CN114364421A - 用于以新生儿cpap装置优化吸入剂量的气溶胶室和接口的设计 - Google Patents

用于以新生儿cpap装置优化吸入剂量的气溶胶室和接口的设计 Download PDF

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艾丹·达菲
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Abstract

一种雾化系统包括呼吸系统，其具有吸气支路(650)和呼气支路(652)。所述系统包括气溶胶室(602)，其经由流体通道与所述吸气支路联接。所述流体通道被设置为使得所述气溶胶室与通过所述呼吸系统的连续流隔离。所述系统包括定位在所述气溶胶室的第一位置处的患者接口(604)和定位在所述气溶胶室的第二位置处的雾化装置(612)，所述第二位置定位在与所述第一位置相对处。所述雾化装置包括贮存器(632)，其接收一定体积的液体药物以由所述雾化装置雾化。所述气溶胶室混合来自所述雾化装置的雾化药物与经由所述流体通道从所述呼吸系统接收的呼吸流。

Description

用于以新生儿CPAP装置优化吸入剂量的气溶胶室和接口的 设计
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年5月24日提交的题为用于以新生儿CPAP装置优化吸入剂量的气溶胶室和接口的设计的美国临时申请号62/852,867，以及2019年5月24日提交的题为用于以新生儿CPAP装置输送临床和经济上可行的吸入剂量的气溶胶系统和接口的设计的美国临时申请号62/852,862的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
本申请与2018年3月22日提交的题为气溶胶输送装置的美国申请号15/933,205，2018年3月22日提交的题为改进的气溶胶输送系统和方法的美国申请号15/933,217，2018年3月22日提交的题为气溶胶输送系统和方法的美国申请号15/933,219，2017年3月23日提交的题为改进的气溶胶输送系统和方法的美国申请号62/475,618，2017年3月23日提交的题为气溶胶输送装置的美国申请号62/475,635以及2017年3月23日提交的题为气溶胶输送系统和方法的美国申请号62/475,603相关，其全部内容通过引用并入本文。
背景技术
用于鼻CPAP的常规接口由源于吸气支路的气体入口和至呼气支路的出口，以及经由鼻塞或鼻罩至患者的接口组成。例如，传统系统允许在吸气支路之前通过辅助端口引入气溶胶，其中气溶胶流通过单独导管被指引至患者接口。这种解决方案需要连续的气溶胶生成和气流。通过将气溶胶发生器放置在气流和患者接口之间，药物的输送可以基于呼吸系统的气体流速而显著变化。例如，在较低的系统气体流量(～0.5升/分钟)的情况下，吸入剂量可能会增加30-45％，但在较高的系统气体流量(>6升/分钟)的情况下，吸入剂量可能会降低为小于6％。期望更一致的药物输送系统。
发明内容
本发明的实施例提供了雾化系统和方法，其中雾化药物和呼吸气体在被引入患者气道之前在雾化室内混合。雾化室可以与呼吸系统的主要流动路径隔离。换句话说，雾化室内的呼吸气体是间歇性的，仅通过患者的吸入抽吸，而不是被呼吸系统连续地推入室中。这种设计有助于保持一致的药物输送结果，这是因为减少了流速变化。
在一个方面，提供了一种雾化系统。雾化系统包括呼吸系统，其具有吸气支路和呼气支路。系统还可以包括与呼吸系统的吸气支路联接的入口。系统还可以包括气溶胶室，其经由流体通道与入口联接。流体通道可以被设置为使得气溶胶室与通过呼吸系统的连续流隔离。系统还可以包括定位在气溶胶室的第一端处的患者接口和定位在气溶胶室的第二端处的雾化装置，第二端与第一端相对。雾化装置可以包括贮存器，其被配置为将药物传送到气溶胶生成器的网和/或接收一定体积的液体药物以由雾化装置雾化。气溶胶室可以被配置为混合来自雾化装置的雾化药物与经由流体通道从呼吸系统接收的呼吸流。
在另一个方面，一种雾化系统包括气溶胶室和定位在气溶胶室的第一端处的雾化装置。雾化装置可以包括贮存器，其被配置为接收一定体积的液体药物以由雾化装置雾化。系统还可以包括入口、出口和联接气溶胶通道与入口或出口中的一个的流体通道。流体通道可以被设置为使得气溶胶室与从入口通往出口的连续流隔离。气溶胶室可以被配置为混合经由流体通道从呼吸系统接收的呼吸流与来自雾化装置的雾化药物。
在另一个方面，提供了一种向患者输送雾化药物的方法。方法可以包括提供雾化系统。雾化系统可以包括呼吸系统，其包括吸气支路和呼气支路、与呼吸系统的吸气支路联接的入口和与呼吸系统的呼气支路联接的出口，其中出口与入口流体连通。雾化系统还可以包括气溶胶室，其经由流体通道与入口或出口中的一个联接。流体通道可以被设置为使得气溶胶室与从入口通往出口的连续流隔离。雾化系统还可以包括定位在气溶胶室的第一端处的患者接口和定位在气溶胶室的第二端处的雾化装置，第二端与第一端相对。雾化装置可以包括贮存器，其被配置为接收一定体积的液体药物以由雾化装置雾化。气溶胶室可以被配置为混合来自雾化装置的雾化药物与经由流体通道从呼吸系统接收的呼吸流。
方法还可以包括对接患者接口与患者的气道；以及使呼吸流从呼吸系统流过入口和出口。方法还可以包括使用雾化装置在雾化室内雾化一定体积的液体药物，使得雾化药物与已被抽吸至室中的呼吸流的一部分混合，并且经由患者接口将雾化药物与呼吸流的混合物输送至患者。
在一个实施例中，提供了一种雾化装置。装置可以包括具有第一端和第二端的气溶胶室；以及气溶胶发生器，其定位在气溶胶室的第一端处。气溶胶发生器可以被配置为将一定体积的药物以至少0.1毫升/分钟的速率雾化成颗粒，颗粒具有小于约3μm的质量平均空气动力学直径(MMAD)。装置还可以包括邻近气溶胶室的第二端定位的患者接口以及呼吸适配器，其被配置为联接雾化装置与呼吸系统以及经由流体通道将呼吸系统的气流的一部分分流至气溶胶室。气溶胶室可以被配置为混合气流的部分与来自气溶胶发生器的雾化表面活性剂，以随后经由患者接口输送至患者。在一些实施例中，气溶胶发生器可以包括贮存器，贮存器被配置为接收一定体积的液体表面活性剂以由气溶胶发生器雾化。在一些实施例中，呼吸适配器可以包括分流机构，分流机构被配置为经由流体通道将气流的一部分从呼吸系统分流至气溶胶室中。在一些实施例中，气流的部分可以是呼吸流并且少于继续到达呼吸系统的呼气支路的空气量。在一些实施例中，分流机构可以包括限定流体通道的至少一个挡板。至少一个挡板可以被配置为经由流体通道将气流的部分分流至气溶胶室中并且将气流的额外部分从吸气支路分流至呼气支路。在一些实施例中，至少一个挡板可以包括限定第一气道的第一挡板和限定第二气道的第二挡板。在一些实施例中，第一气道设置在第一挡板的侧端，第二气道设置在第二挡板的远侧边缘之外，以及侧端和远侧边缘在不同的方向上延伸，使得呼吸流在多个方向上移动以通过第一挡板和第二挡板。
在一些实施例中，装置可以包括导管，其被配置为将一定体积的药物输送至气溶胶发生器。导管的最远侧尖端具有直径。导管的最远侧尖端可以定位在距网小于或等于直径的距离处。在一些实施例中，气溶胶室通常可以是漏斗形的，使得第一端包括气溶胶室的宽部，并且第二端包括气溶胶室的窄部。在一些实施例中，患者接口可以包括鼻塞。在一些实施例中，由流体通道限定的流体路径与通过呼吸系统的流动路径的上游侧形成不大于90度的角。在一些实施例中，呼吸适配器可以包括入口，其被配置为与呼吸系统的吸气支路对接；以及出口，其被配置为与呼吸系统的呼气支路对接。在一些实施例中，流体通道可以定位成使得呼吸流在患者的呼吸之间不会进入气溶胶室。在一些实施例中，装置可以包括与雾化装置联接的流体供应线；以及泵，泵被配置为经由流体供应线将一定体积的药物输送至雾化装置的贮存器。在一些实施例中，药物包括表面活性剂。
在另一个实施例中，一种雾化装置可以包括气溶胶室和定位在气溶胶室的第一端处的雾化发生器。雾化发生器可以被配置为将一定体积的药物以至少0.1毫升/分钟的速率雾化成颗粒，颗粒具有小于约3μm的质量平均空气动力学直径(MMAD)。装置还可以包括定位在与第一端相对的气溶胶室的第二端处的患者接口；入口，入口被配置为与呼吸系统的吸气支路联接；出口，出口被配置为与呼吸系统的呼气支路联接；以及流体通道，流体通道联接气溶胶通道与入口和出口中的至少一个。流体通道可以被设置为使得气溶胶室与从入口通往出口的连续流隔离。气溶胶室可以被配置为混合经由流体通道从呼吸系统接收的呼吸流与来自雾化装置的雾化药物。
在一些实施例中，气溶胶室通常可以是漏斗形的，使得第一端包括气溶胶室的宽部，并且第二端包括气溶胶室的窄部。在一些实施例中，患者接口包括鼻塞或鼻罩。在一些实施例中，由流体通道限定的流体路径与入口和出口中的至少一个的上游侧形成锐角，流体通道与入口和出口中的至少一个联接。在一些实施例中，入口和出口可以被配置为将气体流从吸气支路指引至呼气支路，使得呼吸流不会在患者的呼吸之间进入气溶胶室。在一些实施例中，装置还可以包括与雾化装置联接的流体供应线；以及泵，泵被配置为经由流体供应线将一定体积的液体药物输送至雾化装置的导管。在一些实施例中，入口和出口一体形成。
在另一个实施例中，提供了一种向患者输送雾化药物的方法。该方法可以包括提供雾化装置，其可以包括气溶胶室；呼吸适配器；定位在与第一端相对的气溶胶室的第一端处的气溶胶发生器；以及定位在气溶胶室的第二端处的患者接口。该方法还可以包括对接患者接口与患者的气道；对接呼吸适配器与呼吸系统；以及当患者吸入时使用呼吸适配器将呼吸系统的气流的一部分分流至气溶胶室中。方法还可以包括将一定体积的液体药物供应至气溶胶发生器；使用气溶胶发生器在雾化室内雾化一定体积的液体药物以按至少0.1毫升/分钟的速率生成具有小于约3μm的质量平均空气动力学直径(MMAD)的颗粒，颗粒与已被引入室中的气流混合；以及经由患者接口将雾化药物与气流的混合物输送至患者。
在一些实施例中，方法还可以包括使用一个或多个呼吸传感器感测患者的吸入。在一些实施例中，可以基于感测到的患者的吸入触发对一定体积的液体药物的雾化。在一些实施例中，气溶胶室通常可以是漏斗形的，使得第一端包括气溶胶室的宽部，并且第二端包括气溶胶室的窄部。在一些实施例中，通过在患者接口处由患者的吸入创建的真空将气流抽吸至气溶胶室中。在一些实施例中，呼吸适配器包括入口和出口，并且气溶胶室经由流体通道与入口或出口中的至少一个联接。流体通道可以被设置为使得气溶胶室与从入口通往出口的连续流隔离。
附图说明
图1是根据实施例的雾化装置的等距视图；
图1A是图1的雾化装置的横截面视图；
图2示出了通过图1的雾化装置的流动模式；
图3是根据实施例的雾化装置的等距视图；
图3A是图3的雾化装置的横截面视图；
图4A示出了通过图3的雾化装置的流动模式；
图4B示出了通过图3的雾化装置的流动模式；
图5A示出了从低流量呼吸系统通过图3的雾化装置的流动模式；
图5B示出了从低流量呼吸系统通过图3的雾化装置的流动模式；
图6示出了根据实施例的雾化装置的等距视图；
图6A是图6的雾化装置的横截面视图；
图6B是图6的雾化装置的横截面视图；
图6C是图6的雾化装置的横截面视图；
图6D示出了通过图6的雾化装置的流动模式；
图7示出了与流体供应线和呼吸系统连接的图6的雾化装置；
图8示出了与药物来源连接的雾化装置；
图9示出了与药物来源和控制器连接的图8的雾化装置；
图10示出了图9的控制器；
图11示出了图9的控制器的小瓶保持器；
图12示出了图9的药物来源；
图13示出了图9的控制器的功能；
图14是向患者输送雾化药物的过程的流程图；
图15是示出了根据实施例的使用雾化装置的发射剂量速率的条形图；
图16是示出了根据实施例的使用雾化装置的作为呼吸速率和流动速率的函数的发射剂量速率的条形图。
具体实施方式
接下来的描述仅提供了实施例，并且不旨在限制本发明的范围、适用性或配置。相反地，随后对实施例的描述将为本领域的技术人员提供用于实施实施例的使能描述。应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在元件的功能和布置中进行各种改变。
本发明的实施例提供了雾化系统和方法，其中雾化药物和呼吸气体在与呼吸系统的直流隔离的雾化室内混合，使得一小部分呼吸气体进入雾化室，而大部分呼吸流绕过室并且通过呼吸系统的呼气支路。无论源于呼吸系统的流动速率如何，此类设计的考虑都可以确保药物输送速率是一致的。另外，本发明的实施例提供了改进的雾化解决方案，其可以与现有的呼吸系统联接以改造现有系统以使其能够将可靠剂量的雾化药物输送到患者的气道。另外，本文提供的雾化系统可以包括使得控制器能够预测患者的吸入的一个或多个呼吸传感器，诸如一个或多个流量传感器(例如，电流传感器)、雷达传感器(例如，用于测量胸部位移的超宽带(UWB)雷达传感器)、CO2传感器、高速温度传感器、声学传感器、阻抗体积描记传感器、呼吸电感体积描记传感器、压力传感器等，从而允许在患者的吸入期间或在其之前即刻雾化药物。
本发明的实施例提供了雾化系统，其使雾化药物与主要呼吸气流隔离，以避免干扰和稀释在吸气阶段期间产生的气溶胶。这种隔离可以使用挡板和/或其他屏障来实现，该挡板和/或其他屏障被设计用于将主流从入口重定向至出口，而无需冲洗气体使其通过患者接口。
本发明的实施例还仅在吸气周期(吸入)期间生成和输送表面活性剂气溶胶。常用设备连续给予气溶胶。然而，婴儿只能在吸气时吸入气溶胶，因此在呼气期间(高达呼吸周期的三分之二)气溶胶绕过气道并且被损失和浪费掉。通过将气溶胶的发生限制为仅在吸入期间发生以及将气溶胶向近侧输送至鼻孔，可以确保最高百分比的表面活性剂可用于沉积在肺部中。
本发明的实施例还在邻近患者接口处产生气溶胶以帮助增加被输送至患者的气溶胶的量。传统的喷雾器被放置在呼吸机或nCPAP回路的吸气配管中的某处，其中在连续气流内生成气溶胶。这极大地稀释了正在输送的气溶胶，并且在连续气流中损失了很多，这通常超过了受试者的吸气流量。相比之下，本发明的雾化装置在患者接口(诸如，鼻塞)处直接生成气溶胶并且将来自nCPAP回路的大量气流远离气溶胶羽流进行分流以显著地减少在回路的连续气流中的气溶胶损失。实施例还使用了以0.3毫升/分钟或更高的速率发射气溶胶表面活性剂的气溶胶发生器与未稀释的表面活性剂，这比先前报道的使用其他网孔式喷雾器的更快，并且减少了给药时间。尽管主要关于表面活性剂的输送进行了讨论，但是应当理解，其他形式的药物可以与本发明的雾化系统一起使用以将雾化药物输送至患者的肺部。
在一些实施例中，本文所述的雾化系统可以包括可重复使用的装置控制器和一次性的单患者单次使用的雾化装置，其包括药物输送回路和/或呼吸传感器。这种雾化装置用作独立的药物输送装置，其与各种通气装置(诸如，CPAP装置)集成，并且在一些实施例中，其未被设计为连接到医院网络或互联网。例如，控制器可以是多患者可重复使用的组件，其带有平板触摸屏显示器、电子元件和软件。控制器可以具有三个核心功能：以经由可以附接到患者腹部的呼吸传感器(其可以被设计为供单个患者使用)检测吸气，以经由集成进给机构将悬浮液推进到雾化装置，以及以在nCPAP接口处在吸入期间生成气溶胶。这些功能可以与婴儿的吸气周期同步发生。平板触摸屏利用图形用户界面(GUI)以允许用户设置和监测输送参数、警报和系统诊断。视觉和听觉警报可以集成到控制器中。舱可以用于将来自呼吸传感器的信号传送到控制器，并且传送信号以使气溶胶的生成与检测到的呼吸同步。从中分配药物产品的贮存器可以是其中提供药物的药瓶。
在一些实施例中，一次性单患者单次使用的雾化装置包括通气小瓶访问装置(VVAD)，其便于访问药物贮存器并且以单独包装提供给用户；以及药物进给配管，其包括鲁尔连接器(至VVAD)和配管，配管将药物悬浮液从鲁尔接头输送至雾化装置的气溶胶生成器。雾化装置还可以包括气溶胶发生器，气溶胶发生器可以使用定制的光定义孔径板(PDAP)振动网，其独特之处在于提供小液滴尺寸和更高的输出速率的能力。这是由于PDAP网的创新架构，这提供了比传统网中找到的那些更小直径的高达20倍多的孔。气溶胶发生器被设计为将气溶胶向近侧分配至婴儿的气道并且连接到传统的nCPAP系统。
可重复使用的控制器配备有内置触摸屏，内置触摸屏带有监测输送参数、警报(视觉和听觉)和系统诊断的处理器。控制器和舱协同工作，以经由一端附接到婴儿腹部并且另一端插入舱中的呼吸传感器检测吸气。控制器激活药物进给机构，其驱动至喷雾器的药物输送以使气溶胶的生成与婴儿的吸气周期实现呼吸同步。
冻干的表面活性剂在其原始玻璃小瓶中重构以产生盐水/表面活性剂悬浮液。小瓶连接到药物输送回路，药物输送回路包括通过通气小瓶访问装置的药物进给配管，其刺穿小瓶隔膜，从而允许空气排放到小瓶中，从而允许以一致的方式排空悬浮液。一体的体积式药物进给机构推进表面活性剂悬浮液通过药物进给配管并且将其输送至集成至药物输送回路接口中的喷雾器(专有振动网)。该接口使用鼻塞。该接口附接到婴儿的临床nCPAP回路并且被放置在婴儿身上，从而取代了先前的接口。然后，气溶胶与由呼吸传感器触发的婴儿吸气同步地进行输送。
尽管主要在表面活性剂的背景下进行了讨论，但是应当理解，本发明的方法和装置可以与任何液体药物一起使用。例如，可以根据本发明利用药物，诸如，但不限于支气管扩张剂、抗感染剂、抗病毒剂、抗炎药、粘液调节药、siRNA、PFOB等。
转到图1，提供了雾化系统的一个实施例。在这里，雾化装置100定位在气溶胶室102的第一侧上，其中患者接口104定位在雾化室102的相对的第二侧上。雾化装置100可以是喷雾器或被配置为雾化一定剂量的液体药物的任何其他装置。在美国专利号5,758,637、美国专利号6,235,177、美国专利公开号2015/0336115和美国专利公开号2016/0130715中描述了此类装置，上述的全部内容通过引用并入本文。雾化装置100可以包括贮存器，其被配置为接收和/或容纳一定量的待雾化的液体药物。在一些实施例中，贮存器可以是“虚拟贮存器”，其采用导管的形式，该导管在流体进给线和雾化装置100的网之间联接和延伸。例如，导管的尺寸可以设置为仅容纳约10-15mcl之间的物质，这些物质可能在雾化之间收集在导管内。主贮存器可以是包含药物的小瓶的形式，其经由进给机构和进给线可以将药物经由导管或虚拟贮存器以呼吸为基础提供至网。在一些实施例中，患者接口可以包括鼻塞、气管插管、鼻插管/罩、气管造口管等。
该系统包括呼吸适配器106，其被配置为与人工呼吸系统，诸如呼吸机、加湿器、持续气道正压通气(CPAP)机、nCPAP系统和/或其组合对接。例如，呼吸适配器106可以包括入口108，诸如入口挡板，其被配置为与呼吸系统的吸气支路联接。例如，入口108可以是入口挡板，其被配置为与由Fisher&Paykel Healthcare生产的FlexitrunkTM路线接口联接并且将呼吸流指引至雾化室102中。入口108可以与气溶胶室102联接，诸如经由流体路径110进行。在一些实施例中，入口108被设计为将来自呼吸系统的气体重新定向至雾化室，而不增加患者的呼吸阻力或呼吸作功。这可以通过提供具有相对于患者接口104的内部横截面直径为约80％或更大的横截面积的流体路径110来实现。
图1A示出了图1的雾化系统的横截面视图。在这里，雾化装置100的气溶胶发生器112被示为定位在气溶胶室102的第一端，使得将由气溶胶发生器112雾化的任何药物引入雾化室102中。气溶胶发生器112可以包括被配置为生成气溶胶颗粒的网。传统的气溶胶装置通常产生具有在4至5微米范围内的平均液滴直径的气溶胶。然而，从鼻孔开始通过早产儿呼吸道的小气道输送药物的气溶胶液滴尺寸的要求通常为直径小于3微米。大于这个尺寸的气溶胶液滴易于沉积在鼻孔和输送配管中。如果液滴远小于1微米，液滴可能不会沉积在肺部并且可能被呼出。这降低了至肺部的剂量输送效率。本发明的实施例利用网孔尺寸，其被设计为产生具有2和3微米之间的中值直径的液滴。例如，在一些实施例中，气溶胶发生器112可以包括被配置为生成小气溶胶粒度，诸如低于3μm的光定义孔径板(PDAP)网。此类网在美国专利公开号2016/0130715中公开，该专利先前通过引用并入。将气溶胶发生器112放置在患者接口104的近侧允许在吸气周期期间发射的雾化药物被优先吸入，其中对通过呼吸系统回路的连续流或偏流的干扰最小。在这里，气溶胶室102被示为具有小于第二端的第一端。入口108由挡板形成，挡板被设计为经由流体路径110将呼吸流的一部分从呼吸系统的吸气支路抽吸至在接近第一端的位置处的气溶胶室102中。流体路径110与吸气支路流体联接，使得流体路径110具有相对于通过支路的呼吸流和/或在支路和入口108之间的接合处的吸气支路的上游侧的不大于90度的角。这种定位有助于隔离雾化室与直接呼吸流。例如，呼吸流被间歇地引入气溶胶室102中，这仅在患者吸入期间发生。
在图2中示出了通过雾化系统的流动模式，其示出了供应呼吸气流的呼吸系统的吸气支路200。该呼吸气流的一部分可以被抽吸至入口108中并且经由流体路径110被引入气溶胶室102和患者接口104中。例如，当患者吸气时，吸入在雾化室内创建真空，这通过流体路径110吸入一定体积的呼吸气流。过量的呼吸气流和/或呼出的气体可以通过呼吸系统的呼气支路202排出。
图1、1A和2的雾化系统在与各种nCPAP系统一起使用的一定范围的气流内提供了比传统雾化系统更高且更一致的吸入剂量。例如，本文所述的雾化系统以更高流量的nCPAP系统(>6升/分钟)将吸入剂量从约6％(如传统系统中所示)增加到约40-50％之间，并且降低了与低流量系统(0.5升/分钟)的可变性，低流量系统也输送了在约40-50％之间的吸入剂量。
图3描绘了用于向患者提供一致剂量的雾化药物的雾化装置的另一个实施例。雾化装置可以包括定位在气溶胶室302的第一端处的气溶胶发生器300，其中患者接口304定位在气溶胶室302的相对的第二端处。气溶胶发生器300可以是具有可振动网的喷雾器，可振动网可使用压电致动器选择性地振动。在一些实施例中，气溶胶发生器300可以包括贮存器，其被配置为接收和/或容纳一定体积的待雾化的液体药物。气溶胶发生器300可以联接到药物进给线306，其被配置为诸如，经由泵(未示出)将一定体积的液体药物输送至贮存器。雾化装置还可以包括连接到电源的线缆308，然而在一些实施例中，雾化装置也可以是电池供电的。
在一些实施例中，雾化装置可以包括入口310和出口312，其可以分别联接到人工呼吸系统的吸气支路和呼气支路。潜在的人工呼吸系统包括但不限于呼吸机、加湿器、CPAP机和/或其组合。在一些实施例中，入口310和出口312可以是形成用于呼吸气体的流动路径的单个单元，而在其他实施例中，入口310和出口312可以是联接在一起的单独组件。入口310和/或出口312可以被配置为接收呼吸系统的气体导管的端部。例如，入口和/或出口气流挡板可以支持标准nCPAP回路的单向回路。这使得挡板能够最小化从入口到出口的气流的干扰，从而产生对气溶胶室302的较少的干扰。
如图3A中看到的，雾化装置还包括连接气溶胶室302与入口310和/或出口312的流体流动路径314。如这里所示，流体流动路径314可以将呼吸气体输送到邻近气溶胶发生器300的气溶胶室302的顶部部分，然而在一些实施例中，也可以设想其他位置，诸如，气溶胶室302的中间部分和/或邻近患者接口304的部分。流体流动路径314可以以这种方式与入口310和/或出口312相交，使得流体流动路径314与入口310和/或出口312的上游侧和/或在入口310和/或出口312内形成的流动路径形成不大于90度的角，使得气体流动路径314与入口310和/或出口312正交或在至少部分地在与通过入口310和/或出口312的气流相反的方向上延伸。流体流动路径314的这种定位有助于隔离气溶胶室302与从入口310(吸气支路)流动到出口312(呼气支路)的呼吸气体的连续流。这提供了若干益处。首先，隔离气溶胶室302与连续流防止了雾化药物被气流“吹走”或稀释。其次，隔离允许在呼吸事件之前即刻用雾化药物预加载气溶胶室302，同时还能够保存从前一次呼吸留下的任何药物。
在一些实施例中，呼吸气体中的一部分可以被抽吸通过流体流动路径314并且进入气溶胶室302以与雾化药物混合。被抽吸至气溶胶室302中的呼吸气体中的一部分可以经由通过患者在患者接口304处吸气所创建的真空吸入。
气溶胶室302具有内部几何形状，其被优化以按最小的撞击作用朝向患者接口304指引羽流。具体地，气溶胶室302被设计为使得气溶胶发生器300定位在患者接口304的对面。另外，气溶胶室302被设计为具有大致漏斗形轮廓，通过提供至邻近患者接口304的狭窄部分成锥形(线性地或非线性地)的较宽部分，当气溶胶离开气溶胶发生器300时，这有助于减少撞击。这种设计也有助于使气溶胶室302的尺寸最小化。
图4A和4B描绘了从高流量呼吸系统通过图3和3A的雾化装置的呼吸流的流动路径。吸气流以8升/分钟的速率流过入口310，同时患者以1升/分钟的速率吸气。与出口312联接的呼气支路处的压力为5cm的H2O。当患者通过患者接口304吸入时，呼吸气体中的一部分被抽吸通过流体流动路径314并且进入气溶胶室302中。
图5A和5B描绘了从低流量呼吸系统通过图3和3A的雾化装置的呼吸流的流动路径。吸气流以2升/分钟的速率流过入口310，同时患者以1升/分钟的速率吸气。与出口312联接的呼气支路处的压力为5cm的H2O。类似于高流量实施例，当患者通过患者接口304吸入时，呼吸气体中的一部分被抽吸通过流体流动路径314并且进入气溶胶室302中。如图5B中看到的，被抽吸至气溶胶室302中的呼吸流的部分经由患者接口304被引入患者的气道。
图6至6D示出了雾化装置600的另一个实施例。在这里，类似于上述那些，气溶胶发生器612(图6A至6D所示)定位在气溶胶室602的第一侧上，其中患者接口604定位在气溶胶室602的相对的第二侧上。气溶胶发生器612可以包括贮存器，其被配置为接收和/或容纳一定量的待雾化的液体药物。例如，在一些实施例中，雾化装置600可以包括至少一个药物供应端口614，其被配置为与用于将液体药物输送至气溶胶发生器612(诸如至贮存器，如果有的话)的药物供应线(未示出)联接。在一些实施例中，贮存器可以是细长导管的形式，细长导管在药物供应端口614和气溶胶发生器612之间延伸。在一些实施例中，患者接口604可以包括鼻塞、气管插管、鼻插管/罩、气管造口管等。雾化装置600还可以包括至少一个电源连接640。如图所示，电源连接640是端口，其允许电力线缆连接到雾化装置600以向气溶胶发生器612提供电力和/或控制命令。
该装置包括呼吸适配器606，其被配置为与人工呼吸系统，诸如呼吸机、加湿器、持续气道正压通气(CPAP)机、nCPAP系统和/或其组合对接。例如，呼吸适配器606可以包括入口608，诸如入口挡板，其被配置为与呼吸系统的吸气支路650联接。呼吸适配器606还可以包括出口616，诸如出口挡板，其被配置为与呼吸系统的呼气支路652对接。例如，如图所示，入口608和/或出口616可以被配置为分别插入和保持(诸如，使用摩擦配合和/或其他固定机构)在吸气支路650和呼气支路652的导管内。在其他实施例中，入口608和/或出口616可以被配置为大于呼吸系统的导管，使得吸气支路650和/或呼气支路652的导管可以分别插入和保持(诸如，使用摩擦配合和/或其他固定机构)在入口608和出口616内。应当理解，可以利用用于对接入口608和/或出口616与呼吸系统的其他技术，以及入口608和出口616不需要使用相同的技术进行对接。
图6A示出了图6的雾化系统的横截面视图。在这里，雾化装置600的气溶胶发生器612被示为定位在雾化室602的第一端618，使得将由气溶胶发生器612雾化的任何药物引入气溶胶室602中。例如，药物可以经由与贮存器连通的药物供应端口614被输送至气溶胶发生器612。在一些实施例中，贮存器可以是“虚拟贮存器”，其采用导管632的形式，该导管632将药物输送至气溶胶发生器612的表面。虚拟贮存器导管632可以经由与药物供应端口614联接的流体线与药物来源，诸如小瓶联接。导管632的最远侧尖端634可以具有小于或等于在尖端634和气溶胶发生器612的网的近侧表面之间的距离的直径。这种尺寸设计确保从尖端634喷出的液体药物的液滴足够大以接触并且转移到气溶胶发生器612的网。表面张力确保液体停留在网的表面上并且沿着网的表面扩散，使得所有或基本上所有的液体都被雾化。这允许雾化装置600以任何定向操作，从而允许患者(诸如婴儿)在其侧卧、仰卧或俯卧时进行治疗。例如，在一些实施例中，药物供应端口614的尖端可以定位在距气溶胶发生器612的表面约5至40微米之间，同时尖端364具有小于或等于该距离的直径。如图所示，气溶胶发生器612邻近患者接口604放置，这是因为使气溶胶发生器612与患者接口604分开的唯一组件是气溶胶室602。气溶胶发生器612邻近患者接口604的这种放置允许在吸气周期期间发射的雾化药物被优先吸入，其中对通过呼吸系统回路的连续流或偏流的干扰最小。在这里，气溶胶室602被示为具有小于第二端620的第一端618，这有助于当气溶胶离开雾化装置600时减少撞击。
入口608可以由挡板形成，挡板被设计为经由流体路径将呼吸流的一部分从呼吸系统的吸气支路650抽吸至在接近第一端的位置处的气溶胶室602中，这将关于图6B和6C更详细地进行描述。在一些实施例中，入口608可以被设计为将来自呼吸系统的气体重定向至气溶胶室602，而基本上不增加患者的呼吸阻力或呼吸作功(例如，吸气压力)，或至少在任何显著的程度上实现。这可以通过在呼吸适配器606中提供流体路径来完成，该流体路径包括多个挡板，其以显著减少被抽吸至雾化装置600中的气流中湍流的方式将一部分空气从吸气支路(仅足以用于吸气)指引至气溶胶室602中，从而在气溶胶室602内创建更多的层流。
图6B和6C示出了雾化装置600的两个半部。虽然被示为两个可分离的组件，但是应当理解，雾化装置600可以包括可以联接在一起(诸如，使用连接/配合特征)的任何数量的组件，和/或可以由单个组件形成，该单个组件可以通过已知的模制、3D打印和/或其他已知和未知的制造技术形成。如图6B所示，雾化装置600的一部分包括流体流动路径，其包括多个挡板。在所示实施例中，雾化装置600包括第一挡板622，其将大量的流从吸气支路650指引至呼气支路652，同时允许来自吸气支路650的流中的一部分进入气溶胶室602。例如，挡板622通常可以是U形的，一端或两端打开以在挡板622和雾化装置600的壳体的侧壁之间形成气道624，该气道624允许少量的气流过挡板622的端部，而挡板622的主体则防止剩余的空气通过挡板622，并且改为将空气指引至呼气支路652中。应当理解，虽然在本实施例中使用了U形挡板622，但是也可以使用其他形状来满足特定应用的需要。
雾化装置602可以包括邻近挡板622定位的第二挡板626。如图所示，第二挡板626呈大致U形屏障的形式，其定向在与挡板622相反的方向上(然而第二挡板626的其他形状和定向也是可能的，诸如以大致线性的方式在雾化装置600的内部的宽度内延伸的第二挡板626和/或弯曲的或以其他方式定向在与挡板622相同的方向上的第二挡板)。在一些实施例中，第一挡板622和第二挡板626可以是单个组件，诸如通过共享中间部分而实现，而其他实施例则利用了是单独组件的挡板。如图所示，第二挡板626一直延伸到壳体的侧壁，但却在第二挡板626的远侧边缘和雾化装置602的壳体的顶部之间留有间隙，该间隙提供了路径以使空气进入雾化室602。因此，如图所示，当患者在患者接口604处吸气时，由吸气支路650供应的气体中的一部分被抽吸通过在挡板622的一端或多端上的气道624，其中空气在第二挡板624的上方被向上推动并且在气溶胶室602内形成大致层流。然而，应当理解，在一些实施例中，第二挡板626可以将空气指引至壳体的底部和/或至在顶部挡板和底部挡板之间形成的中心开口，而不是朝向壳体的顶部指引气流。可以使用挡板和/或其他分流机构(包括阀)的任何数量的设计，以帮助隔离气溶胶室602与呼吸系统的呼吸气体的直流，同时在患者吸入期间提供呼吸气体的一些流动。
图6C示出了与第一部分对接的雾化装置600的另一部分。雾化装置600的该部分限定了用于接收气溶胶发生器612、药物供应端口614和/或其他相关组件的座628。还可以提供配合特征630，其接收挡板622并且将其固定到位。例如，配合特征630可以对尺寸和形状被设置为接收挡板622的顶部边缘的凹槽或通道进行限定。该连接确保挡板622可以从雾化装置600的壳体的底表面一直延伸至壳体的顶表面，这确保了仅允许在挡板622的任一端上通过气道624的气流超过挡板622，同时将气流中的大部分指引至出口616。
图6D示出了从吸气支路650经由入口608被抽吸至雾化装置600中的气流的流动模式。例如，来自吸气支路650(其可以通过加湿器)的空气可以通过呼吸适配器606，其中挡板622经由出口616将空气中的大部分重定向至呼气支路652中。如上所述，挡板622提供一个或多个气道624，其允许在患者每次吸气时将来自吸气支路650的气流的一部分向内抽吸。空气中的这部分通过气道吸入，在该处，其遇到了第二挡板626。第二挡板626向上推动被吸过挡板622的端部的空气，其中空气流动越过第二挡板626并且进入雾化室602。如此处所示，空气在邻近气溶胶发生器612的第一端618附近的位置处被引入气溶胶室602中。在其他实施例中，气流可以在其他位置处被引入气溶胶室602中。仅作为一个示例，可以使用类似于挡板622的挡板在接近气溶胶室602的侧壁处引入空气。如此处所示，空气在邻近气溶胶发生器612的第一端618附近的位置处被引入雾化室602中。在其他实施例中，气流可以在其他位置处被引入雾化室602中。仅作为一个示例，可以使用类似于挡板622的挡板在接近雾化室602的侧壁处引入空气。应当理解，可以利用挡板的其他设计和/或位置来将空气引入雾化室602，同时隔离雾化室602与呼吸系统内的直流。另外，一些实施例可以利用其他机构来在患者的每次吸入期间将来自呼吸系统的一些空气分流至雾化室602中。例如，一些实施例可以并入一个或多个单向阀，其设置在雾化室602和吸气支路650和/或呼气支路652之间。一个或多个阀密封和/或以其他方式隔离雾化室602与呼吸系统，直到患者吸气，此时一个或多个阀打开并且允许至雾化室602中的小体积的呼吸流。
通过使用将少量空气从吸气支路650指引至气溶胶室602中的一系列挡板，本发明的实施例确保被抽吸至气溶胶室602中的空气可以具有更少的湍流和更多的层流，这提供了药物在肺部内的更好沉积。挡板可以被设计为使得被抽吸超过挡板的气体/空气处于或接近婴儿的吸气流(这远低于通过吸气支路650的气体)。应当理解，虽然在所示实施例中使用了两个挡板，但在将气流引入气溶胶室602中之前，可以利用其他数量和布置的挡板以减少来自吸气支路650的气流内的湍流，而不会使将空气抽吸至患者气道中所需的吸入力的量显著增加。另外，虽然示出了U形挡板，但应当理解，也可以使用其他挡板设计，其既限制了在每次吸入期间被抽吸至气溶胶室602中的气流量，又减少了在这种气流内的湍流量。这也有助于减少由吸气支路650供应的空气中雾化药物的稀释。
图7示出了在与流体供应线700和呼吸系统702两者的连接状态中的图6至6D的雾化装置600。如图所示，流体供应线700的第一端与药物供应端口614联接。例如，在一些实施例中，药物供应端口614包括从雾化装置600的主体向外突出的尖端。流体供应线700的开口可以装配在尖端上方，从而允许来自流体供应线700的流体通过药物供应端口614并且进入贮存器和/或导管634，以随后输送至气溶胶发生器602。流体供应线700的第二端(未示出)可以与流体来源，诸如液体药物的小瓶(或其他类型的容器)联接。
呼吸适配器606可以与呼吸系统702联接。如此处所示，入口608与呼吸系统702的吸气支路650联接，而出口616和呼气支路652则被遮蔽。空气和/或其他呼吸气体可以从吸气支路650通往呼吸适配器606中，其中一个或多个分流机构，诸如阀、挡板等可以经由流体路径使气流中的一部分分流至气溶胶室602中，同时通过呼吸适配器606指引呼吸系统702的气流中剩余的较大部分通过呼气支路652。
喷雾器线缆704与电源连接640连接。喷雾器线缆704被配置为向气溶胶发生器602输送电力，以及提供操作命令(诸如控制何时致动气溶胶发生器602以及致动多久的命令)。例如，控制器(未示出)可以经由喷雾器线缆与雾化装置600联接。控制器可以使用一个或多个呼吸传感器来监测患者的呼吸周期。基于该信息，控制器可以使用喷雾器线缆704(或其他通信链路)发送信号，其激活泵以将液体输送到气溶胶发生器612以及致动气溶胶发生器612以雾化药物。
图8示出了雾化装置800的另一个实施例。雾化装置800可以类似于上述雾化装置600。如图所示，雾化装置800与药物来源802联接。药物来源802可以是保持有一定体积的药物的任何容器。如图所示，药物来源802是经由鲁尔连接804和流体供应线806的长度联接到雾化装置的药物端口的小瓶。还与雾化装置800联接的是可与控制器(未示出)连接的喷雾器线缆808。喷雾器线缆808终止于可用于联接雾化装置800和/或呼吸传感器与控制器的舱810中。
图9示出了连接到药物来源802和控制器812的雾化装置800。控制器可以被配置为使液体药物经由流体供应线806被输送至雾化装置800并且致动雾化装置800。在一些实施例中，控制器812可以基于检测到的患者吸入来致动雾化装置800。例如，控制器812可以与呼吸传感器814联接，该呼吸传感器814可以检测患者吸入的开始、持续时间和/或结束。在一些实施例中，呼吸传感器814可以是类似于Graseby传感器的传感器，其可以靠着患者的躯干(腹部和/或胸部)定位以检测患者的呼吸周期。作为这样的一个示例，控制器812可以接收来自呼吸传感器814的信号，其指示患者开始吸入。控制器812然后可以发送命令，其使得一定体积的液体药物被供应至雾化装置800的气溶胶发生器以及使得气溶胶发生器在吸入期间激活以雾化液体药物。
在一些实施例中，呼吸传感器814和/或雾化装置800可以直接联接到控制器812。在其他实施例中，舱810和/或其他适配器可以用于连接呼吸传感器814和/或雾化装置800与控制器812。例如，在一些实施例中，将呼吸传感器连接至舱包括将连接，诸如滑动鲁尔插入至舱810的端口中。在本实施例中，呼吸传感器814可以粘附和/或以其他方式附连至患者的腹部以开始感测吸气周期。
图10示出了控制器812。控制器812包括用户界面818，诸如显示屏。在一些实施例中，用户界面818可以是触摸屏。控制器812可以包括一个或多个输入装置，诸如按钮、拨号盘、小键盘、触摸屏等，其允许用户与控制器812交互以调整设置，诸如剂量水平等。控制器812还可以包括多个端口820，其可以用于将控制器812连接到外围单元，诸如雾化装置800和/或呼吸传感器814。在一些实施例中，控制器812可以包括一个或多个指示器824，诸如LED，其被配置为警告用户各种特征的状态。例如，指示器824可以通知用户雾化装置800和/或呼吸传感器814是否被正确连接、控制器812的电源832是否有效(即插入和/或电池(如果存在的话)是否正在充电或已充电)、是否已检测到系统中的任何故障等。在一些实施例中，指示器824可以被集成到用户界面818中。控制器812的壳体822可以包括保持器826，其被配置为牢固地接收药物来源802，如图11中最佳示出的。在该实施例中，药物来源802是在保持器826内以倒置定向固定的小瓶，从而允许药物来源802的全部内容物从药物来源802排出，泵送和/或以其他方式从药物来源802输送至雾化装置802。
图12示出了药物来源802。此处，药物来源802是附连有通气小瓶访问装置(VVAD)828的小瓶的形式。VVAD 828可以包括可移除的帽830，当附连到VVAD 828时，该帽830密封VVAD 828的开口。VVAD 828还可以包括过滤器832，其有助于使小瓶和流体供应线806内的气溶胶最小化、使表面污染最小化以及抵消小瓶压力。在使用中，帽830可以被移除并且端口(未示出)可以附连至鲁尔连接器以将药物来源802联接至流体供应线806。
在一些实施例中，本文所述的雾化装置包括能够联接到各种人工呼吸系统的气溶胶发生器。气溶胶发生器可以通过流体输送导管从流体来源接收液体药物。在操作中，用泵将来自流体来源的流体泵送通过流体输送导管到达气溶胶发生器，在该处，在患者吸入之前和/或同时雾化流体。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以确保快速输送(例如，将流体预加载在气溶胶发生器中)。泵可以用控制器控制，控制器对流体的输送和剂量进行时间安排。
控制器包括一个或多个处理器，其执行存储在一个或多个存储器上的指令以驱动泵和气溶胶发生器的操作。例如，存储器可以包括指令，其指示在用于每次致动气溶胶发生器的每个剂量中要泵送到气溶胶发生器的流体的量，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、期望的气溶胶的量等。存储器还包括用于激活气溶胶发生器的指令。如图所示，控制器用线缆(即，电缆)连接到气溶胶发生器，然而在一些实施例中，控制器也可以无线地连接到气溶胶发生器。线缆承载信号，该信号激活在气溶胶发生器内部的压电(或其他)致动器。当压电致动器操作时，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。
本文所述的雾化系统可以通过对气溶胶的产生进行时间安排来提高治疗效力。例如，气溶胶输送系统可以在患者吸入之前开始雾化药物。以这种方式，气溶胶输送系统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部中更深处时，这增加了至患者的药物输送。一旦检测到吸入(例如，用于自发性呼吸)，气溶胶输送系统也可以雾化药物。
气雾剂输送系统使用一个或多个呼吸传感器来协调药物的输送，以确定患者何时吸入以及持续多长时间。这些呼吸传感器可以通过有线连接和/或无线连接与控制器通信。在一些实施例中，气溶胶输送系统可以使用呼吸传感器的组合来提供冗余和/或对患者呼吸周期的更准确的监测。仅作为一个示例，气溶胶输送系统可以使用流量传感器与雷达传感器相结合来监测气流和胸部运动两者。作为另一个示例，气溶胶输送系统可以使用流量传感器、雷达传感器和体积描记传感器来监测呼吸周期。应当理解，在给定的应用中，可以使用任何数量和/或任何组合的呼吸传感器来监测患者的呼吸周期。
在一些实施例中，流量传感器联接到气体输送导管，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，流量传感器还可以联接到气体返回导管以检测呼出的开始和结束。并且在其他实施例中，气溶胶输送系统可以包括流量传感器，其联接到气体输送导管和气体返回导管。当控制器接收到来自流量传感器的数据时，控制器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溶胶输送系统能够制备雾化的药物以用于即刻吸入。更具体地，气溶胶输送系统能够将流体预加载在气溶胶发生器中的可振动构件上，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，所以流量传感器可以快速检测用于气溶胶输送的不寻常或自发性吸入(例如，距吸入开始不到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。这允许控制器在吸入之前指示泵将来自流体来源的流体输送到气溶胶发生器16。控制器还可以向气溶胶发生器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/或期间的预定的时间段(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溶胶。虽然气溶胶输送系统能够预测呼吸周期以产生用于患者的气溶胶，但气溶胶输送系统也能够使用呼吸传感器来识别不属于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，气溶胶输送系统可以立即将流体泵送到气溶胶发生器以输送给患者。
图13示出了控制器812的功能的一个示例。如图A中所示，控制器812可以接收来自呼吸传感器814的信号，其指示患者已开始吸入。然后，控制器812发送开始将一定体积的药物输送至气溶胶发生器的命令，这进行了激活以雾化液体药物，如图B至D中所示。在一些实施例中，控制器812可以被编程为仅在吸入的第一部分进行药物的雾化，从而允许吸入的最后部分吸入追逐空气以帮助将雾化药物输送至深肺中。例如，如各种图中所示，控制器812仅在每次吸入的前80％内引起药物雾化，从而允许每次吸入的最后20％将追逐空气抽吸至患者的气道中。应当理解，可以使用其他雾化模式。例如，药物的雾化可以在每次吸入的前50％至90％(更常见在60％至80％之间，甚至更常见在70％和80％之间)内进行。超过80％的时间与在到达下气道之前被呼出的上气道中更多的气溶胶相关联。这允许使用吸入的最后10％至50％(更常见的在约20％至40％之间，甚至更常见的在20％和30％之间)将追逐空气抽吸至患者的气道中。
图14是向患者输送雾化药物的过程900的流程图。过程900可以通过提供雾化装置而在框902处开始。雾化装置可以类似于本文所述那些中的任一个。例如，雾化装置可以包括气溶胶室；呼吸适配器；定位在与第一端相对的气溶胶室的第一端处的气溶胶发生器；以及定位在气溶胶室的第二端处的患者接口。过程900还包括在框904处将患者接口与患者的气道对接。在一些实施例中，患者接口可以包括可以插入患者鼻孔中的鼻塞。在一些实施例中，鼻塞可以可移除地固定到雾化装置，使得不同尺寸的鼻塞可以附连到雾化装置以适应具有不同尺寸的患者。在框906处，呼吸适配器可以与呼吸系统对接。例如，呼吸适配器可以包括入口，其可以与呼吸系统的吸气支路联接；以及出口，其可以与呼吸系统的呼气支路联接。
一旦雾化装置已经与患者和呼吸系统对接，框908则可以包括在患者吸入时使用呼吸适配器将呼吸系统的气流中的一部分分流至气溶胶室中。例如，呼吸适配器可以包括一个或多个挡板，其被配置为指引气流中的大部分通过呼吸系统至呼气支路，同时经由流体通道将少量气流引入气溶胶室中。在框910处，可以将一定体积的液体药物供应至气溶胶发生器。在框912处，使用气溶胶发生器在雾化室内雾化一定体积的液体药物以按至少0.1毫升/分钟的速率生成具有小于约3μm的质量平均空气动力学直径(MMAD)的颗粒，颗粒与已被引入室中的气流混合。例如，可以将液体药物供应到网，诸如PDAP网，其随后可以振动以雾化液体药物。在框914处，经由患者接口将雾化药物与气流的混合物输送至患者。
在一些实施例中，过程可以包括使用一个或多个呼吸传感器感测患者的吸入。在此类实施例中，基于感测到的患者的吸入触发对一定体积的液体药物的雾化。例如，呼吸传感器可以检测吸入。控制器(诸如控制器812)可以接收吸入的指示并且发送开始将一定体积的药物输送至气溶胶发生器的命令，气溶胶发生器激活以雾化液体药物。在一些实施例中，控制器812可以被编程为仅在吸入的第一部分进行药物的雾化，从而允许吸入的最后部分吸入追逐空气以帮助将雾化药物输送至深肺中。
示例
使用根据本发明的雾化装置进行体外实验以确定药物的有效发射剂量。使用在远侧连接到与类似于图6至6D所示的雾化装置的患者适配器(在这里，采用鼻塞的形式)对接的收集过滤器的测试肺(英格玛)和/或改进的小动物呼吸机(哈佛器械)来执行模拟婴儿吸入(体积、速率和吸气:呼气比率)。使用两种不同尺寸的鼻塞(较大的鼻塞(5560)和较小的鼻塞(4030))来执行模拟。如图15所示的条形图所示，鼻塞的尺寸越大，发射的剂量则越高。显著地，较大的鼻塞(5560)导致发射剂量介于68％和72％之间，而较小的鼻塞(4030)则导致发射剂量介于约35％和37％之间。
然后，将气流设置为每分钟6升(LPM)、8LPM和10LPM，其中呼吸速率为每分钟60次呼吸(BPM)、80BPM、100BPM和120BPM。然后在空气流速和呼吸速率的每个组合下测量发射剂量速率。如图16所示，气流对输送效率有影响，其中较大的流速导致略低的输送效率。例如，在较低流速(6LPM)下，较大的鼻塞(5560)在测试呼吸速率的极值端产生近50％至约60％的发射剂量，而在较高流速(10LPM)下，发射剂量的范围为约42％至约47％。值得注意的是，随着呼吸速率的增加，与更大流速相关联的效率差变得不那么明显。例如，60BPM下的发射剂量速率的范围为约44％至约60％，而120BPM下的发射剂量速率的范围为约42％至约51％。基于这些结果，确定本文所述的气溶胶发生器能够在通常与气泡和通气CPAP系统一起使用的呼吸速率(60至120BPM)和CPAP流量(6至10LPM)的临床相关范围内实现一致的药物吸入剂量。
上面讨论的方法、系统和装置是示例。一些实施例被描述为被描绘为流程图或框图的过程。尽管每一个可以将操作描述为顺序过程，但是许多操作也可以并行或同时执行。另外，可以重新安排操作的顺序。过程可以具有未包括在图中的附加步骤。而且，可以通过硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或其任何组合来实现该方法的实施例。当在软件、固件、中间件或微代码中实现时，可以将用于执行相关联的任务的程序代码或代码段存储在机器可读介质，诸如存储介质中。处理器可以执行相关联的任务。
应当注意，上面讨论的系统和装置仅旨在作为示例。必须强调的是，各个实施例可以视情况省略、替代或添加各种程序或组件。此外，关于某些实施例描述的特征可以在各种其他实施例中组合。可以以类似方式组合实施例的不同方面和元件。此外，应该强调的是，技术在发展并且因此，许多元件均是示例且不应被解释为限制本发明的范围。
在描述中给出了具体细节以提供对实施例的透彻理解。然而，本领域的技术人员将理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践实施例。例如，已示出公知的结构和技术，而无需不必要的细节，以避免模糊实施例。该描述仅提供了示例实施例，并且不旨在限制本发明的范围、适用性或配置。相反地，前面对实施例的描述将为本领域的技术人员提供用于实施本发明的实施例的使能描述。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在元件的功能和布置中进行各种改变。
上面讨论的方法、系统、装置、图和表是示例。各种配置可以视情况省略、替代或添加各种程序或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的不同的顺序执行方法，和/或可以添加、省略和/或组合各个阶段。此外，关于某些配置描述的特征可以在各种其他配置中组合。可以以类似方式组合配置的不同方面和元件。此外，技术在发展，并且因此许多元件是示例且不限制本发明或权利要求的范围。另外，本文讨论的技术可以用不同类型的情境感知分类器提供不同的结果。
虽然本文已经详细描述了所公开的系统、方法和机器可读介质的说明性和当前优选的实施例，但是应当理解，可以以其他方式不同的体现和采用本发明的构思，并且所附权利要求旨在被解释为包括这些变化，除非受到现有技术的限制。
除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与通常或常规理解的相同的含义。如本文所使用的，冠词“一”和“一个”指代物体的语法对象中的一个或多于一个(即，一个或至少一个)。作为实例，“一个元件”可以表示一个元件或多于一个元件。如本文所使用的，“约”和/或“近”在提及可测量值，诸如量、时间上的持续时间等时，包括与指定值有±20％或±10％、±5％或+0.1％的变化，因为这样的变化适用于本文所述的系统、装置、电路、方法和其他实施方式的背景。如本文所使用的，“基本上”在提及可测量值，诸如量、时间上的持续时间、物理属性(诸如，频率)等时，也包括与指定值有±20％或±10％、±5％、或+0.1％的变化，因为这样的变化适用于本文所述的系统、装置、电路、方法和其他实施方式的背景。如本文所使用的，包括在权利要求中，如在由“至少一个”或“一个或多个”开头的项目列表中所使用的“以及”指示可以使用所列项目的任何组合。例如，“A、B和C中的至少一个”的列表包括组合A或B或C或AB或AC或BC和/或ABC(即，A和B和C)中的任一个。此外，就可能多于一次地出现或使用项目A、B或C的程度而言，A、B和/或C的多次使用可以形成所设想组合的一部分。例如，“A、B和C中的至少一个”的列表还可以包括AA、AAB、AAA、BB等。
已经描述了几个实施例，本领域的技术人员将认识到，在不脱离本发明的精神的情况下可以使用各种修改、替代构造和等同物。例如，上述元件可以仅仅是更大系统的组件，其中其他规则可以优先于本发明的应用或以其他方式修改本发明的应用。此外，可以在考虑上述元件之前、期间或之后采取许多步骤。相应地，上面的描述不应被视为限制本发明的范围。
此外，当在本说明书和以下权利要求中使用时，词语“包括”、“包括”、“包含”、“含有”、“具有”、“包括”和“包括”旨在指定所陈述特征、整数、组件或步骤的存在，但其不排除一个或多个其他特征、整数、组件、步骤、动作或组的存在或添加。

Claims (28)

1.一种雾化装置，其包括：
具有第一端和第二端的气溶胶室；
定位在所述气溶胶室的所述第一端的气溶胶发生器，其中所述气溶胶发生器被配置为将一定体积的药物以至少0.1毫升/分钟的速率雾化成颗粒，所述颗粒具有小于约3μm的质量平均空气动力学直径(MMAD)；
邻近所述气溶胶室的所述第二端定位的患者接口；以及
呼吸适配器，所述呼吸适配器被配置为联接所述雾化装置与呼吸系统，以及经由流体通道将所述呼吸系统的气流的一部分分流至所述气溶胶室，其中：
所述气溶胶室被配置为混合所述气流的所述部分与来自所述气溶胶发生器的雾化表面活性剂，以随后经由所述患者接口输送至患者。
2.根据权利要求1所述的雾化装置，其中：
所述气溶胶发生器包括贮存器，其被配置为接收一定体积的液体表面活性剂以由所述气溶胶发生器雾化。
3.根据权利要求1所述的雾化装置，其中：
所述呼吸适配器包括分流机构，所述分流机构被配置为经由所述流体通道将所述气流的所述部分从所述呼吸系统分流至所述气溶胶室中。
4.根据权利要求3所述的雾化装置，其中：
所述气流的所述部分是呼吸流并且少于继续到达所述呼吸系统的呼气支路的空气量。
5.根据权利要求3所述的雾化装置，其中：
所述分流机构包括限定所述流体通道的至少一个挡板；以及
所述至少一个挡板被配置为经由所述流体通道将所述气流的所述部分分流至所述气溶胶室中并且将气流的额外部分从吸气支路分流至呼气支路。
6.根据权利要求5所述的雾化装置，其中：
所述至少一个挡板包括限定第一气道的第一挡板和限定第二气道的第二挡板。
7.根据权利要求6所述的雾化装置，其中：
所述第一气道设置在所述第一挡板的侧端；
所述第二气道设置在所述第二挡板的远侧边缘之外；以及
所述侧端和所述远侧边缘在不同的方向上延伸，使得所述呼吸流在多个方向上移动以通过所述第一挡板和所述第二挡板。
8.根据权利要求1所述的雾化装置，其还包括：
导管，所述导管被配置为将所述一定体积的药物输送至所述气溶胶发生器，其中：
所述导管的最远侧尖端具有直径；以及
所述导管的所述最远侧尖端定位在距网小于或等于所述直径的距离处。
9.根据权利要求1所述的雾化装置，其中：
所述气溶胶室通常是漏斗形的，使得所述第一端包括所述气溶胶室的宽部，并且所述第二端包括所述气溶胶室的窄部。
10.根据权利要求1所述的雾化装置，其中：
所述患者接口包括鼻塞。
11.根据权利要求1所述的雾化装置，其中：
由所述流体通道限定的流体路径与通过所述呼吸系统的流动路径的上游侧形成不大于90度的角。
12.根据权利要求1所述的雾化装置，其中：
所述呼吸适配器包括：
入口，所述入口被配置为与所述呼吸系统的吸气支路对接；以及
出口，所述出口被配置为与所述呼吸系统的呼气支路对接。
13.根据权利要求12所述的雾化装置，其中：
所述流体通道定位成使得所述呼吸流在所述患者的呼吸之间不会进入所述气溶胶室。
14.根据权利要求1所述的雾化装置，其还包括：
与所述雾化装置联接的流体供应线；以及
泵，所述泵被配置为经由所述流体供应线将所述一定体积的药物输送至所述雾化装置的贮存器。
15.根据权利要求1所述的雾化装置，其中：
所述药物包括表面活性剂。
16.一种雾化装置，其包括：
气溶胶室；
定位在所述气溶胶室的第一端的雾化发生器，其中所述气溶胶发生器被配置为将一定体积的药物以至少0.1毫升/分钟的速率雾化成颗粒，所述颗粒具有小于约3μm的质量平均空气动力学直径(MMAD)；
定位在与所述第一端相对的所述气溶胶室的第二端处的患者接口；
入口，所述入口被配置为与呼吸系统的吸气支路联接；
出口，所述出口被配置为与所述呼吸系统的呼气支路联接；以及
流体通道，所述流体通道联接所述气溶胶通道与所述入口和所述出口中的至少一个，其中：
所述流体通道被设置为使得所述气溶胶室与从所述入口通往所述出口的连续流隔离；以及
所述气溶胶室被配置为混合经由所述流体通道从所述呼吸系统接收的呼吸流与来自所述雾化装置的雾化药物。
17.根据权利要求16所述的雾化装置，其中：
所述气溶胶室通常是漏斗形的，使得所述第一端包括所述气溶胶室的宽部，并且所述第二端包括所述气溶胶室的窄部。
18.根据权利要求16所述的雾化装置，其中：
所述患者接口包括鼻塞或鼻罩。
19.根据权利要求16所述的雾化装置，其中：
由所述流体通道限定的流体路径与所述入口和所述出口中的至少一个的上游侧形成锐角，所述流体通道与所述入口和所述出口中的所述至少一个联接。
20.根据权利要求16所述的雾化装置，其中：
所述入口和所述出口被配置为将气体流从所述吸气支路指引至所述呼气支路，使得所述呼吸流不会在所述患者的呼吸之间进入所述气溶胶室。
21.根据权利要求16所述的雾化装置，其还包括：
与所述雾化装置联接的流体供应线；以及
泵，所述泵被配置为经由所述流体供应线将一定体积的液体药物输送至所述雾化装置的导管。
22.根据权利要求16所述的雾化装置，其中：
所述入口和所述出口一体形成。
23.一种向患者输送雾化药物的方法，其包括：
提供雾化装置，所述雾化装置包括：
气溶胶室；
呼吸适配器；
定位在与所述第一端相对的所述气溶胶室的第一端处的气溶胶发生器；以及
定位在所述气溶胶室的第二端处的患者接口；
对接所述患者接口与患者的气道；
对接所述呼吸适配器与呼吸系统；
当所述患者吸入时使用所述呼吸适配器将所述呼吸系统的气流的一部分分流至所述气溶胶室中；
将一定体积的液体药物供应至所述气溶胶发生器；
使用所述气溶胶发生器在所述雾化室内雾化所述一定体积的药物以按至少0.1毫升/分钟的速率生成具有小于约3μm的质量平均空气动力学直径(MMAD)的颗粒，所述颗粒与已被引入所述室中的所述气流混合；以及
经由所述患者接口将雾化药物与所述气流的所述混合物输送至所述患者。
24.根据权利要求23所述的向患者输送雾化药物的方法，其还包括：
使用一个或多个呼吸传感器感测所述患者的吸入。
25.根据权利要求24所述的向患者输送雾化药物的方法，其中：
基于所述感测到的所述患者的吸入触发对所述一定体积的液体药物的所述雾化。
26.根据权利要求23所述的向患者输送雾化药物的方法，其中：
所述气溶胶室通常是漏斗形的，使得所述第一端包括所述气溶胶室的宽部，并且所述第二端包括所述气溶胶室的窄部。
27.根据权利要求23所述的向患者输送雾化药物的方法，其中：
通过在所述患者接口处由所述患者的吸入创建的真空将所述气流抽吸至所述气溶胶室中。
28.根据权利要求23所述的向患者输送雾化药物的方法，其中：
所述呼吸适配器包括入口和出口；以及
所述气溶胶室经由流体通道与所述入口或所述出口中的至少一个联接，其中所述流体通道被设置为使得所述气溶胶室与从所述入口通往所述出口的连续流隔离。
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