CN102470232B - 用于集成节律呼吸和吸入疗法的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了用于向患者提供集成定速呼吸和吸入疗法的系统和方法。定速呼吸包括利用呼吸线路交替向患者的呼吸系统提供高气道压力和低气道压力,其中高气道压力与患者的吸入一致,低气道压力与患者的呼出一致。在向患者的呼吸系统提供高气道压力期间向患者的呼吸系统输送治疗物质,其中在向患者的呼吸系统提供低气道压力期间,中止向患者的呼吸系统输送化合物。
Description
本发明涉及用于集成节律呼吸(paced breathing)和吸入疗法的系统和方法。
雾化药物/治疗剂常常结合喷雾器或剂量度量吸入器使用。在一些情况下,在医院环境中利用侵入式通气输送雾化药物,用于直接向肺中施用药物,以治疗肺部疾病。
开发节律呼吸疗法是为了解决患者需要减弱其交感神经系统唤醒和活动的需求等问题。这种活动可以包括高血压、失眠或其他疾病。在一些情况下,患有这些疾病的患者预计会使用药物作为其疾病的联合治疗。在一些情况下,患有这些疾病的患者还有与他们的原发病一起的共同病态,例如高血压伴有糖尿病、高血压伴有联合心力衰竭(CHF)、高血压伴有哮喘、失眠伴有高血压、慢性阻塞性肺病(COPD)伴有哮喘。在一些情况下,可能有超过两种共存病态。这样一来,施用包括节律呼吸和吸入化合物的综合治疗可能是有价值的。例如,一些患者可能需要弛缓药以帮助他们使用节律呼吸疗法。可以通过增湿、芳香治疗、弛缓药物和/或其他吸入疗法的形式提供这种治疗。
尽管节律呼吸用于减弱交感神经系统唤醒/活动,但也可以使用吸入的化合物帮助这些患者放松并减少交感神经系统的活动。可以采用其他化合物/药物来解决其他问题,像他们的高血压、CHF、糖尿病、哮喘、COPD、失眠等,利用增湿、利尿药、ACE抑制剂、ARBS、胰岛素、支气管扩张药或皮质类甾醇、抗菌素、睡眠诱导剂等。这能够提高施加给患者的治疗的总效率,并可以改善对治疗的依赖性。
这样一来,有效组合节律呼吸和吸入疗法的系统和方法可能是合乎需要的。
由于节律呼吸疗法提供了受控的(典型更慢)呼吸速率、更深的呼吸、更加规则/稳定的呼吸速率、受控的吸入/呼出比和/或对患者呼吸的其他控制,所以利用节律呼吸结合向患者进行吸入化合物的施用是有利的。因此,本发明提供了用于集成式通气节律呼吸和吸入物质疗法的系统和方法。
用于组合式通气节律呼吸和吸入物质疗法的系统可以包括呼吸线路、给药部件和控制部件。呼吸线路可以包括通气机或其他压力操纵装置、呼吸管道和患者接口(例如,面罩、鼻插管或其他接口)。呼吸线路可以被配置成向患者的呼吸系统选择性地提供不同气道压力和/或以其他方式向患者的呼吸系统提供气流或呼吸调节或辅助。
在一些实施方式中,呼吸线路可以实现对患者呼吸速率的控制,包括相对于未使用节律呼吸疗法的情况减慢或加快呼吸速率。在一些实施方式中,呼吸线路可以实现对患者呼吸容积(即潮气量)的控制,包括相对于未使用节律呼吸疗法的情况增加或减小呼吸容积。在一些实施方式中,呼吸线路可以实现对患者呼吸规律性的控制。在一些实施方式中,呼吸线路可以实现对吸入持续时间和呼出持续时间之间比例(“I/E比例”)的控制。
给药部件可以根据要输送给患者的化合物类型而不同。例如,为了施用雾化、粉末或液体,给药部件可以包括喷雾器,作为给药部件的选择性给药部分。为了施用气态治疗物质,给药部件可以包括化合物源(例如包含要输送的化合物的加压气体[例如氧气或其他气体]的罐)、从源向呼吸线路输送气体的管道以及作为选择性给药部分的阀门,以选择性允许从源通过管道流到呼吸线路和/或患者的呼吸系统。
控制部件可以是或包括控制单元,其可以是或包括具有一个或多个计算机处理器(例如微处理器)和关联的存储器或数据存储设备的计算机实现的装置。在一些实施方式中,一个或多个处理器可以被配置成执行与这里所述的节律呼吸和吸入疗法相关的一个或多个操作。控制单元可以包括控制应用,一个或多个处理器可以由控制应用配置。
控制应用可以包括和/或编写有节律呼吸算法,以便向患者的呼吸系统提供各种气道压力,以处置一种或多种医疗状况。在一些实施方式中,节律呼吸疗法采用正气压(PAP)提示作为更自然的本体感受性信号,以训练患者以更慢的、在治疗上有意义的呼吸速率(例如,每分钟<10次呼吸(BPM))呼吸)。这样可以实现几种生理益处,例如降低血压和/或其他益处。如这里论述的,可以使用节律呼吸来控制呼吸速率、潮气量、呼吸的规律性、I/E比例和/或患者呼吸的其他特征。用于控制气道压力/持续时间的节律呼吸算法可以根据期望的患者呼吸特征而改变。
可以使用从控制单元到通气机的一个或多个呼吸信号实现节律呼吸算法,呼吸信号指示通气机在呼吸线路中生成特定水平的正压或以其他方式导致呼吸线路之内的流动。在一些实施方式中,也可以使用呼吸信号控制药物/治疗物质输送的定时,以优化治疗输送并节省昂贵化合物的使用。在一些情况下,基于节律呼吸信号控制治疗物质的输送可以通过显著提高吸入肺中的物质的输运来增加吸入疗法的有效性。
例如,在一些实施方式中,使用呼吸线路诱发比没有节律呼吸疗法时会发生的呼吸速率更慢的呼吸速率可能有助于吸入疗法的效力。例如,诱发更慢的呼吸可以帮助更完全地将由给药部件释放的治疗物质输送到患者肺部(例如,较慢的呼吸可以使肺组织能够吸收更大量的治疗物质)和/或可以提供其他益处。在一些实施方式中,利用呼吸线路诱发与没有节律呼吸疗法时的潮气量不同的潮气量可以辅助吸入疗法的效力。例如,诱发更大的潮气量可以帮助将更多的由给药部件释放的治疗物质输送到患者肺部(例如,“更深的呼吸”可以使肺组织能够吸收更多治疗物质)和/或可以提供其他益处。在一些实施方式中,利用呼吸线路诱发更有规律的呼吸可以辅助吸入疗法的效力。例如,诱发更有规律的呼吸可以有助于精确输送给药部分向患者释放的治疗物质(例如,有规律的可预测的呼吸速率能够更好地计算释放多少物质)和/或可以提供其他益处。在一些实施方式中,利用呼吸线路控制吸入持续时间与呼出持续时间之比可以辅助吸入疗法的效力。例如,控制I/E比例可以辅助将更多的由给药部件释放的治疗物质输送到患者肺部(例如,调整I/E比例以确保不呼出治疗物质)和/或可以提供其他益处。在一些实施方式中,将节律呼吸疗法用于吸入疗法可以使潜在危险药物释放到周围环境中最小化(例如,通过确保给药部件释放正确量的治疗物质且患者肺组织吸收所释放治疗剂的最大量)。
在一些实施方式中,从控制单元到通气机用于控制节律呼吸的信号可用于确定节律呼吸循环的时相/状态,从而控制治疗物质向呼吸线路的输送。例如,从控制单元到通气机以在呼吸线路之内生成高水平压力,由此影响患者吸入的信号,可用于触发给药部件开始雾化并向呼吸线路输送治疗物质,或开始使气态治疗物质流向呼吸线路。类似地,从控制单元到通气机,以在呼吸线路中生成低水平(即低于高水平)压力,由此影响患者呼出的信号,可用于停止雾化以及向呼吸线路输送治疗物质,或停止向呼吸线路输送气态治疗物质。
在一些实施方式中,从控制单元到通气机的信号不必直接用于触发化合物的产生/输送到患者或其停止。例如,在一些实施方式中,通气机可以利用其自身用于控制节律呼吸的独立集成控制单元,并且可能不容易适于向给药部件发送信号。这样一来,在一些实施方式中,可以从呼吸线路自身之内的条件(例如压力/流动)检测节律呼吸循环的时相并用于控制给药。这样一来,在一些实施方式中,呼吸线路可以包括节律呼吸线路中一个或多个气动耦合点,以检测节律呼吸循环的状态。在一些实施方式中,耦合点可以包括一个或多个传感器、换能器和/或仪表,其测量经过呼吸线路的压力或流动以便确定呼吸线路中的压力。
在一些实施方式中,一个或多个电气接口可以与一个或多个气动耦合相关联以向控制单元传送呼吸线路中的活动,从而可以监测节律呼吸循环的时相/状态。例如,在电气接口通知已达到节律呼吸循环的适当部分(例如,吸入或恰在吸入之前)时,控制单元可以启动给药部分以开始生成液体或粉末气雾剂,启动气源阀门的打开,和/或以其他方式启动治疗物质向呼吸线路的输送。类似地,检测节律呼吸循环的适当部分(例如呼出或恰在呼出之前)可能启动向呼吸线路输送物质的停止。
在一些实施方式中,如上所述,可以由这里公开的系统和方法使用对呼吸节奏、潮气量、规律性、I/E比例和/或其他患者呼吸特征的控制以改善吸入疗法的施用。在一些实施方式中,可以设置一个或多个特征阈值以触发吸入疗法的开始和/或停止。例如,可以将具体呼吸节奏/速率、具体潮气量、呼吸一致性/规律性的具体度量、具体吸入/呼出比例或其他具体呼吸特征中的一种或多种设置为开始吸入疗法/输送吸入的治疗剂的触发。这样一来,在将用于呼吸特征的一个或多个阈值设置为吸入疗法的触发时,可以使用呼吸线路施用节律呼吸疗法以实现与触发特征匹配的呼吸特征。可以编程控制用于控制节律呼吸疗法的控制单元以向患者施用高压力和低压力区间,从而可以实现一个或多个触发特征。在达到触发特征时(可以由源自节律呼吸系统的控制单元的信号确定或可以在呼吸线路中被感测),可以开始吸入疗法(例如,可以将治疗物质的生成与患者的吸入循环捆绑)。
在一些实施方式中,在患者的一个或多个呼吸特征与触发特征不匹配时,可以停止吸入疗法。在一些实施方式中,触发特征可以包括一定范围的值,使得如果患者的一个或多个呼吸特征超出界定的范围之外(更高或更低),可以停止吸入疗法。在一些实施方式中,在过去预定时期时,在已经向患者输送特定量(例如按重量或体积)治疗物质时,可以停止吸入疗法,或者可以基于其他因素停止。
如这里公开的,可以使用呼吸线路来向患者施用节律呼吸疗法。在一些实施方式中,例如,如果确定治疗物质的输送会受益于与节律呼吸疗法的那些不同的一个或多个呼吸特征,可以利用与正在输送的节律呼吸疗法不同的高/低压力和/或高/低压力持续时间来将患者的呼吸特征改变到诱发有益于或有利于施用吸入疗法的呼吸特征的那些。一旦停止了吸入疗法(例如,因为已经输送了期望量的治疗物质),就可以重新开始先前的节律呼吸疗法。
本发明可以包括用于向患者提供集成节律呼吸和吸入疗法的过程。该过程可以包括经由节律呼吸线路建立节律呼吸的操作。如这里所述,节律呼吸可以包括监测患者呼吸以确定要控制的患者呼吸特征中的一个或多个(例如,呼吸频率、潮气量、呼吸规律性、I/E比例和/或其他患者呼吸的特征)。在用户呼吸的吸入部分期间,向患者的呼吸系统供应高压力。在呼气部分期间,供应低压力(相对于高水平)。然后将用户呼吸特征中的一个或多个与一个或多个目标特征比较。可以调整呼吸线路向患者提供的高和/或低压力的一个或多个属性(例如开始时间、结束时间、持续时间、压力等)以便使一个或多个患者呼吸特征向一个或多个目标特征接近。例如,在患者的呼吸频率大于目标频率时,以预定方式增加供应高压力的时间,并调整供应低压力的时间。可以改变供应给患者的高和/或低压力的其他特征以改变其他呼吸特征。例如,在一些实施方式中,可以根据高压力和低压力时间之间的固定比例调整低压力时间,或者可以调整低压力时间以与用户的实际呼出时间一致。通过这种方式,可以控制吸入持续时间和呼出持续时间之间的比例(“I/E比例”)。然后确定节律呼吸提供的阶段。如这里所述,在一些实施方式中,这可以包括使用度量从呼吸线路向患者提供高压力和低压力的信号。这样一来,这些信号可用于激活/停用治疗物质向患者的提供。在一些实施方式中,这可以包括检测呼吸线路之内的压力以确定是否正向患者提供(或即将提供)高或低压力。然后可以将呼吸线路中的压力检测用于激活/停用治疗物质向患者的提供。
如果确定正在向(或即将向)患者提供高压力,那么向患者提供治疗物质。如这里所述,这可以涉及激活给药部分,从而向患者输送治疗物质。例如,这可以涉及激活喷雾器以使治疗物质雾化或打开阀门以从加压储存器释放治疗物质。
如果确定正在向(或即将向)患者提供低压力,那么既不向患者提供治疗物质也不中止向患者提供治疗物质。中止向患者提供治疗物质可以包括停用给药部分。这可以涉及,例如中止治疗物质的雾化或关闭门控治疗物质的加压储存器的阀门。
该过程然后可以监测会影响对节律呼吸循环时相的先前确定,从而影响是否应当开始或中止治疗物质输送的任何变化。
参考附图考虑以下描述和所附权利要求,本发明的这些和其他目的、特征和特性,以及相关结构元件的操作方法和功能,以及各部分的组合和制造的经济性,将变得更加显而易见,所有附图都形成本说明书的一部分,其中在各幅图中类似的附图标记表示对应部分。不过要明确理解,附图仅仅为了例示和描述,并非意在作为本发明限度的界定。如说明书和权利要求中所用的那样,单数形式“一”和“该”包括多个指示物,除非语境明确做出其他说明。
图1是根据本发明各实施方式用于集成节律呼吸和吸入疗法的系统范例;
图2是根据本发明各实施方式用于集成节律呼吸和吸入疗法的过程范例;
图3是根据本发明各实施方式用于集成节律呼吸和吸入疗法的过程范例;
图4是根据本发明各实施方式用于集成节律呼吸和吸入疗法的过程范例。
本发明的一个方面提供了用于集成式通气节律呼吸和吸入物质疗法的系统和方法。用于组合式通气节律呼吸和吸入物质疗法的系统可以包括呼吸线路、给药部件和控制部件。图1图示了系统100,这是根据本发明各方面用于集成节律呼吸和吸入疗法的系统的范例。系统100包括呼吸线路,呼吸线路可以包括通气机101或其他压力操纵装置、呼吸管道103和患者接口105。在一些实施方式中,患者接口105可以包括面罩(图1所示)、鼻插管和/或将患者连接到呼吸管道103的其他装置。在一些实施方式中,呼吸管道103可以是或包括柔性管路,各种连接和/或在通气机101和患者呼吸系统之间传送气体的其他元件。呼吸线路可以被配置成向患者的呼吸系统选择性地提供不同气道压力和/或以其他方式向患者的呼吸系统提供气流或呼吸调节或辅助。
在一些实施方式中,呼吸线路可以实现对患者呼吸的一个或多个特征的控制,例如患者呼吸速率(例如,减慢或加快没有节律呼吸疗法时患者会有的呼吸速率)、呼吸体积/潮气量(例如,增大或减小没有节律呼吸疗法时患者会有的潮气量)、吸入持续时间和呼出持续时间之间的比例(“E/I比例”)、呼吸规律性(例如,呼吸速率的一致性,E/I比例或一段时间内的其他特征)和/或其他呼吸特征。在一些实施方式中,可以使用呼吸线路提供呼气末正压(“PEEP”,例如,提供适当的压力以保持特定肺泡打开,从而确保对肺不稳定部分的补充(recruitment)),以操纵流速(可以操纵治疗物质输送的流速,连同治疗物质的颗粒尺寸[如果有的话]以向患者呼吸系统的特定目标部分输送治疗物质),和/或提供其他益处。可以根据本发明的实施方式选择性地控制这些技术的特征(即PEEP、流速操控等),以实现提供吸入疗法的益处。
系统100还可以包括给药部件107,以向患者输送药物、化合物或治疗物质。在一些实施方式中,给药部件107可以根据要输送给患者的化合物类型而不同。例如,为了施用雾化、粉末或液体,给药部件107可以包括喷雾器,作为给药部件的选择性给药部分。喷雾器可以是或包括压缩喷雾器、超声波雾化器、压电喷雾器和/或其他类型的喷雾器。喷雾器可以包括:要输送给患者的治疗物质的储存器、从储存器向喷雾器的雾化部分输送要雾化的物质所需的任何管道或元件、向呼吸线路和/或患者的呼吸系统提供雾化化合物所需的任何管道或元件、致动喷雾器所需的任何电或物理部件和/或其他元件。在一些实施方式中,根据气溶胶颗粒的重力性质(尺寸、密度等)和/或其他因素,可以向面罩105或呼吸线路其他位置(例如,沿着呼吸管道103的任何地方)处的节律呼吸线路引入雾化物质。
为了施用气态治疗物质,给药部件107可以包括化合物源(例如包含要输送的化合物的压缩气体[例如氧气或其他气体]的罐)、从源向呼吸线路输送气体的管道以及作为选择性给药部分的阀门,该阀门选择性地允许从源通过管道流到呼吸线路和/或患者的呼吸系统。
在一些在向患者输送之前对治疗物质进行雾化的实施方式中,可以使用呼吸线路中的流动能使药物/化合物雾化并输送到气道。在一些实施方式中,可以根据气溶胶粒子的重力性质(尺寸、密度等)和/或其他考虑,在位于呼吸线路外部的喷雾器中将治疗物质雾化并引入面罩105处或其他位置的节律呼吸线路中。在用于吸入疗法的治疗物质是气体的情况下,可以更灵活地向呼吸线路中引入气体。
系统100可以包括控制部件,控制部件可以是或包括控制单元109。控制单元109可以包括具有一个或多个计算机处理器(例如微处理器)和关联的存储器和/或数据存储设备的计算机实现的装置。在一些实施方式中,一个或多个处理器可以被配置成执行与这里所述的节律呼吸和吸入疗法相关的一个或多个操作。控制单元109可以包括控制应用111,一个或多个处理器可以由控制应用111配置。尽管图1中分开示出,但在一些实施方式中,通气机101可以包括控制单元109和控制应用111。
控制应用111可以包括和/或编写有机器可读(例如处理器可读)节律呼吸算法,以便向患者的呼吸系统提供各种气道压力,以治疗一种或多种医学状况。在一些实施方式中,节律呼吸疗法采用正气压(PAP)提示作为更自然的本体感受性信号,以训练患者以更慢的、在治疗上有意义的呼吸速率(例如,每分钟<10次呼吸(BPM))呼吸。这样可以实现几种生理益处,例如降低血压和/或其他益处。如这里论述的,可以使用节律呼吸来控制呼吸速率、潮气量、呼吸的规律性、I/E比例和/或其他呼吸特征。还可以使用节律呼吸来提供呼气末正压(“PEEP”,例如,提供适当的压力以保持特定肺泡打开,从而确保对肺不稳定部分的补充),以操纵流速(可以操纵治疗物质输送的流速,连同治疗物质的颗粒尺寸[如果有的话]以向患者呼吸系统的特定目标部分输送治疗物质),和/或提供其他益处。可以根据本发明的某些实施方式选择性地控制这些技术的特征(即PEEP、流速操纵等),以实现提供吸入疗法的益处。用于控制气道压力的节律呼吸算法可以根据期望的患者呼吸特征(和/或设法施加到患者身上的疗法特征)而改变。
节律呼吸一开始涉及监测患者的呼吸以确定患者的呼吸频率。可以认为呼吸包括吸气(即吸入)部分或时间以及呼气(即呼出)部分或时间。在用户呼吸的吸气部分期间,供应双水平PAP的HI压力,在呼气部分,供应双水平PAP的LO压力。根据患者呼吸的期望特征,可以监测患者呼吸的一个或多个当前特征,将其与一个或多个目标特征比较,并可以相应地调节基于压力的呼吸提示(即HI和LO压力)。
例如,如果要控制呼吸频率,要监测用户的呼吸频率并然后与目标呼吸频率比较。在用户的呼吸频率大于目标频率时,以预定方式增加供应双水平PAP的HI压力的时间,并调节供应双水平PAP的LO压力的时间。可以根据HI和LO压力时间之间的固定比例调节LO压力时间,或者可以将LO压力时间调整为与用户的实际呼气时间一致。本领域的技术人员将认识到,LO压力时间还可以包括应用负压力。
可以在美国专利No.6105575以及题为“System and Methods forControlling Breathing Rate”的美国专利No.7556038中找到与气道正压和节律呼吸疗法相关的其他信息,在此通过引用将其每个的公开全文并入本文。
可以使用从控制单元109到通气机101的一个或多个呼吸信号实现节律呼吸算法,呼吸信号指示通气机在呼吸线路中生成特定水平的正压或以其他方式导致呼吸线路之内的流动。在一些实施方式中,也可以使用呼吸信号控制药物/治疗物质输送的定时,以优化治疗提供并节省昂贵化合物的使用。在一些情况下,基于节律呼吸信号控制治疗物质的输送可以通过例如显著提高吸入肺中的物质的输运来增加吸入疗法的有效性。
例如,在一些实施方式中,使用呼吸线路诱发比没有节律呼吸疗法时会发生的呼吸频率更慢的呼吸频率可能有助于吸入疗法的效力。例如,诱发更慢的呼吸可以帮助更完全地将由给药部件释放的治疗物质输送到患者肺部(例如,较慢的呼吸可以使肺组织能够吸收更大量的治疗物质)和/或可以提供其他益处。
在一些实施方式中,利用呼吸线路诱发与没有节律呼吸疗法时的潮气量不同的潮气量也能够辅助吸入疗法的效力。例如,诱发更大的潮气量可以帮助将更多的由给药部件释放的治疗物质输送到患者肺部(例如,“更深的呼吸”可以使肺组织能够吸收更多的治疗物质)和/或可以提供其他益处。
在一些实施方式中,利用呼吸线路诱发更有规律的呼吸可以辅助吸入疗法的效力。例如,诱发更有规律的呼吸可以有助于精确输送给药部分向患者释放的治疗物质(例如,有规律的可预测的呼吸速率能够更好地计算释放多少物质)和/或可以提供其他益处。
在一些实施方式中,利用呼吸线路控制吸入持续时间与呼出持续时间之间的比值可以辅助吸入疗法的效力。例如,控制I/E比例可以辅助将更多的由给药部件释放的治疗物质输送到患者肺部(例如,调整I/E比例以确保不呼出治疗物质)和/或可以提供其他益处。
在一些实施方式中,利用呼吸线路提供呼气末正压(PEEP)治疗可以辅助吸入疗法的效力。例如,提供PEEP治疗可以通过提供充分正压以保持患者肺部之内特定的肺泡开放,从而实现对肺的不稳定部分的补充。使用这些不稳定部分能够向患者提供更多治疗物质。此外,对肺的不稳定部分的补充可以实现向肺的那些先前难达到的部分输送治疗物质。这样一来,患者呼吸系统之内的压力可以是根据本发明各实施方式改变/操纵的特征。
在一些实施方式中,利用呼吸线路控制患者呼吸系统之内的流速可以辅助吸入疗法的效力。例如,操纵患者呼吸系统之内的流速,连同要输送的治疗物质颗粒的具体尺寸(或要输送的治疗物质的其他特征)可以实现向患者的呼吸系统的具体部分靶向输送治疗物质(例如,向肺中更深处输送更大颗粒)并因此可以提供治疗物质的更有效输送。于是,患者呼吸系统之内的流速可以是根据本发明各实施方式改变/操纵的特征。
在一些实施方式中,将节律呼吸疗法用于吸入疗法可以使潜在危险药物释放到周围环境中最小化(例如,通过确保给药部件释放正确量的治疗物质且患者肺组织吸收所释放治疗剂的最大量)。例如,对于家中使用的系统,可能希望使引入周围环境中的药物或治疗物质最小化,以便使患者家属的暴露最小化。类似地,可能希望使在临床环境(例如医院、疗养院等)中引入周围环境中的药物/治疗物质最小化,以便使医务人员暴露最小化。使用节律呼吸信号控制给药确保了将更多治疗物质输送到患者的系统。这样一来,更少的化合物会意外脱离系统进入周围环境中。
在一些实施方式中,从控制单元109到通气机101用于控制节律呼吸的信号可用于确定节律呼吸循环的时相/状态,从而控制治疗物质向呼吸线路的输送。例如,从控制单元109到通气机101以在呼吸线路之内生成高水平压力,由此影响患者吸入的信号,可用于触发给药部件107(例如,经由通信链路115)开始雾化并向呼吸线路输送治疗物质,或开始使气态治疗物质流向呼吸线路。类似地,从控制单元109到通气机101,以在呼吸线路中生成低水平(即低于高水平)压力,由此影响患者呼气的信号,可用于停止雾化以及向呼吸线路输送治疗物质,或停止向呼吸线路输送气态治疗物质。
在一些实施方式中,向呼吸线路输送治疗物质和停止的时刻可以基于对向患者呼吸系统中引入物质的适当时间的确定,从而可能不会与吸入的开始和结束直接相符。例如,可以在患者开始实际吸入之前生成和/或向呼吸线路中输送治疗物质,以便将物质行进通过呼吸线路进入患者呼吸系统中适当部分所需的时间考虑在内。类似地,可能在患者停止吸入之前发生治疗物质的生成和/或输送的停止,使得所有产生/输送的物质都到达患者的呼吸系统。
在一些实施方式中,从控制单元109到通气机101的信号不必直接用于触发治疗物质的产生/输送到患者或其停止。例如,在一些实施方式中,通气机109可以利用其自身用于控制节律呼吸的独立控制应用和/或可能不容易适于向给药部件107发送信号。这样一来,在一些实施方式中,可以从呼吸线路自身之内的条件/流动检测节律呼吸循环的时相并用于控制给药。
在一些实施方式中,呼吸线路可以包括节律呼吸线路中一个或多个气动耦合点,以检测节律呼吸循环的状态。图1图示了集成到呼吸管道103中的耦合点113。在一些实施方式中,若干耦合点可以使用或可以被用在呼吸线路中的不同点。在一些实施方式中,耦合点113可以包括一个或多个传感器、换能器和/或仪表(例如压力换能器、流量计等),其测量通过呼吸线路(或管道103)的压力或流速,以便确定节律呼吸疗法的时相/阶段。在一些实施方式中,可以提供多个不同的呼吸线路,每个呼吸线路具有多种不同类型气动耦合之一。
在一些实施方式中,一个或多个电气接口115可以与一个或多个气动耦合113相关联以向控制单元109传送呼吸线路中的活动,从而可以监测节律呼吸循环的时相/状态。在一些实施方式中,电气接口115可以包括任何适当的通信链路,例如铜线、光缆或其他通信链路。例如,在电气接口115通知已达到节律呼吸循环的适当部分(例如,吸入或恰在吸入之前)时,控制单元109可以启动给药部分107以开始生成液体或粉末气雾剂,启动气源阀门的打开,和/或以其他方式启动治疗物质向呼吸线路的输送。类似地,检测节律呼吸循环的适当部分(例如呼出或恰在呼出之前)可能启动向呼吸线路输送物质的停止。
图2图示了用于向患者提供集成节律呼吸和吸入疗法的过程200。在操作201中,经由节律呼吸系统,例如系统100建立节律呼吸。如这里所述,节律呼吸可以包括监测患者呼吸以确定要控制的患者呼吸的一个或多个特征的当前状态(例如,呼吸频率、潮气量、呼吸规律性、I/E比例和/或其他患者呼吸的特征)。在用户呼吸的吸入部分期间,向患者的呼吸系统供应高压力。在呼气部分期间,供应低压力(相对于高水平)。然后将用户呼吸特征的一个或多个与一个或多个目标特征比较。可以调整呼吸线路向患者提供的高和/或低压力的一个或多个属性(例如开始时间、结束时间、持续时间、压力等)以便使一个或多个患者呼吸特征向一个或多个目标特征接近。例如,在患者的呼吸频率大于目标频率时,以预定方式增加供应高压力的时间,并调整供应低压力的时间。可以根据高压力和低压力时间之间的固定比例调整低压力时间,或者可以调整低压力时间以与用户的实际呼气时间一致。可以改变供应给患者的高和/或低压力的其他特征以改变其他呼吸特征。
在操作203中,确定提供节律呼吸的阶段。如这里所述,在一些实施方式中,这可以包括使用从控制单元109到通气机101的信号,其计量从呼吸线路到患者的高压力和低压力的供应。这样一来,这些信号可用于激活/停用治疗物质向患者的提供。在一些实施方式中,这可以包括检测呼吸线路之内的压力(例如,经由气动耦合113)以确定是否正向患者提供(或即将提供)高或低压力。然后可以将呼吸线路中的压力检测用于激活/停用治疗物质向患者的提供。
如果确定(例如由控制单元109/气动耦合113)正向(或将要)患者提供高压力,过程200继续进行到操作205,其中向患者提供治疗物质。如这里所述,这可以涉及激活给药部分(例如给药部件107),从而向患者输送治疗物质。例如,这可以涉及激活给药部分的喷雾器以使治疗物质雾化或打开阀门以从加压储存器释放治疗物质。
如果确定(例如由控制单元109/气动耦合113)正向(或将要)患者提供低压力,过程200继续进行到操作207,其中或者不向患者提供治疗物质,或者其中中止给药部分处向患者提供治疗物质。中止向患者提供治疗物质可以包括停用给药部分。这可以涉及,例如中止治疗物质的雾化或关闭门控治疗物质的加压储存器的阀门。
在操作205或207之后,过程200然后可以返回到操作203,其中监测节律呼吸循环看是否有任何会影响到操作203的确定,从而影响应该开始或中止治疗物质输送的变化。
在一些实施方式中,如上所述,可以由这里公开的系统和方法使用对呼吸节奏、潮气量、规律性、I/E比例、流速和/或其他患者呼吸特征的控制以改善吸入疗法的施用。这样一来,本发明可以包括诸如过程300的过程,过程300是将节律呼吸控制的一个或多个呼吸特征的具体值用作吸入疗法启动的触发的过程范例。过程300可以包括操作301,其中可以设置一个或多个呼吸特征阈值。这些值可以充当开始和/或停止吸入疗法疗程的触发(同时如过程200中公开的那样,可以由患者呼吸循环的时相门控治疗物质向患者的提供开始和停止)。值的范例可以包括具体的呼吸节奏/速率(例如每分钟呼吸次数)、具体潮气量(例如,单位为毫升)、呼吸一致性/规律性的具体度量(例如呼吸速率随时间变化的标准偏差)、具体的吸入/呼出比、患者呼吸系统之内的具体压力、患者呼吸系统之内的具体流速或其他具体呼吸特征。在操作303中,可以开始节律呼吸治疗,节律呼吸算法重点放在使患者的呼吸特征达到触发特征。在操作305中,可以确定一个或多个触发特征值是否匹配实际的患者呼吸特征(例如,通过气动耦合113测量经呼吸线路的流动)。如果满足(一个或多个)触发,可以在操作307开始吸入疗法。可以与患者的呼吸循环相称地施用吸入疗法,例如,如过程200中所述。如果不满足(一个或多个)触发,过程300可以返回到操作303,其中施用节律呼吸疗法,目的是使患者的呼吸特征与(一个或多个)触发一致。
在一些实施方式中,在患者的一个或多个呼吸特征与触发特征不匹配时,可以停止吸入疗法的疗程。例如,患者呼系特征可能偏离触发特征而不会改变节律呼吸治疗的施用(例如,患者可以有意识地或无意识地“抵制”节律呼吸疗法)。在一些实施方式中,过程300可以连续监测呼吸特征,使得在患者的实际呼吸特征偏离触发特征时停止吸入疗法,在患者呼吸特征返回与(一个或多个)触发匹配的那些特征时,返回到吸入疗法的施用(例如,过程300可以连续返回到决定305或直到完成吸入疗法“疗程”)。
在一些实施方式中,触发特征可以包括一定范围的值,使得如果患者的一个或多个呼吸特征超出界定的范围之外(更高或更低),可以停止吸入疗法。在一些实施方式中,在过去预定时期时(例如,已完成吸入疗法“疗程”),在已经向患者输送特定量(例如按重量或体积)治疗物质(例如,已完成吸入疗法“疗程”)时,可以停止吸入疗法,或者可以基于其他因素停止。
如这里公开的,可以使用呼吸线路来向患者施用节律呼吸疗法。在一些实施方式中,例如,如果确定治疗物质的输送会受益于与节律呼吸疗法的那些不同的一个或多个呼吸特征,可以利用与正在输送的节律呼吸疗法不同的高/低压力和/或高/低压力持续时间来将患者的呼吸特征改变到诱发有益于或有利于施用吸入疗法的呼吸特征的那些。一旦停止了吸入疗法(例如,因为已经输送了期望量的治疗物质),就可以重新开始先前的节律呼吸疗法。
图4图示了过程400,这是利用节律呼吸疗法提供的控制来施用吸入疗法的过程范例,其中吸入疗法希望的一个或多个呼吸特征与节律呼吸疗法希望的一个或多个呼吸特征不同。过程400包括操作401,其中为患者(例如经由系统100的呼吸线路)施用节律呼吸疗法,节律呼吸疗法向着第一组一个或多个目标呼吸特征影响一个或多个患者的呼吸特征(例如,速率、潮气量、I/E比例、规律性、流速和/或其他特征)。可以出于为患者提供治疗性节律呼吸益处的目的选择第一组目标呼吸特征。
在操作403中,呼吸线路向着第二组一个或多个目标呼吸特征影响患者的一个或多个呼吸特征,其中第二组目标呼吸特征的至少一个呼吸特征的值/度量与第一组一个或多个目标呼吸特征的至少一个呼吸特征的值/度量不同。在一些实施方式中,选择第二组一个或多个呼吸特征以便向患者的呼吸系统输送治疗物质(例如,速率、潮气量、I/E比例、规律性、流速或使治疗物质输送效力最大化的其他特征)。在操作405中,开始吸入疗法疗程(例如,根据过程200向患者施用吸入疗法)。
在完成吸入疗法疗程时(例如已过去预定时期,已发生预定数量的呼吸循环,已施用预定量的治疗物质或其他度量),然后在操作407中根据第一组目标呼吸特征向患者施用节律呼吸。
在一些实施方式中,可以提供一种有形的计算机可读介质,其上具有计算机可读指令,能够配置一个或多个计算机处理器以执行这里所述方法的一些或所有特征和功能。这里描述的系统和方法仅仅是作为范例提供的。本领域的技术人员将认识到,这里描述的本发明可以工作于各种系统配置,对于这里所述的过程/方法可能存在其他操作次序。因此,可以在各实施例中使用和/或组合更多或更少上述系统部件。此外,可以执行方法的额外操作,而可以省略其他操作和/或可以按照不同次序执行操作。
尽管基于当前认为是最实际和优选的实施例出于例示的目的详细描述了本发明,但要理解,这样的细节仅仅是为了该目的,本发明不限于公开的实施例,而是相反,意在涵盖在所附权利要求的精神和范围之内的修改和等价布置。例如,要理解,本发明考虑到在可能的范围内,可以将任何实施例的一个或多个特征与任何其他实施例的一个或多个特征组合。
Claims (11)
1.一种用于向患者提供集成节律呼吸和吸入疗法的系统,包括:
呼吸线路,其包括患者接口部分、呼吸管道和压力操纵部分,其中,所述呼吸线路从所述压力操纵部分经由所述患者接口部分向所述患者的呼吸系统交替供应高气道压力和低气道压力,其中,所述高气道压力与所述患者的吸入一致,且其中,所述低气道压力与所述患者的呼出一致;以及
给药部分,其包括储存器和选择性输送部分,所述储存器存储治疗物质,其中,在所述患者的吸入期间激活所述选择性输送部分以从所述储存器向所述患者的所述呼吸系统输送所述治疗物质的至少一部分,且其中,在所述患者的呼出期间停用所述选择性输送部分以停止从所述储存器向所述患者的所述呼吸系统输送所述治疗物质,
其特征在于,所述呼吸线路被配置为:
随着所述高气道压力和所述低气道压力被供应给所述患者监测所述患者的呼吸,从而确定要被控制的所述患者的至少一个呼吸特征;
比较所确定的至少一个呼吸特征和预定触发值;
调整向所述患者供应的所述高气道压力或低气道压力的一个或多个属性,从而使所述患者的所述至少一个呼吸特征达到所述预定触发值;
向所述患者供应具有经调整的一个或多个属性的所述高气道压力或低气道压力;
其中,仅在所述患者的所述至少一个呼吸特征等于所述预定触发值时,才在所述患者的吸入期间激活所述选择性输送部分以从所述储存器向所述患者的所述呼吸系统输送所述治疗物质的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的系统,其中,所述至少一个呼吸特征是呼吸速率、潮气量、吸入持续时间与呼出持续时间的比例或呼吸规律性度量中的一个或多个。
3.根据权利要求1所述的系统,其中,向所述患者供应一个或多个所述高气道压力或低气道压力,从而使所述患者的至少一个呼吸特征达到第一目标值和第二目标值之一,其中,仅在所述至少一个呼吸特征等于所述第一目标值或所述第二目标值之一时,才激活所述选择性输送部分以从所述储存器向所述患者的所述呼吸系统输送所述治疗物质的至少一部分。
4.根据权利要求1所述的系统,其中,所述呼吸线路响应于高压力信号向所述患者的所述呼吸系统供应高压力,其中,所述呼吸线路响应于低压力信号向所述患者的所述呼吸系统供应低压力,且其中,由所述高压力信号激活,且由所述低压力信号停用所述选择性输送部分。
5.根据权利要求4所述的系统,还包括向所述压力操纵部分发送所述高压力信号和所述低压力信号的控制单元。
6.根据权利要求5所述的系统,其中,所述控制单元向所述给药部件发送所述高压力信号和所述低压力信号。
7.根据权利要求1所述的系统,还包括位于所述呼吸线路上的传感器,所述传感器感测输送给所述患者的所述呼吸系统的高压力和低压力,其中,在感测到输送高压力时所述传感器激活所述给药部分,在感测到低压力时停用所述给药部分。
8.根据权利要求1所述的系统,其中,所述选择性输送部分包括喷雾器,且其中,激活所述选择性输送部分包括使所述治疗物质的所述至少一部分雾化。
9.根据权利要求1所述的系统,其中,所述治疗物质为液体或粉末。
10.根据权利要求1所述的系统,其中,所述储存器包括加压气体源,且其中,所述选择性输送部分包括阀门,在激活所述阀门时,向所述患者的所述呼吸系统输送气体。
11.根据权利要求1所述的系统,其中,所述患者接口部分包括面罩。
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