采用的策略和记录来确定模型的参数。 在阀构型每次变化时，必须执行所述策略，因为所述工作特性在两个呼出阀之间会剧烈地变化，即使它们具有相同的模型。 工作特性模型的建立包括两个步骤，即: a)确定呼出阀的闭合电压，以及 b)记录在非零阀压力、电压和流速处的阀工作位置的表。 在换气期间，以两个步骤执行对通过阀而离开的流速的估计，即: i)确定流速是否为零， ii)如果适当，根据在时刻t所测量出的压力和在时刻t的控制电压进行二重插值，从中推导出在时刻t离开设备的流速。 尽管本专利技术的模型只是近似的，但是，由于结果取决于呼出阀的物理位置和其它参数、尤其是温度，该模型的确使得能够获得对通过呼出阀而离开的气体流速Qve的良好的估计。 本专利技术的主要优点为:一方面，对经过呼出阀离开的气体流速Qve的估计没有使用在所述呼出阀处的测量，因而即使在所述设备为单支路设备时也无需在那个位置处设置传感器，并且另一方面，无需增加连接至所述设备的附加测量模型。 根据情况，本专利技术的人工呼吸设备可包括一个或多个下面的技术特征: -人工呼吸设备还包括流速测量装置，该流速测量装置布置成测量由气体源输送的气体的流速Q。 -呼出阀包括可变体积的套，即，可充气或泄气的套，或者包括可变形的膜，以便借助于此套或此可变形的膜控制经由所述呼出阀的气体输出。 -加压管线提供气体压力和/或流速，该气体压力和/或流速会作用在呼出阀的套或可变形的膜上，该呼出阀的套或可变形的膜控制和/或监控所述呼出阀的开启或闭合。 -驱动装置、流速测量装置和压力测量装置与微处理器装置协作，以便确定微处理器装置的算法的参数，所述算法用于确定在给定的压力P和电压U下通过呼出阀而离开的气体流速Qve。 -人工呼吸设备还包括用于至少存储从驱动装置、从流速测量装置和从压力测量装置分别获得的电压U、流速Q和压力P的值的存储装置。 -微处理器装置与存储装置协作以获取所述算法所使用的电压U、流速Q和压力P的值，以便估计经过呼出阀而离开的给定的气体流速Qve。 -驱动装置能够并且设计成基于阀的最大开启电压值输送减小的或增大的电压值U，以便逐渐地闭合呼出阀。 -当在患者连接/接口处堵塞吸入支路时: a)气体源能够以给定的压力P输送气体， b)驱动装置编程为基于阀的最大开启电压值来输送减小的或增大的电压值UpU2......Un,以便逐渐地闭合呼出阀， c)流速传感器能够并且设计成测量与通过呼出阀而离开的气体流速相对应的给定的气体流速值Q’ 1、Q’ 2……Q’ n，以及 d)微处理器装置使得能够确定闭合控制电压Uferm，在高于或低于Uferm时，经过呼出阀离开的气体流速Qve为零。 -存储装置使得能够存储与给定的时刻t相对应的闭合电压值Uferm，在该时刻t，由气体源输送的流速Q为零，即Q = O。 -驱动装置能够基于瞬时电压值Ui使用所存储的闭合电压值Uferm来确定离开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于患者(5)的人工呼吸设备(1)，该设备包括：‑气体源(2)，该气体源(2)能够且设计成输送呼吸气体，‑患者回路(3，3a，3b)，该患者回路(3，3a，3b)包括至少一个吸入支路(3a)，所述至少一个吸入支路(3a)流体连接至所述气体源(2)，以接纳由所述气体源(2)输送的呼吸气体，‑呼出阀(7)，该呼出阀(7)布置在所述患者回路(3，3a，3b)中或连接至所述患者回路(3，3a，3b)，所述呼出阀(7)的开启和闭合通过流体连接至所述气体源(2)的加压管线(8)来控制，‑至少一个电磁阀(6)，所述至少一个电磁阀(6)布置在所述加压管线(8)中并且由驱动装置(13)控制，以便允许或阻止经由所述加压管线(8)向所述呼出阀(7)传递压力，‑驱动装置(13)，该驱动装置(13)设计成将至少一个电压信号(U)输送至所述至少一个电磁阀(6)，以控制所述至少一个电磁阀(6)，以便允许或阻止经由所述加压管线(8)向所述呼出阀(7)传递压力并因此根据所述至少一个电压信号(U)控制所述呼出阀(7)在至少完全开启位置、完全闭合位置和一个或多个中间位置之间，以及‑压力测量装置(10)，该压力测量装置(10)布置成测量由所述气体源(2)输送的气体的压力(P)，其特征在于，所述设备还包括执行至少一种算法的微处理器装置，该至少一种算法使得能够基于由所述压力测量装置(10)输送的至少一个压力信号(P)和由所述驱动装置(13)输送的所述至少一个电压信号(U)来确定通过所述呼出阀(7)而离开的气体流速(Qve)。...

【技术特征摘要】
2013.07.19 FR 13571291.一种用于患者(5)的人工呼吸设备(I)，该设备包括: -气体源(2)，该气体源(2)能够且设计成输送呼吸气体， -患者回路(3, 3a, 3b),该患者回路(3, 3a, 3b)包括至少一个吸入支路(3a),所述至少一个吸入支路(3a)流体连接至所述气体源(2)，以接纳由所述气体源(2)输送的呼吸气体， -呼出阀(7)，该呼出阀(7)布置在所述患者回路(3，3a，3b)中或连接至所述患者回路(3，3a，3b)，所述呼出阀(7)的开启和闭合通过流体连接至所述气体源(2)的加压管线(8)来控制， -至少一个电磁阀(6)，所述至少一个电磁阀(6)布置在所述加压管线(8)中并且由驱动装置(13)控制，以便允许或阻止经由所述加压管线(8)向所述呼出阀(7)传递压力， -驱动装置(13)，该驱动装置(13)设计成将至少一个电压信号(U)输送至所述至少一个电磁阀(6)，以控制所述至少一个电磁阀(6)，以便允许或阻止经由所述加压管线(8)向所述呼出阀(7)传递压力并因此根据所述至少一个电压信号(U)控制所述呼出阀(7)在至少完全开启位置、完全闭合位置和一个或多个中间位置之间，以及 -压力测量装置(10)，该压力测量装置(10)布置成测量由所述气体源(2)输送的气体的压力⑵， 其特征在于，所述设备还包括执行至少一种算法的微处理器装置，该至少一种算法使得能够基于由所述压力测量装置(10)输送的至少一个压力信号(P)和由所述驱动装置(13)输送的所述至少一个电压信号(U)来确定通过所述呼出阀(7)而离开的气体流速(Qve)。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，该设备还包括: -流速测量装置(9)，该流速测量装置(9)布置成测量由所述气体源(2)输送的气体的流速(Q)， 所述驱动装置、所述流速测量装置(9)和所述压力测量装置(10)与所述微处理器装置协作，以便确定所述微处理器装置的算法的参数，所述算法用于确定在给定的压力(P)和电压(U)下通过所述呼出阀(7)而离开的气体流速(Qve)。3.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，该设备还包括存储装置(15)，该存储装置(15)用于至少存储从所述驱动装置(13)、从所述流速测量装置(9)和从所述压力测量装置(10)分别获得的电压(U)、流速(Q)和压力(P)的值。4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述微处理器装置与所述存储装置(15)协作，以获取所述算法所使用的电压(U)、流速(Q)和压力(P)的值，以便估计通过所述呼出阀(7)而离开的给定的气体流速(Qve)。5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述微处理器装置设计成基于通过所述呼出阀(7)而离开的气体流速(Qve)以及由所述气体源(2)输送的气体的流速(Q)和压力(P)来确定泄露流速(Qf)。6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述驱动装置(13)能够并且设计成基于阀的最大开启电压值(Umax)来输送减小的或增大的电压值(U)，以便逐渐地闭合所述呼出阀(7)。7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，当在连接至患者(5)的接口(4)处堵塞所述吸入支路(3a)时: -所述气体源(2)能够以给定的压力(P)输送气体， -所述驱动装置(13)编程为基于所述呼出阀(7)的最大开启电压值来输送减小的或增大的电压值(U1, U2……Un)，以便逐渐地闭合所述呼出阀(7)， -流速传感器(9)能够并且设计成测量与通过所述呼出阀(7)而离开的气体流速相对应的给定的气体流速值(Q’ Q’ 2……Q’ n)，以及 -所述微处理器装置能够确定闭合控制电压(Uferm)，在高于或低于所述闭合控制电压(Uferm)时,通过所述呼出阀(7)而离开的气体流速(Qve)为零， -所述存储装置(15)能够并且设计成存储所述闭合控制电压(Ufe...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·莫兰，
申请(专利权)人：液体空气医疗系统公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR