[发明专利]新生儿二氧化碳测量系统

说明书

本发明描述考虑到历史上一直不能与准确测量共存的呼吸型式的呼吸参数测量装置。明确地，在快速呼吸型式期间，执行所述测量的传感器可能不能够足够迅速地做出响应以提供真实读数。举例来说，本发明在新生儿呼吸二氧化碳测量的情况中可为有用的。

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2013年8月30日提出申请的第61/872,415号美国临时申请案的权益，所述临时申请案的全部内容并入本文中。

技术领域

本发明适用于呼吸测量及监测的领域，且具体地，适用于出于监测患者的状况的目的而测量患者的呼出气体中的构成的领域。

背景技术

在各种呼吸参数测量应用中，当前技术水平测量技术不可在快速呼吸型式期间提供准确或可靠测量，这是因为所采用的传感器的响应时间不够快以测量呼吸参数。此类测量应用可为其中期望连续监测或其中期望间断监测或者其中期望一次呼吸测试的那些应用。举例来说，在二氧化碳测定中，使用红外传感器来测量呼出呼吸中的CO₂。所述传感器可与患者的呼出气体流齐平，或者在机械通风的情况中通过通常称为取样路线的气体样本清除管或在自发呼吸的情况中通过鼻插管耦合到呼出气体流。在快速呼吸型式的情况下，二氧化碳测定传感器通常能够登记呼吸速率，这是因为针对每一呼吸登记某一振幅的波形，然而，所述传感器不能够登记每一呼吸的CO₂的真峰值。对可用于商业系统的产品文献的回顾指示此限制确实存在。

发明内容

在当前二氧化碳测定系统、尤其是新生儿二氧化碳测定中，存在防止准确测量的两个主要技术限制。第一，呼吸样本收集设备允许一个气体区段与另一气体区段混合，因此干扰不同且离散区段的均质性及纯粹性。此混合发生在患者接口组件、阀、过滤器、排水器、呼吸传感器自身、连接器及取样管道中。对此技术问题的解决方案已由卡普尼亚(Capnia)(参考：第61/872,270号卡普尼亚美国临时专利申请案，其全部内容并入本文中)描述。第二问题(在本发明中解决)是所采用的传感器技术的本质响应时间。传感器的此响应时间不够快以在患者快速呼吸(例如大于30次呼吸/分钟(bpm))时准确地测量呼吸中的CO₂。从患者获得的气体行进穿过传感器。当吐气气体流动穿过传感器时，传感器将对气体中的CO₂分子做出响应，此响应已知为信号响应。信号响应的振幅取决于且对应于气体样本中的CO₂分子的量或CO₂浓度。然而，传感器信号响应并非瞬间的；传感器结束对来自单次吐气循环的一团气体中的CO₂分子的响应可花费长达400毫秒(ms)。因此，如果患者在传感器结束对吐气气体团中的CO₂分子的响应之前从呼气过渡到吸气，那么传感器的信号响应将不会达到真峰值。此技术问题称为信号的限幅。设计者可尝试推断如果传感器足够快那么信号将会在何处达到峰值，但这些推断是不确切的，未考虑到患者的主导临床状况，且不应用于医疗呼吸测试应用。此响应时间限制的实例如下。

假设患者以60bpm的速度呼吸(具有50/50吸气/吐气时间比)，他或她的吐气时间将为500ms。假设肺为50％气道死空间，且假设恒定吐气流率，那个人将在一半的吐气时间内或250ms内吐出肺泡气体。现在，假设传感器具有300毫秒的响应时间，假设信号响应是线性的，在呼气结束时，传感器将未完全对肺泡气体团中的所有CO₂分子做出响应，且将已达到真峰值的仅83％(250/300)。此意味着传感器信号在其达到所测量的气体的真振幅之前被截断，且在此实例中可针对4％CO₂而非5％CO₂读取。出于以上这些原因，在医疗社区中已知针对新生儿CO₂监测无法依赖于二氧化碳测定，除非患者以低于40bpm或50bpm的速度呼吸，此情形取决于患者的年龄及状况通常不会发生。二氧化碳测定监测器的一些制造商通常出于此原因而声明装置并不针对新生儿使用。