非介入式呼吸辅助装置及方法
【专利说明】非介入式呼吸辅助装置及方法
[0001 ] 本申请是申请号为201180047696.8、申请日为2011年10月4日、发明名称为“非介入式呼吸辅助装置”的专利申请的分案申请。
【背景技术】
[0002]本发明总体上涉及用于对患者(诸如婴幼儿等)产生并传送持续气道正压疗法或其他非介入式呼吸辅助的装置和方法。更具体地，本发明涉及具有降低的驱动压力需求和改进呼吸功的可变流量、鼻塞式持续气道正压系统、装置、和方法。
[0003]多年来，采用持续气道正压(CPAP，持续气道正压通气)疗法，对呼吸困难和/或机能不全的患者进行治疗。此外，CPAP疗法通过在呼气时防止肺部塌陷而在吸气时辅助肺部扩张，能够有利地帮助具有发育不全肺部的患者(特别是婴幼儿，尤其是早产儿或新生儿)。
[0004]—般而言，CPAP疗法需要在整个呼吸周期中向自然呼吸患者的肺部持续输送正压。可以使用多种患者接口装置例如气管导管或鼻套管等，将CPAP传送至患者。然而，对于婴幼儿，更希望使用非介入式患者接口装置，特别是经由患者鼻孔直接或间接与鼻腔气道接口的装置。这种系统通常称为鼻塞式持续气道正压(nCPAP)系统。
[0005]理论上，CPAP系统应该向患者气道传送恒定且稳定的压力(高于大气压力)。采用常规CPAP系统，将相对恒定且持续的气流(例如，空气、氧气等)传送进患者气道内，该气流通过对患者出气进行限制而在患者肺部内产生压力。不幸的是，这种持续流动会对患者的呼吸同步产生不良影响。更具体地，患者需要克服进气进行呼气，从而增加了患者的呼吸功。可以采用控制阀来更好地调节患者呼吸周期中的吸气阶段和呼气阶段(例如，控制流入系统的气体和/或改变对系统流出物的限制程度)。然而，对于很多患者，特别是婴幼儿，由于患者所需呼吸功非常高，使得该方法并不令人满意。也就是说，控制阀系统本质上不可能正确地复制患者经历的实际呼吸周期，使得始终需要患者克服进气的动量以及克服一个或多个控制阀的阻力进行呼气。对于具有发育不全肺部的婴幼儿，即使所需呼吸功略微增加，也会致使CPAP系统处于不能实现的问题。
[0006]近年来，nCPAP系统得以发展，其结合了可变流动概念，该可变流动概念与单独的通道用于患者吸入气体和患者呼出气体相联合。当患者吸气时，进气选择阻力最小的路径并被引导至患者气道。呼气时，气体再次选择阻力最小的路径并自排气口流出，从而降低呼吸的呼气阶段中的阻力。例如，可从加利福尼亚州圣地亚哥的CareFus1n ,Inc.获得的Infant Flow?系统包括可变流动CPAP发生装置(或“CPAP发生器”)，该可变流动CPAP发生装置使送入气体的方向随着婴幼儿的呼吸模式而改变，同时在整个呼吸周期中保持接近恒定的压力。Infant Flow CPAP发生器将送入气体转换为喷射气流(对每个鼻孔提供一束喷射气流)，根据已知的物理原理，气体喷射的动量在患者肺部内建立正压。为调节来自患者的呼气流动，Infant Flow CPAP发生器依靠制造者文献列出为“气流切换(fluidic flip)”的效果。来自患者的呼出气流对进入的喷射气流流动施加压力。理论上，由于柯恩达效应(Coanda effect)，呼出气流引起喷射气流流动偏转，从而引发该进入喷射流动进行气流翻转。结果，喷射气流和呼出气流易于行进至排气口，从而减少患者所需呼吸功。虽然很有希望，但是，在该装置中产生的喷射气流具有相对高的动量，患者特别是婴幼儿的呼气呼吸不容易克服此动量。此外，必须向这些和其他可商购的可变流动CPAP发生器施加一定等级的驱动气体压力以产生治疗学CPAP等级，而这样的驱动气体压力等级并没有充分低到允许使用普通的换气器。由此，反而还是需要专用的高压流体驱动器。
[0007]考虑到上述内容，存在改进nCPAP系统、装置和方法的需求。
【发明内容】
[0008]根据本发明原理的一些方面涉及用于辅助患者呼吸的鼻塞式持续气道正压(nCPAP)装置。该装置包括发生器本体，该发生器本体形成有入口、腔室、以及第一流路和第二流路。入口构造为用于与加压气体源流体连接。腔室与入口流体连接。第一流路和第二流路与腔室流体连接，以及，第一流路和第二流路各自包括喷嘴、通道、以及开口。喷嘴限定有入口端和出口端，入口端与腔室流体连接。出口端与入口端相对，出口端的直径小于入口端的直径，以及，出口端适合于向通道中射出气体喷射气流。通道具有或限定有喷嘴侧和鼻孔或患者侧，喷嘴侧与喷嘴的出口端流体连接，鼻孔或患者侧与喷嘴侧相对，并用于与患者鼻孔接口。各通道形成有斜面特征，该斜面特征具有倾斜区域(上倾区域，斜坡区域)和下降区域，倾斜区域从开口位置在患者侧方向延伸，下降区域从倾斜区域向患者侧延伸。在一些实施例中，斜面特征促进喷射气流流动模式，该模式从通道内部快速切换至开口。例如，下降区域有利于在操作的呼气阶段通过呼出气流使喷射气流转向，以及，倾斜区域任选地有利于在操作的吸气阶段使喷射气流返回通道内。口(port)对大气开放，以及，在位于喷嘴侧和患者侧之间的位置处，该口与通道流体连接。在使用中，经由入口传送至腔室的加压气体由喷嘴转换为固定流动喷射气流，在各通道中产生CPAP。此外，发生器本体在呼吸的吸气阶段建立吸气流动模式，并在呼吸的呼气阶段建立呼气流动模式。采用呼气流动模式，来自各通道患者侧的呼出气体由斜面特征引导，以使喷射气流流动的至少一部分朝向对应口转向，并从对应口排出。本发明的发生器本体适宜地要求降低的入口压力或驱动压力以实现期望治疗学CPAP等级，和/或，减少了患者的总加呼吸功。
[0009]根据本发明原理的另外一些方面涉及鼻塞式持续气道正压(nCPAP)系统，其包括发生器本体、患者接口件、以及气体源。发生器本体限定有入口、腔室、以及第一流路和第二流路。腔室与入口流体连接，以及流路与腔室流体连接。各流路包括喷嘴、通道、以及口。喷嘴在腔室中产生得自加压气体的喷射气流，并将喷射气流引导进通道的喷嘴侧。口对大气开放，以及，在位于通道的喷嘴侧和相对患者侧之间的位置处，该口与通道流体连接。患者接口包括分别与通道患者侧流体连接的第一叉和第二叉，并构造为与患者鼻孔流体连接。最后，气体源与发生器本体的入口流体连接，并提供加压气体的持续流动。在将接口件连接至患者鼻孔以及将气体源连接至入口后，由对应的喷嘴在各通道中建立固定量的喷射气流流动。喷射气流的动量将CPAP传送至患者。在操作的吸气阶段，在需要时，环境空气经由对应的口掺入传送至患者鼻孔的喷射气流中。在呼气阶段，来自患者鼻孔的呼出气体使来自喷嘴的喷射气流流动转向，并经对应的口排出。在一些实施例中，该系统构造为，在气体源传送不大于25厘米水柱的驱动压力的条件下，提供5厘米水柱的CPAP等级和对于9mL潮气量的患者不大于140mJ/L的总加呼吸功。在这些较低压力操作条件下，气体源可以为普通的换气器。
[0010]根据本发明原理的另外一些方面涉及对患者建立和传送持续气道正压的方法。该方法包括流体连接发生器本体与患者鼻孔。发生器本体形成有第一流路和第二流路，各回路包括喷嘴、通道、以及口。通道包括第一斜面区域和第二斜面区域。在位于喷嘴出口端和通道的患者侧之间的位置处，口将通道与环境空气流体连接。以驱动压力将来自加压气体源的气体迫压至各喷嘴的入口端。来自各喷嘴的喷射气流经由通道被引向患者鼻孔，以在患者气道中建立持续气道正压。在患者呼气周期中，由第二斜面区域对呼出的气体进行引导，以使喷射气体朝向该口转向，在该口处，喷射气体从发生器本体排出。在一些实施例中，驱动压力不大于110厘米水柱，以及，所建立的持续气道正压等级为20厘米水柱。在另一些实施例中，驱动压力不大于25厘米水柱，所建立的持续气道正压为5厘米水柱，以及，在吸气和呼气周期中对于24mL潮气量的患者的总加呼吸功不大于200mJ/L。
【附图说明】
[0011]图1是方块图，示出根据本发明原理的包括nCPAP装置的鼻塞式持续气道正压系统的一个实施例；
[0012]图2A是根据本发明原理并与图1的nCPAP装置联用的发生器本体的轴测图；
[0013]图2B为图2A所示发生器本体的轴测截面图；
[0014]图2C是图2A所示发生器本体的纵向截面图；
[0015]图3是图2A所示发生器本体的内部流体体积的轴测模型；
[0016]图4A是图2A所示发生器本体的截面图，并示出在操作的吸气阶段的流体流动；
[0017