旋转电连接器及使用该旋转电连接器的呼吸气体输送系统

摘要

一种用于将配件可旋转地且电力地联接至主装置的连接组件，包括壳体部分、可旋转端口组件以及配线组件。所述端口组件的端部被联接至所述配件。所述端口组件包括具有电联接至所述配件的第一连接器端的电连接器构件。所述配线组件具有电配线构件，所述电配线构件具有电联接至电连接器构件的第二连接器端的第一端，以及电联接至电源的第二端。所述配线构件围绕所述端口组件缠绕且被封装在限定在壳体部分和端口组件之间的腔室中。所述端口组件沿相反方向的旋转促使所述电配线构件较紧密或较不紧密地围绕所述端口组件缠绕，而不会促使配线收聚或缠结。

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请依据35U.S.C§119(e)要求2011年5月20日提交的美国临 时申请No.61/488311的优先权权益，该专利申请的内容在这里被引用作为 参考。

发明领域

本发明涉及电部件连接器，并且，特别涉及一种可旋转连接组件，所 述连接组件包括既为电配件部件提供电力又允许所述连接部件旋转的出 口。所述连接组件可被用在这些装置中，所述装置例如而不限于用于提供 呼吸治疗方案的气体输送系统（诸如非侵入式通气机和压力支持系统）。

背景技术

存在许多需要或希望将呼吸气流非侵入地、即在不需要对患者实施插 管或通过外科手术将导管插入患者的食道中的情况下输送到患者的气道中 的情形。例如，已知使用称为非侵入式通气的技术使患者换气。还已知的 是，输送气道正压（PAP）治疗方案以治疗某些医学失调症，特别是阻塞型 睡眠呼吸暂停综合症（OSA）。已知的PAP治疗方案包括持续气道正压 （CPAP）和可变气道压力，在所述持续气道正压（CPAP）中持续的正压 被提供至患者气道，以夹板似地打开（splint open）患者气道，在所述可变 气道压力中被提供至患者气道的压力随着患者的呼吸循环而变化。这种治 疗方案典型性地在夜晚患者睡觉期间被提供给患者。

如刚才所述的非侵入式通气和压力支持治疗方案涉及将包括面罩部件 的患者界面装置放置在患者的面部上，所述面罩部件具有柔软的、挠性的 衬垫。面罩部件可以是但不限于覆盖患者的鼻子的鼻罩、具有被接收在患 者的鼻孔内的鼻插的鼻垫、覆盖鼻子和嘴的鼻/口罩或覆盖患者的面部的全 面罩。这种患者界面装置还可以使用其他患者接触部件，诸如前额支撑件、 脸颊垫和下巴垫。所述患者界面装置被连接至气体输送管道或导管，并且 使通气机或压力支持装置与患者的气道接界，使得呼吸气流能够被从压力/ 流产生装置输送到患者的气道。已知的是，通过具有适于配合在患者的头 部上/围绕患者的头部配合的一条或多条带的头盔来将这种装置保持在佩 戴者的面部上。

加湿器通常被设置在呼吸治疗系统的气流产生部分和用户界面之间， 或者与呼吸治疗系统的气流产生部分和用户界面成为整体，以湿润所产生 的否则相对干燥的压缩空气。在加湿器中，在呼吸气体通过水的表面期间， 所述水被允许蒸发以在存贮器中产生水蒸气。所述存贮器中增加的水蒸气 提高了为被输送至用户的气体提供更高湿度的能力。气流湿度的这种提高 通常伴随着气流温度的提高。当围绕呼吸治疗系统的周围温度低于所述气 流温度时，冷凝能够在所述患者呼吸回路内形成。

现在公知的是加热所述患者呼吸回路以减少在所述患者呼吸回路上和 /或在所述患者呼吸回路内形成冷凝。为了提高所述患者呼吸回路的流动 性，位于所述呼吸调节器的出口处的枢转端口经常被使用。当通过允许所 述枢转端口旋转而不使配线收聚（pinch）和缠绕来减轻配线管理事务的时 候，所述枢转端口必须为所述患者呼吸回路的加热机构提供电力。然而， 当前的枢转端口解决方案需要多个零件和/或困难和/或冗长的组装过程。

发明内容

相应地，本发明的一个目的是提供克服传统出口的缺点的用于装置 例如呼吸气体输送系统的出口。根据本发明的一个实施例，这个目的是 通过提供简单且成本有效的可旋转连接组件来实现的，所述可旋转连接 组件包括既为连接部件例如加热管道提供电力又允许所述连接部件旋 转而不会使配线收聚或缠结的出口。

在一个实施例中，提供一种连接组件，其用于将电配件部件，例如 加热气体输送管道，旋转地联接至主装置，例如呼吸气体输送系统（诸 如CPAP机器或非侵入式通气系统），且用于从所述主装置提供电力至所 述配件部件。所述连接组件包括壳体部分（诸如形成所述主装置的所述 主壳体的一部分的枢转盖），旋转地联接至所述壳体部分的端口组件， 以及配线组件。所述端口组件具有第一端和第二端，所述端口组件的所 述第二端被联接至所述配件部件，所述端口组件包括具有第一连接器端 和第二连接器端的电连接器构件，所述第一连接器端电联接至所述配件 部件。所述配线组件具有电配线构件，所述电配线构件具有电联接至所 述第二连接器端的第一端和电联接至所述主装置的电源的第二端。所述 电配线构件的一部分被缠绕在所述端口组件的所述第一端上，并且被封 装在限定于所述壳体部分和所述端口组件之间的腔室中，其中所述端口 组件沿第一方向的旋转促使所述电配线构件的所述部分更为紧密地缠 绕在所述端口组件的所述第一端，并且所述端口组件沿第二方向的旋转 促使所述电配线构件的所述部分较不紧密地缠绕在所述端口组件的所 述第一端。

在参考附图理解接下来的描述以及所附权利要求之后，本发明的这 些及其它目标、特征以及特性，以及结构相关元件和零件组合的操作方 法和功能性以及制造的经济性将会变得更加清楚，所有这些内容形成了 本说明书的一部分，其中类似的附图标记代表各个附图中对应的部件。 然而可以清楚理解的是，附图仅仅用于解释和描述的目的并且并非作为 对本发明界限的限定。

附图说明

图1是根据本发明的一个特定的、非限制性实施例的压力支持系统的 示意性图解；

图2和3分别是根据本发明的示例性实施例的连接组件的顶部和底部 轴测图，所述连接组件形成图1中的所述压力支持系统的一部分；

图4和5分别是形成图2和3中的所述连接组件的一部分的壳体盖构 件的顶部和底部轴测图；

图6和7分别是形成图2和3中的所述连接组件的一部分的配线组件 的顶部和底部平面图；

图8、9、10、11和12分别是形成图2和3中的所述连接组件的一部 分的枢转连接器构件的顶部平面图、底部平面图、后部轴测图、侧部正视 图和后部正视图；

图13、14和15分别是形成图2和3中的所述连接组件的一部分的枢 转罩组件的前部轴测图、后部轴测图和底部平面图；

图16和图17分别是形成图2和3中的所述连接组件的一部分的枢转 组件的后部轴测图和底部平面图；

图18是图2和3中的所述连接组件的剖面图；以及

图19是示出图2和3中的所述连接组件的选定部分的示意性图解。

具体实施方式

除非另有明确说明，用在本文中的单数形式的“一”、“一个”和“该” 包括复数含义。用在本文中的两个或更多部分或部件“联接”的陈述是指 这些部分直接或间接（诸如通过一个或多个中间部分或部件）结合在一起 或一起操作，只要出现连结。用在本文中的“直接联接”是指两个元件相 互直接接触。用在本文中的“固定地联接”或“固定”是指将两个部件联 接以像一个那样移动，而保持相对于彼此的恒定定向。

用在本文中的词语“单一的”是指部件作为单件或单元而产生。即包 括分开产生然后联接在一起作为一个单元的多个件的部件并不是“单一的” 部件或主体。用在本文中的两个或更多部分或部件相互“接合”的陈述是 指这些部分直接或者通过一个或多个中间部分或部件相互施加力。用在本 文中的术语“多个”是指一个或大于一个的整数（诸如复数个）。

除非另有明确说明，用在本文中的方向性短语，例如但不限于，顶部 的、底部的、左边的、右边的、上部的、下部的、前面的、后面的以及它 们的派生词涉及在图中示出的元件的定向，且并不是对权利要求书的限制。

图1是根据本发明的一个特定的、非限制性实施例的压力支持系统50 的示意性图解。参照图1，压力支持系统50包括气流产生器52，例如被用 在传统的CPAP或双水平（bi-level）压力支撑装置中的鼓风机，所述气流 产生器52接收总体由箭头C所示的来自任何合适气源（诸如氧气或空气的 加压罐、大气环境或它们的组合）的呼吸气体。气流产生器52产生呼吸气 流，例如空气、氧气或它们的组合，用于以相对更高和更低的压力，即通 常等于或大于环境大气压力，输送至患者54的气道。

在示例性实施例中，气流产生器52能够提供压力在3-30cmH₂O范围 内的呼吸气流。总体用箭头D表示的来自气流产生器52处的所述加压呼吸 气流通过输送导管56被输送至任何已知构造的呼吸面罩或患者界面58，所 述呼吸面罩或患者界面58典型地由患者54佩戴或以其它方式附接至患者 54，以将呼吸气流连通至患者54的气道。输送导管56和患者界面装置58 通常被整体地称作患者回路。

图1中所示的压力支持系统50就是所公知的单-肢系统，意思是所述 患者回路仅包括将患者54连接至压力支持系统50的输送导管56。这样， 排气孔57被设置在输送导管56中，用于如箭头E所示地从系统中排出呼 出气体。应该注意的是，除了输送导管56之外或作为输送导管56的替代， 排气孔57能够被设置在其他位置，例如在患者界面装置58中。还应该被 理解的是，排气孔57可以根据所需要的方式而具有多样的配置，在所述方 式中气体将从压力支持系统50中被排出。

本发明还构思压力支持系统50能够是具有输送导管和连接至患者54 的排气导管的二-肢系统。在二-肢系统中（也被称为双-肢系统），所述排气 导管从患者54处携带排气，并且包括位于远离患者54的端部处的排气阀。 这种实施例中的排气阀典型地被主动控制，以在系统中维持所需的水平或 压力，这就是公知的呼气末正压（PEEP）。

此外，在图1中所示的图示示例性实施例中，患者界面58是鼻/口面 罩。然而，需要被理解的是，患者界面58能包括鼻罩、鼻枕、呼吸管、气 管内导管或任何其它提供适合的气流连通功能的装置。同样地，出于本发 明的目的，术语“患者界面”能够包括输送导管56和将加压呼吸气体的气 源连接至患者54的任何其它结构。

在图示的实施例中，压力支持系统50包括设置在输送导管56中的阀 60形式的压力控制器。阀60控制被输送至患者54的来自气流产生器52 处的呼吸气流的压力。出于本发明的目的，气流产生器52和阀60被整体 称作压力产生系统，因为它们共同起到控制输送至患者54处的压力和/或 气流的作用。然而，应该显而易见的是，用于控制输送至患者54处的气体 压力的其它技术，例如改变气流产生器52的鼓风机速度的技术，不管是单 独地或与压力控制阀相组合，都是本发明所构思的。因此，根据用于控制 输送至患者54处的呼吸气流的压力的技术，阀60是可选的。如果阀60被 除去，那么压力产生系统就与气流产生器52单独对应，并且患者回路中的 气体压力将例如通过控制气流产生器52的马达速度被控制。

压力支持系统50还包括测量输送导管56中的呼吸气体的流速的流量 传感器62。在图1所示的特定实施例中，流量传感器62被设置成与输送导 管56成直线，最优选的是位于阀60的下游。流量传感器62产生流量信号 Q_测得的，所述流量信号被提供给控制器64且被控制器64用来确定患者54 处的气流速度(Q_患者)。

基于Q_测得的来计算Q_患者的技术是公知的，并且考虑了所述患者回路中 的压力下降、来自系统的已知的泄漏（即如在图1中箭头E所示的气体从 所述回路有意地排放）以及来自系统的未知的泄漏（在所述面罩/患者界面 处的这种泄漏）。本发明构思使用用于计算泄漏流量Q_泄漏的任何已知或之后 开发的技术，并且在根据Q_测得的计算Q_患者的过程中使用该确定。这种技术 的例子由美国专利No.5,148,802、5,313,937、5,433,193、5,632,269、 5,803,065、6,029,664、6,539,940、6,626,175和7,011,091所教导，这些专利 中的每一个的内容在本发明中被引用作为参考。

当然，用于测量患者呼吸流量的其他技术为本发明所构思，例如而不 限于直接在患者54处测量流量，或者在沿着输送导管56的其他位置处测 量流量，根据气流产生器52的操作来测量患者流量，以及使用阀60上游 的流量传感器来测量患者流量。

控制器64包括处理部分和存储部分，所述处理部分例如可以是微处理 器、微控制器或一些其他适合的处理装置，所述存储部分可以在所述处理 部分内部或者操作性地联接至所述处理部分，且所述存储部分为数据和可 由所述处理部分执行来控制压力支持系统50的操作的软件提供存储介质。 输入/输出装置66被提供用于设置压力支持系统50所使用的不同参数，以 及用于向用户，例如临床医生或护理人员显示并输出信息和数据。

在图示的实施例中，压力支持系统50还包括设置在压力支持系统50 的主壳体69中的加湿器68。可选地，加湿器68可独立于主壳体69且位于 主壳体69的外部。加湿器68通过在所供给的气体中提供湿气来进一步提 高舒适度。在示例性实施例中，加湿器68是越过类型（passover type）的 加湿器。全部内容在本发明中通过引用结合于此的美国专利申请公开No. 2007/0169776公开了适于在本发明中使用的示例性加湿器装置。具有可选 设计的加湿器装置也可被使用。

压力支持系统50还包括患者回路加热设备70，在图示实施例中所述加 热设备包含操作性地联接至加热线圈74的加热控制单元72（设置在主壳体 69中）。加热线圈74被定位在接近患者回路的输送导管65处或定位在所述 输送导管65内，并且所述加热线圈74被构造成在加热控制单元72的控制 下加热患者回路。加热控制单元72被操作性地联接至控制器64且由所述 控制器64所控制。包括加热控制单元72和加热线圈74的所述患者回路加 热设备70只是适合的加热设备的一个实例，并且将要被理解的是其他加热 设备可在本发明中使用。压力支持系统50还包括适合的电源76，该电源用 于向需要其的压力支持系统50的部件供给电力。输送导管56和加热线圈 74通过本发明的连接组件78被物理地且电力地连接至主壳体69，所述连 接组件78在下文中被更为详细地进行描述。

在本发明图示的、非限制性的实施例中，压力支持系统50必要地起到 CPAP压力支持系统的作用，并且因此包括在这种系统中所有必要的性能， 以向患者54提供合适的CPAP压力水平。这包括通过输入命令、信号、指 令或其他信息来接收必要的参数，以提供合适的CPAP压力，例如最大和 最小CPAP压力设置。需要被理解的是，这只是示例性的，且其他压力支 持方法理论，包括而不限于BiPAP自动SV、AVAPS、自动CPAP和BiPAP 自动，都在本发明的范围内。

图2和3分别是根据本发明的示例性实施例的连接组件78的顶部和底 部轴测图。所述连接组件78包括以下四个主要部件：（i）壳体盖构件80， （ii）配线组件82，（iii）枢转连接器构件84，以及（iv）枢转罩组件86。 那四个部件中的每一个将首先在下文中进行详细描述，接着是对连接组件 78的组装和操作的讨论。

图4和5分别是壳体盖构件80的顶部和底部轴测图。壳体盖构件80 包括顶表面88、底表面90、第一侧面92和第二侧面94。在图示的实施例 中，壳体盖构件80被构造成以这样的方式联接至主壳体69（以形成它的一 部分），所述方式允许壳体盖构件80（通过多个销（未示出））绕着第一侧 面92枢转以提供进入主壳体69的内部的通道。顶表面88包括具有底表面 98的圆形中心凹部96。穿过壳体盖构件80延伸的第一圆形接收孔口100 设置在中心凹部96的中心处。围绕孔口100的指状件102被设置在底表面 90上。此外，穿过壳体盖构件80延伸的第二、独特形状的接收孔口104（参 见下文中的描述）被设置在中心凹部96的外部边缘处。通道106设置在底 表面90上，并且从孔口104处延伸至柱状构件108。

图6和7分别是配线组件82的顶部和底部平面图。在示例性实施例中， 配线组件82包括接收且保持在配线管理束线构件112中的带状线缆110。 在可选实施例中，其他电配线构件，例如一根或多根单线或柔性电路，可 以代替带状线缆110。带状线缆110包括第一端111和第二端113。如图6 和7中可见的，束线构件112包括细长部分114和联接至细长部分114的 第一端的大体弓形的部分116。大体弓形的部分116被尺寸设置且成形成被 接收并保持在壳体盖构件80的接收孔口104中。当如此接收时，弓形部分 116的下侧结束于（complete）中心凹部96（图3和4）的底表面98。此外， 弓形部分116包括旋转限制特征部118。在图示的实施例中，旋转限制特征 部118包含具有设置在弓形部分116的端部处的接合表面119A和119B的 接合构件。电连接器120设置在细长部分114的与弓形部分116相反的端 部。这些元件的功能在下文中进行描述。

图8、9、10、11和12分别是枢转连接器构件84的顶部平面图、底部 平面图、后部轴测图、侧部正视图和后部正视图。枢转连接器构件84包括 导管构件122，所述导管构件122具有第一端124和第二端126，所述第一 端124被构造成联接至输送导管56位于主壳体69内部的部分，所述第二 端126被构造成联接至输送导管56位于主壳体69外部的部分（诸如加热 管道）。在示例性实施例中，导管构件122是弯头导管形式的，但是其他形 状也是可能的。枢转连接器构件84还包括圆形基座构件128，导管构件122 穿过所述圆形基座构件128延伸。狭槽130设置在圆形基座构件128上。 导管构件122的顶端包括由壁134和136形成的通道132，其中壁134包括 切口138。同时，导管构件122的每一侧都包括附接至壁134的突出壁构件 140A、140B。此外，具有第一和第二端接合表面139A、139B的半圆形壁 137设置在第一端124上，位于基座构件128下方且邻近基座构件128。这 些部件的功能将在下文中进行描述。

图13、14和15分别是枢转罩组件86的前部轴测图、后部轴测图和 底部平面图。枢转罩组件86包括容置并支撑内部连接器组件144的罩构件 142。连接器组件144包括通过配线150相连接的第一电连接器端146和第 二电连接器端148。罩构件142还包括位于其顶端的内部凸缘152和设置在 其任一侧上的凹部154。

如图16和17中所示，连接组件78的组装从将枢转罩组件86连接至 枢转连接器构件84以形成枢转端口组件156开始。特别地，枢转罩组件86 通过将凸缘152插入通道132中且通过将壁构件140A、140B插入到相应 的凹部154中而被联接至枢转连接器构件84。在示例性实施例中，所述两 部分通过卡合连接而被彼此固定。此外，如图15中可见，第二电连接器端 148被定位在狭槽130中。

接下来，配线组件82的带状线缆110的第一端111被物理地且电力地 联接至第二电连接器端148。然后，配线组件82的包括束线构件112的所 述部分被插入通过孔口104且导管构件122的第一端124被插入通过接收 孔口100，在其中所述第一端被指状件102所夹紧并保持。如连接组件78 的剖面图图18所示，当这些组装完成时，将在枢转连接器构件84的基座 构件128和中心凹部96的底表面98之间产生腔室158（在下文中进行详细 描述），带状线缆110的自由的、缠绕的端部位于所述腔室中。在示例性实 施例中，带状线缆110然后通过旋转枢转端口组件156而沿顺时针方向围 绕导管构件122的第一端部124缠绕一整圈。如图3所示，束线构件112 的细长部分114然后被插入通道106中且弓形部分116被卡入孔口104中， 以将配线组件82在壳体盖构件80的底部中固定到位。同样地，如图3中 可见，电连接器120通过将柱状构件80插入到设置在电连接器120中的狭 槽中而被联接至柱状构件108。

电连接器120通过使用一根或多根配线而电联接至主壳体69中的加热 控制单元72。此外，第一电连接器端146被连接至加热线圈74，使得其能 够在加热控制单元72的控制下被选择性地供电以为输送导管56提供适合 的加热程度。

当以这种方式组装时，枢转端口组件156相对于连接组件78中的配线 组件82的定位如图19中所示，其中连接组件78的其它部分出于图示的目 的已被省略。如图19中可见的，弓形部分116的包括旋转限制特征部118 的所述部分被定位在接近狭槽130的位置处。这样，如图2和19中的箭头 所示，枢转端口组件156能够在壳体盖构件的中心凹部96中旋转。此外， 这种旋转的程度受到旋转限制特征部118的限制。更为具体地，枢转端口 组件156能够沿第一方向旋转，直到这样的旋转被接合于接合表面119A的 接合表面139A所阻止，并且能够沿第二、相反方向旋转，直到这样的旋转 被接合于接合表面119B的接合表面139B所阻止。在图示的、非限制性实 施例中，这样的布置允许枢转端口组件156旋转超过约180度，但是根据 接合表面139A和139B的位置（即半圆形壁137的弓形长度），小于360 度的其它旋转范围也是可能的（例如，在约20度到约270度之间）。

当枢转端口组件156如刚才所述的那样旋转时，位于腔室158内的带 状线缆110的自由端将被促使围绕着导管构件122的第一端124缠绕得更 紧或更松，而不允许带状线缆在腔室158内收聚或缠结。在这种方式中， 腔室158的半径尺寸和高度是重要的且应该进行选择以适当地封装带状线 缆110并防止发生这种收聚和缠结（即，如果腔室158过大，那么带状线 缆会能够发生收聚和缠结）。在示例性实施例中，腔室158的高度是被封装 的单独配线元件的直径的一至二倍，而1.5倍是一个特定实施例。

因此，连接组件78提供了简单且成本有效的机构，加热管道通过所述 机构以允许加热管道相对于压力支持系统50具有一些旋转程度的方式电连 接至压力支持系统50。此外，本发明中的机构并非限于使用作为加热管道 的端口，而是替代地会被用作用于其他类型的配件部件的可旋转连接端口， 所述配件部件需要以可旋转的方式电连接至压力支持系统50，例如而不限 于装载联接到附接至面罩的部件的电线的管道，所述部件例如是传感器。 同样地，连接组件78的使用不限于呼吸气体输送系统，但是替代地会被用 在必须将电配件部件可旋转地且电力地连接至主装置或系统的其它应用 中。

从前文中可以意识到的是，本发明提供了例如用于呼吸治疗系统的简 单且成本有效的排出口，所述呼吸治疗系统既为连接装置例如加热管道 提供电力，又允许所述连接装置旋转。

在权利要求书中，置于括号内的任何附图标记不应理解为对权利要求 进行限制。词语“包括”或“包含”并不排除列于权利要求中的元件或步 骤之外的其它元件或步骤的存在。在列出几种部件的装置权利要求中，这 些部件中的几个可用一种硬件或相同的硬件来实施。出现在元件前面的词 语“一个”和“一”并不排除多个这些元件的存在。在列出几种部件的任 何装置权利要求中，这些部件中的几个可用一种硬件或相同的硬件来实施。 在相互不同的从属权利要求中描述某些元件并不表明这些元件不能够结合 起来使用。

虽然出于图示的目的在目前认为最实用和最优选的实施例基础上对本 发明进行了详细描述，但将会理解，这些细节仅仅是为了该目的，且本发 明并不限于所公开的这些实施例，而是相反，本发明旨在涵盖在所附的权 利要求的精神和范围内的变化和等同布置。例如，将会理解，本发明构思 出，在可能的范围内，任何实施例的一个或多个特征能够与任何其它实施 例的一个或多个特征结合。