用于医学应用的流体触发脉冲氧气输送的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于监测和提供氧气给患者，以及有效地保护输送氧气到患者的装置和方法。
【背景技术】
[0002]目前，在美国大约100万患者以大约20亿美元的成本通过医保支付系统接受补充氧气疗法，同时该成本每年以大约13%的速度增长。(“Long-term supplemental oxygentherapy/’Up-To-Date;2013年I月18日。Brian L Tiep,MD Rick Carter,PhD,MBA)0
[0003]大部分接受长期补充氧气疗法(LTOT)的患者因为具有慢性阻塞性肺疾病(COPD)而患有慢性低氧血症。目前没有治愈这种疾病的方法。然而慢性低氧血症的不利影响可以通过长期氧气疗法(LTOT)的施行来减轻。通常为2到31pm(L/min)的低流量氧气从鼻腔插管连续的吸入增加了患者呼吸的氧气浓度。据估计，对每I Ipm的流量，整体吸入浓度上升3 %至|J4%。氧气浓度的增加补偿了患者的肺在氧气吸入中薄弱的功能。
[0004]通常，当患者被诊断为慢性低氧血症时，基于医生办公室中20分钟的滴定试验，氧气被规定为固定的流动速度。在测试过程中，病人的血氧饱和度通过使用侵入性血液气体分析仪或例如脉搏血氧计的非侵入性装置来测量。测量血液饱和度(Sp02)的同时，患者可能会被要求在跑步机上走，以便测量当他或她用力时，对补充氧气的需求。基于此简单的测试，规定固定的氧气流量。患者在运动时可能被建议增加氧气的流动速度，例如，当爬楼梯时、当睡觉时，或者如果他们感到气短时。为了在包括睡眠的所有活动过程中保持患者90%以上的氧饱和度的目标，病人需要确认充足氧气治疗。可能给一些患者开出每天呼吸24小时氧气的处方，或者仅当走动时可能需要氧气或者当睡觉时可能需要氧气治疗。在醒着的时候需要LTOT的患者中，当睡觉时他们通常需要更高的流动速度。通常的做法是在患者睡觉时，增加lL/min的流动速度。
[0005]如果患者即便在休息时也需要呼吸氧气，在他和她的家中，他或她将被给予固定的氧气生成装置，其可以被设置以产生例如高达5L/min的93%的氧气。通常，今天的装置以L/min手动设置为规定的流体速度。如果患者在走动时需要氧气，他或她通常随身携带小型的小型高压氧气瓶或小型充装液氧杜瓦瓶。也可使用小型便携式氧气发生器，其可能产生高达3L/min的连续的氧气或以更高的流动速度输送氧气脉冲。这些便携式氧气输送系统都有缺点。便携式集线器通常是笨重和吵闹的，并具有相对较短的电池寿命。小型高压氧气瓶的容量受限，特别是更小的类型，但不需要电池，或使产生浓缩器产生的那种吵闹的类型通过浓缩器产生。
[0006]由于在用于移动的小型瓶和杜瓦瓶内提供氧气费用昂贵，各种氧气保护装置(oxygen conserving device)已经被开发以保护氧气流体。这些现有技术的氧气保护装置在患者开始吸气的时候仅输送短的氧气脉冲。通过不在呼气或后期吸气期间输送氧气，这将保护对增加患者的氧饱和度没有影响的氧气。现在存在气动和电子氧气保护装置，其与连续氧气流体输送相比，都要求实现从2:1到7:1的氧气保护比率。较高保护比率可通过电子装置实现，该装置被编程以跳过呼吸，以使氧脉冲仅间隔呼吸输送。然而，电子设备不能对用于所有走动的病人，是因为它们较高保护比率实际上会导致病人的氧饱和度变差，尤其是在增加氧气利用期间以及大力走路或上楼梯的病人。
[0007]此外，现有的保护装置测量鼻腔内空气压力的降低，对于大多数的患者，这不足以引发氧气在各种情况下的释放，包括:极度降低呼吸功能;最大口呼吸;边走边说；当步履轻快时或说话强烈时;或在睡觉时。当这些动态的设备启动时，“教导”患者把重点放在鼻部吸气以帮助触发装置。通常病人需要停止他或她的活动并集中注意于他的或她的鼻部呼吸，或把鼻部插管探针放在他或她的嘴里以更有效地触发装置。
[0008]在电子氧气保护器中压力感测吸入的发生目前通过两种方式之一实现:
[0009]1.一些现有技术的设计采用双腔插管，其中一个管腔致力于压力感测而另一个致力于氧气供给。这样的设计意味着对吸入的发生更敏感，但会受仅能够输送氧气到一个鼻腔通道中的缺点的困扰。
[0010]2.其它设计使用单个内腔套管，该内腔套管典型地具有连接到两个鼻塞(nasalprong)下面的T型片的压力传感器。与吸入关联的总压降从两个鼻腔通道被感测到，氧气然后被传输给两个鼻腔通道。
[0011]两种设计都受缺点困扰，该缺点是如果病人的一个鼻腔通道堵塞时，它将干扰检测和氧气输送。
[0012]当前氧发生系统的另一个缺陷是，病人对氧气的理想需要随时间而变化的事实，不论是短期内由于消耗的变化，还是长期内由于健康上的改善或恶化。当医生为患者开氧气固定流体速度的处方时，医生主要关注的是确保病人的血液饱和度不会降到88%到89%的氧饱和度以下。医生不希望有任何患者在其活动期间经历低于90%的氧气的去饱和。尽管存在对患者较长时间内(例如吸收性肺不张、增加的氧化应激和炎症)高浓度(50%以上)的氧气施用具有潜在毒性理论上的担忧，临床经验在LTOT的设置中却对这些担忧提供很少的支持。( “Long-term supplemental oxygen therapy ,Up-To-Date ,Brian L Tiep ,MDRick Carter,PhD,MBA)0
[0013]通过Fusse11等人的研究证明，当前氧治疗计划是容易出错的(Respiratorycare.2003年2月，Vol.48 N0.2)。在那项研究中，使用脉搏血氧定量法对20例患COTO的患者的血液饱和度水平进行连续监测，以确认是否每个患者的氧气处方能充分维持他或她的饱和度。这项研究的结论是，在LTOT筛查coro患者过程中，常规氧合评估方法和持续动态血氧定量法之间的相关性差。在最近的一篇题为“Critical Comparisons of the ClinicalPerformance of Oxygen-conserving Devices，，Am.J.Respir.Crit.Care Med.2010年5月15日；181(10): 10611071的文章中，当前全部基于压力感应的保护设备的收集被批评未能实现其有效要求。作者声称“虽然在用鼻和用嘴呼吸期间每个设备都被激活，但他们都没有根据工程预期一致地运行。”
[0014]当病人在使用保护装置或固定氧气流速的同时获得较低氧饱和度的结果时，自然响应是简单地增加流动速度。鼻腔流动速度的增加变得越来越昂贵，且通常其耐受性不好。一些在自己家中使用固定氧浓缩器的COPD患者在经济上受损，并关心连续运行的氧浓缩器的电力成本。在许多情况下，这导致了合规问题，其中患者可能选择不打开集线器，并不按照医生开的疗法治疗以节省电费。此外，这些氧收集器的会给室内带来相当数量的热量，这可以进一步增加的能源成本，即用于冷却房间。目前氧收集器设计通常将产生例如5L/min的最大流速，如果患者的静息处方为2L/min，患者可能将通过插管的流动速度设置到所需流速，且多余产生的氧气被简单地推入鼻孔，当用嘴呼吸时，该多余氧气可能被浪费。许多氧气治疗的患者当在血氧饱和度不可接受的情况下活动、或说话、或打盹或睡觉时，可能花费他们大量的时间。
[0015]当然，当剧烈活动、说话、吃饭和/或睡觉期间用嘴呼吸时，基于压力的氧气保护装置不能符合他们的要求。通常动态氧上的患者将不得不停止并专注于用鼻呼吸，或将鼻腔插管叉(prong)置于他们口中并吮吸它们来触发氧气释放。