用于使肺换气的装置及方法

摘要

本发明涉及用于使肺换气的装置及方法。具体而言，公开了用于使受检者的肺换气的装置。该装置包括机械换气机回路(14)，其包括用于传送气流以便吸气的吸气传送单元(20)；以及用于控制呼出气体的排放的呼气回路(22)。该装置还包括人工换气回路(18)，其包括手动袋(40)，该手动袋(40)引导来自于手动袋的气体以协助吸气，以及接收气流以便在呼气期间至少部分地由用于协助吸气的气体填充手动袋；以及控制单元(21)，其用于控制该装置的操作。人工换气回路还包括传感器(44)，该传感器(44)用以检测人工换气回路内的流动方向和用以产生用于控制单元的信号，确定流动方向以操纵呼气回路。还提供了一种对应的方法。

权利要求

1.一种用于使受检者的肺换气的装置，包括：

用于协助呼吸功能的机械换气机回路(14)，所述机械换气机回路包括用于传送气流以协助吸气的吸气传送单元(20)和用于控制呼出气体的排放的呼气回路(22)；

用于实现人工换气以协助呼吸功能的人工换气回路(18)，所述人工换气回路包括手动袋(40)，用以引导来自所述手动袋的气体来协助吸气以及用以接收气流来在呼气期间填充所述手动袋；以及控制单元(21)，其用于控制所述装置(10)的操作，

其特征在于，所述手动袋(40)构造成用以在呼气期间至少部分地由用于协助吸气的所述气体填充，所述人工换气回路(18)还包括传感器(44)，用以检测所述人工换气回路(18)内的流动方向以及用以产生用于所述控制单元(21)的信号来确定所述流动方向，以便操纵所述呼气回路(22)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述呼气回路(22)包括用于排放所述呼出气体的呼气阀(37)。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控制单元(21)构造成基于所确定的流动方向来确定是吸气阶段还是呼气阶段在起作用，且因此操纵所述呼气阀(37)。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控制单元(21)构造成当吸气阶段在起作用时操纵所述呼气阀(37)至关闭位置，容许用于吸气的气流在挤压所述手动袋时从所述手动袋(40)流出。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控制单元(21)构造成用以当呼气阶段在起作用时操纵所述呼气阀(37)至关闭位置，容许所述气体朝所述手动袋(40)流动，至少部分地对其填充，直到所述手动袋(40)的压力达到预定压力，在此之后，所述控制单元构造成用以操纵所述呼气阀(37)至开启位置，以便容许额外的气体流出从而保持所述预定压力。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括用于在使所述受检者换气时输入任何所需信息的用户界面(25)，所述信息包括用于呼气压力和用于限制吸气压力的所期望的压力水平。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在呼气期间，所述手动袋(40)构造成至少部分地由在本次呼气之前引导来自于所述手动袋的气体来协助吸气时使用的所述气体进行填充，使得有可能在来自于所述受检者的肺的呼出气流与所述手动袋之间进行直接气动接触。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括用于供送新鲜气体以便所述受检者呼吸的气体混合器(27)，以及用于连接所述受检者的肺和所述机械换气机回路(14)来交换所述肺中的气体的呼吸回路(16)。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，在呼气期间，所述手动袋(40)构造成至少部分地由在引导来自于所述手动袋的气体来协助吸气时使用的所述气体进行填充，以及部分地由所述气体混合器(27)供送的新鲜气体和由所述吸气传送单元(20)供送的气流中的一种进行填充，使得可能在来自于所述受检者的肺的呼出气流与所述手动袋之间进行直接气动接触。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，用于检测所述人工换气回路(18)内的流动方向的传感器(44)为流动传感器。

11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，用以检测所述人工换气回路(18)内的流动方向的传感器(44)为压力传感器，在此情况下，所述装置还配备有位于所述人工换气回路(18)外的压力传感器(36，92)，向所述控制单元(21)提供信号以确定由这些压力传感器所检测的两个压力之间的压力差。

12.一种用于使受检者的肺换气的方法，其能够选择用于协助呼吸功能的机械换气和利用手动袋(40)的人工换气中的一种，所述手动袋(40)可经压缩来用于吸气，所述人工换气包括：通过压缩手动袋(40)升高吸气所需的压力来提供气流以协助吸气；

释放所述手动袋以便呼气；

容许额外气体体积在呼气期间排放以便达到期望水平的呼气压力，以及在吸气期间排放以便将吸气压力限制于期望水平；

其特征在于，所述人工换气还包括：

容许所述手动袋在呼气期间至少部分地由用于协助吸气的所述气流进行填充；

检测流动方向是朝向所述手动袋还是从所述手动袋流出；

基于所述检测而产生信号；

接收所述信号；以及

根据所述信号来确定流动方向，以便操纵所述额外气体体积的排放。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，根据所述信号确定流动方向提供了关于呼吸的吸气阶段和呼气阶段的信息。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括设定期望的压力水平来用于所述呼气压力和用于限制吸气压力。

15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，填充所述手动袋至少部分地利用在本次呼气之前用于协助吸气的气流来执行，使得有可能在来自于所述受检者的肺的呼出气流与所述手动袋之间进行直接气动接触。

说明书

用于使肺换气的装置及方法

技术领域

[0001] 本公开内容主要涉及用于使受检者的肺换气的设备及方法，其能够选择用于协助呼吸功能的机械换气和采用可经压缩来用于吸气的手动袋的人工换气中的一种。

背景技术

[0002] 目前，麻醉机经优化来使用挥发性的麻醉制剂液体对患者提供麻醉。在此类系统中，麻醉制剂经汽化且以受控的方式混合到呼吸气流中，以便提供气体混合物来麻醉患者进行外科手术。大多数常见的挥发性麻醉制剂为卤代烃链，如三氟溴氯乙烷、安氟醚、异氟烷、七氟醚和地氟醚。此外，一氧化二氮(N2O)可算入此类挥发性麻醉制剂中，但一氧化二氮的高蒸汽压力导致一氧化二氮在高压气缸中自发地汽化，在其中，一氧化二氮可直接地与氧气混合。一氧化二氮的麻醉效力很少会足够麻醉患者，且因此通常与其它挥发性制剂相混合。

[0003] 由于挥发性麻醉制剂很昂贵且在环境方面会破坏大气臭氧层，故麻醉机已发展为最小限度地使用这些气体。为了保持患者麻醉，需要用于麻醉制剂的限定的大脑分压力。该分压力通过保持肺中麻醉制剂分压力充足来维持。在稳定状态期间，肺和身体的分压力相等，且在血液与肺之间不会发生麻醉制剂的净交换。然而，为了提供氧气和除去二氧化碳，需要连续地使肺换气。

[0004] 设计成用以输送挥发性麻醉制剂的麻醉机设计成用以向患者供氧和除去二氧化碳，同时保留麻醉气体。这些目标通常使用再呼吸回路而予以满足，在其中，呼出的气体再引入通向患者的吸气支路(limb)。在此种再呼吸回路中，二氧化碳通过二氧化碳吸收器从呼出的气体中吸收。在患者吸气之前，吸入的气体供送有附加的氧气，且基于患者的需求而在麻醉制剂中汽化。在该装置中，加至再呼吸回路上的附加气流可小于0.5L/min(升/分钟)，但患者换气可能为5L/min至10L/min。正压力吸气通常使用换气机(或呼吸器，ventilator)来进行，该换气机通常是气体驱动的。在这些换气机中，患者呼吸的气体通过控制流经分离系统的换气机驱动气流来加压，该分离系统保持呼吸气体与换气机驱动气体分离开。这种气体分离系统可具有长的往复式气柱或物理挠性阻隔构造的形式。

[0005] 静脉内给予的药物提供对于挥发性麻醉制剂的备选方案。当采用静脉麻醉时，不再需要麻醉再呼吸回路的主要功能，因为汽化的麻醉制剂不再利用呼吸气体进行循环。当采用静脉内给予的麻醉药物时，麻醉机可使用开放的呼吸回路，在其中，新鲜的氧气和氮气的混合物以患者所需的速率提供，且呼出的气体可从循环中除去。在此种开放系统中，由于已经消除再循环，故不再需要吸收二氧化碳。此外，当直接向患者提供换气气体时，不再需要在患者气体与驱动气体之间进行隔离。因此，为静脉麻醉而优化的麻醉换气机不需要气体分离系统和二氧化碳吸收器。此外，也不再需要用于挥发性麻醉制剂的汽化器。这些简化提供给了设备尺寸上的优点，通过减少受污染构件的数目而消除了大部分清洁需要，且使麻醉机制造过程流水线化。

[0006] 独立于麻醉实践，麻醉换气涉及临床医生人工地使患者换气的能力。该功能通常在麻醉诱导期间使用，使患者与麻醉和换气机断开，有助于自然呼吸和使肺康复。

[0007] 人工换气系统的期望性能是给予患者呼吸体积(或呼吸量)的触觉反馈。当患者呼气体积收集在手动袋中时，便实现了此种反馈，这是通过以下的现有技术解决方案来进行的。

[0008] 人工换气中当前使用最多的装置是具有配备APL(气道压力限制)阀的呼吸系统。在使用气道压力限制阀时，操作原理是将阀设定成预定设置，且在人工换气袋受挤压时，气体体积开始传送给患者，但在达到APL压力极限时，阀便开始从呼吸系统放气。阀将形成阻力，且在袋进一步受到挤压时，一部分体积将通向患者而一部分将经由阀放出。通向患者的体积(如果有的话)不可能通过将袋挤压多少而以触觉方式确定。患者流阻力由于其平行于APL阀放出阻力，故都不能确定。如果患者不通过挤压袋来换气，则新鲜气体或换气机偏压流会将压力升高至APL极限，导致持续压力和可能的气压性损伤或容积性损伤。不可能的是利用APL阀来将PEEP(呼气末正压)传送至患者。

[0009] 已经实现了机械式人工换气阀的进一步发展。这种阀的一种实例是″Berner阀″。该阀在呼气期间将呼吸回路和患者压力控制在较低的水平，而在吸气期间关闭阀。阶段之间的切换通过挤压和释放手动袋所造成的气体推动来触发。为了使用该阀来换气，袋压缩和释放动作两者都需要足够精确，以便产生期望的推动。由此产生的是，Berner阀牵涉到关于每次人工呼吸的安全问题：如果感测到不能呼气，则阀保持关闭，导致未限制的呼吸回路和患者的压力增大。该问题涉及使用该方法的难度，这限制了其临床使用。

[0010] 所述解决方案代表人工换气和机械换气期间的单独压力控制，这最常见的是使用另一压力控制阀通过电子方式予以控制。另外，在两种换气形态中使用相同的压力控制阀的解决方案是公知的。由于电动呼吸回路和患者压力控制，故控制算法可遵循″APL″或″Berner″原理。设定最大压力极限的能力解决了″Berner″方法的缺点。另外，呼气期间的最小压力(PEEP)可根据临床需要而予以控制。

[0011] 对于确定呼吸阶段，可使用预定的控制规则。该系统的控制器将测得的呼吸回路压力和/或呼吸回路流型(flow pattern)与预定控制规则相比较，且基于该比较来确定人工呼吸循环是吸气还是呼气：手动袋的压缩增大了呼吸回路压力，且导致呼吸回路中的气体朝患者流动。手动袋的释放分别导致呼吸回路压力降低和呼吸回路流从患者朝向手动袋。

[0012] 所述系统的问题在于，在手动袋压缩开始时，呼吸回路压力控制阀开启，且压缩不必产生预定控制规则所期望的呼吸回路压力和/或流型。因此，即使在这里初始压缩也必须足够强以促使预计的变化，而不论相邻的开启的压力控制阀。

发明内容

[0013] 通过阅读和理解以下说明书，将理解到本文所解决的上述不足、缺点和问题。

[0014] 在一个实施例中，用于使受检者的肺换气的装置包括用于协助呼吸功能的机械换气机回路，且该回路包括用于传送气流以协助吸气的吸气传送单元，以及用于控制呼出气体的排放的呼气回路。用于使受检者的肺换气的装置还包括用于实现人工换气来协助呼吸功能的人工换气回路，所述人工换气回路包括手动袋，其用以协助吸气和在呼气期间接收用于填充该手动袋的气流。用于使受检者的肺换气的装置还包括用于控制该装置的操作的控制单元。在呼气期间，手动袋至少部分地由用于协助吸气的气体填充。人工换气回路还包括传感器，其用以检测人工换气回路内的流动方向，以及为控制单元产生信号来确定流动方向以便操纵(或引导)呼气回路。

[0015] 在另一个实施例中，一种用于使受检者的肺换气的方法，其实现在用于协助呼吸功能的机械换气与利用手动袋的人工换气中选择一种，其中，该手动袋可经压缩以便吸气，人工换气包括通过压缩手动袋而增大吸气所需的压力来提供气流以协助吸气，以及释放手动袋来用于呼气。在人工换气中用于使受检者的肺换气的方法还包括容许额外气体体积在呼气期间排放，以便达到期望水平的呼气压力，以及在吸气期间排放以便将吸气压力限制在期望水平。在人工换气中用于使受检者的肺换气的方法还包括容许手动袋在呼气期间至少部分地由用于协助吸气的气流填充，以及检测流动方向是通向手动袋还是从手动袋流出。在人工换气中用于使受检者的肺换气的方法还包括基于检测而产生信号和接收该信号，以及根据该信号来确定流动方向以操纵额外气体体积的排放。

[0016] 在又一实施例中，用于使受检者的肺换气的方法在控制单元的控制下，能够选择使用机械换气机回路协助呼吸功能的机械换气方法和使用人工换气回路的人工换气方法中的一种，人工换气回路与机械换气机回路的至少一部分成流动连通，以便在选择人工换气方法时与受检者的肺进行流动气动接触(pneumatic contact)，以及人工换气回路与呼气回路成流动连通，以便在控制单元的控制下实现期望的压力水平，该人工换气方法包括通过压缩人工换气回路的手动袋来提供驱动气流以协助吸气，从而容许人工换气机回路内和与人工换气机回路成流动连通的一部分机械换气机回路内的吸气所需的压力升高。用于在控制单元的控制下以人工换气方法使受检者的肺换气的方法还包括释放手动袋来用于呼气，容许手动袋由于呼出气流而得到填充，以及容许额外的气体体积在呼气期间通过呼气回路排放以便达到期望水平的呼气末压力，以及容许额外的气体体积在吸气期间通过呼气回路排放以便将吸气压力限制于期望水平。用于在控制单元的控制下以人工换气方法使受检者的肺换气的方法还包括借助于传感器检测人工换气回路内的流动方向、基于检测来产生用于控制单元的信号、接收该信号，以及根据该信号来确定流动方向以操纵额外气体体积的排放。

[0017] 本领域的技术人员将从附图及其详细说明中明白本发明的各种其它特征、目的和优点。

附图说明

[0018] 图1示出了用于向受检者提供吸入气体的装置的操作图；

[0019] 图2为根据另一个实施例的用于向受检者提供吸入气体的装置的操作图；以及[0020] 图3提供了当使用人工换气时的呼吸回路压力和受检者流动响应。

[0021] 零件清单

[0022] 10 装置

[0023] 12 受检者

[0024] 14 机械换气机回路

[0025] 16 呼吸回路

[0026] 18 人工换气回路

[0027] 20 驱动气体传送单元

[0028] 21 控制单元

[0029] 22 呼气回路

[0030] 23 往复单元

[0031] 24 驱动气体接口

[0032] 25 用户界面

[0033] 26 导管

[0034] 27 气体混合器

[0035] 28 吸气分支

[0036] 29 过滤器

[0037] 30 压力调节器

[0038] 32 流动传感器

[0039] 34 流动控制阀

[0040] 36 压力传感器

[0041] 37 呼气阀

[0042] 38 流动传感器

[0043] 39 呼气分支

[0044] 40 手动袋

[0045] 42 袋阀

[0046] 44 传感器

[0047] 46 压力传感器

[0048] 48 袋分支

[0049] 50 新鲜气体出口

[0050] 51 氧气传送管线

[0051] 52 过滤器

[0052] 54 压力调节器

[0053] 56 氧气流动传感器

[0054] 58 氧气流动控制阀

[0055] 61 空气传送管线

[0056] 62 过滤器

[0057] 64 压力调节器

[0058] 66 空气流动传感器

[0059] 68 空气流动控制阀

[0060] 70 汽化器

[0061] 71 呼吸回路连接部(或接头，connection)

[0062] 72 吸气支路

[0063] 74 呼气支路

[0064] 76 二氧化碳去除器

[0065] 78 第一单向阀

[0066] 80 第二单向阀

[0067] 82 分支单元

[0068] 84 患者支路

[0069] 85 压力传感器

[0070] 86 驱动气体分支连接器

[0071] 88 连接部

[0072] 90 总流动传感器

[0073] 92 压力传感器

[0074] 201 图

[0075] 202 图

[0076] 203 吸气向上方向

[0077] 204 呼气向下方向

[0078] 205 吸气

[0079] 206 呼气

[0080] 207 早期呼气

[0081] 208 箭头

[0082] 209 箭头

[0083] 211 呼吸回路

[0084] 212 点线

[0085] 213 吸气阶段

[0086] 214 线

[0087] 215 线

[0088] 216 吸气阶段

[0089] 217 点

[0090] 218 呼气流动

具体实施方式

[0091] 以下详细说明参照附图阐述了特定实施例。这些详细的实施例当然能予以改变，且不应限制如在权利要求中所阐明的本发明的范围。

[0092] 该实施例涉及在强化呼吸中使用的以及在每当向受检者给予麻醉时使用的装置和方法。

[0093] 图1中示出了使用再呼吸系统将吸入气体提供给受检者12的装置10。该装置10包括用于协助受检者的呼吸功能的机械换气机回路14、用于将受检者的肺和机械换气机回路14相连以交换肺中的气体的呼吸回路16、用于使受检者能够人工换气的人工换气回路18，以及用于控制装置10的操作的控制单元21。人工换气回路18和机械换气机回路14可由操作人员交替地选择。人工换气回路可与机械换气机回路的至少一部分成气流连通，以便在选择人工换气方法时与受检者的肺进行气动接触。图1中所示的装置10还可包括用户界面25以及气体混合器27，其中，用户界面25用于在使受检者换气时输入任何所需的信息，而气体混合器27用于供送新鲜气体以便受检者呼吸。

[0094] 机械换气机回路14通常包括用于传送使受检者能够吸气所需的气体(如驱动气体)的吸气传送单元20、用于控制呼出气体的排放的呼气回路22，以及往复单元23，如其中波纹管布置在瓶内的广为公知的波纹管和瓶的组合，或如图1中所示的用于在驱动气体压力的控制下朝受检者的肺压缩气体以便于吸气的长气流通道。吸气传送单元20和呼气回路22两者都由控制单元21控制。

[0095] 如图1中所示，吸气传送单元20包括连接到压缩气源(未示出)上的压缩气体接口24。压缩气体可为氧气或空气。还可采用如果一个减压则选择另一个的机构(未示出)。吸气传送单元20还包括用于过滤杂质的过滤器29、用于调节从气体接口流出的气体压力的压力调节器30、用于测量来自于气体接口的吸气传送流动的流动传感器32，以及用于开启或关闭吸气传送流动的流动控制阀34。流动传感器32和流动控制阀34分别联接到控制单元21上，以便控制向受检者12的吸气传送。此外，吸气传送单元20可包括用于测量沿导管26流动的气体压力的压力传感器36，以及朝向往复单元23的吸气分支28。

[0096] 呼气回路22包括用于排放呼出气体的呼气阀37，以及可选的流动传感器38，该流动传感器38用于测量经由呼气阀37排放的流动。呼气回路沿呼气分支39与往复单元23和人工换气回路18成流动连通。

[0097] 人工换气回路18包括手动袋40，该手动袋40用于提供诸如驱动气流的气流来升高受检者吸气所需的压力，以及用于在受检者呼气时接收对于呼气的气流；袋阀42，其用于连接和断开手动袋40与呼气分支39或呼吸回路16之间的驱动气流；传感器44，如流动传感器，其用于检测人工换气回路18内的流动方向；以及用于测量人工换气回路18的压力的压力传感器46。往来于手动袋40的驱动气流布置为经过袋分支48，且该驱动气流可由传感器44进行检测，基于该传感器44，可产生信号，且该信号可由控制单元21接收以便确定流动方向，以及基于该信号，控制单元21能够操纵额外气体体积的排放。手动袋40可由于呼出气流而予以填充。它可由在引导吸气时使用的驱动气体进行填充。通常，在呼气期间，手动袋40至少部分地由在本次呼气之前将气体从手动袋引出以协助吸气时使用的气体填充，使得来自于受检者的肺的呼出气流与手动袋之间有可能进行直接气动接触。另外，在呼气期间，手动袋(40)可由将气体从手动袋引出以协助吸气时使用的气体部分地填充，以及由气体混合器27供送的新鲜气体和由吸气传送单元20传送的气流中的一种而部分地填充。

[0098] 气体混合器27布置成经由新鲜气体出口50将新鲜气体供送给呼吸回路16来用于受检者呼吸。通常，新鲜气体包括氧气和空气或二氧化氮。氧气经由氧气传送管线51传送，该传送管线51包括过滤器52、压力调节器54、氧气流动传感器56和氧气流动控制阀58。空气经由空气传送管线61传送，该空气传送管线61包括过滤器62、压力调节器64、空气流动传感器66和空气流动控制阀68。对于一氧化二氮的传送而言，可提供相应的构件(未示出)。在计量单独的气流之后，它们汇聚在一起用于传送给汽化器70的新鲜气体混合物，该汽化器完成新鲜气体在新鲜气体出口50处传送至呼吸回路16和受检者呼吸之前与挥发性麻醉制剂蒸汽的混合。

[0099] 可操作地在呼吸回路连接部71处连接到机械换气机回路14上且可操作地连接到新鲜气体出口50上的呼吸回路16，包括用于吸入气体的吸气支路72、用于呼出气体的呼气支路74、用以从来自于受检者12的呼出气体中除去或吸收二氧化碳的二氧化碳(CO2)去除器76如CO2吸收器、用于吸入的气体以容许经由吸气支路72吸气的第一单向阀78、用于呼出的气体以容许经由呼气支路74呼气的第二单向阀80、具有至少三个支路的分支单元82如Y形件，其中，该至少三个支路中的一个支路用于吸入的气体、第二个支路用于呼出的气体，以及第三个支路用于吸入的气体和呼出的气体两者并借助于患者支路84连接至受检者12的肺。另外，呼吸回路可包括用于测量呼吸回路16的压力的压力传感器85。

[0100] 在机械换气中，手动袋阀42保持关闭。在机械换气的吸气阶段，机械换气机回路14的呼气回路22在控制单元21的控制下关闭呼气阀37。这引导来自于吸气传送单元20的吸入气流穿过气体分支连接器86的吸气分支28，且穿过往复单元23的连接部88，将呼吸气体从呼吸回路连接部71推出至呼吸回路16。由控制单元21控制的吸入气体传送单元
20传送气流或达到给定气体体积或达到受检者的肺处的压力。对于这种控制，使用了用于测量吸气流动的流动传感器32和呼吸回路16的压力传感器85。另外，从新鲜气体混合器
27传送出的体积在气体体积的传送中进行考虑。

[0101] 用于呼吸回路16的吸入气体的第一单向阀78和用于呼出气体的第二单向阀80在该回路中引导气体流动方向。吸气流动经引导穿过二氧化碳去除器76，以便从呼气中除去或吸收二氧化碳，且二氧化碳自由气体进一步经由用于吸入气体的第一单向阀78引导至吸气支路72，在该处，其与新鲜气流相混合，且从该处经由分支单元82通向患者支路84，且最终到达受检者12的肺。

[0102] 在吸气阶段的最后，呼吸回路16和受检者的肺加压。对于在控制单元21的控制下的呼气，吸气传送流动控制阀34关闭，停止吸气传送，而呼气阀37开启以容许气体从驱动气体分支连接器86的呼气分支39释放，且从往复单元23进一步穿过连接部88。这容许压力释放和呼吸气流从呼吸回路16和受检者12的肺到达往复单元23。呼吸气体从受检者12经由患者支路84、分支单元82、呼气支路74、用于呼出气体的第二单向阀80以及呼吸回路连接部71流至往复单元23。为了期望的呼气压力，如呼气末正压力(PEEP)目标，将控制压力释放，这可使用用户界面25来设定。对于这种控制，换气机控制单元21使用由压力传感器85测得的呼吸回路压力和呼气阀37。呼出气流可使用在该实施例中定位在呼气分支
39处或如图1中所示的呼气阀37出口处的流动传感器38来测量。

[0103] 对于人工换气，袋阀42是开启的。作为优选，袋阀42可为电动或气动促动的。然而，作为备选，它也可具有直接接近促动器按钮或用于直接手动接近的操纵杆。手动袋阀42提供从机械换气机回路14的呼气分支39经由用于检测人工换气回路18内的流动方向的传感器44以及袋分支48而到达手动袋40的气体流动通路。

[0104] 该传感器44用于确定袋的操作，包括流向手动袋40和从手动袋流出，以及在处于人工换气模式时用于触发呼吸循环的吸气阶段和呼气阶段。因此，传感器44产生用于控制单元21的信号，以便确定流动方向来操纵呼气回路22。作为对吸气触发的响应，呼气回路22的呼气阀37关闭，以便朝受检者的肺引导袋压缩所引起的驱动气流。

[0105] 现在将描述在人工换气期间装置10的操作。压力传感器85用于监测呼吸回路16内的压力。新鲜气体以所需的流速供送给呼吸回路16，且呼气阀37借助于控制单元21操作以在回路中保持给定的期望呼气压力。所需的新鲜气体流速可由用户借助于用户界面25来给定，或根据所需的受检者气体浓度自动地确定。另外，吸气流动可用来达到和保持该压力。由于手动袋40现在连接到呼吸回路16上，故手动袋40也加载至该相同的压力。当需要人工吸气时，便挤压手动袋40，导致袋内的压力升高到期望的呼气压力以上。袋挤压引起气体流出手动袋40。检测和确定该流动方向，且利用传感器44来测量该流动。在人工换气期间，该流动相当于机械换气的吸气传送流动。控制单元21在人工吸气模式期间确定出自手动袋40的流动，其中，人工吸气模式是指吸气阶段在起作用(或在工作)，且触发换气控制至吸气状态。在该状态下，呼气阀37关闭，将来自于手动袋40的驱动气体朝往复单元23引导，这迫使呼吸气体从呼吸回路连接部71通向呼吸回路16，且进一步穿过吸气支路72而到达受检者12的肺。在吸气期间，呼气阀37保持关闭。然而，出于安全的目的，必须保护肺免于超压。因此，呼气回路22可编程为在测得的患者压力升高到超过给定最大压力极限的情况下开启呼气阀37，且因此限制吸气压力。

[0106] 当释放手动袋40时，吸气便转换成呼气阶段。当传感器44能够确定人工换气回路18内的流动方向时，控制单元21随着低于呼吸回路压力的降低的手动袋压力而开始使气体从呼气分支39朝手动袋40流动而确定呼气阶段在起作用。这便触发了人工呼吸循环的呼气控制。该流动可利用该传感器44进行测量。作为克服持续压力的安全性，如果吸气持续时间超过预设的吸气最大时间，或利用压力传感器85测得的呼吸回路压力超过预设的最大压力安全极限，则也可开始呼气阶段。两个预设值都可使用用户界面25输入。

[0107] 在呼气阶段期间，呼吸气体从受检者12的肺经由患者支路84、分支单元82、呼气支路74、用于呼出气体的第二单向阀80和往复单元的呼吸回路连接部71而流出至往复单元23。这迫使驱动气体从往复单元的连接部88流出至气体分支连接器86，且进一步流至呼气分支39。由于在开始呼气时，当呼气阶段在起作用时，袋压力较低，故由控制单元21操纵(或引导)的呼气阀37保持在关闭位置，且气体继续朝手动袋40流动，填充该袋。在早期呼气阶段从受检者的肺通向手动袋40的该气体给予受检者呼气体积的触觉反馈。新鲜气流和吸气流动继续填充手动袋，直到袋压力达到期望的呼气压力，如目标PEEP。为此目的，手动袋40配备有压力传感器46。作为备选，利用压力传感器36测得的压力可用于此目的。当袋压力达到期望的呼气压力时，控制单元21在呼气模式期间将呼气阀37操纵至开启位置来容许额外的气体流出，以便保持利用压力传感器85测得的期望预定压力，直到检测到下次吸气。

[0108] 然而，受检者呼气可不给出足够的体积来将手动袋40填充至期望的呼气压力。这是因为在人工换气期间，呼吸回路16通常会泄漏。因此，新鲜气流和吸气流动受调节以提供补充体积，以便在吸气之后恢复期望的呼气压力。新鲜气体流速可为此目的借助于控制单元21自动地调整，或临床医生可能喜欢选择足够大的恒定流速来达到该目标。在达到该目标之后，控制单元21使用呼气阀37来将压力保持在该目标。

[0109] 在人工换气期间，受检者还可采用自然呼吸。通常，这发生在呼吸循环的呼气阶段期间。如果受检者的需求超过传送的新鲜气体流速，则由压力传感器85测得的呼吸回路压力便下降至期望的呼气压力以下，且控制单元21操纵以关闭呼气阀37。此外，受检者的需求促进气体从手动袋40朝受检者12流动，该流动方向的变化利用人工换气回路18内的传感器44进行检测，且控制单元21确定为吸气。即将进行的自然呼气，或受检者自然吸气保持周期期间由新鲜气流和吸气流动的袋填充然后在流动朝向手动袋40时分别由传感器44检测，且控制单元21再次确定呼气阶段。

[0110] 图2示出了具有开放的呼吸系统的另一个实施例的装置10。该系统既没有单独的新鲜气源，也没有专用的驱动气体，而是驱动气体为氧气和空气的混合物，经由系统的吸气分支28、连接部88和患者支路84直接地提供至受检者12的肺。在该设置中，机械换气机回路14的吸气传送单元20包括用于气体(例如，驱动气体)的两个单独的导管26。这些导管中的一个可用于氧气，而另一个可用于空气。两个导管26都包括用于吸气传送的压缩气体接口24，该压缩气体接口24连接到压缩气源(未示出)、过滤器29、压力调节器30、用于测量吸气传送流动的流动传感器32，以及流动控制阀34。这些构件已经在上文阐述图1的实施例时予以介绍。在计量单独的气流以产生具有期望的O2浓度和期望的总流速的所需气体混合物之后，该气流便汇聚成气体混合物，该混合物仍可利用总流动传感器90进行测量以便交叉参照传感器的操作状态。另外，期望的是借助于压力传感器36来测量汇聚的气体混合物的压力。

[0111] 在图2中，正如图1实施例中的开放的呼吸系统的呼气回路22还包括呼气阀37和可选的流动传感器38，该流动传感器38连接到呼气阀37的下游或上游。此外，在该实施例中，呼气回路22可包括用于测量呼气分支39中主要的压力的压力传感器92。人工换气回路18的袋分支48经由袋阀42连接到呼气分支39上。人工换气回路18配备有用于检测人工换气回路18内的流动方向的传感器44。可选的是，人工换气回路18也配备有正如图1中的实施例那样的压力传感器46。

[0112] 在如图2中所示的具有开放的呼吸回路的人工换气操作中，吸气传送单元20提供朝向吸气分支28和连接部88以及患者支路84的气流，以便使受检者12的肺和手动袋40加压至期望的呼气压力，如给定的PEEP压力。一旦这已实现，则呼气回路22便调节呼气阀37以保持期望的呼气压力。

[0113] 当手动袋40受到挤压时，利用传感器44来检测出自手动袋40的气流方向。作为对此的响应，呼气阀37关闭，且从压缩的手动袋40放出的气流流过呼气分支39、连接部88和患者支路84而到达受检者12的肺。经由流动控制阀34传送的吸气流动可完成肺填充，或作为备选，来自于吸气传送单元20的气流可为了吸气而停止，以便给予肺填充的完全触觉感觉。

[0114] 当气体流动方向朝手动袋40改变时，由传感器44检测到手动袋释放(或松开)。在呼气期间，当手动袋压力达到利用人工换气回路18的压力传感器46或呼气回路22的压力传感器92测得的所期望的呼气压力水平时，呼气阀37借助于控制单元21调节对于呼气分支39处的所期望的呼气压力，该压力利用吸气分支28的压力传感器36或与呼气分支39成流动连通的压力传感器92进行测量。由受检者呼气填充手动袋40向临床医生给予受检者呼气体积的触觉反馈。

[0115] 用于检测人工换气回路18内的流动方向的图1和图2中所示的传感器44可为用于检测流动方向或感测流速的任何公知类型。这些包括热丝风速计、超音速流动传感器或节流型流动传感器，其中，由流速产生的压力差通过节流件来测量。该压力可利用连接在节流件上的差动型压力传感器测量，或作为备选，控制单元21可使用利用人工换气回路18的传感器44(在传感器44为比较人工换气回路18的压力和装置10外的主要外部压力的压力传感器的情况)和另一其它压力传感器所测得的压力来计算压力差，该另一其它压力传感器可为该装置10和人工换气回路18外的机械换气回路14的一部分，其通常为与吸气分支28成流动连通且测量驱动气体压力的压力传感器36，或与呼气分支39成流动连接且测量机械换气机回路14的呼出气体压力的压力传感器92。为了确定流动方向，压力传感器36或压力传感器92和传感器44向控制单元21提供信号。可用的节流件的实例为孔口或可变孔口。甚至袋阀42也可用作节流件。

[0116] 对于如图2中所示的开放的呼吸系统，人工吸气将气体从呼气分支39推至受检者。来自于受检者的呼出气体也流过呼气分支39。该呼出气体包括二氧化碳，且氧气浓度较低。因此，实施例中人工换气的优点在于，呼气分支39在新的吸气之前填充有来自于吸气传送单元20的气体。这需要受控的气体在呼气期间从吸气传送单元20直接经由连接部88流至呼气分支39，且在达到期望的呼气压力时，进一步经由呼气阀37流出呼气分支39或机械换气机回路14。该双向流动(by-flow)应当至少等于每分钟的换气体积，这对于成年受检者而言，通常为5L/min至6L/min，但如果需要的话，可为10L/min或甚至更高。这还要求呼气分支39容纳一次吸气的体积，这对于成年受检者而言，通常为500mL，且小于1000mL。在典型的22mm直径呼气分支的情况下，这对应于3m的呼气管长度。

[0117] 图3图式描述了该实施例的人工换气的压力和流动时间特征。图201中的纵坐标表示呼吸回路211上的人工换气压力，而横坐标限定时间。箭头208确定给定的最大呼吸回路压力，而箭头209表示所期望的呼气压力。点线212代表控制单元21的工作压力。图202的纵坐标为相应的流动，吸气沿向上的方向203，而吸气沿向下的方向204。粗线214代表受检者流动，而细线215代表从呼吸系统流出的气体。图3还以手动袋尺寸的符号变化展现了人工换气阶段，包括吸气205、呼气206和早期呼气207。

[0118] 在吸气阶段213，手动袋挤压很平缓，且呼吸回路压力不会增大至给定的最大压力。在此呼吸时，所有气流都到达患者。随后，呼气流动218使手动袋40膨胀，给予成功的呼吸反馈。在呼气期间，控制单元21操纵以进一步传送气体至呼吸回路而达到所期望的呼气压力，且调节呼气阀37以在呼气时始终保持该压力。

[0119] 在吸气阶段216，袋按压更为有力，且最大压力极限的点线212在点217处达到。在该点处，进一步的手动袋下压导致从呼吸系统而不是受检者流出的气体增加，以便进一步限制吸气压力增加。

[0120] 该实施例的优点在于使用人工换气回路18内的流动在呼吸循环的吸气阶段和呼气阶段之间触发很敏感，且独立于手动袋40经受压缩的强度。该实施例还提供了人工换气期间对维持肺压力和气压性损伤的保护，且提供了用户可调的期望呼气压力。它还向用户提供了真实吸气气体体积和呼气气体体积二者的触觉反馈。

[0121] 本书面描述使用了包括最佳方式的实例来公开本发明，并且还使任何本领域普通技术人员能够制造和使用本发明。本发明可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域普通技术人员所构思出的其它实例。如果这些其它实例具有与权利要求的书面语言并无不同的结构元件，或者如果这些其它实例包括与权利要求的书面语言无实质差异的同等结构元件，则认为这些实例处在权利要求的范围之内。