專利名稱：呼吸器和噴霧器操作的綜合控制的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種為患者提供呼吸器治療的方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種將呼吸器的控制與噴霧器結合起來以提供改進的噴霧治療的方法。本發(fā)明還涉及一種將呼吸器的控制與噴霧器和呼吸監(jiān)測設備結合起來以提供改進的噴霧治療的方法。
背景技術：
臨床醫(yī)生通常使用噴霧器為與呼吸器連接的患者提供霧化藥物輸送。通常將噴霧器置于患者管路的吸氣管柱中，并用噴霧器將霧化藥物直接注入患者的呼吸氣體流中。當前技術的噴霧器通常是基于空氣力學或超聲波技術的設備，該設備連續(xù)運行一段時間，直到輸送完各分次劑量(discrete doses)的藥物為止。當以這種方式使用時，噴霧器在換氣的吸氣和呼氣階段都輸入霧化藥物，導致藥物劑量的相當一部分繞過患者，并“繞回”呼吸管路，通過呼吸器的呼出閥排出。實質上，由于沒有將藥物輸送給患者，所以藥物被浪費了。
最近，提出了一種利用“微型泵”技術的新型噴霧器。微型泵迫使液體藥物通過一個細篩(例如3微米)，以產(chǎn)生霧化藥物輸送。該技術的優(yōu)點是，可以很快地進行該噴霧器操作的開始和暫停，這樣對于在呼吸階段的特定周期期間控制藥物輸送來說，該噴霧器是理想的。在當前技術文獻中，尤其是Piper等人的美國專利No.5479920和Raabe等人的美國專利No.5322057，已經(jīng)論述了這種方式的噴霧器操作。
盡管現(xiàn)有技術的噴霧器系統(tǒng)說明了在特定呼吸階段期間間歇地操作噴霧器的方法，但是對患者的霧化藥物的最佳輸送取決于許多參數(shù)，這些參數(shù)與呼吸階段信息不直接相關。這種參數(shù)的一個例子是藥物類型本身，由于希望將特定藥物(例如血管擴張藥)沉積到患者肺的深處，而其它藥物(例如支氣管擴張藥)只要沉積到患者的上呼吸道。與噴霧器最優(yōu)化相關的其它參數(shù)包括噴霧器在患者管路中的位置(例如在患者三通(wye)，處于吸氣管柱中的上游)，呼吸管路類型和容量，呼吸器的吸氣流速，呼吸輸送類型(例如壓力或容量，自發(fā)的或機械的)，以及呼吸器的偏(即，繞過或“繞回”)流速。當前技術的噴霧器系統(tǒng)，即使是那些在呼吸期間間歇地操作噴霧器的系統(tǒng)，不會響應這些參數(shù)，因此不能產(chǎn)生最佳的藥物輸送治療。
現(xiàn)有技術的噴霧器系統(tǒng)也沒有與提供呼吸力學監(jiān)測的系統(tǒng)結合。這樣，必須不依賴噴霧器的操作來征求關于霧化藥物治療效果的臨床信息。因此，當前技術的換氣和監(jiān)測設備需要用戶的個人調節(jié)，以對期望的治療或簡單的生理測量操作起作用。這樣需要費時和枯燥的手工操作，因此令人討厭地降低了系統(tǒng)效率。
希望將噴霧器功能與呼吸力學監(jiān)測結合起來，以提高對藥物治療有效性的監(jiān)測評估的效率和效能。另外，利用這種結合使得可以用監(jiān)測信息的結果控制霧化藥物治療。以這種方式，可以消除某些周期輸送的霧化藥物大大超過其實現(xiàn)的全部效果的經(jīng)常發(fā)生。
同樣地，希望提供一種將呼吸器和噴霧器操作結合起來的系統(tǒng)和方法。希望提供噴霧器操作的綜合呼吸器控制，從而以可能的最有效率的方式提供在換氣治療期間所提供的霧化藥物的量和輸送時間。進一步希望提供這樣的噴霧器操作的綜合呼吸器控制，以至于噴霧器根據(jù)上述一系列參數(shù)中的至少一個來自動地操作。另外，還希望提供這樣的具有集成的呼吸監(jiān)測能力的噴霧器操作的綜合呼吸器控制，以至于臨床醫(yī)生能夠高效地評估霧化藥物治療的效果。最后，希望利用該自動藥物效果評估，以自動控制對患者的霧化藥物輸送，直到獲得了所期望的效果為止。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了這樣一種方法，將呼吸器和噴霧器的主動操作結合起來，以使患者的換氣治療最佳。本發(fā)明還提供了這樣一種方法，將呼吸器、噴霧器和呼吸監(jiān)測設備的主動操作結合起來，以使患者的換氣治療最佳。
在一個優(yōu)選的例子中，將呼吸器和噴霧器的操作結合起來、以進行呼吸治療的方法包括以下步驟(1)提供控制單元，該控制單元與呼吸器和噴霧器通信，設置該控制單元，使其根據(jù)與呼吸治療相關的一個或多個換氣控制參數(shù)來獲得一個控制值；(2)操作該呼吸器，為患者提供呼吸治療；以及(3)根據(jù)該控制值，從該控制單元產(chǎn)生一個修改信號，以自動地改變該噴霧器的操作條件。
在一個優(yōu)選的實施例中，在患者呼吸的不同階段，集成的呼吸器和壓電微型泵噴霧器提供了控制該噴霧器的基本能力(例如，通過電子控制信號開啟或關閉噴霧器)。通過響應由集成的呼吸器和噴霧器得到的幾個參數(shù)中的至少一個，允許在呼吸周期內自動調節(jié)同步時滯和/或噴霧周期，該基本能力提供了最佳的霧化藥物輸送。這些參數(shù)可以包括藥物類型；呼吸器檢驗期間得到的信息；患者管路類型；患者管路容量；患者管路順應性；患者管路長度；噴霧器在患者管路中的位置；呼吸器的吸氣流速；呼吸器的最大吸氣流速；呼吸器的吸氣容量；呼吸器的偏流速；和/或呼吸器的呼吸控制類型，例如，壓力或容量。因此，本發(fā)明的綜合方法使得從噴霧器進行藥物輸送的間歇周期與對患者的氣體輸送最佳匹配，以實現(xiàn)給定藥物配方的最有效輸送。
在另一個優(yōu)選的例子中，將呼吸器和噴霧器的操作結合起來、以進行呼吸治療的方法包括以下步驟(1)提供控制單元，該控制單元與呼吸器和噴霧器通信；(2)操作該呼吸器和噴霧器，為患者提供呼吸治療，在預定的供藥周期操作該噴霧器；以及(3)根據(jù)該噴霧器的操作，從控制單元產(chǎn)生修改信號，以自動地改變呼吸器的操作條件。
呼吸器和噴霧器的結合進一步允許響應噴霧器的“供藥周期”(即，當間歇地操作噴霧器、以輸送藥物治療時的周期)，更具體地講，響應壓電泵的“供藥周期”，自動改變呼吸器的輸送，以至于(1)在噴霧器供藥周期期間升高或降低偏流量；(2)在噴霧器供藥周期期間改變吸入氣息特征(例如壓力或容量)；(3)在噴霧器供藥周期期間改變吸入流量特征；(4)在噴霧器供藥周期期間改變吸氣時間(包括吸氣停頓)；(5)在噴霧器供藥周期期間改變呼氣時間(包括呼氣停頓)；和/或(6)在噴霧器供藥周期期間改變呼吸率。
在另一個優(yōu)選的例子中，提供了一種將呼吸器、噴霧器和呼吸監(jiān)測設備的操作結合起來的方法。該方法包括以下步驟(1)提供控制單元，該控制單元與呼吸器、噴霧器和呼吸監(jiān)測設備通信，設置呼吸監(jiān)測設備，使其根據(jù)與呼吸治療相關的一個或多個監(jiān)測參數(shù)來獲得一個監(jiān)測值；(2)操作呼吸器和噴霧器，為患者提供呼吸治療；以及(3)根據(jù)該控制值，從控制單元產(chǎn)生修改信號，以自動地改變噴霧器的操作條件。
呼吸器和噴霧器與監(jiān)測能力的結合允許噴霧器劑量輸送的啟動、結束或中間點觸發(fā)自動監(jiān)測功能。例如，本發(fā)明的一個實施例包括換氣輸送、霧化藥物輸送和呼吸監(jiān)測(即，呼吸力學監(jiān)測和/或呼吸氣體監(jiān)測)的結合，其中呼吸力學監(jiān)測包括以下的一個或多個(1)功能性殘余容量測量；(2)肺壓力和呼吸道阻力測量；(3)順應性測量；(4)阻力測量；(5)壓力-容量環(huán)；(6)流量-容量環(huán)；和(7)壓力-流量環(huán)，以及呼吸氣體監(jiān)測包括以下一個或多個(1)呼氣末CO2；(2)CO2產(chǎn)生量；(3)呼氣末O2；和(4)O2消耗量。利用該實施例，可以利用所獲得的監(jiān)測信息，來自動控制由噴霧器提供的供藥周期的開始和/或結束。


以下參考

本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中圖1是現(xiàn)有技術的呼吸器、噴霧器和氣體監(jiān)測設備的結構示意圖；圖2是對于呼吸器、噴霧器和氣體監(jiān)測設備的綜合控制的示意圖；圖3是示出典型的呼吸循環(huán)壓力波線的圖；圖4示意性地示出根據(jù)來自呼吸器和/或患者呼吸階段信息的一個或多個控制參數(shù)來自動改變噴霧器功能的方法的步驟。
發(fā)明詳述在以下詳細說明的本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，提供了一種將呼吸器和噴霧器的主動操作結合起來的方法。應該理解的是，附圖和說明書被認為是本發(fā)明原理的范例。例如，雖然參考具有很強的護理治療應用的Engstrom Carestation(一種重癥監(jiān)護呼吸系統(tǒng)產(chǎn)品)說明了本發(fā)明的概念，但是本發(fā)明也可應用在許多其它患者護理裝置中，例如麻醉裝置或急救室裝置中。例如，為提供作為呼吸氣體的氦氧混合氣而設計的呼吸器與集成的噴霧器系統(tǒng)結合，在急診室裝置中，可以應用在哮喘患者的治療中。
參考圖1，示出了給患者提供換氣氣體流的換氣系統(tǒng)的典型結構。
呼吸器10通過患者導管12向患者14提供換氣氣體流。在圖1所示的實施例中，患者通過氣體罩16接收換氣氣體流，即使預期各種其它類型的輸送連接在本發(fā)明的范圍之內。
可以操作該呼吸器和其它相關設備，來進行各種不同的呼吸治療過程。如圖1所示，在呼吸器上提供噴霧器18，來用藥物治療患者。
噴霧器18按照處方周期性地將霧化藥物輸入到流經(jīng)患者管路的吸氣患者導管12的適于吸入的氣體中，并最終輸入到患者的呼吸道和肺中。另外，患者導管12可以連接到呼吸氣體監(jiān)測設備20上，該呼吸氣體監(jiān)測設備20用來監(jiān)測輸送給患者14的呼吸器氣流的含量和質量。
可以理解的是，在圖1中，呼吸器10、噴霧器18和呼吸氣體監(jiān)測設備20相互之間不通信。在噴霧器18操作期間，當噴霧器18將霧化藥物輸入到患者導管12時，必須手動停止氣體監(jiān)測設備20的操作。另外，已知噴霧器技術18包括基于空氣力學技術或超聲波技術的設備，這種設備連續(xù)運行一段時間，直到輸送完各分次劑量的藥物。當以這種方式使用時，噴霧器在換氣的吸氣和呼氣階段都輸入霧化藥物，導致藥物劑量的相當一部分繞過病人，并“繞回”呼吸管路，從呼吸器的呼出閥排出。實質上，由于藥物沒有輸送給病人，所以該藥物浪費了。
現(xiàn)在參考圖2，所示為應用本發(fā)明的系統(tǒng)的優(yōu)選結構。如圖2所示，呼吸器和集成的顯示器24通過患者導管12向患者14提供換氣氣體流。同樣，噴霧器18和諸如呼吸氣體監(jiān)測設備20的檢測設備各自與患者導管12通信。這樣，噴霧器18能夠將霧化藥物輸入到患者導管12中的氣體流中，同時，如所希望的那樣，氣體監(jiān)測設備20能夠測量呼吸器氣體流。
噴霧器18優(yōu)選包含微型泵技術，如上所述，該微型泵技術迫使液體藥物通過細篩，以產(chǎn)生輸送到患者呼吸道的霧化藥物。這種技術的一個例子是市場上銷售的商標為Aeroneb Pro的噴霧器。
在圖2所示的實施例中，呼吸器和顯示器24的控制單元27通過通信連接28與噴霧器18的控制單元29通信。同樣，呼吸器和顯示器24的控制單元27通過第二通信連接30與呼吸氣體監(jiān)測設備20的控制單元25通信。以這種方式，呼吸器和顯示器24的控制單元27可以與噴霧器18和呼吸氣體監(jiān)測設備20進行雙向通信。
應該預料到的是，可以用通過點對點網(wǎng)絡的任何通信方式代替通信連接28、30。例如，預期電通信和射頻通信方法在本發(fā)明的范圍之內。
電-機械地結合呼吸器和噴霧器的設備的一個例子是GE HealthCare(GE醫(yī)療保健公司)出售的Engstrm Carestation。
參考圖3，示出了典型的呼吸循環(huán)壓力波形。高壓周期包括吸氣周期31，低壓周期包括呼氣周期32。在供藥周期期間，間歇的霧化藥物輸送與呼吸循環(huán)同步發(fā)生，如藥物輸送“執(zhí)行時間”34和同步“時滯”36所定義的那樣。
現(xiàn)在參考圖4，噴霧器18與呼吸器27電機械的結合提供了上述許多優(yōu)點，包括這樣的能力直到獲得所希望的效果，以及在已經(jīng)獲得所希望的效果之后，自動控制對患者的藥物輸送。根據(jù)該方法的優(yōu)選實施例，在步驟40，呼吸器24向患者提供換氣支持。在換氣支持期間，在步驟42確定患者呼吸循環(huán)的各階段。
在步驟44，呼吸器24獲得參考值或控制參數(shù)。要么在步驟47由臨床醫(yī)生將控制參數(shù)輸入到呼吸器24，要么在步驟48由呼吸器24自動確定控制參數(shù)。優(yōu)選地，控制參數(shù)包括用于確定輸送給患者的霧化藥物治療的最佳輸送“執(zhí)行時間”34和“同步時滯”36的各種參數(shù)中的任何一個。這種參數(shù)的例子包括(1)藥物類型；(2)呼吸器檢驗期間所獲信息；(3)患者管路類型；(4)患者管路容量；(5)患者管路順應性；(6)患者管路長度；(7)患者管路中噴霧器的位置；(8)呼吸器的吸氣流速；(9)呼吸器的峰值吸氣流速；(10)呼吸器的吸氣容量；(11)呼吸器的偏流速；和/或(12)呼吸器的呼吸控制類型，例如，壓力或容量。
在步驟46，呼吸器根據(jù)上述控制參數(shù)中的一個或多個，自動地確定最佳輸送“執(zhí)行時間”34和“同步時滯”36，然后在步驟50，自動地控制噴霧器18的功能。這種自動控制允許外科醫(yī)生以可能的最有效率的方式提供一定量的霧化藥物。在步驟52，臨床醫(yī)生也可以手動開始或停止供藥周期。
作為另外的或可選的步驟54，在步驟50中控制的供藥周期期間，可以改變換氣輸送，以利于最佳的噴霧作用。例如，呼吸器24和噴霧器18的結合響應噴霧器18的操作，進一步允許自動改變換氣輸送，以至于(1)在噴霧器供藥周期期間偏流升高或降低；(2)在噴霧器供藥周期期間改變吸入的氣息特征(例如壓力或容量)；(3)在噴霧器供藥周期期間改變吸入的氣流特征；(4)在噴霧器供藥周期期間改變吸氣時間(包括吸氣停頓)；(5)在噴霧器供藥周期期間改變呼氣時間(包括呼氣停頓)；和/或(6)在噴霧器供藥周期期間改變呼吸率。
由本發(fā)明的應用可以進一步認識到，可以將噴霧器、呼吸器和患者監(jiān)測器完全集成在一個系統(tǒng)中。已經(jīng)簡化這種設置從而在上述參考的Engstrm Carestation中實行，并且已發(fā)現(xiàn)這種設置大大地提高了自動控制患者治療的效率。例如，如圖4所示，在步驟56由氣體監(jiān)測設備20進行呼吸測量。在步驟58獲得呼吸力學參數(shù)和/或呼吸氣體測量參數(shù)。
呼吸力學監(jiān)測可以包括以下一個或多個(1)殘留容量測量；(2)肺壓力和氣道阻力測量；(3)順應性測量；(4)阻力測量；(5)壓力-容量環(huán)；(6)流量-容量環(huán)；和(7)壓力-流量環(huán)。呼吸氣體監(jiān)測可以包括以下一個或多個(1)呼氣末CO2；(2)CO2產(chǎn)生量；(3)呼氣末O2；和(4)O2消耗量。
可以通過在步驟60自動控制噴霧器供藥周期來啟動步驟56和58。利用在步驟58獲得的呼吸力學參數(shù)和/或呼吸氣體測量參數(shù)，可以調節(jié)噴霧器和呼吸器的操作，以使換氣治療最佳。
有很多可選的可以想象的方法，用來將呼吸器24、噴霧器18和呼吸監(jiān)測器20集成在一起，從而獲得上述希望的有效性/精確性。例如，呼吸器24可與噴霧器18和監(jiān)測器20集成在一起，其中·噴霧器供藥的啟動產(chǎn)生呼吸力學參數(shù)和/或呼吸氣體參數(shù)的監(jiān)測采樣。
·噴霧器供藥的完成產(chǎn)生呼吸力學參數(shù)和/或呼吸氣體參數(shù)的監(jiān)測采樣。
·在與噴霧劑量相關的預置時間獲得呼吸力學參數(shù)和/或呼吸氣體參數(shù)的監(jiān)測采樣。這個時間可以繼續(xù)重復發(fā)生。例如集成的呼吸器可以在馬上進行噴霧器供藥之前，和在噴霧器供藥之后15分鐘，采樣呼吸力學參數(shù)，同時，噴霧器供藥本身每2小時自動重復。
·在步驟28獲得的呼吸力學和/或呼吸氣體監(jiān)測信息提供信息，霧化藥物定量供藥步驟22的自動結束或開始是對該信息的反應。例如，當呼吸道阻力測量下降了由臨床醫(yī)生指定的量時，集成的換氣輸送和噴霧器裝置將終止支氣管擴張藥的霧化藥物輸送。(相反，當前實踐中，提供特定量的藥物輸送，而不考慮效果。常常是，甚至在已經(jīng)達到了藥物的全部效果之后，還輸送過量的藥物。這種“閉環(huán)”操作允許臨床醫(yī)生一旦已經(jīng)得到所希望的效果就自動地限制藥物輸送。)
盡管本發(fā)明適用于很多不同形式的實施例，但是附圖和說明書詳細說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。它們并不旨在將本發(fā)明的寬泛的方面限制在所述實施例中。
權利要求
1.一種將呼吸器和噴霧器的操作結合起來、以進行呼吸治療的方法，該方法包括以下步驟提供與所述呼吸器和所述噴霧器通信的控制單元，設置該控制單元，使其根據(jù)與所述呼吸治療相關的一個或多個控制參數(shù)來獲得控制值；操作所述呼吸器，為患者提供所述呼吸治療；以及根據(jù)所述控制值，從所述控制單元產(chǎn)生修改信號，以自動地改變所述噴霧器的操作條件。
2.如權利要求1所述的方法，其中，在與所述呼吸治療相關的呼吸循環(huán)中，所述修改信號自動調節(jié)同步時滯；
3.如權利要求1所述的方法，其中，在與所述呼吸治療相關的呼吸循環(huán)中，所述修改信號自動調節(jié)噴霧周期。
4.如權利要求1所述的方法，其中，所述一個或多個控制參數(shù)包括由所述噴霧器分配的藥物類型。
5.如權利要求1所述的方法，其中，所述一個或多個控制參數(shù)包括與所述呼吸器相關的病人呼吸管路中所述噴霧器的位置。
6.如權利要求1所述的方法，其中，所述一個或多個控制參數(shù)包括與所述呼吸器相關的呼吸管路的物理質量。
7.如權利要求1所述的方法，其中，所述一個或多個控制參數(shù)包括與所述呼吸器相關的吸氣流速。
8.如權利要求1所述的方法，其中，所述一個或多個控制參數(shù)包括與所述呼吸器相關的偏流速。
9.如權利要求1所述的方法，其中，所述一個或多個控制參數(shù)包括與所述呼吸器相關的呼吸輸送類型。
10.一種將呼吸器和噴霧器的操作結合起來、以進行呼吸治療的方法，該方法包括以下步驟提供與所述呼吸器和所述噴霧器通信的控制單元；操作所述呼吸器和噴霧器，為患者提供呼吸治療，在選定的供藥周期操作所述噴霧器；以及根據(jù)所述噴霧器的操作，從所述控制單元產(chǎn)生修改信號，以自動地改變所述呼吸器的操作條件。
11.如權利要求10所述的方法，其中，所述呼吸器的操作條件影響患者接受呼吸治療的偏流量值。
12.如權利要求10所述的方法，其中，所述呼吸器的操作條件影響患者接受呼吸治療的吸入氣息特征。
13.如權利要求10所述的方法，其中，所述呼吸器的操作條件影響所述呼吸器提供的吸氣時間。
14.如權利要求10所述的方法，其中，所述呼吸器的操作條件影響所述呼吸器提供的呼氣時間。
15.如權利要求10所述的方法，其中，所述呼吸器的操作條件影響所述呼吸器提供的呼吸率。
16.一種將呼吸器、噴霧器和呼吸監(jiān)測設備的操作結合起來的方法，該方法包括以下步驟提供與所述呼吸器、噴霧器和呼吸監(jiān)測設備通信的控制單元，設置所述呼吸監(jiān)測設備，使其根據(jù)與所述呼吸治療相關的一個或多個監(jiān)測參數(shù)來獲得監(jiān)測值；操作所述呼吸器和噴霧器，為患者提供所述呼吸治療；以及根據(jù)所述控制值，從所述控制單元產(chǎn)生修改信號，以自動地改變所述噴霧器的操作條件。
17.如權利要求16所述的方法，其中，所述監(jiān)測參數(shù)基于呼吸力學監(jiān)測。
18.如權利要求17所述的方法，其中，所述呼吸力學監(jiān)測包括功能性殘留容量測量、肺壓和氣道阻力測量、順應性測量、阻力測量、壓力-容量環(huán)、流量-容量環(huán)，以及壓力-流量環(huán)中的至少一種。
19.如權利要求16所述的方法，其中，所述監(jiān)測參數(shù)基于呼吸氣體監(jiān)測。
20.如權利要求19所述的方法，其中，所述呼吸氣體監(jiān)測包括呼氣末CO2、CO2產(chǎn)生量、呼氣末O2和O2消耗量中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種將呼吸器和噴霧器的操作結合起來、以進行呼吸治療的方法。在一個例子中，該方法包括以下步驟(1)提供控制單元，該控制單元與呼吸器和噴霧器通信，設置該控制單元，使其根據(jù)與呼吸治療相關的一個或多個換氣控制參數(shù)來獲得控制值；(2)操作該呼吸器，為患者提供呼吸治療；以及(3)根據(jù)該控制值，從該控制單元產(chǎn)生修改信號，以自動地改變該噴霧器的操作條件。在另一個例子中，該方法包括以下步驟(1)提供控制單元，該控制單元與呼吸器和噴霧器通信；(2)操作該呼吸器和噴霧器，為患者提供呼吸治療，在預定的供藥周期操作該噴霧器；以及(3)根據(jù)該噴霧器的操作，從控制單元產(chǎn)生修改信號，以自動地改變呼吸器的操作條件。
文檔編號A61M16/00GK1772315SQ20051008111
公開日2006年5月17日 申請日期2005年6月27日 優(yōu)先權日2004年6月25日
發(fā)明者羅納德·L·托比亞, 安尼·沃森 申請人:迪泰斯-歐米達公司