[发明专利]用于在机械通气期间加热和加湿吸入气体的系统和方法

说明书

用于在自主或机械通气期间加热和/或加湿输送到人或动物患者的呼吸气体或气体混合物的系统和方法。

相关申请

本专利申请要求于2014年12月9日提交的美国临时专利申请序列号62/089,481的优先权，其全部公开内容通过引用明确并入本文。

技术领域

本发明大体上涉及医学和生物医学工程的领域并且更具体地涉及用于加热和加湿被输送到人类或动物患者的吸入气体的系统和方法。

背景技术

在正常呼吸期间，内衬在上气道上的粘膜加热并加湿吸入空气，以致当其进入肺时其处于体温（37摄氏度）或接近体温并且具有大约100%的相对湿度。不过，当患者经历机械通气时，吸入气体可被输送通过侵入性人造气道装置（诸如气管插管或者气管切开插管），使得吸入气体绕过上气道的许多粘膜组织，或者有时被输送通过非侵入性气道装置，诸如被用于输送持续正压通气（CPAP）和高流量治疗的那些装置。因为从机械通气机或流动发生器输送的吸入气体能够是相对冷且干的，所以通常期望在它们进入肺之前加热并加湿该吸入气体。吸入气体的湿度不足会导致临床上体温和水分的显著损失，以及导致气道分泌物的浓缩、体温过低以及由于肺泡性肺不张导致的受损的肺换气。在通过机械通气或流动发生器接收呼吸治疗的患者中，通常通过热和湿气交换器（HME）或者加热器/加湿器（HH）来实现对吸入气体的加热和加湿。利用这些系统中的任一者，通常期望确保针对在33+2℃下输送的每升吸入气体，吸入气体包含至少大约30 mg的水。大体而言，HME被仅用于较短时间段（小于24小时），诸如在气管插管患者的运输期间或者在术后麻醉恢复期间。

HH通常被用在需要长期机械通气时或禁用HME时。HME是被动加湿系统，其中，随着患者呼气，定位在人造气道的出口端处的吸湿过滤器（例如，可以用盐处理过的吸湿泡沫或纸材料）保持热和湿气。在下一吸气循环时，来自通气机的干且冷的吸入气体被由于先前呼出气被保持在HME中的热和湿气加热和加湿。HH是主动加湿和加热系统，其中，热和蒸气生成设备被使用以在吸入气体被输送到患者时向吸入气体增加受控量的热和湿度。来自通气机的冷且干的吸入气体传递通过加湿设备，在该处水蒸气（和一些热）被添加到吸入气体。在一些情况下，被加热线被置于吸气导管中以维持吸入气体的温度并且最小化在吸入气体被输送到患者气道时的水冷凝。

任何现代HH系统的重要方面是用户可以控制加湿和加热设备的操作并监视在呼吸回路中的关键位置处的吸入气体的温度和湿度的精确性。一种市售的HH系统是MR850呼吸加湿器（新西兰，奥克兰，费雪派克医疗保健有限公司（Fisher Paykel Healthcare））。这种系统折中地提出了一种加湿器，其具有加热器和水腔室和控制面板、位于通气回路的吸气导管中的加热线和用于监测加湿器处和吸气导管的患者气道端处的温度的温度传感器。控制面板包括数字温度显示器，其能够仅显示在时间和几个控制按钮（例如，电源开/关按钮、模式按钮和静音按钮）处的一个温度，用户必须知道如何以特定方式操作所述按钮以便导致特定的期望结果。

HH系统和/或其部件的其他示例被描述于名称为“Humidifier System”的美国专利号4,621,632（Bartels等人）；名称为“Heated Respiratory Therapy Humidifier”的美国专利号5,857,062（Bergamaschi等人）；名称为“Humidity Controller”的美国专利号7,106,955（Thudor等人）；名称为“Humidifier System for Artificial Respiration”的美国专利号7,428,902（Du等人）；名称为“Humidity Controller”的美国专利号7,962,018（Hunt等人）；名称为“Control of Humidifier Chamber Temperature for AccurateHumidity Control”的美国专利号8,616,202（Tatkov等人），每个专利的全部公开内容通过引用明确地被并入本文。