一种呼吸机专用的通气环路连接装置的制作方法

[0001]
本实用新型涉及一种呼吸机专用的通气环路连接装置，属于医疗器械技术领域。


背景技术：

[0002]
一种被称为2019冠状病毒(covid-19)的呼吸道疾病正在全球范围内暴发，正如过去18年间出现的两种冠状病毒病sars(2002年和2003年)和中东呼吸综合征 (2012年至今)一样，covid-19疫情对公共卫生、科研和医学界提出了严峻挑战。
[0003]
在突发的公共卫生事件中，关键医疗资源的紧缺常常是制约和限制患者救治的突出问题。即使在发达国家，如美国，呼吸机的严重短缺，导致了大量确诊的重症患者无法获得及时和有效的救治，这对公众健康造成了极大的损害和威胁。呼吸机是治疗呼吸衰竭重症患者不可或缺的关键医疗设备，但因其结构复杂，造价昂贵，通常不会有足够的资源储备和及时的产能以应付突发的公共卫生事件。
[0004]
如果一台呼吸机可以同时对两个病人，甚至多个病人进行呼吸支持治疗，将会极大的缓解这一急迫的医疗问题，有效挽救更多的生命。但现有的呼吸机几乎均采用循环回路的通气环路模式，这样的连接方式仅为单人使用设计，使同时维持多人通气支持的设想无法实现。单纯通过y型接头将呼吸机的通气分流至不同的患者，会因患者各自不同的肺顺应性导致通气过度或通气不足的情况出现，不但无法实现救治，甚至产生危险。同样，单纯通过y型接头将不同患者的呼气汇总回至呼吸机，会导致无法分辨不同患者的实际潮气量，从而难以判断是否实现了充足的通气。


技术实现要素：

[0005]
针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种呼吸机专用的通气环路连接装置，以解决上述技术问题。
[0006]
为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：
[0007]
本实用新型第一方面提供一种呼吸机专用的通气环路连接装置，包括：
[0008]
吸气端分流接头1，呈一端封闭、三端敞口的十字型结构，所述吸气端分流接头 (1)内部形成有与其三个敞口端均连通的分流室103，所述吸气端分流接头1上与之封闭端相对的敞口端形成吸气端分流接头进气口101，所述吸气端分流接头1的另两敞口端分别形成两吸气端分流接头出气口102；
[0009]
在所述分流室103内设置有滑动分流片104，所述滑动分流片104可在所述分流室103内自由滑动，以将所述吸气端分流接头进气口101进入的气体按不同比例分流至两所述吸气端分流接头出气口102；
[0010]
呼气端测压接头2，呈一端封闭、三端敞口的十字型结构，所述呼气端测压接头2 内部形成有与其三个敞口端均连通的测压室203，所述呼气端测压接头2上与之封闭端相对的敞口端形成呼气端测压接头出气口201，所述呼气端测压接头2的另两敞口端分别形成两呼气端测压接头进气口202；
[0011]
在所述测压室203内设置有滑动测压片204，所述滑动测压片204可在所述测压室203内自由滑动，以将所述呼气端测压接头进气口202进入的气体按不同比例分流至两所述呼气端测压接头出气口201。
[0012]
所述的通气环路连接装置，优选地，所述滑动分流片104的第一端位于所述吸气端分流接头1的封闭端内，第二端位于所述吸气端分流接头进气口101内，以将所述分流室103分隔成两个腔室；在所述吸气端分流接头1的封闭端内设置有分流片滑动杆107，所述滑动分流片104的第一端滑动连接在所述分流片滑动杆107上，所述滑动分流片104可在所述分流片滑动杆107上自由滑动。
[0013]
所述的通气环路连接装置，优选地，在位于所述滑动分流片104上方的所述吸气端分流接头进气口101内设置有吸气端过滤器105，且所述吸气端过滤器105与所述滑动分流片104之间留有空隙。
[0014]
所述的通气环路连接装置，优选地，在靠近两所述吸气端分流接头出气口102的所述吸气端分流接头1的封闭端侧壁上分别固定有一吸气控流栓106，用于阻止所述滑动分流片104与所述分流室103的两腔室侧壁接触。
[0015]
所述的通气环路连接装置，优选地，所述吸气端分流接头1和所述呼气端测压接头2的数量分别为2
n
个，n为正整数，2
n
个所述吸气端分流接头1的连接方式为：其中一个所述吸气端分流接头1的所述吸气端分流接头进气口101与呼吸机的吸气端出气口3连接，剩余2
n-1个所述吸气端分流接头1中的每个所述吸气端分流接头1的所述吸气端分流接头进气口101与其他所述吸气端分流接头1的所述吸气端分流接头出气口102连接；2
n
个所述呼气端测压接头2的连接方式与2
n
个所述吸气端分流接头1 的连接方式相同。本实用新型通过将2
n
个所述吸气端分流接头1彼此之间相互连接、将2
n
个所述呼气端测压接头2彼此之间相互连接，可以实现多个病人之间的通气支持治疗。
[0016]
所述的通气环路连接装置，优选地，本实用新型所述的通气环路连接装置最多能同时支持8名患者进行呼吸。
[0017]
所述的通气环路连接装置，优选地，所述测压室203的下端侧壁面上设置有与所述测压片固定杆207相对应的刻度线，所述刻度线包括居中的“0”位刻度线208和以所述“0”位刻度线(208)为中心对称分布的两条警戒位刻度线209。所述分流室103 和所述测压室203可以互相代替使用，这种设计在存储、应用和运输方面更加方便，同时也能够避免连接错误导致的损害。
[0018]
所述的通气环路连接装置，优选地，所述分流室103和所述测压室203的形状包括长方体、正方体、圆柱体、圆台体或横截面为正多边形的圆柱体中的任意一种。
[0019]
所述的通气环路连接装置，优选地，所述分流室103和所述测压室203的材质为透明塑料，例如，聚乙烯pe、聚丙烯pp、聚氨酯pu等，可以观察二者内部的结构。
[0020]
所述的通气环路连接装置，优选地，所述吸气端过滤器105和所述呼气端过滤器 205均为高效空气微粒(high efficiency particulate air，hepa)过滤器，其可以对细菌及病毒进行有效过滤，从而避免交叉感染。
[0021]
所述的通气环路连接装置，优选地，所述吸气端分流接头进气口101、所述吸气端分流接头出气口102、所述呼气端测压接头出气口201、所述呼气端测压接头进气口 202均采用通气环路标准接头，可以实现与标准环路及呼吸机的精准连接。
[0022]
本实用新型第二方面提供一种呼吸机，其包括主机，还包括本实用新型第一方面所述的通气环路连接装置。
[0023]
本实用新型第三方面提供一种本实用新型第一方面所述的通气环路连接装置或本实用新型第二方面所述的呼吸机的组装方法，包括如下具体步骤：
[0024]
(1)将所述吸气端分流接头进气口101与所述呼吸机的吸气端出气口3连接，然后再将吸气端分流接头出气口102与呼吸环路的呼吸机端进气口4连接；
[0025]
(2)将所述呼气端测压接头出气口201与呼吸机的呼气端进气口5连接，然后再将呼吸机的呼气端进气口202与呼吸环路的呼吸机端出气口6连接。
[0026]
本实用新型第四方面提供一种本实用新型第一方面所述的通气环路连接装置或本实用新型第二方面所述的呼吸机在肺部疾病中的治疗方法，包括如下具体步骤：
[0027]
(1)将所述吸气端分流接头进气口101与所述呼吸机的吸气端出气口3连接，然后再将吸气端分流接头出气口102与呼吸环路的呼吸机端进气口4连接；
[0028]
(2)将所述呼气端测压接头出气口201与呼吸机的呼气端进气口5连接，然后再将呼吸机的呼气端进气口202与呼吸环路的呼吸机端出气口6连接；
[0029]
(3)将设定数量的呼吸面罩分别戴在设定数量患者的头部，开启呼吸机，通过所述吸气端分流接头1和所述吸气端分流接头2实时监测每个患者的呼吸状况。所述的治疗方法，在使用过程中，在呼吸机进行通气支持患者呼吸过程中(采用压力控制通气模式)，当患者位于吸气象时，呼吸机将气体从所述吸气端分流接头进气口101打入至所述分流室103，气体被所述滑动分流片104分流至左腔室和右腔室，然后气体分别通过所述吸气端分流接头出气口102进入与之相连接的所述呼吸环路的呼吸机端进气口4，完成分流。根据伯努利方程p+ρgh+(1/2)*ρv2＝c，式中p、ρ、v分别为流体的压强、密度和速度；h为铅垂高度；g为重力加速度；c为常量。对于气体而言，可忽略重力，方程简化为p+(1/2)*ρv2＝常量(p0)，式中各项分别称为静压、动压和总压。显然，流动中速度增大，压强就减小；速度减小，压强就增大。当气流流经所述滑动分流片104时，与肺顺应性更差的患者相连接的腔室将会有更高的通气阻力，导致在压力控制通气模式的同等通气压下，该侧腔室的通气速度更低，从而导致该侧腔室对所述滑动分流片104所产生的压强更大，从而推动所述滑动分流片104向对侧腔室移动，以获得更大的分流截面积，使该侧腔室获得更多的气体流量，弥补肺顺应性差所导致的通气不足现象；同理，肺顺应性相对更好一侧患者的通气过度问题也得到了相应的解决。
[0030]
所述的治疗方法，在使用过程中，在呼吸机进行通气支持患者呼吸的过程中(采用压力控制通气模式)，当患者位于呼气象时，患者将气体呼出经呼吸环路从所述呼气端测压接头进气口202进入所述测压室203，推动所述滑动测压片204后经所述呼气端测压接头出气口201进入呼吸机。呼吸机进行通气支持时，当患者自主呼吸消失时，压力控制通气模式为时间切换通气模式，因此所述呼气端测压接头2两侧的患者呼气时象完全相同。当两侧患者的潮气量无较大差别时，通过所述测压室203的气体流量大致相当，从而对所述滑动测压片204产生相同的推力，使所述滑动测压片204 保持在中立位附近，即所述“0”位刻度线附近，如果所述滑动测压片204始终偏离所述“0”位刻度线，并到达所述警戒位刻度线209，则提示医生或护士需要修改通气方案。
[0031]
本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0032]
1、本实用新型通过在呼吸机与循环回路之间增设吸气端分流接头和呼吸端测压接头，能够将呼吸机的气流同时分流给多名患者同时进行呼吸，极大缓解了在紧急公共卫生事件中，呼吸机严重短缺的问题；
[0033]
2、本实用新型通过在吸气端分流接头的分流室内设置分流片，分流片在分流室内会根据吸气端分流接头出气口两侧患者的吸气量而保持动态平衡，这样能够将气体按照患者的需求适时适量的提供给患者；另外还通过在呼气端测压接头的测压室内设置测压片，测压室内的测压片会根据呼气端测压接头进气口两侧患者的呼气量而保持动态平衡，这样能够实时监测患者呼出气体的情况，以解决呼吸机因患者各自不同的肺顺应性所导致的通气过度或通气不足问题，避免现有的呼吸机采用y型接头所导致的无法分辨不同患者的实际潮气量，从而误判通气效果的问题；
[0034]
3、本实用新型装置在多人应用同一台呼吸机时，通过在通气环路连接装置的分流室内设置分流片、在测压室中设置测压片，能够将不同患者的呼吸通路分割开，能够有效避免病毒及细菌的交叉感染及环境污染；
[0035]
4、本实用新型中的吸气端分流接头和呼气端测压接头可以相互替代，使临床应用更为简洁便利。
[0036]
5、本实用新型装置结构简单，造价低廉，可快速生产应用，可推广性强，便于在紧急公共卫生事件中(尤其是传染性疾病，例如covid-19、中东呼吸综合征)快速获取及推广应用，以挽救更多的生命。
附图说明
[0037]
图1为本实用新型一个实施例中吸气端分流接头的结构及连接示意图；
[0038]
图2为本实用新型一个实施例中呼气端测压接头的结构及连接示意图；
[0039]
图3为本实用新型一个实施例中吸气端分流接头初始状态的示意图；
[0040]
图4为本实用新型一个实施例中吸气端分流接头达到平衡状态的示意图；
[0041]
图5为本实用新型一个实施例中呼气端测压接头初始状态的示意图；
[0042]
图6为本实用新型一个实施例中呼气端测压接头达到平衡状态的示意图；
[0043]
图7为本实用新型一个实施例中多个吸气端分流接头相互连接的结构示意图；
[0044]
图中各标记如下：
[0045]
1-吸气端分流接头，101-吸气端分流接头进气口，102-吸气端分流接头出气口， 103-分流室，104-滑动分流片，105-吸气端过滤器，106-吸气控流栓，107-分流片固定杆；2-呼气端测压接头，201-呼气端测压接头出气口，202-呼气端测压接头进气口， 203-测压室，204-滑动测压片，205-呼气端过滤器，206-呼气控流栓，207-测压片固定杆，208
-“
0”位刻度线，209-警戒位刻度线；3-呼吸机的吸气端出气口；4-呼吸环路的呼吸机端进气口；5-呼吸机的呼气端进气口；6-呼吸环路的呼吸机端出气口。
具体实施方式
[0046]
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下
所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0047]
实施例1
[0048]
如图1、2所示，本实施例提供一种呼吸机同时支持2名患者呼吸的通气环路连接装置，包括如下部件：
[0049]
吸气端分流接头1，呈一端封闭、三端敞口的十字型结构，所述吸气端分流接头1 内部形成有与其三个敞口端均连通的分流室103，所述吸气端分流接头1上与之封闭端相对的敞口端形成吸气端分流接头进气口101，所述吸气端分流接头1的另两敞口端分别形成两吸气端分流接头出气口102；
[0050]
在所述分流室103内设置有滑动分流片104，且所述滑动分流片104的第一端位于所述吸气端分流接头1的封闭端内，第二端位于所述吸气端分流接头进气口101内，以将所述分流室103分割成左腔室和右腔室；在所述吸气端分流接头1的封闭端内设置有分流片滑动杆107，所述滑动分流片104的第一端滑动连接在所述分流片滑动杆 107上，所述滑动分流片104可在所述分流片滑动杆107上自由滑动，将所述吸气端分流接头进气口101进入的气体按不同比例分流至两所述吸气端分流接头出气口102，进而避免两所述吸气端分流接头出气口102的气体流量出现过大的差异；在位于所述滑动分流片104上方的所述吸气端分流接头进气口101内设置有吸气端过滤器105，且所述吸气端过滤器105与所述滑动分流片104之间留有空隙，用于提供对细菌及病毒的有效过滤，从而避免交叉感染；在所述吸气端分流接头1的封闭端的左右侧壁上分别固定有一吸气控流栓106，用于阻止所述滑动分流片104与所述左腔室和所述右腔室的侧壁接触，从而防止所述滑动分流片104在极端情况下过度贴近一侧的所述吸气端分流接头出气口102导致吸气受阻；
[0051]
呼气端测压接头2，呈一端封闭、三端敞口的十字型结构，所述呼气端测压接头2 内部形成有与其三个敞口端均连通的测压室203，所述呼气端测压接头2上与之封闭端相对的敞口端形成呼气端测压接头出气口201，所述呼气端测压接头2的另两敞口端分别形成两呼气端测压接头进气口202；
[0052]
在所述测压室203内设置有滑动测压片204，所述滑动测压片204可在所述测压室203内自由滑动，以将所述呼气端测压接头进气口202进入的气体按不同比例分流至两所述呼气端测压接头出气口201；所述滑动测压片204的第一端位于所述呼气端测压接头2的封闭端内，第二端位于所述呼气端测压接头出气口201内，以将所述测压室203分割成两个腔室；在所述呼气端测压接头2的封闭端内设置有滑动测压片固定杆207，所述滑动测压片204的第一端滑动连接在所述滑动测压片固定杆207上，所述滑动测压片204可在所述滑动测压片固定杆207上自由滑动，将所述呼气端测压接头进气口202进入的气体按不同比例分流至两所述呼气端测压接头出气口201，进而避免两所述呼气端测压接头出气口201的气体流量出现过大的差异；在位于所述滑动测压片204上方的所述呼气端测压接头出气口201内设置有呼气端过滤器205，且所述呼气端过滤器205与所述滑动测压片204之间留有空隙；在靠近两所述呼气端测压接头进气口202的所述呼气端测压接头2的封闭端侧壁上分别固定有一呼气控流栓 206，用于阻止所述滑动测压片204与所述测压室203的两腔室侧壁接触，从而防止所述滑动测压片204在极端情况下过度贴近一侧的所述呼气端测压接头进气口202导致出气受阻。
[0053]
所述的通气环路连接装置，优选地，所述测压室203的下端侧壁面上设置有与所述
测压片固定杆207相对应的刻度线，所述刻度线包括居中的“0”位刻度线208和以所述“0”位刻度线208为中心对称分布的两条警戒位刻度线209。所述分流室103和所述测压室203可以互相代替使用，这种设计在存储、应用和运输方面更加方便，同时也能够避免连接错误导致的损害。
[0054]
所述的通气环路连接装置，优选地，所述分流室103和所述测压室203的形状为长方体，所述分流室103和所述测压室203的材质为透明塑料pe，这样可以观察二者内部的结构。
[0055]
所述的通气环路连接装置，优选地，所述吸气端过滤器105和所述呼气端过滤器 205均为高效空气微粒(high efficiency particulate air，hepa)过滤器，其可以对细菌及病毒进行有效过滤，从而避免交叉感染。
[0056]
实施例2
[0057]
如图7所示，本实施例与实施例1的区别在于，所述吸气端分流接头1和所述呼气端测压接头2的数量分别为4(2
n
，n＝2，n为正整数)个，4个所述吸气端分流接头1的连接方式为：其中一个所述吸气端分流接头1的所述吸气端分流接头进气口101 与呼吸机的吸气端出气口3连接，剩余3个所述吸气端分流接头1中的每个所述吸气端分流接头1的所述吸气端分流接头进气口101与其他所述吸气端分流接头1的所述吸气端分流接头出气口102连接；4个所述呼气端测压接头2的连接方式与4个所述吸气端分流接头1的连接方式相同。本实用新型通过将4个或更多个(2
n
个)所述吸气端分流接头1彼此之间相互连接、将4个或更多个(2
n
个)所述呼气端测压接头2 彼此之间相互连接，可以实现多个(2
n
个)病人之间的通气支持治疗。
[0058]
实施例3
[0059]
如图1-6所示，本实施例提供一种实施例1所述的通气环路连接装置在肺部疾病中的治疗方法，具体步骤如下：
[0060]
(1)将所述吸气端分流接头进气口101与所述呼吸机的吸气端出气口3连接，然后再将吸气端分流接头出气口102与呼吸环路的呼吸机端进气口4连接；
[0061]
(2)将所述呼气端测压接头出气口201与呼吸机的呼气端进气口5连接，然后再将呼吸机的呼气端进气口202与呼吸环路的呼吸机端出气口6连接；
[0062]
(3)将设定数量的呼吸面罩分别戴在设定数量患者的头部，开启呼吸机，通过所述吸气端分流接头1和所述吸气端分流接头2实时监测每个患者的呼吸状况。
[0063]
所述的治疗方法，在使用过程中，在呼吸机进行通气支持患者呼吸过程中(采用压力控制通气模式)，当患者位于吸气象时，呼吸机将气体从所述吸气端分流接头进气口101打入至所述分流室103，气体被所述滑动分流片104分流至左腔室和右腔室，然后气体分别通过所述吸气端分流接头出气口102进入与之相连接的所述呼吸环路的呼吸机端进气口4，完成分流。
[0064]
如图3所示，在所述滑动分流片104处于初始的中立位置时，所述滑动分流片104 两侧分别有气流通过，当一侧患者的肺顺应性更差时，该侧通气阻力增加，气体流速下降，根据简化的伯努利方程p+(1/2)*ρv2＝常量(p0)可知，该侧腔室气体流速下降，对所述滑动分流片104产生的压强上升，推动所述滑动分流片104向对侧腔室移动，增大该侧腔室气体可通过的横截面积。该侧腔室气体可通过的横截面积增大后，减低了该侧腔室的机械阻力，
提高了气体流速，降低了对所述滑动分流片104产生的压强。同理，对侧腔室因气体可通过的横截面积下降，机械阻力增加，气体流速下降，对所述滑动分流片104产生的压强增加。如图4所示，当所述滑动分流片104两侧压强达到平衡时，所述滑动分流片104处于新的平衡位置。此时，因气体可通过的横截面积增加，肺顺应性更差一侧腔室将通过分流，使最初的通气气体体积流量增加，避免了肺顺应性更差侧腔室的通气不足的风险；同理，肺顺应性相对更优一侧腔室的通气气体体积流量较初始状态下降，避免了通气过度的风险。
[0065]
所述的治疗方法，在使用过程中，在呼吸机进行通气支持患者呼吸的过程中(采用压力控制通气模式)，当患者位于呼气象时，患者将气体呼出经呼吸环路从所述呼气端测压接头进气口202进入所述测压室203，推动所述滑动测压片204后经所述呼气端测压接头出气口201进入呼吸机。
[0066]
如图5所示，在所述滑动测压片204处于初始的中立位置时，其与所述测压室203 上的表面刻度“0”位刻度线208相对应，所述滑动测压片204两侧分别受到呼出气流推动，压力控制通气模式为时间切换通气模式，因此所述呼气端测压接头2两侧的患者呼气时象完全相同。当两侧患者的潮气量无较大差别时，通过所述测压室203的气体流量大致相当，从而对所述滑动测压片204产生对等的推力，使所述滑动测压片 204保持在中立位置附近，即对应于所述测压室203表面刻度“0”位刻度线208附近。当一侧患者的潮气量明显高于对侧时，高潮气量侧的患者需要在同等的时间内呼出更多的气体流量，从而对所述滑动测压片204产生更大的压强，推动所述滑动测压片204 向对侧腔室移动。所述滑动测压片204的移位使对侧腔室内气体流出通路的横截面积减小,在单位时间内气体流量不变的情况下，对侧腔室对所述滑动测压片204的压强将增加。如图6所示，当所述滑动测压片204两侧的压强相当时，所述滑动测压片204 停止滑动，此时，当所述滑动测压片204对应的所述测压室203上的表面刻度提示了两侧患者潮气量的差异。当所述滑动测压片204达到或者超过警戒位刻度线209时，提示两侧患者的潮气量有过大差异，医生或护士应考虑是否采取其他通气方案。
[0067]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。