呼吸促进装置及其使用方法制造方法及图纸

一种用于促进呼吸的呼吸促进装置和方法，用于通过由干扰刺激原理产生的脉动场协调地刺激患者的膈神经以激活患者的膈肌。刺激患者的膈神经以激活患者的膈肌。刺激患者的膈神经以激活患者的膈肌。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】呼吸促进装置及其使用方法


[0001]本专利技术涉及一种用于刺激人或动物的膈神经的电呼吸促进装置，以及该呼吸促进装置在促进人或动物的呼吸的方法中的用途。更具体地，本专利技术涉及一种使用由膈神经处的干扰刺激产生的处理包络(treatment envelope)的非侵入性电磁呼吸促进装置。

技术介绍

[0002]在医学上，众所周知，出于许多目的，使用电磁场的刺激激活患者的目标组织是有益的。为了实现患者体内组织的这种激活，已知直接刺激组织或通过刺激神经系统的特定部分间接激活组织。例如，可以通过直接向肌肉组织或与肌肉组织相关联的神经提供电脉冲来激活作为肌肉组织的目标组织。
[0003]在1989和1990年代的实践中，使用由电极对组成的电刺激器来刺激膈神经，但这种方法对患者来说很痛苦。该方法被膈神经的电磁刺激所取代，此后，这种电磁刺激被认为是膈神经刺激的“黄金标准”，因为磁场进入组织更深，它可以与新一代线圈设计结合使用执行膈神经刺激而不会产生疼痛或仅产生轻微不适。这两种方法通常应用于颈部区域，颈部区域中的膈神经最接近皮肤表面，因此使用这些方法更容易刺激。然而，同时针对膈神经应用使用依靠电极对的标准电刺激和电磁场的局限性在于：包括颈部肌肉在内的浅表组织总是受到共同刺激，如果长时间使用可能会导致不适。当使用线圈产生电磁场时，也会生热。特别是磁刺激不能针对身体内的一个特定区域，因此周围的其他非目标区域总是受到共同刺激。
[0004]在医院的重症监护室，可能需要激活通气患者的膈肌(diaphragm)，以防止膈肌失用的弊端。研究表明，在机械呼吸的头18
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69小时内，膈肌纤维就会发生废用性萎缩，而且在这段时间内肌纤维截面减少了50％以上。因此，需要在给患者提供人工呼吸或机械呼吸的同时反复激活膈肌，使膈肌的功能得以维持，或者至少在脱机期间激活膈肌以支持独立呼吸功能的有效恢复。
[0005]众所周知，膈肌可以通过刺激例如患者颈部的两根膈神经中的至少一根来激活。在此上下文中，US 2016/0310730 A1描述了一种用于在患者接收机械呼吸机的呼吸支持时减少呼吸引起的膈肌废用的装置。该装置包括第一和第二类型的电极阵列，并且包括被配置为刺激患者膈神经的多个电极，以及包括至少一个控制器，该控制器从至少两种不同类型中识别电极阵列的类型，并基于电极类型的识别生成用于刺激患者膈神经的刺激信号。据报道，这种基于电极对的刺激是痛苦的。此外，它针对患者的移动或重新定位不具有稳定性，可能的刺激深度会受到骨骼或脂肪组织以及疼痛感觉的显著限制。
[0006]对于在使用的一般干扰刺激，存在许多专利申请，例如，用于治疗心脏问题的专利申请US10485977B1、用于脊髓刺激的专利申请US2019262616A1、用于治疗骨盆下部、骶骨、腰部和腹部区域的专利申请NZ614757A以及一些其他申请。在传统的干扰刺激中，四个刺激电极以十字图案布置，其中每个电极位于矩形(通常为正方形)的一角。因此，连接一个电极对中的电极的线段是矩形的一条对角线，而连接另一电极对中的电极的线段是该矩形的另
一条对角线。这两条对角线互相交叉，形成X(十字形)图案。这些电极被定位成使得目标组织区域位于两个交叉对角线相交的矩形的中心处或其下方。然而，有时在颈部区域难以实现刺激电极的矩形配置。十字交叉的电极产生多个分离的区域，在这些区域中出现处理包络。
[0007]为了特别地使用干扰刺激来刺激大脑深处的一个目标区域，US 2019/0117975A1描述了一种刺激一个特定目标区域的特殊方法和装置。所描述的缺点包括：交叉电极产生多个分离的区域，其中出现最大包络振幅，并且描述了确保仅出现一个最大包络振幅的电极配置。
[0008]因此，需要允许有效刺激两个膈神经，克服空间限制，避免膈神经附近组织的共同刺激效应，简单适用于患者，方便且无疼痛的非侵入式呼吸促进装置及其使用，以及用于促进患者呼吸的非侵入式方法。

技术实现思路

[0009]根据本专利技术，这一需求通过独立权利要求的特征限定的一种用于促进呼吸的呼吸促进装置和方法来解决。优选实施例是从属权利要求的主题。
[0010]在一个方面，本专利技术提供了一种用于协调地刺激人的膈神经的呼吸促进装置，包括：第一场生成器，其被配置为生成具有第一频率和第一振幅的第一空间场，以及第二场生成器，其被配置为生成具有第二频率和第二振幅的第二空间场。所述装置还包括控制单元，其被配置为控制所述第一和第二频率，使得所述第一和第二空间场相长地和相消地相互干扰，从而形成用于刺激所述膈神经的脉动场。所述控制单元还被配置为调节所述脉动场，使得所述膈神经位于所述脉动场中。
[0011]在另一方面，本专利技术提供了一种通过刺激人的膈神经来促进呼吸的方法，其中所述方法包括以下步骤：生成具有第一频率和第二频率以及第一振幅的第一空间场和第二空间场，以及生成具有第二频率和第二振幅的第二第一空间场。所述方法还包括以下步骤：控制所述第一和第二频率，使得所述第一和第二空间场相长地和相消地相互干扰，从而形成用于刺激所述膈神经的脉动场，以及调节所述脉动场，使得所述膈神经位于所述脉动场中。
[0012]在下面描述的本专利技术各方面的上下文中，术语“空间场”是指允许刺激患者的目标组织的任何场。具体包含电场或磁场或电磁场。这种场允许直接刺激肌肉结构或通过神经系统或通过其他肌肉结构间接刺激肌肉结构。
[0013]术语“场生成器”是指包括两个电极或线圈的电路，用于产生空间场，即分别为电场或磁场或电磁场。
[0014]优选地，第一和第二频率在频谱中彼此邻近或相邻。与空间场的频率结合的术语“邻近”或“相邻”表示频率具有相似但不相同的值，即频率略有不同。换句话说，第一频率稍微偏离第二频率，例如，在0.1％、0.2％、0.5％、1％的范围内。例如，第一频率是4995Hz，而第二频率是5005Hz，使得两个场可以相互干扰。
[0015]术语“脉动场”是指通过重叠形成，更具体地，通过第一和第二空间场之间的干扰形成的空间场。换句话说，第一和第二空间场相互干扰，产生可用于刺激膈神经的脉动场。
[0016]对于给定的可兴奋细胞，术语“阈值振幅”是指在给定细胞中激发动作电位的单个电场脉冲的最小振幅。
[0017]对于给定的可兴奋细胞，术语“亚阈值振幅”是指小于给定细胞阈值振幅的振幅。
[0018]与两个空间场结合的术语“干扰”是指两个空间场内的两个波叠加形成具有更大、更小或相同振幅的合成波的现象。相长地和相消地干扰是相互关联或相干的波相互作用的结果。术语“叠加”是指根据叠加原理的场重叠。
[0019]术语“处理包络”是指调幅波形的振幅高于目标神经阈值振幅的空间场区域。在该区域，在时间上连续的多个亚阈值峰值在目标神经中激发动作电位。脉动场可以在频域中表示为位于膈神经处的处理包络。脉动场(或换句话说，处理包络)可以刺激患者的膈神经，从而激活患者的膈肌。
[0020]与干扰结合的术语“拍(beat)”是指频率略有不同的两个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于协调地刺激人的膈神经的呼吸促进装置，包括：第一场生成器，其被配置为生成具有第一频率和第一振幅的第一空间场，第二场生成器，其被配置为生成具有第二频率和第二振幅的第二空间场，以及控制单元，其被配置为控制所述第一和第二频率，使得所述第一和第二空间场相长地和相消地相互干扰，从而形成用于刺激所述膈神经的脉动场，其中所述控制单元还被配置为调节所述脉动场，使得所述膈神经位于所述脉动场中。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制单元被配置为调节所述第一和第二空间场的所述第一和/或第二振幅，使得所述膈神经位于所述脉动场中。3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述控制单元被配置为调节所述第一和第二空间场的所述第一频率和/或所述第二频率。4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述第一频率和所述第二频率在频谱中彼此相邻。5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述第一和第二场生成器中的至少一个不同相。6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述脉动场具有带干扰图的第一调幅波形。7.根据权利要求6所述的装置，其中所述第一和第二空间场叠加，使得所述干扰图是拍。8.根据权利要求6或7所述的装置，其中所述第一调幅波形的振幅超过预定阈值。9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，还包括：被配置为生成第三空间场的第三场生成器，以及被配置为生成第四空间场的第四场生成器，其中所述第三和第四空间场相长地和相消地相互干扰，以产生另一脉动场，使得另一膈神经位于所述另一脉动场中。10.根据权利要求8所述的装置，其中所述第三和第四空间场相长地和相消地相互干扰，以产生具有第二干扰图的第二调幅波形。11.根据权利要求9所述的装置，其中所述第三和第四空间场叠加，并且其中所述第二干扰图是拍。12.根据权利要求10或11所述的装置，其中所述第二调幅波形的振幅超过所述预定阈值。13.根据前述权利要求所述的装置，其中所述场生成器中的每一个包括电极对，每个电极具有两个电极贴片，其中所述电极贴片中的每一个包括身体附接结构和机械地附接到所述身体附接结构的多个电极。14.根据前述权利要求所述的装置，包括生物反馈传感器，所述生物反馈传感器被配置为定位在患者处，以便在人体膈肌收缩时提供反馈信号。15.根据权利要求14所述的装置，其中所述控制单元可操作地耦合到所述生物反馈传感器并且被配置为调节所述脉动场，直到接收到所述反馈信号。16.根据权利要求10所述的装置，其中所述控制单元被配置为自动调节所述脉动场，直到接收到所述反馈信号。17.根据权利要求14至16中任一项所述的装置，其中所述控制单元被配置为相对于所述场生成器自动定位所述膈神经和/或所述另一膈神经。
18.根据权利要求17所述的装置，其中所述控制单元还被配置和布置为使得当所述控制单元做出由所述场生成器重复地输出刺激信号的决定时，所述场生成器重复地输出所述刺激信号。19.根据权利要求14至18中任一项所述的装置，其中所述膈神经的刺激时间不同于所述另一膈神经的刺激时间。20.根据权利要求19所述的装置，其中作为对所述第一膈神经的所述刺激的响应的所述生物反馈传感器的所述反馈信号的不同的及时预期窗口支持所述第一处理包络的振幅在所述第一膈神经处的空间定位，并且其中作为对第二膈神经的所述刺激的响应的所述生物反馈传感器的所述反馈信号的不同的及时预期窗口支持所述第二处理包络的振幅在所述第二膈神经处的空间定位。21.根据权利要求14至20中任一项所述的呼吸促进装置，包括耦合到所述控制单元的第二生物反馈传感器(28)。22.根据权利要求16所述的呼吸促进装置，其中所述第一生物反馈传感器(18)与所述第一和第二空间场相关联，并且所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：斯蒂米特股份公司，
类型：发明
国别省市：