Система для взятия проб боковой фракции газа и способ измерения концентрации компонентов пробы газа из основного потока газа (варианты)

Система для взятия проб боковой фракции газа и способ измерения концентрации компонентов пробы газа из основного потока газа (варианты)

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к системе для взятия проб боковой фракции газа, имеющей контур взятия проб газа, который закрыт для движущихся компонентов и/или компонентов для анализа устройства взятия проб газа. Настоящее изобретение также относится к способу измерения концентрации компонентов пробы из основного потока газа.

Предшествующий уровень техники

Устройства для газового анализа можно использовать для многих видов применения, включая использование в медицинских целях. Примеры использования устройства для газового анализа в медицине включают капнографию и оксиграфию (или оксографию). Капнография относится к измерению концентрации диоксида углерода (СO₂) в воздухе, выдыхаемом пациентом. Оксиграфия относится к измерению концентрации кислорода (O₂) в воздухе, выдыхаемом пациентом. Эти измерения могут предоставить полезную информацию в отношении состояния здоровья пациента. Кроме того, в медицинских целях можно контролировать концентрацию других газов в выдыхаемом воздухе, включая терапевтические газы (такие как азотный оксид), анестетические агенты (такие как галотан) и микро количества газов, используемых в диагностических целях (таких как азотный оксид и монооксид углерода, которые обычно присутствуют на уровнях, выражаемых в долях на миллион или долях на миллиард. Эти вещества в выдыхаемом воздухе могут отражать концентрацию вещества в крови пациента.

Информация, предоставляемая капнографией, используется, например, для выявления инцидентов, которые могут возникнуть во время медицинских процедур, в частности выявления инцидентов при общей анестезии. Кроме того, информация, предоставляемая капнографией, используется во время клинических ситуаций, таких как, например, остановка сердечной деятельности или дыхания. Действительно, капнография может предоставить информацию в реальном масштабе времени относительно эффективности реанимационных мероприятий во время остановки сердечной деятельности. Сама капнография имеет множественные виды применения в медицине во время медицинских процедур, во время длительного мониторинга жизненно важных функций пациента, во время клинических ситуаций и при других видах использования в медицине.

Оксиграфия также имеет множественные виды применения в медицине. Оксиграфия измеряет приблизительную концентрацию кислорода в жизненно важных органах на основе измерения в каждом цикле дыхания и может быстро выявить угрожающую гипоксемию вследствие снижения альвеолярной концентрации кислорода. Например, во время гиповентиляции концентрация кислорода в объеме воздуха в конце выдоха изменяется быстрее, чем концентрация диоксида углерода в объеме воздуха в конце выдоха. В таких же условиях реакция пульсовой оксиметрии занимает значительно больше времени.

Было также показано, что оксиграфия эффективна при диагностике гипогликемического или септического шока, воздушной эмболии, гипертермии, избыточного положительного давления в конце выдоха при искусственной вентиляции легких, эффективности искусственной вентиляции под постоянным давлением и даже остановки сердца. Во время анестезии оксиграфия используется в предоставлении рутинного контролера преоксигенации (денитрогенации). Она играет особую роль в обеспечении безопасности пациента путем выявления человеческих ошибок, отказов и разъединения оборудования. М. Weingarten в статье, озаглавленной "Respiratory monitoring of carbon dioxide and oxygen: a ten-year perspective" (Мониторинг диоксида углерода и кислорода в выдыхаемом воздухе) (J. Clin. Monit. 1990, July 6(3):217-25), которая полностью включена в настоящий документ путем ссылки на него, описывает некоторые виды применения мониторинга диоксида углерода и кислорода в воздухе, выдыхаемом пациентом.

Обычно существуют два основных способа взятия проб газа для газового анализа. Первый представляет собой газовый анализ основного потока или основной фракции (т.е., газовый анализ в не отводимом потоке), который измеряет концентрацию газа или газов (например, в воздухе, выдыхаемом пациентом) в участке пробы, расположенном внутри респираторного газового потока. Например, у пациента, получающего лечение с использованием аппарата искусственной вентиляции легких, имеется контур пациента, проходящий из полости рта пациента или пациентки и обеспечивающий сообщение газового потока между аппаратом искусственной вентиляции легких и пациентом. Газовый анализатор в основном потоке измеряет концентрацию газа или газов внутри контура пациента.

Другой основной способ взятия проб газа для газового анализа представляет собой газовый анализ боковой фракции (т.е., газовый анализ в отводимом воздухе). Газовый анализ боковой фракции переносит газ в сторону от участка пробы и измеряет концентрацию газа или газов в перемещенной пробе в отдаленном участке. Например, если пациент получает лечение с использованием аппарата искусственной вентиляции легких, к контуру пациента подсоединяется шунтирующее устройство/адаптер для удаления части концентрации газов. Затем концентрацию газа или газов внутри пробы можно измерить устройством для измерения концентрации газов, и пробу газа можно затем удалить.

Природа анализаторов боковой фракции газа предъявляет определенные требования в отношении их составных частей. Подобно газовым анализаторам основного потока, газовые анализаторы боковой фракции должны включать аналитические компоненты (например, спектроскопические) и камеру пробы. Газ транспортируется в камеру пробы, и концентрация газа измеряется с использованием аналитического оборудования. Во многих случаях используется оборудование спектроскопического анализа, которое использует поглощение инфракрасного излучения представляющими интерес газами для измерения концентрации этих газов в пробе (например, СO₂, O₂, анестетических средств и т.д.).

Анализаторы боковой фракции газа могут также включать такое устройство как, например, насос для создания отрицательного давления, которое засасывает пробу газа из участка пробы. Кроме того, анализаторы боковой фракции газа могут включать устройства измерения давления для измерения давления внутри устройства для взятия проб. Информацию относительно давления внутри устройства для взятия проб можно использовать для измерения и/или коррекции на воздействия, которые оказывает давление внутри устройства для взятия проб на поглощение инфракрасного излучения газами в пробе. Измерение давления можно также использовать для регистрации и/или компенсации падений давления или других колебаний внутри трубки для взятия пробы и других компонентах устройства для взятия проб. Могут также существовать другие виды применения для измерений давления.

Кроме того, анализаторы боковой фракции газа могут включать устройства для измерения потока газа через устройство для взятия проб. Информацию в отношении потока внутри устройства для взятия проб можно использовать для приспособления или регулировки насоса для поддержания постоянной скорости потока внутри устройства для взятия проб в разнообразных условиях нагрузки. Постоянная скорость потока может быть желательна при измерении концентрации газа в течение продолжительного периода времени, поскольку это упрощает требуемые компенсации. Можно также использовать менее постоянный поток внутри устройства для взятия проб, но это требует дополнительных компенсационных расчетов. Информацию о скорости потока можно также использовать для других целей.

В некоторых условиях взятые пробы газа могут направляться назад в контур пациента после анализа анализатором боковой фракции газа. Это иногда производится в ситуациях, когда у пациента используется дорогостоящий анестетик, который можно сберечь повторным его введением в контур пациента. Кроме того, проба газа, взятая из контура пациента, часто содержит примеси (например, слизь, кровь, лекарственные средства или другие материалы). Направление этих материалов назад в контур пациента иногда считается жизнеспособным вариантом для размещения анализируемой пробы, содержащей эти примеси.

Однако при направлении анализируемого газа назад в контур пациента с использованием типичного анализатора боковой фракции газа следует соблюдать предосторожность для предотвращения загрязнения внутренних частей капнометра. В типичном анализаторе боковой фракции газа проба газа вступает в контакт с частями насоса, частями измерителя давления, частями измерителя потока, трубками, водяными ловушками и/или другими частями капнометра. Если анализатор боковой фракции газа предстоит использовать у множества пациентов, у пациентов может возникнуть риск перекрестного заражения, если проба газа направляется назад через соединение с каналом выпуска или продувки магистралей взятия проб для поддержания их проходимости. Ввиду того, что многие из этих частей относительно сложны (например, насосы, преобразователи давления, расходомеры, спектроскопическое оборудование или другие сложные части), расходы по замене их вследствие нарушения работы или закупорки в результате избыточного воздействия загрязняющих материалов могут быть большими.

Сущность изобретения

Соответственно, целью настоящего изобретения является создание системы для взятия проб боковой фракции газа, которое преодолевает недостатки известного устройства для взятия проб боковой фракции газа, создание способа измерения концентрации одного или нескольких компонентов пробы газа, взятой из потока в основной магистрали газа, который преодолевает недостатки известных способов взятия проб боковой фракции газа.

Согласно изобретению создана система для взятия проб боковой фракции газа, содержащая первый узел, приспособленный для направления пробы газа из участка взятия пробы газа к участку измерения характеристик газа, имеющий компоненты, контактирующие с пробой газа во время использования и содержащий трубку для перемещения пробы, принимающую пробу газа из участка взятия пробы газа, и область анализатора пробы для измерения характеристики, по меньшей мере, одного компонента внутри пробы газа, и второй узел, расположенный снаружи от первого узла во все моменты времени при использовании так, что все компоненты второго узла не контактируют с пробой газа, при этом второй узел содержит насос, соединенный с указанной трубкой для перемещения пробы газа через нее в область анализатора пробы без контакта с пробой газа, устройство для измерения потока, получающее информацию относительно потока пробы газа через указанную трубку без контакта с пробой газа, устройство для измерения давления, получающее информацию относительно давления пробы газа внутри указанной трубки без контакта с пробой газа, или любую комбинацию насоса, устройства для измерения потока и устройства для измерения давления.

Трубка для перемещения пробы газа может содержать, по меньшей мере, один выступ, приспособленный для соединения с дыхательными путями пациента.

Трубка для перемещения пробы газа и область анализатора пробы могут быть выполнены в виде единого компонента.

Первый узел может дополнительно содержать адаптер, приспособленный для соединения трубки для перемещения пробы газа с контуром пациента, фильтр, соединенный с указанной трубкой, областью анализатора пробы или с ними обоими, устройство для удаления влаги, соединенное с трубкой для перемещения пробы, областью анализатора пробы или ими обоими и приспособленное для удаления влаги из пробы газа, или любую комбинацию адаптера, фильтра и устройства для удаления влаги.

Устройство для измерения потока может содержать один из оптического расходомера, вихревого распространяющего расходомера, ультразвукового расходомера или термического массового расходомера.

Насос может содержать, по меньшей мере, один из диафрагмального насоса, перистальтического насоса, вакуумного насоса Вентури и насоса, запускаемого электроактивным полимером.

Область анализатора пробы может содержать ячейку для пробы газа, имеющую, по меньшей мере, два окна оптического анализатора, интегрированных в трубку для перемещения пробы, по меньшей мере, один электрический контакт, обеспечивающий физическое соединение с газовым датчиком в твердом состоянии или датчиком поверхностных акустических волн, или любую комбинацию ячейки, окон оптического анализатора и электрических контактов.

Вышеописанная система предотвращает загрязнение компонентов, не контактирующих с газом, примесями, которые могут быть в пробе газа, таким образом, минимизируя возможность перекрестного загрязнения и ухудшения работы этих компонентов между применениями. Система также позволяет снизить затраты на изготовление, работу и/или техническое обслуживание и ремонт системы для взятия проб боковой фракции газа, потому что контактирующие с газом компоненты легко заменяются, в то время как не контактирующие с газом компоненты повторно используются при последующих измерениях.

Согласно изобретению создан способ измерения концентрации, по меньшей мере, одного компонента пробы газа, взятой из основного потока газа, содержащий следующие стадии:

обеспечение первого узла, приспособленного для направления пробы газа из участка взятия пробы газа к участку измерения характеристик газа и содержащего компоненты, контактирующие с пробой газа во время использования;

обеспечение второго узла, расположенного снаружи от первого узла во все моменты времени во время использования так, что все компоненты второго узла не контактируют с пробой газа;

соединение первого узла со вторым узлом;

перемещение пробы газа из участка взятия пробы газа с использованием первого компонента первого узла;

использование первого компонента второго узла для получения с использованием второго узла информации о потоке пробы газа без контакта с пробой газа, получения с использованием второго узла информации о давлении пробы газа без контакта с пробой газа или получения с использованием второго узла информации о потоке и информации о давлении;

измерение характеристики, по меньшей мере, одного компонента внутри пробы газа с использованием второго компонента второго узла.

Способ может дополнительно содержать использование второго компонента второго узла для перемещения пробы газа через первый компонент первого узла.

Способ может дополнительно содержать следующие стадии:

разъединение соединения первого узла со вторым узлом после завершения первого процесса измерения;

удаление первого узла;

повторное использование второго узла с другим первым узлом при втором процессе измерения.

Способ может дополнительно содержать следующие стадии:

получение с использованием второго узла информации о потоке, относящейся к потоку пробы газа без контакта с пробой газа;

получение с использованием второго узла информации о давлении пробы газа без контакта с пробой газа, или

получение с использованием второго узла информации о потоке и информации о давлении.

Способ может дополнительно содержать фильтрацию пробы газа с использованием первого узла, осушение пробы газа с использованием первого узла или фильтрацию и осушение пробы газа с использованием первого узла.

Согласно изобретению создана система для взятия проб боковой фракции газа, содержащая контур взятия проб газа, включающий в себя трубку для перемещения пробы газа, принимающую пробу газа из основного потока газа, и область анализатора пробы газа для измерения характеристики, по меньшей мере, одного компонента внутри пробы газа без контакта компонентов анализа с пробой газа, и насос, создающий разность давления внутри контура взятия проб газа для удаления пробы газа из основного потока газа и перемещения пробы газа через трубку перемещения пробы в область анализатора пробы без контакта с пробой газа.

Система может дополнительно содержать устройство для измерения потока, получающее информацию относительно потока пробы газа через контур взятия проб газа без контакта с пробой газа, устройство для измерения давления, получающее информацию относительно давления пробы газа через контур взятия проб газа без контакта с пробой газа или устройство для измерения потока и устройство для измерения давления. Информация относительно потока пробы газа через контур взятия проб газа используется для управления насосом с целью обеспечения постоянного потока газа через контур взятия проб газа.

Устройство для измерения потока может содержать один из оптического расходомера, вихревого распространяющего расходомера, ультразвукового расходомера или термического массового расходомера.

Устройство для измерения давления может измерять деформацию диафрагмы, интегрированной в трубку для перемещения пробы газа для измерения давления внутри контура взятия проб газа.

Информация о давлении пробы газа внутри контура взятия проб газа может использоваться для учета воздействий давления на измерение характеристики, по меньшей мере, одного компонента внутри пробы газа.

Характеристика, по меньшей мере, одного компонента внутри пробы газа может содержать, по меньшей мере, одну из концентрации, по меньшей мере, одного компонента внутри пробы газа и парциального давления, по меньшей мере, одного компонента в внутри пробы газа, или, по меньшей мере, один компонент внутри пробы газа, выраженный в виде, по меньшей мере, одного показателя из процентной доли, частей на миллион и частей на миллиард.

Характеристика, по меньшей мере, одного компонента внутри пробы газа может измеряться с использованием спектроскопии, инфракрасной спектроскопии, гашения люминесценции, газового датчика в твердом состоянии, датчика поверхностных акустических волн или их любой комбинации.

Область анализатора пробы может содержать ячейку для пробы, имеющую, по меньшей мере, два окна для оптического анализа, интегрированных в трубку для перемещения пробы газа, по меньшей мере, один электрический контакт, обеспечивающий физическое соединение с газовым датчиком в твердом состоянии или датчиком поверхностных акустических волн, или любую комбинацию ячейки, окон для оптического анализа и электрических контактов.

Область анализатора пробы может содержать, по меньшей мере, два окна для оптического анализа.

По меньшей мере, один компонент, характеристика которого измеряется внутри пробы газа, может представлять собой, по меньшей мере, один из диоксида углерода (СO₂), моноксида углерода (СО), кислорода (O₂), азотного оксида (NO) и анестетических средств.

Насос может содержать, по меньшей мере, один из диафрагмального насоса, перистальтического насоса, вакуумного насоса Вентури и насоса, запускаемого электроактивным полимером.

Контур взятия проб газа может дополнительно содержать канал выпуска пробы газа для удаления пробы газа из контура взятия проб газа после прохождения пробы газа через область анализатора пробы.

Канал выпуска пробы газа может возвращать пробу газа в основной поток газа или перемещать пробу газа в устройство для удаления.

Трубка для перемещения пробы газа может содержать первый и второй каналы, причем первый канал способен перемещать пробу газа в направлении к области анализатора пробы, и второй канал способен перемещать пробу газа из области анализатора пробы.

Трубка для перемещения пробы газа может содержать область для удаления влаги из пробы газа.

Область для удаления влаги из пробы газа может содержать секцию гидрофильной трубки, удаляющий влагу материал, водную ловушку или любую их комбинацию.

Система может дополнительно содержать адаптер для удаления пробы газа из основного потока газа и введения пробы газа в контур взятия проб газа.

Согласно изобретению создан способ измерения концентрации, по меньшей мере, одного компонента пробы газа, взятой из основного потока газа, содержащий следующие стадии:

удаление пробы газа из основного потока газа;

перемещение пробы газа в область анализатора пробы через трубку для перемещения пробы газа;

измерение характеристики, по меньшей мере, одного компонента внутри пробы газа в области анализатора пробы без контакта компонентов анализа с пробой газа;

перемещение пробы газа через трубку для перемещения пробы газа с использованием насосного механизма, не контактирующего с пробой газа.

Способ может дополнительно содержать замену трубки для перемещения газа пробы для использования с тем же насосным механизмом.

Способ может дополнительно содержать получение информации о потоке пробы газа без контакта с пробой газа, получение информации о давлении пробы газа без контакта с пробой газа или получение информации о потоке и информации о давлении.

Эти и другие цели, признаки и характеристики настоящего изобретения, а также способы работы и функции элементов системы станут более очевидными после рассмотрения следующего описания и прилагаемой формулы изобретения со ссылкой на сопровождающие чертежи, которые составляют часть настоящего описания, где одинаковые позиции на различных чертежах обозначают соответствующие части. Однако следует ясно понимать, что чертежи представлены только для иллюстрации и описания и не предназначены для ограничения пределов изобретения.

Краткое описание чертежей

Фиг.1А представляет собой схематический вид системы для взятия проб газа в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.

Фиг.1В представляет собой схематический вид контура для взятия проб газа в системе для взятия проб газа, показанной на фиг.1.

Фиг.1C представляет собой схематический вид повторно используемых компонентов системы для взятия проб газа, показанной на фиг.1.

Фиг.2А и 2В представляют собой более детальные иллюстрации ячейки для пробы и измерительных оптических устройств в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.

Фиг.3А представляет собой схематический вид роликовой системы в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.

Фиг.3В представляет собой схематический вид перистальтического роликового насоса в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.

Фиг.4 представляет собой схематический вид центра регулировки в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.

Фиг.5 представляет собой блок-схему способа анализа пробы газа в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.

Подробное описание иллюстративных вариантов осуществления

Один аспект изобретения предоставляет систему для взятия проб боковой фракции газа, содержащую контур взятия проб газа, контактирующий с пробой газа, и набор повторно используемых компонентов, которые не контактируют с пробой газа в контуре взятия проб газа. Эта конфигурация предотвращает загрязнение повторно используемых компонентов примесями в пробе газа и предотвращает перекрестное загрязнение повторно используемых компонентов между пациентами или применениями у одного пациента. Эта конфигурация может снизить затраты на изготовление, работу и/или техническое обслуживание и ремонт повторно используемых компонентов.

Фиг.1А иллюстрирует систему 100 для взятия проб газа в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления изобретения. Система 100 включает адаптер 101 к дыхательным путям, набор трубок 103, ячейку 105 для пробы, измерительные оптические устройства 107, устройство 109 для измерения потока, устройство 111 для измерения давления, насос 113, выпускной канал 115, центр 117 управления и/или другие элементы.

Фиг.1В иллюстрирует контур 102 взятия проб газа, и фиг.1C иллюстрирует повторно используемые компоненты 104, используемые в системе 100, которые контактируют с пробой газа. Например, контур 102 взятия проб газа может включать адаптер 101 к дыхательным путям, набор трубок 103, ячейку 105 для пробы и выпускной канал 115. Повторно используемые компоненты 104 могут включать те компоненты системы для взятия проб газа, которые не вступают в контакт с пробой газа, такие как, например, измерительные оптические устройства 107, устройство 109 для измерения потока, устройство 111 для измерения давления, насос 113, центр 117 управления и/или другие компоненты.

В некоторых вариантах осуществления контур 102 взятия проб газа может быть одноразовым и, таким образом, может быть изготовлен так, чтобы компоненты контура 102 взятия проб газа подходили для использования у одного пациента. Сами относительно простые и/или недорогие части системы 100 для взятия проб газа, которые включают контур 102 взятия проб газа, можно удалить при переходе от одного пациента к другому, в то время как относительно сложные и/или дорогие компоненты, включающие повторно используемые компоненты 104, можно повторно использовать у других пациентов без беспокойства о перекрестном загрязнении между применениями.

В других вариантах осуществления контур 102 взятия проб газа необязательно является одноразовым, но его можно легко и/или повторно очищать или стерилизовать. Это может уменьшить сложность, затраты на изготовление и/или затраты на работу системы 100 для взятия проб газа, так как для повторной стерилизации или очистки нужно изготавливать только компоненты, включающие контур 102 взятия проб газа, в то время как компоненты, включающие повторно используемые компоненты 104, не должны выдерживать повторную стерилизацию или очистку (например, они могут быть менее дорогими при изготовлении, использовании, техническом обслуживании и ремонте и/или могут служить дольше).

В некоторых вариантах осуществления система для взятия проб газа может получать пробу газа из основного потока газа 106 через адаптер 101 к дыхательным путям. В некоторых вариантах осуществления основной поток газа 106 может представлять собой контур дыхательных путей аппарата искусственной вентиляции легких или другое медицинское устройство, сообщающееся через жидкость с дыхательной системой пациента. В этих вариантах осуществления адаптер 101 к дыхательным путям может включать "Т"-образное соединение, "Y"-образное соединение или другую границу раздела с основным потоком газа 106.

В других вариантах осуществления адаптер 101 к дыхательным путям может служить границей раздела с дыхательной системой пациента и может быть замещен лицевой маской, носовой канюлей, носовым адаптером, интубационным оборудованием или адаптером к нему, или другими границами раздела. Можно использовать другие адаптеры, обеспечивающие возможность взятия проб газа из указанных выше или других потоков газа.

Набор трубок 103 может включать один или несколько отрезков трубки переноса пробы или другой трубы, которая обеспечивает возможность переноса пробы газа от адаптера 101 к дыхательным путям к ячейке 105 для пробы и/или между другими компонентами системы 100 для взятия проб газа. Например, набор трубок 103 может включать набор трубок из пластика медицинского сорта, подходящих для использования в капнографии боковой фракции газа.

Ячейка 105 для пробы и измерительные оптические устройства 107 обеспечивают возможность измерения одной или нескольких характеристик одного или нескольких определенных компонентов внутри пробы газа. В одном варианте осуществления измерение одной или нескольких характеристик компонента включает измерение концентрации компонента внутри пробы газа, парциального давления компонента внутри пробы газа, присутствия или отсутствия компонента внутри пробы газа, и/или других характеристик. Например, ячейка 105 для пробы и измерительные оптические устройства 107 обеспечивают возможность измерения концентрации диоксида углерода (CO₂) в пробе газа. Также можно измерять концентрацию или другие характеристики других компонентов, таких как, например, кислорода (O₂), монооксида углерода (СО), азотного оксида (NO), анестетических средств (например, галотана), примесей, микро концентраций газов, материалов в виде частиц или других веществ внутри пробы газа. В одном варианте осуществления, если измеренная характеристика компонента внутри пробы газа представляет собой концентрацию, то измерение может быть произведено, выражено или представлено в виде процентной доли пробы газа, в долях на миллион в пробе газа или в долях на миллиард в пробе газа, или в других единицах измерения.

Для измерения характеристики одного или нескольких определенных компонентов в пробе газа пробу газа можно пропустить через ячейку 105 для пробы, где измерительные оптические устройства 107 измеряют характеристику одного или нескольких определенных компонентов в пробе газа. Сама ячейка 105 для пробы может включать впуск для обеспечения возможности прохождения пробы газа в анализатор/область анализа пробы ячейки 105 для пробы. Как указано в настоящем документе, проба газа может включать непрерывный поток газа, и дискретные измерения характеристики одного или нескольких определенных компонентов в потоке газа можно получать в течение периода времени.

В одном варианте осуществления система 100 для взятия проб газа включает фильтр (не показан) между адаптером 101 и ячейкой 105 для пробы для удаления примесей или других нежелательных материалов из пробы газа. В одном варианте осуществления фильтр может быть интегрирован в часть набора трубок 103 между адаптером 101 к дыхательным путям и ячейкой 105 для пробы. В одном варианте осуществления фильтр может быть включен в ячейку 105 для пробы так, чтобы проба газа проходила через фильтр перед поступлением в область анализа пробы ячейки 105 для пробы. Можно также использовать другие конфигурации, включающие один или несколько фильтров в других частях системы 100 для взятия проб газа.

Пример фильтров, ячеек для проб и комбинаций фильтров/ячеек для проб, подходящих для использования в настоящем изобретении, раскрыт в заявке на патент США №10/678,692 (публикация № US-2004-0065141), в заявке на патент США №11/266,864 (публикация № US-2006-0086254) и в заявке на патент США №10/384,329 (публикация № US-2003-0191405), содержание каждой из которых включено в настоящий документ путем ссылки на них.

Область анализа ячейки 105 для пробы может включать два окна. Первое окно обеспечивает возможность прохождения электромагнитного облучения от измерительных оптических устройств 107 в область анализа. Второе окно обеспечивает возможность прохождения электромагнитного облучения из области анализа после прохождения через пробу газа.

В одном варианте осуществления измерительные оптические устройства 107 включают, по меньшей мере, узел источника и узел детектора. В одном варианте осуществления один или несколько определенных компонентов, характеристики которых измеряются, включают СO₂. Как указано выше, можно измерить характеристики других компонентов. В одном варианте осуществления инфракрасное излучение используется для измерения характеристик компонентов в пробе газа. В этом варианте осуществления детектор может включать узел детектора инфракрасного, а узел источника может включать источник инфракрасного излучения.

Фиг.2А и 2В представляют собой более конкретные иллюстрации варианта осуществления изобретения, где ячейка 105 для пробы помещена между узлом 201 источника и узлом 203 детектора измерительных оптических устройств 107. Как указано выше, в некоторых вариантах осуществления узел 201 источника может испускать инфракрасное излучение для выявления определенных компонентов в пробе газа. Инфракрасное излучение, испускаемое узлом 201 источника, может быть импульсным или постоянным. Если инфракрасное излучение постоянное, можно использовать механический вибрационный преобразователь (не показан). Узел 203 детектора может включать детектор, чувствительный к инфракрасному излучению, такой как, например, детектор из селенида свинца.

Ячейка 105 для пробы может быть расположена между узлом 201 источника и узлом 203 детектора так, чтобы инфракрасное излучение, испускаемое из узла 201 источника, проходило через первое окно ячейки 105 для пробы в область анализа пробы ячейки 105 для пробы. Каждый определенный компонент, присутствующий в пробе газа, может затем поглощать инфракрасное излучение определенной длины волн из испускаемого инфракрасного излучения, когда оно проходит через область анализа пробы. Затем остающееся инфракрасное излучение выходит из ячейки 105 для пробы через второе окно. Узел 203 детектора выявляет остающееся инфракрасное излучение. В одном варианте осуществления узел 203 детектора посылает сигнал в процессор или регулятор центра 117 управления, который затем определяет длины волн инфракрасного излучения, поглощенного компонентами внутри пробы газа. Эта информацию используется для определения концентрации СО₂ и/или другого компонента внутри пробы газа.

В одном варианте осуществления ячейка 105 для пробы может включать ячейку для пробы, используемую Respironics LoFlo™ C5 Sidestream System. Дополнительную информацию относительно ячеек для проб, измерительных оптических устройств и других элементов, которые можно использовать с устройствами и способами по изобретению, можно найти в заявке на патент США 10/384329.

В некоторых вариантах осуществления ячейка 105 для пробы не должна представлять собой отдельный компонент системы 100 для взятия проб газа, но может включать окна для впуска и выпуска излучения и/или область анализа пробы, которые представляют собой часть или интегрированы в часть набора трубок 103.

Как описано в настоящем документе, измерительные оптические устройства 107 могут измерять концентрацию или другие характеристики одного или нескольких компонентов внутри пробы газа без вступления в контакт с самой пробой газа. Сами любые примеси внутри в пробе газа не контактируют с измерительными оптическими устройствами 107, так что измерительные оптические устройства 107 не загрязняются пробой газа. Поэтому использование измерительных оптических устройств 107 в последующих капнографических применениях не подвергает пациентов воздействию загрязняющих материалов от предыдущих пациентов.

Хотя измерительная часть системы 100 для взятия проб газа иллюстрируется на чертежах в виде измерительных оптических устройств 107, в изобретении могут использоваться другие способы измерения, включая применение других устройств или приборов. Например, в одном варианте осуществления измерительная часть системы 100 для взятия проб газа может включать устройство гашения люминесценции. В этих вариантах осуществления область анализа пробы ячейки для пробы может включать отверстие, в котором размещено окно, облегчающее выявление гашения люминесценции.

Гашение люминесценции определяется как перераспределение энергии возбуждения без излучения через взаимодействие (электронной энергии или переноса заряда) между излучающим видом и гасителем и представляет собой методику, которая использовалась для измерения концентрации газов, таких как кислород (или других газов). Окно, которое часто служит в качестве датчика, включает полимерную мембрану, в которой диспергирована люминесцируемая композиция, такая как порфириновый краситель. Мембрана датчика представляет собой медиатор, который регулируемым образом обеспечивает взаимодействие между красителем и газом. В функциональном датчике краситель диспергирован в полимерной мембране, и газ, такой как кислород, диффундирует через полимер. При использовании гашения люминесценции для измерения концентраций кислорода материал возбуждается для люминесценции. После воздействия на люминесцирующий материал газовой смеси, включающей кислород, люминесценция гасится, в зависимости от количества (т.е., концентрации или фракции) кислорода, воздействию которого подвергается люминесцируемый материал, или количества кислорода в газовой смеси. Соответственно, скорость уменьшения количества люминесценции или гашение люминесценции люминесцируемого материала (т.е., количество света, испускаемого люминесцируемым материалом) соответствует количеству кислорода в газовой смеси. Дополнительную информацию относительно гашения люминесценции можно найти в патенте США №6325978, который полностью включен в настоящий документ путем ссылки на него.

Обычно гашение люмин