用于高流量氧气疗法的呼吸仪器的制作方法

1.本发明涉及一种用于通过高流量氧气疗法经由软管系统使病人呼吸的呼吸仪器。此外，本发明涉及一种通过高流量氧气疗法使病人呼吸的呼吸系统，一种用于调节通过呼吸仪器提供的呼吸压力的方法以及一种用于执行这样的方法的带有程序代码的计算机程序。


背景技术：

2.在高流量氧气疗法中典型地在相应的呼吸仪器处设定氧气浓度和气体流量。该气体流量然后经由病人接口引导至待呼吸的病人。气体流量在此经由包括至少一个软管的软管系统实现。基本上，针对高流量氧气疗法已知单软管系统和带有处于之间的y形件的双软管系统。病人接口在此负责借助于动态过压的呼吸，如其例如可通过所谓的尖头件(prongs,有时也称为插脚)提供。在此，气体流量最大部分地流动经过病人到周围环境中。病人接口不密封病人的呼吸路径，其中在待呼吸的病人和病人接口之间的相应的泄漏的程度确定在病人的呼吸路径内的提供的压力。同时，通过气体的涡流冲扫可能的死区。
3.对于这样的呼吸而言，已知弹簧预紧的阀的使用，经由其确保了，在达到软管系统中的压力极限时，相应的过量的气体经由弹簧预紧的阀输出。


技术实现要素：

4.本发明的任务是，提供一种改善的呼吸仪器、尤其一种用于高流量氧气疗法的特别可靠的呼吸仪器。
5.根据本发明，为了解决该任务，建议一种用于通过高流量氧气疗法经由软管系统使病人呼吸的呼吸仪器，其中呼吸仪器具有至少一个传感器元件、至少一个可操控的吸气或呼气阀和控制单元。
6.所述至少一个传感器元件布置且构造成确定和输出在软管系统内的测量参量，其中测量参量指示在软管系统内的气体流量。
7.所述至少一个可操控的吸气和/或呼气阀、尤其所述至少一个可电气操控的吸气和/或呼气阀布置且构造成实现呼吸气体从呼吸仪器的呼吸循环出来的流动。
8.控制单元如此经由所述至少一个传感器元件和所述至少一个吸气和/或呼气阀调节通过呼吸仪器提供的呼吸压力，使得在软管系统的预确定的区域中不超过预确定的最大压力。
9.在本发明的范畴中识别出，为了保护病人健康必须避免直接在病人处的高压力。为此，建议了可操控的吸气或呼气阀的使用，经由其确保了在考虑预确定的最大压力下在疗法的整个持续时间内在高流量氧气疗法期间的均匀高的气体流量。
10.通过吸气或呼气阀的可操控性可自动化地避免在呼吸期间对于待呼吸的病人危险的压力水平，而为此不需要提供的气体流量的改变。如此可在疗法的完整的力争的持续时间内实施力争的高流量氧气疗法，而不存在在病人处过高压力的风险。
11.传感器元件包括至少一个传感装置部件，和连接部件，其将传感装置部件与控制单元直接或间接连接。优选地，所述至少一个传感器元件是如下传感器，如例如压力传感器或流量传感器。这样的传感器的准确的结构是已知的且因此在下面未阐释。
12.吸气阀是如下阀，通过其可逸出设置成用于病人的吸气的气体流量。呼气阀是如下阀，通过其可逸出病人的呼出气体。优选地，吸气阀布置在吸气软管的区域中且呼气阀布置在呼气软管的区域中。
13.优选地，控制单元包括存储模块，在其上存储有预确定的最大压力。在调节呼吸压力的情形中，控制单元取用该存储的预确定的最大压力且将其与通过输出的测量参量指示的数值比较。预确定的最大压力在此是指示最大存在的压力的值。最大压力在一种实施方式中是如下参量，从其中可直接地确定最大地在软管系统的预确定的区域中存在的压力。
14.根据本发明的呼吸仪器的组成部分可在共同的壳体中或至少部分地彼此间隔地布置。软管系统在此不是根据本发明的呼吸仪器的部分。
15.呼吸循环可在本发明的意义中是开放的，例如针对软管系统的单软管结构，或是闭合的，如例如在设置吸气和呼气软管时。
16.随后描述了根据本发明的呼吸仪器的优选的实施方式。
17.在一种特别优选的实施方式中，呼吸仪器构造成将所述至少一个吸气或呼气阀保持闭合，如果在软管系统的预确定的区域中未达到预确定的最大压力。在该实施方式中，吸气或呼气阀未在高流量氧气疗法期间影响气体流量，只要在预确定的区域中不存在临界压力。
18.优选地，所述至少一个传感器元件布置在呼气软管内。在该实施方式中，确定测量参量，其指示每时间单位流动经过病人接口的气体的量。如此可通过传感器元件确定，是否刚好特别大的气体量在呼气软管的区域中聚集，这例如可为针对过于紧密地贴靠在病人处的病人接口的证据。在没有泄漏的情况下，气体流量在高流量氧气疗法的范畴中典型地导致过大地作用于病人的气体压力。因此可通过识别过低的泄漏特别可靠地通过控制单元决定如下，即，相应的吸气或呼气阀必须如此操控，使得在病人处存在的压力降低。根据本发明在此不降低在病人处的气体流量。
19.在一种优选的实施方式中，控制单元实施提供的呼吸压力的调节，而为此不改变呼吸仪器的鼓风机等的功率。由此，确保了在病人处恒定的气体流量，如其对于高流量氧气疗法所需的那样。通过控制单元的调节在此优选地仅在软管系统的预确定的区域内存在超过预确定的最大压力的压力的情形中通过打开相应的吸气或呼气阀实现。
20.优选地，吸气或呼气阀为可电气操控的吸气或呼气阀。由此，可特别可靠地且快速地实现通过控制单元的调节。在一种备选的或补充的实施例中，吸气或呼气阀可气动地或以其他方式机械地通过控制单元操控。
21.特别优选地，所述至少一个传感器元件是压力传感器和/或流量传感器。在没有用于信号评价的耗费时间的算法的情况下，这样的传感器元件可直接指示存在的压力和/或关于确定的气体流量指示存在的压力。
22.优选地，所述至少一个传感器元件布置在软管系统的预确定的区域中。由此可直接从确定的传感器数据获取，是否超过预确定的最大压力。在一种备选的或补充的实施方式中，所述至少一个传感器元件与软管系统的预确定的区域间隔地布置。在该实施方式中，
必须将确定的测量参量换算成如下值，即该值指示在软管系统的预确定的区域中的压力。
23.在一种特别优选的实施方式中，控制单元此外构造成基于预确定的校准信息调节提供的呼吸压力。预确定的校准信息优选地存储在控制单元的存储模块中。经由预确定的校准信息可特别可靠地由确定的测量参量推断出在软管系统的预确定的区域内的压力。
24.在前述实施方式的一种特别有利的变型方案中，校准信息指示在存在于软管系统的预确定的区域中的压力和通过所述至少一个流量传感器测量的气体流量之间的关系。这样的关系可通过功能关联、通过经由图表的图形关联和/或经由值对的预确定的关联实现。校准信息在此优选地考虑软管系统的几何特性。在一种优选的实施方式中，校准信息在呼吸仪器的测试运行的范畴中在跟随其后在待呼吸的病人处使用呼吸仪器之前获取。
25.在前述实施方式的一种特别有利的变型方案中，校准信息此外基于软管系统的软管阻碍(schlauchwiderstand,有时也称为软管阻力)、尤其预确定的软管阻碍。在该变型方案中，在确定校准信息的情形中考虑软管系统的至少一部分的几何形状。由此可特别有利地从测量参量、如例如从气体流量或压力推断出在预确定的区域中存在的压力。特别优选地，测量参量在此在预确定的区域中获取。例如，可根据软管阻碍经由测量的气体流量直接推断出在该软管区域内通过气体流量指示的压力。
26.特别优选地，软管系统的预确定的区域是吸气或呼气软管的朝向病人指向的端部。在该实施方式中可特别可靠地避免在病人处的过高的压力，因为预确定的最大压力根据本发明直接在病人的区域中、即在吸气或呼气软管的相应的端部处不被超过。如果该预确定的最大压力在病人处的该区域中应被超过，则通过控制单元打开吸气或呼气阀且降低压力用于保护病人。
27.在一种有利的实施方式中，所述至少一个吸气或呼气阀与控制单元一起布置在呼吸仪器的壳体中。在该实施方式中可有利地使用用于不同的软管系统的根据本发明的呼吸仪器，而由此不损害吸气或呼气阀的工作原理。优选地在此吸气或呼气阀布置在至软管系统的气体供给部或由软管系统的气体返回部的区域中。
28.在一种有利的实施方式中，所述至少一个吸气或呼气阀仅可存在于敞开的阀位置中和闭合的阀位置中，在该实施方式中，吸气或呼气阀特别简单地设计。由此该阀可为特别鲁棒的且在生产方面可为适宜的。带有仅两个不同的阀位置的这样的阀可具有特别高的失灵安全性，这对于根据本发明的呼吸仪器的可靠性是有利的。
29.预确定的最大压力优选地可单独设定。优选地，预确定的最大压力处于5mbar和25mbar之间、尤其10mbar和20mbar之间、特别优选地例如12mbar。特别优选地，预确定的最大压力可单独设定在5mbar和25mbar之间、尤其10mbar和20mbar之间。
30.优选地，呼吸仪器另外构造成经由指示单元指示何时通过控制单元进行吸气或呼气阀的操纵。由此通知使用者关于如下的信息，即，预确定的最大压力在软管系统的预确定的区域中被超过。这可例如指示，在软管系统至病人的接口处不存在期望的泄漏。
31.根据本发明的第二方面，为了解决上面提及的任务，建议了一种用于通过高流量氧气疗法使病人呼吸的呼吸系统，带有根据前述实施方式中的至少一个的根据本发明的呼吸仪器，和带有吸气软管和呼气软管的软管系统，其中软管系统为了提供呼吸循环联接在呼吸仪器处。
32.根据本发明的呼吸系统包括根据本发明的呼吸仪器且因此同样该呼吸仪器的全
部优点。
33.此外，软管系统可鉴于其几何形状匹配于呼吸仪器，从而对于存在的软管几何形状控制单元可特别可靠地调节吸气或呼气阀。
34.优选地，所述至少一个传感器元件布置在软管系统内且与呼吸仪器的控制单元信号技术上连接。
35.吸气或呼气阀优选地布置在软管系统中，以便直接在软管系统处实现呼吸气体从呼吸仪器的呼吸循环出来的流动。
36.在一种有利的实施方式中，提供了一种软管系统与病人经由尖头件的连接。经由尖头件的这样的连接可在承载该尖头件期间鉴于在此提供的泄漏改变，从而根据本发明的呼吸仪器对于使用这样的尖头件是特别有利。如此也可在随着时间的推移可改变的泄漏的情形中避免预确定的最大压力。
37.根据本发明的第三方面，为了解决上面提到的任务，建议了一种用于在高流量氧气疗法期间经由软管系统调节通过呼吸仪器提供的呼吸压力的方法。根据本发明的方法具有如下步骤：
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提供至少一个可操控的吸气或呼气阀、尤其可电气操控的吸气或呼气阀，用于实现呼吸气体从呼吸仪器的呼吸循环出来的流动；
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确定且输出在软管系统内的测量参量，其中测量参量指示在软管系统内的气体流量；
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如此经由所述至少一个吸气或呼气阀调节通过呼吸仪器提供的呼吸压力，使得预确定的最大压力在软管系统的预确定的区域中不被超过。
38.根据本发明的第三方面的方法由根据本发明的第一方面的呼吸仪器实施，从而其包括呼吸仪器的优点。尤其，方法允许在高流量氧气疗法期间在病人处的恒定存在的气体流量，而同时避免在病人处的过高的气体压力的危险。
39.根据本发明的第四方面，为了解决上面提到的任务，建议了一种用于执行根据本发明的第三方面的方法的带有程序代码的计算机程序，当程序代码在计算机、处理器或可编程的硬件构件上实施时。优选地，根据本发明的方法的多个步骤通过共同的计算机、共同的处理器或共同的可编程的硬件构件实施。优选地，各个步骤在此至少在软件平面上彼此通过相应的软件块分离。特别优选地，根据本发明的方法的所有步骤在共同的计算机、共同的处理器或共同的可编程的硬件构件上实施。
附图说明
40.本发明此时应根据在附图中示意性呈现的有利的实施例更详细地阐释。由其中详细地：图1示出了根据本发明的第一方面的呼吸仪器的第一实施例的示意图；图2示出了根据本发明的第一方面的呼吸仪器的第二实施例的示意图；图3示出了根据本发明的第二方面的呼吸系统的实施例的示意图；图4示出了根据本发明的第三方面的方法的实施例的流程图。
具体实施方式
41.图1示出了根据本发明的第一方面的呼吸仪器100的第一实施例的示意图。
42.根据本发明的呼吸仪器100构造成用于通过高流量氧气疗法经由软管系统104使病人102呼吸。
43.呼吸仪器100包括至少一个传感器元件110、至少一个可操控的吸气或呼气阀120和控制单元130。
44.所述至少一个传感器110在呈现的实施例中是流量传感器，其布置且构造成确定和输出在软管系统104内的测量参量112、即当前在传感器元件110的区域中的气体流量。为此，流量传感器在软管系统104的呼气软管106中布置在该呼气软管106的朝向病人102指向的端部处。流量传感器当前基于线缆地与控制单元130连接。在未呈现的实施例中，所述至少一个传感器元件无线缆地与控制单元连接。在另外的未呈现的实施例中，传感器元件间接经由呼吸仪器的另外的处理单元与控制单元连接。
45.在控制单元130和传感器元件110之间的连接经由在呼吸仪器100的壳体101处的接口114实现。经由该接口114，指示测量参量112的提供的数据经由通过控制单元130可读出的信号提供。
46.所述至少一个可操控的吸气或呼气阀120布置且构造成实现呼吸气体从呼吸仪器100的呼吸循环107出来的流动。在呈现的实施例中，在此其为呼气阀，其构造在用于呼气软管106的呼吸仪器100的容纳部122的区域中。由此，不需要用于转化根据本发明的阀120的软管系统的结构上的改变。在未呈现的备选的或补充的实施例中，根据本发明的阀是吸气阀，其构造在用于吸气软管的呼吸仪器的容纳部中。呼气阀120在呈现的实施例中如此由控制单元130操控，使得其保持闭合，只要在软管系统104的预确定的区域140中未达到预确定的最大压力。在经由传感器元件110指示这样的预确定的最大压力后，才开启呼气阀120且由此实现从呼吸循环107出来的气体流动。
47.控制单元130与传感器元件110经由接口114连接且与呼气阀120直接经由相应的阀线缆132连接。在未呈现的实施例中，控制单元与吸气或呼气阀无线缆地连接。在呈现的实施例中，经由阀线缆132的连接实现电控制，经由呼气阀120的阀位置可电气改变。在未呈现的实施例中，吸气或呼气阀的操控通过控制单元经由用于操控的气动器件和/或经由用于操控的机械器件实现。控制单元130构造成如此经由所述至少一个传感器元件110和所述至少一个吸气或呼气阀120调节在呼吸循环107内通过呼吸仪器100提供的呼吸压力，使得在软管系统104的预确定的区域140中不超过预确定的最大压力。预确定的区域140在此是软管系统104的y形件109处的区域。由此，传感器元件110布置在y形件109旁边，可通过输出的测量参量112推断出在y形件109的区域中的气体压力。
48.预确定的最大压力在呈现的实施例中处于5mbar和25mbar之间、尤其10mbar和20mbar之间、特别优选地在约12mbar。
49.软管系统104在呈现的实施例中经由病人接口150与病人102连接。病人接口150仅是与病人102的鼻区域的连接。在此，其是如下连接，即该连接允许在软管系统104和病人102之间的泄漏。在未呈现的实施例中，病人接口是与病人的鼻区域和嘴区域的连接。优选地，病人接口150是所谓的尖头件，其插入到病人的相应的鼻孔中且因此直接将待用于病人102的呼吸的气体带入到病人102的呼吸路径中。
50.呼吸循环107优选地经由未呈现的鼓风机提供给呼吸仪器100。该鼓风机或类似的提供气体流量的装置的功率在该呈现的实施例中在预确定的区域140中存在预确定的最大压力的情形中不通过控制单元130改变。通过控制单元130的调节当前仅基于吸气或呼气阀120的控制。
51.控制单元130布置在呼吸仪器100的壳体101内。吸气或呼气阀120布置在容纳部122内且因此同样鼓风机101处。传感器元件110布置在软管系统104处且因此壳体101外部。在未呈现的实施例中，传感器元件同样布置在根据本发明的呼吸仪器的壳体内部和/或处。在传感器元件和软管系统的预确定的区域之间相比在呈现的实施例中的较大的间距导致，确定的测量参量经由相应的换算必须换算成预先在预确定的区域中存在的测量参量。
52.吸气或呼气阀120在呈现的实施例中具有可电气操控的阀片，其存在于敞开的或闭合的状态中，取决于通过控制单元130的操控。相应地，存在的呼气阀可经由通过控制单元130的电气操控在相应的敞开的阀位置和相应的闭合的阀位置之间切换。在备选的或补充的实施例中，相应的阀如此设计，使得在大量阀位置的范畴中可提供大量不同的流动阻碍。这样的阀的准确的设计对于本领域技术人员而言是已知的且因此在下面未详细地阐释。
53.图2示出了根据本发明的第一方面的呼吸仪器200的第二实施例的示意图。
54.呼吸仪器200通过以下方式区别于在图1中呈现的呼吸仪器100，即，软管系统204仅由吸气软管208和与病人102的相应的病人接口250构成。完整提供的呼吸气体流量207应因此经由当前通过尖头件提供与病人102的鼻部的连接的病人接口250引导至病人102。呼吸气体流量207在该实施例中形成用于软管系统204的呈现的结构的呼吸循环。如果在病人接口205和病人102之间的泄漏过小且因此到病人上的气体压力超过安全的数值，则所述至少一个传感器元件210(其当前为压力传感器)检测气体压力的这样的提高。如果在此预确定的最大压力在预确定的区域140中、即当前在病人接口250的区域中被超过或提前超过，则打开吸气阀220，其构造在吸气软管208的延长部处。吸气阀220如已经来自图1的呼气阀那样具有阀片，其可取决于仅在敞开的位置和闭合的位置之间的电气操控变换。
55.在呼吸仪器200的正常运行中，提供的呼吸气体流量207如此选择，以至于在病人接口250处逸出完整的提供的呼吸气体。在此，呼吸气体的一部分引导到病人102的鼻部中且剩余部分经由在病人接口250和病人102之间的泄漏引导经过该病人。仅当病人接口250的尖头件过窄地贴靠在鼻部处且泄漏相应地过低时，在软管系统204内的压力提升且可在没有控制单元230的相应的调节的情况下导致在预确定的最大压力之上的对于病人102的健康危险的压力。
56.在控制单元230中持久地存储有校准信息260。控制单元取决于校准信息260调节相应的阀220。校准信息在此是在通过压力传感器210测量的压力和存在于预确定的区域140中的压力之间的关联。校准信息260在此存储在控制单元230的未呈现的存储模块中。
57.此外，呼吸仪器200包括输出单元270，其经由显示器272显示，是否实现吸气或呼气阀220用于避免在预确定的区域140中的最大压力的操控。由此，呼吸仪器200的使用者、如例如医学专业人士可识别出，可能当前软管系统204未如期望那样松弛地经由病人接口250贴靠在病人102处。在该意义上，可经由输出单元270直接触发医学专业人士的调节在软管系统204内的压力的处理。
58.图3示出了根据本发明的第二方面的呼吸系统305的实施例的示意图。
59.呼吸系统305包括根据本发明的第一方面的呼吸仪器300和软管系统304。软管系统304在此为了提供呼吸循环107联接到呼吸仪器300处。在此，软管系统304具有与来自图1的软管系统104相同的结构且因此具有呼气软管306和吸气软管308。
60.区别于来自图1的呼吸仪器100，呼吸仪器300具有两个传感器元件310,310'，这两个布置在呼气软管306处。在此，其为流量传感器和压力传感器。通过两个确定的测量参量312,312'的组合，可特别可靠地通过控制单元330确定，是否必须操控吸气或呼气阀320，以便避免在预确定的区域140中的预确定的最大压力。
61.为此，控制单元330取用存储的校准信息360，其在呈现的实施例中包括软管系统304的软管阻碍362、尤其预确定的软管阻碍。优选地，通过呼吸仪器自动地识别出，哪个软管系统304联接到呼吸仪器处且取决于识别的软管系统304的存储的预确定的软管阻碍使用相应的关联于软管阻碍的校准信息，其针对存在的软管阻碍362提供测量的气体流量和测量气体压力与存在于预确定的区域140中的气体压力的可靠的关联。本软管系统304的自动识别例如经由通过呼吸仪器300在相应的软管的容纳部322的区域中读出识别号实现。针对根据本发明的呼吸仪器使用两个传感器可提高抵抗传感器失灵的失灵安全性。如此可例如彼此比较两个确定的测量参量，以便在确定测量参量时检测误差且输出相应的误差信号。
62.当前，作为阀使用呼气阀320，其布置在呼气软管306的朝向呼吸仪器300指向的端部处。阀在图3中处于打开的状态，即以敞开的阀片呈现。因此，在呈现的状态中，预确定的最大压力在预确定的区域140中达到，或确定该最大压力可能在不改变的运行中达到，从而经由呼气阀320将气体流量从在呼吸仪器300的周围环境中的软管系统304排出。
63.根据本发明，对于相应的所述至少一个传感器元件和所述至少一个可操控的吸气或呼气阀的位置，在分别使用的软管系统处或在根据本发明的呼吸仪器的壳体中的气体引导部内的全部位置是可能的。如此，必须根据测量参量仅可推导出在预确定的区域中存在的压力，这在相应的校准中同样在与预确定的区域的一定空间距离中是可能的。相应的阀必须仅具有与软管系统的预确定的区域的气动连接，以便在那里实现存在的压力的调节。这同样例如对于在呼吸仪器的壳体内的阀而言是可能的。
64.在传感器元件310,310'和控制单元330之间、以及在呼气阀320和控制单元330之间的通信在呈现的实施例中基于线缆地实现。在未呈现的实施例中，通信至少部分地无线缆地实现。
65.图4示出了根据本发明的第三方面的方法400的实施例的流程图。
66.根据本发明的方法400为了调节通过呼吸仪器提供的呼吸压力在高流量氧气疗法期间经由软管系统构造。为此，其具有在下面呈现的步骤。
67.第一步骤410包括提供至少一个可操控的吸气或呼气阀、尤其可电气操控的吸气或呼气阀，以实现呼吸气体从呼吸仪器的呼吸循环出来的流动。
68.跟随其后的步骤420包括确定在软管系统内的测量参量，其中测量参量指示软管系统内的气体流量。
69.直接跟随步骤420的步骤430包括输出该测量参量。
70.最终的步骤440包括如此经由所述至少一个吸气或呼气阀调节通过呼吸仪器提供
的呼吸压力，使得在软管系统的预确定的区域中不超过预确定的最大压力。
71.第一步骤410典型地在制造呼吸仪器和/或由呼吸仪器和软管系统构成的系统时实施。在制造该呼吸仪器或该系统后，仅还跟随有步骤420、430和440。
72.在此，步骤420和430，即确定和输出测量参量优选地直接依次实施。在这两个步骤之间的时间上的偏移优选地为少于20秒、尤其少于10秒、优选地少于5秒。
73.两个步骤420和430优选地独立于步骤440以反复的时间间隔实施。优选地，测量参量在少于1分钟后、尤其在少于30秒后、特别优选地在少于5秒后重新确定和输出。
74.最终的步骤440优选地仅当输出的测量参量显示超过了或预见超过预确定的最大压力时才实施。如果预确定的最大压力由于确定的测量参量预见地未达到，优选地不进行相应于步骤440的调节。
75.参考符号列表100,200,300 呼吸仪器101 壳体102 病人104,204,304 软管系统106,306 呼气软管107 呼吸循环109 y形件110,210,310,310' 传感器元件112,312,312' 测量参量114 用于传感器元件的接口120,220,320 吸气或呼气阀122,322 容纳部130,230,330 控制单元132 阀线缆140 预确定的区域150,250 病人接口207 呼吸气体流量208,308 吸气软管260,360 校准信息270 输出单元272 显示器305 呼吸系统362 预确定的软管阻碍400 方法410,420,430,440 方法步骤。