氣動系統(tǒng)、流體分析系統(tǒng)及動壓調(diào)整方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及氣動系統(tǒng)，例如氣動總管。更具體地，本發(fā)明涉及用于流體分析器和用于控制流經(jīng)氣動系統(tǒng)的流體的氣動系統(tǒng)。本發(fā)明尤其涉及用于例如機(jī)械呼吸機(jī)、麻醉機(jī)或病人監(jiān)控裝置中的流體分析器從而檢測呼出和/或吸入流體的組分的氣動系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在市場上的常規(guī)氣動系統(tǒng)中，系統(tǒng)的不同組件(例如閥、栗、流量和壓力傳感器以及測量部件)通過金屬或塑料管道和連接件流體連通。這些簡單系統(tǒng)具有很多缺點(diǎn)，例如，管道和相連組件之間的很多接點(diǎn)增大了系統(tǒng)泄露的風(fēng)險(xiǎn)。大量的組件使得系統(tǒng)很復(fù)雜而難以組裝，這樣會增加成本并且會提高組件操作者造成錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。
[0003]此外，由許多連接造成的流體通道上的死腔和尺寸變化會造成有害系統(tǒng)延遲、上升和下落時(shí)間的增大。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，存在一些利用一體化設(shè)計(jì)方式的高端系統(tǒng)。這些系統(tǒng)使用總管而非管道來將至少部分流體分配至裝置的不同組件?，F(xiàn)有的高端系統(tǒng)仍然具有一些缺點(diǎn)，例如外部緩沖空間會被用在總管的外面從而試圖獲取無波動的流體流。上升和遲延時(shí)間都會很高。而且，現(xiàn)有的一體化設(shè)計(jì)將不能提供快速且準(zhǔn)確的系統(tǒng)控制和調(diào)整。
[0005]旁流式氣體分析器與病人呼吸回路連接，從呼吸回路中獲得用作分析的氣體樣品的少部分樣品流體。現(xiàn)有技術(shù)中，存在兩種常見的隔膜栗技術(shù)，即活塞栗和音圈栗，其用于氣體分析裝置中以產(chǎn)生采樣流量?；钊跬ㄟ^由旋轉(zhuǎn)馬達(dá)產(chǎn)生的活塞運(yùn)動將定量的流體從一點(diǎn)傳送至另一點(diǎn)。栗量是固定的，但是栗激頻率可以變化從而獲得所需的流體。
[0006]音圈栗通過音圈的運(yùn)動傳送定量的流體。這種技術(shù)通過改變沖程幅度和沖程頻率從而改變栗量以獲得所需的流體。
[0007]發(fā)生在機(jī)械通氣病人的動態(tài)氣體測量中的問題是病人回路中的壓力將會在呼吸中發(fā)生變化，吸氣階段結(jié)束時(shí)，壓力達(dá)到最大。對于自主呼吸病人，情況是相反的，壓力會在呼氣階段達(dá)到最大。升高的壓力壓縮氣體，如果沒有補(bǔ)償，會導(dǎo)致在較高的壓力中大部分氣體會被傳送。
[0008]本技術(shù)領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)的旁流式分析器試圖在多次呼吸的平均周期保持恒流在中，并不會在呼吸周期中根據(jù)壓力變化調(diào)整流量。當(dāng)呼吸周期中不做調(diào)整，抽出的樣品流在壓力下會有幾個(gè)百分比的變化。但是越來越多的主機(jī)設(shè)備和先進(jìn)的臨床參數(shù)計(jì)算會比現(xiàn)有技術(shù)要求更好的流量控制。
[0009]因此，改進(jìn)的一體設(shè)計(jì)會具一些有優(yōu)勢，尤其是可以降低波動、改進(jìn)上升、下落和遲延時(shí)間從而提供更好控制和系統(tǒng)調(diào)整。并且，相比于現(xiàn)有系統(tǒng)，一體設(shè)計(jì)更容易生產(chǎn)、應(yīng)用并且更節(jié)能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]因此，本說明書實(shí)施例為了降低、減小或消除例如上文單獨(dú)或任意組合指出的本技術(shù)領(lǐng)域中的一個(gè)或多個(gè)缺陷、缺點(diǎn)或問題，根據(jù)所附的權(quán)利要求要求，提供一種裝置、系統(tǒng)或方法以提供一種改進(jìn)的氣動系統(tǒng)，例如氣動總管，該改進(jìn)的氣動系統(tǒng)可用于補(bǔ)償動態(tài)壓力變化的氣體分析和栗調(diào)節(jié)設(shè)備。氣動總管可以用于例如機(jī)械呼吸機(jī)、麻醉機(jī)或病人監(jiān)控裝置中的例如流體分析器，以分析呼出和/或吸入流體的組分。當(dāng)檢測呼出和/或吸入流體的組分時(shí)，改進(jìn)的氣動系統(tǒng)能夠在呼吸周期中提高上升時(shí)間的表現(xiàn)、在沒有外部空間的情況下消除波動、能夠?qū)崿F(xiàn)動壓調(diào)整并且調(diào)整流體。
[0011]在本發(fā)明的一個(gè)方面，公開用于呼出和/或吸入氣體的流體分析的氣動系統(tǒng)。該氣動系統(tǒng)包括用于流體分析單元的連接接口、用于栗單元的連接接口、流量傳感器和/或壓力傳感器以及用于基于來自于流量傳感器和/或壓力傳感器的測量值計(jì)算栗沖程力和/或栗激頻率，以在動態(tài)壓力呼吸周期獲得通過所述氣動系統(tǒng)的恒流，所述呼吸周期指的是吸氣和/呼氣過程。
[0012]通過調(diào)整這里公開的栗，流體可以在在單個(gè)呼吸過程中適應(yīng)動壓，從而可以在單個(gè)吸氣或呼氣中獲得恒流。因此系統(tǒng)可以平衡呼吸過程中的病人呼吸模式至可呼吸水平。
[0013]在一些實(shí)施方式中，氣動系統(tǒng)具有布置在連接流體分析單元的連接接口和連接栗單元的連接接口之間的緩沖空間。
[0014]該緩沖空間被用來消除波動、提高栗性能以及改進(jìn)流體控制。
[0015]在本發(fā)明的一些其他實(shí)施方式中，氣動系統(tǒng)包括氣動總管。
[0016]如本文所述，總管的使用將會經(jīng)一步提高氣動系統(tǒng)的性能以及可以改進(jìn)栗的調(diào)整。
[0017]在本發(fā)明的其他方面，公開流體分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括如本文所述的氣動系統(tǒng)、與連接栗單元的連接接口的栗單元以及與連接流體分析單元的連接接口相連的流體分析單元。控制單元被配置成基于來自于流量傳感器和/或壓力傳感器的測量值計(jì)算栗沖程力和/或栗激頻率，以在動態(tài)壓力呼吸周期獲得通過所述氣動系統(tǒng)的恒流，所述呼吸周期指的是吸氣和/呼氣過程。
[0018]在本發(fā)明的另一個(gè)方面，公開栗送流體的動壓調(diào)整的方法。該方法包括計(jì)算流量和/或通過氣動系統(tǒng)的流體的壓力、基于測量值計(jì)算栗沖程力和/或栗激頻率，以在動態(tài)壓力呼吸周期獲得通過所述氣動系統(tǒng)的恒流，所述呼吸周期指的是吸氣和/呼氣過程。
[0019]需要注意，本文中使用的術(shù)語“包括/包含”應(yīng)理解成說明所述特征、整件、步驟或組件的存在但不會排除一個(gè)或多個(gè)特征、整件、步驟、組件或他們的組合的存在或增加。
【附圖說明】
[0020]參照附圖，在本發(fā)明的實(shí)施方式的以下描述中，本發(fā)明的實(shí)施方式能夠?qū)崿F(xiàn)的這些及其他方面、特征和優(yōu)點(diǎn)是清楚的并且已被闡明，其中:
[0021]圖1示出用于流體分析的氣動總管的流體通道的一個(gè)示例。
[0022]圖2A和圖2B示出具有一體式比色皿的氣動總管的一個(gè)示例。
[0023]圖3示出未附有比色皿的氣動總管的一個(gè)示例。
[0024]圖4示出一調(diào)整栗方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]本發(fā)明的特定實(shí)施方式現(xiàn)在將會參照附圖進(jìn)行描述。但是，本發(fā)明可以體現(xiàn)為不同形式并且不應(yīng)本解釋為限定于這里闡述的實(shí)施方式;而且，這些實(shí)施方式被提供使得本發(fā)明將是透徹且完整的，并且可以向本領(lǐng)域的技術(shù)人員完全傳遞本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的范圍僅限定于所附的專利權(quán)利要求。
[0026]圖1示出用于流體分析的氣動總管的流體通道的一個(gè)示例。所述流體可以是來自于主體，例如連接機(jī)械呼吸機(jī)、麻醉機(jī)或者病人監(jiān)控裝置的病人，的呼出或吸入氣體的樣本。氣動總管用來減少氣動系統(tǒng)中通常使用的管道和連接件等的數(shù)量。通過降低管道和連接件的數(shù)量，可以降低制造氣動系統(tǒng)的成本。所用的氣動總管可以使得波前完整而帶有最小畸變，因?yàn)樗粌H具有更少的管道和連接件，而且還使用沒有任何維度轉(zhuǎn)換的筆直管道，并且具有無或只有很少死腔的接點(diǎn)。因此，該系統(tǒng)提升了上升、下落時(shí)間以及遲延時(shí)間。當(dāng)需要檢測呼吸氣體組分的快速變化時(shí)，提高上升和下落時(shí)間是非常重要的，信號波前在經(jīng)過氣動系統(tǒng)時(shí)需要保持有最小畸變。濃度上升和濃度下降的快速轉(zhuǎn)換對于氣體組分的正確分析是關(guān)鍵的。
[0027]同時(shí)氣動總管將會更牢固并且更耐用。與傳統(tǒng)氣動系統(tǒng)相比，由于具有更少的接點(diǎn)，發(fā)生泄露的可能性會被降低。
[0028]氣動總管可以由兩個(gè)部分組成，即通過焊接或釬焊，例如超聲焊接，固定在一起的上方部件和下方部件?；蛘撸笆鰞蓚€(gè)部件可以通過粘合劑固定。作為另一種替換，前述兩個(gè)部件可以通過使用例如螺釘或本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的方式進(jìn)行可松開的附接。
[0029]或者，總管可以由三個(gè)或更多部件制成，例如一個(gè)下方部件和兩個(gè)上方部件。作為另一種替換，氣動總管可以由單個(gè)單元注塑而成，例如通過使用3D打印機(jī)。
[0030]—種實(shí)施方式中，如圖1所示，氣動總管包括連接流體分析單元12、23的連接接口。流體分析單元具有入口 14、42(圖3)和出口 13、41(圖3)。流體分析單元的連接接口包括用于供流體從流體分析單元流入氣動總管的入口 10。該流體分析單元可以為一分析單元。多數(shù)流體分析器對于氣動波動以及系統(tǒng)的上升時(shí)間、下落時(shí)間和遲延時(shí)間是敏感的。
[0031]分析器單元可以是用于測量流體中的氧氣濃度的氧氣傳感器、用于光譜測量的測試比色皿或者例如超聲分析器或比色器的其他形式的分析器。
[0032]氣動總管還包括連接栗單元24的連接接口。連接栗單元的連接接口具有入口 20和出口 U。栗被用來向系統(tǒng)栗送流體。限制件18被設(shè)置在連接栗單元24的連接接口和連接流體分析單元12、23的連接接口之間的流體通道上。例如，該流體通道可以從連接流體器分析單元1