闭路混合气体输送系统和方法技术方案

本公开涉及经由气体再循环回路向患者提供混合气体吸入物的系统和方法。气体再循环回路从患者接收具有第一二氧化碳浓度的第一混合气体呼出物，一个或更多个二氧化碳去除设备排出具有比第一二氧化碳浓度更低的第二二氧化碳浓度的第二混合气体呼出物。第二混合气体呼出物与混合气体供应物结合以提供混合气体吸入物。混合气体供应物包括第一气体和第二气体。混合气体供应物是压力和流量控制的，以产生具有以限定体积流速输送给患者的限定成分的混合气体吸入物。第一气体可以包括包含氧气的气体，第二气体可以包括包含稀有或惰性气体和氧气的气体混合物。和氧气的气体混合物。和氧气的气体混合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】闭路混合气体输送系统和方法


[0001]本公开涉及用于减轻诸如慢性阻塞性肺部疾病(chronic obstructive pulmonary disease,COPD)等肺部疾病的症状的系统和方法。

技术介绍

[0002]慢性阻塞性肺部疾病(COPD)是一种慢性的、缓慢进行性的紊乱，其特征是气流阻塞(与异常气道炎症相关)和气道重塑。COPD症状可表现为气道组织损伤。气流限制是缓慢进行的，导致呼吸困难和体育锻炼能力的限制。然而，损害并不局限于肺部，因为COPD患者发生包括心血管疾病在内的系统性衰竭的风险也更高。
[0003]COPD的临床表现可以在严重程度上从没有缺陷的单纯慢性支气管炎到患有慢性呼吸衰竭的严重缺陷状态有所不同。COPD的诊断通常由症状提示，但该诊断通常仅通过定量测量来确定，优选地使用肺活量测定法。
[0004]COPD是全球第四大死亡原因，也是唯一一种死亡率不断上升的重大疾病。据估计，到2020年，世界人口中只有缺血性心脏病和脑血管疾病的死亡率会更高。在过去几年中，患病率和住院率急剧上升。根据来自美国国立卫生研究院(National Institute of Health,NIH)的统计数据，美国有1200万成年人被诊断患有COPD，并且每年有12万人死于COPD。美国还有1200万成年人被认为患有未确诊的COPD。COPD每年有150万急诊室就诊人次，以及70多万住院人次，2001年美国医疗系统的估计成本超过321亿美元。女性的COPD死亡率稳步上升。如今，每年死于COPD的女性比男性更多。
[0005]现有信息匮乏，公众对COPD的认识极低。几乎没有有效的替代治疗方法。认识的缺乏和该疾病的隐蔽性是导致COPD诊断率低的主要促成因素。由于该疾病的症状发生在中年时，许多患者将例如运动时呼吸急促等症状误认为是年龄大。吸烟者是COPD患者的大多数，他们通常也将诸如慢性咳嗽等症状误认为是由于吸烟引起的，而不是严重潜在问题的迹象。
[0006]NIH所支持的夜间氧疗法试验表明，长期接受氧疗法的晚期COPD患者寿命更长。美国国家心肺血液研究院和医疗保险与医疗补助服务中心所赞助的临床试验正在调查氧气治疗对提高患有中度COPD的患者的寿命预期的有效性。
[0007]Heliox是一种由氦气(He)和氧气(O2)的混合物组成的呼吸气体。Heliox产生的气道阻力比空气更小，使肺部通气所需的机械能也更少，从而减少了呼吸功(Work of Breathing,WOB)。虽然单独使用氧气可以减少呼吸急促，但heliox减少呼气期间肺部的阻力，从而允许COPD患者呼出更多的空气。这意味着肺部可以更好地清除来自体内的二氧化碳。根据随机交叉试验的结果，氦气和氧气的组合改善患有COPD的患者的步行距离。Wedzicha，《美国呼吸与危重症医学杂志》，173(8)：825
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826(2006)(Wedzicha,American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine,173(8):825
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826(2006))。在另一项规模较小的研究中，与那些在室内呼吸空气的人相比，在运动期间给予heliox允许让肺部吸入更大量的空气，并降低呼吸短促评分。Heliox诱导了一种过度换气的状态，这降低
了所研究患者血液中的二氧化碳水平，增加运动能力。参见Palange等人《应用生理学杂志》，97:1637
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1642(2003)(Palange et al.,J Appl Physiol,97:1637
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1642(2003))。
[0008]自20世纪30年代以来，尽管已经知道了heliox的医疗用途，但它通常只在诸如医院或现代呼吸专科中心等环境试行。这些环境中所使用的系统依赖于有创呼吸机系统或无创开路呼吸系统来输送heliox。然而，开路呼吸系统在输送heliox方面效率低下，因为气体的一部分在到达患者肺部之前逃逸到大气中，而氦气在呼气时流失到大气中。这导致24小时的治疗需要多达四个至六个全尺寸的heliox罐。氦气比氧气贵13倍多。因此，目前的heliox治疗对许多患者来说是不方便的，并且成本高昂。
[0009]闭路呼吸装置已被开发用于在诸如去污、城市搜救或生物危害情况等潜在危险条件下需要完全呼吸保护的应用。所呼出的二氧化碳通常通过成一直线的二氧化碳洗涤设备去除。这些系统通常只输送纯氧气或标准型或增强型呼吸空气混合物，类似于水肺潜水期间所使用的系统。目前可用的闭路呼吸装置没有被配置为调节heliox的混合物。此外，目前的闭路呼吸装置只能在有限的持续时间(例如4个小时或更少)内工作。因此，目前的闭路呼吸装置不适合长期(即过夜)使用。
[0010]闭路内的氧气量由标准的成一直线的调节器和/或罐调节器调节，成一直线的调节器和/或罐调节器在使用前或使用期间手动地调节。因此，用户必须有意识才能操作呼吸装置。替代地，对于正在睡觉或无意识的个人，通常有在混合气体输送系统的使用方面受过培训的服务员。
附图说明
[0011]随着以下详细描述的进行，并且参考附图，所要求保护的主题的各种实施例的特征和优点将变得显而易见，其中，相同的标记表示相同的部分，并且其中：
[0012]图1A是根据本文所述的至少一个实施例的示例性混合气体输送系统的示意图，该系统包括独立的(self
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contained)、气动致动的混合气体再循环系统、供气系统和向患者提供吸入物的呼吸回路，混合气体再循环系统用于降低从患者接收的呼出物中的二氧化碳的浓度，并且将呼出物的至少一部分作为吸入物再循环给患者，供气系统包括至少第一储气库和第二储气库；
[0013]图1B是根据本文所述的至少一个实施例的示例性混合气体输送系统的示意图，该系统类似于图1A中所描绘的混合气体输送系统，但其中使用诸如处理器电路等控制电路来监测和/或控制混合气体再循环系统的操作；
[0014]图2A是根据本文所述的至少一个实施例的可更换第一模块的示意图，该可更换第一模块包括气体再循环回路，在气体再循环回路中，为每个新患者更换所描绘的部件；
[0015]图2B是根据本文所述的至少一个实施例的图2A中所描绘的可更换第一模块的外部正视图；
[0016]图2C是根据本文所述的至少一个实施例的示例性透明面板的细节图，该示例性透明面板允许对一个或更多个体积流量设备的充气进行视觉确认；
[0017]图3A是根据本文所述的至少一个实施例的系统的示意图，其中图2A
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图2C中所描绘的单次使用或可更换的第一模块操作上耦接至多次使用的第二模块，该多次使用的第二模块包括仪器、气体混合和流量控制设备以及一个或更多个减压设备，以手动地和/或气动
地控制气体再循环回路的操作；
[0018]图3B是根据本文所述的至少一个实施例的另一系统的示意图，其中第二模块包括本地控制电路和本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种混合气体再循环系统，包括：气体再循环回路，包括：第一连接部，用于接收来自患者的第一混合气体呼出物，所述第一混合气体呼出物具有第一浓度的二氧化碳；二氧化碳去除设备，用于去除从所述患者接收的第一呼出物中存在的二氧化碳的至少一部分，以提供具有比第一体积浓度更低的第二体积浓度的二氧化碳的第二混合气体呼出物；混合器，用于将第二呼出物与包括第一气体和第二气体的混合气体供应物的体积控制流速相结合，以提供体积馈送速率在限定范围内的混合气体吸入物；过压保护设备，流体地耦接至所述气体再循环回路；真空保护设备，流体地耦接至所述气体再循环回路；体积流量设备，用于测量供应给所述患者的所述混合气体吸入物的体积；以及第二连接部，用于将所述混合气体吸入物供应给所述患者；第一气体入口，用于接收具有第一成分的第一气体的调节供应；第二气体入口，用于接收具有第二成分的第二气体的调节供应，所述第二成分不同于所述第一成分；第一仪器，流体地耦接至所述气体再循环回路，以测量所述混合气体吸入物的一个或更多个物理参数；以及第二仪器，流体地耦接至所述气体再循环回路，以测量所述混合气体吸入物的一个或更多个组成参数。2.根据权利要求1所述的系统，还包括至少一个气体入口连接，用于接收所述第一气体或所述第二气体中的至少一个。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述至少一个气体入口连接包括氧气入口连接。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述至少一个气体入口连接还包括稀有气体混合物入口连接或惰性气体混合物入口连接中的至少一个。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述稀有气体混合物入口连接包括Heliox气体入口连接。6.根据权利要求2所述的系统，其中，所述稀有气体混合物入口连接包括氧气/稀有气体混合物入口连接。7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述氧气/稀有气体混合物入口连接包括氧气/Heliox混合物入口连接。8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述过压保护设备包括呼气末正压PEEP阀。9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述真空保护设备包括呼气末正压PEEP阀。10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二仪器包括一个或更多个仪器，用于测量所述混合气体吸入物中的所述第一气体或所述第二气体中的至少一个的体积浓度。11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述体积流量设备包括从远离所述混合气体再循环系统的一个或更多个位置可见的呼吸袋。12.根据权利要求11所述的系统，还包括用于量化所述呼吸袋中存在的所述混合气体吸入物的体积的刻度。
13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一连接部和所述第二连接部包括单个双支路电路连接器。14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述气体再循环回路还包括流体地耦接至所述双支路电路连接器的热湿交换器HME。15.根据权利要求1所述的系统，其中，所述混合气体再循环系统包括模块化系统，所述模块化系统包括：至少一个第一耦接部，用于接收所述第一气体或所述第二气体中的至少一个；第二耦接部，用于将所述气体再循环回路流体地耦接至所述第一仪器；以及第三耦接部，用于将所述气体再循环回路流体地耦接至所述第二仪器。16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述气体再循环回路还包括流体地耦接至所述至少一个第一耦接部的第一生物HEPA过滤器。17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述气体再循环回路还包括第二生物HEPA过滤器，所述第二生物HEPA过滤器在所述体积流量设备附近成一直线地、流体地耦接。18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述气体再循环回路还包括流体地耦接至所述第二耦接部的第三生物HEPA过滤器。19.根据权利要求1所述的系统，其中，所述气体再循环回路还包括第一回流防止设备，所述第一回流防止设备与所述第二连接部成一直线设置，以防止气体从所述患者回流到所述气体再循环回路。20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述气体再循环回路还包括第二回流防止设备，所述第二回流防止设备与所述第一连接部成一直线设置，以防止所述第一混合气体呼出物从所述闭环气体再循环系统回流到所述患者。21.根据权利要求1所述的系统，还包括控制电路，用于：从所述第一仪器接收一个或更多个输入信号，所述一个或更多个输入信号包括指示所述吸入物到所述患者的体积流速的信息；以及产生控制输出信号，以调节到所述气体再循环回路的所述第一气体或所述第二气体中的至少一个的流量，以将到所述患者的所述混合气体吸入物的体积流速维持在所述限定范围内。22.根据权利要求1所述的系统，其中，所述气体再循环回路还包括流体地耦接至所述气体循环回路的端口，所述端口用于接收一种或更多种治疗材料，以经由所述混合气体吸入物引入到所述患者。23.根据权利要求1所述的系统，还包括设置在所述第一气体入口和所述混合器之间的弹簧加载放气阀。24.一种混合气体再循环系统，包括：具有外表面的壳体，所述外表面包括透明面板，所述透明面板设置在所述外表面的至少一部分中，所述壳体包括内部空隙空间；气体再循环回路，至少部分地设置在所述壳体内，所述气体再循环回路包括：第一连接部，用于接收来自患者的第一混合气体呼出物，所述第一混合气体呼出物包括第一浓度的二氧化碳，所述第一连接部设置在所述壳体的外表面上；二氧化碳去除设备，用于去除所述第一混合气体呼出物中所包括的二氧化碳的至少一
部分，以提供包括比所述第一浓度更低的第二浓度的二氧化碳的第二混合气体呼出物，二氧化碳去除子系统至少部分地设置在所述壳体内；至少一个气体入口，用于接收第一气体和第二气体中的至少一个，所述至少一个气体入口设置在所述壳体的外表面上；混合器，用于将所述第二混合气体呼出物与包括所述第一气体和所述第二气体的混合气体供应物混合，以提供混合气体吸入物，所述混合气体吸入物到所述患者的体积流速在限定范围内，所述混合器至少部分地设置在所述壳体内；过压保护设备，流体地耦接至所述气体再循环回路并且至少部分地设置在所述壳体内；真空保护设备，流体地耦接至所述气体再循环回路并且至少部分地设置在所述壳体内；以及第二连接部，用于向患者供应所述混合气体吸入物，患者供应连接设置在所述壳体的外表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：曼纽尔，
申请(专利权)人：赛欧克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：