CN1988931B - 用于病人接口的排放弯管 - Google Patents

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Abstract

一种排放弯管(130，230)，包括与排放气流通道(170，279)隔离的导管通道(175，275)，使用时用于引导各自的气流。该排放弯管进一步包括隔板结构(160，260)，其将各自的气流分隔开，以免所述气流在所述弯管使用时所连接的面罩内部(例如呼吸腔)相互影响。

Description

用于病人接口的排放弯管
相关申请参照
本申请要求保护2004年7月23日提交的、美国临时申请号为60/590,338的申请的利益，并将该临时申请的全部内容结合到此处作为引用。
关于同盟商业研究或发展的陈述
无
技术领域
本发明涉及一种与在睡眠呼吸紊乱治疗中使用的病人接口一同使用的排放弯管。
背景技术
自从柯林·苏利文(Colin Sullivan)发明了使用鼻部连续气道正压通气(鼻部CPAP)的方式来治疗“打鼾症”(参见美国专利4,944,310)以来，已经有了很多针对改善治疗噪音和舒适度的改进。在鼻部CPAP治疗中，将正压下的空气供给通过空气传送导管以及例如面罩等某些形式的病人接口传送到病人气道的入口。早先的面罩是给每个病人定制的，并且每晚粘合使用。典型的面罩包括：
(i)确定了容纳鼻子的面罩空腔的框架；
(ii)使用时置于所述框架与病人脸部之间的密封状的脸部接触软垫；以及
(iii)通往大气的排放口，其处于其他部件之间，可使得呼出的二氧化碳排放到大气中，从而减少再次呼入的二氧化碳。
通常希望治疗***(包括增压空气源和病人接口)尽可能地安静以免打扰睡眠。
正压下的空气供给可由有时称为气流发生器的送风机提供。这样的设备典型地包括电机和封装于蜗壳中的叶轮。转动电机(从而带动叶轮)将产生空气流。当该气流介入空气回路，会由于该回路的阻抗而产生压力。所述电机旋转得越快，所产生空气供给的压力越大，不过产生的噪声也越大。当例如气流的流体通过输送管或者导管的时候会损失压力。所述输送管中的弯折或者弯曲会影响压力的损失量。参见迈克格劳西尔(McGrawHill)出版社1984年出版的佩里化学工程手册(Perry’s Chemical Engineers Handbook)第六版第5节的流体和质点力学(Fluid and Particle mechanics)。在所述空气回路(例如沿着空气传送导管)的各个零件中减少的压力越大(即阻力越大)，所述送风机的工作强度越大，以便为病人接口内提供充足的压力。而所述送风机的工作强度越大，其产生的噪音也就越大。因此将所述空气路径中的零件设计为具有低阻抗通常是非常重要的。
降低所述空气路径中零件的阻抗的另一个原因是要降低由病人的呼吸导致压力在面罩内起伏而引起的压力波动。面罩的入口阻抗越高，将导致吸入和呼出之间的压差越大，而这样可能引起病人的不适以及额外的循环噪音。
空气从面罩中排出的过程会产生噪音。由于病人睡觉时必须整晚佩戴他们的面罩，排气过程就需要安静。在美国专利6,561,190(作者科沃克(Kwok)等人)和6,561,191(作者科沃克(Kwok)等人)中记述了一些安静的排放方法。将这两篇专利的内容专门结合到此处作为交叉引用。
同时，在一些面罩设计中(例如雷斯梅德梦幻(ResMed
Figure G2005800249371D00031
)面罩)，空气传送导管是固定在与框架相连的位置上的，其他的面罩(例如雷斯梅德超级梦幻(ResMed ULTRA)面罩)包括旋转弯管。该旋转弯管使得空气传送导管相对于面罩转动。这使得病人能将所述空气传送导管置于例如头顶或左边或右边等优选位置。没有旋转接头的话，所述空气传送导管的不经意的移动就会破坏密封性从而中断治疗。
在对病人接口的例如用聚碳酸酯或类似材料制造的面罩框架和弯管等的硬质零件的设计中，必须考虑到该零件是如何铸造的。为了易于制造，制造零件的工具通常具有形成零件形状的两个部分。一旦零件成形，就沿着具有恒定半径的“开模方向”(包括直线)拿开一个部分从而打开该工具。各零件的设计必须限制在可制造的范围内。
一些例如用在雷斯梅德超级梦幻(ResMed’s ULTRA
Figure G2005800249371D00033
)面罩中的旋转弯管就结合了排放口。参见美国专利6,691,707(作者古纳拉特南(Gunaratnam)等)。将排放口结合在旋转弯管中可容许病人部分地控制空气排出的方向。从而可将排出的空气导向远离病人或者睡在一旁的人。将排放口结合在弯管中还可简化面罩框架的铸造。
排放流量-即排放二氧化碳流量为面罩内部压力和环境压力之间压差的函数。该差值越高，流量就越大。在排放口固定的情况下，充分排出二氧化碳能否发生取决于最低面罩操作压力的设定，典型为4cm水柱。流量也是排放口的几何形状的函数。
在一些将排放口结合于弯管中的现有技术中，从送风机进入弯管的空气在面罩内的路程缩短并直接从排放口排出。
另一种公知的旋转弯管包括在国际专利申请PCT/AU2003/001162(国际公布号为WO 2004/022147，作者为德鲁(Drew)等)中描述的排放口。将其内容专门结合到此处作为交叉引用。该弯管包括如在′1162号PCT申请中所记述的弯管内的隔板。该弯管的商业版可在雷斯梅德全能(ResMed’s ACTIVA)面罩***中找到。
将隔板包括在弯管中的潜在问题在于，虽然其可协助二氧化碳的排出，但也可以阻碍来自送风机的流体。隔板所增加的阻抗可能需要送风机增加工作强度以产生足够的压力，因此导致了噪音的增加。不良设计的隔板和相应的排放口可能造成多余的噪音。避免增加阻抗的可能的方法是将弯管整个体积做大，然而这对于其他例如美学方面的缘故来说又是不如人意的。
发明内容
根据本发明的第一方面，设置有一种与用于提供二氧化碳的充分排放的静音排放口结合的小型低阻抗旋转弯管。
根据本发明另一方面，设置有一种旋转弯管，其包括将该弯管内部分隔为导管通路和排放通路的隔板，该隔板置于邻近所述导管通路内壁的位置。
根据本发明再一方面，设置有一种旋转弯管，其包括确定部分环形排放通路的隔板。
根据本发明又一方面，设置有一种旋转弯管，其具有使用时用于引导各自的气流的分开的导管通道和排放气流通道，并进一步包括将所述各自的气流分开的隔板结构，以使它们不会在所述弯管使用时所连接的面罩内互相影响。
本发明另一方面提供一种结合压力端口的旋转弯管。
根据本发明另一方面，设置有一种用于将互相贴近而行的两股气流分开的减噪结构。
根据本发明再一方面，设置有一种排放弯管，其包括具有框架啮合部和基底部的大体L形的主体，用于将进入的气流从基底部向框架啮合部传送的导管通道，使得流出气流从框架啮合部向形成于所述主体内的排放口流动的排放通道，从框架啮合部延伸的柱状部，以及安装于主体以分开及至少部分确定所述导管通道和所述排放通道的隔板，其中所述隔板为部分环形或者部分柱状，并与所述柱状部同轴。
本发明的以上及其他方面将在下述对示例性实施例的说明中进行详细描述。
附图说明
图1为显示现有技术的全能面罩组件(复制于美国外观设计专利D486，226)的透视图；
图2为显示佩戴包括软垫、框架和旋转弯管的现有技术的面单组件的病人的侧视图，显示该面罩组件为横截面。(复制于PCT/AU2003/001162)；
图3为显示包括隔板的现有技术的全能旋转弯管的后视图；
图4为显示现有技术的全能旋转弯管的侧视图；
图5为显示根据本发明第一实施例的旋转弯管的侧视图；
图6为显示图5中的弯管的后透视图；
图7为显示图5中的弯管的后视图；
图8为显示根据本发明第二实施例的弯管的前视图，在本图及以后的附图中，粗线表示边缘，细线表示表面的切线；
图9a-9e为显示图8中的弯管的横截面AA。图9a-9e中所示的圆为图10中所详细图示的近似区域；
图10为以示例近似尺度为毫米显示图9a的详细图示；以及
图11为显示图8中的弯管的后视图，其与图7相近似。显示尺度为毫米。
具体实施方式
应该注意到附图中示出了两个实施例。第一实施例使用100系列的数字标注，第二实施例使用200系列的数字标注。对应的特征使用对应的数字标记，所以隔板在第一实施例中用160标注，在第二实施例中用260标注。在以下说明中，对一个实施例中的特征进行标记之处的同样的说明基本上也适用于另一实施例。
在优选的形式中，本发明使用旋转弯管。优选地，该旋转弯管可从面罩框架上移除替换。
依照本发明实施例的旋转弯管130具有大概为L形的主体。其包括框架啮合部135和基底部150。所述基底部150包括大概圆筒形的部分155，使用时将空气传送导管(未图示)的末端摩擦安于其上(或以其他方式连接)。所述框架啮合部135包括适于同框架(未图示)相连接的一组狭槽137。所述框架啮合部还包括大概圆筒形的部分180。见图5至图9a-9e。
在所述旋转弯管130中，由隔板160确定了两条流体通道。导管通道175允许所述空气传送导管和面罩空腔之间的流通。排气通道170允许所述面罩空腔和大气之间的流通。作为所述排气通道170的一种形状，其构成部分环形。在优选的形式中，隔板160为部分柱状，并具有轴161(见图7)。该隔板设置为与柱状部180同心，即它们各自的轴线基本上重合。隔板160的末端相对于其轴线成不大于180度的角。注意到延伸该隔板以至于其与轴成可能导致其紧密接触所述导管通道175的大于180度的角。因此所成的角度优选为180度。在优选的实施方式中，隔板160与柱状部180通过四个隔离片165和排放通道170隔开。在其他实施方式中，可使用更少或者更多的隔离片。通过增加隔板160所成的角度，可降低隔离片165的高度。这样隔板160通常被置于接近柱状部180设置，并不会显著影响到沿着导管通道175流动的空气。这种布置使得进入的导管通道175的截面尽可能接近圆形，以便在弯管尺寸给定的前提下提供最小的阻抗。因此导管通道175的阻抗就不会因为隔板160的存在而显著增加。
正如在图9a-9e和图10所示的截面中所见，排放通道270从位于接近面罩内部的较宽的入口272到位于接近大气的较窄的出口274逐渐变细。在优选的实施方式中，所述排放通道270具有沿着从入口272开始约为其长度2/3的第一近似恒定的横断面区域273。以及位于接近较窄的出口274的较窄的第二近似恒定的横断面区域276。在所述第一和第二近似恒定的横断面区域273、276中间为渐细区277。见图10。
在优选的实施方式中，隔板160、260所延伸出来的唇缘部162、262约宽于1.5mm，优选为伸入面罩空腔内1.8mm。比较图4和图5，并参见图9a和图10，延伸隔板可减少噪音并改善二氧化碳的排出。窄于1.5mm的延伸长度可能不能充分地改善噪音和二氧化碳的排放。延伸隔板超过2.5mm可能增加使用时碰到病人鼻尖的风险。因此延伸长度优选为1.8mm。
在一些现有设备中，来自导管通道275的空气可直接流经产生可听到的声音的排放通道270的入口272。所述隔板的延伸减少或阻止了空气这样直接通过入口272并因此减少了消除了所述声音。
所述隔板延伸入面罩空腔引导了进入的空气流或气流(经导管通道175)和流出的空气流(经排放通道170)，因此它们不会互相干涉。现有技术的隔板倾向于引发两股较窄并相对较快的空气流在相反的方向上互相平行移动的情况。所述延伸的隔板可使得所述空气流在入口空气降下速度及两股气流分岔之前保持分开。因此气流之间的干涉减少了，也避免了气体紊乱和噪音的增加。
其他还有一些方法用于分开进入的气流和流出的气流。如图9b-9e所示，将所述隔板成形在面罩空腔内有助于减少进入的气流和流出的气流之间的干涉。这些变动已经得到改良以有助于将两条空气路径分开并最小化气流之间的剪应力和干涉。图9b和9c中所示的隔板具有成形为引导进入的空气远离流出的气流及排放口的部分。这样的结构不但减少了噪音，而且有助于使得新鲜的入口空气达到病人。图9d中所示的隔板具有成形为平滑地将呼出的空气引导入排放通道的部分。图9e结合了图9c和9d中所示的优点。所述隔板的以上所述的部分可向上和/或向下折曲或弯曲以便将气流导向要求的方位。
如图5-7和8、9a和10中所示的旋转弯管相对易于铸造，因为所有特征都体现在所划的线条上。图9b-9e中所示的变化可能铸造起来较复杂。
本发明另一方面提供一种旋转弯管端口105、205及其各自的端口盖115、215。见图5-7、8、9a和11。通过将适当的管道连接到所述端口，就可以将药物性气体(如氧气)注入所述空气回路、对气体采样或者在其他物体内读取压力值。端口盖115用于当端口105未使用时将其密封。所述旋转弯管可移动替换。根据本发明实施例的旋转弯管可不包括这样的端口、也可包括一个或多个这样的端口。对于一些治疗应用，例如基于家庭的治疗，可能不需要通道端口，从而面罩可安装无端口的弯管。对于其他治疗应用，例如在医院中，可能需要几个端口，则面罩可安装具有适当数目端口的弯管。一些包括端口的现有技术的面罩所存在的问题在于使用时端口盖一直是摘下来的。虽然这样在端口偶尔被使用的治疗情况中还可以允许，但是在其他的不需要端口的治疗情况中就是个麻烦。通过将可以不包括端口的病人面单与适当数目的端口装配在一起能够克服所述的问题。旋转弯管上包括端口的另一个优点在于，如果空气传送导管被移走，则任何相连的管道都不易与空气传送导管纠结。
虽然依照优选实施例描述了本发明，但是应当理解，这些实施例仅仅说明了本发明的应用原理。在不偏离本发明精神和范围的前提下，可对其进行多种更改，并可设计其它的构造。例如，在本发明与旋转弯管一起使用特别实用弯管的同时，本发明的原理也可应用于无旋转弯管的面罩。此外，本发明的减少进入和流出气流之间干涉的原理可应用于根本无弯管、而是单纯具有相互接近的流入和流出气流的面罩。

Claims (16)

1.一种排放弯管，包括：
具有框架啮合部和基底部的L形的主体；
用于将进入的气流从基底部向框架啮合部传送的导管通道；
使得流出气流从框架啮合部向形成于所述主体内的排放口流动的排放通道；
从框架啮合部延伸的柱状部；以及
安装在主体内的用于分开及至少部分确定所述导管通道和所述排放通道的隔板，其中所述隔板为部分环形或者部分柱状，并与所述柱状部同轴，
其中所述排放通道包括排放入口及排放出口，所述入口位于所述框架啮合部附近并且所述入口的横截面大于所述出口的横截面，所述隔板包括延伸到柱状部之外、并构造为使用时延伸入面罩框架的呼吸空腔内预定深度的唇缘部，并且
其中所述唇缘部包括有助于减少进入和流出气流之间的干涉的结构。
2.如权利要求1所述的排放弯管，其中所述隔板包括与所述柱状部连接的末端。
3.如权利要求2所述的排放弯管，其中所述隔板的末端相对于所述隔板的轴线形成不大于180度的角。
4.如权利要求3所述的排放弯管，其中所述隔板通过至少一个隔离片与所述柱状部分隔开。
5.如权利要求1所述的排放弯管，其中所述导管通道的一部分和所述隔板一起确定了圆形的横截面。
6.如权利要求1所述的排放弯管，其中所述排放通道包括具有恒定的横截面的第一部分、具有恒定的横截面的第二部分以及从第一部分向第二部分逐渐变细的过渡部分。
7.如权利要求6所述的排放弯管，其中第一部分横越所述排放通道2/3的长度。
8.如权利要求1所述的排放弯管，其中所述预定深度至少为1.5mm。
9.如权利要求1所述的排放弯管，其中所述预定深度为1.8mm。
10.如权利要求1所述的排放弯管，其中所述预定深度在1.5mm和2.5mm之间。
11.如权利要求1所述的排放弯管，其中所述结构包括适于引导进入气流远离流出气流及排放口的倾斜部和/或弯曲部。
12.如权利要求1所述的排放弯管，其中所述结构包括适于平滑地将流出气体导向排放口的倾斜部和/或弯曲部。
13.如权利要求1所述的排放弯管，其中所述框架啮合部包括构造为使用时同面罩框架相连接的一组狭槽。
14.如权利要求1所述的排放弯管，其中所述基底部包括构造为与空气传送导管相连接的圆筒形的部分。
15.如权利要求1所述的排放弯管，其进一步包括安装于所述主体上的端口，以及选择性地关闭或能连接到端口的端口盖。
16.一种面罩组件，包括：
面罩框架；以及
安装于所述面罩框架上的如权利要求1-15中任一项所述的排放弯管。
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