CN110650764A - 气雾剂输送系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种气雾剂输送系统包括气雾剂发生器，其使流体雾化以在患者吸入时输送给患者。所述气雾剂输送系统包括联接到所述气雾剂发生器的泵，其将所述流体泵送到所述气雾剂发生器；以及呼吸传感器，其在所述患者呼吸时发出信号。控制器联接到所述气雾剂发生器、所述泵和所述呼吸传感器。在操作中，所述控制器接收来自所述呼吸传感器的所述信号，响应于所述信号控制至所述气雾剂发生器的流体流动并且控制所述气雾剂发生器以在所述患者吸入之前开始雾化所述流体。

Description

气雾剂输送系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年3月23日提交的美国申请号62/475,603的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文以用于所有目的。本申请还涉及于2017年3月23日提交的美国临时申请号62/475,618以及于2017年3月23日提交的美国临时申请号62/475,635，其均通过引用并入本文以用于所有目的。

背景技术

本部分旨在向读者介绍可能与本发明的各个方面有关的本领域的各个方面，下面将对其进行描述和/或要求保护。据信，该讨论有助于向读者提供背景信息，以便更好地理解本发明的各个方面。因此，应该理解，要从这个角度来阅读这些陈述，而不是将其作为对现有技术的承认。

存在有可能影响患者正常呼吸的能力的许多类型的呼吸系统疾病。这些疾病的范围可能从普通感冒到囊性纤维化。现代医学以多种方式，包括口服药物、吸入器、喷雾器等来治疗这些疾病。喷雾器是将流体(即，药物)改变成气雾剂以通过呼吸输送给患者的装置。患者可以通过口、鼻和/或气管切开术(即，在喉咙中以手术进行的切开)来接收气雾剂。然而，如果气雾剂的液滴很大和/或气雾剂的形成与患者的呼吸周期在时间上没有适当地配合，喷雾器则可能无法有效地治疗呼吸道疾病。

发明内容

本发明涉及气雾剂输送系统的各种实施例。在一些实施例中，气雾剂输送系统包括气雾剂发生器，其使流体雾化以在患者吸入时输送给患者。气雾剂输送系统包括联接到气雾剂发生器的泵，其将流体泵送到气雾剂发生器；以及呼吸传感器，其在患者呼吸时发出信号。控制器联接到气雾剂发生器、泵和呼吸传感器。在操作中，控制器接收来自呼吸传感器的信号，响应于信号控制至气雾剂发生器的流体流动并且控制气雾剂发生器以在患者吸入之前开始雾化流体。

在一些实施例中，气雾剂输送系统包括气雾剂发生器，其使流体雾化以在患者吸入时输送给患者。泵联接至气雾剂发生器，泵将流体泵送至气雾剂发生器，并且流量传感器被配置为在患者吸入时感测流体流量中的变化。控制器联接到气雾剂发生器、泵和流量传感器。在操作中，控制器接收来自流量传感器的信号，响应于信号控制至气雾剂发生器的流体流动并且控制气雾剂发生器以开始雾化流体。

本发明的一个方面包括一种向患者提供雾化流体的方法。方法包括用呼吸传感器来检测呼吸周期并且随后预测吸入的开始。在预测吸入的开始之后，方法用泵将流体预装载至可振动构件上。随后，用压电致动器振动可振动构件以雾化流体。

附图说明

当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本发明的各种特征、方面和优点，在附图中，相同的字符表示相同的部分，其中：

图1是连接到呼吸系统的气雾剂输送系统的一个实施例的示意图；

图2是连接到呼吸系统的气雾剂输送系统的一个实施例的示意图；

图3是连接到呼吸系统的气雾剂输送系统的一个实施例的示意图；

图4是连接到呼吸系统的气雾剂输送系统的一个实施例的示意图；

图5是具有流体流量传感器的导管连接器的立体图；

图6是联接到导管连接器的气雾剂发生器的一个实施例的立体图；

图7是联接到鼻插管的气雾剂发生器的一个实施例的截面视图；

图8是示出相关于当患者呼吸时，气雾剂输送系统何时雾化流体的图；

图9是气雾剂发生器系统的一个实施例的立体图；

图10是气雾剂发生器系统的一个实施例的分解立体图；以及

图11是正排量泵的一个实施例的分解立体图。

具体实施方式

下面将描述本发明的一个或多个特定实施例。这些实施例仅仅是本发明的示例。另外地，为了提供对这些示例性实施例的简要描述，可能未在说明书中描述实际实施方式的所有特征。应当理解，在任何这种实际实施方式的开发中，例如，在任何工程或设计项目中，都必须做出许多特定于实施方式的决策，以实现开发者的特定目标，诸如遵守与系统相关和与业务相关的约束，这可能因实施方式的不同而不同。此外，应当理解，这种开发工作可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本发明的普通技术人员而言，这仍将是设计、制作和制造的例行工作。

下面讨论的实施例包括一种气雾剂输送系统，其能够预测患者吸入，以便对可吸入气雾剂药物的产生和输送进行时间安排。例如，气雾剂输送系统可以预测吸入，使得可以在吸入之前雾化药物。通过在患者吸入时雾化药物，气雾剂输送系统增加了每次呼吸被输送给患者的药物量，增强药物的效力，和/或将药物输送到患者肺内的更大区域(例如，更深地进入肺中)。气雾剂输送系统使用一个或多个呼吸传感器来检测患者的吸入。这些呼吸传感器可以检测在所有通气模式(包括强制性、辅助性和自发性)下的吸入。例如，气雾剂输送系统可以将流量传感器用作呼吸传感器来检测患者的吸入。如下面将解释的，流量传感器在检测到吸入的开始和停止时比压力传感器更有效。

气雾剂输送系统还可以用能够产生大于80％的细颗粒部分(FPF)的气雾剂发生器来增加输送效力，其中液滴/颗粒具有为1微米或更小的体积中值直径(VMD)。换句话说，气雾剂发生器能够产生非常细小的气雾剂，其易于悬浮在载流体中并且由其携带(例如，空气、O2、O2/空气混合物等)。最终，下面讨论的气雾剂输送系统可以联接到现有的呼吸系统，而无需重新设计或重新工程化那些系统。这使气雾剂输送系统能够与现有的通气机、加湿器、持续气道正压(CPAP)机等一起使用。

图1是连接到呼吸系统12的气雾剂输送系统10的一个实施例的示意图。在图1中，呼吸系统12包括通气机14，其能够迫使空气(例如，空气、O2、空气/O2混合物等)进入患者体内以及从患者体内抽出。如下面将详细解释的，气雾剂输送系统10能够连接到各种现有的呼吸系统12，以提供雾化的流体(例如，药物)以用于患者治疗。即，可以将气雾剂输送系统10改型至现有的呼吸系统12(例如，通气机、加湿器、持续气道正压(CPAP)机或其组合)，而无需重新设计或重新工程化呼吸系统12以与气雾剂输送系统10一起工作。

气雾剂输送系统10包括能够联接到各种气流装置，诸如气管内管18、鼻插管/面罩、气管造口术管等的气雾剂发生器16。气雾剂发生器16通过流体输送导管22从流体源20接收流体。流体源20(例如，容器、小瓶)可以包含多种物质，包括药物、表面活性剂、其组合等。在操作中，用泵24通过流体输送导管22将来自流体源20的流体泵送到气雾剂发生器16，在该气雾剂发生器16中，在患者吸入之前和/或在患者吸入时雾化流体。在一些实施例中，可以在治疗之前用流体灌注流体输送导管22以确保快速输送(例如，将流体预加载在气雾剂发生器16中)。泵24是用控制器26控制的，控制器26对流体的输送和剂量进行时间安排。

控制器26包括一个或多个处理器28，其执行存储在一个或多个存储器30上的指令以驱动泵24和气雾剂发生器16的操作。例如，存储器30可以包括指令，其指示在用于每次致动气雾剂发生器16的每个剂量中要泵送到气雾剂发生器16的流体的量，在特定的时间段内要泵送多少流体等。所存储的指令可以基于患者的体型、患者的年龄、患者的性别、药物的类型、流体添加剂、期望的气雾剂的量等。存储器30还包括用于激活气雾剂发生器16的指令。如图所示，控制器26用线缆32(即，电缆)连接到气雾剂发生器16，然而，在一些实施例中，控制器26可以无线地连接到气雾剂发生器16。线缆32承载信号，该信号激活在气雾剂发生器16内部的压电(或其他)致动器。当压电致动器运作时，其使可振动构件振动，可振动构件随后雾化流体以输送给患者(即，通过吸入进行)。因此，存储器可以包括用于控制压电致动器何时开始、停止、振动频率或多个频率等的指令。

气雾剂输送系统10通过对气雾剂的产生进行时间安排来提高治疗效果。例如，气雾剂输送系统10可以在患者吸入之前开始雾化药物。以这种方式，气雾剂输送系统10在吸入开始时利用增加的气流。当吸入的空气将药物带入患者肺内更深处时，这增加了至患者的药物输送。气雾剂输送系统10也可以一检测到吸入(例如，用于自发性呼吸)就雾化药物。

气雾剂输送系统10使用一个或多个呼吸传感器34来协调药物的输送，以确定患者何时吸入以及持续多长时间。呼吸传感器34可以包括流量传感器36(例如，电流量传感器)、雷达传感器38(例如，用于测量胸部位移的UWB雷达传感器)、CO₂传感器、高速温度传感器40、声学传感器40、阻抗容积描记传感器40、呼吸感应容积描记传感器、压力传感器等。这些呼吸传感器34可以通过有线连接和/或无线连接与控制器26通信。在一些实施例中，气雾剂输送系统10可以使用呼吸传感器34(例如，1、2、3、4、5个)的组合来提供冗余和/或对患者呼吸周期的更准确的监测。例如，气雾剂输送系统10可以将流量传感器36与雷达传感器38结合使用以监测气流和胸部运动。在另一个实施例中，气雾剂输送系统10可以使用流量传感器36、雷达传感器38和容积描记传感器40来监测呼吸周期。

如图所示，流量传感器36联接到气体输送导管42，以感测在吸入期间气流的变化(例如，强制性、辅助性或自发性呼吸)。在一些实施例中，流量传感器36还可以联接到气体返回导管44以检测呼出的开始和结束。并且在其他实施例中，气雾剂输送系统10可以包括流量传感器36，其联接到气体输送导管42和气体返回导管44。当控制器26从流量传感器36接收数据时，控制器26可以监测呼吸模式以预测患者何时将要呼吸。预测吸入何时开始的能力使得气雾剂输送系统10能够制备雾化的药物以用于随即的吸入。更具体地，气雾剂输送系统10能够将流体预加载在气雾剂发生器16中的可振动构件上，使得可以在吸入之前将流体雾化。由于流量检测不是滞后指示器，所以流量传感器36可以快速检测用于气雾剂的输送的不寻常或自发性吸入(例如，从吸入的开始时不到10毫秒)。

可以通过使用一个或多个呼吸和/或流量传感器36来跟踪患者的呼吸模式和/或通气周期来开始预测患者的吸入(如果患者是强制性通气的)。然后，控制器26使用跟踪的数据来预测随后的吸入将何时开始。这允许控制器26在吸入之前指示泵24将来自流体源20的流体输送到气雾剂发生器16。控制器26还可以向气雾剂发生器16发信号以在适当的时间开始雾化流体，诸如在预测的吸入之前和/或期间的预定时间段(例如，+/-0.5秒)内。以这种方式，在开始吸入时就为患者准备了气雾剂。虽然气雾剂输送系统10能够预测呼吸周期以产生用于患者的气雾剂，但气雾剂输送系统10也能够使用呼吸传感器34来识别不是正常模式的一部分的自发性/不规则的呼吸。一旦识别出自发性呼吸，气雾剂输送系统10可以立即将流体泵送到气雾剂发生器16以输送给患者。

当患者被强制通气(例如，用通气机14进行)或接收辅助性通气时，随着通气机14在迫使空气进入患者体内和将空气从患者体内抽出之间交替，流量传感器36能够检测流量中的变化。控制器26监测这些流量中的变化，并且随后计算何时开始雾化药物，如上面所讨论的。以这种方式，气雾剂输送系统10可以被集成到现有的呼吸系统12中，而无需将系统编程或连接在一起。换句话说，气雾剂输送系统10和呼吸系统12不需要彼此通信以对雾化产生和输送给患者/进行协调/时间安排。

应当注意，流量传感器36比压力传感器更有能力检测患者何时开始吸入。因为需花费时间在空气回路中产生压力，压力传感器提供了滞后或延迟的指示。因此，压力传感器将在呼吸结束或几乎结束之后检测到吸入。压力传感器在确定吸入何时完成时也是无效的，这是因为压力传感器需要持续的吸气暂停(即，当患者在吸入和呼出之间暂停时的平稳压力)。此外，在空气回路中发生泄漏和/或管路中发生扭结的情况下，压力传感器的准确性会大大降低。最后，使用压力传感器的系统将需要强大的自适应控制算法以在强制性、辅助性和自发性呼吸情况下操作，这是因为通气机的呼吸产生正压力，而自发性呼吸则在空气回路中产生负压力。然而，在一些情况下，当气雾剂的产生和输送的时间安排要求不高时，压力传感器可以用于气雾剂输送系统10。

如上面所解释的，气雾剂输送系统10能够连接到各种现有系统以提供雾化流体(例如，药物)以用于患者治疗，而无需重新设计或重新工程化那些现有的呼吸系统12(例如，通信)。在图2中，气雾剂输送系统10连接到呼吸系统12，其包括通气机14和加温器60。一些呼吸系统12可以包括加温器以在由患者吸入之前润湿空气。如图所示，气体输送导管42将加温器60联接到通气机14和患者。当空气通过加温器60时，在进入气管内管18之前润湿空气。在其他实施例中，气体输送导管42可以联接到鼻插管、气管造口术管等。气雾剂输送系统10也联接到气管内管18，其中气管内管18雾化随后被运送至患者的流体。

包含药物、表面活性剂等的流体源20(例如，容器、小瓶)包括在气雾剂输送系统10内。流体源20用流体输送导管22流体联接到气雾剂发生器16。在操作中，用泵24通过流体输送导管22将流体源20中的流体泵送到气雾剂发生器16，在该气雾剂发生器16中，在患者吸入之前和/或在患者吸入时雾化流体。用控制至气雾剂发生器16的输送量和时间安排的控制器26来控制泵24。

控制器26通过与呼吸传感器34通信来协调至气雾剂发生器16的流体输送以及随后的流体雾化。在图2中，呼吸传感器34为流量传感器36，但是其他呼吸传感器34也可以单独使用或与流量传感器36结合使用。如图所示，多个流量传感器36联接至呼吸系统12，但在其他实施例中，单个流量传感器36也可以联接到呼吸系统12。例如，流量传感器36可以联接到气体输送导管42和气体返回导管44。在一些实施例中，单个流量传感器36可以在加湿器60上游联接到呼吸系统12。将流量传感器36放置在加湿器60的上游可以通过阻止或减少在流量传感器36与由加湿器60添加的水分之间的接触来延长流量传感器36(例如，电流量传感器36)的寿命，然而一些实施例也可以以定位在加湿器60下游的流量传感器36为特征。一些实施例可以包括在加湿器60上游的第一流量传感器36以及在加湿器60下游的另一个流量传感器36。包括两个或更多个流量传感器36可能在检测患者的吸入的开始和停止和/或来自呼吸机14的强制空气输送中提供冗余。在又一个实施例中，气雾剂输送系统10可以包括一个或多个流量传感器36，其联接到气体输送导管42；以及一个或多个流量传感器36，其联接到气体返回导管44。在气体输送导管42和气体返回导管44上包括流量传感器36可以提供冗余监测，以及关于患者何时开始吸入、停止吸入、开始呼出和停止呼出的更详细的信息。通过监测呼吸周期，控制器26能够通过对气雾剂的产生和输送进行时间安排来增加药物的效果。

图3是连接到包括持续气道正压(CPAP)机80(例如，nCPAP)的呼吸系统12的气雾剂输送系统10的一个实施例的示意图。在操作中，CPAP机80将空气泵送到患者的喉咙以阻止气道塌缩。在图3中，CPAP机80用气体输送导管42联接到鼻插管82。鼻插管82随后通过鼻子将空气引至患者体内。如图所示，气雾剂输送系统10以在气体输送导管42上的流量传感器36联接到CPAP机80并且以气雾剂发生器16联接到鼻插管82。在一些实施例中，在患者接口之前或在患者接口处，气雾剂输送系统10联接在现有呼吸系统的端部处或其附近。以这种方式，气雾剂输送系统10可以联接到现有的CPAP机80，而无需重新设计或重新工程化CPAP机80。

如上面所解释的，用泵24从流体源20将流体泵送通过流体输送导管22至气雾剂发生器16。气雾剂发生器16随后在患者吸入之前和/或在患者吸入时用在气雾剂发生器内部的压电(或其他)致动器来雾化流体。用对流体输送和输送到气雾剂发生器16的量进行时间安排的控制器26来控制泵24。控制器26通过与流量传感器36通信来协调至气雾剂发生器16的流体输送以及随后的流体雾化。在一些实施例中，气雾剂输送系统10可以使用另一种呼吸传感器34和/或额外的流量传感器36来冗余地感测患者的呼吸周期。额外的呼吸传感器34可以包括雷达传感器38(例如，用于测量胸部位移的UWB雷达传感器)、CO₂传感器、高速温度传感器40、声学传感器40、阻抗容积描记传感器40、呼吸感应容积描记传感器等。包括两个或更多个呼吸传感器34可以在检测患者的吸入的开始和结束中提供冗余。

图4是连接到包括加温器60的呼吸系统12的气雾剂输送系统10的一个实施例的示意图。加湿器60在加热或不加热的情况下添加水分，以增加由患者吸入的气体的湿度，从而避免患者的气道变干。如图所示，加湿器60用气体输送导管42联接到气管内管18。在其他实施例中，气体输送导管42可以将加湿器60联接到鼻插管、气管造口术管等。气雾剂输送系统10也联接到气管内管18，其中气管内管18雾化流体以输送给患者。

气雾剂输送系统10包括流体源20(例如，容器、小瓶)，其包含药物、表面活性剂等。流体源20用流体输送导管22流体地连接到气雾剂发生器16。在操作中，用泵24通过流体输送导管22将流体源20中的流体泵送到气雾剂发生器16，在该气雾剂发生器16中，在患者吸入之前和/或在患者吸入时雾化流体。用对气雾剂发生器16接收的流体的输送和量进行时间安排的控制器26来控制泵24。控制器26通过与呼吸传感器34通信来协调流体输送以及随后的流体雾化。在图4中，呼吸传感器34是流量传感器36。然而，额外的呼吸传感器34可以单独使用或与流量传感器36(例如，雷达传感器38、CO₂传感器、高速温度传感器40、声学传感器40、阻抗容积描记传感器40、呼吸感应容积描记传感器等)结合使用。监测患者的吸入和/或呼出有助于药物的有效输送，这可以减少用于治疗患者的药物的量，以及雾化药物的效果。

图5是具有流量传感器36的导管连接器90的立体图。如上面所解释的，气雾剂输送系统10可以改型至现有的呼吸系统12，其包括添加一个或多个呼吸传感器34以检测患者的吸入和/或呼出。在一些实施例中，气雾剂输送系统10包括一个或多个流量传感器36，其联接到一个或多个导管(例如，气体输送导管42、气体返回导管44)。如图所示，流量传感器36搁置在导管连接器90(例如，壳体)内，导管连接器90限定具有入口94的第一端92和具有出口98的第二端96。在一些实施例中，第一端92可以直接联接到通气机、CPAP机、加湿器等的出口，而第二端则联接到导管(例如，气体输送导管42、气体返回导管44)。在另一个实施例中，第一端92和第二端96可以联接到导管(例如，气体输送导管42、气体返回导管44)。以这种方式，流量传感器36可以改型至现有的呼吸系统12，而无需重新设计或重新工程化呼吸系统12。

图6是联接到气管内/气管造口术管形连接器110的气雾剂发生器16的一个实施例的立体图。连接器110使气雾剂发生器16能够流体联接在气体输送导管42和气管内管或气管造口术管18之间(图1中所看到的)。在这个位置中，连接器110将气雾剂发生器16置于更接近患者处，这增加了输送给患者的气雾剂的百分比。如图所示，连接器110包括具有入口114的第一端112，其可以联接到气体输送导管42，以用于使用通气机、CPAP机、加湿器或其组合进行医学治疗。在一些实施例中，第一端112可能未联接到任何东西，而是接收在患者周围的大气。具有出口118的第二端116以压入配合连接、卡扣配合连接、螺纹连接、焊接、胶水等联接到气管内管或气管造口术管18，以将气雾剂发生器16固定至患者。

如图所示，气雾剂发生器16包括壳体120。在壳体120内，气雾剂发生器16包含可振动构件和压电致动器。在操作中，控制器26驱动泵24(在图1至图4中看到的)以迫使流体通过流体输送导管22并且进入壳体120中。如上面所解释的，流体输送导管22可以灌注有流体以便将流体预装载至可振动构件上。当流体进入壳体120时，其在可振动构件中的一些或全部的上方铺展。控制器26随后将电信号传输至压电(或其他)致动器，其随后振动可振动构件和雾化流体。雾化的流体随后通过出口122离开壳体120并且进入管形连接器110中。

在一些实施例中，壳体120可以延伸通过在管形连接器110中的孔124，使得雾化的流体在更接近管形连接器110的中心轴线126处的出口122离开。这可以使得载流体流128通过管形连接器110以捕获气雾剂中更多的部分以输送给患者。在一些实施例中，壳体120的出口122可以与管形连接器110中的孔124齐平或围绕孔124。壳体120可以焊接、胶合、卡扣配合、螺纹连接、压入配合等至管形连接器110。在一些实施例中，气雾剂发生器壳体120可以使用垫圈、焊接部、胶水等与管形连接器110形成不透流体的密封，以阻止污染物被患者吸入。

图7是联接到鼻罩或鼻插管的气雾剂发生器的一个实施例的横截面视图。鼻插管150包括本体152，其具有远离本体152延伸的鼻塞154。鼻插管150可以包括第一和第二入口156、158，其将载流体128馈送至鼻塞154中的孔160。然而，一些实施例可以包括入口156或158以将载流体128馈送至鼻塞154。类似于上面的讨论，气雾剂发生器壳体120可以延伸通过孔162并且进入鼻插管150中，使得雾化流体在更接近中心轴线164的出口122处离开。当气雾剂在更接近流过鼻插管150的载流体流128的中心处进入时，这可以促进气雾剂至患者的流动。在一些实施例中，代替延伸至鼻插管150中，壳体120的出口122可以与孔162齐平或围绕孔162。

气雾剂发生器16的壳体120可以使用焊接部、胶水等联接到鼻插管150，或可以使用卡扣配合连接、螺纹连接、压入配合连接等联接。在一些实施例中，气雾剂发生器壳体120可以使用垫圈164、焊接部、胶水等与管形连接器110形成不透流体的密封，以阻止污染物进入被患者吸入的流体流中。

如上面所解释的，气雾剂发生器16包括可振动构件168，其响应于压电致动器170振动和雾化流体。可振动构件168可以是如在2016年5月12日公开的美国专利公开2016/0130715中所描述的光限定的可振动构件，该专利的全部内容通过引用并入本文以用于所有目的。可振动构件可以由聚合物、金属、金属合金等制成。在操作中，可振动构件168能够产生99.6％或更多的细颗粒部分(FPF)，其中液滴/颗粒具有为4微米或更小的体积中值直径(VMD)。在一些实施例中，使用可振动构件168的气雾剂产生器16能够产生80％或更多的FPF，其中液滴具有为1微米或更小的VMD。具有这些特性的气雾剂很容易悬浮在载流体(例如，空气、O2、O2/空气混合物等)中并且由其携带，以有效地输送给患者(例如，将药物输送到患者肺内更深的地方)。

图8是示出关于患者的呼吸周期的气雾剂产生的图190。如上面所解释的，气雾剂输送系统10包括一个或多个呼吸传感器34，其感测患者何时吸入和呼出。在跟踪患者的呼吸模式和/或通气周期(如果患者被强制通气)之后，控制器26能够预测吸入将何时开始。然后，该信息用于将流体泵送至气雾剂发生器16(例如，将流体预加载在可振动构件168上)，以及向气雾剂发生器16发信号以开始雾化流体。以这种方式，在开始吸入时就为患者准备了气雾剂。虽然气雾剂输送系统10能够预测呼吸周期以产生用于患者的气雾剂，但气雾剂输送系统10也能够使用呼吸传感器34来识别非正常模式的一部分的自发性/不规则的呼吸。一旦识别出自发性呼吸，气雾剂输送系统10可以立即将流体泵送到气雾剂发生器16以输送给患者。

在图190中，线192表示气雾剂发生器16的气雾剂产生并且线194表示在吸入期间的气流。峰值196表示至患者的最大气流。如图所示，气雾剂产生开始于在由患者吸入之前的时间段198时。例如，时间段198可以是相对于表示吸入(即，至患者的气流)持续期间的时间段200的1-10％、1-15％、1-20％、1-30％等。气雾剂产生可以在接近吸入结束时停止之前持续进行一个时间段202。例如，相关于表示吸入持续时间的时间段200而言，气雾剂产生可以在吸入结束之前的1-20％、1-15％、1-20％等时停止。以这种方式，气雾剂输送系统10通过停止产生可能未被有效输送至患者的气雾剂来减少药物浪费。在一些实施例中，气雾剂产生可以在表示吸入的整个时间段200中持续进行。气雾剂产生期间198和202还可以根据治疗(例如，药物)的类型、患者(例如，性别、体型、年龄等)而变化。例如，气雾剂产生可以在相对于时间段200的不同时间开始和停止(例如，较早地开始、较迟地开始、较早地结束、较迟地结束)。在一些实施例中，气雾剂产生可以在时间段200期间开始和停止多次。在其他实施例中，气雾剂发生器16可以在开始时和/或在吸入开始之前产生更多的气雾剂并且随后逐渐减少所产生的气雾剂的量。气雾剂发生器16还可以与之相反地工作而在吸入期间逐渐增加气雾剂的产生(例如，随着至患者的气流增加)。在其他实施例中，气雾剂发生器16可以在吸入期间逐渐地增加然后逐渐地减少气雾剂的产生(例如，逐渐地增加气雾剂的产生至气流196顶峰并且随后逐渐地减小之后的气雾剂的产生)。

图9是气雾剂输送系统10的一个实施例的立体图。如图所示，流体源20是联接到控制器26的流体容器220。流体容器220用泵连接线222连接到泵24，泵连接线222使得当泵24由控制器26激活时能够将流体从流体源20抽出。流体可以是药物、表面活性剂或其组合。泵24可以是能够从流体源20排出受控量的流体的正排量泵。例如，泵24可以是蠕动泵、旋转泵、往复泵、柱塞泵、齿轮泵、螺杆泵、螺杆抽油泵等。在一些实施例中，泵24可以是非正排量泵。例如，非正排量泵可以是重力供料系统，诸如滴注(例如，静脉治疗滴注)。为了控制来自滴注的流体流动，重力供料系统可以包括阀。在一些实施例中，非正排量泵可以是旋转叶片驱动泵、压电驱动泵。为了增加非正排量泵的流体输送的准确性，系统可以包括液体流量传感器、流体压力传感器和/或体积检测传感器(例如，干/湿传感器、电容式液位传感器、排气压力传感器)。

如上面所解释的，控制器26包括一个或多个处理器28，其执行存储在一个或多个存储器30上的指令以控制泵24的操作和气雾剂发生器16的操作。控制器26可以容纳在控制器壳体224内。联接到控制器壳体224的是显示器226和一个或多个按钮228。例如，控制器26可以包括用于使控制器26通电和断电的电源按钮230以及提供接入一个或多个菜单并且通过其进行导航的按钮等。在一些实施例中，显示器226可以是触摸屏以便与气雾剂输送系统10进行交互。壳体224还可以限定凹口232，其容纳泵24，使得泵24与壳体224的周边对齐或与壳体224基本上对齐。这可以增加控制器26的美学外观，以及通过与相邻物体的接触而减少从控制器26意外移除泵24的情况。

图10是气雾剂输送系统10的一个实施例的分解立体图。如图所示，控制器壳体224包括突出部分250，突出部分250远离侧壁252延伸。当流体容器220联接到控制器壳体224时，突出部分250保护流体容器220免于意外移除，以及免受用户可能试图在流体容器220的顶部上放置物体的影响。除了突出部分250之外，控制器26包括从侧壁252延伸的轴254。轴联接到容器26内的马达。在操作中，控制器26激活马达，这随后通过轴254驱动泵24。在一些实施例中，控制器壳体224包括在侧壁252中的多个孔，其便于将泵24和流体容器220联接到控制器壳体224。

在图10中，流体容器220包括包含流体的部分258，其包含流体源20和泵贮藏器部分260。当流体容器220联接到控制器壳体224时，泵贮藏器部分260接收泵24。在一些实施例中，泵24在泵贮藏器部分260内用泵连接线222联接到流体源20。以这种方式，流体容器220阻止或减少泵连接线222从流体源20意外分离。

图11是泵24的一个实施例的分解立体图。如上面所解释的，泵24是正排量泵，其使得能够从流体源20进行流体的测量释放。在图11中，泵24是蠕动泵。泵24包括泵壳体280以及覆盖一次性管284和辊286的盖子282。辊286用轴承290联接到板288。轴承290使得当板288响应于轴292的移动旋转时辊286能够旋转。当组装时，一次性管284缠绕在辊286上，使得辊286能够将一次性管284压靠在盖子282的内表面上。当辊286在盖子282旋内转时，其接收来自流体源20的所测量的量的流体，并且随后通过一次性管284驱动那些所测量的量的流体。在一些实施例中，一次性管284在入口294处联接到泵连接线222并且在出口296处联接到流体输送导管22。在另一个实施例中，一次性管284是泵连接线222，其联接到流体输送导管22。在又一个实施例中，一次性管284是流体输送导管22，其联接到泵连接线222或直接联接到流体源20。

如上面所讨论的，本发明的实施例提供了气雾剂输送系统，其可以改型至现有的呼吸系统，诸如通气机、CPAP机、加湿器和/或其他呼吸系统上。例如，用户可以将导管连接器，诸如连接器110联接在现有的人工呼吸系统与输送腔(诸如在鼻插管、面罩、咬口、气管内管、LMA或气管造口术管和/或其他患者接口装置中找到的)之间。如上面详述的，导管连接器可以限定开放的内部并且可以包括和/或联接有一个或多个呼吸传感器，诸如流量传感器、雷达传感器、CO₂传感器、高速温度传感器、声学传感器、阻抗容积描记传感器、呼吸感应容积描记传感器、压力传感器等中的一个(或其组合)，所述传感器被配置为当患者呼吸时发出信号，以检测呼吸模式。连接器还可以包括和/或联接有气雾剂发生器，气雾剂发生器具有与导管连接器的开放的内部流体连通的输出部。用户可以用患者的气道与输送腔对接。空气可以使用呼吸系统至患者体内，其中使用如上面更详细讨论的呼吸传感器来检测患者的呼吸周期。呼吸传感器可以将与检测到的呼吸周期相关联的信号通信至控制器，控制器可以使用该数据来预测后续吸入的开始。控制器随后可以使流体预装载至可振动构件上，诸如通过将流体泵送至可振动构件上而进行。可振动构件随后可以用压电致动器振动以雾化流体，并且经由导管连接器的开放内部和输送腔将雾化流体引入患者的气道。在一些实施例中，过程还可以包括使用一个或多个流体线将泵联接至流体源以及气雾剂发生器。

虽然本发明可能易于进行各种修改和替代形式，但还是以示例的方式在附图中示出了并且在本文中详细描述了特定实施例。然而，应当理解，本发明不旨在受限于所公开的特定形式。相反地，本发明意图涵盖落在如通过下列所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替代物。

Claims (20)

1.一种气雾剂输送系统，其包括：

气雾剂发生器，所述气雾剂发生器使流体雾化以在患者吸入时输送给患者；

泵，所述泵联接到所述气雾剂发生器，所述泵用于将所述流体泵送到所述气雾剂发生器；

呼吸传感器，所述呼吸传感器在所述患者呼吸时发出信号；以及

控制器，所述控制器联接到所述气雾剂发生器、所述泵和所述呼吸传感器，其中所述控制器接收来自所述呼吸传感器的所述信号，响应于所述信号控制至所述气雾剂发生器的流体流，还控制所述气雾剂发生器在所述吸入周期之前或期间开始雾化所述流体。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述呼吸传感器是流量传感器。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述呼吸传感器包括雷达传感器、二氧化碳传感器、温度传感器、声学模式传感器、阻抗容积描记传感器和呼吸感应容积描记传感器中的至少一个。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述泵用灌注有所述流体的管线联接到所述气雾剂发生器。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述气雾剂发生器包括压电致动器，其通过扩张和收缩来致动雾化所述流体的可振动构件。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述可振动构件是光限定的可振动构件，其能够产生大于80％的具有小于或等于4微米直径的细颗粒部分。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器包括处理器，其联接到所述呼吸传感器并且被配置为通过监测所述患者的呼吸周期来预测所述患者何时将吸入。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述泵是正排量泵。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述泵是非正排量泵。

10.一种气雾剂输送系统，其包括：

气雾剂发生器，所述气雾剂发生器使流体雾化以在患者吸入时输送给患者；

泵，所述泵联接到所述气雾剂发生器，所述泵将所述流体泵送到所述气雾剂发生器；

流量传感器，所述流量传感器被配置为在患者吸入时感测流体流量的变化；以及

控制器，所述控制器联接到所述气雾剂发生器、所述泵和所述流量传感器，其中所述控制器接收来自所述流量传感器的所述信号，响应于所述信号控制至所述气雾剂发生器的流体流，还控制所述气雾剂发生器以开始雾化所述流体。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述泵用灌注有所述流体的管线联接到所述气雾剂发生器。

12.根据权利要求10所述的系统，其中所述气雾剂发生器包括压电致动器，其通过径向扩张和收缩来致动雾化所述流体的可振动构件。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述可振动构件是光限定的可振动构件，其能够产生大于80％的具有小于或等于4微米直径的细颗粒部分。

14.根据权利要求10所述的系统，其包括处理器，所述处理器联接到所述流量传感器并且被配置为通过监测所述患者的呼吸周期来预测所述患者何时将吸入。

15.根据权利要求10所述的系统，其中所述泵为蠕动泵。

16.一种向患者提供雾化流体的方法，其包括：

用呼吸传感器来检测呼吸周期；

预测所述吸入的开始；

用泵将流体预装载至可振动构件上；以及

用压电致动器振动所述可振动构件以雾化所述流体。

17.根据权利要求16所述的方法，其中检测所述呼吸周期包括用流量传感器检测流量的变化。

18.根据权利要求16所述的方法，其中如通过预测到的呼吸的持续时间所测量的，将所述流体预装载至所述可振动构件上开始于吸入前的至少1％时。

19.根据权利要求18所述的方法，其包括在吸入开始之后停止至所述可振动构件上的流体流动。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述压电致动器在所述流体流动停止之后继续振动和雾化所述流体。

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