[发明专利]气体监测系统中体积误差的补偿

说明书

优先权请求

根据35U.S.C.§119(e)条款，本申请要求2007年8月22日提交 的美国临时专利申请No.60/957,272以及2006年12月4日提交的 No.60/873,047的优先权，以及根据35U.S.C.§120/365条款，本申请 要求2007年11月30日提交的美国申请No.11/948,080的优先权。

技术领域

本发明涉及一种用于补偿在吸气和呼气之间主流气体监测系统中可 能发生的体积变化的系统及方法，从而(a)使氧气消耗量测定的准确性 达到最大以及(b)当使用主流气体监测系统时对被监测的气体提供一种 更为临床相关的波形。

背景技术

呼吸道氧气监测或者氧气描记(oxygraphy)被用在麻醉和重症看护 情况中，以提供传送到患者以及被患者所使用的氧气(即氧气消耗量) 的指示。吸气与呼气末氧气组分之间的差值有助于确定氧气摄取量，该 氧气摄取量用于患者心脏和肺部功能(例如灌注及新陈代谢的充分性) 以及整体生理情况的测量。氧气消耗量通常用于监测个人或运动员的健 康或生理情况。术语“氧气更新量”与“氧气消耗量”的意义相同，并 且均由标号表示或者简单起见用“VO₂”表示。氧气消耗量是人体 在给定时间段(例如一分钟)内使用的氧气量的测量值。它一般表示为 在每分钟内每公斤体重所使用的氧气毫升量(ml/kg/min)，简写为每分 钟使用的氧气毫升量。

通常地，氧气描记是通过侧流气体取样系统来完成的。在侧流监测 系统中，气体样本从样本点(例如经由鼻腔插管从患者呼吸道或者经过 气体取样管线从患者回路)提取至传感机构或者设置在距样本点一段距 离的样本单元，从而用于监测。干燥系统通常包含在插管、取样单元或 者取样管线中，从而使得进入到取样单元的侧流气流相对地不存在湿气。 如果干燥系统由一部分Nafion管所组成，那么气体样本被烘干到环境湿 度。类似地，气体穿过取样管线的输送导致了样本在被传感器分析之前 其温度均衡到环境温度。由于这些原因，吸入气体和呼出气体都在侧流 监测系统中被分析，如同气体处于环境温度和湿度下。

当通过呼吸道上氧气传感器(即，主流气体传感器，其中送往患者 或者从患者接收的全部或大部分气体都经过样本点)完成氧气描记时， 被分析气体很可能温度和湿度发生改变。呼出的气体几乎总是100％被湿 润(相对湿度＝100％)，并且处于体温或者稍稍低于体温。另一方面，吸 入的气体会通过蒸馏器主动地加热以及湿润、会通过热湿交换器被动地 湿润、或者处于环境状态下。在任意情况下，都不太可能将呼吸道内温 度和湿度数据提供给氧气监测器。

由于气体被湿润以及水蒸气被加入到气体中，气体中的氧气被稀释 并且气体中的氧气浓度降低。如果吸入气体是干燥的以及呼出气体是湿 润的，那么通过呼吸道上(主流)氧气传感器测量的氧气描记将会由于 升温和/或潮湿而基于氧气浓度的改变从而显示出吸入和呼出氧气的差 值。尽管氧气浓度测定基本上是精确的，但是在临床上会引起误导。即 便在吸入和呼出氧气组分中存在实际差值，但是该差值会被误解为患者 灌注和新陈代谢的指示，而不是简单的气体升温和潮湿。

VO₂习惯地被计算作为吸入氧气体积与呼出氧气体积之间的差值。 VO₂的标准或直接计算通过下面公式给出：

VO₂＝V_i*Fi_O2-Ve*Fe_O2，(1)

其中：“VO₂”是氧气消耗量，“V_i”是吸入体积，“Fi_O2”吸入氧气浓 度，“Ve”是呼出体积，以及“Fe_O2”是混合的呼出氧气浓度。如果呼出 气体已被肺部加热及湿润，以及吸入气体比呼出气体冷和/或干燥，那么 在该算式中会产生误差。加热和/或湿润的影响意味着呼出体积(Ve)大 于吸入体积(Vi)以及测出的呼出氧气组分(Fe_O2)会低于实际的氧气 组分，导致错误夸大的VO₂测定。理想情况下，如果能够测出在已知温 度和湿度条件下的吸入氧气组分(Fi_O2)和吸入体积(Vi)，那么随后直 接的VO₂计算将会是准确无误的，尽管吸入和呼出气体之间温度和湿度 存在差值。