CN1772315A - 呼吸器和喷雾器操作的综合控制 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种将呼吸器和喷雾器的操作结合起来、以进行呼吸治疗的方法。在一个例子中，该方法包括以下步骤：(1)提供控制单元，该控制单元与呼吸器和喷雾器通信，设置该控制单元，使其根据与呼吸治疗相关的一个或多个换气控制参数来获得控制值；(2)操作该呼吸器，为患者提供呼吸治疗；以及(3)根据该控制值，从该控制单元产生修改信号，以自动地改变该喷雾器的操作条件。在另一个例子中，该方法包括以下步骤：(1)提供控制单元，该控制单元与呼吸器和喷雾器通信；(2)操作该呼吸器和喷雾器，为患者提供呼吸治疗，在预定的供药周期操作该喷雾器；以及(3)根据该喷雾器的操作，从控制单元产生修改信号，以自动地改变呼吸器的操作条件。

Description

呼吸器和喷雾器操作的综合控制

交叉引用相关申请

该申请要求2004年6月25日提交的临时申请No.60/582941的权利。

技术领域

本发明涉及一种为患者提供呼吸器治疗的方法。更具体地，本发明涉及一种将呼吸器的控制与喷雾器结合起来以提供改进的喷雾治疗的方法。本发明还涉及一种将呼吸器的控制与喷雾器和呼吸监测设备结合起来以提供改进的喷雾治疗的方法。

背景技术

临床医生通常使用喷雾器为与呼吸器连接的患者提供雾化药物输送。通常将喷雾器置于患者管路的吸气管柱中，并用喷雾器将雾化药物直接注入患者的呼吸气体流中。当前技术的喷雾器通常是基于空气力学或超声波技术的设备，该设备连续运行一段时间，直到输送完各分次剂量(discrete doses)的药物为止。当以这种方式使用时，喷雾器在换气的吸气和呼气阶段都输入雾化药物，导致药物剂量的相当一部分绕过患者，并“绕回”呼吸管路，通过呼吸器的呼出阀排出。实质上，由于没有将药物输送给患者，所以药物被浪费了。

最近，提出了一种利用“微型泵”技术的新型喷雾器。微型泵迫使液体药物通过一个细筛(例如：3微米)，以产生雾化药物输送。该技术的优点是，可以很快地进行该喷雾器操作的开始和暂停，这样对于在呼吸阶段的特定周期期间控制药物输送来说，该喷雾器是理想的。在当前技术文献中，尤其是Piper等人的美国专利No.5479920和Raabe等人的美国专利No.5322057，已经论述了这种方式的喷雾器操作。

尽管现有技术的喷雾器***说明了在特定呼吸阶段期间间歇地操作喷雾器的方法，但是对患者的雾化药物的最佳输送取决于许多参数，这些参数与呼吸阶段信息不直接相关。这种参数的一个例子是药物类型本身，由于希望将特定药物(例如：血管扩张药)沉积到患者肺的深处，而其它药物(例如：支气管扩张药)只要沉积到患者的上呼吸道。与喷雾器最优化相关的其它参数包括：喷雾器在患者管路中的位置(例如：在患者三通(wye)，处于吸气管柱中的上游)，呼吸管路类型和容量，呼吸器的吸气流速，呼吸输送类型(例如：压力或容量，自发的或机械的)，以及呼吸器的偏(即，绕过或“绕回”)流速。当前技术的喷雾器***，即使是那些在呼吸期间间歇地操作喷雾器的***，不会响应这些参数，因此不能产生最佳的药物输送治疗。

现有技术的喷雾器***也没有与提供呼吸力学监测的***结合。这样，必须不依赖喷雾器的操作来征求关于雾化药物治疗效果的临床信息。因此，当前技术的换气和监测设备需要用户的个人调节，以对期望的治疗或简单的生理测量操作起作用。这样需要费时和枯燥的手工操作，因此令人讨厌地降低了***效率。

希望将喷雾器功能与呼吸力学监测结合起来，以提高对药物治疗有效性的监测评估的效率和效能。另外，利用这种结合使得可以用监测信息的结果控制雾化药物治疗。以这种方式，可以消除某些周期输送的雾化药物大大超过其实现的全部效果的经常发生。

同样地，希望提供一种将呼吸器和喷雾器操作结合起来的***和方法。希望提供喷雾器操作的综合呼吸器控制，从而以可能的最有效率的方式提供在换气治疗期间所提供的雾化药物的量和输送时间。进一步希望提供这样的喷雾器操作的综合呼吸器控制，以至于喷雾器根据上述一系列参数中的至少一个来自动地操作。另外，还希望提供这样的具有集成的呼吸监测能力的喷雾器操作的综合呼吸器控制，以至于临床医生能够高效地评估雾化药物治疗的效果。最后，希望利用该自动药物效果评估，以自动控制对患者的雾化药物输送，直到获得了所期望的效果为止。

发明内容

本发明提供了这样一种方法，将呼吸器和喷雾器的主动操作结合起来，以使患者的换气治疗最佳。本发明还提供了这样一种方法，将呼吸器、喷雾器和呼吸监测设备的主动操作结合起来，以使患者的换气治疗最佳。

在一个优选的例子中，将呼吸器和喷雾器的操作结合起来、以进行呼吸治疗的方法包括以下步骤：(1)提供控制单元，该控制单元与呼吸器和喷雾器通信，设置该控制单元，使其根据与呼吸治疗相关的一个或多个换气控制参数来获得一个控制值；(2)操作该呼吸器，为患者提供呼吸治疗；以及(3)根据该控制值，从该控制单元产生一个修改信号，以自动地改变该喷雾器的操作条件。

在一个优选的实施例中，在患者呼吸的不同阶段，集成的呼吸器和压电微型泵喷雾器提供了控制该喷雾器的基本能力(例如，通过电子控制信号开启或关闭喷雾器)。通过响应由集成的呼吸器和喷雾器得到的几个参数中的至少一个，允许在呼吸周期内自动调节同步时滞和/或喷雾周期，该基本能力提供了最佳的雾化药物输送。这些参数可以包括：药物类型；呼吸器检验期间得到的信息；患者管路类型；患者管路容量；患者管路顺应性；患者管路长度；喷雾器在患者管路中的位置；呼吸器的吸气流速；呼吸器的最大吸气流速；呼吸器的吸气容量；呼吸器的偏流速；和/或呼吸器的呼吸控制类型，例如，压力或容量。因此，本发明的综合方法使得从喷雾器进行药物输送的间歇周期与对患者的气体输送最佳匹配，以实现给定药物配方的最有效输送。

在另一个优选的例子中，将呼吸器和喷雾器的操作结合起来、以进行呼吸治疗的方法包括以下步骤：：(1)提供控制单元，该控制单元与呼吸器和喷雾器通信；(2)操作该呼吸器和喷雾器，为患者提供呼吸治疗，在预定的供药周期操作该喷雾器；以及(3)根据该喷雾器的操作，从控制单元产生修改信号，以自动地改变呼吸器的操作条件。

呼吸器和喷雾器的结合进一步允许响应喷雾器的“供药周期”(即，当间歇地操作喷雾器、以输送药物治疗时的周期)，更具体地讲，响应压电泵的“供药周期”，自动改变呼吸器的输送，以至于：(1)在喷雾器供药周期期间升高或降低偏流量；(2)在喷雾器供药周期期间改变吸入气息特征(例如：压力或容量)；(3)在喷雾器供药周期期间改变吸入流量特征；(4)在喷雾器供药周期期间改变吸气时间(包括吸气停顿)；(5)在喷雾器供药周期期间改变呼气时间(包括呼气停顿)；和/或(6)在喷雾器供药周期期间改变呼吸率。

在另一个优选的例子中，提供了一种将呼吸器、喷雾器和呼吸监测设备的操作结合起来的方法。该方法包括以下步骤：(1)提供控制单元，该控制单元与呼吸器、喷雾器和呼吸监测设备通信，设置呼吸监测设备，使其根据与呼吸治疗相关的一个或多个监测参数来获得一个监测值；(2)操作呼吸器和喷雾器，为患者提供呼吸治疗；以及(3)根据该控制值，从控制单元产生修改信号，以自动地改变喷雾器的操作条件。

呼吸器和喷雾器与监测能力的结合允许喷雾器剂量输送的启动、结束或中间点触发自动监测功能。例如，本发明的一个实施例包括换气输送、雾化药物输送和呼吸监测(即，呼吸力学监测和/或呼吸气体监测)的结合，其中呼吸力学监测包括以下的一个或多个：(1)功能性残余容量测量；(2)肺压力和呼吸道阻力测量；(3)顺应性测量；(4)阻力测量；(5)压力-容量环；(6)流量-容量环；和(7)压力-流量环，以及呼吸气体监测包括以下一个或多个：(1)呼气末CO₂；(2)CO₂产生量；(3)呼气末O₂；和(4)O₂消耗量。利用该实施例，可以利用所获得的监测信息，来自动控制由喷雾器提供的供药周期的开始和/或结束。

附图说明

以下参考附图说明本发明的优选实施例，其中：

图1是现有技术的呼吸器、喷雾器和气体监测设备的结构示意图；

图2是对于呼吸器、喷雾器和气体监测设备的综合控制的示意图；

图3是示出典型的呼吸循环压力波线的图；

图4示意性地示出根据来自呼吸器和/或患者呼吸阶段信息的一个或多个控制参数来自动改变喷雾器功能的方法的步骤。

发明详述

在以下详细说明的本发明的优选实施例中，提供了一种将呼吸器和喷雾器的主动操作结合起来的方法。应该理解的是，附图和说明书被认为是本发明原理的范例。例如，虽然参考具有很强的护理治疗应用的Engstrom Carestation^(一种重症监护呼吸***产品)说明了本发明的概念，但是本发明也可应用在许多其它患者护理装置中，例如麻醉装置或急救室装置中。例如，为提供作为呼吸气体的氦氧混合气而设计的呼吸器与集成的喷雾器***结合，在急诊室装置中，可以应用在哮喘患者的治疗中。

参考图1，示出了给患者提供换气气体流的换气***的典型结构。

呼吸器10通过患者导管12向患者14提供换气气体流。在图1所示的实施例中，患者通过气体罩16接收换气气体流，即使预期各种其它类型的输送连接在本发明的范围之内。

可以操作该呼吸器和其它相关设备，来进行各种不同的呼吸治疗过程。如图1所示，在呼吸器上提供喷雾器18，来用药物治疗患者。

喷雾器18按照处方周期性地将雾化药物输入到流经患者管路的吸气患者导管12的适于吸入的气体中，并最终输入到患者的呼吸道和肺中。另外，患者导管12可以连接到呼吸气体监测设备20上，该呼吸气体监测设备20用来监测输送给患者14的呼吸器气流的含量和质量。

可以理解的是，在图1中，呼吸器10、喷雾器18和呼吸气体监测设备20相互之间不通信。在喷雾器18操作期间，当喷雾器18将雾化药物输入到患者导管12时，必须手动停止气体监测设备20的操作。另外，已知喷雾器技术18包括基于空气力学技术或超声波技术的设备，这种设备连续运行一段时间，直到输送完各分次剂量的药物。当以这种方式使用时，喷雾器在换气的吸气和呼气阶段都输入雾化药物，导致药物剂量的相当一部分绕过病人，并“绕回”呼吸管路，从呼吸器的呼出阀排出。实质上，由于药物没有输送给病人，所以该药物浪费了。

现在参考图2，所示为应用本发明的***的优选结构。如图2所示，呼吸器和集成的显示器24通过患者导管12向患者14提供换气气体流。同样，喷雾器18和诸如呼吸气体监测设备20的检测设备各自与患者导管12通信。这样，喷雾器18能够将雾化药物输入到患者导管12中的气体流中，同时，如所希望的那样，气体监测设备20能够测量呼吸器气体流。

喷雾器18优选包含微型泵技术，如上所述，该微型泵技术迫使液体药物通过细筛，以产生输送到患者呼吸道的雾化药物。这种技术的一个例子是市场上销售的商标为Aeroneb Pro^的喷雾器。

在图2所示的实施例中，呼吸器和显示器24的控制单元27通过通信连接28与喷雾器18的控制单元29通信。同样，呼吸器和显示器24的控制单元27通过第二通信连接30与呼吸气体监测设备20的控制单元25通信。以这种方式，呼吸器和显示器24的控制单元27可以与喷雾器18和呼吸气体监测设备20进行双向通信。

应该预料到的是，可以用通过点对点网络的任何通信方式代替通信连接28、30。例如，预期电通信和射频通信方法在本发明的范围之内。

电-机械地结合呼吸器和喷雾器的设备的一个例子是GE HealthCare(GE医疗保健公司)出售的Engstrm Carestation^。

参考图3，示出了典型的呼吸循环压力波形。高压周期包括吸气周期31，低压周期包括呼气周期32。在供药周期期间，间歇的雾化药物输送与呼吸循环同步发生，如药物输送“执行时间”34和同步“时滞”36所定义的那样。

现在参考图4，喷雾器18与呼吸器27电机械的结合提供了上述许多优点，包括这样的能力：直到获得所希望的效果，以及在已经获得所希望的效果之后，自动控制对患者的药物输送。根据该方法的优选实施例，在步骤40，呼吸器24向患者提供换气支持。在换气支持期间，在步骤42确定患者呼吸循环的各阶段。

在步骤44，呼吸器24获得参考值或控制参数。要么在步骤47由临床医生将控制参数输入到呼吸器24，要么在步骤48由呼吸器24自动确定控制参数。优选地，控制参数包括用于确定输送给患者的雾化药物治疗的最佳输送“执行时间”34和“同步时滞”36的各种参数中的任何一个。这种参数的例子包括：(1)药物类型；(2)呼吸器检验期间所获信息；(3)患者管路类型；(4)患者管路容量；(5)患者管路顺应性；(6)患者管路长度；(7)患者管路中喷雾器的位置；(8)呼吸器的吸气流速；(9)呼吸器的峰值吸气流速；(10)呼吸器的吸气容量；(11)呼吸器的偏流速；和/或(12)呼吸器的呼吸控制类型，例如，压力或容量。

在步骤46，呼吸器根据上述控制参数中的一个或多个，自动地确定最佳输送“执行时间”34和“同步时滞”36，然后在步骤50，自动地控制喷雾器18的功能。这种自动控制允许外科医生以可能的最有效率的方式提供一定量的雾化药物。在步骤52，临床医生也可以手动开始或停止供药周期。

作为另外的或可选的步骤54，在步骤50中控制的供药周期期间，可以改变换气输送，以利于最佳的喷雾作用。例如，呼吸器24和喷雾器18的结合响应喷雾器18的操作，进一步允许自动改变换气输送，以至于：(1)在喷雾器供药周期期间偏流升高或降低；(2)在喷雾器供药周期期间改变吸入的气息特征(例如：压力或容量)；(3)在喷雾器供药周期期间改变吸入的气流特征；(4)在喷雾器供药周期期间改变吸气时间(包括吸气停顿)；(5)在喷雾器供药周期期间改变呼气时间(包括呼气停顿)；和/或(6)在喷雾器供药周期期间改变呼吸率。

由本发明的应用可以进一步认识到，可以将喷雾器、呼吸器和患者监测器完全集成在一个***中。已经简化这种设置从而在上述参考的Engstrm Carestation中实行，并且已发现这种设置大大地提高了自动控制患者治疗的效率。例如，如图4所示，在步骤56由气体监测设备20进行呼吸测量。在步骤58获得呼吸力学参数和/或呼吸气体测量参数。

呼吸力学监测可以包括以下一个或多个：(1)残留容量测量；(2)肺压力和气道阻力测量；(3)顺应性测量；(4)阻力测量；(5)压力-容量环；(6)流量-容量环；和(7)压力-流量环。呼吸气体监测可以包括以下一个或多个：(1)呼气末CO₂；(2)CO₂产生量；(3)呼气末O₂；和(4)O₂消耗量。

可以通过在步骤60自动控制喷雾器供药周期来启动步骤56和58。利用在步骤58获得的呼吸力学参数和/或呼吸气体测量参数，可以调节喷雾器和呼吸器的操作，以使换气治疗最佳。

有很多可选的可以想象的方法，用来将呼吸器24、喷雾器18和呼吸监测器20集成在一起，从而获得上述希望的有效性/精确性。例如，呼吸器24可与喷雾器18和监测器20集成在一起，其中：

·喷雾器供药的启动产生呼吸力学参数和/或呼吸气体参数的监测采样。

·喷雾器供药的完成产生呼吸力学参数和/或呼吸气体参数的监测采样。

·在与喷雾剂量相关的预置时间获得呼吸力学参数和/或呼吸气体参数的监测采样。这个时间可以继续重复发生。例如集成的呼吸器可以在马上进行喷雾器供药之前，和在喷雾器供药之后15分钟，采样呼吸力学参数，同时，喷雾器供药本身每2小时自动重复。

·在步骤28获得的呼吸力学和/或呼吸气体监测信息提供信息，雾化药物定量供药步骤22的自动结束或开始是对该信息的反应。例如，当呼吸道阻力测量下降了由临床医生指定的量时，集成的换气输送和喷雾器装置将终止支气管扩张药的雾化药物输送。(相反，当前实践中，提供特定量的药物输送，而不考虑效果。常常是，甚至在已经达到了药物的全部效果之后，还输送过量的药物。这种“闭环”操作允许临床医生一旦已经得到所希望的效果就自动地限制药物输送。)

尽管本发明适用于很多不同形式的实施例，但是附图和说明书详细说明了本发明的优选实施例。它们并不旨在将本发明的宽泛的方面限制在所述实施例中。

Claims (20)

1、一种将呼吸器和喷雾器的操作结合起来、以进行呼吸治疗的方法，该方法包括以下步骤：

提供与所述呼吸器和所述喷雾器通信的控制单元，设置该控制单元，使其根据与所述呼吸治疗相关的一个或多个控制参数来获得控制值；

操作所述呼吸器，为患者提供所述呼吸治疗；以及

根据所述控制值，从所述控制单元产生修改信号，以自动地改变所述喷雾器的操作条件。

2、如权利要求1所述的方法，其中，在与所述呼吸治疗相关的呼吸循环中，所述修改信号自动调节同步时滞；

3、如权利要求1所述的方法，其中，在与所述呼吸治疗相关的呼吸循环中，所述修改信号自动调节喷雾周期。

4、如权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个控制参数包括由所述喷雾器分配的药物类型。

5、如权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个控制参数包括与所述呼吸器相关的病人呼吸管路中所述喷雾器的位置。

6、如权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个控制参数包括与所述呼吸器相关的呼吸管路的物理质量。

7、如权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个控制参数包括与所述呼吸器相关的吸气流速。

8、如权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个控制参数包括与所述呼吸器相关的偏流速。

9、如权利要求1所述的方法，其中，所述一个或多个控制参数包括与所述呼吸器相关的呼吸输送类型。

10、一种将呼吸器和喷雾器的操作结合起来、以进行呼吸治疗的方法，该方法包括以下步骤：

提供与所述呼吸器和所述喷雾器通信的控制单元；

操作所述呼吸器和喷雾器，为患者提供呼吸治疗，在选定的供药周期操作所述喷雾器；以及

根据所述喷雾器的操作，从所述控制单元产生修改信号，以自动地改变所述呼吸器的操作条件。

11、如权利要求10所述的方法，其中，所述呼吸器的操作条件影响患者接受呼吸治疗的偏流量值。

12、如权利要求10所述的方法，其中，所述呼吸器的操作条件影响患者接受呼吸治疗的吸入气息特征。

13、如权利要求10所述的方法，其中，所述呼吸器的操作条件影响所述呼吸器提供的吸气时间。

14、如权利要求10所述的方法，其中，所述呼吸器的操作条件影响所述呼吸器提供的呼气时间。

15、如权利要求10所述的方法，其中，所述呼吸器的操作条件影响所述呼吸器提供的呼吸率。

16、一种将呼吸器、喷雾器和呼吸监测设备的操作结合起来的方法，该方法包括以下步骤：

提供与所述呼吸器、喷雾器和呼吸监测设备通信的控制单元，设置所述呼吸监测设备，使其根据与所述呼吸治疗相关的一个或多个监测参数来获得监测值；

操作所述呼吸器和喷雾器，为患者提供所述呼吸治疗；以及

根据所述控制值，从所述控制单元产生修改信号，以自动地改变所述喷雾器的操作条件。

17、如权利要求16所述的方法，其中，所述监测参数基于呼吸力学监测。

18、如权利要求17所述的方法，其中，所述呼吸力学监测包括功能性残留容量测量、肺压和气道阻力测量、顺应性测量、阻力测量、压力-容量环、流量-容量环，以及压力-流量环中的至少一种。

19、如权利要求16所述的方法，其中，所述监测参数基于呼吸气体监测。

20、如权利要求19所述的方法，其中，所述呼吸气体监测包括呼气末CO₂、CO₂产生量、呼气末O₂和O₂消耗量中的至少一种。

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