通气机系统的制作方法
【专利说明】通气机系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是递交于2013年6月28日、名称为“L0W-N0ISE BLOWER(低噪声风机)”、代理人档案号为080625-0422的美国专利申请N0.13/931,465 ;递交于2013年6月28日、名称为“FLOW SENSOR(流量传感器)”、代理人档案号为080625-0423的美国专利申请N0.13/931，486 ;递交于 2013 年 6 月 28 日、名称为 “M0DULARFL0W CASSETTE (模块化的流体匣盒)”、代理人档案号为080625-0424的美国专利申请N0.13/931,566 ;递交于2013年6月28日、名称为“VENTILATOR EXHALAT1N FLOW VALVE (通气机呼气流量阀)”、代理人档案号为080625-0425的美国专利申请N0.13/931,418 ;以及递交于2013年6月28日、名称为“FLUID INLET ADAPTER(流体入口转接器)”、代理人档案号为080625-0427的美国专利申请N0.13/931,496的部分继续申请。这些申请的全部内容以引用的方式并入本文。
[0003]本申请涉及名称为“FLUID INLET ADAPTER(流体入口转接器)”、代理人档案号为080625-0657 的美国专利申请 N0.14/318，285 和名称为“VENTILATOR FLOW VALVE(通气机流量阀)”、代理人档案号为080625-0658的美国专利申请N0.14/318，274的共同待审申请。这些申请的全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
[0004]本发明一般涉及通气系统，并且具体地说，涉及模块化的通气系统。
【背景技术】
[0005]可以向具有诸如慢性呼吸衰竭等呼吸系统损伤的患者提供通气机或呼吸机以辅助他们的呼吸，或者在严重的情况下，完全接管呼吸功能。通气机通常在吸气间隔期间提供具有升高压力的空气流或者其他呼吸气体，接着在呼气间隔里使加压的空气转向，从而患者的肺里的空气能够被自然地排出。可以在检测到患者自然吸气之后或利用通气机开始吸气间隔。
[0006]可以使用具有各种尺寸且能够提供不同范围的空气流量和压力的通气机。例如，与成年患者相比，新生儿患者需要更低的压力和更少的每次呼吸的空气体积。
[0007]在利用风机加压向患者提供的气体的一些常规呼吸机中，所使用的风机声音较大，使得患者房间中的噪声水平通常为65dB以上。该噪声水平可能打扰患者的休息和睡眠以及使护理人员变得疲劳，并且还可能因掩盖了提供患者状况的指示的自然呼吸声音而进一步妨碍对患者的诊断和监测。
[0008]一些呼吸机可配置为从外部气源接收一种或更多种呼吸气体，例如“纯氧气”或“氦氧混合气80/20”(80%氦气与20%氧气的混合物)。然而，向患者输送的确切的气体混合物可能是各种呼吸气体的混合物，这是由于特定患者所需的各种呼吸气体的具体比例可能不是市售的而必须在呼吸机中进行混合定制。重要的是向患者精确地提供指定流量的气体，尤其是对于新生儿患者来说需要如此，他们的肺很小并且容易因过量膨胀而受到伤害。
【发明内容】
[0009]本文描述了通气机和通气机组件。通气机组件可以是模块化的，使得通气机可以包括本文的通气机组件的各种组合。模块化的通气机组件可以是可拆卸的或可以以其它方式互换。
[0010]在某些实施例中，公开了一种通气机，该通气机包括风机和流量控制装置，其中，风机与流量控制装置流体连通。风机包括:壳体，其限定有叶轮空腔；叶轮板，其设置在叶轮空腔内，并且包括外边缘；以及一个或多个叶片，其设置在叶轮板上，并且包括在末端处相连的前沿面和后沿面，其中，前沿面包括邻接第二部分的第一部分，第一部分从末端以第一半径延伸，第二部分从末端以第二半径延伸，第一半径小于第二半径。流量控制装置包括:固定磁场；驱动线圈，其构造为在固定磁场中响应于低频信号而移动，并且构造为接收高频信号；检测线圈，其与驱动线圈相邻并构造成检测驱动线圈中的高频信号，检测到的高频信号与驱动线圈的位置对应；处理器，其与高频源和低频源联接，并构造成接收来自检测线圈的检测到的高频信号；密封件，其构造成基于驱动线圈的位置而移动；以及阀门孔口，其限定阀座和可变开口，可变开口能够基于密封件的相对于阀座的位置而被调整。
[0011]在某些实施例中，公开了一种通气机，该通气机包括流体匣盒和流体入口转接器。流体匣盒包括:流体通道，其终止于入口和出口 ；温度传感器，其设置在流体通道内，并且构造为检测温度；流量传感器，其设置在流体通道内，并且构造为检测流量；以及处理器，其构造为基于温度和流量来确定补偿流量。流体入口转接器包括:第一入口端，其构造为与流体源连接；第二入口端，其构造为与流体匣盒的入口可拆卸地连接；锁卡组件，其构造为将流体入口转接器紧固到流体匣盒上；以及机器可读指示器，其用于识别流体源。
[0012]在某些实施例中，公开了一种通气机，该通气机包括:流量传感器，包括:流体通道；流量限制件，其设置在流体通道内，使得穿过流体通道的流体必须穿过流量限制件；第一压力传感器，其与流体通道的第一端联接，并且构造为检测第一压力；第二压力传感器，其与流体通道的第二端联接，并且构造为检测第二压力，使得流量限制件位于第一压力传感器与第二压力传感器之间；温度传感器，其与流体通道联接，并且构造为检测温度；以及流量传感器处理器，其构造为至少基于第一压力、第二压力和温度来确定补偿流量。
[0013]在某些实施例中，公开了一种风机，其具有叶轮，该叶轮包括叶轮板和均附接在叶轮板上的多个叶片。各个叶片具有末端和前沿面，该前沿面包括与末端邻近的第一部分。第一部分具有在0.03英寸至0.20英寸的范围内的第一半径。
[0014]在某些实施例中，公开了一种叶轮，该叶轮包括:叶轮板，其包括具有第一半径的外边缘；以及多个叶片，其附接在叶轮板上。多个叶片中的每一个叶片包括前沿面和位于外边缘处的末端，该前沿面具有从末端延伸的第一部分和以第二半径从第一部分延伸的第二部分，第二半径在0.14英寸至0.16英寸的范围内。
[0015]本文描述了具有作为软件控制阀门的阀门的通气机，该软件控制阀门用于调节穿过通气机的端口的气体的流量。阀门可以被软件控制信号控制，并与通气机的气体输送子系统结合工作，以保持用户设定的压力控制水平。在持续气道正压通气(“CPAP”)治疗中，阀门优选地帮助保持设定压力。
[0016]本文描述了具有作为软件控制阀门的呼气阀的通气机，该软件控制阀门用于调节穿过通气机的呼气端口到达外部环境的气体的流量。呼气阀可以被软件控制信号控制，并与通气机的气体输送子系统结合工作，以保持用户设定的压力控制水平。在CPAP治疗中，呼气阀优选地保持设定压力，并且出口流被控制为指定的目标偏差流量。提供附加(所需)的流量，以在患者吸气流量超过偏差流量的情况下保持压力。
[0017]本文的一些实施方式涉及一种流量控制装置，该流量控制装置包括:高频源，其构造为产生高频信号；低频源，其构造为产生低频信号；以及固定磁场。流量控制装置还包括:驱动线圈，其构造为在固定磁场中响应于低频信号而移动，并构造为接收高频信号；以及检测线圈，其与驱动线圈相邻并构造为检测驱动线圈中的高频信号。检测到的高频信号与驱动线圈的位置对应。流量控制装置还包括处理器，该处理器与高频源和低频源联接，并构造为接收来自检测线圈的检测到的高频信号。流量控制装置还包括:密封件，其构造为基于驱动线圈的位置移动；以及阀门孔口，其限定阀座和可变开口。可变开口能够基于密封件相对于阀座的位置而被调节。
[0018]本文描述了通气机系统，该通气机系统包括例如与供应管道连接的第一阀门。第一阀门包括:第一高频源，其构造为产生第一高频信号；第一低频源，其构造为产生第一低频信号；以及第一固定磁场。第一阀门还包括:第一驱动线圈，其构造为在第一固定磁场中响应于第一低频信号而移动，并构造为接收第一高频信号；以及第一检测线圈，其与第一驱动线圈相邻，并构造为检测第一驱动线圈中的第一高频信号。检测到的第一高频信号与第一驱动线圈的位置对应。第一阀门还包括第一处理器，第一处理器与第一高频源和第一低频源联接，并构造为接收来自第一检测线圈的检测到的第一高频信号。第一阀门还包括第一密封件，第一密封件构造为基于第一驱动线圈的位置而移动；以及可变的第一阀门孔口，其限定第一阀座。第一阀门孔口能够基于第一密封件相对于第一阀座的位置而被调节。
[0019]本文还描述了用于调节通气机管线中的压力的方法。一些方法包括向驱动线圈发送高频信号和低频信号。低频信号使驱动线圈在固定磁场中移动，而驱动线圈使密封件调节阀门的可变的阀门孔口。该方法还包括:检测驱动线圈中的高频信号；基于检测到的高频信号判断驱动线圈的速度；以及基于判断出的驱动线圈的速度修改低频信号。
[0020]本文的一些实施例涉及一种阀门，该阀门包括:阀门孔口，其具有可以调节的开口 ；固定磁场；受力线圈，其构造为在固定磁场中响应于低频电流而移动；电流放大器，其构造为将叠加的低频电流和高频电流传送至受力线圈中；反馈线圈，其构造为检测受力线圈中的高频电流，检测到的高频电流具有与固定磁场中的受力线圈的位置成正比的大小。阀门还可以包括:处理器，其构造为⑴接收与受力线圈的位置有关的数据以及(ii)向电流放大器发送指令；以及隔膜，其构造为基于受力线圈的位置调节阀门孔口的开口。
[0021]本文描述了通气机系统，该通气机系统例如包括:气源，其构造为经由供应通道向患者提供气体；排气通道，其构造为引导来自患者的排出气体；以及排气阀。排气阀可以包括:受力线圈，其构造为在固定磁场中响应于低频电流而移动；电流放大器，其构造为将叠加的低频电流和高频电流传送至受力线圈中；反馈线圈，其构造为检测受力线圈中的高频电流；处理器，其构造为(i)接收与受力线圈的位置有关的数据，(?)接收与排气管道中的压力有关的数据，以及(iii)基于压力和线圈的位置向电流放大器发送指令；以及隔膜，其构造为基于来自处理器的指令调节阀门孔口的开口。
[0022]本文还描述了用于调节通气机管线中的压力的方法。一些方法包括以下步骤:将叠加的低频电流和高频电流传送至受力线圈中，该受力线圈构造为(i)在固定磁场中响应于低频电流而移动以及(ii)控制隔膜以调节阀门孔口的开口 ；检测受力线圈中的高频电流，检测到的高频电流具有与受力线圈在固定磁场中的位置成正比的大小；检测通气机管线中的压力；以及改变低频电流，以在固定磁场中移动受力线圈，从而响应于检测到的压力来调节阀门孔口的开口。
[0023]所公开的流体入口转接器提供了能够配置为一次仅接收两种可能流体中的一种流体且提供关于当前正在接收哪种流体的机器可读指示的流体入口。
[0024]在某些实施例中，公开了一种用于从流体源向装置提供流体的转接器。该转接器包括壳体和入口，该入口延伸贯穿壳体，以将流体源连接到装置。该入口包括用于连接到流体源的第一端和用于连接到装置的第二端。转接器进一步包括:锁卡组件，其构造为将转接器紧固到装置上；以及机器可读指示器，其用于识别流体源。机器可读指示器延伸为远离入口的第一端且超过入口的第二端。
[0025]在某些实施例中，公开了一种流量传感器，流量传感器包括:流量限制件，其设置在通道内，使得穿过通道的流体必须穿过流量限制件；上游压力传感器，其在流量限制件的上游位置与通道联接，并且配置为测量和提供通道内的流体的上游压力；下游压力传感器，其在流量限制件的下游位置与通道联接，并且配置为测量和提供通道内的流体的下游压力；温度传感器，其与通道联接，并且配置为测量和提供通道内的流体的温度；以及流量传感器处理器，其与上游压力传感器、下游压力传感器和温度传感器联接，并且配置为接收来自上游压力传感器、下游压力传感器和温度传感器的测量值并至少部分地基于所测量的上游压力、下游压力和温度来计算补偿流量。
[0026]有利的是提供一种模块化的流体匣盒，其在一定的温度和流量范围中提供各种气体和气体混合物的精确的流量测量。
[0027]在某些实施例中，公开了一种流体匣盒，流体匣盒具有壳体，壳体具有入口和出口，在入口和出口之间设置有通道。流体匣盒还具有:温度传感器，其设置在通道内，并且配置为测量流过通道的流体的温度；流量传感器，其设置在通道内，并且配置为测量流过通道的流体的流量；以及处理器，其与温度传感器和流量传感器联接。处理器配置为分别接收来自温度传感器的温度测量值和来自流量传感器的流量测量值，并且提供补偿流量。
[0028]为了概括本发明而描述了本发明的某些方面、优点和新颖特征。应理解的是，根据本发明的任意特定实施例不一定能够实现所有上述优点。因此，可以以如下方式实现或实施本发明:实现或优化如本文所教导的一个优点或一组优点，而不一定实现所教导或提出的其他优点。
【附图说明】
[0029]附图是为了提供对本发明的进一步理解，并且并入说明书且构成说明书的一部分，附图示出本发明所披露的实施例，附图连同说明书一起用于解释所披露的实施例的原理。在附图中:
[0030]图1和图2是根据本发明的某些方面的示例性风机的顶部透视图和底部透视图。
[0031]图3是根据本发明的某些方面的图1的风机的分解图。
[0032]图4是根据本发明的某些方面的示例性叶轮的透视图。
[0033]图5是根据本发明的某些方面的示例性叶轮的透视图。
[0034]图6是根据本发明的某些方面的叶轮的叶片末端的放大俯视图。
[0035]图7是根据本发明的某些方面的风机的截面图。
[0036]图8是根据本发明的某些方面的图7的一部分的放大视图。
[0037]图9A至图9C是根据本发明的某些方面的包覆成型的顶部壳体的透视图。
[0038]图10示出使用根据本发明的某些方面的示例性通气系统的患者。
[0039]图11A和图11B是根据本发明的某些方面的示例性通气机的前视图和后视图。
[0040]图12是根据本发明的某些方面的通气机的原理图。
[0041]图13A和图13B是根据本发明的某些方面的反馈系统的原理图。
[0042]图14示出根据本发明的某些方面的控制系统的示意性原理布置。
[0043]图15A是根据本发明的某些方面的流量阀的截面视图。
[0044]图15B是根据本发明的某些方面的流量阀的截面视图。
[0045]图16是根据本发明的某些方面的通气机的原理图。
[0046]图17是示出用于控制根据本发明的某些方面的流量阀的方法的流程图。
[0047]图18示出根据本发明的某些方面的高频信号。
[0048]图19和图20是根据本发明的某些方面的示例性流体入口转接器的前透视图和后透视图。
[0049]图21A是根据本发明的某些方面的示例性流体入口转接器和装置的侧剖视图。
[0050]图21B是根据本发明的某些方面的与壳体的对接位置配合连接的示例性流体入口转接器的侧剖视图。
[0051]图22A和图22B示出根据本发明的某些方面的在示例性未锁卡位置和锁卡位置上的手柄的位置。
[0052]图23和图24示出根据本发明的某些方面的构造为接收来自两个不同来源的流体的示例性入口转接器。
[0053]图25至图28示出根据本发明的某些方面的示例性连接器构造。
[0054]图29示出根据本发明的某些方面的具有一个入口的转接器。
[0055]图30示出根据本发明的某些方面的具有不同的机器可读指示器和流量控制装置的转接器。
[0056]图31示出根据本发明的某些方面的与流量控制装置联接的转接器。
[0057]图32示出根据本发明的某些方面的转接器和连接器的前视图。
[0058]图33示出根据本发明的某些方面的转接器和流量控制装置的前视图。
[0059]图34是根据本发明的某些方面的示例性流量传感器的框图。
[0060]图35A示出根据本发明的某些方面的示例性流体匣盒。
[0061]图35B是根据本发明的某些方面的图35A的流体匣盒的剖视图。
[0062]图35C是图35B的一部分的放大图，其中示出根据本发明的某些方面的示例性流量传感器。
[0063]图36是根据本发明的某些方面的示例性流量测量过程的流程图。
[0064]图37是根据本发明的某些方面的示例性流体匣盒的框图。
[0065]图38A和图38B示出根据本发明的某些方面的示例性流体匣盒。
[0066]图39A是根据本发明的某些方面的图38A和图38B的流体匣盒的剖视图。
[0067]图39B是根据本发明的某些方面的图39A的一部分的放大图。
[0068]图40是根据本发明的某些方面的示例性配置过程的流程图。
[0069]图41是根据本发明的某些方面的通气机的示意图。
【具体实施方式】
[0070]在下面的详细描述中，阐述了若干具体细节，以提供对本发明的全面理解，然而，对于本领域普通技术人员而言显而易见的是，可以在不具有一些具体细节的情况下来实施本发明的实施例。在其他实例中，为避免使本发明不清楚，没有详细示出公知的结构和技术。在所参考的附图中，相似标记的元件相同或实质上相似。附图标记可以附有字母后