经配置以将多患者连接到具独立换气参数控制的单个呼吸机的呼吸分流器模块及共享系统

技术领域

本公开的方面涉及医用装置，例如呼吸分流器装置及其使用方法。

背景技术

新型冠状病毒SARS-CoV-2经常导致伴有急性呼吸窘迫综合症(ARDS)的严重呼吸系统疾病。ARDS经常导致气体交换受损及肺顺应性下降。机械换气是治疗ARDS的主要手段。全球都缺乏治疗严重呼吸系统疾病患者的机械呼吸机。

发明内容

根据各种实施例，一种分流器模块经配置以将单个医用呼吸机连接到多个插管患者，其中所述分流器模块经配置以独立控制所述患者中的每一者的至少一个换气参数，使得修改所述患者中的一者的换气参数不会显著影响其他患者的所述换气参数。

根据各种实施例，一种呼吸机共享与监控系统(VSMS)包括：医用呼吸机；分流器模块，其流体连接到所述医用呼吸机，并包括经配置以将从所述医用呼吸机接收的吸气气流分成单独吸入气流的吸入歧管；多个吸入管线，其流体连接到所述分流器模块并经配置以将所述吸入气流提供给相应插管患者；多个呼出管线，其经配置以接收所述患者呼出的相应呼出气流；及呼出歧管，其流体连接到所述多个呼出管线并连接到所述医用呼吸机，且经配置以将所述呼出气流组合成呼气气流，并将所述呼气气流提供给所述医用呼吸机。

根据各种实施例，提供了一种医用换气方法，其包括：通过分流器模块将单个医用呼吸器连接到插管患者；及使用所述分流器模块来调整所述患者中的一者的换气参数，而不会显著影响其余患者的换气参数。

附图说明

并入本文中且构成本说明书的一部分的附图图解说明本发明的实例性实施例，并与上文所给出的一般说明及下文所给出的具体实施方式一起用以阐释本发明的特征。

根据本公开的各种实施例，图1A是展示通过呼吸机共享与监控系统(VSMS)300的空气流动的示意图，图1B是展示图1A的VSMS 300的组件的示意图，图1C是图1A及1B的VSMS300的分流器模块100的示意性剖视俯视图，且图1D是展示图1B的VSMS 300的电力架构的示意图。

图2展示来自用户输入的VSMS数据流以及用于分析及显示的数据采集。

图3是展示根据本公开的各种实施例的可由VSMS显示的换气参数的屏幕截图。

图4A-4D是个别患者压力及潮流气量呼出(分别以40℃下水柱的厘米单位(“cmH

图5A-5C是展示根据本公开的各种实施例的分流器模块500的外表面的照片，所述照片示范了图1A-1D的分流器模块100。

根据本公开的各种实施例，图6A是展示其盖被移除的示范性分流器模块500的照片，且图6B是展示其盖及中间板被移除的示范性分流器模块500的照片。

根据本公开的各种实施例，图7A是患者换气回路210的照片，图7B是单向阀的照片，且图7C是压力管线的照片。

图8是根据本公开的各种实施例的呼出歧管250的照片。

图9A、9B及9C是根据各种实施例的所安装分流器模块的侧视图及透视图。

具体实施方式

将参考附图详细描述各种实施例。尽可能地，将贯穿图式使用相同参考编号来指代相同或相似零件。对特定实例及实施方案的提及是出于说明性目的，且并不旨在限制本发明或权利要求书的范围。

现有技术的呼吸机被设置成只能为个别患者操纵压力及气量。现有技术的呼吸机支持使用简单分流器来帮助支持多个患者，但没有提供针对每一患者的独立控制。

根据本公开的一个实施例，医用呼吸分流器装置允许临床医生基于不同患者的需求来控制他们的呼吸机参数(例如峰值压力及呼气末正压)，而不会影响分流器装置上的其他患者。因此，分流器装置赋予了在单个呼吸机上支持许多患者的能力，并且还控制每一患者的呼吸需求。

本公开的实施例的呼吸分流器装置赋予操作者对使用单个呼吸机的多于一个患者(例如，通过相应呼吸管及分流器装置连接到医用呼吸机的多个插管患者)的个别压力及气量需求的控制。此分流器装置及方法可用于呼吸机供应不足的情形中。分流器装置可用于所有型号的呼吸机，无论所述呼吸机是开环控制还是闭环控制。

图1A是展示根据本公开的各种实施例的通过呼吸机共享与监控系统(VSMS)300的空气流动的示意图。图1B是展示图1A的VSMS 300的组件的示意图。图1C是根据本公开的各种实施例的图1A及1B的VSMS 300的分流器模块(即，分流器装置)100的示意性剖视俯视图。

参考图1A、1B及1C，VSMS 300可包含呼吸机50及分流器模块100。分流器模块100可包含连接到呼吸机50的吸入端口52的吸入歧管200。吸入歧管200可通过相应吸入管线212A-212B流体连接到一或多个患者，例如患者1-4。特定来说，吸入歧管200可经配置以将从呼吸机50接收的吸气气流分成分别提供给患者1-4的吸入气流。

患者1-4可通过相应呼出管线222A-222B连接到呼出歧管250。呼出歧管250可流体连接到呼吸机50的呼出端口54。特定来说，呼出歧管250可将患者1-4呼出的呼出气流组合成呼气气流，并将所述呼气气流提供给呼吸机50。

因此，VSMS 300可经配置以通过将从呼吸机50输出的吸气空气气流分成单独患者空气气流并将每一患者空气气流提供给相应患者，使用单个呼吸机50来给多个患者换气。虽然展示了四个患者，但本公开不限于任何特定数目的患者。举例来说，取决于呼吸机50的换气能力，VSMS 300可用于给单个患者、两个、三个、四个或多于四个患者换气。

压力控制阀120A-120D可流体连接到相应吸入管线212A-212D，所述相应吸入管线在相应结213A-213D处流体连接到吸入歧管200，所述结可以是T形结及/或弯管结。单向吸入阀122A-122B及过滤器130A-130D也可流体连接到相应吸入管线212A-212D。吸入歧管200还可具有由压力释放阀(图1C中未展示)控制的可选压力释放出口202。单向呼出阀124A-124D可流体连接到相应呼出管线222A-222D，所述相应呼出管线流体连接到呼出歧管250。

压力控制阀120A-120D可以是针阀，其经配置以控制通过每一吸入管线212A-212D的吸入流动气流的压力及/或流动速率。压力控制阀120A-120D可由操作者按对应患者的特定空气压力需求进行调节。过滤器130A-130D可以是例如HEPA过滤器，其经配置以过滤提供给患者1-4的空气。吸入阀122A-122D可以是止回阀，其经配置以防止患者1-4呼出的空气回流到吸入管线212A-212D中。呼出阀124A-124D可以是止回阀，其经配置以防止所呼出空气从呼出歧管250返回到患者1-4。

VSMS 300还可包含计压换能器140A-140D及差压换能器142A-142D。计压换能器140A-140D可分别通过吸入压力管线214A-214D流体连接到吸入管线212A-212D。差压换能器142A-142D可分别通过呼出压力管线224A-224D流体连接到呼出管线222A-222D。差压换能器142A-142D可通过差动管线226A-226D分别流体连接到吸入压力管线214A-214D。

计压换能器140A-140D可经配置以检测吸入参数，例如相应吸入管线212A-212D内的吸入压力。换句话说，计压换能器140A-140D可经配置以检测提供给患者1-4的每一吸入气流的吸入压力。差压换能器142A-142D可经配置以检测吸入/呼出压力差(例如，相应吸入管线212A-212D中的吸入压力与相应呼出管线222A-222D中的呼出压力之间的压力差)。换句话说，差压换能器142A-142D可经配置以检测吸入压力与患者1-4中的每一者的呼出压力之间的压力差，其中呼出压力是患者1-4中的每一者呼出到相应呼出管线222A-222D中的呼出气流的压力。

参考图1D，VSMS 300可包含电力插座150、AC/DC反相器152、感测卡154、模/数转换器(ADC)156及中央处理单元(CPU)158(例如，计算机或逻辑电路)。电力插座150可包含连接到接地(GND1)的接地线(G)、带电电力线(L)上的保险丝F1(例如，500mA保险丝)以及带电线(L)及中性线(N)上的双极单掷开关，以控制流入AC/DC反相器152中的电力。电力插座150可将AC/DC反相器152连接到外部AC电源。AC/DC反相器152可包括5V、30W反相器，其将AC电力转换成DC电力，并将DC电力提供给感测卡154。

ADC 156、计压换能器140A-140D及差压换能器142A-142D可安置在感测卡154上，且彼此电连接并电连接到CPU 158。ADC 156可从计压换能器140A-140D及142A-142D接收模拟信号，并将对应数字信号输出到CPU 158。CPU 158可计算每一患者的各种换气参数，例如每一患者的压力分布、流动速率及气量交换。CPU 158可将对应视频信号输出给监控器160，以便显示每一患者的所检测换气参数。然后，操作者可基于所显示换气参数来调整对应患者的压力控制阀120A-120D，而不会改变其他患者的流动设置。可选保险丝F2(例如，1安培保险丝)可位于感应卡154上的正电力总线上。

根据本公开的各种实施例，图2展示从用户输入、数据采集到估计及显示的VSMS数据流，并且图3是展示可由VSMS 300输出的换气参数的屏幕截图。

参考图2，可通过VSMS从个别患者获得例如校准数据、吸入压力、呼出压力及压力差等数据。数据也可由用户输入。举例来说，用户可设置警报阈值及患者数据。可执行波形数据分析，并且可显示分析结果。举例来说，如图3中所展示，可显示关键换气参数，包含每分钟呼吸次数(BPM)、峰值吸气压力(PIP)、呼气末正压(PEEP)、潮流气量吸入(VTI)、潮流气量呼出(VTE)、气量呼出(VE)、其组合等。

根据各种实施例，单个医用呼吸机50控制通过分流器模块100连接到呼吸机的所有患者的呼吸速率。给患者插管，使患者服用大量镇静剂及对患者进行麻痹。分流器模块使用用于每一患者的压力控制阀120A-120D为每一患者提供对PIP、PEEP及潮流气量的独立控制，而不会显著影响连接到同一呼吸机的其他患者的换气参数。可在任何时候添加或移除患者，而不会显著影响其他患者的换气参数。在本文中，“显著影响换气参数”可以指改变一或多个换气参数超过5％，例如超过3％，或超过1％。

在一个实施例中，分流器装置为通过分流器装置连接到同一呼吸机的所有患者提供对PIP、PEEP及潮流气量的在线监测，以有助于简易的患者特定调整。图4A-4D是在患者在线监测期间可由VSMS输出的图表。

参考图4A，将第三患者(P3)添加到VSMS对已连接到VSMS的第一患者(P1)及第二患者(P2)的换气压力及VTE几乎没有影响。参考图4B，VSMS可为四个所连接患者(P1-P4)提供稳定的换气压力及VTE。

参考图4C，断开第三患者(P3)与VSMS 300的连接可能对连接到VSMS的第一患者(P1)及第二患者(P2)的换气压力及VTE几乎没有影响。参考图4D，施加给第三患者P3的有意压力干扰可能对连接到VSMS的其余患者的换气压力及VTE几乎没有影响。

在次优条件下可能会触发警报。具有外部显示器160的中央处理单元(例如，计算机)158可显示个别患者的统计资料。操作者可为每一患者设置±PEEP(即，呼气末正压(cmH

优选地，多个患者在呼吸速率及FiO

优选地，患者应在单独呼吸机上起始机械换气，直到所述患者处于稳定呼吸机设置上为止。这允许临床医生获得他们理想的吸气压力、潮流气量及肺顺应性。这些数字允许更安全地引入及滴定到分流器模块100中。

图5A-5C是展示根据本公开的各种实施例的分流器模块500的外表面的照片，所述照片示范了图1A-1C的分流器模块100。参考图1B、1C及5A-5C，分流器模块500可包含模块吸气端口108、患者吸入(即，吸气)端口112、控制阀120A-120D的阀控制器121、吸入压力端口116以及用于相应换能器140及142的呼出压力端口126。模块吸气端口108可经配置以将分流器模块500连接到呼吸机管线53，所述呼吸机管线将呼吸机50的吸入端口52连接到分流器模块500。模块呼吸机端口108可流体连接到吸入歧管200。分流器模块500还可包含电力软线插座162、电力开关164、保险丝166、HDMI端口168、USB端口170、通气口172及支撑件(例如，支脚)174。

根据本公开的各种实施例，图6A是展示其盖被移除的示范性分流器模块500的照片，且图6B是展示其盖及中间板被移除的示范性分流器模块500的照片。下表1中提供了示范性分流器模块500的零件列表。

表1

如图6A及6B中所展示，分流器模块500可包含多个压力释放阀5(代替图1C中的共用释放出口202)、T形结6及弯管结3(对应于图1A及1C中的结213A-213D)以及形成图1A-1C的吸入歧管200的管件7，所述吸入歧管将来自呼吸机的进入空气分成单独气流。管件19、倒钩三通20及管件21与差动换能器17及压力换能器18结合读取(即，检测)跨越换气回路210的y形连接器218上的差动压力(见图7A)。所检测差动压力由处理器15(例如，计算机或逻辑电路，例如CPU 158)转换成数值，所述数值用于显示每一患者的压力分布、流动速率及气量交换，如图3中所展示。然后，操作者可基于所显示换气数据来调整对特定患者之对应针阀4(即，120)的设置，而不会改变对连接到分流器模块500的其他患者的针阀4的阀设置。

根据本公开的各种实施例，图7A是患者换气回路210的照片，图7B是单向阀的照片，且图7C是压力管线的照片。

参考图5A-5C及7A-7C，患者换气回路210可包含吸入管线212(例如，吸入管线212A-212D中的一者)、呼出管线222(例如，呼出管线222A-222D中的一者)、包含差动压力端口的y形连接器218(即，三向连接器或三分支装置，形状像字母“y”)、吸入压力管线214(例如，吸入压力管线214A-214D中的一者)及呼出压力管线224(例如，呼出压力管线224A-224D中的一者)。患者换气回路210还可包含可变呼出PEEP阀192(17921-001)及与所述可变呼出PEEP阀流体连接的哈密尔顿(Hamilton)近端流量传感器194(PN 282051)。

吸入管线212的第一端可连接到吸入端口112中的一者，并且吸入管线212的第二端可连接到y形连接器218。呼出管线222的第一端可连接到y形连接器218，并且呼出管线222的第二端可连接到呼出歧管250，如下文关于图8所论述。

吸入压力管线214的第一端可连接到y形连接器218的差压端口，并且吸入压力管线214的第二端可连接到吸入压力端口116中的一者。呼出压力管线224的第一端可连接到y形连接器218的差压端口，并且呼出压力管线224的第二端可连接到呼出压力端口126中的一者。

图8是根据本公开的各种实施例的呼出歧管250的照片。参考图8，呼出歧管250可包含多个上游端250U及单个下游端250D。每一上游端250U可连接到相应呼出管线222(例如，222A-222d)，并且下游端250D可流体连接到呼吸机50的呼出端口54。因此，呼出歧管可收集多个患者呼出的空气，使得所呼出空气可被提供给同一呼出端口54。

图9A、9B及9C是根据不同实施例的所安装分流器模块500的侧视图及透视图。如图9A-9C中所展示，分流器模块500可安装在具有轮904的可移动坐式立柱902上。显示监控器160、计算机906、控制面板(可在显示监控器中)及/或键盘中的一或多者可安装在立柱902上以占据最小占用面积。

针阀120控制件121及刻度盘指示器值以人体工程学30度角呈现给呼吸机操作者。在将患者引入到呼吸回路(即，给患者插管)之前，可预设置针阀120设置以匹配患者的肺顺应性，并在治疗期过程中针对每一患者周期性地进行调整。可以医院病床908的高度呈现患者吸入管线(由图9C中的大箭头表示)。

根据各种实施例，分流器模块100、500最小化连接到同一呼吸机50的患者之间的相互作用，此类患者可被添加、被移除及/或调整换气参数，而不会影响连接到同一呼吸机的其余患者。可为每一患者设置独特控制参数及警报。

根据各种实施例，分流器模块500可位于具有集成设计的壳体1中，所述集成设计经配置以最小化死空间。在此实施例中，针阀120与压力换能器140、142分离。以此种方式包装组件：即患者吸入管线及压力换能器管线从分流器模块以同一方向出来，并可被整齐捆扎。

在一个实施例中，分流器模块提供单向空气流及充足死空间以避免交叉污染。分流器模块可用于医院中所使用的所有型号的呼吸机，包含开环系统及闭环系统。在一个实施例中，使用“压力限制”或“压力控制”协议来操作连接到分流器模块(例如，通过管或导管)的单个呼吸机，并将其设置为支持所有患者所需的最高压力。

虽然在一些实施例中，分流器模块100、500及呼吸机50可位于单独壳体中，但在其它实施例中，分流器模块及呼吸机可位于同一壳体(例如，同一箱体)中。

提供对所公开方面的前述说明以使得所属领域的技术人员能够制作或使用本发明。所属领域的技术人员将易于明了对这些方面的各种修改，并且本文中所定义的一般性原理可在不脱离本发明的范围的情况下应用于其它方面。因此，本发明并不旨在限于本文中所展示的方面，而应被赋予与本文中所公开的原理及新颖特征相一致的最宽广范围。