专利名称：增湿器用的盛水系统的制作方法
技术领域：
本发明整体上涉及呼吸装置，尤其是涉及向病人输送气体的增湿装置，该气体具有受控的蒸汽水平和温度。
背景技术：
当健康人呼吸大气时，人的呼吸道向吸入的气体供应加热的湿气，并且人体产生所需数量的热量和湿气以满足个体的呼吸需要。然而，对于不能通过从周围环境中呼吸来满足其呼吸需要的病人(例如，需要在其呼吸空气中具有较高的水蒸汽浓度的生病儿童)来说，有必要向任意加热的增湿装置的增湿腔供应额外的水分，以在病人所呼吸的空气中提高湿气的浓度水平。
向病人提供经加热和增湿的呼吸气体的已知系统，基本上分成两组喷雾器，其产生微细水滴的雾气；和加热增湿器，其利用气体通道向气体供应热量和湿气，该气体穿过加热的水槽或蒸发表面，或者位于加热的水槽或蒸发表面的上方。本发明涉及加热增湿器。
一种这样的增湿系统包括刚性的可补水容器，其中该容器设计成放置在具有加热元件的基座单元上，并且该增湿系统在Levine的美国专利No.5,195,515中公开，该专利在此通过引用合并到本申请中。该增湿系统包括与可伸缩的供水容器和加热单元一起使用的一次性加热筒式增湿器。筒式外壳具有由导热材料如金属(最好是铝)制成的基板。
具有自重供料的可伸缩供水袋的另一种已知增湿系统，在Levine的美国专利No.5,943,473中公开，该专利在此也通过引用合并到本申请中。该增湿系统包括用于和加热单元相配合的增湿筒。该增湿筒具有适合于连接到自重供料袋上的水入口，并且与该增湿筒的腔流体连通。
使用自重供料的可伸缩供水袋的已知增湿器的一个问题是，在向增湿腔供水的过程中，当增湿腔中增加的气压超过供水袋中的气压时，这些供水袋无法向增湿腔供水。增湿腔中较高的气压阻止了水从供水袋流向增湿腔，使得增湿装置无法向病人输送足够的具有受控水蒸汽水平和温度的可呼吸气体。
发明概述一种设置成在气压下操作的增湿设备，包括在呼吸治疗回路中使用的进料供液袋。该增湿设备使用了从进料供液袋接收液体供应的增湿筒，向病人提供可呼吸的气体供应(例如，高水浓度的气体供应)。导管与增湿筒和进料供液袋流体连通，并且使它们之间的气压平衡。尤其是，响应于液体流入增湿筒，该导管允许空气流入进料供液袋中，从而补偿了从进料供液袋中流出的液体。在一个实施例中，该导管与进料供液袋一体地形成。
图1是增湿设备的局部剖视图，该增湿设备适合用于压力平衡设备且组装有压力平衡设备，并与加热器分开示出；图2是图1的增湿筒和热源的局部分解透视图，其中为了清楚起见省略了某些部件；图3是沿着图2的线3-3并在大体所示的方向上的剖视图；图4是本发明增湿筒的基板的局部垂直剖视图；图5是本发明供液系统的备选实施例的局部垂直剖视图。
发明内容
一种增湿设备，包括具有气压平衡导管的外壳，其中该气压平衡导管从该外壳向自重进料供液袋延伸，并促进向外壳供应液体，如无菌水。该外壳还具有用于接收可呼吸气体和液体的入口，和用于向病人提供增湿气体并将气体返回自重进料供液袋的出口。尤其是，该外壳包括顶部，其中该顶部具有可呼吸气体入口、液体入口、增湿气体出口和均压空气出口。单独的加热元件提供蒸发液体和对通过该外壳的可呼吸气体进行增湿所需要的热量。该外壳的基板与该加热元件相配合。该基板包括中央导热部分和外层绝热部分，以防止热源所产生的热量向外壳的侧壁散发。
现在参照图1，示出了增湿设备，其使用在具有可呼吸气体供应并在大气压下工作的呼吸治疗的呼吸设备(未示出)中，总体上用附图标记10表示，并包括供液系统12。该供液系统12与如受热增湿筒之类的增湿筒14流体连通，其中该增湿筒设置成与总体上由附图标记16表示的加热单元可操作地配合。无菌液18盛放至供液袋20中的内部液面19，其中该供液袋向增湿筒14供给液体。在一个实施例中，该供液袋20可以是自重进料的可伸缩供液袋。值得考虑的是，该供液袋20最好是吹塑成形，或者可选地是用两个或两个以上的板(未示出)来形成，所述板密封在一起以形成储存无菌液18的容器。如在保健领域中已知的那样，该供液袋20可以包括吊挂孔21，该吊挂孔由通过穿过该孔的挂钩22悬挂在特定的高度处。
管状悬垂液体输送出口24位于供液袋20的下端25处，并利用重力向导管26供给液体，该导管26包括一对供给管线，更具体地说包括供液管线28和空气返回管线30。该空气返回管线30从增湿筒14处经悬垂空气输送出口31向供液袋20供给空气。在优选实施例中，一对刺穿插头32a、32b(最好参见图5)控制流体从供液袋20流向增湿筒14；反之亦然。紧固套筒33a、33b为使用刺穿插头32a、32b刺穿供液袋20提供支承。然而，可以理解，对于增湿设备10的其他实施例，该刺穿插头32a、32b和紧固套筒33a、33b可以从增湿设备10上省去，以使导管26直接连接到供液袋20上。
该导管26可以由柔性透明塑料材料制成，并形成为呼吸保健行业中通常使用的类型，并且可以设置成具有空气返回管线30的部分34，该部分34装到位于液体18的内部液面19之上的供液袋20的最上方部分36里。也就是说，该部分34可以连接到供液袋20的壁38上，并经开口40装到最上方部分36里。最好地，该空气返回管线30在液面线19上方装到供液袋20上。该导管26最好由一对供给管线形成，该供给管线彼此分离，或者可选地，在使用增湿设备10期间部分地连接，以使操作人员与导管缠绕在一起的可能性最小化。尤其是，该导管26设置成使液体流经供给管线28，以及使空气流经返回管线30。液体经过导管26的流动可以是连续的，或者取决于所供应给增湿筒14的液体18的期望数量而是间歇性的。
本发明的关键特征在于，空气在供液袋20和增湿筒14之间的流动是无阻塞的，以使得在液体18从供液袋分配期间平衡供液袋和增湿筒之间的气压。也就是说，导管26平衡了增湿筒14和供液袋20之间的气压，而不受液体18从供液袋中流出的影响。另外，最好是使空气返回管线30在供液袋20的最上方部分36附近或者在供液袋20的最上方部分36处供给空气，以防止液体经空气返回管线流入到增湿筒14中。
现在参照图2和3，增湿筒14包括增湿器外壳42，该增湿器外壳42具有基本垂直的侧壁44以及与该垂直侧壁一体形成的顶部46，以限定了增湿腔48。从该顶部46的上方和下方延伸的是带有下端52的基本圆筒形气体入口50。添加在顶部46上的是基本圆筒形的气体输送出口54。该气体入口50和气体输送出口54被设置成，与呼吸病人所使用类型的可呼吸气体输送系统相连接。添加在顶部46上的液体入口56被设置成，经供液管线28连接到自重供料的可伸缩供液袋20上。该气体入口50、气体输送出口54和液体入口56都与增湿腔48流体连通。
添加在顶部46上并与增湿腔48流体连通的空气或压力平衡出口57，被设置成与空气返回管线30相连接。空气出口57相对于增湿腔48定位在液体入口56处或者定位在液体入口56上方，并允许空气在该增湿腔和供液袋20之间自由流动，以平衡它们之间的气压。响应于液体18经导管26流入增湿腔48中，空气流经空气出口57，并且可以是连续的或者是间歇的。正如现有技术中已知的那样，该气体出口57可以由任意类型的连接构件所形成，该连接构件为从增湿腔48流向空气返回管线30的空气提供了通路。将气体出口57设置在外壳42的顶部46中的优点在于，即使液体流入到受热的增湿筒14中，气压也是连续平衡的。
在不同实施例中，增湿器外壳42可以由各种塑料制成。然而，值得考虑的是，其它类型的日常使用的自支承、卫生廉价材料也可以用于制造外壳42的至少一部分。同时，虽然入口50、56和出口54最好设置在顶部46上，但是也可以考虑将这些部件设置在外壳42上的其他地方，如侧壁44上。
最好是液体入口56与从顶部46的下侧60悬垂下来的液体进料管58流体连通。该进料管58的下端包括喷嘴结构62，该喷嘴结构带有轴向设置的开口64。浮筒保持管66从顶部46的下侧60悬垂下来，并环绕液体进料管58。该浮筒保持管66包括下端开口68。
浮筒70的尺寸使得其能够可滑动地保持在浮筒保持管66中。该浮筒70基本是不透液体的可漂浮材料管，且具有较大直径的下端72。该浮筒70的顶部74具有比下端72相对较小的直径，并具有凹口76，其中由橡胶或其它弹性材料制成的盘或垫78紧固到该凹口76中。垫78的尺寸和该垫所使用的材料，都使得一旦与喷嘴结构62接触，就将密封住轴向开口64，从而有效地切断从液体入口56的液体流动。
现在参照图3和4，外壳42安置基板80上，该基板80包括中央导热部分82和外绝热部分84。该中央导热部分82的周边86在绝热部分84的内径90处密封地保持在凹槽88中。该中央导热部分82最好由阳极氧化铝制成，但是其他类似的导热材料也可以等效使用，这也是值得考虑的。在本优选实施例中，该导热部分82内嵌模制到绝热部分84中。然而，值得考虑的是，也可以使用本领域普通技术人员已知的备选生产技术。
周向唇缘92从该绝热部分84的外径94处垂直延伸。该绝热部分84由塑料材料制成。在内径90和外径94之间设置有环形配合表面96和基本弧形的环形支承结构98。如图2中所示，该周向唇缘92在外径94附近的数个位置处隔断，以形成凹口或槽口100。该槽口100包括槽口唇缘102，该槽口唇缘基本与周向唇缘92高度相同，但是距离配合表面96比距离周向唇缘92更近。在操作中，该槽口100用于将增湿筒14正确配合到加热单元16上。
再参照图4，外壳42的侧壁44的下端具有径向突出的凸缘104，该凸缘形成基板80用的附着点。槽口100在绝热部分84的外径94上的数个位置处将该凸缘104隔断。该绝热部分84的配合表面96包括绕着基板80间隔开的数个突块106。一旦该凸缘104安置在配合表面96上，该配合表面和凸缘最好超声焊接在一起。该突块106提供足够的材料以在凸缘104和表面96之间形成固定结合。然而，也值得考虑的是，可选地使用合适的化学粘结剂将基板80密封地紧固到外壳42上。
支承结构98为基板80提供了结构支承。另外，该支承结构98的弧形形状在导热部分82上施加预载荷或者向下保持的力，这使得导热部分向下抵靠着加热单元16。
现在参照图2，加热单元16设计成向经过入口56输送到增湿腔48中的液体提供热量，从而使得该液体18更加容易蒸发，并且设计成向病人以尽可能舒适的温度提供液体。在该加热单元16中包括外壳108，该外壳具有设计成定位如架子或台子之类的基体的下端110，和上端112。控制面板114是该加热单元16的一部分，并最好设置有温度调整控制装置116及整体上由118表示的各种温度警示灯和报警指示器。电源开关120、电源线122和温度传感器输入端124、126最好位于外壳108的面板128上。值得考虑的是，加热单元16的部件的选择和设置可以改变，以适应应用的场合。外壳108的上端112具有加热表面130，该加热表面由基本半圆形的支架132部分地环绕。该支架132的横截面基本为“C”形或者沟槽形状，以限定向内开放的通道134。枢转锁片136通过使用枢转构件138安装在外壳108的上端112上，该枢转构件可以是销或者螺纹紧固件。基板80的周向唇缘92和槽口唇缘102的尺寸使得，增湿筒14可以滑动到通道134中以与支架132配合。然后，该锁片136移动到如图1所示的垂直位置处，以在加热表面130上可操作对准地保持增湿筒14。在该位置，导热部分82将通过导热由加热表面130进行加热。
在操作中，自重进料供液袋20通过液体入口56供给液体18。随着增湿腔48中的液面“L”(最好参见图3)上升，浮筒70上升，直到浮筒70的顶部74上的盘78接触进料管58的开口64并有效地切断进入外壳42的液体流动为止。用于病人治疗的可呼吸气体通过气体入口50进入外壳42中。入口50的延伸下端52将气体导入紧邻液体18的液面“L”上方的区域中，从而防止该气体在未能正确增湿的情况下直接通过出口54排出。
加热表面130所产生的热量通过导热部分82传递，以加热增湿腔48中的液体18，蒸发该液体并使气体增温。随着该呼吸气体流过经加热和增湿的增湿腔48，液面“L”将由于蒸发而下降。随着液面下降，浮筒70也下降，将盘78拉离进料管开口64，以允许液体18从供液袋20经过供液管线26流到液体入口56中来代替所损失的液体。
现在转到图5，图1的供液系统12的备选实施例整体上由140表示，并且包括进料供液袋142。图5使用图1的附图标记来表示类似部件。在该实施例中，该空气返回进料管30的一部分未连接到该进料供液袋142上。液体紧固套筒33a有利于刺穿插头32a插入到水输送出口24中。类似地，紧固套筒33b有利于刺穿插头32b插入到进料供液袋142的最上方部分36中，以使得空气流入该袋中。可选地，其他刺穿插头和/或紧固套筒也可以设置成用于进入供液袋142的其他供给管线。供液袋20还可以包括吊挂孔21，用于容纳悬挂供液袋142用的挂钩22。最好地，可连接到供液袋142上的紧固套筒33a，至少部分地封闭该管状的悬垂液体输送出口24。该刺穿插头32a具有设置成刺穿供液袋20的梢端144。另外，该刺穿插头32a包括直径较小的凸肩146，用于以摩擦配合的方式抵靠在液体输送出口24的末端148上；还包括直径较大的凸肩150，该凸肩也摩擦地抵靠在紧固套筒33a和供液管线28上。以类似方式，气体供给刺穿插头32b可以连接到空气返回管线30上，并在气体输送出口31处插入到供液袋142的上部36中。该摩擦配合可确保，刺穿插头32a、32b能防止液体18从水输送出口24泄漏以及能防止空气从空气输送出口31泄漏。
可以理解，图1中所示的本发明增湿设备10的主要优点是，增湿筒14的顶部46中的空气出口57能够改善液体从供液袋20流向增湿筒14。这确保了具有恒定供应的液体18来增湿呼吸气体。
本发明增湿筒14的重要特征是，位于外壳42的顶部46处的空气出口57在增湿筒和供液袋20之间提供气压平衡，以防止可能的供液袋破裂。而且，气压平衡能够使得，一旦盘78从进料管开口64移开以允许液体流到增湿腔48中，液体18就流入到增湿腔48中。在这种情况下，增湿设备10能够在增湿水平和温度下将足够的可呼吸气体输送至呼吸设备，并最终输送至需要这种气体的病人。
虽然已经示出和描述了本发明的增湿设备的特别实施例，但是本领域普通技术人员将认识到，在不脱离较宽方面和如下述权利要求所述的本发明的情况下，可以对其进行改变和修改。
权利要求
1.一种在呼吸治疗回路中使用的增湿设备(10)，其中该呼吸治疗回路具有可呼吸气体供应并在气压下工作，所述增湿设备包括进料供液袋(20)；增湿筒(14)，其与所述进料供液袋流体连通，用于接收液体(18)；及导管(26)，其用于使所述增湿筒与所述进料供液袋流体连通，所述导管连接到所述进料供液袋上，以平衡所述增湿筒和所述进料供液袋之间的气压，同时不受从所述进料供液袋中流出的液体的影响。
2.根据权利要求1所述的增湿设备，其特征在于，所述导管包括一对供给管线(28，30)，所述供给管线分开地在所述增湿筒和所述进料供液袋之间输送空气和液体。
3.根据权利要求2所述的增湿设备，其特征在于，其中一个供给管线包括空气返回管线(30)，另一个供给管线包括供液管线(28)。
4.根据权利要求3所述的增湿设备，其特征在于，所述增湿筒包括腔(48)，该腔设置成接收由所述供液管线供给的液体，并响应于所接收的液体将所述腔中的空气输送到所述进料供液袋。
5.根据权利要求1所述的增湿设备，其特征在于，所述进料供液袋具有侧壁(44)，并包括可伸缩结构，其中该可伸缩结构响应于从所述供液袋向所述增湿筒的液体输送而接收空气。
6.根据权利要求5所述的增湿设备，其特征在于，所述导管包括与所述进料供液袋相连的空气返回管线(30)和供液管线(28)。
7.根据权利要求6所述的增湿设备，其特征在于，所述进料供液袋为自重进料，并且所述增湿筒为受热增湿筒。
8.根据权利要求1所述的增湿设备，其特征在于，所述增湿筒还包括外壳(42)，其中该外壳限定了腔并具有穿过其中的压力平衡出口(57)，该压力平衡出口使空气能够在所述腔和所述进料供液袋之间流动。
9.根据权利要求8所述的增湿设备，其特征在于，所述空气出口位于所述外壳的顶部(46)上。
10.一种用于可呼吸气体供应和用于分设的加热单元(16)上的筒式增湿设备(10)，其中当与该加热单元配合时，该筒式增湿设备适用于对病人将吸入的可呼吸气体进行加热和增湿，该筒式增湿设备包括进料供水袋(20)；增湿筒(14)，其具有顶部(46)，并且可操作地与加热单元相配合以从其处接受热量，该增湿筒包括气体入口(50)、增湿气体出口(54)、适合于从所述进料供水袋处接收水(18)的水入口(56)，和位于所述顶部中的空气出口(57)；及至少一个气压平衡导管(26)，其与所述增湿筒和所述进料供水袋流体连通，用于平衡所述增湿筒和所述进料供水袋之间的气压。
11.根据权利要求10所述的筒式增湿设备，其特征在于，所述空气出口位于所述水入口处，或者位于所述水入口上方。
12.根据权利要求10所述的筒式增湿设备，其特征在于，还包括具有基板(80)的加热单元(16)，其中该基板设置成密封地配合到所述增湿筒的下端上，所述基板包括绝热部分(84)和导热部分(82)。
13.根据权利要求10所述的筒式增湿设备，其特征在于，还包括紧固套筒(33a)，它可连接到所述进料供水袋和所述至少一个气压平衡导管上，并且所述紧固套筒具有与所述进料供水袋相邻的凸肩，以利于将所述至少一个气压平衡导管连接到所述进料供水袋上。
14.根据权利要求13所述的筒式增湿设备，其特征在于，还包括刺穿插头(32a)，它设置成使得所述刺穿插头的一端(144)穿过所述紧固套筒以与所述进料供水袋相连接，并且另一端与所述至少一个气压平衡导管相连接。
15.根据权利要求14所述的筒式增湿设备，其特征在于，在所述至少一个气压平衡导管连接到所述进料供水袋上时，所述刺穿插头抵靠着所述紧固套筒的所述凸肩。
16.根据权利要求10所述的筒式增湿设备，其特征在于，所述至少一个气压平衡导管连续地平衡所述增湿筒和所述进料供水袋之间的气压。
17.一种具有液面(19)并且设置用于增湿设备(10)的供液袋(20)，包括至少一个侧壁(38)，其限定了顶部(36)和下端(25)，以形成用于供应液体(18)的封闭容器；连接到所述顶部上的吊挂环(21)；位于所述下端处的液体输送出口(24)；位于所述至少一个侧壁中并位于液面上方的空气入口(40)；及经所述空气入口可连接到所述顶部上的空气返回管线(30)。
18.根据权利要求17所述的供液袋，其特征在于，还包括一对刺穿插头(32a，32b)，该刺穿插头具有延伸构件，并设置成分开地将所述空气返回管线和所述供液管线连接到所述至少一个侧壁上。
19.根据权利要求18所述的供液袋，其特征在于，还包括一对紧固套筒(33a，33b)，所述紧固套筒具有凸肩，用于环绕所述刺穿插头的所述延伸构件，以利于所述延伸构件与所述进料供液袋的配合。
20.根据权利要求17所述的供液袋，其特征在于，所述吊挂孔和至少一个侧壁形成为单个单元。
全文摘要
本发明公开了一种用于在气压下工作的增湿设备(10)，它用于和呼吸治疗的呼吸设备一起使用，其中该呼吸治疗的呼吸设备向需要较高液体蒸气浓度和气压的病人供应可呼吸气体。该增湿设备包括经导管(26)与增湿筒(14)流体连通的进料供液袋(20)。响应于供应给增湿筒的液体(18)，该导管使得空气能够在之间流过，以平衡增湿筒和进料供液袋之间的气压。
文档编号A61M16/16GK1684734SQ03822184
公开日2005年10月19日 申请日期2003年9月18日 优先权日2002年9月18日
发明者沃尔特·莱文 申请人:医助心肺公司