专利名称：病人液(气)相气体监护仪的制作方法
技术领域：
本发明是关于由小型化学换能器、可弃式采样管路系统和床旁电子监测仪构成的多用病人监护仪，用于医疗上持续监测病人血液化学气体的动态变化，并可同时对其它体液中的化学气体及呼吸道气体进行连续测定或交替检验。
人体内的化学气体，主要指pH、HCO3-、PCO2、PO2，包括含于动脉血α、混合静脉血V、脑脊液、胸腹水、胃肠液、胆汁、尿液等体液中的液相化学气体，以及呼吸道内呈气相的吸入气和呼出气R。现代医学中，对这些化学气体含量的测定日益受到重视，其中以血液化学气体的分析测定(简称血气分析)最为重要，应用也最为广泛，因为血气分析是临床判断各种酸碱失衡、组织缺氧和呼吸衰竭类型的唯一客观指标。几十年来检测血气的公认标准方法，一直是通过反复采血送标本至实验室，用血气分析仪对pH、PCO2、PO2等进行间断测定，对其它液相气体或呼吸道气体目前尚无满意的临床检测方法。为了更好地观察人体内各部位化学气体的动态变化、演变规律及治疗效果，医学上迫切需要能在病床旁对这些化学气体进行连续地、全面地监测。
但是，目前国内外生产和使用的所有型号的血气分析仪，均不可能用于连续测定。反复采血送标本既增加病人的痛苦和失血量，又浪费医院的人力物力，众多环节极易影响血气检测的准确性。况且现有的血气分析仪附件过多、体积较大，毛细玻璃管电极容易被标本堵塞，标本直接与电极膜接触加速其磨损，某个电极一旦受损就会导致整台仪器停机，故对仪器的使用和维护均有严格的规定，一般仅限于间断检测符合抗凝要求的血液标本。同样，已有的无创或有创性气体换能器、气相色谱仪等，也只能持续测定单一的PCO2、PO2或SaO2的变化，不能实现全面监测，无法同时检测pH值，因此不能用于血气分析和酸碱失衡的判断;加之这些仪器价格昂贵、结构复杂、校正困难，使其临床应用受到限制。迄今为止，即使在集中各种最先进医疗设备的重症监护病房(ICU)，也还没有供连续测定血气用的床旁监护仪公开问世，更何况具有全面监测功能的病人液相及气相气体监护仪。
本发明的目的，是为了提供一种结构简单、使用方便、体积小巧、一机多用，能放置于床旁，对人体内不断变化的各种液相及气相化学气体，进行全面和持续监测的病人监护仪。
本发明的构思在于，根据经典的化学气体-感应电流转换原理和技术，改良现有血气分析仪中的pH、PCO2、PO2电极，省去繁多的附属装置，将这三个电极一体化密闭于自动恒温浴筒内，简化为一个独立电气单元的小型化学换能器。然后通过多套采样管路系统，将病人新鲜的液相及气相样本，在隔绝空气的条件下，源源不断地引至体外的化学换能器中，使即刻变化的多部位pH、PCO2和PO2，同时被转换为相应的化学电讯号，连续输至床旁的电子监测仪，多个插座可同时接收和处理多个化学换能器输入的多道电讯号。经过监测仪电子放大后，再由中心微电脑自动计算、校正和处理，最终将一系列测定和演算出的化学气体数据，动态显示在电视屏幕上;同时具备自动报警、贮存、打印、定标、自检等多种监护功能，从而实现本发明。
下面结合附图，对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明的构思方框图。
图2是根据本发明构思提出的化学换能器及其采样管路系统的剖面示意图。
图3是本发明在床旁的使用示意图。
如图1所示，本发明包括化学换能器(1)、采样管路系统(2)和电子监测仪(3)三大部份。化学换能器(1)由园柱形pH电极(4)、PCO2电极(5)、PO2电极(6)组合而成(参见图2)，如单纯用于检测呼吸道气体可省去pH电极(4)，每个电极均由其测量电极(负极)与参考电极(正极)构成各自的电位测量电路。三个电极呈“品”字形竖直排列，以框形塑料套作为共同支架联结成一体，密闭于一个园柱形的自动恒温浴筒(7)中，该浴筒用隔热、绝缘的材料(如纤维玻璃钢)制成。浴筒(7)内充满传热及绝缘性能均优良的硅油，使三个电极的体部和底部共同被这种油液完全浸浴;在三个电极的下方，分别浸泡有三个并联的螺旋电热管(8)。螺旋电热管(8)低压通电加热后，使温度控制表(9)的水银柱逐渐升高，一旦到达设置的温度(如37℃)，水银柱与表内对应的白金丝接触，即可接通触发电流，启动电子监测仪(3)内的继电器(10)自动断电，此时螺旋电热管(8)停止加热，如果水银柱低于设置温度又重新通电加热。两个温度传感器(11)监测实际油浴温度，并可反馈性控制电极(5)或(6)下方的螺旋电热管(8)通断电，如此反复地自动调节，从而保持三个电极始终处于同一恒定的温度环境中。三个电极顶端的共同水平面，构成换能器的感应面(12)，其上还嵌有一个用于持续测定标本温度的热敏传感器(13)。化学换能器(1)内的所有输出和输入电路，均穿过浴筒(7)的底部，集中组成一束连结线(14)，通过匹配插头(15)与床旁的电子监测仪(3)相连。
用于床旁连续采集病人液相或气相标本的采样管路系统(2)，为可弃式透明塑料管道，由聚四氟乙烯(Teflon)制成，灭菌后单独包装放置。使用时拆封取出，将其园盖(16)盖在换能器的感应面(12)上，通过旋转螺纹(17)与化学换能器(1)紧密相连，用毕可以重新分解，供临床一次性使用。其中与换能器感应面(12)相贴的园盖样本池(18)，充满从体内引出的受检标本，底部由一层厚度小于0.2mm、孔径小于30埃( )的塑料半透膜(19)封闭。该半透膜(19)为医用高分子材料(如聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯等)构成，将样本池(18)内的标本与化学换能器(1)彼此分隔，只允许标本中的H+、CO2及O2等小分子弥散通过，中分子和大分子物质全部被阻挡，因而避免标本直接与电极接触产生相互污染和侵蚀。在半透膜(19)与感应面(12)之间的微小间隙中，预先充满pH为7.383的标准缓冲液，起着对pH电极定标和无减耗地传递化学气体的作用;同时旋紧园盖(16)，还可借助其液压驱尽间隙中的残余空气，保证三个电极在工作时都严密地与空气隔绝。
园盖(16)上对称性开有两个带三通开关的孔道(20)、(21)，与样本池(18)相通供受检标本流动进出。孔道(20)的一端，径直接于插入病人各种体腔内的导管(22);而侧孔通限量漏出开关(23)，其后与加压(高于动脉压)的肝素灌洗袋(24)相连。限量漏出开关(23)为园柱形活塞，其体部中央开有一大、一小两个呈十字交叉的贯通性孔道。即使开关(23)的大孔道关闭，袋内的液体在压力作用下也可以通过小的孔道微量漏出，恒定点滴于孔道(20)中;一旦旋转活塞90°使大孔道开启，则抗凝液无限制地进行快速灌洗。孔道(21)的出口再接上另一个相同的限量漏出开关(25)，盲端则可串联一个压力换能器(26)。打开限量漏出开关(25)的大孔道，可以使整个采样管路完全开放。如果采集的是动脉血标本，则开关(25)只能常态开启小孔道，并在其后加接一塑料注射器或联接管，用以收集缓慢流出的已检血液，然后通过静脉输液回路，将限量漏出的血标本一滴不少地重新还纳于病人体内。
本发明由稳压器(27)集中提供所需的各种电源。在正式使用以前应先通电预热，使化学换能器(1)内的电极温度逐步升高并恒定在设置温度，即使电子监测仪(3)没有使用，也应保持化学换能器的恒温电路持续通电。然后连接采样管路系统(2)与化学换能器(1)，将随包封存于塑料小挤瓶内的pH、PCO2、PO2两点标准试剂，按先后顺序分别注入样本池(18)中，通过定标校正板(28)预先对仪器进行基准校正，并定时用人造血质检液追踪质量控制。如用于采集液相气体标本，还应驱尽整个采样管路中的空气，即开启肝素灌洗袋(24)内的含肝素蒸馏水，冲洗管道并进行抗凝处理。对于检测呼吸道气体虽不需要此步骤，但仍须紧密地连接整个管路系统，做到与外界空气隔绝。
参照图3具体地说，在病人的动脉血管内(如桡动脉)，通过穿刺置入并保留一根细塑料导管(22)，然后接于体外采样管路系统(2)的孔道(20)。经限量漏出开关(23)恒定加入少量的肝素液后，将抗凝的血液标本α源源不断地引至样本池(18)内，其中的H+、CO2及O2通过半透膜(19)持续析出，凭借间隙中的缓冲液介质，很快扩散到换能器的感应面(12)并保持动态平衡。由于样本池(18)内的动脉血在自身压力推动下，测定后通过限量漏出开关(25)，不断地缓慢流出并回纳于体内，便可使受检血样随时得到更换，从而准确地反映人体内动脉血气的即刻变化。如果将压力换能器(26)连接于孔道(21)上，还可在持续测定病人血气的同时，通过另一台已有的压力监护仪床旁监测有创血压变化。
动态变化的动脉血pH、PCO2和PO2，被紧贴样本池(18)的化学换能器(1)同时感受，连续转换为相应的化学电讯号，通过连结线(14)不断地输入床旁的电子监测仪(3)。电子监测仪(3)由中心微电脑(30)全自动控制，先经集成电路放大板(29)将微弱的电讯号放大，放大板(29)为3个已有的“运算放大器”构成。放大后的信号再通过接口持续输入微电脑(30)中，然后根据参数输入板(31)提供的标本实际温度(由热敏传感器(13)持续测定)、血红旦白Hb、氧合血红旦白O2Hb、吸氧浓度FiO2、呼吸商RQ、大气压PB等，由微电脑(30)自动校正并进一步计算，连续得出一系列准确的动脉血气数据，如直接测定的pH、PaCO2和PaO2，公式演算的HCO3-、SB、BE以及SaO2、CaO2、PAO2等，一并动态地实时显示在电视屏幕(32)上。并由附加的报警电路板(33)、打印机(34)、软盘贮存器(35)、故障检查板(36)，自动完成报警、打印、储存及自检等多种功能，从而在床旁实现对病人24小时血气变化的持续监护。
同理，串有压力换能器(26)的本化学换能器(1)及其采样管路系统(2)，可通过留置的Swan-Ganz右心漂浮导管，一并接于病人的肺动脉内，在动态监测血流动力学各项压力指标的同时，连续测定混合静脉血V的血气数值;或者通过插入其它体腔内的相应导管，对持续引流出的脑脊液、胃肠液、胆汁或尿液等非血液的液相标本，直接检测其化学浓度和物理压力;还可通过病人的口腔咬嘴、气管插管或人工呼吸机的进出气环路，分别监测吸入气i、呼出气e和呼气未气体E的PCO2、PO2周期性变化，以及气道内动态的气流动力学曲线。
电子监测仪(3)安装3～5个相同的接收插座，以及相应的放大和恒温电路，即完全一样的多个放大板(29)和继电器(10)，能够同时处理多个化学换能器输入的多道电讯号。如在同一个病人或不同病人的上述不同部位，同步或分别地进行持续监测，则前者可对动脉血气、混合静脉血气、脑脊液化学气体、呼吸道气体等实施全面地监护;后者可成为中央监护台，用于ICU病房的集中监护。
进一步，如果将数个化学换能器(1)插入式内藏组装在一台电子监测仪(3)中，并附加一个共用的液一气泵冲洗器，本发明还可构成小型、简易、多头的全自动液相及气相气体分析仪。使用时通过多个送样孔道(20)，分别用注射器将送检的各种标本，依次注入相应的样本池(18)中，以交替检测不同病人的不同化学气体标本;并可在测定低温、高氧、酸碱差异悬殊的标本，或对结果的可靠性有怀疑时进行对照，最终打印报告出一系列实验室数据和病人一般资料。每个标本测定完毕，即由微电脑(30)对相应化学换能器的电极定标校正，并自动程序控制清洗、吹干、取样和开关样本池(18)等操作的全过程，使各个样本池轮番处于“待检”、“工作”与“准备”状态，从而赋予本发明连续接受和测定成批送检标本的能力，避免标本之间互相干扰，缩短等候检验的时间，杜绝仪器不能测定的情况，性能明显优于现有的血气分析仪，可以更新换代装备于医院各实验室。
本发明将pH、PCO2及PO2三个电极一体化，组合成一个单独的小型化学换能器，共用一个可弃式样本池，因而省去了现有血气分析仪中的毛细玻璃管电极、pH电桥臂、样本预热器、彼此分隔的多个样本池和恒温浴套、纵横交错的标本输送与恒温供水管道，以及笨重的定标用贮存瓶供气装置等等复杂结构。配备多个化学换能器可同时检测不同的标本并加以对照，如果电极损坏只需单个插入新的化学换能器整体更换之，保持仪器因电极故障而停机的概率降为0，使用和维修都极为迅速、方便。采样管路系统是一套与化学换能器完全分离的独立管道，供临床一次性使用，可以连续采集和接受任何一种液相或气相标本，避免电极的腐蚀及交叉感染，如果发生管道阻塞或破损能随时得到更换。该管路系统如用于采集和回纳病人的血液标本，可以在不丢失一滴血的情况下，始终保持受检血样处于流动的新鲜状况。放置于床旁的电子监测仪，将一系列随时变化的化学气体数据，连续而又全面地提供给医生，结合病人各体腔内呈现的压力曲线，使其对各种酸碱失衡、组织缺氧、呼吸衰竭、循环衰竭或脑衰竭的具体类型及其变化趋势，作出动态、准确、实时、定量的判断，并可用于一切全麻大手术的术中及术后监护。
本发明另一个突出的优点在于一机多用，既能在床旁连续监护，又能供实验室交替检测;既能同步对同一病人全面监测，又能分别对不同病人集中监护;既能时刻显示动脉和混合静脉血气的具体数值，又能一并测定其它液相及气相化学气体的动态变化。由于酸碱失衡、组织缺氧、脑衰竭、呼吸循环衰竭是所有危重疾病的必然并发症和最终结局，因此本发明对指导内外妇儿各科危重病人的诊断、抢救，具有十分重要的临床意义及实用价值，必将在现代医学中发挥巨大的作用。
权利要求
1.一种用于医疗上即能在病床旁连续监测，又能供实验室交替检测病人液相及气相化学气体的多用监护仪，其特征在于由化学换能器(1)、采样管路系统(2)和电子监测仪(3)三部分构成，可以持续对一个或多个病人，同步或分别地直接测定动脉血、混合静脉血、脑脊液、胃肠液、尿液等体液中的pH、PCO2、PO2，以及呼吸道气体PCO2、PO2的动态变化。
2.如权利要求1所述的化学换能器(1)，其特征是由pH电极(4)、PCO2电极(5)和PO2电极(6)，或者由PCO2电极(5)与PO2电极(6)一体化，组合成一个小型的独立电气单元，用以将引出病人体外的液相或气相标本中的pH、PCO2、PO2，连续转换为相应的化学电讯号。
3.如权利要求2所述的化学换能器(1)，其特征是一体化的多个电极共同浸浴于一个密闭的自动恒温浴筒中，该浴筒(7)内充满传热及绝缘性能均优良的硅油。
4.如权利要求2或3所述的化学换能器(1)，其特征是由温度控制表(9)、继电器(10)及温度传感器(11)组成反馈式恒温电路，自动控制浴筒(7)内三个并联的螺旋电热管(8)通电加热，保持多个电极始终处于同一恒定的温度环境中。
5.如权利要求1所述的采样管路系统(2)，其特征是可弃式园盖(16)内的样本池(18)，由一层厚度小于0.2mm、孔径小于30 的塑料半透膜(19)封闭，该半透膜为聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯等医用高分子材料构成，能够将受检标本与化学换能器(1)彼此分隔，只允许H+、CO2及O2等小分子物质弥散通过。
6.如权利要求5所述的采样管路系统(2)，其特征是样本池(18)的进出孔道(20)、(21)，分别接有二个相同的限量漏出开关(23)、(25)，它们的活塞体部开有一大、一小两个呈十字交叉的贯通性孔道，其中小孔道用于恒定地微量滴入抗凝肝素液，或者缓慢地限量漏出已检标本;打开大孔道则可进行快速灌洗，或者完全开启采样管路。
7.如权利要求5或6所述的采样管路系统(2)，其特征是通过塑料园盖(16)上的旋转螺纹(17)，与化学换能器(1)可弃式联接，供临床一次性使用。既可用于无损失地在床旁连续采集和回纳血液样本，又可用于持续采集非血液的液相标本或呼吸道气体，还可同时连接压力换能器(26)，用于持续测定相应体腔内的物理压力。
8.如权利要求1所述的电子监测仪(3)，其特征是安装3～5个接收插座及相应的放大板(29)和继电器(10)，可同时处理多个化学换能器(1)持续输入的多道化学电讯号，对同一个病人全面监测，或对不同的病人集中监护。
9.如权利要求8所述的电子监测仪(3)，其特征是内部组装多个插入式化学换能器(1)，省去现有血气分析仪中的繁多附属装置，仅保留一个共用的液一气泵冲洗器，构成小型、简易、多头的全自动液相及气相化学气体分析仪，能够连续接受、交替检测和同时对照各种送检标本，用以替代现有的血气分析仪。
10.如权利要求8或9所述的电子监测仪(3)，其特征是参数输入板(31)可动态提供标本实际温度、血红旦白Hb、氧合血红旦白O2Hb、吸氧浓度FiO2、大气压PB、呼吸商RQ和病人的一般资料等，通过微电脑(30)对实测的pH、PCO2及PO2自动校正，并根据有关公式进一步演算，连续得出一系列准确的化学气体数据，随时用电视屏幕(32)和打印机(34)不断地显示出来。
全文摘要
病人液(气)相气体监护仪，一种用于医疗上连续地、全面地监测病人液相及气相化学气体的多用监护仪。本发明由小型化学换能器(1)、可弃式采样管路系统(2)和床旁电子监测仪(3)三部分构成。一机多用，既能在床旁连续监测病人各部位的pH、PCO
文档编号A61B10/00GK1058471SQ9010494
公开日1992年2月5日 申请日期1990年7月26日 优先权日1990年7月26日
发明者赵伟 申请人:赵伟