通气设备和为患者通气的方法技术

一种通气设备(1)包括配置成连接至人类或动物患者(5)的呼吸系统的导管接口(12)、配置成经由导管接口(12)将空气输送到患者(5)的呼吸系统中的气流发生器(11)、与气流发生器(11)通信并且配置为控制气流发生器根据呼吸方案将空气输送到患者(5)的呼吸系统中的处理单元(3)、和用于致动患者(5)的膈肌的引发装置(2)。引发装置(2)与处理单元(3)通信。处理单元(3)配置为控制引发装置(2)以与呼吸方案配合地致动膈肌。

Ventilation equipment and methods of ventilating patients

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通气设备和为患者通气的方法
本专利技术涉及一种通气设备并且特别是涉及一种制造这样的通气设备的方法、为患者通气的方法和这样的通气设备的用途。
技术介绍
在医学中，经常需要为人类或动物患者通气以维持患者的生命机能，并且通常使用正压机械通气方法进行这种通气。因此，致动患者的膈肌以辅助通气可能是有益的。特别地，在医院的重症监护室中，期望致动被通气患者的膈肌，以防止膈肌失效的缺点。结果表明，在机械通气的前18-60小时内，隔肌纤维的萎缩已经发生，并且这段时间内，肌纤维横截面下降大于50％。因此，目的是在为患者提供人工通气的同时反复地致动膈肌，从而可以维持膈肌的功能，或者至少在撤机期间致动膈肌以支持独立呼吸功能的有效恢复。为了实现患者体内组织的这种致动，已知直接刺激组织或通过刺激神经系统的特定部分来间接致动组织。例如，可以通过直接向组织或与组织相关的神经提供电脉冲来致动作为肌组织的膈肌。更具体地，已知可以通过例如在患者的颈部水平上刺激膈神经来致动膈肌。在这种情况下，US2016/0310730A1描述了一种装置，该装置用于在从机械呼吸机(MV)接收通气支持的患者时减少因通气引起的膈肌停用。该设备包括第一和第二类型的电极阵列和至少一个控制器，该电极阵列包括配置为刺激患者的膈神经的多个电极，该控制器从至少两种不同的类型中识别电极阵列的类型，并且基于所识别的电极类型产生刺激信号来刺激患者的膈神经。这种基于电极的刺激对于患者的移动或重新定位不是十分可靠，并且可行的刺激深度可能受到骨骼或脂肪组织的明显限制。此外，据报道，电极刺激比电磁刺激使患者经受更多的痛苦。因此，需要一种系统，该系统允许更方便和有效的操作以及较少的刺激副作用。
技术实现思路
根据本专利技术，通过如独立权利要求1的特征所限定的通气设备、通过如独立权利要求29的特征所限定的制造通气设备的方法、通过由独立权利要求54的特征所限定的为患者通气的方法以及通过由独立权利要求76至78的特征所限定的用途来解决该需求。优选的实施例是从属权利要求的主题。在一方面，本专利技术是一种通气设备，其包括导管接口，气流发生器，处理单元和引发装置。导管接口配置成连接到人类或动物患者的呼吸系统。气流发生器配置成通过导管接口将空气输送到患者的呼吸系统中。处理单元与气流发生器通信并配置为根据呼吸方案控制气流发生器来将空气输送到患者的呼吸系统中。引发装置被实施为致动患者的膈肌。所述引发装置与所述处理单元通信，并且所述处理单元配置为控制所述引发装置以与所述呼吸方案配合地致动所述膈肌。与处理单元、气流发生器和引发装置结合使用的术语“与…通信”可涉及元件间的允许通信如传递或交换信息或数据的任何连接。这些元件可通过彼此有线或无线连接来进行通信。它们可以包括相应的适配器等。元件也可通过间接通信或同步来进行通信。例如，它们可以通过相关事件来触发，例如通过来自传感器的膈肌活动性反馈信号或通过定时触发。术语“呼吸方案”涉及随时间的吸气和呼气的序列。它可以是连续的，从而在它们之间具有相同的吸气、呼气和停歇的节奏。或者它可以是自适应的，以使吸气/呼气节奏和强度发生变化。呼吸方案还可包括气流发生器和/或引发装置的操作。特别地，呼吸方案可包括气流发生器向患者输送空气的顺序/序列以及它们之间的间歇。呼吸方案还可包括引发装置刺激膈肌的序列/顺序以及它们之间的间歇。所有这些序列/顺序或某些序列/顺序中的一部分可以同步。在这方面，术语“同步”可涉及许多同步方式，并且不限于两个活动的准确及时的同步。例如，两个活动可以在两个活动之间或在一个时间窗口内以正或负时移开始或结束。呼吸方案可规定引起患者通气的各种变型。例如，可规定引发装置在每个周期/循环中运行特定的时间并且可规定在引发装置开始运行之后的预定的时间间隔后加入该气流发生器。为此，呼吸方案优选地包括开始运行引发装置与开始运行气流发生器之间的时间间隔。这样，吸气可首先由引发装置启动，然后再由气流发生器辅助。当通气设备配备有一个或多个传感器构件(如下文更详细描述)时，可以在呼吸方案中规定由传感器构件所检测的触发事件。例如，这种触发事件可以是患者自发的膈肌致动或自发的吸气的检测。然后，呼吸方案可以规定在检测到触发事件时开始对引发装置的刺激。有利地，直接膈肌致动反馈的形式被用于这种触发。气流发生器的运行可以在引发装置开始运行之后的预定时间间隔后开始。或者，它可以在检测到另外的触发事件时开始。这种另外的触发事件可以是传感器构件检测到达到或没有达到特定的吸入体积、流量或压力。或者，它可以是对血液中的特定氧气压力值(pO2)或二氧化碳压力值(pCO2)或对任何其他合适的测量值的检测。在任何变型中，通气设备均可施加连续的基础空气压力来辅助呼吸，例如呼气末正压(PEEP)。这样的基础压力也可以在呼吸方案中规定。可以通过预测试患者的呼吸活动来初始地校准呼吸方案。特别地，这样的校准可以排除或包括任何主动的空气流的供给，但是当然排除对膈肌的刺激。这样，可以确定合适的或理想的体积和/或流量和/或压力和/或pO2和/或pCO2模式/图案(pattern)。该图案也可以称为“理想图案”。它的目标是通过操作通气设备(包括刺激膈肌)来再现的。呼吸方案的校准可以如下：(i)首先，当患者就位时，按照标准程序对患者进行机械通气。调整机械气流发生器的设置以实现足够的通气和充氧。(ii)在此阶段，个人或传感器构件监视由(ii-1)患者本人(在没有通气机支持的情况下的自发呼吸)、(ii-2)气流发生器、和/或(ii-3)两者之和(两者所得的和可能是目标值或理想图案)产生的分钟通气量/潮气量(TV)/随时间变化的流量(积分)/总压力。(iii)在开始吸气之前在典型地接近呼气阶段的末尾时的最小流量窗口中刺激膈神经并确定最佳刺激器设置如患者的个体频率-强度组合和刺激器定位，从而能在吸气时间内产生潮气量。(iv)经由传感器构件测量膈肌活动，例如测量TV/流量/其他传感器信号。(v)初始地以低空气流量供应方式同步运行气流发生器和引发装置，并通过气流发生器增加额外的流量/体积/压力，直到达到目标值或理想图案或其可选的/可调节的分数/份额。如果不需要大量的气流供应，则机械通气机可以以备用模式运行，以仅在丢失或未达到“理想图案”的事件中或期间支持通气，或者机械通气机可仅提供PEEP压力。引发装置可以被实施为直接地或经由神经系统来致动患者的膈肌或膈。该神经系统可以包括或者可以是单个或多个神经，例如特别是膈神经。因此，在许多应用中，重复刺激神经系统或神经特别是膈神经是有利的。处理单元可实施或配置成具有在计算设备上运行的适当的软件。它可以是单个实体，也可以是分散式组成部分的组合结构。例如，处理单元可以是在气流发生器和/或引发装置外部但与之连接的计算设备。或者，它可以位于气流发生器和/或引发装置中，并结合起来以执行所需功能。或者，它可以是外部计算设备与气流发生器和/或引发装置的组成部分的组合。通气设备允许在给患者通气的过程中经由膈神经协调膈肌的致动。特别地，当如本领域中已知的那样本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通气设备(1；10；18)，包括：/n导管接口(12；120；128)，其配置成连接到人类或动物患者(5；50；58)的呼吸系统；/n气流发生器(11；110；118)，其配置成经由所述导管接口(12；120；128)将空气输送到患者(5；50；58)的呼吸系统中；/n处理单元(3；30；38)，其与气流发生器(11；110；118)通信并且配置为根据呼吸方案控制该气流发生器以将空气输送到患者(5；50；58)的呼吸系统中；以及/n用于致动患者(5；50；58)的膈肌的引发装置(2；20；28)，其中，/n该引发装置(2；20；28)与该处理单元(3；30；38)通信，和/n该处理单元(3；30；38)配置为控制该引发装置(2；20；28)以便与该呼吸方案配合地致动膈肌。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180206 CH 00135/18;20180607 CH 00733/181.一种通气设备(1；10；18)，包括：
导管接口(12；120；128)，其配置成连接到人类或动物患者(5；50；58)的呼吸系统；
气流发生器(11；110；118)，其配置成经由所述导管接口(12；120；128)将空气输送到患者(5；50；58)的呼吸系统中；
处理单元(3；30；38)，其与气流发生器(11；110；118)通信并且配置为根据呼吸方案控制该气流发生器以将空气输送到患者(5；50；58)的呼吸系统中；以及
用于致动患者(5；50；58)的膈肌的引发装置(2；20；28)，其中，
该引发装置(2；20；28)与该处理单元(3；30；38)通信，和
该处理单元(3；30；38)配置为控制该引发装置(2；20；28)以便与该呼吸方案配合地致动膈肌。


2.根据权利要求1所述的通气设备(1；10；18)，其中，所述处理单元(3；30；38)包括输入接口，所述处理单元(3；30；38)配置为使得能经由所述输入接口输入所述呼吸方案。


3.根据权利要求1或2所述的通气设备(1；10；18)，其中，所述呼吸方案包括开始运行所述引发装置与开始运行所述气流发生器之间的时间间隔。


4.根据前述权利要求中任一项所述的通气设备(1；10；18)，其中，所述气流发生器(11；110；118)配置成通过根据所述呼吸方案施加将空气输送到患者(5；50；58)的呼吸系统中和允许从所述呼吸系统呼出空气的循环而经由所述导管接口(12；120；128)将空气输送到患者(5；50；58)的呼吸系统中。


5.根据权利要求4所述的通气设备(1；10；18)，其中，所述处理单元(3；30；38)配置为控制所述引发装置(2；20；28)以在所述呼吸方案的循环之间致动膈肌。


6.根据权利要求5所述的通气设备(1；10；18)，其中，所述处理单元(3；30；38)配置为控制所述引发装置(2；20；28)以在每一次所述呼吸方案的循环之一被开始之前恰好地致动膈肌。


7.根据权利要求4至6中任一项所述的通气设备(1；10；18)，其中，所述处理单元(3；30；38)配置为控制所述引发装置(2；20；28)以便与所述呼吸方案的吸气周期同步地致动膈肌。


8.根据前述权利要求中任一项所述的通气设备(1；10；18)，其中，所述气流发生器(11；110；118)包括：
吸气阀，其构造成允许经由所述导管接口(12；120；128)将空气输送到患者(5；50；58)的呼吸系统中；和
呼气阀，其构造成允许患者呼气，
其中，根据所述呼吸方案，所述吸气阀与所述引发装置的活动同步，所述呼气阀与所述引发装置的不活动同步。


9.根据前述权利要求中任一项所述的通气设备(1；10；18)，其中，所述引发装置(2；20；28)包括至少一个电极，所述至少一个电极配置成通过在所述处理单元(3；30；38)的控制下经皮地刺激膈神经来致动膈肌。


10.根据前述权利要求中任一项所述的通气设备(1；10；18)，其中，所述引发装置(2；20；28)包括具有线圈设计结构(211；2110；2118；2119)的电磁场发生器(21；210；218；219)，所述线圈设计结构构造成能产生具有目标形状的空间电磁场。


11.根据权利要求10所述的通气设备(1；10；18)，其中，所述引发装置(2；20；28)配置成在所述处理单元(3；30；38)的控制下通过所述空间电磁场刺激膈神经来致动膈肌。


12.根据权利要求10或11所述的通气设备(1；10；18)，其中，所述引发装置(2；20；28)包括保持所述电磁场发生器(21；210；218；219)的所述线圈设计结构(211；2110；2118；2119)的安装装置，该安装装置配置成将所述电磁场发生器(21；210；218；219)的线圈设计结构(211；2110；2118；2119)保持在患者(5；50；58)处。


13.根据前述权利要求中任一项所述的通气设备(1；10；18)，其中，所述引发装置(2；20；28)包括聚焦超声装置，以在所述处理单元(3；30；38)的控制下通过经皮刺激膈神经来致动膈肌。


14.根据前述权利要求中任一项所述的通气设备(1；10；18)，其中，所述引发装置(2；20；28)包括配置成经皮地致动膈肌的至少一个电极。


15.根据前述权利要求中任一项所述的通气设备(1；10；18)，其中，所述处理单元配置为与呼吸循环的每个吸气阶段的结束同步地停止所述引发装置(2；20；28)的活动。


16.根据前述权利要求中任一项所述的通气设备(1；10；18)，包括配置成检测膈肌的致动的传感器构件。


17.根据权利要求16所述的通气设备(1；10；18)，其中，所述传感器构件配置成触发所述引发装置(2；20；28)和所述气流发生器(11；110；118)。


18.根据权利要求16或17所述的通气设备(1；10；18)，其中，所述处理单元(3；30；38)配置为针对来自所述传感器构件的触发而以可调节的时间间隔来激活该引发装置(2；20；28)和该气流发生器(11；110；118)。


19.根据权利要求16至18中任一项所述的通气设备(1；10；18)，其中，所述处理单元(3；30；38)配置为在获得测量膈肌致动的传感器构件的信号特征后触发该引发装置(2；20；28)，以及在获得来自测量间接膈肌致动的传感器构件的信号特征后触发该气流发生器(11；110；118)。


20.根据权利要求16至19中任一项所述的通气设备(1；10；18)，其中，所述处理单元(3；30；38)配置为自动改变多个呼吸方案参数和/或所述空间电磁场的场强度和/或所述空间电磁场的斜坡持续时间和/或总气流持续时间和/或流场强度和/或呼气阶段持续时间。


21.根据权利要求16至20中任一项所述的通气设备(1；10；18)，包括校准单元，其中
所述引发装置(2；20；28)包括电磁场调节机构，该电磁场调节机构配置成自动调节由所述线圈设计结构(211；2110；2118；2119)产生的空间电磁场的位置，
所述处理单元(3；30；38)与所述引发装置(2；20；28)的传感器构件以及所述引发装置(2；20；28)的电磁场调节机构通信，
所述处理单元(3；30；38)配置为控制所述引发装置(2；20；28)的电磁场调节机构，以自动改变由所述引发装置(2；20；28)的线圈设计结构(211；2110；2118；2119)产生的空间电磁场的位置，
所述处理单元(3；30；38)配置为接收所述引发装置(2；20；28)的传感器构件在检测到膈肌致动之后发出的致动反馈信号，以及
所述处理单元(3；30；38)配置为控制所述引发装置(2；20；28)的电磁场调节机构以自动停止对由所述引发装置(2；20；28)的线圈设计结构(211；2110；2118；2119)产生的空间电磁场的位置的改变并自动停止对由所述引发装置(2；20；28)的线圈设计结构(211；2110；2118；2119)产生的电磁场的场强度的改变。


22.根据权利要求21所述的通气设备(1；10；18)，其中，所述电磁场调节机构配置为自动调节由所述线圈设计结构(211；2110；2118；2119)产生的电磁场的场强度，所述处理单元(3；30；38)配置为控制所述引发装置(2；20；28)的电磁场调节机构以自动改变由所述引发装置(2；20；28)的线圈设计结构(211；2110；2118；2119)产生的电磁场的场强度，所述处理单元(3；30；38)配置为控制所述引发装置(2；20；28)的电磁场调节机构以自动停止对由所述引发装置(2；20；28)的线圈设计结构(211；2110；2118；2119)产生的电磁场的场强度的改变。


23.根据权利要求16至22中任一项所述的通气设备(1；10；18)，其中，所述传感器构件包括流量传感器，所述流量传感器连接至所述导管接口(12；120；128)并配置为检测由膈肌的活动引起的空气流量变化。


24.根据权利要求23所述的通气设备(1；10；18)，其中，所述传感器构件的流量传感器与所述导管接口(12；120；128)成一体。


25.根据前述权利要求中任一项所述的通气设备(1；10；18)，其是单个组件。


26.根据前述权利要求中任一项所述的通气设备(1；10；18)，其中，所述引发装置(2；20；28)是电磁引发装置(2；20；28)。


27.根据权利要求24至26中任一项所述的通气设备(1；10；18)，其中，所述传感器构件包括压力传感器，所述压力传感器具有能连接至人体或动物体的呼吸系统的适配器，所述压力传感器配置成检测由膈肌的活动引起的压力变化。


28.根据前述权利要求中任一项所述的通气设备(1；10；18)，包括呼吸活动传感器，所述呼吸活动传感器布置为感测患者(5；50；58)的呼吸，其中，所述处理单元(3；30；38)配置为控制所述气流发生器，以在所述呼吸活动传感器未感测到患者(5；50；58)的充分呼吸时根据呼吸方案将空气输送至患者(5；50；58)的呼吸系统中，并且可选地，配置为控制所述引发装置(2；20；28)，以在所述呼吸活动传感器未感测到患者(5；50；58)的充分呼吸时与所述呼吸方案相配合地致动膈肌。


29.一种制造通气设备(1；10；18)的方法，包括：
将以下部分组装成通气设备(1；10；18)：
导管接口(12；120；128)，其配置成连接至人类或动物患者(5；50；58)的呼吸系统；
气流发生器(11；110；118)，其配置成经由所述导管接口(12；120；128)将空气输送到患者(5；50；58)的呼吸系统中；
处理单元(3；30；38)，其与气流发生器(11；110；118)通信并配置为控制所述气流发生器以根据呼吸方案将空气输送到患者(5；50；58)的呼吸系统中；和
所述通气设备(1；10；18)的用于致动患者(5；50；58)的膈肌的引发装置(2；20；28)，其中，所述引发装置(2；20；28)与所述处理单元(3；30；38)通信，以及
将所述处理单元(3；30；38)配置成控制所述引发装置(2；20；28)以与所述呼吸方案相配合地致动膈肌。


30.根据权利要求29所述的方法，其中，所述呼吸方案包括开始运行所述引发装置与开始运行所述气流发生器之间的时间间隔。


31.根据权利要求29或30所述的方法，包括为所述处理单元(3；30；38)提供输入接口，所述处理单元(3；30；38)配置成使得能经由所述输入接口输入所述呼吸方案。


32.权利要求29至31中任一项的方法，包括将所述气流发生器(11；110；118)配置成能通过根据所述呼吸方案施加将空气输送到患者(5；50；58)的呼吸系统中并允许从所述呼吸系统呼出空气的循环而经由所述导管接口(12；120；128)将空气输送到患者(5；50；58)的呼吸系统中)。


33.根据权利要求32所述的方法，包括将所述处理单元(3；30；38)配置成能控制所述引发装置(2；20；28)以在所述呼吸方案的循环之间致动膈肌。


34.根据权利要求33所述的方法，包括将所述处理单元(3；30；38)配置成能控制所述引发装置(2；20；28)来在每次所述呼吸方案的循环之一开始之前恰好地致动膈肌。


35.根据权利要求29至34中任一项所述的方法，其中，所述处理单元(3；30；38)配置为控制所述引发装置(2；20；28)以便与所述呼吸方案的吸气周期同步地致动膈肌。


36.根据权利要求29至35中任一项所述的方法，其中，所述气流发生器(11；110；118)包括吸气阀和呼气阀，所述吸...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·帕格，R·穆勒布鲁恩，
申请(专利权)人：斯蒂米特股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH