用于安装在患者通气回路中的主动和被动加湿装置的制作方法

1.本发明涉及一种用于患者重症监护通气的装置。


背景技术：

2.必须为机械通气患者的呼吸气体供应/提供热量和水分，否则将发生并发症。初始加湿方法是基于加热或鼓泡水的装置，以便在呼吸流中产生蒸气，这称为主动加湿。主动加湿已经使用了超过60年，且被视为对患者非常有效，因为其供应大量的水分且据称可匹配人体的生理加湿，因为其可达到37℃的温度且传递44mg h2o/l的水分。密集测试已展示，流行的已知主动加湿装置在37℃下在患者身上未达到声称的44mg h2o/l的水平。由于其在37℃下可传递44mg h2o/l的感知能力，因此主动加湿为由许多医生使用的优选方法，但也被认为是对某些适应症必须的，例如当患者长期镇静时、儿科患者或患者吸氧不良或分泌物顽固的情况。主动加湿的缺点是需要大型蒸气产生设备，所述蒸气产生设备安装在具有额外导管和加热的呼吸导管的呼吸机上，以防止水分积聚和汇集。
3.被动加湿是在大约30年前有效引入的，涉及一个含有特殊过滤材料的塑料外壳，所述过滤材料设计成捕获和反射来自患者的热量和水分。被动热量和水分交换器(hme)放置在y形件与气管内导管(et-导管)之间的呼吸回路中，在所述呼吸回路中，其捕获来自患者呼出气息的热量和水分且在吸气时将其释放给患者。
4.hme的优点是紧凑性，不需要额外的设备。hme以约70至80％的效率操作，且通常向患者返回约33mg h2o/l，从而为在某些情况下的使用产生不确定性。举例来说，大多数思想学派认为hme适合于经历长期镇静的患者，且也不适用于儿科或具有其它某些适应症的患者。尽管有一些缺点，但hme已被广泛使用，特别是用于成人和短静脉内镇静。
5.作为本专利申请的主题的本发明的目标是解决前述主动和被动加湿的缺点。被动加湿与有意义的主动加湿的组合造成许多挑战。先前已多次尝试解决这些挑战，但都具有有限的成功。因此，需要一种用于安装在患者通气回路中的改进的主动和被动加湿装置。
6.本发明还涉及一种用于插入在et导管与呼吸机回路的y形件之间以蒸发和反射/保存挥发性镇静剂的镇静装置。这种类型的镇静装置基本上包括外壳，所述外壳的内部由活化碳过滤器分隔成呼吸机腔室和患者腔室。呼吸机腔室连接到呼吸机且患者腔室连接到患者。安装在患者腔室中的蒸发器可操作以在呼吸期间向患者传递挥发性镇静剂。每当患者呼出镇静剂时，来自呼吸气体的热量和水分由过滤器捕获，以用于随后在下一吸气期间释放回气流中。因此，除反射挥发性镇静剂以外，过滤器形成维持由患者吸入的空气中的湿度水平的被动加湿器。捕获和返回给患者的热量和水分减少与人工通气相关联的不利条件发生的可能性，例如肺组织或患者分泌物变干，以及显著减少身体损失的呼吸热量的量。由镇静装置提供的被动加湿可维持约33℃的空气温度和约79％的相对湿度。然而，机械通气患者的理想加湿量为37℃的空气温度和44mg h2o/l的湿度，从而产生100％相对湿度。
7.本发明涉及解决试图解决这些问题的现有主动和被动提供的局限性。
8.wo 2018/035579 a1公开一种呼吸压力治疗装置，其用于产生用于通过加湿器和
相关联蒸发器传递的可呼吸空气流以在传递给患者之前加湿可呼吸空气。装置可任选地包含蒸发器下游的热量和水分交换模块，其位于蒸发器的患者侧上。


技术实现要素：

9.根据本发明，提供一种用于安装在患者通气回路中的主动和被动加湿装置，装置包含：
10.外壳，其具有呼吸机腔室和相关联的患者腔室，所述相关联的患者腔室通过安装在呼吸机腔室与患者腔室之间的气体可渗透过滤器与呼吸机腔室连通，
11.所述过滤器，其形成被动加湿器，所述被动加湿器可操作以捕获从患者接收的热量和水分且将所述热量和水分反射回患者，
12.呼吸机腔室，其具有用于连接到呼吸机的呼吸机连接端口，
13.患者腔室，其具有用于连接到患者呼吸导管的患者连接器端口，
14.湿度产生装置，其安装在外壳上且能够操作以将水分排放到患者腔室中，
15.其特征在于，加热器安装在患者腔室内，温度传感器安装在患者腔室内，湿度产生装置、加热器和温度传感器连接到相关联的控制器，所述相关联的控制器可操作以调节加热器和湿度产生装置的操作以将空气维持在期望温度和湿度下，以用于从患者腔室传递到患者。
16.有利地，主动加湿器装置与由过滤器促进的被动加湿协同操作以将空气维持在期望优选加湿处以用于传递给患者。
17.在本发明的一个实施例中，气流传感器安装在外壳内以检测空气通过外壳的移动，气流传感器连接到控制器，所述控制器调节湿度产生装置的操作以使得湿度产生装置在患者吸入期间由控制器接通且在患者呼出期间由控制器断开。
18.在本发明的另一实施例中，控制器可操作以在患者吸入结束之前的预设时间间隔处断开湿度产生装置。
19.在本发明的另一实施例中，加热器包括安装在患者腔室内的加热器板。
20.在本发明的另一实施例中，加热器板成形为对应于患者腔室的外壁的轮廓。
21.在本发明的另一实施例中，加热器抵靠患者腔室的外壁安装。
22.在本发明的另一实施例中，加热器板安装成与患者腔室的外壁间隔开。
23.在本发明的另一实施例中，加热器板在加热器板的内表面上具有向外突出的翅片。
24.在本发明的另一实施例中，加热器为陶瓷加热器板。
25.在本发明的另一个实施例中，绝缘元件安装在加热器板外部的患者腔室上。
26.在本发明的另一实施例中，绝缘元件安装在患者腔室的外壁的外部面上。
27.在本发明的另一实施例中，绝缘元件具有穿过绝缘元件的布线管道。
28.在本发明的另一实施例中，患者腔室具有底壁，所述底壁朝向患者连接器端口向下倾斜，以用于将在患者腔室中收集的任何水分朝向患者连接器端口传递。
29.在本发明的另一实施例中，斗罩安装在气流传感器周围，斗罩具有面向呼吸机连接器端口的外端的开口。
30.在本发明的另一实施例中，气流传感器可操作以检测通过外壳的气流的方向。
31.在本发明的另一实施例中，气流传感器可操作以检测通过外壳的气流的体积。
32.在本发明的另一实施例中，气流传感器安装在呼吸机连接端口或呼吸机腔室内。
33.在本发明的另一实施例中，蒸发器安装在患者腔室内以用于将挥发性麻醉剂传递到患者腔室内。
34.在本发明的另一实施例中，湿度产生装置可拆卸地与外壳接合。
35.在本发明的另一实施例中，湿度产生装置与外壳成一体。
36.在本发明的另一实施例中，湿度产生装置安装在患者腔室内。
37.在本发明的另一实施例中，湿度产生装置安装在患者连接器端口处或邻近患者连接器端口安装。
38.在另一实施例中，加湿器安装腔室形成于邻近患者连接器端口的所述外壳中，且湿度产生装置容纳在加湿器安装腔室内，通道连接在加湿器腔室与患者连接器端口之间，在所述患者连接器端口内安装有湿度产生装置。
39.在另一实施例中，温度传感器定位在患者腔室的出口处，且位于湿度产生装置的下游，位于湿度产生装置与患者连接器端口的出口之间。
附图说明
40.通过参考附图对仅以实例的方式给出的本发明的一些实施例作出的以下描述，将更清楚地理解本发明，在附图中：
41.图1为根据本发明的患者通风装置的透视图；
42.图2为图1中展示的装置的截面透视图；
43.图3为图1中展示的装置的正视图；
44.图4为图1中展示的装置的截面正视图；
45.图5为并入图1中展示的装置的患者通风系统的示意图；
46.图6为根据本发明的又一实施例的另一患者通风装置的透视图；
47.图7为图6中展示的装置的截面透视图；
48.图8为图6中展示的装置的正视图；
49.图9为图6中展示的装置的截面正视图；
50.图10为另一患者通风装置的示意性截面正视图；
51.图11为根据本发明的另一患者通风装置的截面正视图；
52.图12为展示图11的装置的部分的放大细节截面正视图；
53.图13为根据本发明的另一实施例的镇静装置的截面正视图；
54.图14为根据本发明的另一实施例的镇静装置的截面正视图；
55.图15为根据本发明的另一实施例的镇静装置的截面正视图；
56.图16为根据本发明的另一实施例的镇静装置的截面正视图；
57.图17为根据本发明的另一实施例的镇静装置的截面正视图，以及
58.图18为根据本发明的另一实施例的镇静装置的截面正视图。
具体实施方式
59.参考图式，并且首先参考其图1至5，展示了根据本发明的用于安装在患者通气回
路中的主动和被动加湿装置，所述装置通常由附图标记1指示。装置1包括外壳2，所述外壳2具有呼吸机腔室3和相关联的患者腔室4，所述相关联的患者腔室4通过安装在呼吸机腔室3与患者腔室4之间的气体可渗透过滤器5与呼吸机腔室3连通。过滤器5包括碳过滤器元件6和抵靠碳过滤器元件6的底面安装的相关联的抗菌过滤器元件7。此过滤器5形成被动加湿器，所述被动加湿器在使用时可操作以捕获从患者8(图5)接收的热量和水分且将所述热量和水分反射回患者8。
60.呼吸机腔室3具有用于连接到呼吸机11的呼吸机连接器端口9。患者腔室4具有用于连接到患者呼吸导管13的患者连接器端口10。在此情况下，由蒸发杆12提供的蒸发器安装在患者腔室4内。湿度产生装置15集成在外壳2中且可操作以控制从患者腔室4通过患者连接器端口10传递到患者8的空气的湿度。
61.特别参考图3和图4，外壳2可方便地由塑料材料制成且以紧固在一起以形成外壳2的两个部分提供。这两个部分包括呼吸机腔室外壳18和相关联的患者腔室外壳19。呼吸机腔室外壳18具有带有向下悬垂的外围边缘21的顶壁20，所述外围边缘21可滑动地接合并装配在患者腔室外壳19上的相关联的直立外围轮缘22外部，腔室外壳18、19在组装后焊接在一起或以粘附方式紧固在一起。应注意，患者腔室4的外壁或底壁23方便地倾斜以朝向患者连接器端口10排出患者腔室4中收集的任何水分。
62.加湿器安装腔室24邻近患者连接器端口10形成于外壳2中。湿度产生装置15容纳在加湿器安装腔室24内。通道25连接在加湿器腔室24与患者连接器端口10之间，在所述患者连接器端口10中安装有湿度产生装置15。气体取样端口27从患者连接器端口10向外突出且可连接到气体取样装置28以用于测量传递到患者8的麻醉剂内容。
63.加湿器装置15包括安装在通道25中且在外壳30的底部处具有蒸气出口32的外壳30。外壳30的顶部处的进水口34允许将水或盐水传递到外壳30中以用于蒸发且随后通过蒸气出口32将水蒸气或盐水蒸气排放到患者连接器端口10中。水或盐水供应可借助于镇静装置1上的可再填充储集器提供，或更优选地通过来自远程水供应或储集器36的水进料管线35提供，如图5中所展示。
64.湿度产生装置15连接到相关联的控制器37，其调节湿度产生装置15的操作。相关联的气流传感器38安装在呼吸机连接器端口9处且还连接到控制器37。温度传感器39安装在患者连接器端口10处且连接到控制器37。温度传感器39定位于患者腔室4的出口处，且位于湿度产生装置15的下游，即在湿度产生装置15与患者连接器端口10的出口14之间，所述出口14连接到患者8以确保在吸入后准确读取传递到患者8的加湿空气的温度。
65.患者腔室4装配有专门设计的陶瓷加热器板40，所述陶瓷加热器板符合患者腔室4的弯曲底壁23的内表面并且贴合地装配到所述内表面。加热器板40成形为对应于底壁23的内部轮廓，抵靠底壁23嵌套。加热器板40连接到控制器37且与传感器38、39和湿度产生装置15协作。加热器板40具有相对较大的表面积以促进患者腔室4内的快速且均匀的温度控制。患者腔室4可由耐热但生物相容的材料制成。
66.患者腔室4的外表面装配有绝缘元件42以保护患者、医药专业人员和环境免受由陶瓷加热器板40在患者腔室4内产生的热量影响。绝缘元件42适当地成形为匹配患者腔室4的外表面的轮廓并且支持装置1的符合人体工程学的处置。方便地，绝缘元件42可促进传感器38、39和湿度产生装置15到控制器37的连接(或可具有蓝牙传感器)，且将并入将加热器
板40、湿度产生装置15和传感器38、39连接到控制器37的所有布线33。
67.通过控制加热器板40和湿度产生装置15的操作，可实现33℃和35.5mg h2o/l到37℃和44mg h2o/l的温度和水分输出范围。
68.安装在呼吸机腔室3中的气流传感器38将检测吸气的开始和结束，且控制器37将在吸气结束之前的预定点停止水分的传递。这防止患者将多余的水分呼出到过滤器5上。
69.气流传感器38可操作以感测通过装置1的气流的方向。其还测量在患者8每次吸入和呼出时移动通过装置1的空气的体积。气流传感器38将与控制器37协作以确定流动速率和流动持续时间，且将使用其获悉的历史来指示湿度产生装置15传递正确量的水分以实现预设温度下的所需相对湿度。
70.特别参考图5，装置1展示为并入在患者通风系统中，所述患者通风系统通常由附图标记50指示。呼吸机连接器端口9借助于y形连接器件51和相关联的呼吸机导管52连接到呼吸机11。气管内导管13连接在患者连接器端口10与患者8之间。麻醉剂传递装置55经由进料管线56与装置1内的蒸发棒12连接。装置1的气体取样端口27通过气体取样管线57与气体取样装置28连接，所述气体取样装置28具有显示屏幕以展示所测量的麻醉剂浓度。
71.在使用中，装置1以常见方式安装在呼吸机11与患者8之间的通风系统50中。选定剂量的挥发性镇静剂通过蒸发器12传递到患者腔室4内的空气中以供患者8吸入。当患者8呼出时，呼出的空气穿过镇静装置1，且镇静剂、热量和水分由过滤器5捕获以用于随后在患者8下一次吸入后释放回到空气中。因此，过滤器5对由患者8呼吸的空气提供被动加湿。以此方式，镇静装置将在约33℃的空气温度和28mg h2o/l的绝对湿度的空气温度下操作，从而产生79％相对湿度。除了通过操作湿度产生装置15的此被动加湿之外，还可实现且维持优选空气条件，提供37℃的空气温度和44mg h2o/l的绝对湿度，从而产生100％相对湿度。
72.控制器37控制湿度产生装置15和加热器板40的操作。气流传感器38感测空气是否行进到呼吸机11或从呼吸机11行进。控制器37调节湿度产生装置15的操作，使得其在患者吸入期间由控制器37接通且在患者呼出期间由控制器37断开。应注意，控制器37在患者吸入结束之前的预设时间间隔处断开主动湿度产生装置15。加热器板40可操作以控制传递到患者8的空气的温度。温度传感器39感测患者连接器端口10处的空气温度，且控制器37控制加热器板40的操作以实现期望空气温度。此外，响应于感测到的温度，控制器37操作湿度产生装置15以在传递到患者8的空气中实现期望相对湿度。通常，这将处于或接近100％相对湿度，且可在高达37℃范围内的受控恒定温度下控制在85％至100％相对湿度的期望范围内。更优选地，将湿度控制在95％至100％的相对湿度之间，最优选地控制在约95％的相对湿度下，这有利地避免了下雨和可能的过量水分积聚。
73.控制器37使用来自气流传感器38和温度传感器39的输入来调节加热器板40和湿度产生装置15的操作以将传递到患者8的空气维持在期望温度和湿度下。
74.有利地，本发明的装置1相对紧凑且可易于插入到在呼吸机11与患者8之间连通的呼吸导管13中。
75.现在参考图6到9，展示了根据本发明的第二实施例的用于安装在患者通气回路50中的另一主动和被动加湿装置，所述装置通常由附图标记60指示。与先前所描述的部件类似的部件被指定相同的附图标记。这在很大程度上类似于先前所描述的装置1，然而，在此情况下，不存在并入在装置60中的蒸发器，其充当在呼吸机11与患者8之间传送的空气的被
动和主动加湿的装置。
76.现在参考图10，展示了根据本发明的第三实施例的用于安装在患者通气回路50中的另一主动和被动加湿装置，所述装置通常由附图标记70指示。与先前所描述的部件类似的部件被指定相同的附图标记。在此情况下，应注意，陶瓷加热器板40与患者腔室4的底壁23间隔开，从而在陶瓷加热器板40与底壁23之间留下间隙71，所述间隙71进一步使加热器板40与装置70的外部绝缘。还应注意，绝缘元件42具有穿过绝缘元件42的布线管道72以允许将湿度产生装置15、传感器38、39和加热器板40连接到控制器37的布线33、73穿过。
77.现在参考图11和图12，展示了根据本发明的第四实施例的用于安装在患者通气回路50中的另一主动和被动加湿装置，所述装置通常由附图标记80指示。与先前所描述的部件类似的部件被指定相同的附图标记。在此情况下，斗罩81安装在气流传感器38周围。斗罩81具有面向呼吸机连接器端口9的外端83的开口82。因此，通过装置80朝向呼吸机11的气流，即当患者呼出时，绕过斗罩81且与气流传感器38屏蔽。也就是说，气流传感器避开呼出。气流传感器38借助开口82暴露于从呼吸机11向患者8行进的气流，即当患者8吸入时。
78.现在参考图13，说明根据本发明的第五实施例的用于安装在患者通气回路50中的主动和被动加湿装置，所述装置通常由附图标记90指示。与先前所描述的部件类似的部件被指定相同的附图标记。在此情况下，湿度产生装置由安装在患者腔室4内的装置90内的加热板91形成，所述患者腔室4位于患者腔室外壳19的底壁23的内部面上。加热器板91上方的患者连接器端口10的一侧上的相关联水入口端口92可连接到用于将水传递到患者腔室4中的水供应，在所述患者腔室4中其借助于加热器板91加热和蒸发。
79.现在参考图14，说明根据本发明的第六实施例的用于安装在患者通气回路50中的主动和被动加湿装置，所述装置通常由附图标记100指示。与先前所描述的部件类似的部件被指定相同的附图标记。在此情况下，提供可拆卸湿度产生装置101，其具有管状外壳102，所述管状外壳102具有可与患者连接器端口10接合以将湿度产生装置101安装在外壳2上的内端103。加热板91安装在进水口端口92下方的外壳102的底部处。
80.现在参考图15，说明根据本发明的第七实施例的用于安装在患者通气回路50中的另一主动和被动加湿装置，所述装置通常由附图标记110指示。与先前所描述的部件类似的部件被指定相同的附图标记。在此情况下，加热器板111安装在患者腔室4内且与安装在患者连接器端口10上的湿度产生装置112协作以加湿患者腔室4内的空气。
81.现在参考图16，说明根据本发明的第八实施例的用于安装在患者通气回路50中的主动和被动加湿装置，所述装置通常由附图标记120指示。与先前所描述的部件类似的部件被指定相同的附图标记。这类似于图15中展示的装置。在此情况下，提供可拆卸的湿度产生装置121，其具有管状外壳122，所述管状外壳122具有可拆卸地与患者连接器端口10接合的内端123。加热器板111安装在湿度产生装置121的外壳122内以加热由湿度产生装置121产生的水蒸气。
82.现在参考图17，说明根据本发明的第九实施例的用于安装在患者通气回路50中的主动和被动加湿装置，所述装置通常由附图标记130指示。与先前所描述的部件类似的部件被指定相同的附图标记。在此情况下，湿度产生装置由在过滤器5的下侧处安装在患者腔室4内的碳电阻器面板131形成。碳电阻器面板131连接到用于加热碳电阻器面板131的电源，所述碳电阻器面板131用于加热由安装在患者连接器端口10上的湿度产生装置112产生且
传递到患者腔室4中的蒸发水。
83.现在参考图18，说明根据本发明的第十实施例的用于安装在患者通气回路50中的主动和被动加湿装置，所述装置通常由附图标记140指示。与先前所描述的部件类似的部件被指定相同的附图标记。这类似于图17中展示的布置，但在此情况下，湿度产生装置141具有可拆卸地与患者连接器端口10接合的内端143。湿度产生装置141具有管状外壳142，水穿过管状外壳142，且通过外壳142的内部面上的加热碳电阻器板131蒸发以在外壳142内加热。
84.应了解，本发明的装置中可采用任何合适的湿度产生装置，包含例如带孔压电板、超声波振动板、用于经由带孔板挤压水的注射器蒸发器、注射或输注装置或加热灯芯。
85.将进一步了解，本发明的装置中提供的加热器板可具有任何合适的材料和构造。
86.本发明的装置和方法提供优于现有主动和被动加湿装置的许多优点，其包含：
87.提供高于标准hme装置的能力的增量加湿传递，至多37℃和44mg h2o/l的限制。
88.在高于hme装置的能力的温度范围下控制增量加湿的传递的能力。
89.提供一种解决可能在装置中积聚的额外水分的方法。
90.提供一种处理除体积控制外的许多通气模式的方法。
91.提供一种能够达到所需温度但在富氧环境中安全的加热方法。
92.提供一种防止装置的热量影响患者、医疗专业人员或使用环境的方法。
93.提供一种在装置的主要组件之间传递安全且离散的电力和通信的方法。
94.提供一种防止过量水分被呼出到敏感过滤器上的方法。
95.提供一种在吸入的持续时间内传递热量和水分但在吸入结束之前的预定点处停止的方法。
96.将气流传感器定位在呼吸机连接器端口处或呼吸机腔室中提供一种在不含水分、分泌物和麻醉剂的安全且干净的环境中测量气流的方法。
97.术语“包括”和“包含”和其出于语法原因所需的任何变体应被视为可互换的，且被赋予尽可能广泛的解释。
98.本发明不限于上文所描述的实施例，但可在所附权利要求书的范围内的构造和细节上改变。