呼吸辅助装置的制造方法
【专利说明】呼吸辅助装置
[0001]发明背景发明领域
[0002]本发明涉及为治疗目的而向使用者提供加热并增湿的气体流的呼吸辅助装置。具体地但并非排他地，呼吸辅助装置可向需要加热并增湿的气体供应的患者或使用者提供呼吸辅助以用于呼吸疗法，例如呼吸湿化疗法、高流量氧气疗法、气道正压通气(PAP)疗法，包括CPAP疗法、双-PAP疗法、以及OPAP疗法，并且通常用于治疗如阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)、打鼾或慢性阻碍性肺病(COPD)等疾病。
[0003]相关技术的说明
[0004]为治疗目的而向患者提供增湿并加热的气体流的呼吸辅助设备或系统是本技术领域众所周知的。用于提供这类疗法的系统(例如呼吸湿化)通常具有一种结构，其中将气体从气源传送至增湿器室，该气源例如是鼓风机(又称压缩机、辅助呼吸装置、风扇装置、流动发生器或压力发生器)。当气体在增湿器室中的热水上方经过、或穿过加热并增湿的空气时，它们被水蒸气饱和。然后，这些被加热并增湿的气体经由气体导管和使用者接口被递送至该增湿器室下游的使用者或患者。
[0005]在形式下，这类呼吸辅助系统可以是模块式系统，包括增湿器单元和鼓风机单元，该增湿器单元和鼓风机单元是分立(模块式)的物体。这些模块经由多个连接导管串联，使得气体可从该鼓风机单元被传到增湿器单元。例如，图1示出了使用者I从模块式呼吸辅助系统接收加热并增湿的空气流的示意图。辅助呼吸单元或鼓风机单元2a通过连接器导管10提供增压空气至增湿室4a。使增湿的、加热的、并增压的空气流通过使用者导管3退出增湿室4a，并通过使用者接口 5提供给患者或使用者I。
[0006]在替代形式下，这类呼吸辅助系统可以是集成式系统，其中鼓风机单元和增湿器单元被容纳于同壳体之中。典型的集成式系统由以下各项组成:提供增压气体流的主鼓风机单元或辅助呼吸单元、以及与鼓风机单元配合或与鼓风机单元刚性连接的增湿器单元。例如，该增湿器单元通过滑入式或推动式连接与该鼓风机单元配合，这确保了该增湿器单元被刚性地连接至该主鼓风机单元上并且在其上牢固保持在适当的位置。图2示出了使用者I从集成式呼吸辅助系统6接收加热并增湿的空气的示意图。除了增湿室4b已经与鼓风机单元集成而形成集成式系统6以外，该系统以与图1所示的模块式系统相同的方式进行操作。
[0007]图1和图2所示的使用者接口 5是覆盖使用者I的鼻子的鼻罩。然而，应该注意，在这些类型的系统中，覆盖口鼻的口罩、全面罩、鼻插管或任何其他合适的使用者接口均可代替所示的鼻罩。还可以使用只覆盖口部的接口或口罩。还有，导管的患者或使用者端可以连接至气管造口术接头或气管内插管。
[0008]US 7，111，624包括集成式系统的详细说明。在使用中，将‘滑入式’水室与鼓风机单元连接。这种设计的变体是滑入式或夹卡式设计，其中该室在使用中被封闭在该集成式单元的一部分之内。在WO 2004/112873中示出了这类设计的实例，描述了鼓风机或流动发生器50以及相关联的增湿器150。
[0009]对于这些集成式系统，最常见的操作形式如下:通过鼓风机将空气通过入口抽入围绕并封闭至少该系统的鼓风机部分的外壳。鼓风机将来自流动发生器出口的空气流增压，并将其送入增湿器室。空气流在增湿器室中被加热并增湿，并且通过出口退出增湿器室。将软管或导管直接或间接地与增湿器出口连接，增湿的气体通过该导管传送给使用者。这在图2中示意性地示出。
[0010]在模块式系统和集成式系统二者中，由该鼓风机单元提供的这些气体一般来源于周围的大气。然而，这些系统的某些形式可被配置成使得补充气体可以与大气空气混合用于特殊疗法。在这类系统中，供应补充气体的气体导管通常直接与增湿器室连接或位于鼓风机单元的高压(气流出口)侧，或可替代地与鼓风机单元的入口侧连接，如在WO2007/004898中所描述的。这种类型的呼吸辅助系统总体上用于患者或使用者需要氧气治疗的情况中，而氧气是由中央气体源供应的。来自于气体源的氧气与大气空气混合，用以在向患者传送之前提高氧分数。这类系统使得氧疗法可与高流量湿化疗法联合使用，用于治疗如CCffD等疾病。在这类疗法中，重要的是，将要向患者递送的氧分数应是已知的并可控制的。目前，将要向患者递送的氧分数通常是基于印刷的查阅表进行手动计算或推算，该查阅表列出了不同的根据由中央气源供应的氧气流速范围以及由鼓风机单元生成的流速范围而预先计算的氧分数。
[0011]在本说明书中参考了专利说明书、其他外部文件、或其他信息来源，这通常是为了提供用于讨论本发明的特征的背景。除非另有特别说明，对这些外部文件的参考不应该解释为承认在任何管辖权内的这些文件或这些信息源是现有技术、或形成本技术的公知常识的一部分。
[0012]本发明的目的是提供呼吸辅助装置，该装置具有改进的气体组分感测能力，或至少为公众提供有用的选择。
[0013]发明概述
[0014]在第一方面中，本发明广义地在于呼吸辅助装置，该呼吸辅助装置被配置成提供加热并增湿的气体流，该呼吸辅助装置包括:气体入口，被配置成接收气体供应；鼓风机单元，被配置成从该气体的供应产生增压的气体流；增湿单元，被配置成对该增压的气体流进行加热和增湿；气体出口，用于该加热并增湿的气体流；用于该气体流的流动路径，该流动路径从该气体入口通过该鼓风机单元和增湿单元至该气体出口穿过该呼吸设备；传感器组件，提供在该增湿单元之前的流动路径中，该传感器组件包括超声气体组分传感器系统，该超声气体组分传感器系统用于对该气体流中的一个或多个气体浓度进行感测。
[0015]优选地，该超声气体组分传感器系统可包括发射器和接收器变换器对，可操作该变换器对以用于将错流声脉冲从发射器通过该气体流传输至接收器，用于对在该传感器组件周边的气体流中的声速进行感测。
[0016]在形式下，该发射器和接收器变换器对可被设置成使得声脉冲以大体上垂直于该气体流的流动方向的方向穿过错流中的气体流。
[0017]在另一种形式下，可以这样设置该发射器和接收器变换器对，以使得这些声脉冲在相对于该气体流的流动方向成角但不垂直的方向上穿过错流中的气体流。
[0018]在形式下，该发射器和接收器变换器对可包括被配置成是发射器的变换器，以及被配置成是接收器的变换器，以用于传输单向声脉冲。
[0019]在另一种形式下，该发射器和接收器变换器对可以包括被配置成用于传输双向声脉冲的一对发射器-接收器变换器。
[0020]在形式下，该发射器和接收器相对于该气体流的流动方向彼此对齐，并在该流动路径的相对侧上彼此相向。
[0021]在另一种形式下，该发射器和接收器在气体流的流动方向上可彼此远离地放置。
[0022]优选地，这些声脉冲可具有声束路径，该声束路径在该发射器与接收器之间是直达的。可替代地，这些声脉冲可具有声束路径，该声束路径在该发射器与接收器之间是迂回的并经过一次或多次反射。
[0023]在另一种形式下，该发射器和接收器变换器对可以被配置成处于传输错流声脉冲并接收回声返回脉冲的单发射器-接收器的形式。
[0024]在另一种形式下，该超声气体组分传感器系统可包括发射器和接收器变换器对，该变换器对被操作用于将沿流声脉冲从发射器通过该气体流传输至接收器，用于对在该传感器组件周边的气体流中的声速进行感测。
[0025]优选地，该呼吸辅助装置可进一步包括传感器控制系统，该传感器控制系统与该超声气体组分传感器系统的发射器和接收器变换器对是可操作地连接的，并且该传感器控制系统被配置成对该变换器对进行操作，用来感测并生成指示通过该气体流的声速的声速信号。
[0026]优选地，该传感器控制系统被配置成生成指示在气体流内的气体浓度的一个或多个气体浓度信号，这个或这些气体浓度信号至少基于指示通过该气体流的声速的信号。
[0027]在形式下，该传感器组件可进一步包括温度传感器，该温度传感器被配置成对传感器组件周边的气体流的温度进行检测并生成代表性温度信号，并且其中该传感器控制系统被配置成生成指示在该气体流内的气体浓度的一个或多个气体浓度信号，这个或这些气体浓度信号基于声速信号和温度信号。
[0028]在另一种形式下，该传感器组件可进一步包括湿度传感器，该湿度传感器被配置成对传感器组件周边的气体流的湿度进行检测并生成代表性的湿度信号，并且其中该传感器控制系统被配置成生成指示该气体流内的气体浓度的一个或多个气体浓度信号，这个或这些气体浓度信号基于该声速信号和该湿度信号。举例而言，该湿度传感器可以是相对湿度传感器或绝对湿度传感器。
[0029]在另一种形式下，该传感器组件可包括温度传感器和湿度传感器两者，用于对在传感器组件周边的气体流的温度和湿度进行检测，并分别生成代表性的温度和湿度信号，并且其中该传感器控制系统被配置成基于声速信号、温度信号和湿度信号来生成指示该气体流内的气体浓度的一个或多个气体浓度信号。
[0030]优选地，该传感器控制系统可被配置成对温度信号进行温度校正，用于对由呼吸设备内的热量引起的影响温度传感器的任何预测的温度感测误差进行补偿。
[0031]优选地，该传感器组件可进一步包括流速传感器，该流速传感器被配置成对在传感器组件周边的气体流的流速进行感测、并生成代表性的流速信号；并且该系统可进一步包括:电机速度传感器，该电机速度传感器被配置成对鼓风机单元的电机速度进行感测并生成代表性的电机速度信号，并且其中，该传感器控制系统至少基于流速信号和/或电机速度信号对温度校正进行计算。
[0032]在形式下，该传感器控制系统可被配置成生成表示气体流中的氧气浓度的气体浓度信号。
[0033]在另一种形式下，该传感器控制系统可被配置成生成表示气体流中的二氧化碳浓度的气体浓度信号。
[0034]优选地，该传感器组件是可释放地安装在流动路径内的。
[0035]优选地，该流动路径可被成型或配置成促进该气体流在流动路径的至少一段或一部分中的稳定流动。
[0036]优选地，该流动路径可被成型或配置成促进在包括该传感器组件的流动路径的一段或一部分中的稳定流动。
[0037]优选地，该流动路径可包括在该气体入口处或朝向该气体入口的一个或多个流动引导器。更优选地，各流动引导器能以弓形翅片的形式存在。
[0038]在形式下，该流动路径可包括至少一个螺旋部分或段，用于促进气体流的稳定流动。优选地，该流动路径可包括入口段，该入口段在气体入口与鼓风机单元之间延伸，并且该入口段包括至少一个螺旋部分。
[0039]优选地，该传感器组件可位于流动路径的螺旋部分中。更优选地，该螺旋部分包括一个或多个实质上平直的段，并且该传感器组件被放置在这些平直的段中的一个中。
[0040]优选地，该传感器组件可包括传感器壳体，该传感器壳体包括主体，该主体是中空的并被周边的壁所限定，这些周边壁在第一开口端与第二开口端之间延伸，由此在这些壁之间的主体中限定了感测通道，通过该感测通道，该气体流可在该主体的第一端与第二端之间延伸的流动轴线的方向上进行流动，并且其中该发射器和接收器变换器对位于该感测通道的相对壁或相对侧上。更优选地，该传感器壳体可包括:主体，该主体包括两个分隔开的侧壁、在这两个侧壁之间延伸的上壁和下壁，从而沿着该主体在其第一端与第二端之间限定该感测通道；以及位于主体的相对壁上的一对变换器安装组件，这对变换器安装组件每个被配置成接收并保持该变换器对各自的变换器，这样使得它们横跨该主体的感测通道对齐并彼此相对。
[0041]优选地，该鼓风机单元可被操作，用于在气体出口生成气体流，其流速可高达每分钟100升。
[0042]在形式下，该气体入口可被配置成接收气体供应，该气体包括大气空气与来自于氧源的纯氧的混合物。在另一种形式下，该气体入口可被配置成接收气体供应，该气体包括大气空气与来自于二氧化碳供应的二氧化碳的混合物。
[0043]优选地，该流动路径是在该装置的总体流动路径中。
[0044]在第二方面中，本发明广义地在于用于同轴(in-line)流动路径的传感器组件，该传感器组件用于对在呼吸辅助装置中的气体流进行感测，该传感器组件包括:传感器壳体，该传感器壳体包括主体，该主体是中空的并被周边的壁所限定，这些周边壁在第一开口端与第二开口端之间延伸，由此在这些壁之间的主体中限定了感测通道，通过该感测通道，该气体流可在该主体的第一端与第二端之间延伸的流动轴线的方向上进行流动；超声气体组分传感器系统，该超声气体组分传感器系统被安装在该传感器壳体中，用于对在该感测通道中流动的气体流内的一个或多个气体浓度进行感测；温度传感器，该温度传感器被安装在该传感器壳体中，用于对在该感测通道中流动的气体流的温度进行感测；以及流速传感器，该流速传感器被安装在该传感器壳体中，用于对在该发送通道中流动的气体流的流速进行感测。
[0045]优选地，该传感器壳体可被配置成可释放地接合在呼吸辅助装置的流动路径中的补充保持孔内。
[0046]优选地，该超声气体组分传感器系统可包括发射器和接收器变换器对，该变换器对被操作用于将声脉冲从该发射器通过该气体流传输至该接收器，其方向大体上垂直于流经该感测通道的气体流的流动轴线。
[0047]优选地，该发射器和接收器变换器对可被放置在感测通道的相对壁或相对侧上。
[0048]优选地，该传感器壳体的主体可包括两个分隔开的侧壁、以及在侧壁之间延伸的上壁和下壁，从而沿着该主体在其第一端与第二端之间限定该感测通道；以及位于主体的相对壁上的一对变换器安装组件，这对变换器安装组件每个被配置成接收并保持该变换器对各自的变换器，这样使得它们横跨该主体的感测通道对齐并彼此相对。
[0049]优选地，这对变换器安装组件可位于该主体的相对侧壁上，并且其中各变换器安装组件包括接收并保持变换器对中的各个变换器于其中的一个保持腔。
[0050]优选地，各变换器安装组件可包括从该主体的各侧壁延伸的圆柱形的基座部分，以及至少一对从该基座部分延伸的对置的夹子，并且该基座部分和夹子一起限定了该保持腔。
[0051]优选地，该主体的各侧壁可包括变换器孔，该变换器孔与其相关联的变换器安装组件共对齐，并且通过该变换器孔，该变换器的前操作面可延伸到达该感测通道。
[0052]优选地，该变换器安装组件可被配置成将其各自的变换器放置成使得这些变换器的操作面与传感器壳体的主体的各自的壁的内表面是实质上相齐平的。
[0053]本发明的第二方面可具有本发明的第一方面所述的传感器组件的任何一个或多个特征。
[0054]在本说明书和权利要求书中所用的短语“稳定流动”是指，除非上下文另有所指，无论是层流还是湍流的一类气体流，其促进或导致被测定或感测的气流的特性或特征在指定条件下是大体上不随时间改变的