用於輔助患者呼吸的方法和裝置以及氣管假體和導管的製作方法
2023-04-29 02:58:51
專利名稱：用於輔助患者呼吸的方法和裝置以及氣管假體和導管的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於輔助患者呼吸的方法和裝置以及為此所使用的氣管假體和導管。
背景技術：
為了使身體能夠吸入氧氣並呼出二氧化碳，呼吸支氣管系統的兩個部分必須都正常工作。肺作為氣體交換器官，而呼吸泵作為通氣器官將空氣送入肺中並輸送出來。大腦中的呼吸中樞、中樞和末梢神經、胸部的骨骼和呼吸肌肉組織以及通暢穩定的呼吸道都屬於呼吸泵的正常功能。在生某些疾病時呼吸泵經受長期的超負荷或者衰竭。典型的病例是肺氣腫，其橫膈膜平坦，沒有收縮能力。在患肺氣腫時，呼吸道通常都極其鬆弛、萎縮。橫膈膜平坦、過度伸展的後果是使患者的吸氣不夠深。此外，患者還由於萎縮的呼吸道而不能足夠地呼氣。這導致供氧不足造成的呼吸不足，並且血液中的二氧化碳升高，也就是所謂的換氣不足。通常通過呼吸機來進行對於吸氣虛弱的處理。所謂的家內吸氧是一種人工供吸氧，用於支持呼吸泵或者完全地使呼吸泵卸荷。該供吸氧可通過一個軟管和一個鼻面罩或者口 /鼻面罩非侵入式地 (nicht-invasiv)實現，患者可以根據需要自己戴上或者取下該面罩。不過，患者的自由呼吸和講話因此受到妨礙。此外，還可以將一個封閉的氣管插管放入氣管中去。這樣也同樣導致患者不再能講話。在侵入式供吸氧中，通常是通過一個氣管開孔來實現這一點的。在此，它是通過手術在氣管上開設的開口。通過該開口將一個手指粗的、具有一個阻塞氣囊 (Blockungsballon)的導管插入氣管中，並且將其連接到一個呼吸機上。這樣實現了足夠深的呼吸，但是也妨礙了患者講話。除了供吸氧外還有通過更細的導管進行的經氣管的供氧。 相應的建議在US-A-5 181 509或者US-A-5 279 288中給出。按照這種方式，以固定設置的頻率用連續的氣流給患者供應高劑量的氧氣。通過一個節流裝置來手動調節氧氣流。不可能達到與患者的自然呼吸過程適配。呼吸不能加深。伸入到氣管之中的導管端部還會導致發炎及周圍組織的局部創傷，其方式是它會由於呼吸運動撞擊氣管或者通過噴射氣流使周圍的組織發乾。此外，還已知所謂的「Montgomery-T型小管」，它被置入氣管內。這樣，患者可以通過T形件向外引出的腿獲得氧氣。此外，患者還可以在需要時自己吸排分泌物。患者可以自由呼吸並在前部的腿封閉時可講話，但是，通過「Montgomery-T型小管」進行供吸氧卻是不可能的，因為導入的空氣向上偏移進入到口腔或咽喉腔內。
發明內容
以現有技術為基礎，本發明的任務是提供一種改善效率的、用於輔助患者呼吸的方法及一種實現此方法的裝置，該裝置也可以由患者隨身攜帶並且在使用上安全可靠。此外，本發明的目的還在於提供一種氣管假體和一種導管，它們能夠實現與患者的自主呼吸同步的輔助呼吸，而且不影響講話能力。本發明的方法部分的解決方案在於具有權利要求1所給出的措施的方法。根據該方法，通過傳感器檢測患者的自主呼吸並且在吸氣過程結束時對肺供給一附加的氧氣量。這可以是以氧氣脈衝的形式通過一個噴射導管由氧氣儲存器給出。這裡， 輔助呼吸與患者的自然呼吸實現同步。這樣，因呼吸泵超負荷或者衰竭而減弱的呼吸深度得到補償。通過額外的氧氣量將呼吸維持在足夠的水平上。避免了供氧不足及血液中二氧化碳的升高。合乎目的的是，如權利要求2所設計的那樣，額外的氧氣量在25ml至150ml之間。根據需要，可以選擇性地通過一個逆流來阻制患者的呼氣過程。如果患者的呼吸道已經萎縮了，即在呼氣過程的瞬間癟下去，這樣，會極大地阻止呼氣過程，那麼上述方式是值得推薦的。上面的問題通過權利要求3的措施來避免，其方式是在呼氣期間，施加一個逆流，由此使呼吸道保持敞開並且避免呼吸道萎縮。對於本發明所面對的問題的一種具體的解決方案可在具有權利要求4所述特徵的裝置中看到。它設置有一個可以連接到一個氧氣源上去的氧氣泵和氣管假體，它們通過一個導管可以在需要時在使用另一輸送軟管的情況下來進行連接。導管的出流側的端部對氧氣流產生噴嘴特性的效果。這一點可以諸如通過橫截面的減小來實現。原則上導管的端部也可以裝備一個噴射噴嘴。此外，還設置有傳感器來檢測患者的自主呼吸，這些傳感器與一個用於起動氧氣泵的控制單元相連接。氣管假體具有一個管狀的(tubulaer)支承體，後者具有一個用於導管的接頭。支承體和集成的導管被這樣定尺寸，使得患者能夠無障礙地自由呼吸和講話。主呼吸是通過氣管假體的較大的內腔實現的。自主呼吸、咳嗽和講話不受阻礙。此外，在支承體上設置有至少兩個屬於該裝置的傳感器。氣管假體植入患者的氣管內。通過一個小的氣管切口為導管制造出朝外的入口。 導管可以通過接頭用一個端部直接插到支承體中。也可以從外部通過一個接合裝置將導管與接頭連接起來。這些傳感器用來檢測患者的自主呼吸。可以使用不同類型的呼吸傳感器，如呼吸氣流傳感器或者壓力傳感器。特別有利的是熱敏電阻。它是具有依賴於溫度的電阻的半導體元件。利用電阻的溫度依賴特性來檢測吸氣和呼氣過程，因為氣管中由肺呼出的空氣自然地比吸入的空氣熱一些。根據權利要求5所述特徵，以有利的方式在支承體的內壁上固定一個傳感器。另一個傳感器設置在支承體的外壁上或者嵌入支承體本身中。通過一個橋式電路來完成處於內側和外側的傳感器所獲得的測量值之間的差別的補償。通過這種雙重設置能夠補償環境因素的影響，如溫度的波動等。根據權利要求6所述的特徵，導管的處於支承體內的端部被基本上平行於其縱軸線地彎轉並且在端側裝備有一個噴射噴嘴。在此，它也可以是一個單獨的噴嘴。但是，該噴射噴嘴也可以以一個橫截面收縮結構的形式構型在導管的端部上。這樣就可以將通過導管導入的空氣或者氧氣流向著肺部的方向引導，確切地說，呈現層流形式。阻止了氧氣偏出進入口腔或咽喉腔。接收導管端部或者說端部件的支承件避免了周邊組織的脫水發乾。此外， 也避免了氣管及周邊組織例如因導管端部的運動造成創傷。合乎目的的是，氧氣泵構造成活塞泵。尤其是使用具有雙向作用的活塞或者可移動的膜片的缸。這樣的氧氣泵的突出特點是其結構緊湊。此外，還能夠對輸出的氧氣量進行可靠的調節，確切地說，不僅用於吸氣過程的輔助，而且用於呼氣過程的輔助。因為每次噴射行程的最大空氣量是通過缸的尺寸限定的，因此，可以避免肺的過度膨脹及由此導致的壓力創傷。在本發明的裝置的範圍內，可以使用兩個導管，其中，一個噴射導管設計用於輔助吸氣過程，而另一個導管用於實現對呼氣過程的有目的的阻制。當然也可以將一個導管構造成雙內腔式的，如權利要求8所設計的那樣。通過雙內腔的導管，提供了分開的通道，以在吸氣過程和呼氣過程中供應氧氣。如果設置另外的呼吸傳感器，則實現裝置的可靠性的提高。這裡指的是用來檢測患者的自主呼吸的傳感器。它們例如可固定在患者的胸腔上，從而能夠通過測量胸腔阻抗 (Thoraximpedanz)來監視自主呼吸。也可以考慮在患者的口部或者鼻部測量聲音或者氣流。通過在一個調節一控制單元中對所接收的、來自氣管和其它呼吸傳感器的信號的調整， 以及對氧氣泵的相應控制，來實施吸氣或呼氣的輔助。額外的呼吸傳感器保證冗餘的實施並有貢獻於裝置的可靠性。根據權利要求10，對於根據本發明的氣管假體要求一個獨立的保護。它具有一個管狀的支承體，後者具有一個用於導管的接頭，其中，在支承體上至少設置兩個傳感器。該氣管假體的特點是利用它可以測量患者的呼吸。這樣，能夠實現外部的輔助呼吸與患者的自身呼吸的同步化。一個傳感器以有利的方式固定於支承體的內壁上(權利要求11)。在本發明的範圍內，熱敏電阻被認為是特別合適的。通過將熱敏電阻組合在一個橋式電路中，可以對處於內部和外部的熱敏電阻之間的溫度實現補償。橋式電路中傳感器的這種雙重設置補償了外部環境的影響，比如溫度的波動或者由分泌物造成的影響，後者粘附於內部傳感器上並且造成局部的冷卻或者變熱。此外，根據權利要求12，有利的是使導管端部在支承體內平行於其縱軸線地導入。 這樣，就實現了氧氣流向著支氣管部分的方向的定向地供應，確切地說，以層流的流動關係供應。此外，根據權利要求13，對於導管要求獨立的保護，在其出流側上至少固定了一個傳感器。合乎目的的是，在這裡設置兩個傳感器，以便能夠在一個橋式電路中進行測量值差別的補償。這樣的導管可以從外部插入到支承體內。這樣的支承體中可以例如是公知的 "Montgomery-Τ型Ment」。通過T形件的可以從外部觸及的支腿將導管導入，從而通過它來輔助呼吸。根據權利要求14所述的特徵，導管的端部具有一個噴射噴嘴。如上已述的那樣， 它可以例如通過端部的橫截面收縮結構來構成。但是，也可以是一個獨立的噴射噴嘴。優選導管的端部彎曲狀地構造，如權利要求15所設計的那樣。這樣，插入到氣管或支承體中的端部自動地向著支氣管部分的方向地平行於支承體的縱軸線地定向。
以下藉助於所附的附圖對本發明進行詳細描述。圖示為圖1患者的上身，攜帶著一個根據本發明的、用於輔助呼吸的裝置；圖2肺氣腫患者在未用和使用輔助呼吸裝置時呼吸氣流的曲線圖；圖3本發明的氣管假體的技術上簡化的示圖；圖4 一個氣管假體的另一個實施形式；圖5同樣示意性地示出屬於本發明裝置的氧氣泵，以及空氣導送裝置和一個控制單元；圖6本發明的導管的端側的部分，及圖7被插入到支承體內的、圖6所示的導管。
具體實施例方式圖1中P代表患者，他患有肺氣腫，其呼吸泵處於超負荷狀態並已經衰竭。因此該患者不能足夠深地吸氣。此外，呼氣過程受到鬆弛和萎縮的呼吸道的阻礙。在圖2中的左半側示出這樣一個具有吸氣(吸氣氣流)和呼氣(呼氣氣流)的、 在沒有呼吸輔助裝置時的呼吸過程。吸氣曲線以El標示，而呼氣曲線以Al標示。為了輔助該呼吸泵或者說為了使該呼吸泵卸荷，對患者的自主呼吸用傳感器進行檢測，並在吸氣過程結束時對肺供給額外的氧氣量。該呼吸氣流在圖2中的右半側示出。根據曲線E2，額外的氧氣量使吸氣時的呼吸氣體體積增加了上部曲線中塗黑表示的、以E3標示的體積差。額外的氧氣量的體積可以在25ml至150ml之間。此外，患者的呼氣過程被一個逆流阻制。這樣，呼氣時的呼吸氣流根據用A2標示的曲線變化。通過該有針對性的、與呼氣相反作用的阻力，避免了呼吸道在呼氣時發生萎縮。以這種方式，呼氣的體積增大了同樣塗黑表示的、以A3標示的體積。結果是通過這種方法避免了供氧不足造成的呼吸不足和血液中二氧化碳升高。患者P大大地提高了負載能力和可動性，此外他不再感覺到短氣或者這種感覺很輕微。為了實施對患者P的呼吸輔助，設計了一種裝置，它包括一個可以連接到氧氣源上去的氧氣泵1 (見圖幻和一個氣管假體2、3 (見圖3和4)。根據圖1，氧氣泵1是一個緊湊的可移動呼吸機4的組成部分。氧氣泵1和氣管假體2或3通過一個導管5相連接。如圖3和4所示，每個氣管假體2或3具有一個管狀的支承體6，後者具有一個用於導管5的接頭7。為了檢測患者的自主呼吸，為支承體6配置了兩個熱敏電阻形式的傳感器8、9。這裡，一個傳感器8固定在支承體6的內壁10上，相反，另一個傳感器9則位於支承體6的外壁11上。這些傳感器8、9與一個控制單元12相連接，以起動氧氣泵1。控制單元12在圖5中以其輸入-和輸出端示意性示出。如已經提到過的，這些傳感器8、9為熱敏電阻，即依賴於溫度的電阻。它們在該裝置內部連接成橋式電路，因此，對於內部傳感器 8和外部傳感器9之間因為環境影響造成的測量值差進行了補償。此外，在圖1中還可以看到還設置有另外的呼吸傳感器13、14。這裡，它們也是用於檢測患者P的自主呼吸的傳感器。通過均衡通過傳感器8和9以及傳感器13、14的測量值，可以獲得患者P的呼吸過程的準確圖像。此外，提高了防止誤測量或這些傳感器8、9 及13、14之一的失靈的可靠性。在根據圖3的氣管假體2中，噴射導管5通過接頭7插入到支承體6中。這裡，噴射導管5的位於支承體6內的端部15大致平行於其縱軸線地導入或者說彎轉。由傳感器 8、9到控制單元12的數據傳輸線用16和17標示。它們在導管5內延伸。在出流側，噴射導管5的端部15被構型為噴射噴嘴25。它可以通過導管橫截面的收縮來實現。這樣氧氣流從導管5中流出時的速度被提高並且被向著支氣管部分的方向引導。支承體6的直徑具有足夠自由的內腔地被這樣定尺寸，使得患者P即使在集成有導管5時也能夠自由地呼吸和講話。在根據圖4的氣管假體3中，在接頭7上設置有一個獨立的接合裝置18，通過它使導管5與氣管假體3連接起來。在這種情況下，在支承體6內設置有一個與縱軸線平行地定向、固定的縱向區段19來作為導管端部，其中氧氣流通過一個噴射噴嘴沈被向著支氣管部分的方向引導。圖5中示意性示出了氧氣泵1。它是一個活塞泵，具有一個設置在一個缸27內的雙向作用的活塞20。該裝置總共具有四個閥Vl至V4。通過接頭21從一個外部的氧氣存儲器中輸入氧氣。閥Vl至V4的開關狀態或者說輸入及輸出由字母a至g標示出。在輔助呼吸時，氧氣泵1在裝置內的功能如下當閥Vl從c向a敞開(由b向c關閉)並且閥V2從b向e敞開(e向d關閉) 時，活塞20在圖紙平面內向左運動並且氧氣通過出口 22和噴射導管5流向患者P。在患者 P的吸氣過程時進行附加的的氧氣量E3的供給。當閥Vl從b向c敞開(c向a關閉)並且閥V2由e向d敞開(b向e關閉)時， 則活塞20在圖紙平面內向右移動並且使氧氣向著閥V3的方向流動。閥V3通過一個出口 23與循環空氣相連接。如果閥V3從d向g敞開，則氧氣沒有呼氣阻制地流出也就是說， 呼氣過程沒有通過逆流來阻制。如果閥V3由d向g被關閉並且由d向f敞開，則氧氣通過附加管道(Zuweg) M朝向出口 22和導管5流動，以便在呼氣過程時供給患者P並且阻制呼吸氣流。通過該逆流避免呼吸道癟下並且使之保持敞開。這樣使得一個更深的呼氣成為可能。在裝置的附加管道M中，還連接接了閥V4，通過它可以可變地調節流量(由f到 a)。該閥優選是一個具有脈衝寬度調製功能的比例閥。圖6示出一個導管觀，它具有一個長距離的柔性軟管四和一個在彎曲段30上彎出的、出流側的端部31。在該端部上固定著兩個傳感器32、33，用來檢測患者P的自主呼吸。 這些傳感器32、33優選是熱敏電阻。為簡單起見這裡沒有示出數據傳輸線。它們延伸穿過導管觀或者導管壁。以34標示了一個止擋。此外還可以看到，導管28的端部31裝備有一個噴射噴嘴35。在噴射噴嘴35中， 流動橫截面相對於導管的橫截面縮小了，因此輸入的氧氣的流出速度升高。導管28可以插入到一個支承體36中，如圖7所示。支承體35處於患者P的氣管內。其與外部的連接是通過一個接頭37來實現的。支承體36可以是一個傳統的「Montgomery-T型Ment 」。參考標號表
1.氧氣泵2.氣管假體3.氣管假體4.呼吸機5.導管6.支承體7.接頭8.傳感器9.傳感器10.6的內壁11.6的外壁
12.控制單元
13.呼吸傳感器
14.呼吸傳感器 15.5的端部
16.數據傳輸線
17.數據傳輸線
18.接合裝置
19.縱向區段
20.活塞
21.接頭
22.出口
23.出口
24.附加管道
25.噴射噴嘴
26.噴射噴嘴
27.缸
28.導管
29.軟管
30.彎曲段 31.28的端部
32.傳感器
33.傳感器
34.止擋
35.噴射噴嘴
36.支承體
37.接頭
P-患者
El-吸氣曲線 E2-吸氣曲線 E3-體積Al-呼氣曲線 A2-呼氣曲線 A3-體積
Vl-閥 V2-閥 V3-閥 V4-閥 L- 5的縱軸線 a-管道 b-管道 C-管道 d-管道 e-管道 f-管道 g-管道
權利要求
1.一種用於輔助自主呼吸患者呼吸的換氣裝置，包括a)連接到氧氣源的氣體輸送機構；b)管，所述管具有第一端部和第二端部，第一端部連接到氣體輸送機構，第二端部適於並構造成不妨礙患者的自主呼吸過程；c)適於檢測患者的自主呼吸過程的至少一個呼吸傳感器；以及d)與所述至少一個呼吸傳感器通信的控制單元，所述控制單元適於並構造成控制氣體輸送機構，以與患者的自主呼吸過程的一部分同步地向所述管輸送輔助氣體量。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，還包括用於將所述管連接到至少部分位於氣管內的氣管裝置的接頭，且所述管未插入所述氣管中。
3.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，還包括氣管假體，所述氣管假體具有管狀支承體，所述支承體包括用於連接管的接頭，且所述管未插入管狀支承體中，而且所述假體被設計成未阻礙呼吸道。
4.如權利要求3所述的裝置，其特徵在於，還包括與管狀支承體的縱軸線平行地設置且位於管狀支承體內的固定的縱向區段。
5.如權利要求4所述的裝置，其特徵在於，還包括位於固定的縱向區段的遠端上的噴射噴嘴。
6.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，還包括氣管假體，所述氣管假體具有管狀支承體，所述支承體包括用於連接所述管的接頭，且所述管插入管狀支承體中，而且管和假體被設計成未阻礙呼吸道。
7.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，還包括氣管假體，且所述傳感器與所述氣管假體關聯，以測量自主呼吸氣流。
8.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，還包括氣管假體，所述氣管假體具有支承體，且所述至少一個傳感器固定於支承體的內壁上。
9.如權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述管的第二端部位於支承體中，且與支承體的縱軸線近似平行地彎折，而且在所述端部上設有噴射噴嘴。
10.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，氣體輸送機構是活塞泵。
11.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述至少一個傳感器包括至少兩個傳感
12.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述管具有雙腔結構。
13.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，還包括另外的呼吸傳感器。
14.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述至少一個呼吸傳感器適於設置在所述管的用於定位於氣管中的第二端部上。
15.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，氣體輸送機構和控制單元被構造成由自主呼吸患者佩戴。
16.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述管具有噴射噴嘴，且噴射噴嘴的橫截面小於管的橫截面，使得供給的氧氣的排放速率增大。
17.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述傳感器是依賴溫度的傳感器。
18.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述傳感器包括兩個熱敏電阻傳感器，以補償測量的值差。
19.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，還包括用於控制呼氣逆流的閥。
20.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，還包括一個或多個閥。
21.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，還包括用於可變地調節流量的比例閥。
22.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述管還包括噴射噴嘴。
23.一種氣管假體，包括管狀支承體，所述管狀支承體具有第一端部和第二端部以及位於第一端部和第二端部之間的內腔，其中，管狀支承體的尺寸和結構被配置成沿著氣管的一部分限定在所述氣管的一部分內，而不妨礙呼吸道，同時允許患者通過內腔自主地呼吸；位於管狀支承體上第一端部和第二端部之間的接頭，所述接頭被構造成連接到管；所述管具有第一端部和第二端部以及位於第一端部和第二端部之間的內腔，其中，所述第一端部連接到所述接頭；以及與管狀支承體連接的至少一個呼吸檢測傳感器，其中，所述至少一個呼吸檢測傳感器與管狀支承體的內腔連通。
24.如權利要求23所述的氣管假體，其特徵在於，所述至少一個傳感器固定於氣管中的支承體的內壁上。
25.如權利要求23所述的氣管假體，其特徵在於，用於所述管的接頭適於使支承體允許所述傳感器連接到換氣控制系統。
26.如權利要求23所述的氣管假體，其特徵在於，所述傳感器包括至少兩個傳感器，從而，可補償傳感器之間的測量的值差。
27.如權利要求23所述的氣管假體，其特徵在於，所述管是噴射導管。
28.一種用於使患者換氣的管，包括細長體，所述細長體具有第一端部、第二端部以及位於第一端部和第二端部之間的內腔，其中，第一端部適於並構造成用於連接到出口，使得從出口流動的氣體移動通過內腔；細長體的第二端部適於並構造成不妨礙患者的呼吸道；以及定位於細長體上的至少一個呼吸傳感器。
29.如權利要求觀所述的管，其特徵在於，第二端部的末端包括噴射噴嘴。
30.如權利要求四所述的管，其特徵在於，第二端部具有彎曲形狀。
全文摘要
本發明涉及一種用於輔助患者呼吸的方法和裝置以及一種氣管假體。根據本發明，通過傳感器檢測患者的自主呼吸，並且在一個吸氣過程結束時對肺供給一個附加的氧氣量。由此改善了吸氣時的氧氣吸入。在需要時，患者的呼氣過程可通過一個逆流來阻制，以避免呼吸道癟下。該方法通過一種裝置來實現，它包括一個可以連接到一個氧氣源上去的氧氣泵和一個氣管假體，它們可以通過一個導管連接。通過傳感器來檢測患者的自主呼吸，這些傳感器與一個用於起動氧氣泵的控制單元相連接。該氣管假體具有一個管狀的支承體，後者具有一個用於所述導管的接頭，其中，這些傳感器中的兩個配置給支承體。該支承體和集成的或者可插入的噴射導管被這樣定尺寸，使得患者可無障礙地自由呼吸和講話。
文檔編號A61M16/12GK102416213SQ20111021302
公開日2012年4月18日 申請日期2004年7月23日 優先權日2003年8月11日
發明者盧茨·弗賴塔格 申請人:呼吸科技公司