根据微生物菌群肠气水平监测营养摄取的方法和系统的利记博彩app

专利名称：根据微生物菌群肠气水平监测营养摄取的方法和系统的利记博彩app
技术领域：
总体来说，本发明涉及用于监测营养吸收和消化的方法及系统，更具体地，涉及用于根据个体消化道中生成的微生物菌群肠气(microflora intestinal gas)水平,连续、实时的监测和调整个体的喂饲的方法和系统。
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背景技术：
对许多患者(特别是危重症患者)，尽快地接收适当的营养并且开始喂饲是重要的。适当的营养能导致更短的恢复时间及更好的死亡率和发病率结果。设计用来支持患者人工喂饲的医疗装置包括各种肠内喂饲系统。典型地，肠内喂饲系统通过将管插入患者鼻下或穿过胃壁以向患者的消化道(特别地胃、小肠或空肠)供应营养。相反地，肠外营养绕开常规消化过程，以静脉注射的方式供应。肠内营养要典型地超过肠外营养被推荐，因为如果可能，使用最接近天然喂饲的方法以避免消化道闭合是重要的。一旦开始人工喂饲，重要的是评定患者对人工喂饲的耐受程度和测定患者是否获得足够的营养。因为向患者供应不适 量的营养，许多以人工的方式喂饲的患者可能变得营养失调。在护理者减慢喂饲速度以预防呕吐和腹泻的情况下该问题被加强。当前用于监测以人工的方式喂饲的患者营养摄取和状态的临床方法包括日常血液测试，以测定例如清蛋白(albumin)、前清蛋白(prealbumin)、电解质(electrolyte)、肌酐(creatine)和血糖的水平,和72小时大便脂肪含量(fecal fat content)测试。此外，可以观察排便、尿液评定，以及患者清醒时的力量和警觉性。这些方法需要长的时间间隔并且没有向护理者提供关于患者营养摄取的实时信息。因此，需要实时营养摄取监测系统和方法，用于提供患者正在接收足够营养的信息。用于通知护理者对患者的喂饲是否太少、理想量或太多的系统和方法将会特别地有用。在婴幼儿的特定喂饲中，监测营养摄取可能也是重要的。父母和其他护理者可能难以确定婴幼儿童饥饿或需要喂饲的时间。此外，体重增加和总体健康状态是母乳喂养的婴幼儿适当营养递送的主要评定方法。因此，对特定的实时营养摄取监测系统和方法有类似地需要，以提供婴幼儿正在接收充足营养的信息。发明概沭本发明涉及监测患者人工喂饲的方法，包括:利用喂饲装置以初始喂饲速度向患者递送一定量的营养；用能检测微生物菌群肠气的气体传感器监测与患者相关的微生物菌群肠气的量；以及至少部分地基于与患者相关的微生物菌群肠气的量来调整递送到患者的
营养量。此外，本发明涉及用于监测患者人工喂饲的系统，所述系统包括:喂饲装置，被构建为以初始喂饲速度向患者递送一定量的营养；能检测微生物菌群肠气的气体传感器，被构建为监测与患者相关的微生物菌群肠气的量；以及控制器，被构建为至少部分地基于与患者相关的微生物菌群肠气的量调整向患者递送的营养的量。本发明还涉及用于监测婴幼儿营养摄取的系统，所述系统包括:能检测微生物菌群肠气传感器的气体传感器，被构建为监测与婴幼儿呼出气(exhaled breath)相关的菌群肠气量；与所述气体传感器耦合的电子电路，所述电子电路被构建为至少部分地基于由所述气体传感器检测的微生物菌群肠气量向护理者提供警报。最后，本发明还涉及监测婴幼儿营养摄取的方法，所述方法包括:使用能检测微生物菌群肠气的气体传感器监测婴幼儿呼出气中的微生物菌群肠气量的水平；将微生物菌群肠气的量与临界值相比；如果微生物菌群肠气的量小于临界值，则提供警报。附图的简要i兑明在说明书的剩余部分，包括对附图的参照中，更具体地阐述了本发明充分和可实施的公开内容，包含其对本领域技术人员而言的最佳方式，其中:

图1提供了氢气浓度随喂饲时间变化的图示；图2提供了根据本发明一个示例实施方案的实施例方法的流程图；图3提供了根据本发明一个示例实施方案的用于间歇喂饲(intermittentfeeding)的示例方法的流程图；图4提供了氢气浓度随喂饲时间变化的图示； 图5提供了根据本发明一个示例实施方案的用于连续喂饲(continuousfeeding)的示例方法的流程图；图6提供了根据本发明一个示例实施方案的用于监测以人工方式喂饲的患者营养摄取的示例系统的框图；图7描述了根据本发明一个示例实施方案的用于监测以人工方式喂饲的患者营养摄取的示例系统；图8描述了根据本发明一个示例实施方案的用于监测以人工方式喂饲的患者营养摄取的不例系统；和图9描述了根据本发明一个示例性实施方案的用于监测婴幼儿营养摄取的示例系统的框图。附图标记在说明书和附图中的重复使用，意图表示本发明的相同或相似的特征或要素。还应当理解的是，虽然将氢气以附图的形式来举例说明，但本发明并非仅限于氢气浓度，而是能解释微生物菌群肠气水平的所有浓度。发明详沭虽然说明书得出了特定指出和清楚要求本发明的权利要求，但认为通过以下描述将更好的理解本发明。除非另有说明，本发明所有比例、份数和比率都基于组合物的总重量。除非另有说明，作为所列组分的这样的重量均基于其活性水平(active level)，因此，这样的重量不包含可能包含在市售材料中的溶剂或副产品。术语“重量百分数”在本文中可能表示为“wt.%”。除了在 出现实际测量值的具体实例中，本文所提及的数值应被认为是通过词“约”限定的。
如本文所使用的，“包括(comprising)”是指能加入不影响最终结果的其它步骤和
其它组分。该术语包含术语“组成(consisting of)”和“基本上由......组成(consisting
essentially of)”。本发明的组合物和方法/过程可以包括以下内容、由以下内容组成和基本上由以下内容组成:本文所述的本发明的必要要素和限制，以及本文所描述的任意额外的或任选的组分、成分、步骤或限制。如本文所使用的,术语“微生物菌群肠气(microflora intestinal gas)”是指存在于肠内的微生物菌群为了通过肠壁吸收而降解碳水化合物时，由该微生物菌群产生的气体，例如二氧化碳、氧气、氮气、氢气、氨气、丙酮和甲烷。因为患者可产生任意的这些气体，本发明的方法将对人工喂饲的监测定位于通过肠壁递送的气体的浓度。本发明的一个示例实施方案为监测患者的人工喂饲的方法。该方法包括使用喂饲装置(如肠内喂饲装置)以初始喂饲速度向患者递送一定量的营养。所述方法进一步包括:使用能检测该微生物菌群肠气的气体传感器监测与患者相关的微生物菌群肠气的量；并至少部分地基于与患者相关的微生物菌群肠气的量来调整向患者递送的营养的量。例如，在一个具体的实施方案中，调整向患者递送的营养的量包括至少部分地基于与患者相关的微生物菌群肠气的量来调整喂饲装置的初始喂饲速度。在该示例实施方案的一个具体方面中，该喂饲装置可以耦合到控制环(controlloop),该控制环被构建为至少部分地基于由能检测微生物菌群肠气的气体传感器检测到的微生物菌群肠气的量来调整被喂饲装置递送的营养的量。在该示例实施方案的另一个具体方面中，所述方法包括:向患者递送一定量的营养之前，监测与患者相关的微生物菌群肠气的量，以测定患者微生物菌群肠气的基准值。所述方法可能还包括:在向患者递送一定量的营养后，测定与患者相关的微生物菌菌群肠气与该基准值的相对变化，并且至少部分地基于微生物菌群肠气与基准值的相对变化调整向患者递送的营养的量。 虽然在消化食物时，大多数人产生氢气，但是有小部分人，即“无氢气产生者”(non-hydrogen producer)不产生。在某种程度上,这归因于组成其肠道菌群(gut flora)的微生物。然而，所有人都会产生和排放甲烷气体。监测排放甲烷的，或更优选地排放氢气和甲烷气体两者的浓度水平的系统将会是能用于所有人的通用监测装置(universalmonitoring device)。如图2所示的呼吸(breath)分析单元是一个同时测量两种呼吸气体氢气和甲烷的实施方案的示范实例。根据甲烷气体存在的水平，可以测定一个人是否接收足够的营养、接收过多的营养或恰好接收适量的营养。例如，进食前(禁食/营养失调)的正常甲烷气体水平将会显示甲烷范围从约5至约15ppm。进食后，正常的甲烧范围为约20至约60ppm。如果喂饲过量(overfed)(呕吐或腹泻或肺吸气的危险)，甲烷水平约60ppm或更高。对于即产生氢气又产生甲烷的人，营养的吸收过程也可以通过两种气体的总和监测，该总和示出为线性的剂量-效应关系(“Breath hydrogen and methane expiration in men and women afteroat extract consumption, BehalI, K.M., Scholf ield, D.J., van der Sluijs, A.M.C., Hallfrisch, J., 128J.Nutrition 79-84(1998))。在该示例实施方案的再另一个具体方面，使用喂饲装置向患者递送一定量的营养包括将营养间歇地递送至患者。调整向患者递送的营养的量可以包括，当与患者相关的微生物菌群肠气的量小于第一临界值时，使用喂饲装置向患者提供营养。当检测氢气水平时，例如，当该水平小于临界值的范围为约5ppm至约25ppm (例如约IOppm至约20ppm、约20ppm或在其间的任意其它氢气浓度)时,可以间歇地向患者提供营养，并且当与患者相关的氢气量大于第二临界值(例如大于临界值的范围为约65ppm至约85ppm、约75ppm至约80ppm,约80ppm,或在其间的任意其它氢气浓度)时，停止向患者递送营养。当检测甲烷气体水平时，例如，当该水平小于第一临界值(例如小于临界值的范围为约3ppm至约20ppm,例如约5ppm至约15ppm,例如约15ppm,或在其间的任意其它甲烷气体浓度)时，可以间歇地向患者提供营养，并且当与患者相关的氢气量大于第二临界值(例如大于临界值的范围为约55ppm至约65ppm,例如约60ppm,或在其间的任意其它氢气浓度)时，停止向患者递送营养。在该示例实施方案的还另一个方面中，使用喂饲装置向患者递送一定量的营养包括连续地向患者递送营养。调整递送至患者的营养的量可以包括，如果检测到的微生物菌群肠气的量小于第一临界值，则增加初始喂饲速度。当检测氢气水平时，例如，当该水平范围为约5ppm至约25ppm (例如约IOppm至约20ppm,例如约20ppm,或在其间的任意其它氢气浓度)时，连续地为患者提供营养，如果检测到的氢气的量大于第一临界值并小于第二临界值(例如临界值的范围为约65ppm至约85pm,例如约75ppm至约80ppm,例如约80ppm,或在其间的任意其它氢气浓度)，保持初始喂饲速度基本上恒定，并且如果检测的氢气量大于第二临界值，降低初始喂饲速度。当检测甲烷气体水平时，例如，当该水平小于第一临界值(例如临界值范围为约3ppm至约20ppm,例如约5ppm至约15ppm,例如约15ppm,或在其间的任意其它甲烷气体浓度)时，可以连续地向患者提供营养，如果检测到的氢/甲烷量大于第一临界值且小于第二临界值(例如临界值范围为约55ppm至约65pm，例如约60ppm，或在其间的任意其它甲烷气体浓度)，则保持初始喂饲速度基本上恒定，并且如果检测的甲烷气体量大于第二临界值，则降低初始喂饲速度。在该示例实施方案的再一个具体方面中，监测与患者相关的微生物菌群肠气的量可以包括监测患者呼吸中的微生物菌群肠气浓度，例如监测患者呼出气中的微生物菌群肠气浓度。可选地，监测与患者相关的微生物菌群肠气的量可以包括监测患者消化道中(如患者的胃或小肠中)微生物菌群肠气的浓度。·本发明的另一个示例实施方案针对用于监测患者人工喂饲的系统。所述系统包括喂饲装置，例如肠内喂饲装置，被构建为以初始喂饲速度向患者递送营养；能检测微生物菌群肠气的气体传感器，被构建为监测与患者相关的微生物菌群肠气量；和控制器，被构建为至少部分地基于与患者相关的微生物菌群肠气量来调整向患者递送的营养的量。在该不例实施方案的一个具体方面中，该微生物菌群肠气传感器包括传感器，被构建为监测患者呼出气。例如，该传感器可以是独立的呼吸气分析传感器装置(breathalyzer sensor device)或者可以包含在患者使用的呼吸机管(ventilator tube)上。在该示例实施方案的另一个具体方面中，喂饲装置包括肠内喂饲管，所述肠内喂饲管具有插入到患者的消化道中的远端(distal end)和稱合到营养源的外端(outsideend)。在一个实施例中，微生物菌群肠气传感器可以设置在喂饲管的外端，使得微生物菌群肠气传感器监测患者胃中或患者小肠中的微生物菌群肠气的量。在另一个实施例中，微生物菌群肠气传感器可以设置在肠内喂饲管的外端或其附近。
在该示例实施方案的再一个具体方面中，所述系统可以包括警报系统，所述警报系统被构建为至少部分地基于由微生物菌群肠气传感器检测到的微生物菌群肠气的量来警报护理者。例如，如果与患者相关的菌群肠气量小于或大于特定的临界值，该警报系统可以向护理者提供警报。该警报可以是可听的、可视的、振动的、无线的或其它合适的警报。本发明的再一个示例实施方案针对用于以特定的方式监测婴幼儿营养摄取的系统。所述系统可以包括:微生物菌群肠气传感器，被构建为监测与婴幼儿呼出气相关的的微生物菌群肠气的量，和耦合到微生物群落肠气传感器的电子电路。该电子电路可以被构建为至少部分地基于由微生物菌群肠气传感器检测到的微生物菌群肠气量向护理者提供例如可听的、可视的、振动的或无线的警报。例如，该电子电路可以构建，当由微生物菌群肠气传感器检测到的微生物菌群肠气的量小于临界值时，用来提供警报。在该示例实施方案的一个具体实施例中，可以将该微生物菌群肠气传感器并入或设置在婴幼儿口腔装置(oralinfant device)(如奶嘴、奶瓶或婴幼儿使用的类似装置)上。为了方便，本发明优选使用奶嘴。然而，当与婴幼儿相关时，本发明的使用方便并非将该方法限制到奶嘴。其它装置包括但不限于奶瓶、温度计、牙胶，以及可用来检测婴幼儿微生物菌群肠气的量的类似装置。本发明的再另一个示例实施方案针对用于监测婴幼儿营养摄取的方法。所述方法包括:使用微生物菌群肠气传感器监测婴幼儿的呼出气中的微生物菌群肠气的量的水平；将微生物菌群肠气的量与临界值相比较；以及如果微生物菌群肠气的量小于临界值，则提供警报。总地来说，本发明针对用于根据消化道中生成的微生物菌群肠气实时监测营养摄取的方法和系统。虽然本发明总地来说讨论了以人工方式喂饲的患者营养摄取的监测和调整，但使用本文所提供的公 开内容的本领域普通技术人员应当理解是，本发明的方法和系统适用于一个人的营养摄取需要被监测的任意情况。例如，本发明的系统和方法可以用于监测婴幼儿的营养摄取。小肠、胃和呼吸气中的微生物菌群肠气浓度与人体中的营养吸收之间存在联系。“Who should request a breath hydrogen test，，Li, D_Y, Barnes, T.，Thompson, R.E.,Cuffari,C., Journal of Applied Research, 4(2), 266(2004); “Hydrogen breathtesting in adults, ^Lindberg, D.A., Gastroenterology Nursing, 32 (I), 19-24 (2009);“Antibiotic efficacy in small intestinal bacterial overgrowth.，，Attar, A.，Flourie, B., Rambaud, J-C., Frachisseur, C., Ruszniewski, P., Bouhnik, Y., Gastroenterology, 117(4)，794-797(1999)。由于存在于肠内的微生物菌群降解碳水化合物使其被肠壁吸收，该菌群产生氢气和甲烷。此外，已经表明的是，当正在喂饲特定剂量的碳水化合物时，氢气浓度的增加与血液中血糖的增加相关联。“Breath hydrogen and methane excretion patterns in normalman and in clinical practice,，，Tadesse, K.，Smith, D.，Eastwood, M.A.，65 QuarterlyJournal of Experimental Physiology, 85-97(1980) ; “Use of breath hydrogen in thestudy of carbohydrate absorption, Bond, J.H., Levitt, M.D., Digestive Diseases,22 (4),379-382(1997); “Breath hydrogen and methane expiration in men and womenafter oat extract consumption, ^Behall, K.M., Scholfield, D.J., van der Slui js, A.M.C.，Hallfrisch, J.，128 J.Nutrition 79-84(1998)。由于微生物菌群肠气浓度与营养摄取的这种关联，呼吸气和/或消化道中微生物菌群肠气的目标范围可以被开发，以告知护理者患者是营养失调的、正在以正确速度被喂饲的或者正在被喂饲太多的，以及是处于呕吐或腹泻的危险中的。可以使用微生物菌群肠气传感器以监测患者的呼出气中或患者的消化道中的微生物菌群肠气浓度。事实上，本发明使用微生物菌群肠气传感器来监测可能从身体中排出微生物菌群肠气的区域的微生物菌群肠气浓度。这样的区域可以选自患者的呼吸气、患者的消化道或其组合。从微生物菌群肠气传感器中接收的信号可以与临界值相比，用来警报护理者正在向患者提供的营养量需要增加、减少或基本上保持恒定。此外，从微生物菌群肠气传感器中接收的信号可以用作控制环反馈的部分，用来控制喂饲系统以适当地增加、减少或保持喂饲速度。以该方式，本发明的方法和系统可以用于提供例如，以人工方式喂饲的患者、婴幼儿和其他合适的个体中营养摄取的实时监测和调整。微生物菌群肠气传感器本发明的适合提供营养摄取的实时监测和调整的气体传感器，可为适合检测排出的微生物菌群肠气的任意装置。不受理论限制，例如，传感器例如由Pranalytica开发的光学人工鼻(Optical nose (Ο-nose))作为实例，其能测量如NO、NO2, NH3> SO2和CH4的气体。因此，该光学装置可以被设计用于检测呼出气中的微生物菌群肠气浓度。此外，城市技术公司(City T echnology)提供各种也可以适用于实现本发明的工业级和医疗级(medicalgrade)氢气传感器。进一步地，Costello等人已经开发出如图6所示的用来监测呼出气中的各种VoCs的传感器系统。该传感器基于电化学气体传感器(如氢气、CO、H2S、乙醇和氨气)。最后，阿尔贡国家实验室(Argonne National Lab)已开发了特别是针对燃料电池应用的用于快速且灵敏的氢气检测的钮纳米颗粒(palladium nanobeads)。该纳米传感器(nanosensor)显示高选择性并能在氧气、湿气和其它气体存在的情况下检测H2。这些和其它类似的能够检测微生物菌群肠气浓度水平的功能装置可以用于和/或设计来执行本发明的方法。由于存在于肠内的菌群降解碳水化合物使其被肠壁吸收，该菌群能够产生气体，例如二氧化碳、氧气、氮气、氢气、氨气、丙酮和甲烷。本发明的方法能检测这样的气体的水平，从而协助监测营养摄取。具体地，本发明的方法可包括监测由患者产生的微生物菌群肠气的水平。本发明的方法还可以包括肠道菌群浓度的监测。例如，本文包括的附图显示了氢气的浓度。此外，应当理解的是，虽然说明书附图显示了氢气浓度，但相同的图可以用于描述所有微生物菌群肠气的浓度。图1示出基于氢气浓度的营养摄取的示例性调整。图1描述了两个氢气浓度临界值X1和x2。测定临界值X1和X2,从而氢气浓度小于临界值X1表明患者是营养失调的，并且氢气浓度大于临界值\表明患者被喂饲过量。氢气浓度大于X1且小于\表明患者正接收
理想量的营养。图1示出氢气浓度相对于时间的两条假定的曲线20、30。曲线20与患者相对于时间的连续人工喂饲相关。曲线30与患者相对于时间的间歇人工喂饲相关。如图1示出，通过本发明的系统和方法提供的适当的监测，与曲线20和30相关的氢气浓度可以保持在X1和X2之间，使得患者正接收理想量的营养。如果曲线20、30曾经降至临界值X1以下或超过临界值X2，本发明的系统和方法能警报护理者患者没在接收适当量的营养。此外，可调整向患者提供的营养的量，以便将适当的营养量提供给患者。例如，图2示出根据本发明的示例实施方案的示例方法200，该方法基于氢气浓度监测营养摄取。方法200能用来校准人工喂饲系统，或测定由人工喂饲系统提供的营养的初始喂饲速度是否足以向患者提供足够的营养。如在图2中的210所示，在通过人工喂饲系统向患者递送任意营养之前，测定与患者相关的氢气基准值。以下将更详细讨论可以使用氢气传感器来测定氢气的基准值。在220中，使用人工喂词系统以初始喂词速度向患者递送一定量的宫养。如本文所使用的，术语喂饲速度(feeding rate)意在表示使用人工喂饲系统向患者递送营养的速度。在230中，使用氢气传感器再次监测与患者相关的氢气浓度。步骤230可以在充足的时间推移(如15分钟)后执行，以允许患者吸收足够的营养。在240中，测定氢气浓度与基准值相比的相对变化，例如从监测到的氢气浓度中减去氢气基准值。在250中，将氢气浓度的相对变化与临界值相比。例如，在具体的实施方案中，可以将氢气的相对变化与第一临界值相比。第一临界值可以被设定，使得降至第一临界值以下的氢气的相对变化标志着患者没在接收足够的营养。如果氢气浓度的相对变化超过第一临界值，人工喂饲装置正在向患者提供足够的营养，并且没必要向患者增加递送的营养的量。如在260中所示，如果氢气浓度的相对变化小于第一临界值，则患者没有从喂饲系统中接收足够量的营养 ，并且向护理者提供警报(如可听的、可视的、振动的或无线电警报)，指示护理者患者没在接收足够的营养。在270中，向患者递送的营养量通过诸如增加喂饲装置的初始喂饲速度来增加。一旦接收警报，营养的量可以由护理者手动增加，或通过基于与患者相关的氢气水平来调整人工喂饲系统的喂饲速度的控制环自动增加，。以这样的方式，方法200基于与患者相关的氢气的量来调整向患者递送的营养的量，并且基于氢气浓度水平提供向患者递送的营养的量的调整。除图2所示的示例方法或作为其变化，氢气的相对变化可以与第二临界值相比。第二临界值可以被设定，使得超过第二临界值的氢气的相对变化指示患者正在接收过多的营养。如果氢气浓度的相对变化大于第二临界值，患者正在接收过多的营养并且处于呕吐和/或腹泻的危险中。可以向护理者提供警报，例如可听的、可见的、振动的或无线电警报，指示护理者患者正在接收过多的营养。然后，可以通过降低喂饲装置的初始喂饲速度来降低向患者递送的营养量。图3示出与监测患者营养的摄取相关的另一个示例方法300，该监测基于与患者相关的氢气浓度。方法300可以用于监测和调整使用人工喂饲系统的患者的间歇喂饲。具体地，方法300可以用来测定使用人工喂饲系统的患者的间歇喂饲的开始和停止时间。在310中，一定量的营养以初始喂饲速度递送给患者。营养量可以通过肠内喂饲系统递送。在320中，使用氢气传感器监测与患者相关的氢气浓度。例如,氢气传感器可以用来监测患者的呼出气中或患者的消化道中的氢气量。在330中，将氢气浓度与第一临界值(例如图4中示出的第一临界值T1)相比。第一临界值可以，例如为约5ppm至约25ppm,例如约IOppm至约20ppm,例如约20ppm,或在其间的任意其它氢气浓度。如果氢气浓度小于第一临界值，则患者需要补充营养。相应地，返回图3，可以向护理者提供来自在340中示出的警报系统的警报。此外，如350所示，可以增加从喂饲系统向患者递送的营养量，以供应患者额外的营养需要。护理者可以手动地增加向患者递送的营养量，或控制环可以自动地调整喂饲系统参数来增加向患者递送的营养量。在增加向患者递送的营养量之后，方法300返回至320，并且连续地监测与患者相关的氢气量，用来测定患者是否正在接收太少、理想量或太多的营养。在360中，将氢气浓度与第二临界值(例如图4中示出的第二临界值T2)相比。第二临界值可以为约65ppm至约85ppm的范围，例如约75ppm至约80ppm,例如约80ppm,或在其间的任意其它氢气浓度。如果氢气浓度小于第二临界值但大于第一临界值，则患者正在接收理想量的营养。因此，不必调整喂饲系统，并且方法300继续监测与患者相关的氢气浓度。如果氢气浓度超过第二临界值，则患者正在接收过多的营养并处于呕吐或腹泻的危险中。可以向护理者提供来自在370中示出的警报系统的警报。为了防止过量喂饲，方法300将停止向患者递送营养，并如380示出，将继续监测与患者相关的氢气。当氢气水平降至第一临界值以下，方法300将再次开始向患者递送营养，以防止患者变得营养失调。图4提供了与患者相关的氢气浓度水平的图示，所述患者正在根据图300的方法300被间歇地喂饲。如同所示的，当人工喂饲系统向患者递送一定量的营养时，与患者相关的氢气水平上升至超出临界值1\。当喂饲患者时，氢气水平可能接近临界值T2。如果与患者相关的氢气水平超过临界值T2，人工喂饲系统停止向患者递送营养。这将引起与患者相关的氢气水平下降，直至氢气水平降至临界值T1以下。然后，人工喂饲系统开始向患者递送营养，引起与患者相关的氢气浓度增加。图5示出与监测患者营养的摄取相关的另一个示例方法500，该监测基于与患者相关的氢气浓度。方法500可以用来监测和调整使用人工喂饲系统的患者的连续喂饲。除了方法500调整人工喂饲系统的喂饲速度和与患者递送营养相关的开始及停止时间相反夕卜，方法500与图3的方法300类 似。。这确保将营养以理想的喂饲速度连续地递送给患者，以防止营养失调和过量喂饲。例如,在510中以初始喂饲速度向患者递送一定量的营养。营养的量可以通过肠内喂饲系统递送。在520中，使用氢气传感器监测与患者相关的氢气浓度。例如,氢气传感器可以用来监测患者的呼出气中或患者的消化道中的氢气量。在530中，将氢气浓度与第一临界值(例如第一临界值的范围为约5ppm至约25ppm,例如约IOppm至约20ppm,如约20ppm或在其间的任意其它氢气浓度)相比。如果氢气浓度小于第一临界值，患者需要额外的营养。相应地，可以向护理者提供来自在540中示出的警报系统的警报。此外，如550所示，可以增加喂饲系统的初始喂饲速度，以供应患者额外的营养需要。护理者可以手动地增加初始喂饲速度或控制环可以自动地调整喂饲系统参数，来增加递送给患者的初始喂饲速度。在增加向患者递送的初始喂饲速度之后，方法500返回至520，并且连续地监测与患者相关的氢气，以测定患者是否正在接收太少、理想量或者太多营养。在560中，将氢气浓度与第二临界值(例如第二临界值的范围为约65ppm至约85ppm,例如约75ppm至约80ppm,例如约80ppm或在其间的任意其它氢气浓度)相比。如果氢气浓度小于第二临界值但大于第一临界值，患者正在接收理想量的营养。因此，不必调整喂饲系统，并且方法500继续监测与患者相关的氢气浓度。如果氢气浓度超过第二临界值，患者正在接收过多的营养并处于呕吐或腹泻的危险中。相应地，可以向护理者提供来自在570中示出的警报系统的警报。在580中，为了防止过量喂饲，方法500将降低初始喂饲速度，并将继续监测与患者相关的氢气。当氢气水平降至第一临界值以下时，方法500将增加初始喂饲速度，以防止患者变得营养失调。参照图6，用于执行上述公开方法的示例系统100将被详细讨论。如图6示出，系统100包括控制器110、氢气传感器120、喂饲系统130、用户界面140以及警报系统150。喂饲系统130可以为用于向患者递送营养的任意系统，例如肠内喂饲系统。例如，在特定的实施方案中，喂饲系统130可以包括肠饲管135 (如图7和图8示出)，该肠饲管具有插入到患者消化道的远端和营养源。肠饲管可以穿过患者的胃壁或从患者的鼻下或喉咙下插入到患者。营养以由控制器110控制的初始喂饲速度从营养源通过肠内喂饲管135向患者递送。控制器110被构建为基于从氢气传感器120接受的信号控制喂饲系统130，以确保喂饲系统130向患者递送适量营养。控制器110可以为任意合适的控制装置，并且可包括诸如微控制器或其它控制电路。用户界面140可以与控制器110耦连。用户界面140可以适用于通过各种外围装置接收来自用户的指令。例如，用户可以通过键盘、触屏、鼠标或其它适合的输入装置将命令或其它数据输入到用户界面140中。用户界面140可以通过可视显示器(visual display)、媒体元件(media element)或其它合适的输出装置向用户显示与系统100相关的数据和其它信息。控制器110与警报系统150耦连。控制器110被构建为控制警报系统150，以基于与患者相关的氢气水平向护理者提供警报。例如，如果控制器110确定与患者相关的氢气水平小于临界值，控制器110可以控制警报系统150来向护理者提供警报，指示护理者需要额外的营养。警报可以是可视警报、可听警报、振动警报、无线电警报或其它合适的警报。氢气传感器120被构建为监测与患者相关的氢气水平。氢气传感器120可以是能够监测作为患者营养摄取的结果，在患者的消化道中生成的氢气水平的任意装置。
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在特定的实施方案中，氢气传感器120被构建为监测患者呼出气中的氢气。氢气传感器120可以是呼吸分析传感器,例如由贝德福德科技有限公司(Bedford ScientificLtd.)制造的HBT侦探传感器(HBT Sleuth)。其它合适的传感器包括用来分析收集的气体样品的化学组成的气相色谱质谱联用(GC-MS)传感器和直接质谱(direct massspectroscopy)传感器。氢气传感器120可以是患者定期地呼吸的独立气体分析传感器，或者可以合并为呼吸管(ventilator tube)的部分用于正在使用呼吸机系统(ventilatorsystem)的患者。某些气体传感器的小尺寸使得他们适合并入到肠内喂饲系统，用于监测患者消化道中的氢气。在这方面，氢气传感器120可以作为向患者的消化道递送营养的肠内喂饲系统的部分。例如，如图7示出，可以将氢气传感器120包含在肠饲管135的远端。如图7示出，可以将氢气传感器120设置在患者180的胃182中。可选地,可以将氢气传感器120设置在患者180的小肠184中。氢气传感器120监测包含于胃182或小肠184中的氢气水平，并且将与氢气水平相关的信号传递至在通讯链路(communications link) 125之上的控制器110。通讯链路125可为电路的通讯链路，如光学通讯链路125或其它合适的电路通讯链路。可选地，氢气传感器120可以被构建为与控制器120无线通讯。各种氢气传感器适于用作设置在肠内喂饲管135远端的氢气传感器120。例如,氢气传感器可为:由Pranalytica开发的Optical nose (Ο-nose)传感器；城市技术制造的各种医疗级传感器中的一种，包括模型3HYT、3MHYT、4HYT、7HYE、EZT3HYE或EZT3HYT传感器；或由阿尔贡国家实验室制造的钯纳米颗粒。其它纳米传感器诸如佛罗里达大学(University of Florida)开发的ZnO纳米棒氢传感器(Lupan O 等人，2009; “Selective hydrogen gas nanosensors usingindividual ZnO nanowire with fast response at room temperature,，，Sensorsand Actuators B Chemical);宾州州立大学(Penn State)开发的钦纳米管(Varghese0.K.等人,2003; “Hydrogen sensing using titania nanotubes,，，Sensors andActuators, B93, pp 338-344);和 / 或纳米花(nanoflowers) (Shafiei M 等人，2010，“Pt/Mo03 nano-flower SiC Schottky diode based hydrogen gas sensors, ，，Prof ofIEEE Sensors Conf.2010，354-357)可以用作氢气传感器120。已经在超敏气体传感器(ultra-sensitive gas sensor applications)应用中采用的作为电阻传感器(chemiresistive sensor)的定向石墨纳米结构碳薄膜可能也适用于氢气传感器120 (Rivera I F 等人，2010; “Graphene based ultra-sensitive gas sensors; jTrof ofIEEE Sensors Conf.2010, 1543-37;Moafi A 等人，2010; “Oriented graphitic carbonfilms for hydrogen gas sensors,，，Prof of IEEE Sensors Conf.2010，378-381)。如图8示出，作为喂饲系统130，氢气传感器120可以可选地设置在肠内喂饲管120的外端，例如近邻营养源。氢气传感器120监测包含在患者消化道中的氢气水平，并且向通讯链路125上方的控制器110传递与氢气相关的信号。参照图9，公开了用于监测婴幼儿营养摄取的示例系统400。该系统包括电子电路，例如控制器410和警报系统430，以及作为婴幼儿入口装置(如奶嘴、奶瓶或类似装置)的部分而设置的氢气传感器420。氢气传感器420被构建为监测与婴幼儿呼出气相关的氢气量。控制器410监测从氢气传感器420接受的信号并控制警报系统430，以基于由氢气传感器420检测到的氢气水平来提供警报。警报可为可听警报、可视警报、振动警报、无线警报或其它适合的警报。例如，在特定的实施方案中，氢气传感器420可监测婴幼儿呼出气中的氢气量。控制器410可接收来自氢气传感器420的信号，并且将检测到的氢气量与临界值相比。如果氢气量小于临界值，控制器420可以控制警报系统以提供警报430。警报可指示家长或其他护理者，婴幼儿需要额外的营养并且到喂饲时间了。示例系统400可以被例如母乳喂养婴幼儿的母亲使用。母乳喂养婴幼儿的母亲可能不确定婴幼儿是否已接收了足够的营养。为确定婴幼儿是否已接收了足够的营养，母亲可使用氢气传感器420，例如作为婴幼儿入口装置(如奶嘴、奶瓶或婴幼儿所使用的类似装置的部分被并入的氢气传感器，来监测婴幼儿的呼出气。可以将氢气水平与临界值相比，如果与婴幼儿相关的氢气水平小于临界值，系统400可以通过警报系统430向母亲或其他护理者提供警报，指明婴儿未接收足够的营养。然后，母亲可继续母乳喂养婴幼儿，直到婴幼儿接收足够的营养。实施例1.氢气传感器的敏感度氢气传感器购自英国肯特郡罗契斯特市的贝特方德科技公司(BedfontScientific Inc., Rochester, Kent UK)。使用本底空气(Oppm 氢气)和含有 lOOppm 氢气的样品杯(sample clinder) (Microdirect Inc., Auburn ME)校准系统。在读数期间，允许气体流缓慢地吹进测量的进气管(intake)中。2.在白天/晚上期间监测受试者的呼吸氢气(breath hydrogen gas)在白天和晚上期间，测量健康的男性受试者(53岁)的呼吸氢气，以确定归因于喂饲的变化。受试者缓慢地吸气，保持20秒，然后缓慢地通过他的嘴向传感器中呼气。结果如下所示:5:30am—自昨晚IOpm禁食后，测量呼吸氢气；15ppm6:30am 早餐7am一测量呼吸氢气；48ppm11:30am—测量呼吸氢气；20ppm11:40am 午餐中午12点一测量呼吸氢气；45ppm
Ipm一测量呼吸氢气；55ppm6pm一测量呼吸氢气；15ppm7pm 晚餐8pm一测量呼吸氢气64ppm以上结果显示呼吸氢气与受试者的营养摄取以及受试者感到饥饿时具有很好的相关性3.模拟饲管在胃中的远端具有传感器的实验使用胃和小肠的Perspex模型。将肠内喂饲管的远端附上氢气传感器(包绕式)，并且将该改装的管子经由胃壁中的洞插入胃中。然后，将空气中的IOOppm氢气杯附在该模型的小肠管的底部，并将稳定气流的气体引入模型。然后通过传感器测量氢气浓度。读数为 lOOppm。4.具有氢气传感器的肠内喂饲管的管外(胃的皮肤表面)使用实验将氢传感器配制在肠内喂饲管外端上，管末端在皮肤表面上的胃外部。将IOOppm的氢气凭借小肠管引入胃和小肠中。通过传感器测量离开管子的氢气的氢气浓度，发现该浓度为lOOppm。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，对本发明的这些和其它变化和变化可通过本领域普通技术人员来实践，将其更具体地描述在所附权利要求中。此外，应当理解，可将各种实施方案的方面整体或部分互换。而且，本领域普通技术人员将理解的是，前述仅当做实例，并非意在限制进一步描述在所附权利要求中的本发明。
权利要求
1.一种监测患者的人工喂饲的方法，所述方法包括: 利用喂饲装置以初始喂饲速度向所述患者递送一定量的营养； 利用能检测菌群肠气的气体传感器监测与所述患者相关的菌群肠气的量；和 至少部分地基于与所述患者相关的所述菌群肠气的量来调整递送至所述患者的营养的量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，调整递送至所述患者的所述营养的量包括至少部分地基于与所述患者相关的所述菌群肠气的量调整所述初始喂饲速度。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括: 利用所述喂饲装置向所述患者递送一定量的营养前，监测与所述患者相关的所述菌群肠气的量，以确定菌群肠气的基准值； 向具有所述基准值的患 者递送一定量的营养后，测定与所述患者相关的菌群肠气起于所述基准值的相对变化；和 至少部分地基于菌群肠气中的所述相对变化调整向所述患者递送营养的量。
4.根据权利要求1所述的方法，其中将所述喂饲装置耦合到控制环，所述控制环被构建为至少部分地基于由所述菌群肠气传感器检测到的所述菌群肠气的量调整通过所述喂饲装置所递送的营养的量。
5.根据权利要求1所述的方法，其中利用喂饲装置向所述患者递送一定量的营养包括通过选自连续递送和间歇递送的方式向所述患者递送营养。
6.根据权利要求5所述的方法，其中调整向所述患者递送的营养的量包括: 当与所述患者相关的所述菌群肠气的量小于第一临界值时，利用所述喂饲装置向所述患者提供营养； 当与所述患者相关的所述菌群肠气的量大于第二临界值时，停止利用所述喂饲装置向所述患者递送营养。
7.根据权利要求6所述的方法，其中调整向所述患者递送的营养的量包括: 如果所述检测到的菌群肠气的量小于第一临界值，增加初始喂饲速度； 如果所述检测到的菌群肠气的量大于所述第一临界值且小于第二临界值，保持初始喂饲速度基本上恒定；且 如果所述检测到的菌群肠气的量大于所述第二临界值，降低初始喂饲速度。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一临界值的范围为约3ppm至约25ppm，并且所述第二临界值的范围为约65ppm至约85ppm。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述喂饲装置包括插入通过患者选自所述患者的胃壁、鼻和喉喉区域的肠内喂饲管。
10.根据权利要求1所述的方法，其中监测菌群肠气的量包括监测来自于选自所述患者的呼吸气、所述患者的消化道及其组合的区域的菌群肠气的浓度。
11.一种用于监测患者的人工喂饲的系统，所述系统包括: 喂饲装置，所述喂饲装置被构建为以初始喂饲速度向患者递送一定量的营养； 菌群肠气传感器，所述菌群肠气传感器被构建为监测与所述患者相关的菌群肠气的量;和 控制器，所述控制器被构建为至少部分地基于与所述患者相关的所述菌群肠气的量调整向所述患者递送的营养的量。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述喂饲装置包括肠内喂饲装置，所述肠内喂饲装置具有插入所述患者的远端和耦合到营养源的外端。
13.根据权利要求11所述的系统，其中所述菌群肠气传感器包括传感器，所述传感器被构建为监测所述患者的呼出气。
14.根据权利要求12所述的系统，其中所述菌群肠气传感器设置在所述肠内喂饲管的所述远端。
15.根据权利要求11所述的系统，其中所述菌群肠气传感器监测选自所述患者的胃、小肠区域中的菌群肠气的量。
16.根据权利要求12所述的系统，其中所述菌群肠气传感器设置在所述肠内喂饲管的夕卜端。
17.根据权利要求11所述的系统，其中所述系统进一步包括警报系统，所述警报系统被构建为至少部分地基于由所述菌群肠气传感器检测到的所述菌群肠气的量向护理者提供警报。
18.一种用于监测婴幼儿营养摄取的系统，所述系统包括: 菌群肠气传感器，所述菌群肠气传感器被构建为监测与所述婴幼儿的呼出气相关的菌群肠气的量； 耦合到所述菌群肠气传感器的电子电路，所述电子电路被构建为至少部分地基于由所述菌群肠气传感器检测到的菌群肠气的`量向护理者提供警报。
19.根据权利要求18所述的系统，其中将所述菌群肠气传感器装入婴幼儿口腔装置，所述婴幼儿口腔装置选自奶嘴、奶瓶和牙胶。
20.一种监测婴幼儿营养摄取的方法，所述方法包括: 使用能检测菌群肠气的气体传感器监测所述婴幼儿的呼出气中的菌群肠气量的水平; 将所述菌群肠气的量与临界值相比； 如果菌群肠气的量小于所述临界值，提供警报。
全文摘要
本发明公开了用于监测个体营养摄取的系统和方法。所述方法可以包括监测与患者相关的菌群肠气浓度水平，并且至少部分地基于与所述患者相关的所述菌群肠气水平，利用人工喂饲装置调整向所述患者提供的所述营养的量。菌群肠气传感器可以用来监测与患者相关的菌群肠气。所述菌群肠气传感器可以监测患者呼出气中的或患者的消化道中的菌群肠气。所述菌群肠气传感器作为肠内喂饲系统的部分包含在肠内喂饲管的所述远端或外端。本发明还公开了基于与婴幼儿相关的菌群肠气水平用于监测婴幼儿营养摄取的系统和方法。
文档编号A61B5/145GK103249355SQ201180058608
公开日2013年8月14日 申请日期2011年11月7日 优先权日2010年12月14日
发明者J·G·麦克唐纳, C·高, I·谢, J·K·亚伯拉罕, S·兰格纳坦 申请人:金伯利-克拉克环球有限公司