在主动和非侵入式通气模式之间转换回路的模块化呼气装置

摘要

一种用于非侵入式通气机(100)的呼气装置(700)，其被配置成在被动通气配置和主动通气配置之间可逆地转换，包括：(i)具有第一端(410)和第二端(420)的壳体(450)，壳体限定在第一端和第二端之间延伸的气体流动路径(460)；(ii)呼气端口(440)，其被配置成将气体被动地释放到环境；(iii)内部隔膜(470)，其被定位于呼气端口与壳体之间的交界处且被配置成允许释放气体呼气；(iv)适配器(600)，其包括适配器呼气端口(620)且被配置成可逆地接合呼气端口(440)，以限定从呼气端口到适配器呼气端口的受控呼气流动路径，并且包括内部空气流动控件，其被配置成主动控制通过受控呼气流动路径的呼气流动。

说明书

技术领域

本公开总体上涉及用于在主动通气和被动通气之间快速转换的呼气装置的系统。

背景技术

非侵入式通气(NIV)使用主动或被动通气系统且使用装置和患者气道之间的非侵入式连接，例如患者口和鼻上的面罩、鼻插管或气管造口套管等其它选项，向患者提供气体。侵入式通气使用装置与患者气道之间的侵入式连接(例如气管内导管)和其他连接向患者提供气体。

用于非侵入式通气的呼气回路具有几种不同的类型，包括被动式和主动式。这些呼气回路通常包括专门配置成用于被动通气或主动通气的呼气装置。例如，用于被动通风的呼气装置是具有泄漏路径的部件，该泄漏路径提供了通往大气的恒定路径并不断地排出CO

单肢主动呼气回路被配置成具有呼气装置，其包括仅在患者呼气期间向大气开放并且在患者吸气期间关闭从通气机到患者的空气路径的能力。通气机利用压力管线控制主动呼气阀，该呼气阀通向大气。因此，用于单肢主动通气的呼气装置能够通过激活在患者呼吸的吸气阶段期间关闭通向大气的路径的阀来起到类似于双肢回路的作用。

然而，用于单肢非侵入式通气的呼气回路设有被设计成用于被动通气或主动通气的呼气装置。没有可以在主动通气和被动通气之间快速轻松地来回转换的呼气回路或呼气装置。

发明内容

需要可以在主动通气和被动通气之间转换的非侵入式通气呼气装置。本文的各种实施例和实施方式涉及用于非侵入式通气机系统的呼气装置。在被动通气期间，呼气装置具有恒定的被动泄漏以清除CO

总体而言，在一方面中，提供了一种用于非侵入式通气机系统的呼气装置。该呼气装置被配置成在第一被动通风配置和第二主动通风配置之间可逆地转换。该呼气装置包括：(i)具有第一端和第二端的壳体，该壳体限定在第一端和第二端之间延伸的气体流动路径；(ii)呼气端口，其被沿着气道路径限定在壳体内，该呼气端口被配置成将气体从气体流动路径被动地释放到环境；(iii)内部隔膜，其被定位于呼气端口与壳体之间的交界处的，该内部隔膜被配置成允许在呼气期间将气体释放到呼气端口，以及(iv)适配器，其包括适配器呼气端口且被配置成可逆地接合呼气端口以限定从呼气端口到适配器呼气端口的受控呼气流动路径，该适配器包括内部空气流动控件，该内部空气流动控件被配置成主动控制通过受控呼气流动路径的呼气流动，其中内部隔膜被配置成当适配器与呼气端口接合时通过适配器的呼气端口本从气道路径中移出；以及当适配器被被从呼气端口移除时呼气装置处于第一被动通气配置，且当适配器接合呼气端口时呼气装置处于第二主动通气配置。

根据一个实施例，适配器包括压力端口，该压力端口被配置成使得能够控制内部空气流动控件。

根据一个实施例，壳体包括近侧压力端口。

根据一个实施例，呼气端口被配置成接合过滤器或过滤装置。

根据一个实施例，适配器的内部空气流动控件包括阀、隔膜或平台呼气阀。

根据一个实施例，呼气装置被配置成用于单肢患者呼吸回路。

根据一个实施例，适配器包括被配置成可逆地接合呼气端口的接合部分。

根据一个实施例，适配器的接合部分包括被配置成接合呼气端口的卡扣配合部。根据一个实施例，适配器的接合部分带有螺纹，以使用互补的螺纹可逆地接合呼气端口。

根据一个实施例，内部隔膜被配置成当适配器脱离呼气端口时移回到气道路径中。根据一个实施例，内部隔膜被配置成当装置处于被动通气配置时提供预定的泄漏轮廓。

根据另一方面，一种用于非侵入式通气机系统的呼气装置系统，其被配置成在第一被动通气配置和第二主动通气配置之间可逆地转换。该呼气装置系统包括：呼气装置，其包括：(i)具有第一端和第二端的壳体，该壳体限定在第一端和第二端之间延伸的气体流动路径；以及(ii)呼气端口，其被沿气道路径限定在壳体内，该呼气端口被配置成将气体从气体流动路径被动地释放到环境；(iii)内部隔膜，其被定位于呼气端口与壳体之间的交界处膜，该内部隔膜被配置成允许在呼气期间将气体释放到呼气端口；适配器，其包括适配器呼气端口且被配置成可逆地接合呼气端口，以限定从呼气端口到适配器呼气端口的受控呼气流动路径，该适配器包括内部空气流动控件，该内部空气流动控件被配置成主动控制受控呼气流动路径的呼气流动，其中内部隔膜被配置成当适配器接合呼气端口时，通过适配器呼气端口被可逆地从气道路径移出；并且当适配器从呼气端口移除时，呼气装置系统包括第一被动通气配置，并且进一步地当适配器接合呼气端口以限定受控呼气流动路径时，呼气装置系统包括第二主动通气配置。

如本文中出于本公开的目的所使用的，术语“控制器”通常用于描述与通气机设备、系统或方法的操作有关的各种设备。可以以多种方式(例如，诸如利用专用硬件)来实现控制器，以执行本文所讨论的各种功能。“处理器”是采用一个或多个微处理器的控制器的一个示例，该微处理器可以使用软件(例如，微代码)进行编程以执行本文中讨论的各种功能。控制器可以在采用或不采用处理器的情况下实现，并且还可以作为执行某些功能的专用硬件与执行其他功能的处理器(例如，一个或多个编程的微处理器和相关电路)的组合来实现。可以在本公开的各种实施例中采用的控制器组件的示例包括但不限于常规微处理器、专用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA)。

在各种实施方式中，处理器或控制器可以与一个或多个存储介质(在本文中通常称为“存储器”，例如，诸如RAM、PROM、EPROM和EEPROM的易失性和非易失性计算机存储器、软盘、压缩盘、光盘、磁带等)。在一些实施方式中，可以用一个或多个程序对存储介质进行编码，当在一个或多个处理器和/或控制器上执行该程序时，该程序执行本文所讨论的至少一些功能。各种存储介质可以固定在处理器或控制器内或者可以是可移动的，使得可以将存储在其上的一个或多个程序加载到处理器或控制器中，以实现本文所讨论的本发明的各个方面。本文在一般意义上使用术语“程序”或“计算机程序”来指代可以用来对一个或多个处理器或控制器进行编程的任何类型的计算机代码(例如，软件或微代码)。

如本文中所使用的，术语“用户界面”是指人类用户或操作者与一个或多个装置之间的界面，其使得用户与装置之间能够进行通信。可以在本公开的各种实现方式中采用的用户界面的示例包括但不限于开关、电位计、按钮、拨盘、滑块、跟踪球、显示屏、各种类型的图形用户界面(GUI)、触摸屏、麦克风和其他类型的传感器，它们可以接收某种形式的人为刺激并响应于此而产生信号。

应理解的是，前述构思和下面更详细讨论的附加构思的所有组合(假设这类构思并不相互矛盾)被认为是本文公开的发明主题的一部分。尤其是，出现在本公开的结尾处的要求保护的主题的所有组合被认为是本文公开的发明主题的一部分。

通过参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得明显。

附图说明

在附图中，贯穿不同的视图，相似的附图标记通常指代相同的部件。而且，附图不一定按比例绘制，而是通常将重点放在例示说明本发明的原理上。

图1是根据一个实施例的非侵入式通气机系统的示意图。

图2是根据一个实施例的非侵入式通气机系统的示意图。

图3是现有技术的主动呼气装置的示意图。

图4是根据一个实施例的处于被动配置中的呼气装置的示意图。

图5是根据一个实施例的处于被动配置中的呼气装置的示意图。

图6是根据一个实施例的呼气装置适配器的示意图。

图7是根据一个实施例的处于主动配置中的呼气装置的示意图。

具体实施方式

本公开描述了具有可配置的呼气装置的通气机系统的各种实施例。更一般地，申请人已经认识并意识到，提供一种具有能够在主动通气和被动通气之间来回转换的呼气装置的非侵入性通气系统将是有益的。在被动通气期间，呼气装置具有恒定的被动泄漏以清除CO

本文公开和描述的呼气装置设计可以与被设计成用于被动通气和主动通气或能进行被动通气和主动通气的任何非侵入式通气系统一起使用。呼气装置可以使用的非侵入式通气系统的示例包括但不限于可从KoninklijkePhilips N.V获得的Respironics V60非侵入式通气机和Respironics Trilogy通气机。

参考图1，在一个实施例中，是示例性非侵入式通气系统100的示意图。在该实施例中，该系统是单肢通气机，其在患者连接处附近具有泄漏流，并且使得患者呼出的气体具有在呼气期间以相反的方向穿过鼓风机的潜在危险。通气机使用环境空气110和高压氧气120。空气通过入口过滤器130进入，氧气通过高压入口进入，其中比例阀140提供操作员设定的浓度。该系统在混合器150中混合空气和氧气，在鼓风机160中对其加压，然后将其调节到用户设定的压力。为了确保用户设定的压力并补偿泄漏，通气机可以将通过传感器170获得的近侧(患者)压力测量值与通过传感器180获得的通气机出口(机器)压力进行比较，并可以调整机器压力以补偿在整个患者回路上的压降。通气机通过单肢患者呼吸回路和患者界面装置(例如面罩或ET管)将气体输送给患者。在被动呼气期间，呼气端口190在吸气和呼气期间持续从回路排出气体，以最小化再次呼吸并确保去除CO

参考图2在一个实施例中，是示例性非侵入式通气系统200的另一图示。该系统包括控制器220，其可以是常规微处理器、专用集成电路(ASIC)、片上系统(SOC)和/或现场可编程门阵列(FPGA)，以及其他类型的控制器。控制器220可以与任何所需的存储器、电源、I/O装置、控制电路和/或系统操作所需的其他装置联接或以其他方式与之通信。

根据一个实施例，非侵入式通气系统200包括将气体从远程通气机部件240输送到患者界面装置250的管或管道230。患者界面装置250可以是例如覆盖患者的嘴和/或鼻子的全部或一部分的面罩。可以存在许多不同尺寸的面罩以适应不同尺寸的患者或个体，和/或该面罩可以是可调节的。作为另一替代方案，患者界面装置250可以装配在气管造口导管内或上或以其他方式与之相互作用。因此，患者界面装置250可以具有各种尺寸以适应不同形状和尺寸的气管造口。患者界面装置被配置成适合患者气道的至少一部分。管道230的患者端还包括传统的呼气装置270，其具有恒定的被动泄漏以在被动呼气期间清除CO

根据一个实施例，系统200使用环境空气和高压气体源(例如氧气源)两者，以产生输送给患者的气体。气体源可以是可以被利用的任何气体源，例如周围的环境空气、氧气罐、氮气罐、它们的混合物以及非常多种的其他气体源。

根据一个实施例，非侵入式通气系统还包括用户界面(UI)。UI包括系统提供给用户(例如临床医生)的图形、文本和/或听觉信息，以及用来控制系统的控制序列，例如按键、计算机鼠标移动或选择和/或触摸屏移动或选择，以及其他控制序列。在一个实施例中，UI是诸如显示屏之类的图形用户界面。显示屏可以包括例如使用户能够改变非侵入式通气系统的一个或多个设置的触摸屏，以及向用户显示呼吸和通气信息的图形输出。例如，根据本文描述或设想的实施例，用户界面可以包括比如用户按下、滑动、切换或以其他方式激活的界面，例如按钮或开关，以便将该装置从被动模式切换到主动模式。

参考图3，是用于非侵入式通气机系统的主动回路的现有技术实施例。呼气装置300包括患者端310、通气机端320、具有呼气端口340的主动呼气部件330、近侧压力管道350和呼气管道360。患者端310被配置成包括或接合管道或通向患者界面装置的其他连接器或以其他方式与之连通，并且通气机端320被配置成包括或接合管道或通向通气机的其他连接器或以其他方式与之连通。近侧压力管350被配置成使近端压力传感器能够获得近侧压力测量值。

在通气期间，主动呼气部件330被控制以允许在吸气期间空气从呼吸机端320到患者端310的空气通道，并且允许在呼气期间从患者端310到呼气端口340的通道。空气的流动可选地由主动呼气部件330内部的阀(未示出)控制。根据一个实施例，在吸气期间，经由呼气管道360施加到阀的压力将阀保持在防止空气经由呼气端口340被吸入系统中的位置。在呼气期间，该压力被减小或不施加，并且阀移动到允许空气经由呼气端口340被呼出的位置。

参考图4，在一个实施例中，是处于被动通气配置中的可配置的呼气装置400，其将位于患者近侧，位于患者和通气机之间，例如图2和3所示的位置。呼气装置400包括通向患者(未示出)的患者端410和通向通气机(未示出)的通气机端420。例如，患者端410可以与通向患者界面装置的管道连接或包括通向患者界面装置的管道。呼吸机端420可以与通向通气机的管道连接或包括通向通气机的管道。呼气装置400包括中空壳体450，该中空壳体450在患者端410和通气机端420之间限定了气体流动路径(由虚线箭头460表示)，使得空气可以沿一个方向和/或另一方向从一端流向另一端。

呼气装置400包括可选的端口430，其可用于测量或获得压力以测量近侧压力。例如，端口430可以连接至通向通气机和/或近侧压力传感器的近侧压力管道或以其他方式与之连通。

呼气装置400还包括呼气端口440，该呼气端口440在吸气和呼气期间从回路中排出气体，以最小化再次呼吸并确保去除CO

参考图5，在一个实施例中，是被旋转以示出不同角度的可配置的呼气装置400。呼气装置400处于被动通气配置并且包括具有患者端410和通气机端420的壳体450、可选端口430和呼气端口440。

根据一个实施例，呼气端口440被配置成接合过滤器或包括过滤器的部件，从而使得能够过滤呼气。过滤器可以是现在使用或将来用于在通气系统内进行过滤的任何过滤器。过滤呼气流可以保护护理人员以及其他所有人(如果患者患有空气传播的疾病)以及其他可能的好处。

尽管它是内部的且在图5中未示出，但壳体450和呼气端口440之间的开口包括隔膜470，隔膜470提供必要的泄漏轮廓，但是当适配器600连接到呼气端口时，隔膜470能够实现从壳体通过端口到呼气装置接合部分610的开放的气道路径。

参考图6，在一个实施例中，是适配器600，其被配置成将呼气装置从第一被动配置转换为第二主动配置。适配器600可以采用多种形式，并且在图6中仅示出了适配器的一种配置或形式。根据一个实施例，适配器600包括呼气装置接合部分610、呼气端口620和压力端口630。压力端口630被配置成与呼气管道(未示出)接合、连接或以其他方式连通，该呼气管道返回通向呼吸机或其他通气控制部件。呼气端口620被配置成允许在呼气期间排出空气。

根据一个实施例，适配器600包括空气流动控制机构，例如内部阀或隔膜，其被配置成在主动通气期间控制空气流动。适配器600的空气流动控制机构可以与经由压力端口630从通气机输送的加压空气连通并由其控制。例如，在吸气期间，通过经由压力端口630输送的加压空气(包括可选地经由连接到压力端口630的呼气管道)施加到阀的压力将阀保持在防止空气经由装置接合部分610和呼气端口620被吸入系统内的位置，从而迫使空气经由从通气机引出的通气机端420被吸入系统中。在呼气期间，该压力被减小或不施加，并且阀移动到允许空气经由呼气端口620被排出的位置。根据空气流动控制机构的配置，可以将阀或隔膜控制成与在此描述的方法相反，其中施加的空气压力允许空气经由呼气端口620被排出。根据另一个实施例，适配器600的空气流动控制机构是诸如平台呼气阀(PEV)或类似操作的结构以最小化再次呼吸。

适配器600可以使用适合于防止明显泄漏的任何附接方法或机构连接到可配置的呼气装置400的呼气端口440。例如，适配器和/或呼气端口可以被设定尺寸或以其他方式配置成使得使用锥形锁定配合、经由带螺纹或不带螺纹的螺纹锁或扭锁(在这种情况下，适配器600和呼气端口可包括互补的螺纹)、卡扣配合或任何其他方法或机构，将适配器定位在呼气端口内

根据一个实施例，适配器600的呼气装置接合部分610与呼气装置400的隔膜470接合，以将隔膜从呼出空气的路径中推出，使得在中空壳体450和接合部分610内的气道之间没有阻力。然后由适配器600的空气流动控制机构而不是隔膜提供该阻力。当将适配器600从呼气装置400移除时，隔膜将自愈，或返回至正常位置，并再次提供必要的泄漏轮廓。

根据一个实施例，适配器600可以包括或被配置成接合过滤器或包括过滤器的部件(未示出)。过滤器可以是现在或将来已知被用于空气过滤的任何过滤器，包括任何材料。

参考图7，在一实施例中，是处于主动通气配置中的组装的呼气装置700，其中呼气装置400和适配器600被组装或连接。安装适配器600后，通气机将利用附加压力管线关闭或打开呼气阀，从而将被动呼气回路转换为主动呼气回路。

组装的呼气装置700包括中空壳体450，该中空壳体450在通向患者(未示出)的患者端410和通向通气机(未示出)的通气机端420之间限定了气体流动路径。组装的呼气装置700进一步包括可选的端口430，其可用于测量或获得压力，以测量近侧压力。例如，端口430可以连接至通向呼吸机和/或近侧压力传感器的近侧压力管道或以其他方式与之连通。组装的呼气装置700还包括呼气端口620和压力端口630。由于呼气装置700被组装，所以呼气端口440和装置接合部分610在交界710处相互作用、接合或以其他方式连接，因此未单独示出。

为了完成主动配置，通气机模式随着适配器600的添加而变化。在吸气期间，通过经由压力端口630(包括可选地经由连接到压力端口630的呼气管道)输送的加压空气向适配器600的内部阀施加的压力，将内部阀保持在防止空气经由装置接合部分610和呼气端口620被吸入系统中的位置，从而迫使空气经由从通气机引出的通气机端420被吸入系统中。在呼气期间，该压力被减小或不施加，并且阀移动到允许空气经由呼气端口620被排出的位置。

组装是可逆的，因此处于主动配置中的图7的组装的呼气装置700可以被转换或恢复到处于被动配置中的图4的呼气装置400。转换包括移除适配器600，这需要颠倒或操纵连接方法或机构。例如，可以从呼气装置上拧下、拔出、解开或以其他方式移除或断开适配器。一旦移除适配器，则呼气装置处于被动配置中。

所有的定义，如本文中定义和使用的，应当被理解为控制在词典定义、通过引用方式并入的文献中的定义，和/或所定义的术语的普通含义上。

不定冠词“一”和“一个”，如在本文的说明书和权利要求中使用的，除非清楚地指示相反，应当被理解为指的是“至少一个”。

词语“和/或”，如在本文的说明书和权利要求中使用的，应当被理解为如此相连的元件(即，在某些情况下联合出现且在其他情况下分离地出现的元件)中的“任一个或两个”。以“和/或”列举的多个元件应当被以相同的方式解释，即，如此相连的元件中的“一个或多个”。其他元件可任选地不同于通过“和/或”句来具体标识的元件而呈现，无论与具体标识的那些元件相关或不相关。

如在本文的说明书和权利要求中，“或”应当被理解为具有与如上定义的“和/或”相同的含义。例如，当分离列表中的项时，“或”或“和/或”应当被解释为包含性的，即包含多个或列举的元件中的至少一个，而且包含多于一个，以及任选地，包含附加的未列举的项。仅在术语清楚地指示相反时，比如“仅其中的一个”或“确切地其中的一个”，或，“由…构成”(当在权利要求中使用时)，将指的是包含多个或列举的元件中的确切地一个元件。通常，在前面是排他性术语，比如“任一个”、“其中的一个”、“仅其中的一个”、或“确切地其中的一个”时，如本文中使用的术语“或”应仅解释为指的是排他性的备选(即，“一个或另一个但不是两者”)。

如在本文的说明书和权利要求中使用的，短语“至少一个”(涉及一个或多个元件的列举)应当被理解为指的是从列举的元件中的任何一个或多个元件中选择的至少一个元件，但不必包含在列举的元件中具体列举的每个和每一元件中的至少一个，且不排除列举的元件中的任何元件组合。这个定义还允许除了词语“至少一个”所指的在列举的元件中明确标识的元件之外，元件可任选地存在，无论与具体标识的那些元件相关或不相关。

还应当理解的是，除非清楚地指示相反，在本文主张的包含一个步骤或动作以上的任何方法中，所述方法的步骤或动作的顺序不必限于其中记载的所述方法的步骤或动作的顺序。

在权利要求中，以及在上面的说明书中，所有的连接词，比如“包括”、“包含”、“承载”、“具有”、“含有”、“涉及”、“保持”、“由…组成”等应当被理解为开放式的，即，指的是包含但不限于。仅连接词“由…构成”和“基本上由…构成”应当分别是封闭的或半封闭的连接词，如美国专利局专利审查程序手册，2111.03章中记载的。

虽然在本文中已经描述和示出了多个本发明的实施方式，但是本领域的普通技术人员将易于想到多种其他的装置和/或结构，以用于执行本文所述的功能和/或获得结果和/或一个或多个优点，且这些变化和/或修改中的每一个被认为是在本公开内容的范围内。更一般而言，本领域技术人员将易于理解本文所述的所有参数、尺寸、材料和配置指的是例示性的，实际的参数、尺寸、材料和/或配置将取决于使用本发明教导的具体应用。本领域技术人员将认识到或能够在使用不超过常规试验的情况下确定与本文所述的本发明的具体实施方式等同的许多等同方案。因此，应理解的是，前述实施方式仅是通过示例的方式给出，且在所附权利要求及其等同方案的范围内，本发明的实施例可以以不同于具体描述和主张的其他方式来实施。本公开的发明实施例涉及在本文中描述的每个单独的特征、系统、物件、材料、套件和/或方法。此外，如果这些特征、系统、物件、材料、套件和/或方法不是互相矛盾的，则这些特征、系统、物件、材料、套件和/或方法中的两个或更多个的任何组合被包含在本公开的发明范围内。