[发明专利]呼气末气体估计系统和方法

说明书

优先权声明

本申请根据35U.S.C§119(e)的规定要求2007年3月15日提交的美国 临时专利申请序列号no.60/918,189的利益，本申请根据35U.S.C§120/365 的规定要求2008年3月12日提交的美国专利申请序列号no.12/046,808的 利益。

技术领域

本发明关于提供对呼气末二氧化碳(CO₂)，呼气末氧气(O₂)，或者 其它气体的可靠估计的方法和设备。

背景技术

呼吸气体监测系统典型地包括气体感测、测量、处理、通信和显示功 能。这样的系统被认为是分流的(也即，旁流)或者不分流的(也即，主流)。 分流气体测量系统将采样气体的一部分从采样点经采样管输送至测量气体 成分的气体传感器，其中所述采样点典型的是呼吸回路或者患者的气道。 非分流气体测量系统不将气体从呼吸回路或者气道输送走，而是测量经过 该呼吸回路的气体成分。

传统的不分流气体测量系统包括气体感测、测量和用于将探测或测量 到的信号(例如，电压)转换为可以被主系统使用的值的信号处理。该气 体测量系统与放置在呼吸回路处的采样单元通信，并包括用于输出与将要 被测量的气体的属性相对应的信号的部件。采样单元在呼吸回路的直接放 置导致了“活泼(crisp)”的波形，其实时反映了气道内的所测量气体(例 如二氧化碳或氧气)的分压。采样单元(也被称为试管或气道适配器)位 于呼吸气流中，从而避免了在分流气体测量系统中对气体采样和换气的需 要。

传统的分流气体测量系统利用与呼吸回路中的适配器(例如在气管插 管或面罩连接器处的T形接头)或者鼻部导管连接的相对长的采样塑料管。 采样气体以范围是50到250ml/分钟的采样流量率自呼吸回路或者采样点经 采样管被连续送至监测仪内的采样单元。呼吸的采样端口的位置改变并且 其范围可为从与气管插管连接的弯管到Y形连接器的任意位置。

分流和不分流气体测量系统均包括传感器，所述传感器测量经过采样 单元的采样气体中的至少一种气体成分的浓度和/或分压的。临床意义上最 常测量的两种气体是二氧化碳和氧气。分流和不分流气体测量系统均利用 传感器来测量诸如二氧化碳和氧气的气体成分。

为了测量这些气体，经常使用电光组件。在二氧化碳传感器和很多其 它气体传感器的情况下，这些组件包括源，所述源发出对二氧化碳具有吸 收带红外辐射。该红外辐射通常沿与正被分析的气流的流动路径正交的路 径传输。将光电探测器布置为接收和测量已经穿过气流中的气体的该传输 辐射。采样气体中的二氧化碳吸收这个辐射的某些波长而让其他波长通过。 将该传输辐射转换为信号，处理器通过该信号计算二氧化碳的分压。在氧 气传感器的情况下，经常使用基于电化学或荧光的技术。

二氧化碳和氧气通过气体分量(FCO₂和FO₂)或者分压(PCO₂和PO₂) 表示。当无限制使用时，二氧化碳监测仪和氧气监测仪涉及基于时间的二 氧化碳监测仪和氧气监测仪。除了血气监测，二氧化碳监测仪包括在呼吸 循环过程中的瞬时二氧化碳浓度的图示。从这个图示，该循环的改变可以 实现可视化。

在一个如图1所示的“经典”二氧化碳描记图2的示例中，该二氧化 碳描记图包括两部分：“呼气”部分4，和“吸气”部分6。该呼气部分包 括变化的上斜坡段5a，其与恒定或轻微上斜坡段5b齐平。该吸气部分包括 急剧的下斜坡段7a，其稳定于可忽略不计的吸入二氧化碳的平台段7b。然 而，除了通常被认为是呼气末期二氧化碳分压的二氧化碳呼气末分压，临 床报告的只有呼吸频率和吸入二氧化碳水平的测量。这样是因为从二氧化 碳描记图中通常只可以很好地描绘在呼气和吸气部分之间的过渡。

尽管那样，仅当基本没有再呼吸时，这个过渡才确实与如气流波形所 描绘的吸气的实际开始时间相对应。由于充满呼气末期的吸入气体的解剖 死腔的存在，不能很容易的识别吸气和呼气之间的过渡。虽然氧气描记图 不如二氧化碳描记图一样被广泛的临床使用，以上讨论的相同问题适用于 氧气描记图，并可理解的是可将氧气描记图认为是二氧化碳描记图的颠倒 版本。