针对流发生器病人回路的文氏管几何结构设计的制作方法
专利名称：针对流发生器病人回路的文氏管几何结构设计的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及呼吸装置，更具体地，涉及用于呼吸装置的通用接口 ， 该通用接口尤其适于在接口与标准呼吸器一同使用时提供持续气道正压
(CPAP),并进一步构造有独特的几何结构以用最小的供给压力以及减小 的呼出阻力来增大阻滞压力(即，病人压力)，以便改善呼吸行为。
背景技术：
对呼吸受损的病人使用呼吸装置是众所周知的。通常，这类装置通过允 许吸入和呼出气体的适当交换，来同时向病人肺部提供加压气体以防止肺部 萎陷，从而帮助病人呼吸。采用该方式，传统的呼吸器可使病人自发呼吸， 同时维持向病人肺部施加持续气道正压(CPAP)。
以上所提类型的呼吸装置已被证实对呼吸能力受损的病人有效。例如， 先天带肺病或其他并发症的婴儿可能需要使用CPAP治疗进行呼吸支持。理 想地，CPAP治疗将恒定且稳定的压力输送至嘴部、鼻部或者输送通过插入 在婴儿中的气管套管。尽管这种装置的使用被证实大体上符合初衷，但是这 类现有技术的呼吸装置具有特定设计缺陷，这些缺陷会减弱其整体有效性和 满意度。
例如，流发生器为在提供CPAP治疗处理时可与上述呼吸装置 一 同使用 的装置类型。如上所述，在CPAP通气过程中，高压气体必须在恒定的基础 上供给到病人的气道。就此而言，流发生器可与传统呼吸器一同使用。不幸 的是，传统呼吸器的运行压力通常低于CPAP治疗处理所需的压力。
因此，现有技术的流发生器征示的一种设计缺陷在于，这类流发生器需 要使用过量供给压力，以便在病人处产生充分的压力。更具体地，可以理解
的是，这类现有技术的流发生器需要高达205厘米的H20供给压力，以便 在病人处产生高达约10至15厘米的H20。然而，联邦标准对在特定病人的 CPAP治疗中可用的供给压力量进行限制。例如，在新生儿中，推荐的最大 供给压力限制在120厘米(cm)的H20。而且，现有技术的流发生器需要 高供给压力(例如，205cm的H20),以便实现病人所需的12升/分钟(LPM) 的流速。
可以预期的是，现有技术的流发生器中所需的高危供给压力会给病人带 来受伤的危险。例如，病人气道内的高压可导致对肺部以及其它器官的损害。 另外，病人气道内部暴露于高压，可导致其它呼吸并发症。另一与现有技术 的流发生器相关的缺陷在于，对过量供给压力的需求会引起功率值增大，以 便产生希望的病人压力值。就此而言，现有技术的流发生器在用于CPAP治 疗中时相对无效率且不安全。
可见，现有技术中存在对如下通用接口的需求，该通用接口可适于用减 小的供给气体压力提供持续气道正压(CPAP),以便最小化由病人气道中 的过量压力造成的风险。而且，现有技术中存在对如下用于CPAP换气的通 用接口的需求，该接口设置为在不超过约120cm的H20的供给压力下与标 准呼吸器一同进行操作，以便根据供给压力在病人处提供高达约15cm的 H20。
另外，现有技术中存在对如下用于CPAP治疗的通用接口的需求，该接 口设置为向病人提供高达约12升/分钟的流速，同时供给压力限制于120cm 的H20。另外，现有技术中存在对如下用于CPAP治疗的通用接口的需求， 该接口较为简单因此设计便宜，并且特别设置为在减小呼出阻力的同时用最 小的供给压力来维持病人处的正气道压力，以便改善呼吸行为。
发明内容
本发明特别着眼且减轻以上提及的现有技术的流发生器的相关缺点。更 具体地，本发明为一种通用接口，其适于用与现有技术的流发生器相比减小
的供给气体压力来提供持续气道正压(CPAP)。采用这种方式，本发明的 通用接口最小化由病人气道中过量的压力带来的风险。
更具体地，本发明的通用接口特别设置为在约为120厘米(cm)的H20 的最大供给压力下与标准呼吸器一同进行操作，以便在高达约12升/分钟的 流速下向病人输送高达约15cm的H20的压力。优选地，在此构建的通用接 口提供增大的效率，原因在于该通用接口用减小的供给压力进行操作，同时 仍然在病人的气道内提供恒定的正压力。而且，所述通用接口实现了上述目 标，而且又使在病人呼吸的吸入和呼出阶段期间的压力阻力最小化。
通过在接口主体的特定部分内包含独特的锥形几何结构，就易于减小在 本发明的通用接口中的操作压力。更具体地，通用接口包括一对呼出通道和 供给通道，每个通道均设置有锥形部分。该锥形部分特别设置为使在吸入和 呼出期间的压力阻力最小化。
应该注意的是，通用接口既可构造用于非侵入性CPAP治疗，也可构造 用于侵入性CPAP治疗。使用安装在病人头部的鼻段元件或者面部面罩，就 易于实现通用接口所进行的非侵入性CPAP治疗。可替换地，通用接口可适 于侵入性CPAP治疗，其中，可将气管套管插入病人中来向病人肺部提供空
气
如果使用鼻段元件，则鼻段元件优选由软而具有弹性的聚合材料形成， 该材料提供抵靠病人皮肤的舒适表面。空气通过形成在鼻段元件中的一对鼻 孔接合杆导入病人的鼻部，该对鼻孔接合杆提供在病人鼻部与通用接口之间 的有效流体路径。鼻孔接合杆包括具有D形结构的周界壁，以在解剖学上 遵循病人鼻孑L 。
所述通用接口可包括从其相反两侧伸出的压力管和供给管。供给管可被 包含于通用接口，以在CPAP治疗期间将气体从气源供给到病人。所包括的 压力管提供在病人的呼吸期间进行压力测量的装置。压力接头和供给接头可 被包含于通用接口，以便易于分别安装压力管和供给管。
接口主体可包括一对隔开的大致平行的呼吸通道。 一对相应的供给通道
也可,皮包含于通用接口，并与对应的呼吸通道流体连4妄。4妾口主体还可具有 一对隔开的呼出通道，其也流体连接到各自的一个呼吸通道。供给通道可与 呼吸通道大致共轴对准，以易于流入供给气体。每个呼吸通道均包括在一对 病人端口处终止的病人通道，而鼻段元件的鼻孔接合杆连接到该对病人端 口。呼出通道与病人通道相交以共同形成呼吸通道。病人通道可与呼出通道
以约20°至约60。的角度彼此相交，但也可以使用任意角度。
每个供给通道被设置为例如在呼吸循环的吸入阶段期间将加压气体引 入病人通道。供给歧管可与通用接口一体形成，以便向呼吸通道供给压力。 供给歧管可具有从该处伸出的供给通道，该供给通道被设置为将加压气体引 入每个供给通道的内部，并最终引入到病人通道。由于供给歧管经由供给管 与气源流体连通，所以供给歧管接收来自气源的加压气体，并经由一对喷射 文氏管将该气体引入病人通道。值得注意的是，每个喷射文氏管均包括用于 提高性能的锥形几何结构。
更具体地，每个喷射文氏管的锥形部分沿从供给歧管向病人通道的方向 向外形成锥形。锥形部分的锥度角在从约0.5。至约10。的范围内，并优选为 约2.5°。喷射文氏管可具有圆锥形状，就此而言，锥形部分限定一小直径。 还应该注意的是，供给通道可设置为各种截面形状，例如矩形、椭圓形、或 者大致圆形形状。
如果至少在所述小直径处设置为圓形截面形状，则每个喷射文氏管的锥 形部分均优选长度处于锥形部分的小直径的约0.25至约3倍的范围内。另 外，恒定截面部分可与锥形部分一起设置在至少一个喷射文氏管中。如果包 括该恒定截面部分，则其限定长度优选在小直径的约2.5至约2倍的范围内。
每个呼出通道还优选地包括沿从病人通道向呼出通道的方向向外成锥 形的锥形部分。每个呼出通道的锥形部分均优选具有在从约0.5°至约10°的 范围内(优选约5°)的锥度角。呼出通道可具有大致矩形的截面形状，但是 也可使用诸如圓形、椭圆形等的其他截面形状。锥形部分限定一个形成在呼 出通道与相应一个病人通道相交处的小宽度。
呼出通道的锥形部分优选限定其长度在呼出通道锥形部分的小宽度的
约0.25至约3倍的范围中。恒定截面部分可选地与锥形部分一起设置在呼 出通道中。如果包括该恒定截面部分，那么其小宽度优选等于锥形部分的小 宽度，而该恒定界面部分的长度处于小宽度的约0.25至约2倍的范围。
由于喷射文氏管和呼出通道独特的几何结构(即，锥形几何结构)，来 自病人的呼出空气可有效地从病人嘴部呼出。另外，由于所提供的供给气体 源自供给歧管并穿过喷射文氏管，所以可有效地吸入空气。通用接口可进一 步包括供在病人气道处进行压力测量之用的压力通道。就此而言，压力传感 器可被放置与压力通道流体连通，从而可测量病人的压力。
通过参见附图，本发明的上述以及其它优点将变得更为清晰，其中
图1为在病人面部上使用的本发明的通用接口的透视图2为图1所示的病人所佩戴的通用接口的分解透视图，该图示出的接
口主体具有可附接到该接口主体的供给接头和压力接头，并具有沿病人的头
部各自从供给接头和压力接头伸出的供给管和压力管；
图3为通用接口沿呼出歧管的图示朝向的透视图，其中呼出歧管一体形
成在接口主体中；
图4a为沿图2的线4-4截取的接口主体的截面图，该图示出的呼出通 道和喷射文氏管均具有锥形部分，所述锥形部分各自特别设置为用于最小化 供给压力以及减小呼出阻力；
图4b为沿图2的线4-4截取的接口主体的截面图，该图示出的呼出通 道和喷射文氏管除了锥形部分外还具有恒定截面部分；
图5为沿图2的线5-5截取的接口的截面图，该图示出的供给通道具有 从该处伸出并与病人通道共轴对准的一对喷射文氏管；
图6为示出呼出歧管与压力歧管的相对定向的接口主体的侧视图7为接口主体的正视图，该图示出围绕一对病人通道的井道部分并进
一步示出通向井道部分并位于一对病人通道之间的压力通道；和
图8为示出从接口主体的井道部分延伸至接口主体的压力部分的L形压 力通道的接口主体的局部截面俯视图。
具体实施例方式
现在参见附图，其中，这些图示目的仅在于示出本发明优选实施例，而
并不意在限制本发明，图1示意性图示应用于婴儿病人12的通用接口 20。 通用接口 20包括附接在该通用接口 20的相反两侧上并绕病人12头部延伸 的压力管72和供给管74。如上所述，本发明的通用接口 20尤其适于，在 该通用接口 20与标准呼吸器一同使用时，以减小的供给压力向病人12提供 持续气道正压(CPAP)。
具体而言，通用接口 20特别构造为，在不超过约120厘米(cm)的 H20的压力下操作，以便在高达12升/分钟的流速下向病人传送高达10至 15cm的H20的压力。就此而言，本发明的通用接口 20提供增大的效率， 原因在于通用接口 20为了在病人12的气道内提供恒定正压力所需的供给压 力减小。另外，通用接口20特别设置为，在呼吸的吸入和呼出阶段期间使 压力阻力最小化。通过将操作所需的H20供给压力降至低达不超过约120 厘米，易于使通用接口 20实现上述目标。
通过在一对呼出通道64内以及在对应的一对喷射文氏管(jet Venturis ) 56中包含独特的锥形几何结构，使通用接口 20实现操作压力的减小，其中 喷射文氏管56将供给歧管50互连至一对病人通道38。通用接口 20可设置 用于例如使用如图1所示的口部匹配器或鼻段元件16的非侵入性CPAP应 用。鼻段元件16可安装在通用接口 20上，并优选地构造为在解剖学方面遵 循病人12的鼻孔14,例如图1所示的婴儿的鼻孔14。
鼻段元件16优选由弹性聚合材料形成，从而在通用接口 20与病人12 面部之间提供柔软隔膜。鼻段元件16优选包括一对向外延伸的鼻孔接合杆， 每个鼻孔接合杆均具有贯穿鼻段元件16而形成的轴向延伸孔。鼻孔接合杆
允许与通用接口 20的病人通道38流体连通。鼻段元件16还优选设置为，
通过摩擦配合或者通过其他诸如粘合互连或机械互连之类的紧固方式，可拆
除地接合到通用接口 20的井道部分28并保持在其内。
优选地，从接口向外突出的鼻孔接合杆设置有具有D形结构的周界壁， 以在解剖学方面遵循病人12的鼻孔14。就此而言，可包含在本发明中的鼻 段元件16类似于如下专利申请所显示和描述的鼻段元件，即，由斯坦兹勒 (Stenzler)等人在2003年10月30日递交的题为"婴儿呼吸辅助装置(Infant Breathing Assist Apparatus )"的乂^开号为20030200970的经7^布的美国专利 申请，该专利申请的全部内容通过引用特意并入于此。
本发明的通用接口 20还优选构造用于侵入性CPAP应用，例如在该应 用中可将气管套管插入病人内。在应用CPAP治疗处理中，该气管套管可与 通用接口20结合应用。然而，由于婴儿通常用鼻部呼吸，所以可以预见， 通用接口 20在非侵入性CPAP治疗中使用得更为普遍。就此而言，鼻段元 件16或者面罩接口可设置在病人12的鼻部和/或嘴部上。优选地，无论通 用接口 20是用于侵入性CPAP应用还是用于非侵入性CPAP应用，该接口 均被具体设置为，使压力最小化至不超过约120厘米的H20,以便向病人输 送高达约10至15cm的H20的压力。
如图1可见，通用接口 20可安装在病人12上，并可具有从该通用接口 20的一侧延伸的压力管72。供给管74可从该通用接口 20的另一侧延伸。 供给管74被设置为，在CPAP治疗期间使气体从气源76供给到病人12。 压力管72被提供以供呼吸期间测量病人12处压力的装置使用。使用压力传 感器或者其他压力测量仪器可易于进行这种压力测量。
现在参见图2，以透视图的方式示出通用接口 20，其中，该通用接口
20包括接口主体22。图2还示出设置在接口主体22的相反两侧上的供给接
头66和压力接头70。如上所述，可使用压力接头70将压力管72与接口主
体22相连，而同时可使用供给接头66将供给管74与接口主体22相连。在
供给接头66上以及在压力接头70上可设置法兰68,以便使这两个接头易
于与接口主体22相连。
理想地，接口主体22的尺寸和结构被设计与供给接头66和压力接头 70的法兰68相互补以便于安装在其上。就此而言，可使用多种方法将供给 接头66和压力接头70连接到接口主体22，这些方法包括但并不限于声波 焊接(sonic welding )、粘合和摩擦配合。优选地，通过将供给接头66和压 力接头70设置为与接口主体22分离的构件，易于进行通用接口 20的组装 和制造。
参见图2和5，示出接口主体22,就其最广义而言，接口主体22可包 括一对隔开的呼吸通道34，呼吸通道34具有与之流体连4妻的对应的一对供 给通道54，并具有与呼吸通道34流体连接的一对呼出通道64。可以观察到， 所述一对供给通道54可与呼吸通道34大致对准。例如，供给通道54可与 呼吸通道34共轴。每个呼吸通道34均包括终止在通用接口 20近端附近的 病人端口 36处的病人通道38。
病人通道38优选适于将气体供给到病人12。呼出通道64优选适于在 呼吸循环的呼出阶段期间从病人12排出气体。呼出通道64优选与病人通道 38相交，以形成呼吸通道34。如图4a和4b可见，病人通道38可与呼出通 道64相交成约20°至约60。的角度，尽管可以预见，病人通道38和呼出通 道64可以任意适当的角度彼此相交。
如上所述，为了增强通用接口 20在CPAP治疗期间的性能，每个供给 通道54均优选与对应的一个病人通道38轴向对准。每个供纟合通道54还优 选设置为，例如在呼吸循环的吸入阶段期间将加压气体引入病人通道38。 就此而言，病人通道38和呼出通道64优选设置为，提供减小的操作压力， 即，将供给压力限制为不超过约120cm的H20。
如附图所示，接口主体22具有近端24 (设置在病人端口 36附近)和 远端26 (设置在供给端口 46和压力端口 52附近)。最佳地如图5所示， 在近端24与远端26之间延伸的是病人通道38，其通过对应的一对供纟会通 道54与供给歧管50互连。病人通道38优选以相互平行的关系设置。供给
歧管50具有从其中横向向外延伸的供给通道54。供给通道54将对应的一 对病人通道38与供给歧管50互连，如图5所示。
就此而言，接口主体22包括供给歧管50,其具有从其中延伸的供给通 道54，以用于将加压气体引入每个供给通道54内部，并最终引入病人通道 38。如上所述，加压气体可经由从气源76汲取加压气体的供给管74供给到 接口主体22。供给歧管50将来自供给管74的流体分流至每个病人通道38 中。
由于供给歧管50通过供给管74与气源76流体连通，所以供给歧管50 能够接收来自气源76的加压气体，并将所述气体经由一对喷射文氏管56引 入病人通道38。优选地，该对喷射文氏管56中的每个均具有锥形的几何结 构以用于性能增强。如图2-4b可见，供给歧管50可设置具有大致椭圆形的 截面形状，但供给歧管50也可设置成任意尺寸和结构，包括诸如圓形和矩 形或其组合等的可替换截面形状。
在接口主体22的近端24处设有井道部分28，且一对病人端口 36穿过 该井道部分28伸出。病人端口 36被显示为大致圓柱形中空管状构件。井道 部分28可大致设置为由一组井道侧壁30和形成井道部分28底部的井道底 壁32共同形成的矩形、开口、箱状结构。病人端口 36可被设置为大致向外 延伸而超过井道侧壁30的上边缘，如附图所示。就此而言，井道部分28可 尤其适于用来在其中装配鼻段元件16。每个病人端口 36可包括形成在其内 侧上的狭槽40。狭槽40可易于通过压力歧管44采用特定方式进行病人12 处的压力测量，所述方式在下文中进行更为详细的描述。
参见图6-8,所示的接口主体22具有与之一体形成的压力歧管44。可 以观察到，压力歧管44包括呈大致矩形的呼出端口 62，其尺寸和结构被设 计为与压力接头70互补。如上所述，压力通道48被提供用于在CPAP治疗 处理期间在病人12处进行压力测量。如图8可见，压力通道48可从压力端 口 46延伸至形成在井道底壁32中的井道开口 42, ^旦压力通道也可设置为 直通道或者任意可替换的形状。
最佳地如图7可见，井道开口 42设置得略高于一对病人通道38并大致 处于该对病人通道38之间。由于一对相对的3夹槽40,病人端口 36的开口 特性允许进行病人12处的压力测量。尽管压力通道48在俯视图中显示为大 致L形，并具有大致成矩形的截面，但是可以预见，压力端口46可形成为 任意结构，包括具有大致线性设置，其中，压力通道48从接口主体22的近 端24处的井道开口 42朝向接口主体22的远端26处的压力端口 46直线延 伸。
然而，为了^f吏病人12名f适佩戴通用^t妻口 20,可以预见，压力端口 46 通常位于供给端口 52所在位置的相反两侧上，且压力管72和供给管74可 绕病人12头部在其相反两侧上延伸。而且，尽管压力通道48如图7所示显 示为呈大致矩形截面，但是可以预见，压力通道48可替换地设置为包括圓 形和/或椭圆形截面形状在内的各种形状和尺寸。
仍然参见图2-6,所示的接口主体22具有与其一体形成的呼出歧管60。 最佳地如图4a和4b可见，呼出歧管60与病人通道38以一定角度相交。优 选地，呼出歧管60包括从呼出端口 62延伸并与病人通道38相交的呼出通 道64。
在呼吸的呼出阶段期间，呼出通道64的截面面积相对大于供给通道54 的截面面积，这就允许有效地将呼出空气呼出。优选地，接口主体22的各 种功能部分(即，压力歧管44、供给歧管50、呼出歧管60、呼吸通道34) 优选地而又可选地一体形成在接口主体22中，以利于这些功能部分的组装 和制造。而且，呼吸通道34、病人通道38、压力通道48、供给通道54和 呼出通道64的相对尺寸和形状有利于减小阻滞流动的压力阻力，并且根据 供给气体压力，可设置为产生希望的流速。
重要地，每个供给通道54均包括喷射文氏管56,其特别设置具有沿其 内壁58形成的锥形部分78。锥形部分78沿从供给歧管50向病人通道38 的方向向外形成锥形，以便于使CPAP治疗的吸入阶段易于进行。可以预见， 锥形部分78的锥度角es设置在约0.5。至约10°的范围中，并优选为约2.5。。
与为了在传统流发生器中产生病人12压力所需的供给气体压力相比，采用 该方式，减少了供给气体压力的需求，同时仍提供所需的病人12的压力。
在本发明的接口主体22中，应该注意的是，供给通道54的截面面积相 对于喷射文氏管56中锥度的关系尤为重要。例如，如图4a和4b所示，喷 射文氏管56的锥形部分78限定由标记Ds表示的小直径。在性能测试期间 已经发现，喷射文氏管56的锥形部分78的最佳长度U,在锥形部分78的小 直径Ds的约0.25至约3倍的范围中。
如图4a可见，喷射文氏管56的小直径Ds出现在供给通道54 (即喷射 文氏管56)与作为供给气体主通道的供给歧管50的交接处。可替换地，根 据希望的CPAP压力，喷射文氏管56可设置有恒定截面部分80，其优选介 于喷射文氏管56的锥形部分78与供给歧管50之间。如图4b所示，喷射文 氏管56的小直径Ds大致等于恒定截面部分80的直径。对于在喷射文氏管 56中包含恒定截面部分80这种结构，可以预见，恒定截面部分80限定的 长度Ls2在小直径D s的约2.5至约2倍的范围内。
关于呼出通道64,现在参见图4a，每个呼出通道64均优选地也包括锥 形部分78，其沿从病人通道38向呼出端口 62的方向向外形成锥形。每个 呼出通道64的锥形部分78限定锥度角0E处于约0.5。至约10。的范围中，并 优选为约5°。呼出通道64的截面面积与形状之间的几何关系也采用类似于 以上关于喷射文氏管56所述的方式设置。
就此而言，呼出通道64的锥形部分78在与病人通道38相交处限定小 宽度WE。呼出通道64的锥形部分78限定的长度LE1在呼出通道64的锥形 部分78的小宽度We的約0.25至约3倍的范围内。如上所述，在呼出通道 64中包含锥形几何结构，就使呼出阻力更小，从而在CPAP治疗期间呼吸 更为容易。
类似于上文对于喷射文氏管56的描述，对于呼出通道64,恒定截面部 分80也可与锥形部分78—起设置。恒定截面部分80被显示在图4a中，并 介于病人通道38与锥形部分78之间。锥形部分78的小宽度WE优选等于
恒定截面部分80的宽度。恒定截面部分80的宽度WE与长度LE2之间的优
选几何关系使长度L2在小宽度WE的约0.25至约2倍的范围内。
由于接口主体22中的独特几何结构，包括呼出通道64的锥形部分78 (和可选的恒定截面部分80)的几何结构，所以就可以有效呼出源自病人 12肺部的呼出空气。可以预见，各种装置可在呼出端口 62处连接至接口主 体22，以使通用接口 20易于操作，但呼出端口 62可以可选地保持通向大
在通用接口 20可用的制造材料方面，可以预见，基本刚性的聚合材料 可用于接口主体22。同样地，压力接头70和供给接头66优选地由相似的 或至少可兼容的材料制成。就此而言，接口主体22优选但可选地例如通过 注模模制而成。可以预见，聚合材料可包括莱克桑(Lexan)或其他丙烯酸 类型的材料(优选经FDA批准)。然而，可以预见，接口主体22以及压力 接头70和供给接头66可使用任何适当的材料制造。
现在将参见附图来描述通用接口 20的操作。通用接口 20可设置有鼻段 元件16，其尺寸和结构设置为摩擦配合于其壁部分内。鼻段元件16安装之 后，通用接口 20然后可以固定到病人12头部。然后，压力管72和供给管 74均可连接到接口主体22处的各自的压力接头70和供给接头66。气源或 加压气体可经由压力管72供给到供给歧管50中。压力传感器可放置为与压 力管72流体连通，从而可在通用接口 20的操作期间测量病人12的压力。
一旦通用接口 20安装到病人12，且加压气体经由供给管72供给到该 病人，则压力就供给到病人12的气道，该压力优选高于大气压，以便使病 人12易于自然呼吸。更具体地，输送给病人的病人压力优选高达15cm的 H20。在吸入阶段期间，病人12吸入在病人通道38处的空气，该病人通道 38与对应的一个供给通道54直接相连。高达约120cm的H20的供给压力 通过供给歧管50提供到供给通道54 (即，喷射文氏管56)。由于喷射文氏 管56的独特锥形几何结构，在来自供给通道54的供给气体的帮助下，呼吸 气体和/或大气空气可从一对呼出通道64吸入。为在病人端口 36处提供与 操作传统接口所需压力相比相同量的病人12压力，要求使供给压力最小化。 因此，在吸入流动期间，呼吸气体和/或大气通过呼出通道64的吸入，受助
于通过供给通道54的供给气体，该供给气体抵消在吸入阶段期间压力降低 的趋势。
在呼出阶^:期间，将/人病人12肺部呼出的气体^C引导通过一对病人通 道38，并被引出呼出通道64。由于设置在每个呼出通道64中的锥形部分 78的独特配置，接口主体22在呼出通道64处提供较小的呼出阻力。采用 这种方式，与供给通道54的喷射文氏管56相连通的呼出通道64用于在减 小的供给压力和较小的总功率的情况下更好地进行呼吸，以便在病人12处 提供希望的压力量。就此而言，本发明的通用接口 20提供了一种装置，其 可与传统流发生器一同使用，并且针对病人12处的过压风险，该装置操作 更具效率且安全。
本发明另外的修改和改进对本领域技术人员也是显而易见的。因此，在 此所述和所示部分的特定组合仅致力于展现本发明的特定实施例，并不试图 用来限制本发明精神和范围内的可替换装置。
权利要求
1、一种通用接口，用于在该接口与标准呼吸器一同使用时向病人提供持续气道正压(CPAP)，所述接口被构造为，在不超过约120cm的H2O的供给压力下进行操作，并提供高达约12升/分钟的流速。
2、 如权利要求1所述的通用接口 ，其中，所述接口^皮构造用于侵入性 和非侵入性CPAP应用。
3、 如权利要求2所述的通用接口 ，包括可安装在其上的鼻段元件，该 鼻段元件构造为在解剖学上遵循病人的鼻孔。
4、 如权利要求3所述的通用接口 ，其中所述鼻段元件包括尺寸和结构被设计为从所述接口向外突出的鼻孔接 合杆；每个所述鼻孔接合杆均具有形成D形结构的周界壁，以在解剖学上遵 循病人的鼻孔。
5、 如权利要求1所述的通用接口 ，包括接口主体，其具有一对贯穿其中延伸的隔开的呼吸通道，所述一对呼吸 通道带有对应的一对与所述呼吸通道流体连接的供给通道； 其中每个所述呼吸通道均包括病人通道，该病人通道适于将气体供给到病 人，并与适于从所述病人排出气体的呼出通道相交；每个所述供给通道均与对应的一个所述病人通道轴向对准，并构造为将 加压气体引入至该病人通道中；所述病人通道和呼出通道均构造为提供减小的操作压力。
6、 如权利要求5所述的通用接口 ，其中，所述病人通道和呼出通道以 约20°至约60。的角度彼此相交。
7、 如权利要求5所述的通用接口 ，其中所述接口主体进一步包括供给歧管，该供给歧管具有从其中横向伸出的 所述供给通道；每个所述供给通道均包括具有锥形部分的喷射文氏管，该锥形部分沿从 所述供给歧管向所述病人通道的方向向外成锥形。
8、 如权利要求7所述的通用接口 ，其中，所述锥形部分的锥度角在从 约0.5°至约10。的范围内。
9、 如权利要求8所述的通用接口 ，其中，所述喷射文氏管的锥形部分 的锥度角约为2.5°。
10、 如权利要求7所述的通用接口 ，其中 所述喷射文氏管的锥形部分限定一小直径；所述喷射文氏管的锥形部分限定其长度在所迷小直径的约0.25至约3 倍的范围内。
11、 如权利要求10所述的通用接口 ，其中，所述喷射文氏管进一步包 括介于所述锥形部分与所述供给歧管之间的恒定截面部分。
12、 如权利要求11所述的通用接口 ，其中 所述小直径大致等于所述恒定截面部分的直径；所述恒定截面部分限定其长度在所述小直径的约0.25至约2倍的范围内。
13、 如权利要求5所述的通用接口 ，其中，每个所述呼出通道均包括沿
14、 如权利要求13所述的通用接口 ，其中，所述锥形部分的锥度角在 从约0.5°至约10。的范围内。
15、 如权利要求14所述的通用接口 ，其中，所述呼出通道的锥形部分 的锥度角约为5°。
16、 如权利要求13所述的通用接口 ，其中所述呼出通道的锥形部分在与所述病人通道相交处限定一小宽度； 所述呼出通道的锥形部分限定其长度在所述小宽度的约0.25至约3倍 的范围内。
17、 如权利要求16所述的通用接口 ，其中，每个所述呼出通道均进一 步包括介于所述病人通道与所述锥形部分之间的恒定截面部分。
18、 如权利要求11所述的通用接口 ，其中 所述小宽度大致等于所述恒定截面部分的宽度；所述恒定截面部分限定其长度在所述小宽度的约0.25至2倍的范围内。
19、 如权利要求7所述的通用接口，其中所述接口主体进一步包括压力歧管，该压力歧管通向与所述一对隔开的 呼吸通道相邻的区域，并构造为供在所述病人处进行压力测量之用。
20、 如权利要求19所述的通用接口 ，进一步包括分别设置在所述供 给歧管和压力歧管的自由端上的供给接头和压力接头。
全文摘要
本发明提供一种通用接口，该接口在与标准呼吸器一同使用时适于向病人提供持续气道正压。该接口设置为在不超过约120厘米的H<sub>2</sub>O的供给压力下进行操作，以便在高达约12升/分钟的流速下将高达约15cm的H<sub>2</sub>O的压力输送给病人。该通用接口可包括接口主体，其具有与相应的供给通道相交的一对隔开的呼吸通道。每个呼吸通道均包括病人通道和呼出通道。每个供给通道均包括具有锥形部分的喷射文氏管。每个呼出通道均包括沿从病人通道向呼出通道的方向成锥形的锥形部分。
文档编号A62B7/00GK101365508SQ200680041398
公开日2009年2月11日 申请日期2006年8月10日 优先权日2005年9月30日
发明者亚历克斯·施滕茨勒, 史蒂文·迪凯特, 斯泰夫·汉 申请人:伟亚医疗系统制造有限公司
技术领域：
本发明总体上涉及呼吸装置，更具体地，涉及用于呼吸装置的通用接口 ， 该通用接口尤其适于在接口与标准呼吸器一同使用时提供持续气道正压
(CPAP),并进一步构造有独特的几何结构以用最小的供给压力以及减小 的呼出阻力来增大阻滞压力(即，病人压力)，以便改善呼吸行为。
背景技术：
对呼吸受损的病人使用呼吸装置是众所周知的。通常，这类装置通过允 许吸入和呼出气体的适当交换，来同时向病人肺部提供加压气体以防止肺部 萎陷，从而帮助病人呼吸。采用该方式，传统的呼吸器可使病人自发呼吸， 同时维持向病人肺部施加持续气道正压(CPAP)。
以上所提类型的呼吸装置已被证实对呼吸能力受损的病人有效。例如， 先天带肺病或其他并发症的婴儿可能需要使用CPAP治疗进行呼吸支持。理 想地，CPAP治疗将恒定且稳定的压力输送至嘴部、鼻部或者输送通过插入 在婴儿中的气管套管。尽管这种装置的使用被证实大体上符合初衷，但是这 类现有技术的呼吸装置具有特定设计缺陷，这些缺陷会减弱其整体有效性和 满意度。
例如，流发生器为在提供CPAP治疗处理时可与上述呼吸装置 一 同使用 的装置类型。如上所述，在CPAP通气过程中，高压气体必须在恒定的基础 上供给到病人的气道。就此而言，流发生器可与传统呼吸器一同使用。不幸 的是，传统呼吸器的运行压力通常低于CPAP治疗处理所需的压力。
因此，现有技术的流发生器征示的一种设计缺陷在于，这类流发生器需 要使用过量供给压力，以便在病人处产生充分的压力。更具体地，可以理解
的是，这类现有技术的流发生器需要高达205厘米的H20供给压力，以便 在病人处产生高达约10至15厘米的H20。然而，联邦标准对在特定病人的 CPAP治疗中可用的供给压力量进行限制。例如，在新生儿中，推荐的最大 供给压力限制在120厘米(cm)的H20。而且，现有技术的流发生器需要 高供给压力(例如，205cm的H20),以便实现病人所需的12升/分钟(LPM) 的流速。
可以预期的是，现有技术的流发生器中所需的高危供给压力会给病人带 来受伤的危险。例如，病人气道内的高压可导致对肺部以及其它器官的损害。 另外，病人气道内部暴露于高压，可导致其它呼吸并发症。另一与现有技术 的流发生器相关的缺陷在于，对过量供给压力的需求会引起功率值增大，以 便产生希望的病人压力值。就此而言，现有技术的流发生器在用于CPAP治 疗中时相对无效率且不安全。
可见，现有技术中存在对如下通用接口的需求，该通用接口可适于用减 小的供给气体压力提供持续气道正压(CPAP),以便最小化由病人气道中 的过量压力造成的风险。而且，现有技术中存在对如下用于CPAP换气的通 用接口的需求，该接口设置为在不超过约120cm的H20的供给压力下与标 准呼吸器一同进行操作，以便根据供给压力在病人处提供高达约15cm的 H20。
另外，现有技术中存在对如下用于CPAP治疗的通用接口的需求，该接 口设置为向病人提供高达约12升/分钟的流速，同时供给压力限制于120cm 的H20。另外，现有技术中存在对如下用于CPAP治疗的通用接口的需求， 该接口较为简单因此设计便宜，并且特别设置为在减小呼出阻力的同时用最 小的供给压力来维持病人处的正气道压力，以便改善呼吸行为。
发明内容
本发明特别着眼且减轻以上提及的现有技术的流发生器的相关缺点。更 具体地，本发明为一种通用接口，其适于用与现有技术的流发生器相比减小
的供给气体压力来提供持续气道正压(CPAP)。采用这种方式，本发明的 通用接口最小化由病人气道中过量的压力带来的风险。
更具体地，本发明的通用接口特别设置为在约为120厘米(cm)的H20 的最大供给压力下与标准呼吸器一同进行操作，以便在高达约12升/分钟的 流速下向病人输送高达约15cm的H20的压力。优选地，在此构建的通用接 口提供增大的效率，原因在于该通用接口用减小的供给压力进行操作，同时 仍然在病人的气道内提供恒定的正压力。而且，所述通用接口实现了上述目 标，而且又使在病人呼吸的吸入和呼出阶段期间的压力阻力最小化。
通过在接口主体的特定部分内包含独特的锥形几何结构，就易于减小在 本发明的通用接口中的操作压力。更具体地，通用接口包括一对呼出通道和 供给通道，每个通道均设置有锥形部分。该锥形部分特别设置为使在吸入和 呼出期间的压力阻力最小化。
应该注意的是，通用接口既可构造用于非侵入性CPAP治疗，也可构造 用于侵入性CPAP治疗。使用安装在病人头部的鼻段元件或者面部面罩，就 易于实现通用接口所进行的非侵入性CPAP治疗。可替换地，通用接口可适 于侵入性CPAP治疗，其中，可将气管套管插入病人中来向病人肺部提供空
气
如果使用鼻段元件，则鼻段元件优选由软而具有弹性的聚合材料形成， 该材料提供抵靠病人皮肤的舒适表面。空气通过形成在鼻段元件中的一对鼻 孔接合杆导入病人的鼻部，该对鼻孔接合杆提供在病人鼻部与通用接口之间 的有效流体路径。鼻孔接合杆包括具有D形结构的周界壁，以在解剖学上 遵循病人鼻孑L 。
所述通用接口可包括从其相反两侧伸出的压力管和供给管。供给管可被 包含于通用接口，以在CPAP治疗期间将气体从气源供给到病人。所包括的 压力管提供在病人的呼吸期间进行压力测量的装置。压力接头和供给接头可 被包含于通用接口，以便易于分别安装压力管和供给管。
接口主体可包括一对隔开的大致平行的呼吸通道。 一对相应的供给通道
也可,皮包含于通用接口，并与对应的呼吸通道流体连4妄。4妾口主体还可具有 一对隔开的呼出通道，其也流体连接到各自的一个呼吸通道。供给通道可与 呼吸通道大致共轴对准，以易于流入供给气体。每个呼吸通道均包括在一对 病人端口处终止的病人通道，而鼻段元件的鼻孔接合杆连接到该对病人端 口。呼出通道与病人通道相交以共同形成呼吸通道。病人通道可与呼出通道
以约20°至约60。的角度彼此相交，但也可以使用任意角度。
每个供给通道被设置为例如在呼吸循环的吸入阶段期间将加压气体引 入病人通道。供给歧管可与通用接口一体形成，以便向呼吸通道供给压力。 供给歧管可具有从该处伸出的供给通道，该供给通道被设置为将加压气体引 入每个供给通道的内部，并最终引入到病人通道。由于供给歧管经由供给管 与气源流体连通，所以供给歧管接收来自气源的加压气体，并经由一对喷射 文氏管将该气体引入病人通道。值得注意的是，每个喷射文氏管均包括用于 提高性能的锥形几何结构。
更具体地，每个喷射文氏管的锥形部分沿从供给歧管向病人通道的方向 向外形成锥形。锥形部分的锥度角在从约0.5。至约10。的范围内，并优选为 约2.5°。喷射文氏管可具有圆锥形状，就此而言，锥形部分限定一小直径。 还应该注意的是，供给通道可设置为各种截面形状，例如矩形、椭圓形、或 者大致圆形形状。
如果至少在所述小直径处设置为圓形截面形状，则每个喷射文氏管的锥 形部分均优选长度处于锥形部分的小直径的约0.25至约3倍的范围内。另 外，恒定截面部分可与锥形部分一起设置在至少一个喷射文氏管中。如果包 括该恒定截面部分，则其限定长度优选在小直径的约2.5至约2倍的范围内。
每个呼出通道还优选地包括沿从病人通道向呼出通道的方向向外成锥 形的锥形部分。每个呼出通道的锥形部分均优选具有在从约0.5°至约10°的 范围内(优选约5°)的锥度角。呼出通道可具有大致矩形的截面形状，但是 也可使用诸如圓形、椭圆形等的其他截面形状。锥形部分限定一个形成在呼 出通道与相应一个病人通道相交处的小宽度。
呼出通道的锥形部分优选限定其长度在呼出通道锥形部分的小宽度的
约0.25至约3倍的范围中。恒定截面部分可选地与锥形部分一起设置在呼 出通道中。如果包括该恒定截面部分，那么其小宽度优选等于锥形部分的小 宽度，而该恒定界面部分的长度处于小宽度的约0.25至约2倍的范围。
由于喷射文氏管和呼出通道独特的几何结构(即，锥形几何结构)，来 自病人的呼出空气可有效地从病人嘴部呼出。另外，由于所提供的供给气体 源自供给歧管并穿过喷射文氏管，所以可有效地吸入空气。通用接口可进一 步包括供在病人气道处进行压力测量之用的压力通道。就此而言，压力传感 器可被放置与压力通道流体连通，从而可测量病人的压力。
通过参见附图，本发明的上述以及其它优点将变得更为清晰，其中
图1为在病人面部上使用的本发明的通用接口的透视图2为图1所示的病人所佩戴的通用接口的分解透视图，该图示出的接
口主体具有可附接到该接口主体的供给接头和压力接头，并具有沿病人的头
部各自从供给接头和压力接头伸出的供给管和压力管；
图3为通用接口沿呼出歧管的图示朝向的透视图，其中呼出歧管一体形
成在接口主体中；
图4a为沿图2的线4-4截取的接口主体的截面图，该图示出的呼出通 道和喷射文氏管均具有锥形部分，所述锥形部分各自特别设置为用于最小化 供给压力以及减小呼出阻力；
图4b为沿图2的线4-4截取的接口主体的截面图，该图示出的呼出通 道和喷射文氏管除了锥形部分外还具有恒定截面部分；
图5为沿图2的线5-5截取的接口的截面图，该图示出的供给通道具有 从该处伸出并与病人通道共轴对准的一对喷射文氏管；
图6为示出呼出歧管与压力歧管的相对定向的接口主体的侧视图7为接口主体的正视图，该图示出围绕一对病人通道的井道部分并进
一步示出通向井道部分并位于一对病人通道之间的压力通道；和
图8为示出从接口主体的井道部分延伸至接口主体的压力部分的L形压 力通道的接口主体的局部截面俯视图。
具体实施例方式
现在参见附图，其中，这些图示目的仅在于示出本发明优选实施例，而
并不意在限制本发明，图1示意性图示应用于婴儿病人12的通用接口 20。 通用接口 20包括附接在该通用接口 20的相反两侧上并绕病人12头部延伸 的压力管72和供给管74。如上所述，本发明的通用接口 20尤其适于，在 该通用接口 20与标准呼吸器一同使用时，以减小的供给压力向病人12提供 持续气道正压(CPAP)。
具体而言，通用接口 20特别构造为，在不超过约120厘米(cm)的 H20的压力下操作，以便在高达12升/分钟的流速下向病人传送高达10至 15cm的H20的压力。就此而言，本发明的通用接口 20提供增大的效率， 原因在于通用接口 20为了在病人12的气道内提供恒定正压力所需的供给压 力减小。另外，通用接口20特别设置为，在呼吸的吸入和呼出阶段期间使 压力阻力最小化。通过将操作所需的H20供给压力降至低达不超过约120 厘米，易于使通用接口 20实现上述目标。
通过在一对呼出通道64内以及在对应的一对喷射文氏管(jet Venturis ) 56中包含独特的锥形几何结构，使通用接口 20实现操作压力的减小，其中 喷射文氏管56将供给歧管50互连至一对病人通道38。通用接口 20可设置 用于例如使用如图1所示的口部匹配器或鼻段元件16的非侵入性CPAP应 用。鼻段元件16可安装在通用接口 20上，并优选地构造为在解剖学方面遵 循病人12的鼻孔14,例如图1所示的婴儿的鼻孔14。
鼻段元件16优选由弹性聚合材料形成，从而在通用接口 20与病人12 面部之间提供柔软隔膜。鼻段元件16优选包括一对向外延伸的鼻孔接合杆， 每个鼻孔接合杆均具有贯穿鼻段元件16而形成的轴向延伸孔。鼻孔接合杆
允许与通用接口 20的病人通道38流体连通。鼻段元件16还优选设置为，
通过摩擦配合或者通过其他诸如粘合互连或机械互连之类的紧固方式，可拆
除地接合到通用接口 20的井道部分28并保持在其内。
优选地，从接口向外突出的鼻孔接合杆设置有具有D形结构的周界壁， 以在解剖学方面遵循病人12的鼻孔14。就此而言，可包含在本发明中的鼻 段元件16类似于如下专利申请所显示和描述的鼻段元件，即，由斯坦兹勒 (Stenzler)等人在2003年10月30日递交的题为"婴儿呼吸辅助装置(Infant Breathing Assist Apparatus )"的乂^开号为20030200970的经7^布的美国专利 申请，该专利申请的全部内容通过引用特意并入于此。
本发明的通用接口 20还优选构造用于侵入性CPAP应用，例如在该应 用中可将气管套管插入病人内。在应用CPAP治疗处理中，该气管套管可与 通用接口20结合应用。然而，由于婴儿通常用鼻部呼吸，所以可以预见， 通用接口 20在非侵入性CPAP治疗中使用得更为普遍。就此而言，鼻段元 件16或者面罩接口可设置在病人12的鼻部和/或嘴部上。优选地，无论通 用接口 20是用于侵入性CPAP应用还是用于非侵入性CPAP应用，该接口 均被具体设置为，使压力最小化至不超过约120厘米的H20,以便向病人输 送高达约10至15cm的H20的压力。
如图1可见，通用接口 20可安装在病人12上，并可具有从该通用接口 20的一侧延伸的压力管72。供给管74可从该通用接口 20的另一侧延伸。 供给管74被设置为，在CPAP治疗期间使气体从气源76供给到病人12。 压力管72被提供以供呼吸期间测量病人12处压力的装置使用。使用压力传 感器或者其他压力测量仪器可易于进行这种压力测量。
现在参见图2，以透视图的方式示出通用接口 20，其中，该通用接口
20包括接口主体22。图2还示出设置在接口主体22的相反两侧上的供给接
头66和压力接头70。如上所述，可使用压力接头70将压力管72与接口主
体22相连，而同时可使用供给接头66将供给管74与接口主体22相连。在
供给接头66上以及在压力接头70上可设置法兰68,以便使这两个接头易
于与接口主体22相连。
理想地，接口主体22的尺寸和结构被设计与供给接头66和压力接头 70的法兰68相互补以便于安装在其上。就此而言，可使用多种方法将供给 接头66和压力接头70连接到接口主体22，这些方法包括但并不限于声波 焊接(sonic welding )、粘合和摩擦配合。优选地，通过将供给接头66和压 力接头70设置为与接口主体22分离的构件，易于进行通用接口 20的组装 和制造。
参见图2和5，示出接口主体22,就其最广义而言，接口主体22可包 括一对隔开的呼吸通道34，呼吸通道34具有与之流体连4妻的对应的一对供 给通道54，并具有与呼吸通道34流体连接的一对呼出通道64。可以观察到， 所述一对供给通道54可与呼吸通道34大致对准。例如，供给通道54可与 呼吸通道34共轴。每个呼吸通道34均包括终止在通用接口 20近端附近的 病人端口 36处的病人通道38。
病人通道38优选适于将气体供给到病人12。呼出通道64优选适于在 呼吸循环的呼出阶段期间从病人12排出气体。呼出通道64优选与病人通道 38相交，以形成呼吸通道34。如图4a和4b可见，病人通道38可与呼出通 道64相交成约20°至约60。的角度，尽管可以预见，病人通道38和呼出通 道64可以任意适当的角度彼此相交。
如上所述，为了增强通用接口 20在CPAP治疗期间的性能，每个供给 通道54均优选与对应的一个病人通道38轴向对准。每个供纟合通道54还优 选设置为，例如在呼吸循环的吸入阶段期间将加压气体引入病人通道38。 就此而言，病人通道38和呼出通道64优选设置为，提供减小的操作压力， 即，将供给压力限制为不超过约120cm的H20。
如附图所示，接口主体22具有近端24 (设置在病人端口 36附近)和 远端26 (设置在供给端口 46和压力端口 52附近)。最佳地如图5所示， 在近端24与远端26之间延伸的是病人通道38，其通过对应的一对供纟会通 道54与供给歧管50互连。病人通道38优选以相互平行的关系设置。供给
歧管50具有从其中横向向外延伸的供给通道54。供给通道54将对应的一 对病人通道38与供给歧管50互连，如图5所示。
就此而言，接口主体22包括供给歧管50,其具有从其中延伸的供给通 道54，以用于将加压气体引入每个供给通道54内部，并最终引入病人通道 38。如上所述，加压气体可经由从气源76汲取加压气体的供给管74供给到 接口主体22。供给歧管50将来自供给管74的流体分流至每个病人通道38 中。
由于供给歧管50通过供给管74与气源76流体连通，所以供给歧管50 能够接收来自气源76的加压气体，并将所述气体经由一对喷射文氏管56引 入病人通道38。优选地，该对喷射文氏管56中的每个均具有锥形的几何结 构以用于性能增强。如图2-4b可见，供给歧管50可设置具有大致椭圆形的 截面形状，但供给歧管50也可设置成任意尺寸和结构，包括诸如圓形和矩 形或其组合等的可替换截面形状。
在接口主体22的近端24处设有井道部分28，且一对病人端口 36穿过 该井道部分28伸出。病人端口 36被显示为大致圓柱形中空管状构件。井道 部分28可大致设置为由一组井道侧壁30和形成井道部分28底部的井道底 壁32共同形成的矩形、开口、箱状结构。病人端口 36可被设置为大致向外 延伸而超过井道侧壁30的上边缘，如附图所示。就此而言，井道部分28可 尤其适于用来在其中装配鼻段元件16。每个病人端口 36可包括形成在其内 侧上的狭槽40。狭槽40可易于通过压力歧管44采用特定方式进行病人12 处的压力测量，所述方式在下文中进行更为详细的描述。
参见图6-8,所示的接口主体22具有与之一体形成的压力歧管44。可 以观察到，压力歧管44包括呈大致矩形的呼出端口 62，其尺寸和结构被设 计为与压力接头70互补。如上所述，压力通道48被提供用于在CPAP治疗 处理期间在病人12处进行压力测量。如图8可见，压力通道48可从压力端 口 46延伸至形成在井道底壁32中的井道开口 42, ^旦压力通道也可设置为 直通道或者任意可替换的形状。
最佳地如图7可见，井道开口 42设置得略高于一对病人通道38并大致 处于该对病人通道38之间。由于一对相对的3夹槽40,病人端口 36的开口 特性允许进行病人12处的压力测量。尽管压力通道48在俯视图中显示为大 致L形，并具有大致成矩形的截面，但是可以预见，压力端口46可形成为 任意结构，包括具有大致线性设置，其中，压力通道48从接口主体22的近 端24处的井道开口 42朝向接口主体22的远端26处的压力端口 46直线延 伸。
然而，为了^f吏病人12名f适佩戴通用^t妻口 20,可以预见，压力端口 46 通常位于供给端口 52所在位置的相反两侧上，且压力管72和供给管74可 绕病人12头部在其相反两侧上延伸。而且，尽管压力通道48如图7所示显 示为呈大致矩形截面，但是可以预见，压力通道48可替换地设置为包括圓 形和/或椭圆形截面形状在内的各种形状和尺寸。
仍然参见图2-6,所示的接口主体22具有与其一体形成的呼出歧管60。 最佳地如图4a和4b可见，呼出歧管60与病人通道38以一定角度相交。优 选地，呼出歧管60包括从呼出端口 62延伸并与病人通道38相交的呼出通 道64。
在呼吸的呼出阶段期间，呼出通道64的截面面积相对大于供给通道54 的截面面积，这就允许有效地将呼出空气呼出。优选地，接口主体22的各 种功能部分(即，压力歧管44、供给歧管50、呼出歧管60、呼吸通道34) 优选地而又可选地一体形成在接口主体22中，以利于这些功能部分的组装 和制造。而且，呼吸通道34、病人通道38、压力通道48、供给通道54和 呼出通道64的相对尺寸和形状有利于减小阻滞流动的压力阻力，并且根据 供给气体压力，可设置为产生希望的流速。
重要地，每个供给通道54均包括喷射文氏管56,其特别设置具有沿其 内壁58形成的锥形部分78。锥形部分78沿从供给歧管50向病人通道38 的方向向外形成锥形，以便于使CPAP治疗的吸入阶段易于进行。可以预见， 锥形部分78的锥度角es设置在约0.5。至约10°的范围中，并优选为约2.5。。
与为了在传统流发生器中产生病人12压力所需的供给气体压力相比，采用 该方式，减少了供给气体压力的需求，同时仍提供所需的病人12的压力。
在本发明的接口主体22中，应该注意的是，供给通道54的截面面积相 对于喷射文氏管56中锥度的关系尤为重要。例如，如图4a和4b所示，喷 射文氏管56的锥形部分78限定由标记Ds表示的小直径。在性能测试期间 已经发现，喷射文氏管56的锥形部分78的最佳长度U,在锥形部分78的小 直径Ds的约0.25至约3倍的范围中。
如图4a可见，喷射文氏管56的小直径Ds出现在供给通道54 (即喷射 文氏管56)与作为供给气体主通道的供给歧管50的交接处。可替换地，根 据希望的CPAP压力，喷射文氏管56可设置有恒定截面部分80，其优选介 于喷射文氏管56的锥形部分78与供给歧管50之间。如图4b所示，喷射文 氏管56的小直径Ds大致等于恒定截面部分80的直径。对于在喷射文氏管 56中包含恒定截面部分80这种结构，可以预见，恒定截面部分80限定的 长度Ls2在小直径D s的约2.5至约2倍的范围内。
关于呼出通道64,现在参见图4a，每个呼出通道64均优选地也包括锥 形部分78，其沿从病人通道38向呼出端口 62的方向向外形成锥形。每个 呼出通道64的锥形部分78限定锥度角0E处于约0.5。至约10。的范围中，并 优选为约5°。呼出通道64的截面面积与形状之间的几何关系也采用类似于 以上关于喷射文氏管56所述的方式设置。
就此而言，呼出通道64的锥形部分78在与病人通道38相交处限定小 宽度WE。呼出通道64的锥形部分78限定的长度LE1在呼出通道64的锥形 部分78的小宽度We的約0.25至约3倍的范围内。如上所述，在呼出通道 64中包含锥形几何结构，就使呼出阻力更小，从而在CPAP治疗期间呼吸 更为容易。
类似于上文对于喷射文氏管56的描述，对于呼出通道64,恒定截面部 分80也可与锥形部分78—起设置。恒定截面部分80被显示在图4a中，并 介于病人通道38与锥形部分78之间。锥形部分78的小宽度WE优选等于
恒定截面部分80的宽度。恒定截面部分80的宽度WE与长度LE2之间的优
选几何关系使长度L2在小宽度WE的约0.25至约2倍的范围内。
由于接口主体22中的独特几何结构，包括呼出通道64的锥形部分78 (和可选的恒定截面部分80)的几何结构，所以就可以有效呼出源自病人 12肺部的呼出空气。可以预见，各种装置可在呼出端口 62处连接至接口主 体22，以使通用接口 20易于操作，但呼出端口 62可以可选地保持通向大
在通用接口 20可用的制造材料方面，可以预见，基本刚性的聚合材料 可用于接口主体22。同样地，压力接头70和供给接头66优选地由相似的 或至少可兼容的材料制成。就此而言，接口主体22优选但可选地例如通过 注模模制而成。可以预见，聚合材料可包括莱克桑(Lexan)或其他丙烯酸 类型的材料(优选经FDA批准)。然而，可以预见，接口主体22以及压力 接头70和供给接头66可使用任何适当的材料制造。
现在将参见附图来描述通用接口 20的操作。通用接口 20可设置有鼻段 元件16，其尺寸和结构设置为摩擦配合于其壁部分内。鼻段元件16安装之 后，通用接口 20然后可以固定到病人12头部。然后，压力管72和供给管 74均可连接到接口主体22处的各自的压力接头70和供给接头66。气源或 加压气体可经由压力管72供给到供给歧管50中。压力传感器可放置为与压 力管72流体连通，从而可在通用接口 20的操作期间测量病人12的压力。
一旦通用接口 20安装到病人12，且加压气体经由供给管72供给到该 病人，则压力就供给到病人12的气道，该压力优选高于大气压，以便使病 人12易于自然呼吸。更具体地，输送给病人的病人压力优选高达15cm的 H20。在吸入阶段期间，病人12吸入在病人通道38处的空气，该病人通道 38与对应的一个供给通道54直接相连。高达约120cm的H20的供给压力 通过供给歧管50提供到供给通道54 (即，喷射文氏管56)。由于喷射文氏 管56的独特锥形几何结构，在来自供给通道54的供给气体的帮助下，呼吸 气体和/或大气空气可从一对呼出通道64吸入。为在病人端口 36处提供与 操作传统接口所需压力相比相同量的病人12压力，要求使供给压力最小化。 因此，在吸入流动期间，呼吸气体和/或大气通过呼出通道64的吸入，受助
于通过供给通道54的供给气体，该供给气体抵消在吸入阶段期间压力降低 的趋势。
在呼出阶^:期间，将/人病人12肺部呼出的气体^C引导通过一对病人通 道38，并被引出呼出通道64。由于设置在每个呼出通道64中的锥形部分 78的独特配置，接口主体22在呼出通道64处提供较小的呼出阻力。采用 这种方式，与供给通道54的喷射文氏管56相连通的呼出通道64用于在减 小的供给压力和较小的总功率的情况下更好地进行呼吸，以便在病人12处 提供希望的压力量。就此而言，本发明的通用接口 20提供了一种装置，其 可与传统流发生器一同使用，并且针对病人12处的过压风险，该装置操作 更具效率且安全。
本发明另外的修改和改进对本领域技术人员也是显而易见的。因此，在 此所述和所示部分的特定组合仅致力于展现本发明的特定实施例，并不试图 用来限制本发明精神和范围内的可替换装置。
权利要求
1、一种通用接口，用于在该接口与标准呼吸器一同使用时向病人提供持续气道正压(CPAP)，所述接口被构造为，在不超过约120cm的H2O的供给压力下进行操作，并提供高达约12升/分钟的流速。
2、 如权利要求1所述的通用接口 ，其中，所述接口^皮构造用于侵入性 和非侵入性CPAP应用。
3、 如权利要求2所述的通用接口 ，包括可安装在其上的鼻段元件，该 鼻段元件构造为在解剖学上遵循病人的鼻孔。
4、 如权利要求3所述的通用接口 ，其中所述鼻段元件包括尺寸和结构被设计为从所述接口向外突出的鼻孔接 合杆；每个所述鼻孔接合杆均具有形成D形结构的周界壁，以在解剖学上遵 循病人的鼻孔。
5、 如权利要求1所述的通用接口 ，包括接口主体，其具有一对贯穿其中延伸的隔开的呼吸通道，所述一对呼吸 通道带有对应的一对与所述呼吸通道流体连接的供给通道； 其中每个所述呼吸通道均包括病人通道，该病人通道适于将气体供给到病 人，并与适于从所述病人排出气体的呼出通道相交；每个所述供给通道均与对应的一个所述病人通道轴向对准，并构造为将 加压气体引入至该病人通道中；所述病人通道和呼出通道均构造为提供减小的操作压力。
6、 如权利要求5所述的通用接口 ，其中，所述病人通道和呼出通道以 约20°至约60。的角度彼此相交。
7、 如权利要求5所述的通用接口 ，其中所述接口主体进一步包括供给歧管，该供给歧管具有从其中横向伸出的 所述供给通道；每个所述供给通道均包括具有锥形部分的喷射文氏管，该锥形部分沿从 所述供给歧管向所述病人通道的方向向外成锥形。
8、 如权利要求7所述的通用接口 ，其中，所述锥形部分的锥度角在从 约0.5°至约10。的范围内。
9、 如权利要求8所述的通用接口 ，其中，所述喷射文氏管的锥形部分 的锥度角约为2.5°。
10、 如权利要求7所述的通用接口 ，其中 所述喷射文氏管的锥形部分限定一小直径；所述喷射文氏管的锥形部分限定其长度在所迷小直径的约0.25至约3 倍的范围内。
11、 如权利要求10所述的通用接口 ，其中，所述喷射文氏管进一步包 括介于所述锥形部分与所述供给歧管之间的恒定截面部分。
12、 如权利要求11所述的通用接口 ，其中 所述小直径大致等于所述恒定截面部分的直径；所述恒定截面部分限定其长度在所述小直径的约0.25至约2倍的范围内。
13、 如权利要求5所述的通用接口 ，其中，每个所述呼出通道均包括沿
14、 如权利要求13所述的通用接口 ，其中，所述锥形部分的锥度角在 从约0.5°至约10。的范围内。
15、 如权利要求14所述的通用接口 ，其中，所述呼出通道的锥形部分 的锥度角约为5°。
16、 如权利要求13所述的通用接口 ，其中所述呼出通道的锥形部分在与所述病人通道相交处限定一小宽度； 所述呼出通道的锥形部分限定其长度在所述小宽度的约0.25至约3倍 的范围内。
17、 如权利要求16所述的通用接口 ，其中，每个所述呼出通道均进一 步包括介于所述病人通道与所述锥形部分之间的恒定截面部分。
18、 如权利要求11所述的通用接口 ，其中 所述小宽度大致等于所述恒定截面部分的宽度；所述恒定截面部分限定其长度在所述小宽度的约0.25至2倍的范围内。
19、 如权利要求7所述的通用接口，其中所述接口主体进一步包括压力歧管，该压力歧管通向与所述一对隔开的 呼吸通道相邻的区域，并构造为供在所述病人处进行压力测量之用。
20、 如权利要求19所述的通用接口 ，进一步包括分别设置在所述供 给歧管和压力歧管的自由端上的供给接头和压力接头。
全文摘要
本发明提供一种通用接口，该接口在与标准呼吸器一同使用时适于向病人提供持续气道正压。该接口设置为在不超过约120厘米的H<sub>2</sub>O的供给压力下进行操作，以便在高达约12升/分钟的流速下将高达约15cm的H<sub>2</sub>O的压力输送给病人。该通用接口可包括接口主体，其具有与相应的供给通道相交的一对隔开的呼吸通道。每个呼吸通道均包括病人通道和呼出通道。每个供给通道均包括具有锥形部分的喷射文氏管。每个呼出通道均包括沿从病人通道向呼出通道的方向成锥形的锥形部分。
文档编号A62B7/00GK101365508SQ200680041398
公开日2009年2月11日 申请日期2006年8月10日 优先权日2005年9月30日
发明者亚历克斯·施滕茨勒, 史蒂文·迪凯特, 斯泰夫·汉 申请人:伟亚医疗系统制造有限公司
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