CN101977648A - 包括鼻插管组件的呼吸治疗系统 - Google Patents

Abstract

一种对病人提供呼吸气体的鼻插管，所述鼻插管包括：一对间隔开的供应管路，每个供应管路具有位于其一端的头部，头部带有排放开口，每个供应管路的相对端连接到呼吸气体源。每个头部的尺寸设计成贴合地接纳和固定在病人其中一个鼻腔内，同时在病人的面向内的鼻腔皮肤一部分和头部的外表面一部分之间形成足够的泄漏通道，从而便于通过泄漏通道排出供应到病人的过多的呼吸气体，以及还便于吸入过多供应到病人的呼吸气体中所需的任何室内空气。本发明还涉及一种包括该鼻插管的呼吸治疗系统，一种使用该鼻插管来治疗患有睡眠疾病病人的方法，一种用来测量病人鼻腔压力的诊断工具，以及一种使用测量病人鼻腔压力的诊断工具的方法。

Description

包括鼻插管组件的呼吸治疗系统

技术领域

本发明总的涉及呼吸辅助设备，具体来说，涉及包括鼻插管组件的呼吸治疗系统，其用于给予流入具有呼吸疾患病人鼻通道内的诸如氧气那样的流体。

背景技术

已经生产出定位成接触病人上唇和鼻孔之间的鼻-唇区域的各种柔性插管。即使许多这样的插管是用柔软的柔性塑料制成，佩戴者也会常常感到不舒服，因为插管经常要佩带很长的时间。这导致插管与佩戴者面部组织连续地接触，尤其是，在人中处以及未加保护的鼻-唇区域周围，由此造成刺激和发炎。

传统插管装置结构可分类为两大类。

第一类利用一体的构件，其包括主管部分和一对管状的鼻叉，鼻叉一体地连接到主管部分并与主管部分流体地连通。主管部分具有两个相对端，它们可连接到环接在病人耳朵上的柔性的辅助氧气供应管，相对端本身又与加压的氧气源流体地连通。正如大家所知道的，鼻叉插入到佩戴者的鼻孔内，将小流量的氧气传送到病人呼吸道。这些装置的主管部分即使不横跨佩戴者上唇的全部长度，也横跨佩戴者上唇的大部分长度。这样，主管部分横跨病人大部分上唇作用接触压力。在这样的情形中，即使导管本身和连接到导管的辅助氧气供应管设计成提供相对低流量的氧气，即，它们不是特别地结实、硬性或重量很重，病人也常常在相当短时间内就开始经受到不舒服感觉。根据该第一类构造的插管装置和组件的实例例如可见以下的专利：美国专利2,868,199；3,643,660；3,802,431；4,106,505；4,156,426；5,400,776和5,794,619；以及公开的美国专利申请出版物U.S.2001/0031929A1和U.S.2002/0112730A1。

第二类包括挽具构件，其本身不传送氧气但维持柔性的辅助氧气供应管路，使氧气供应管路的排出端形成鼻叉。然而，这些装置的挽具构件通常也跨越病人上唇的全部或大部分长度，由此，装置即使是轻量的气体供应应用，也会产生如第一类插管装置那样的病人不舒服的问题。根据第二类构造的插管装置的实例例如可见以下的美国专利：2,931,358；3,400,714；4,278,082；4,648,398；4,790,308；4,818,320和5,533,506。

公开的美国专利申请出版物U.S.2002/0046755(下称`755出版物)公开了鼻插管的各种实施例，它们落入上述分类中的一类或另一类，以及其它不易归类的实施例。然而，出版物中所公开的鼻插管中没有一个描述了在大流动条件下会给病人带来舒适的装置，在正向空气压力治疗中，例如，连续的正向空气压力(CPAP)或错落的正向空气压力(BiPAP)，这是医生经常对遭受障碍性睡眠呼吸暂停(OSA)的病人开具的处方，病人会经历高流动的状态。例如，根据`755出版物中介绍的插管的一个实施例，搁置在病人上唇上的相对狭窄的连接器构件一体地附连到柔性的辅助氧气供应管路，由此，管端起作鼻叉的作用，其弹性地接合使用者鼻孔内的鼻中隔。如本文中所用的，术语“鼻中隔”或简称“中隔”，是指将鼻腔分为两个半部的壁，两个半部都终止在鼻孔处。在其前部，中隔是一个坚固但可弯曲的结构，该结构大部分由被皮肤覆盖的软骨组成。为了将呼吸气体流输送到插管内，这是在OSA过程中保持一典型的成年病人呼吸通道畅通的治疗上所要求的，例如，传统的辅助氧气供应管必须具有高达约1/4英寸(0.635cm)的外直径。当短距离插入鼻孔(因为必须这样做才不伤害内部鼻组织)内时，该口径的管子对于使用者来说会是相当地突兀、僵硬和不舒服，尤其是在与使用者鼻中隔弹性接触时。如此的不舒服感又会不利地影响病人对他或她开具的正向空气压力治疗的配合，因此，降低了总的治疗效果。

以下的专利描述了用于正向空气压力治疗的鼻插管：美国专利4,782,832；5,042,478；5,134,995；5,269,296；5,535,739；5,687,715；5,752,510；6,431,172和6,478,026，以及公开的美国专利申请出版物U.S.2002/005935A1。然而，这些文献中公开的插管装置相当大和笨重。的确，可设计出许多鼻插管来覆盖和/或密封病人的鼻孔。因此，它们也不利于最佳的病人治疗配合。

因此，包括鼻插管组件的呼吸治疗系统的优点在于，鼻插管组件紧凑、重量轻和可用高度柔性的材料制造。如此构造的组件对于经受涉及长期给予压力呼吸气体的呼吸治疗的病人来说是舒适的，呼吸治疗包括对正向空气压力治疗很有用的高流量的压力呼吸气体的给予。

发明内容

本发明提供一种呼吸治疗系统，该呼吸治疗系统包括适于接触病人脸部鼻-唇区域的鼻插管组件。该插管组件包括鼻插管、一对连接到鼻插管的柔性辅助呼吸气体供应管路、主呼吸气体供应管路，以及围绕辅助供应管路设置的可滑动的环。

鼻插管是理想地用高度柔性或易曲折的材料制成的一体的构件。插管模制成形成狭窄的中央构件和一对沿着中央构件相对边缘一体地形成的柔性供应臂，该对供应臂连接到成对的辅助呼吸气体供应管路。供应臂的内端部形成一对间距开的中空管形延伸部或从中央构件以稍许弧形的结构突出的叉部。管形延伸部插入佩带者鼻孔内，其稍许弧形的结构允许沿着鼻通道的自然轮廓正向地将呼吸气体供应导向到咽部。

中央构件的上表面最好倒圆，以便将鼻中隔的下外表面上的接触区域减到最小，并避免将压力集中在中隔上的任何笔直或尖锐的边缘。与固有柔性以及长度短的中央构件相关联，这使得插管轻轻地接触到病人鼻-唇区域的很小部分。

此外，插管的柔性供应臂设计成：当供应臂连接到辅助呼吸气体供应管路且插管组件合适地被病人戴上时，诸臂就弯曲而推压辅助呼吸气体供应管路通过病人颧骨下方而不是横过或通过颧骨的上方。该结果的优点在于，可避免当鼻插管辅助呼吸气体供应管路接触病人颧骨结构的组织时某些病人感受到的不舒服。因此，当病人佩戴组件时本发明的鼻插管组件经受到辅助呼吸气体供应管路的拉力时，它对病人的鼻-唇施加最小的压力。此外，它提供管形延伸部有效地定位在鼻通道内，而将其表面与鼻通道的内壁(包括中隔)间隔开。该结果是一个高度舒适的组件，即使在气体高流量的情况下组件也可被病人长时间佩戴，由此，病人更加可能配合并从他或她的呼吸治疗计划中获得最佳益处。

本发明的另一目的是在呼气后增加对病人的阻力，而在吸气过程中基本上不增加病人的呼吸工作量，这样，病人呼吸率基本上保持同样的速率。

本发明的又另一目的是将足够数量的诸如氧气、药物等的治疗或呼吸气体(下文中统称为“呼吸气体”)引入到病人鼻腔内，以便在呼气的呼吸过程中将病人呼出的大部分二氧化碳稀释掉或吹走或赶走，而在他或她其后的吸气呼吸过程中，用此后可容易被吸进的呼吸气体替代吹走或赶走的二氧化碳。

本发明的还有另一目的是提供一种呼吸气体供应系统，其容易被固定在病人鼻孔内，同时仍然被接纳在其中而便于面向内的鼻孔皮肤和鼻叉的外表面之间泄漏，以允许病人呼气内包含的某些二氧化碳被吹走或驱赶走。

本发明的还有另一目的是正常地以可变流量向病人提供过量呼吸气体，同时允许某些过量呼吸气体在面向内的鼻孔皮肤和鼻叉的外表面之间泄漏掉。

本发明的另一目的是设计一种呼吸气体供应系统，其在气体输送给病人之前，合适地加热和加湿呼吸气体，同时还将呼吸气体中所含湿气沿着供应导管产生的任何冷凝减到最小，还在输送呼吸气体过程中，将呼吸气体供应系统产生的噪音减小到接近于约46分贝的分贝水平。

本发明的另一目的是利用呼吸气体供应系统来产生和维持病人足够的背压，这样，病人的软腭保持充分的鼓起而防止坍瘪。

本发明的还有另一目的是提供一种能够治疗睡眠呼吸暂停的呼吸气体供应系统。

本发明的另一目的是调制或变化气体供应源的流量，使得气体供应源正常地保持约8厘米左右高的水柱的气体供应压力，同时在病人吸气过程中，气体供应压力可下落到约6厘米左右高的水柱压力，而在病人呼气过程中，气体供应压力可增加到约10厘米左右高的水柱压力。在病人呼气过程中，供应的过量气体可在鼻插管头部和病人鼻孔皮肤之间泄漏掉，气体供应源的操作可减慢，或可暂时地断开短时间，其目的是保持气体供应压力在约8厘米左右高的水柱压力。

本发明的还有另一目的是提供一种气体供应鼻插管呼吸系统，其紧密地跟踪病人的呼吸功能，以确保病人接受充足的气体供应，在使用气体供应鼻插管呼吸系统期间，病人不会经历或感觉“缺乏”供应气体，例如，空气。

本发明的另一目的是在气体供应鼻插管呼吸系统中的气体供应源和鼻插管之间形成相对高的压降，例如，约22mm汞柱，并提供一种气体供应鼻插管呼吸系统，其可相当精确地预示目前正由病人经历的呼吸特征。

本发明涉及一种将呼吸气体供应到病人的鼻插管，该鼻插管包括：一对供应管路，每个供应管路具有位于其一端的头部，头部带有用来排放呼吸气体的排放开口，成对供应管路中的每个供应管路的相对端连接到呼吸气体源；其中，每个头部的尺寸设计成贴合地接纳和固定在病人其中一个鼻腔内，同时在病人面向内的鼻腔皮肤的一部分和头部的外表面的一部分之间形成足够的泄漏通道，以便于通过泄漏通道排放出供应到病人的任何过多的呼吸气体，并还便于吸入过多供应到病人的呼吸气体中所需的任何室内空气。

本发明涉及一种将呼吸气体供应到病人的鼻插管组件，该鼻插管组件包括：一对供应管路，每个供应管路具有位于其一端的头部，头部带有用来排放呼吸气体的排放开口，成对供应管路中的每个供应管路的相对端连接到辅助呼吸气体供应管路；以及每个辅助呼吸气体供应管路的远端与将呼吸气体供应到病人的呼吸气体源连接；其中，每个头部的尺寸设计成贴合地接纳和固定在病人其中一个鼻腔内，同时在病人面向内的鼻腔皮肤的一部分和头部的外表面的一部分之间形成足够的泄漏通道，以便于通过泄漏通道排放出供应到病人的过多的呼吸气体。

本发明涉及一种用来通过鼻插管将呼吸气体供应到病人的呼吸治疗系统，该呼吸治疗系统包括：将呼吸气体供应到病人的呼吸气体源；连接到呼吸气体源的用于接纳呼吸气体和将呼吸气体供应病人鼻孔的鼻插管；鼻插管包括：一对供应管路，每个供应管路具有位于其一端的头部，头部带有用来排放呼吸气体的排放开口，成对供应管路中的每个供应管路的相对端连接到辅助呼吸气体供应管路；以及每个辅助呼吸气体供应管路的远端与将呼吸气体供应到病人的呼吸气体源连接；其中，每个头部的尺寸设计成贴合地接纳和固定在病人其中一个鼻腔内，同时在病人面向内的鼻腔皮肤的一部分和头部的外表面的一部分之间形成足够的泄漏通道，以便于通过泄漏通道排放出供应到病人的任何过多的呼吸气体。

本发明涉及一种用呼吸气体治疗具有睡眠疾病病人的方法，所述方法包括以下步骤：将鼻插管的叉部插入病人相应鼻孔内；至少在病人呼气时，以足以在病人呼吸通道内形成背压的恒定流量将呼吸气体供应到鼻插管；以及至少在呼气过程中，允许供应的呼吸气体的一部分在鼻插管叉部和鼻孔面向内皮肤之间从鼻孔中泄漏。

本发明涉及一种用于测量病人鼻腔压力的诊断工具，所述诊断工具包括鼻插管，鼻插管包括：一对供应管路，每个供应管路具有位于其一端的头部，头部带有用来排放呼吸气体的排放开口，成对供应管路中的每个供应管路的相对端连接到辅助呼吸气体供应管路；以及每个辅助呼吸气体供应管路的远端与将呼吸气体供应到病人的呼吸气体源连接；其中，每个头部的尺寸设计成贴合地接纳和固定在病人其中一个鼻腔内，同时在病人面向内的鼻腔皮肤的一部分和头部的外表面的一部分之间形成足够的泄漏通道，以便于通过泄漏通道排放出供应到病人的任何过多的呼吸气体；以及与每个头部相关联的检测探头；每个压力探测探头连接至压力检测装置以便将压力读数提供到压力检测装置。

本发明涉及一种使用诊断工具来测量病人鼻腔压力的方法，所述方法包括如下步骤：让病人睡眠；用诊断工具监测睡眠的病人，同时以第一流量向病人供应呼吸气体；通过诊断工具的压力检测探头确定病人鼻腔内的压力；以及调整呼吸气体的流量，直到达到最佳呼吸气体的流量，这可在病人呼吸通道内产生理想的背压，以使病人在睡眠时均匀地呼吸。

如在本专利申请和附后权利要求书中所采用的，睡眠呼吸暂停、障碍性睡眠呼吸暂停、氧气稀薄和其它相关的呼吸中断等，所有这些在下文中都称之为“睡眠疾病”。

如在本专利申请和附后权利要求书中所采用的，术语“恒定流量”是指对病人供应的呼吸气体必须处于充足的流量从而是有效的，例如，在病人呼吸通道内产生理想的背压以便于呼吸，不会有过多的呼吸气体使病人不舒服。

如在本专利申请和附后权利要求书中所采用的，术语“槽”是指开口、通道、凹陷或某些其它不规则外表面，例如，通道、槽、狭缝、沟槽等，其便于在病人面向内鼻腔皮肤和插管头部的外表面之间沿任一反向的泄漏。

如在本专利申请和附后权利要求书中所采用的，术语“供应管路”是指用于将呼吸气体从源头供应到病人的臂、导管、管子、管道、通道或某些其它限制的流道。

随着以下对目前优选实施例和实践本发明的目前优选方法的描述，将会明白本发明其它的细节、目的和优点。

附图说明

从以下对显示在附图中的本发明优选实施例(仅是举例而已)的描述中，可以更容易地明白本发明，附图中：

图1是处于病人工作位置的根据本发明插管组件的一部分的放大前视图；

图2是处于病人工作位置的根据本发明完全插管组件的前视图；

图3是根据本发明插管组件的插管的后视图；

图4是沿图3中线4-4截取的放大剖视图，示出将插管延伸部插入病人鼻腔内而固定到病人时图3的插管的相对位置；

图5是图3的插管的俯视平面图；

图6是包括根据本发明的鼻插管组件的呼吸治疗系统的方框图；

图7是呼吸治疗系统的另一实施例的示意图；

图8是包括根据本发明的鼻插管组件的呼吸治疗系统的另一实施例的方框图；

图9是鼻插管一变体的前视图；

图9A是沿图9的截面线9A-9A方向的图9鼻插管的示意图；

图9B是一示意前视图，示出被接纳在病人鼻孔内的鼻插管的两头，以在其间形成多个泄漏通道；

图9C是图9B的示意侧视图，示出被接纳在病人鼻孔内的鼻插管的两头中的一头；

图10是鼻插管另一变体的前视图；

图10A是沿图10的截面线10A-10A方向的图10鼻插管的示意图；

图10B是一示意图，示出被接纳在病人鼻孔内的鼻插管的两头，以在其间形成多个泄漏通道；

图11是与呼吸治疗系统的呼吸气体供应管路一起使用的旋转头的示意剖视图；

图12是结合入本发明插管中的诊断工具的前视图；

图12A是沿图12中截面线12A-12A方向的图12诊断工具的示意图；

图12B是图12中诊断工具的前视图，示出各个连接到单独压力检测装置上的压力检测探头；

图13是包括呼吸治疗系统的各种内部加热、加湿和控制部件的外壳的示意图；

图13A是显示图13外壳中内部加热、加湿和控制部件的示意图；

图13B是图13的后加热器的示意剖视图；

图14是用于呼吸气体供应管路的波纹管或某些传统的绝热包裹材料的一截面的纵向示意剖视图；

图14A是沿图14中截面线14A-14A的示意剖视图；

图15是用来控制成对的辅助呼吸气体供应管路的张紧程度的滑动圈的示意剖视图；

图15A是图15的滑动圈的示意俯视图；

图16A是处于病人脸上工作位置的根据本发明的插管组件的放大前视图；

图16B是处于病人脸上工作位置的根据本发明的全部插管组件的前视图；

图17是带有连接桥中的流动通道的鼻插管的一变体的前视图；

图17A是沿图17中截面线17A-17A的鼻插管的示意图；

图17B是一示意图，示出被接纳在病人鼻孔内的图17的鼻插管的两头，以在其间形成多个泄漏通道；

图17C是图17B的示意侧视图，示出被接纳在病人鼻孔内的鼻插管的两头中的一头；

图18A是一示意前视图，示出将根据本发明的插管组件固定到病人的工作位置的系统；

图18B是显示为固定到病人工作位置的图18A的系统的示意侧视立体图；

图18C是一示意侧视立体图，显示将插管组件固定到病人工作位置的图18A的系统；

图18D是气体供应管路的示意的横向剖视图，管路其中包含有螺旋形的加强构件；

图18E是沿图18D的截面线18E-18E的图18D的气体供应管路的示意的局部剖视图；

图19A是改进的气体流动传感器的示意图；

图19B是具有处于病人工作位置的气体流动传感器的插管组件的示意图；以及

图20是具有处于病人工作位置的流动调整机构的插管组件的示意图。

具体实施方式

参照附图，其中，在全部的几个附图中相同或类似附图标记表示相同或类似的元件，根据本发明的鼻插管组件总的用附图标记10表示，其在图1和2中显示为在病人脸上的工作位置中。鼻插管组件10包括鼻插管12、一对连接到供应管路或插管臂26的辅助呼吸气体供应管路14(将在下文中详细描述)、主呼吸气体供应管路16、用于将每个辅助管路14连接到主呼吸气体供应管路16的连接器18、可供选择的围绕辅助管路14设置的滑动圈或管路紧固构件20、以及端部连接器22，该滑动圈或管路紧固构件20便于调整围绕辅助病人耳朵和头部的辅助管路，该端部连接器22便于将主呼吸气体供应管路16的第二端连接到加压的呼吸或呼吸气体源23。如下文参照图6详细地描述的，加压的呼吸或呼吸气体源23包括提供加压空气的压缩机(诸如在OSA处理中通常使用的)。根据病人治疗需要，包括加压的呼吸或呼吸气体源23的呼吸治疗系统可将加热的和加湿的呼吸气体提供给病人。

插管12通常是由任何合适的模制工艺制造的一体的构件，例如，通过浸渍模塑工艺。制造插管所用的浸渍模塑工艺的实例包括以下专利申请中公开的内容：美国专利申请系列09/754,471和09/883,843(两专利申请的题目均为“Method to Produce Nasal and Oral Cannula Breathing Detection(生产口鼻插管呼吸探测装置的方法)”)，本文以参见方式引入其全部内容。插管12的成分较佳地是热塑性成分，诸如聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯、软乳胶或其它高度柔性或可弯曲的材料。

如图1、3和5中最清晰地所示，插管12包括狭窄的或短长度的中央桥构件24，其将一对基本上直角的柔性供应臂26隔开。供应臂26的突脊沿着其相对的侧端边缘28一体地连接到中央桥构件24(如图3所示)，供应臂26的第二端分别连接到辅助呼吸气体供应管路14中的一个(如图1和2所示)。插管12的供应臂26和辅助呼吸气体供应管路14之间的连接可通过任何合适方法或装置来实现，该连接可以是可释放的或是永久连接的。例如，根据目前优选的实施例，供应臂26被紧密地接纳在辅助呼吸气体供应管路14内，它们的连接可通过摩擦配合、溶媒、粘结剂连接、超声波焊接等方法保持。

如图4和5所示，管嘴或中空管状延伸部分30与各个供应臂26的突脊一体地形成并从其中向上突出。各个管状延伸部分30较佳地呈略微弧形的结构，大致对应于病人鼻腔的前部区域的结构，并终止在呼吸气体排出出口32。为了病人有最佳的舒适性，每个管状延伸部分30最好呈从中央桥构件24的顶部到排出出口32的向上的锥形。在操作中，每个管状延伸部分30插入病人一个鼻孔内，从而延伸到鼻腔N内。管状延伸部分30的弧形结构允许呼吸气体供应沿着鼻通道的自然轮廓有效地导向到咽部P，而不是朝向鼻腔的上部范围，呼吸气体在鼻腔的上部范围可造成压力和可能刺激病人。此外，沿着管状延伸部分30或在管状延伸部分30末端没有尖的边缘，由于病人呼吸诱发的运动，尖的边缘可能刺激鼻通道，而柔软的插管的柔性材料使得管状延伸部分容易地与鼻腔N的轮廓相一致。

某些传统的鼻插管具有跨越病人大部分(如果不是全部的话)上唇的结构，与这样的传统鼻插管不同，插管12的中央桥构件24相当狭窄并具有相当短的轴向长度。的确，它可以构造成跨越基本上不超过病人人中34的宽度(图1)。其结果，在插管使用过程中，病人上唇的前表面的最小区域与中央桥构件24和插管12的后表面连续地接触。此外，如图4所示，中央桥构件24的上表面最好倒圆，以将鼻中隔下外表面上的接触面积减到最小，并避免可能将压力集中在其上的尖锐的或笔直的边缘。因此，这些特征的组合致使插管12轻轻地接触病人鼻-唇的小部分，由此，提高必须长时间佩戴鼻插管12的病人的舒适性，并提高病人服从对他/她的CPAP治疗计划的意愿度。

图1和2示出病人佩戴插管组件10的优选方式。插管12通常横贯病人鼻-唇区域搁置，而柔性的辅助呼吸气体供应管路14先横贯病人脸延伸，跨过病人耳朵到后面，沿耳郭区域向下，并在病人下巴下面聚合在一起。管路束紧构件20有足够的大小来包围两根辅助供应管路14，然后，管路束紧构件20可沿着辅助供应管路14的长度调整，使得插管12保持牢固地就位，辅助供应管路14也没有不舒服地拉紧在病人脸上。

如图5所示，根据本发明，插管12的中央桥构件24形成一水平平面X。每个供应臂26躺在水平平面X的一侧上，并躺在相应的水平平面X’内，该水平平面X’相对于中央桥构件24的水平平面X形成一锐角α。相对于中央桥构件24的水平平面X将供应臂26设置在角α处，这样做可将必须施加到辅助呼吸气体供应管路14上以使插管12维持抵靠在病人鼻-唇上的拉力和/或力的数值减到最小。

此外，如图3所示，每个供应臂26的相对端最初远离突脊和中央桥构件24延伸，然后弯曲并转向外彼此远离而转到略呈弧形结构的第二端，弧形结构的曲率半径约为0.4英寸至约0.8英寸，根据使用该装置的病人(例如，儿童或成人)的面部特征和头的大小而定。尽管供应臂26高度柔性和可屈服，但它们具有足够的弹性或刚性而赋予辅助供应管路14理想的结构，这可进一步提高病人的舒适度。即，弧形供应臂26起到推压辅助呼吸气体供应管路14通过病人颧骨区域36(图1)的下方和周围，而不是横跨或越过颧骨区域36。该结构布置有利地避免了病人的不舒服感，当鼻插管辅助呼吸气体供应管路接触病人的颧骨区域36时，某些病人会经受到这样的不舒服感。因此，当本发明的鼻插管组件10在病人佩戴组件时经受辅助呼吸气体供应管路14的拉力时(对于设计成输送高的呼吸气体流动的大口径和较硬的辅助呼吸气体供应管路来说，该拉力较大)，它施加最小的压力作用在病人鼻-唇区域34和颧骨区域36上。

如上所述，不管鼻插管组件10用于传送低流量的呼吸气体(诸如给予氧气辅助治疗)，还是用于至少约为每分钟120升的高流量的呼吸气体(诸如用于OSA治疗的正向空气压力给予所需的)，鼻插管组件10都是受益的。在任何情况下，主呼吸气体供应管路16、辅助呼吸气体供应管路14和插管供应臂26的尺寸应优化，以提供最小的体积和重量、最小的压降、最大的流量以及最小的紊流和噪音产生。此外，应该理解到，鼻插管12可以模制成任何的尺寸，使该尺寸适于适应病人特殊的实体面部特征和大小，其范围可从非常小的儿童或婴儿到非常大的成年人。结果是，即使在大气体流量的条件下，高度舒适的组件可被病人长时间佩戴，由此，病人更可能配合并从他或她的呼吸治疗计划中获得最佳的利益。

图6总的示出一呼吸治疗系统40，其包括用于向系统40和病人P供应呼吸气体的加压呼吸或呼吸气体源23，以及根据本发明的鼻插管组件10。以下将会详细描述的呼吸治疗系统40可一般地定义为一敞开系统，该系统向病人P提供高流量的呼吸气体。敞开系统通常打开达到环境空气压力的结果。正如本技术领域内的技术人员容易明白的，这在鼻插管组件10的排出开口32附近发生，那里，呼吸气体流被引导到病人鼻孔内，一部分呼吸气体连同一部分病人呼出的气体，允许通过鼻孔/管形延伸部分接口泄漏出去。

与本发明的敞开式呼吸治疗系统40相比，以前已知的睡眠呼吸暂停用的气体输送系统总的来说是闭合的系统，其提供规定压力比环境空气压力高的呼吸气体。在如此闭合系统中，面罩密封在病人P的嘴和/或鼻子上，由此形成闭合的压力系统。一个闭合的气体输送系统可在病人呼吸通道内产生范围在4至20厘米高水柱的压力以维持打通的气道。密封的面罩当然在病人睡眠时由他/她佩戴。然而，密封面罩和由输送的呼吸气体由此形成的压力，对病人来说特别地不舒服，由于各种原因，例如，面罩的不舒服感等，在几个过程之后，治疗常常被病人过早地放弃。

在许多睡眠呼吸暂停的情形中，如此闭合系统的负担和作用不是必要的。本发明敞开的呼吸治疗系统40克服了上述已知闭合治疗系统的缺点。病人佩戴上述鼻插管组件10基本上比已知的睡眠呼吸暂停治疗系统所用的面罩更加舒适。因此，病人不会由于不舒服而轻易移去面罩和放弃治疗。向病人的气道输送高流量的呼吸气体，确保有充裕的呼吸气体可供给病人，其在4至20厘米高水柱的压力下输送。

一般来说，如图6以及图7中的粗黑箭头所示，本发明的呼吸治疗系统40从源头23将呼吸气体供应到初始气体流形成/测量机构44，以通过呼吸治疗系统40的其余部分，将要求的高流量呼吸气体给予鼻插管组件10并流入病人上部呼吸系统内。高流量使得病人肺部自由地吸入呼吸气体，高流量的呼吸气体提供富有的、充裕的呼吸气体源，无需通过使用面罩来覆盖病人嘴和鼻而在病人肺部形成显著的过压。用于形成要求的呼吸气体流量的气体流形成/测量机构44例如可以是压缩机、风扇、泵、鼓风机或行内众所周知的某些其它传统装置。气体流形成/测量机构44通常以每分钟约20至约120升的流量供应呼吸气体，较佳地流量约为每分钟50升，压力为4至20厘米水柱高。

呼吸气体通常在将其输送到病人之前进行调节。一般地，设置加湿器50以在输送给病人之前调节呼吸气体。呼吸气体通常加热和加湿，以使病人的不适减到最小，和/或避免病人的不舒服和可能伤害病人鼻腔内部组织。尤其是，以上述流量供应的呼吸气体应保持在约70％和100％之间的相对湿度，最好是保持约为80％的相对湿度。此外，供应的气体温度应在约81°F(27.2℃)和约90°F(32.2℃)之间的范围内，且最好是约为86°F(30.0℃)的温度。

高流量的情况也可能趋于在辅助气体供应管路14和/或供应臂26内形成噪音和紊流，这可造成病人烦躁不安和/或不适，并不利于病人长时间使用该系统。为了尽可能减小噪音和紊流，鼻插管组件10的部件、辅助呼吸气体供应管路14和主呼吸气体供应管路16通常具有约0.173至0.290英寸(0.439至0.736cm)的内直径和约0.350英寸(0.889cm)的外直径，但也可考虑其它的尺寸，并容易为本技术领域内技术人员所明白。也可利用丝带供应导管，只要呼吸气体供应管路有足够的大小来满足气体输送条件并防止或尽可能减小其扭结。

在特别准备呼吸气体的情形中，较佳地设置止回阀或某些其它合适的供应气体计量装置46，其作为呼吸气体源42的一部分以节约呼吸气体的使用。呼吸气体因此通过计量装置46提供到气体流形成/测量机构44。气体流形成/测量机构44通常将呼吸气体供应到加湿器50，以便合适地对呼吸气体加湿，然后供应到加热器47，以便合适地对呼吸气体加热，最后通过鼻插管组件10将呼吸气体供应到病人P。

使用控制器56来控制呼吸治疗系统40的流动参数，例如监测所要求的流量，流量可以是如使用者所选定，或如斜坡函数或再斜坡函数所要求。控制器56提供改变呼吸气体流量的调整，在约5分钟到30分钟时间内，流量约每分钟从20升至120升，较佳地是每分钟约50升，以使病人能适应理想的流量(斜坡函数)。该斜坡函数可用于初始冷启动和热中断睡眠启动。

此外，控制器56连续地监测呼吸气体温度，并向加湿器50和加热器47提供输入，以个别地控制所供应呼吸气体的湿度和/或温度。控制器56还监测全部坡度函数的温度并对其提供控制，以使病人达到最大程度的舒服。控制器56设置有控制逻辑电路，用来监测和控制呼吸治疗系统40的各个这些方面，控制逻辑电路是传统的电路并为行内所公知，可以提供有关这方面进一步详细的讨论。

还可提供许多其它的装置来向控制器56供应不同的输入。例如，环境温度传感器66可向控制器56供应环境温度，以便相对于病人周围的环境温度来优化呼吸气体的温度。还有，呼吸治疗系统40可包括用来感测环境湿度的环境湿度传感器67，以帮助更有效地控制离开加湿器50的呼吸气体的湿度。

在本发明的还有另一实施例中，如图8所示，在每分钟120升(较佳地约为每分钟约50升)呼吸气体通过气体流形成/测量机构44之前或之后，呼吸治疗系统40可提供呼吸气体通过加湿器70，或通过设置有可变热控制器的行内公知的某些其它类型的加湿器，以便更有效地管理呼吸气体内的加湿和增加水蒸汽。加湿后的呼吸气体然后被输送到加热器(例如，后加热器)48并在其后提供给鼻插管组件10，以输送给病人P。再者，如上所讨论的，控制器56用来监测和控制系统部件，即，气体流形成/测量机构44、加湿器70和加热器(例如，后加热器)48，以在输送给病人之前合适地控制呼吸气体的温度和湿度。温度测量传感器58可设置在呼吸治疗系统40内的加热器(例如，后加热器)48之后，环境室温传感器66和环境室湿度传感器67可向控制器56提供输入，以帮助确保在将呼吸气体输送给病人P之前把呼吸气体控制在理想的温度和湿度水平上。

较佳地，就在输送给病人之前，一旦呼吸治疗系统40充分地加热和加湿了呼吸气体，则该呼吸气体通常以70到100％之间的相对湿度提供，更加较佳地是以约85％的相对湿度提供。

就呼吸气体的加热来说，后加热结构是首选的，因为它相对快速地加温和冷却，由此便于更加精确地控制供应到病人的呼吸气体的温度。

参照图9-9C，现将描述本发明的另一变体。由于该实施例相当类似于前述实施例，因此将只详细讨论该实施例和前述实施例之间的差别。根据该实施例，每个供应臂26的叉端包括一含有呼吸气体排出出口32的放大头部72。该头部72较佳地具有椭圆形横截面形状(见图10-10B)，其便于头部72的插入和移出以及将其固定在病人鼻孔内。椭圆形头部的最大直径可以在头部72被接纳在相应鼻孔内时稍许压缩，头部72的如此的稍许压缩导致提高头部72在鼻孔内的固定力，而病人没有任何不舒服感觉。或者，头部72直径可如图7-9C所示的基本上圆柱形形状。在头部72外表面内形成至少一个且最好是多个等距离间距的细长通道、槽、狭缝、沟槽或凹槽74。这些细长通道、槽、狭缝、沟槽或凹槽74中的每一个基本上平行于(但间距开)管形延伸部30的纵向轴线A延伸，以便于从鼻腔中排出任何过多供应的呼吸气体，以及在吸气过程中允许病人吸入病人需要的任何要求的附加空气。每个细长通道、槽、狭缝、沟槽或凹槽74通常由一对邻近侧表面75来限定，它们从公共细长谷76朝向成对的邻近细长突脊78发散。在图9-9B所示的头部72的第一种型式(例如，较大模型)中，头部72的最大外直径在约0.50英寸(1.3cm)和约0.70英寸(1.8cm)之间，较佳地约为0.60英寸(1.5cm)，并且具有的轴向长度在约0.50英寸(1.3cm)和约0.60英寸(1.5cm)之间，较佳地约为0.55英寸(1.4cm)，以使头部72容易地被接纳和保持在鼻孔相对较大的病人鼻孔71内(见图9B和9C)。根据该实施例，放大的头部72有八个细长通道、槽、狭缝、沟槽或凹槽74，它们围绕头部72的圆周均匀地间距开。每个谷76的深度在约0.03英寸(0.08cm)和约0.06英寸(0.15cm)之间，较佳地约为0.05英寸(0.13cm)。

根据图10-10B所示的放大头部72的第二种型式(例如，较小型式)，头部72的最大外直径在约0.345英寸(0.88cm)和约0.375英寸(0.95cm)之间，较佳地约为0.355英寸(0.90cm)，并且具有的轴向长度在约0.30英寸(0.76cm)和约0.375英寸(0.95cm)之间，较佳地约为0.35英寸(0.9cm)，以使头部72容易地被接纳在鼻孔相对较小的病人鼻孔71内(见图10B)。根据该实施例，放大的头部72有六个细长通道、槽、狭缝、沟槽或凹槽74，它们围绕头部72的圆周均匀地间距开。每个谷76的深度在约0.015英寸(0.04cm)和约0.035英寸(0.09cm)之间，较佳地约为0.025英寸(0.06cm)。

本技术领域内的技术人员将会认识到，关于细长通道、槽、狭缝、沟槽或凹槽74的数量、形状、深度、宽度、尺寸、横截面泄漏面积等以及泄漏通道81的许多变体，根据特殊的应用，将被他们容易地认识到。有鉴于此，这里没有提供有关如此的变体和/或放大的头部72、侧表面75、谷76、细长突脊78和/或泄漏通道81的改型，但如此许多个变体被认为都在本发明的精神和范围之内。

当鼻插管12的突脊被接纳在病人鼻子73的相应鼻孔71内时(见图9B、9C和10B)，鼻插管12的细长谷76具有一直径，其尺寸可比病人鼻孔71周界开口稍小，以便形成多个沿圆周间距的泄露通道81。从一公共的细长谷76朝向成对的邻近细长突脊78发散的成对邻近的侧表面75，以及鼻孔71的面向内的皮肤组织69，它们形成和限定了各个泄漏通道81。对于大的头部72(见图9-9B)，从一公共的细长谷76分开的邻近的侧表面75以及鼻孔71的面向内的皮肤组织69，它们一起限定泄漏通道81的横截面敞开面积，该面积约在0.0045平方英寸(0.029cm²)和0.0055平方英寸(0.035cm²)之间，较佳地限定约0.005平方英寸(0.032cm²)的泄漏通道81的横截面敞开面积。对于较小的头部72(见图10-10B)，从一公共的细长谷76分开的邻近的侧表面75以及鼻孔71的面向内的皮肤组织69，它们一起限定泄漏通道81的横截面敞开面积，该面积约在0.002平方英寸(0.013cm²)和0.003平方英寸(0.019cm²)之间，较佳地形成约0.0025平方英寸(0.016cm²)的泄漏通道81的横截面敞开面积。

头部72的尺寸做成便于将鼻插管12固定在病人鼻孔71内，同时，泄漏通道81防止在鼻插管12的放大头部72的外表面和病人鼻孔71的面向内的皮肤组织69之间形成一流体液密的密封，以便连续地允许任何供应到鼻腔的过多呼吸气体通过其间排出。如果在吸气过程中，需要病人呼吸附加空气，以超过当前由呼吸治疗系统40供应的呼吸气体的恒定流量，例如，在吸气过程中，由病人产生峰值的负压力时，则泄漏通道81还连续地允许室内空气向内流过其间。通过该结构布置，呼吸治疗系统40能够在呼气过程中在病人呼吸通道内产生足够阻力或背压，以使病人呼吸通道保持充分地打开和/或充气，而在每个吸气和呼气呼吸过程中病人不需要增加很多的体力。

正如行内所公知的，正常病人通常血中O₂浓度水平在94％和97％之间。全世界范围内折磨着许多人的一个主要呼吸问题是众所周知的睡眠呼吸暂停，例如，这样的一种情况：病人血中O₂浓度水平约为88％或不到。

根据本发明，呼吸治疗系统40能够容易地治疗中等和轻度的OSA，并还成功地医治好严重的OSA。在呼吸治疗系统40操作过程中，气源流量在全部治疗期间保持恒定。即，呼吸治疗系统40不会改变供应的呼吸气体的流量，因为系统的泄漏量的任何变化通常总发生在现有技术的装置和系统内。然而，供应呼吸气体的供应流量足以稀释和/或扩散开呼气过程中由病人呼出的CO₂，而在病人呼吸通道内仍保持足够的阻力或背压，使得支气管、气管、肺等在呼气过程中以及开始其后的吸气呼吸后全都保持足够地充气，由此便于从病人体内更完全地排出或排放废气或副产物气体，例如，CO₂，同时在吸气过程中病人仍保持相对低的呼吸体力。

呼吸治疗系统40通常以一定流量压力输送呼吸气体，该流量约在每分钟20和120升之间，最好约为每分钟50升，压力约在4至20cm高水柱压力。呼吸气体的如此的流动状态通常足以在病人呼吸通道内形成和保持足够的背压，这样在病人呼气过程中，呼吸通道保持足够地打开而不坍瘪。应该理解到，如果病人呼吸通道坍瘪，则如此的坍瘪趋于阻止完全地呼出CO₂和/或任何其它病人副产物气体，由此，使CO₂和/或任何其它病人副产物气体贮留在病人的呼吸通道内。根据本发明，由于病人的呼吸通道在呼气过程中基本上被阻止发生坍瘪和/或变得足够的堵塞，所以从病人的肺泡到鼻腔的正常的气体排出气道保持足够的打开，并在呼气过程中保持不受限制和/或不受阻，由此，从病人血流中流出传送到肺泡的任何CO₂和/或任何其它病人副产物气体，能够沿着该正常的气体排出气道流动并在呼气过程中由病人呼出。

由于本发明的输送率较高，例如，每分钟20至120升，所以在呼吸气体沿主呼吸气体供应管路16、辅助气体供应管路14、供应臂26和/或头部72供应到病人时，呼吸治疗系统40易于产生噪音。希望能设计出呼吸治疗系统40，将呼吸治疗系统40操作期间产生的噪音减小到小于50分贝左右的噪音水平，更佳地，将系统操作期间产生的噪音减小到接近约46分贝左右的噪音水平。为了达到如此的噪音降低，重要的是主呼吸气体供应管路16、辅助气体供应管路14、供应臂26和头部72全都沿着呼吸气体流动通道具有逐渐的弯头、过渡、扩展和收缩。即，所有的呼吸气体供应管路、导管、管子、输送管、通道、部件等必须避免任何的急剧的、锐角或直角的弯头、转弯或曲率，并还要避免气体供应管路、导管、管子、输送管、通道、部件等的任何急剧的扩展和收缩。

由于根据本发明的鼻插管12通常在病人睡眠的夜晚时使用，所以噪音的降低特别地重要。为了进一步降低噪音，从供应管路26到管形延伸部分30的过渡段可具有逐渐增加的尺寸，以使进入管形延伸部分30的呼吸气体有更加渐变的扩张，这还进一步有助于降低与传送到病人的呼吸气体有关的噪音。

为了进一步有助于向使用呼吸治疗系统40的病人提供舒适性，例如可沿着主呼吸气体供应管路16设置一个360°可转动的旋转头80(见图11)，以便于鼻插管组件10相对于呼吸治疗系统40的其余部分转动。旋转头80较佳的位置是紧靠主呼吸气体供应管路16与连接器18连接处的部位，该连接器18又连接到成对的辅助气体供应管路14。旋转头80的静止外壳84的第一端部分82包围主呼吸气体供应管路16远端或被接纳在主呼吸气体供应管路16远端的开口内。较佳地，静止外壳84的第一端部分82胶结、焊接或以其它方式固定地连接或附连到主呼吸气体供应管路16，以防止不留心从主呼吸气体供应管路16中脱出或断开。

可转动的旋转头80还包括可转动的外壳90，外壳90的第一端85被接纳在静止外壳84的第二端部分86内并包围该第二端86。可转动的外壳90的第二端部分89包围连接器18的开口或直接被接纳在连接器18的开口内。或者，主呼吸气体供应管路16的短的补充段(未示出)可使旋转头80与连接器18互连。介于可转动的外壳90的第一端部分和第二端部分之间的中间区域包括约为10至45度的小弯头88，最好约为20度左右。

可转动的外壳90的第一端85和静止外壳84的第二端部分86各具有合作的或匹配的部件，它们保持可转动的外壳90与第二端部分86永久的接合，例如，使用匹配的抵靠表面或某些其它传统的结构，同时仍允许这两个部件之间相对的转动。可转动的外壳90的第一端85包括一体的肩部92，而静止外壳84的第二端部分86包括一体的护罩94，护罩94带有合作的肩部96。流体液密的垫圈或密封件98嵌在两个肩部92、96之间而提供密封，该密封阻止任何治疗用的呼吸气体泄漏。护罩94包围垫圈或密封件98，以使外部环境对其损坏减到最小。卡配的锁定环99具有一突出部，该突出部与护罩94外表面上设置的环形凹陷接合，从而擒获地将可转动的外壳90保持在静止外壳84上，同时仍允许这两个部件之间的相对转动。

成对的辅助气体供应管路14连接到连接器18的相对端，而旋转头80允许鼻插管、成对的辅助气体供应管路14、连接器18和可转动的外壳90相对于静止外壳84、主呼吸气体供应管路16和呼吸治疗系统40的其余部分转动。可以认识到，对于连接器18可作出各种修改和改变，这为本技术领域内技术人员容易地认识到，而不会脱离本发明。如此的修改和改变被认为纳入在本发明的精神和范围之内。

现参照图12，描述用于测量病人吸气和呼气过程中鼻腔压力的诊断工具113，该工具特别适用于睡眠实验室。诊断工具113一般包括以上参照图9-10B所讨论的“大”或“小”鼻插管12，但略有修改。位于供应臂26各个突脊的突脊上的头部72支承一压力检测中空管或探头114，该探头114永久地固定到头部72，例如用胶水胶结或其它方式固定，或可调整地固定到头部，以便于调整压力检测中空管或探头114相对于呼吸气体排出出口32的露出长度。压力检测中空管或探头114较佳地通过头部72的后端壁进入，并沿着突脊78的一个底表面和会聚在该突脊78处的两个相邻侧表面75，通过并进入头部72的内部空间(见图12A)。压力检测中空管或探头114较佳地通过头部72的前端壁退出，并平行于供应臂26突脊的纵向轴线远离呼吸气体排出出口32延伸，在使用过程中比鼻插管其余部分更深地延伸入病人鼻腔内。压力检测中空管或探头114相对于呼吸气体排出出口32露出的长度，通常在0.280英寸(0.71cm)和0.670英寸(1.70cm)之间的范围内，而不管压力检测中空管或探头114是永久地固定还是相对于头部72可调整，更加较佳地，压力检测中空管或探头114相对于呼吸气体排出出口32露出的长度约为0.52英寸(1.32cm)。由于压力检测探头114的如此间距或定位，每个压力检测探头114合适地位于鼻腔内的要求位置处，以便更加可靠地探测鼻腔的压力读数。如果压力检测探头114的位置相对于呼吸气体排出出口32可调整，则这趋于进一步便于更可靠地探测鼻腔内的压力读数。

每一压力检测探头114的相对端都连接而将压力读数供应到单一公共的压力检测装置115(见图12)，该压力检测装置诸如由犹他州的盐湖城的科尔医疗技术公司(Korr Medical Technologies，Inc.)制造的传感器，商标名为RSS 100，或者是由纽约州奥格登斯堡市(Ogdensburg)的布莱本医疗公司(Braebon Medical Corporation)制造的手持式传感器。替代地，每一压力检测探头114的相对端可各连接到单独的压力检测装置115(见图12B)，用来测量病人各个鼻腔内的压力。较佳地，压力检测探头114的导管或管子的外直径在0.068英寸(0.173cm)和0.070英寸(0.178cm)之间左右，以使流过鼻插管组件10的头部72内的内部空间的呼吸气体流的中断减到最小。当压力检测探头114通过头部72时，一般地不中断或改变放大头部72的外表面和病人鼻孔71面向内的皮肤组织69之间接口的正常达到的泄漏量。

诊断工具113特别地适用于滴定方式测定和确定病人呼吸通道内要求的背压，以使呼吸通道在吸气和呼气过程中保持充分打开。应该认识到，由从公共细长谷76发散的各对邻近的侧表面75和鼻孔71的面向内的皮肤组织形成的泄漏通道81，通常因病人不同而不同，例如，某些病人的泄漏通道81大于或小于其它病人的泄漏通道81。此外，各个病人的呼吸通道、支气管、气管、肺、肺容量等也会变化很大。

在用滴定方式测定病人过程中，通常让病人睡觉并用诊断工具113进行监测，同时以第一流量将呼吸气体供应到病人。然后用压力检测探头114确定该第一呼吸气体流量下的病人鼻腔内的压力。根据确定的压力和探测到的病人呼吸特征，医务人员然后调整来自呼吸气体源23的流量，以改变(例如，增加或减小)供应到病人的呼吸气体的流量。对于呼吸气体流量的每个台阶形的增加或减小，医务人员继续监测病人鼻腔内产生的压力以及病人呼吸特征，直到医务人员确定一个最佳的呼吸气体流量，其达到病人呼吸通道内理想的背压，于是，病人呼吸适当，尤其是在病人睡眠时。

使用诊断工具113之后，病人对于呼吸通道内的压力有了一合理的良好的指示，它是病人适当呼吸所需要的，例如，医治睡眠呼吸暂停症。一旦用诊断工具113评价了病人，病人则可用类似尺寸的插管供应呼吸气体，或获得类似尺寸的插管以供病人使用。然后，病人可将这些类似尺寸的插管之一安装在他/她的呼吸治疗系统40上，并将呼吸气体流量调整到该先前确定的流量，这样，病人将在他/她的呼吸通道和肺内产生或形成足够的背压，由此，便于更完整的呼气，或将CO₂和/或含在肺内的任何其它病人的副产物气体呼出，并从血流中除去。应该认识到，诊断工具113不是仅限于CPAP应用中，而是也可用于各种呼吸和/或诊断应用中。

如果要求的话，呼吸治疗系统40可装备有钟100(在图13和13A中仅示意地示出)，用来显示病人使用呼吸治疗系统40的当前时间。如果需要的话，该钟可装备有闹铃，以在要求的醒来时间叫醒病人，从而在要求的治疗时间段后，终止呼吸气体的供应或治疗。此外，呼吸治疗系统40有一个盛水箱或容器102，其用来便于在将呼吸气体输送给病人之前对呼吸气体加湿，该盛水箱可装备有连接到指示器(图中未示出)的低水位传感器104，以向病人提供声音和/或视觉的表明容器102内的水位已很低的指示，而需要补水了。容器102还可装备有连接到指示器(图中未示出)的高水位传感器108，以向病人提供声音和/或视觉的表明容器102内的水位已超过呼吸治疗系统40有效操作所需要的水量的指示，为了更有效地操作呼吸治疗系统40，病人应除去一些水。最后，容器102可装备有传统的水加热器(未示出)，以便于加热容器内的水。然而，与加热容器102内水相关的一个问题是产生碳酸钙，碳酸钙会趋向于附着在容器102内表面上。这还可导致水加热器可能的碳酸钙的附着，由此，需要定期地对水加热器维护保养。由于上述各个特征都是传统的并在行内众所周知，因此不再提供有关这些问题的进一步详细的描述。

为了使加热的和加湿的呼吸气体进一步与周围环境隔绝，主呼吸气体供应管路16和/或辅助气体供应管路14可覆盖或包覆在塑料或波纹管或某些传统的隔热包裹材料112内，例如，10mm的波纹管112。图14和14A示意地示出包围或包裹在隔热包裹材料112内的主呼吸气体供应管路16，或可具有一个固定或嵌入在主呼吸气体供应管路16和/或辅助气体供应管路14内的加固构件。隔绝空气的囊盒111形成在主呼吸气体供应管路16外表面和隔热包裹材料112的面向内的表面之间。隔热包裹材料112有助于使呼吸气体与呼吸治疗系统40的外部环境隔绝，并帮助将呼吸气体的温度维持在基本上初始加热和供应的温度上，还将添加到呼吸气体的潮气沿着主呼吸气体供应管路16、连接器18、旋转器80、成对的辅助气体供应管路14和/或鼻导管内表面的凝结可能性降到最低。

如图15所示，滑动环或管路夹紧构件20包围辅助气体供应管路14，帮助将充分的张力施加至辅助气体供应管路14，以保持供应臂26的头部72合适地定位在病人鼻孔71内。较佳地，管路夹紧构件20在其两个相对端处具有张开的或扩大的嘴部120和122，但在中间部分124处有较小的尺寸，以便摩擦地与两个辅助气体供应管路14的外表面接合。中间部分124的尺寸与辅助气体供应管路14的外表面具有足够的过盈配合，以便可固定在沿着辅助气体供应管路14的任何调整的位置上。管路夹紧构件20的中间部分124和辅助气体供应管路14的外表面之间的摩擦过盈连接，将使管路夹紧构件20保持在其调整的位置上，同时张开的嘴部120、122允许辅助气体供应管路14远离管路夹紧构件20延伸，并相对于其自由地移动，而不造成任何急剧的弯头、扭绞或辅助气体供应管路14内的某些其它的障碍或限制。

本发明的一个重要方面涉及向病人提供可变流量的呼吸气体，同时还控制病人鼻孔71的面向内的皮肤69和各个供应臂的头部72的外表面之间跑逸掉的泄漏量。该结构导致在全部呼吸过程中病人的呼吸通道充分地被充气，于是，通道不趋于压缩、坍瘪或以其它方式阻碍病人相对自由的吸气或呼气的呼吸。

一旦辅助气体供应管路14和主呼吸气体供应管路16彼此连接，通常地，它们的总组合长度延伸一3英尺和50英尺之间或左右的组合长度，更加较佳地是约为7英尺的总组合长度。

供应的呼吸气体对病人提供必要的阻力，一旦要进行呼气呼吸，以使呼吸通道和肺保持充分地充气，因此，在病人呼气过程中没有坍瘪、压缩或其它关闭或阻碍相对自由的呼吸的倾向。

由于呼吸气体相对高的流量，呼吸气体趋于使病人鼻腔和呼吸通道干燥。如上所述，为了与此斗争，将呼吸气体充分地加湿到接近饱和，同时，仍避免添加的潮气沿主呼吸气体供应管路16、辅助气体供应管路14、旋转头80和/或连接器18的凝结。

在本发明的一种优选形式中，温度调节器(未示出)可邻近主呼吸气体供应管路16和成对辅助气体供应管路14连接处定位在连接器18或其附近，以刚好在呼吸气体分到两个流动路径并传输到鼻插管组件10之前，确定出呼吸气体的温度。这便于更加精确地控制输送到病人的呼吸气体的温度。

为了进一步帮助控制输送到病人的呼吸气体的温度和/或湿度，系统40可装备有传统的查找表，其具有储存在其中的对于不同温度的相对湿度，即，可以明白到，呼吸气体依赖于其温度可具有不同的相对湿度。然后，呼吸治疗系统40可利用该储存的温度和/或湿度信息，在系统操作过程中进一步优化控制供应的呼吸气体的湿度和温度。由于如此的查找表和其应用是传统的且为行内众所周知，因此不再提供有关其的进一步详细描述。

为了便于向呼吸气体添加水分，呼吸气体通过一逾越加湿器116(见图13B)，在加湿器116处，呼吸气体环绕一蜿蜒的或迷宫状的流动路径117，从入口118绕过多个挡板121和包封该逾越加湿器116外壁的面向内的表面流到出口119。当呼吸气体流过、越过和/或通过该逾越加湿器116时，呼吸气体被充分地加湿到要求的湿度。然而，与使用自来水相关的一个问题是，产生碳酸钙和/或其它化合物，它们趋于沿着挡板的表面附着在挡板121的表面上和/或容器内表面上，并还可导致碳酸钙和/或其它化合物在其上可能的附着。如果需要的话，如上所讨论的，容器可装备有高水位和低水位报警装置，以通报病人何时需要维护保养容器。

压缩机向容器供应呼吸气体，那里，呼吸气体接收足够量的水分，然后沿着含有加热丝的呼吸气体供应管路通过。加热丝沿着供应管路的长度延伸，并加热到要求的温度，例如，在27℃和32℃之间，以在加湿的呼吸气体传送到病人并被并病人吸入之前，减少加湿呼吸气体的凝结。加热丝的温度由控制器56控制，控制器56控制加热丝的温度以使呼吸气体被加热到要求的温度。如果必要的话，控制器可完全断开通向加热丝的电力，或如果加热丝由于产生过度热量而变得过热，则可断开电源，然后响起报警装置以通报病人或其它人员需要对加热丝进行维护。在呼吸气体通过加热丝之后，呼吸气体通常具有70％和95％之间的相对湿度，而最好是让呼吸气体具有85％的相对湿度。

就呼吸气体的加热而言，加热丝结构是首选的，因为它加热和冷却起来相对较快，由此，便于更加精确地控制供应到病人的呼吸气体的温度。

如果需要的话，呼吸治疗系统还可包括呼吸气体计量装置(未示出)，在呼吸气体系统运行过程中，计量装置便于节约使用呼吸气体。即，呼吸气体计量装置会在短时间段内中断流向病人的恒定流量的呼吸气体，例如在病人在吸气或呼气时之间的时间段，以便节约使用呼吸气体。由于如此的在短时间段内中断流向病人的恒定流量的呼吸气体的呼吸气体计量装置是传统的且为行内公知的，所以不再提供有关其的进一步详细的讨论。

下面考虑本发明呼吸治疗系统40和鼻插管组件10的还有其它替代的实施例和实施形式。图16A和16B是插管组件126的实施例的示意图，其提供改进的与病人面部轮廓的配合，以及改进的将插管组件126支承在相对于病人头部、脸部和鼻通道的理想位置的机构。

如图16A和16B所示，插管组件126总体上类似于先前参照图1、2、9、9A、9B、9C、10、10A和10B所述的插管组件10。如图所示，鼻插管组件126包括鼻插管128、一对连接到插管128的鼻插管臂132的呼吸气体供应管路130、主呼吸气体供应管路134、用于将每个呼吸气体供应管路130连接到主呼吸气体供应管路134的连接器136，以及便于将主呼吸气体供应管路134的第二端连接到加压的呼吸或呼吸气体源140的端部连接器138。鼻插管臂132和辅助的呼吸气体供应管路源140之间的连接可由任何合适的方法或装置来实现，该连接可以是可释放的或是永久的。例如，根据一个实施例，鼻插管臂132贴合地被接纳和匹配在呼吸气体供应管路130端部内，可以通过摩擦配合、溶剂粘结、粘结剂粘结、超声波焊接等方法来维持它们的连接。

如上所述以及如下面将进一步讨论的，鼻插管128通常是一体的构件，其可用任何合适的模制工艺制造，例如，浸渍模塑工艺。用于插管形成的浸渍模塑工艺的实例包括美国专利申请系列09/754,471和09/883,843中所描述的工艺(两个专利的题目都是“Method to Produce Nasal and Oral Cannula Breathing Detection Devices(生产鼻和口插管呼吸探测装置的方法)”)，本文以参见方式引入其全部内容。鼻插管128的成分较佳地是热塑性的成分，诸如聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯、软乳胶或其它高度易弯曲或柔软的材料。

如图16A和17所示，例如，鼻插管128包括狭窄或短长度的中心桥构件142，其使鼻插管臂132彼此间距开，桥构件142的两个相对平行侧一体地连接到鼻插管臂132或形成为鼻插管臂132的一体部分。桥构件142形成一内部桥流动通道144，该通道144提供间距开的鼻插管臂132之间的互连的气体流动路径，这样，通常操作桥流动通道144来平衡从鼻插管臂132到两个鼻通道146的气体流动，如果鼻通道146中的一个或另一个由于某种原因而变得局部地或完全地堵塞或受限制，则提供从鼻插管臂132到病人鼻通道的交替的流动路径。

进一步考虑鼻插管臂132的形状和结构，如图17所示以及如先前的图9、9A、9B和9C所示，每个鼻插管臂132的每个管形延伸部分30的叉端包括放大的头部72，其包含位于其端表面的呼吸气体排放出口32。头部72较佳地具有稍许椭圆形的横截面形状(见图10-10B)，其便于头部72插入和取出以及头部72固定在病人相应的鼻孔内。当头部72被接纳在相应鼻孔内时，椭圆形头部的最大直径可以稍许被压缩，头部72的如此稍许压缩导致改进头部72在病人鼻孔内的固定，病人不会有任何不舒服感。或者，头部72的直径可以基本上呈圆柱形的形状。

如上所述，至少一个且最好是多个等距离间隔开的细长通道、槽、狭缝、沟槽或凹槽74形成在头部72的外表面内并沿外表面延伸。这些细长通道、槽、狭缝、沟槽或凹槽74中的每一个基本上平行于管形延伸部分30的纵向轴线但与其间距开地延伸，以便于从鼻腔排出过多供应的呼吸气体。再者，每个细长通道、槽、狭缝、沟槽或凹槽74通常由从公共细长谷76朝向成对的邻近细长突脊78发散的一对邻近侧表面75来限定。如以上参照图9、9A、9B和9C和图10、10A和10B所述，以及关于本发明的较大和较小示范实施例的描述，头部72的尺寸可根据任何特殊使用和/或病人的要求变化。本技术领域内的技术人员还将认识到，有关细长通道、槽、狭缝、沟槽或凹槽74的数量、形状、深度、宽度、尺寸、总体形状和结构、横截面泄漏面积等以及泄漏通道81的许多变体，根据特殊的应用将容易地被本技术领域内的技术人员所认识。有鉴于此，这里不再提供有关放大头部72、侧表面75、谷76、细长突脊78和/或泄漏通道81的如此变体和/或改型，但如此许多变体都被认为是纳入本发明的精神和范围之内的。

如本文前面所讨论的，头部72的尺寸适于促使将鼻插管128可靠地固定在病人鼻孔71内，同时，泄漏通道81防止在鼻插管128的放大头部72的外表面和病人鼻孔71的面向内皮肤组织69之间形成流体液密的密封。为此原因，并一般地根据本发明，当鼻插管128的突脊被接纳在病人鼻子73的相应鼻孔71内时，鼻插管128的细长谷76具有尺寸略比病人鼻孔71的周界开口小的直径，以便形成多个沿圆周间距开的泄漏通道81。该功能性结构由此继续允许过多的呼吸气体供应到鼻腔，以便通过其中排出和排到病人鼻孔71之外。由于该结构，使得呼吸治疗系统40能够在吸气和呼气过程中在病人呼吸通道内产生足够的阻力或背压，于是，病人呼吸通道保持充分地打开和/或充气，而在各个吸气和呼气的呼吸过程中，不需要显著地增加病人所需要的体力。

接下来，考虑该实施例的呼吸气体供应管路130的结构和构造，如上所述，鼻插管臂132通过呼吸气体供应管路130连接到呼吸气体源140。在前述实施例中，呼吸气体供应管路130从各个鼻插管臂132起，横贯对应的脸颊向上和向外地通过，围绕病人耳朵并返回到病人下巴下方的一点，其中，呼吸气体供应管路130连接到公共的供应管路134，其连接到呼吸气体源140。然而，由于呼吸气体供应管路130的重量和相对的刚度以及插管组件126和呼吸气体供应管路130的支承造成的对耳朵的压力，该结构有时可能对病人造成不适或刺激。此外，通过在耳朵上和其周围环绕呼吸气体供应管路130而将呼吸气体供应管路130、连接器136和插管组件126固定就位的方法，不能提供必要的可靠性，尤其是当病人移动他/她的头或身体时或当病人头或身体被医务人员移动时。

然而，通过提供重量较轻、更加柔性和更加可靠定位插管组件126和气体供应管路130，图18A-18E所示的本发明的实施例基本上缓和或消除了这些问题。在此实施例中，如图18A-18E所示，各鼻插管臂132的大致水平部分较佳地稍短于前述的实施例，于是，气体供应管路130和对应的鼻插管臂132之间的连接接口148，比鼻插管组件126的前述实施例相对更靠近病人脸和鼻子的中线定位。在所示实例中，各个连接接口148通常地位于对应的鼻和嘴之间和嘴外边缘处或刚好最外边缘外面。鼻插管臂132通常在机械上比气体供应管路130更刚，鼻插管臂132的如此缩短允许气体供应管路130具有这样一个曲率，其开始时更靠近病人鼻子的中线，由此，允许使气体供应管路130走向的柔性增加。

如图18B所示，并参照图1和2的实例以作比较，每个气体供应管路130具有第一部分130A，其从连接接口148向外和向上呈弧形，以便循着颊的表面沿着颧骨下面的路径到大致外眼角下面区域的第一点130B。从第一点起，各气体供应管路130具有第二部分130C，其沿着颊表面向下和向内呈弧形，并沿着外眼角和耳朵之间的下颌的轮廓到第二点130D。从该第二点130D起，该气体供应管路130具有第三部分130E，其在下颌的轮廓下面向内呈弧形，沿着喉一侧到下巴下方的第三点130F并靠近脸的中线。相对的气体供应管路130是与此气体供应管路130成镜面对称，其第三点130F也在下巴下方并靠近脸的中线。两个气体供应管路130然后各具有第四部分130G，它们朝向彼此一起呈弧形并向下到连接器136，连接器136将两个气体供应管路130连接到公共的气体供应管路134。

因此，可以看到，根据本实施例，气体供应管路130形成两个平面边缘的轮廓，每一平面对病人脸的各侧，并连接在两个鼻插管臂132之间，其中，形成平面边缘的轮廓线更紧密地循着和符合于病人脸的轮廓。由气体供应管路形成的结构由此符合于病人面部轮廓，略像配合面罩形式的外边缘，由此，更有效地将自身支承在病人脸上，并将插管组件126的一部分重量更均匀地分布在病人脸的轮廓上。该结构由此更加可靠地被病人脸支承并固定到脸上，且病人佩戴起来更加舒服。

在此方面，必须进一步注意到，桥构件142的壁厚类似地减小，以进一步减小插管组件126的重量，并提供在由气体供应管路130形成的两个平面之间连接区域内更大的柔性，由此，允许插管组件更靠近地、更舒服地和支承地且更可靠地配合在病人脸的轮廓上。

如图18A和18B所示，气体供应管路130不环绕和围绕病人耳朵来形成将气体供应管路130和插管组件126固定到病人脸上的环。相反，插管组件126的本实施例包括右和左附连带或环150，其中，每个附连带或环150包括附连带或环150A、固定端的紧固件150B和可调整的紧固件150C。如图所示，各个附连带或环150A的一端通过固定端紧固件150B附连到相应的气体供应管路130，在示范实施例中，该固定端紧固件150B安装在气体供应管路130的端部上，邻近于该气体供应管路130的连接接口148。每个可调整的环150A的相对端与相应的可调整紧固件150C可调整地接合，允许调整附连带或环150A在固定端紧固件150B和可调整紧固件150C之间的长度。如图所示，各个可调整的环150A的可调整紧固件150C固定到另一气体供应管路130的沿着该另一气体供应管路130的第三部分130E的某一点处，即，沿着气体供应管路130的该部分，其在下颌的轮廓下方向内呈弧形，并沿着喉侧前进到下巴下面的某一点。

因此，将会看到，本实施例的右和左附连带或环150布置成横贯病人头的后部并呈X构造，由此，每个附连带或环150锚固在插管组件126的相对侧上。其结果，插管组件126、气体供应管路130和系统其它元件之间的附连比在病人耳朵周围简单地环绕气体供应管路130所获得的附连更牢靠。还应指出的是，该固定结构通常不拖拉在病人耳朵上，并更均匀地把固定插管组件126和气体供应管路130的压力分布在病人头部上，由此，向病人提供更大的舒适性。还应该指出的是，附连带或环150的交叉和每个附连带或环150可单独地调整其长度的事实，允许附连带或环150呈非对称的长度，这样可被要求适应其它的需要，例如，敷裹。

根据附连带或环150的一个实施例，可调整的环150A的横截面呈大致的圆形或椭圆形，并可以是中空的或实心的以及弹性的或非弹性的。固定端紧固件150B通常是中空、圆柱形或椭圆形横截面，并可附连到气体供应管路130，例如附连到连接接口148，或可形成或模制成这些元件的一体部分。可调整紧固件150C同样具有大致圆形或椭圆形的横截面，且其全部长度是中空的，这样，可调整的环150A可插入和通过可调整紧固件150C以达到理想的调整长度，选择通过可调整紧固件150C的开口内直径和可调整的环150A的外直径，以提供可靠地固定可调整的环150A的摩擦配合，同时仍允许容易地调整可调整的环150A的长度。再者，可调整紧固件150C可附连到气体供应管路130，或可形成或模制成气体供应管路130的一体部分，且固定端紧固件150B和可调整紧固件150C沿气体供应管路130的位置可从所示位置反过来。

最后，可调整的带或环150A、固定端紧固件150B和可调整紧固件150C例如可包括热塑性成分，诸如聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯、软乳胶或其它高度柔性或可弯曲的材料。此外，附连带或环150还可包括大致X形的交叉连接器150D，其可包括两个在交叉中点处彼此附连的中空管，以使两个可调整的环150A可通过交叉连接器150D并可单独地被调整，彼此之间没有任何干扰。正如一般地所示，交叉连接器150D定位在这样的区域内，其中两个可调整的带或环150A交叉在病人头的后部上，并起作固定两个可调整的环150A的作用，使其彼此呈固定的几何形状，由此，进一步通过该结构达到改进的舒适度和可靠性。

下面考虑气体供应管路130的详细结构，从以上描述中显然可知，气体供应管路130的结构和功能特征是提供本发明益处的重要的因素。如上所讨论，这些益处例如包括：提高鼻插管128和其相关的供应管路安装在病人身上的可靠性，给病人更大的舒适性，增大的更容易流向病人的气体流，以及对病人脸部大小和构造的更大范围的适应性，例如，插管组件126能容易地适应儿童和成人病人以及年轻成人、圆脸的病人、瘦削脸的病人、脸介于两者之间的病人等。

根据本发明的改进的气体供应管路130的实施例显示在图18A-18E中。尤其如图18C、18D和18E所示，气体供应管路130包括外直径大致类似于传统气体供应管路直径的管子，但流动通道内的直径通常比现有技术的设计有所增加，以提供更多通过其间的呼吸气体流，而与气体供应管路130有更小的流动阻力。根据本发明的气体供应管路130具有的外直径约在0.65英寸和0.20英寸之间，内直径约在0.15英寸和0.050英寸之间。气体供应管路130通常由例如聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯、软乳胶或其它高度柔性或可弯曲的材料制成，并具有用于所要用途的合适的化学成分。

除了增加气体供应管路130的内部气体流动容量和较之于传统气体供应管路重量较轻之外，气体供应管路130壁厚的减薄允许气体供应管路130更加柔性和有延展性，由此允许气体供应管路130更加容易和紧密地跟从和符合于病人脸的轮廓，由此导致用于病人的鼻插管126的更好、更可靠和更舒服的配合。然而，应该认识到，当供应管路被操纵或弯曲而紧密地跟从病人脸的轮廓时，或当外力或压力施加到管路上时，例如，当病人转动他/她头使得一个脸颊将气体供应管路130夹在或压在枕头或床垫上时，气体供应管路130的减小的壁厚本身就会导致气体供应管路130更倾向变得更容易扭绞、弄平、压缩或其它方式变形。

为了减少这种情况发生或降低到最低，如图18D和18E清楚地所示，气体供应管路130包括连续细长的、连续弹簧状的螺旋形加强构件或弹簧130R，螺旋形加强构件或弹簧基本上沿着供应管路的全长螺旋在气体供应管路130侧壁内螺旋。螺旋形加强构件或弹簧130R可以用各种不同材料制造，诸如钢、铜、黄铜、不锈钢、铁。正如本技术领域内技术人员将会理解到的，螺旋形加强构件或弹簧130R的构造将提供增加的阻力和支承来抵抗气体供应管路130的侧向或横截面的变形，诸如沿着气体供应管路130的弯头部位处的扭结。同时，螺旋形加强构件或弹簧130R不会与气体供应管路130的纵向柔度干扰，由此允许气体供应管路130自由地符合和跟从相对急促的弯头和弧度。在这一点上，较佳地是，螺旋形加强构件或弹簧130R的材料应有足够的柔性，以使气体供应管路130不管呈什么形状或构造都使管路弯曲或成形为一定的形状，使得气体供应管路130可紧密地跟从病人脸的要求的轮廓和下巴轮廓线。

因此，应该认识到，可延展的螺旋形加强构件130R和形成气体供应管路130壁的柔性管的组合，对于以上讨论的目的是互相支持的。即，如图18D和18E所示，螺旋形加强构件130R基本上嵌入气体供应管路130的壁或可能凹进气体供应管路130内表面内形成的螺旋形槽内或进入到该螺旋形槽中。如此的螺旋形槽将有助于在使用过程中防止螺旋形加强构件130R沿气体供应管路130的纵向轴线移动、滑动或扭曲。同时，螺旋形加强构件130R不管是嵌入在沿气体供应管路130内表面的螺旋形槽内还是凹入在该螺旋形槽内，都加强气体供应管路130的侧壁，防止侧向或横截面的变形。应该认识到，气体供应管路的横截面内部流动区域可以不是圆形的(见图18D)。

较佳地，气体供应管路的各个截面具有沿着气体供应管路长度延伸的内部加热元件或加热丝，或是合适地绝热来维持加热和加湿气体的温度，当气体沿着气体供应管路流动时，尽可能减小加热气体内所含湿气的任何冷凝。

最后，如图19A和19B所示，本发明还包括一改进的气体流动传感器152，该传感器包括传感器元件152S和传感器控制器152C。传感器元件152S包括位于沿气体供应管路130的气体流动路径内的单个电热调节器。传感器控制器152C又包括驱动电路152D，其通过电热调节器提供可控制的电流，该电热调节器包括传感器元件152S、用于测量传感器元件152S的电阻从而测量电热调节器温度的测量电路152M，以及开关电路152X，该开关电路152X在可控制的工作循环中将驱动电路152D和测量电路152M交替地连接到传感器元件152S。

气体流动传感器152操作的基本模式在于，根据其工作循环率和工作循环相位或脉冲宽度由开关电路152X确定的工作循环，开关电路152X将驱动电路152D和测量电路152M交替地连接到传感器元件152S。当驱动电路152D连接到传感器电路152S时，在对应于开关电路152X工作循环的相位或脉冲宽度期间，驱动电路152D以已知的水平和已知的时间段驱动电流脉冲通过形成传感器元件152S的电热调节器，由此将电热调节器加热到已知温度，这样，电热调节器具有相应的已知电阻。然而，流过传感器元件152S的电热调节器的气体流会以由气体流确定的速率从电热调节器中带走热量，因此与气流量成正比地降低电热调节器的温度和电阻。当测量电路152M连接到传感器元件152S时，在对应于开关电路152X工作循环的相位或脉冲宽度期间，测量电路152M将通过测量形成传感器元件152S的电热调节器的电阻来确定气流量。

在气体流动传感器152的一个实施形式中，开关电路152X的工作循环率和工作循环相位或脉冲宽度，以及由驱动电路152D供应的电流都由反馈机构控制。在此实施形式中，在开关电路152X的驱动电路152D脉冲期间，电能和由此驱动到电热调节器的热量被控制而与其余工作循环期间从电热调节器中排出的热量相平衡，其余的工作循环包括测量相位，以使电热调节器的温度和由此的电阻保持恒定不变。经验已经表明，当在该模式中操作时，开关电路152X工作循环的加热脉冲相位的宽度几乎线性地正比于流过传感器元件152S的电热调节器的气体质量流量。

本技术领域内的技术人员将会认识到，传感器元件152S不需实体地直接位于传感器控制器附近，只要在技术人员所理解的电路设计的合理限度之内就可。还应该理解到，形成传感器元件152S的电热调节器实体上可以相对较小，以使传感器元件152S可位于呼吸治疗系统40的可能宽范围内的任何部位处，根据要在哪里测量气体流而定，示范的可能部位显示在图19B中。

进一步详细地考虑本发明的实施例和实施方式，这里描述了本发明向病人供应呼吸气体的流量，该流量足以(a)稀释和/或扩散呼气过程中由病人呼出过程中的CO₂，以及(b)保持病人呼吸通道内的背压，该背压保持病人呼吸通道充气。如上所述，本发明的系统和鼻插管由此便于从病人中更完全地排出或呼出废气或副产物气体，同时在吸气和呼气过程中病人仍保持相对低的呼吸体力。根据本发明，通过在病人呼吸通道内形成足够的背压来实现这些目的，背压是由通过鼻插管低的阻力的呼吸气体的流动造成的，特别是在呼吸循环的呼气阶段期间。

如上所述，通过鼻插管的流动阻力是由形成在鼻插管头部外表面和病人鼻通道的匹配的内皮肤之间的泄露通道确定和控制的，泄漏通道允许病人内呼吸通道与病人外部环境连通。背压是气体流量和泄露通道阻力的直接函数，这样，对于给定的泄露通道阻力，背压是气体流量的直接函数，对于给定的气体流量，背压是泄露通道阻力的直接函数。因此，根据本发明，选择泄漏通道的尺寸和气体流量，以在病人呼吸通道内保持足够的正背压，这样，在全部的呼吸循环过程中，尤其是在呼气过程中，病人的呼吸通道总是保持充分地充气。

如以上参照图6、7和20所讨论的，本发明的呼吸治疗系统40将呼吸气体从源头23供应到保持呼吸气体要求流量的气体流动形成/测量机构44，通过呼吸治疗系统40供应到鼻插管组件10并供应到病人上呼吸系统内。还有，如上所述，选择流量来允许病人肺自由地吸入呼吸气体，并向病人提供足够的呼吸气体源，无需为了提供病人肺内理想的过压而使用面罩来覆盖病人嘴和鼻-鼻插管只需与病人鼻子通道连通就可。

例如，前述用于形成理想的呼吸气体流量的气体流动形成/测量机构44可以是压缩机、风扇、泵、鼓风机或行内告知的某些其它传统的装置。气体流动形成/测量机构44通常以每分钟约20至120升的呼吸气体流量供应呼吸气体，较佳地约为每分钟50升，压力是4和20cm之间的水柱高。气体流量由控制器56控制，该控制器控制呼吸治疗系统40的流动参数，即，监测使用者所选择的理想气体流动或如先前描述的斜坡或斜坡函数所要求的。在本发明的一个实施形式中，控制器56提供调整，以在约5分钟至30分钟的时间段内改变呼吸气体的流量，呼吸气体流量每分钟约20至120升，较佳地约为每分钟50升，以使病人能适应根据斜坡函数的要求的流量，其可用于初始的“冷”启动以及“热”中断的睡眠启动。

在如上所述的本发明第一实施例中，控制器56保持以恒定水平通过呼吸循环的呼气和吸气阶段的气体供应流量。因此，在本发明的该第一实施例中，因为流到病人的气体流动是恒定的，所以流出病人呼吸通道并通过泄漏通道的气体流量将包括相对恒定的平均分量和可变分量，平均分量由提供给病人但超过病人呼吸要求的过量气体组成，而可变分量是由病人吸气和呼气所形成的。

由此，通过泄漏通道向外流动的气体流动的可变分量在呼气过程中增加，而在吸气过程可变分量减小但仍保持略微的正压。因为要求在病人呼吸通道内始终存在正向背压，所以，必须存在通过病人全部呼吸循环的供应到病人的恒定过量气体，这样，在所有时间内总有通过泄漏通道跑逸出来的正向流动或体积的过量气体，由此，确保病人呼吸通道在所有时间内有正向的背压。因此，供应到病人气体流量的恒定分量必须是这样的一个体积，其超过由于病人呼吸而引起的可变分量的最大负漂移，使得总有纯正向体积的气体流动流入病人的呼吸系统内。如果满足该条件，则就有通过泄漏通道的气体的正向向外气体流动，以及在呼吸循环的所有阶段中的正向背压，包括呼气和吸气的阶段在内。

在一替代实施例中，流向病人的气体流量不是恒定的，但相反通常与病人的呼吸循环同步地进行调制，以将背压保持在大致恒定的水平上，即，病人呼吸通道内的压力相对于外部室内空气压力大致处于恒定的正压差，不会随病人吸气和呼气的呼吸循环而显著地变化。然而，在调制气体流动的实施例中，较佳地是，由于气体流动源140的设计和构造中，出于技术和经济上的考虑，从源头140流到供应管路134的气体流动保持在基本上恒定的流动体积。因此，如图20所示的本发明实施例包括位于供应管路134内或插入在供应管路134和鼻插管组件126之间或位于鼻插管组件128本身内的流动调节机构154，用来根据需要调制供应到鼻插管128的头部72的气体流动，以保持鼻插管128的头部72的排放端30区域内相对恒定的压力。

在继续详细讨论流动调节机构154可能的实施形式之前，必须指出的是，由于在呼吸循环过程中病人呼吸系统阻力在变化，气体压力的任何波动将在离鼻插管128的头部72的气体供应管路以下的一定距离处被探测到。然而，还必须指出的是，气体供应管路内压力变化的大小和精确地反映病人呼吸通道内状态的程度，将明显地随离头部72的探测距离的增加而减小，这又影响了流动调节机构154的设计和实施。

在第一实施形式中，流动调节机构154可以是在线的流动调节机构，其通常包括在线的流动调节阀156V和流动调节传感器156S。流动调节阀156V在呼吸循环中通过提供变化的气体流动阻力来调节流向鼻插管组件126的气体流动，该气体流动阻力正比于病人呼吸系统的气体流动阻力，即，使流入鼻插管128的气体体积反比于病人系统的流动阻力。流入鼻插管128的气体体积与病人系统的流动阻力之间的反比关系，导致病人系统内在鼻插管128的头部72的排放/上端处相对恒定的压力。

在在线调节方法中，病人呼吸通道在呼吸循环过程中呈现的变化阻力，以及生成的压力波动，有效地在鼻插管128和在线流动调节阀156V的“上游”移动，即，在供应管路134和源头140的方向上。相反，从在线流动调节阀156V到鼻插管128的气体流动体积(即，流动调节阀156V的“下游”)的变化反比于病人呼吸通道呈现的变化的流动阻力，于是，在鼻插管128的头部72处有一有效的恒定气体压力。

在线流动调节阀156V例如可实施为随动阀或某些其它传统的减压或调节阀，例如，传感器156S可以是位于连接器136和鼻插管128或头部72之间的压力传感器，并较佳地位于头部72处或足够靠近头部72。

在在线流动调节机构154的替代实施形式中，如上所述，传感器156S的功能可由气体流动传感器152来执行，其测量气体流动的体积而不是气体压力。根据该实施形式，传感器元件152S例如放置在鼻插管128的头部72内，以感测流过鼻插管128并流入病人呼吸系统内的气体体积。然后，流动调节机构154将响应于气体流动测量值，通过调整流动调节阀156V的流动阻力，即，流动到鼻插管128的气体体积，在由于吸气和呼气引起的呼吸系统内的内压的全部变动过程中，维持流入到鼻插管128内的正向气体流的预定的水平。由此，呼吸系统内压在全部的呼吸循环中变化，但相对于室内环境压力继续为正向。

在另一替代实施形式中，流动调节机构154的阀可以是流动通气阀158V，其不是呈现气体到鼻插管128的流动中的变化的阻力，而是控制供应到鼻插管128的气体流动，供应气体的一部分作为流动到周围环境内的过多气体排出。如上所述，流动通气阀158V具有调节的通道158P，其从气体供应管路134或从连接器136和鼻插管128之间的气体流动路径上的某一点连接出来，从而透气到室内环境压力。通过流动通气阀158V的气体流动体积，即，允许通过流动通气阀158V排气的气体体积，再次受压力传感器或气体流动传感器元件152S控制，控制方式已在上文中讨论过。

由于在以上描述的呼吸治疗系统中可作出某些变化而不会脱离这里所述的本发明的精神和范围，所以，以上描述或附图中所示的所有主题内容应被诠释为仅是说明本发明概念的各种实例，不应看作是对本发明的限制。

Claims (37)

1.一种对病人提供呼吸气体的鼻插管，所述鼻插管包括：

一对供应管路，每个供应管路具有位于其一端的头部，所述头部带有用来排放呼吸气体的排放开口，成对供应管路中的每个供应管路的相对端连接到呼吸气体源；

中央桥构件，所述中央桥构件具有足够短的轴向长度，跨越基本上不超过病人人中的宽度，邻近于所述头部定位以彼此一体地连接到所述供应管路；以及

每个头部的尺寸设计成贴合地接纳和固定在病人其中一个鼻腔内，同时在病人的面向内的鼻腔皮肤一部分和所述头部的外表面一部分之间形成足够的泄漏通道，从而便于通过所述泄漏通道排出供应到病人的过多的呼吸气体；

其中，所述桥构件在其中限定内部流动通道，该内部流动通道提供互连的气体流动路径，其间通常进行操作来平衡从成对供应管路到成对头部的气体流动，并在使用过程中，在其中一个头部变得部分地或全部地堵塞或受限制的情况下提供交替的流动。

2.如权利要求1所述的鼻插管，其特征在于，每个气体供应管路一旦附连到使用中的病人身上，在离开病人鼻腔后通常沿着病人脸颊在下巴下面靠近病人脸的中线通过，一对可调整的带附连到所述气体供应管路，并围绕病人头部通过，以便于将所述鼻插管固定在病人的头部。

3.如权利要求1所述的鼻插管，其特征在于，元件位于所述气体供应管路内，并沿着气体流动路径，所述元件连接到控制器，该控制器控制通向加热流过所述气体供应管路的气体的元件的电力，并测量流过所述气体供应管路的气体温度。

4.如权利要求1所述的鼻插管，其特征在于，所述气体供应管路各包括螺旋形的加强构件，所述螺旋形的加强构件有助于加强所述气体供应管路的侧壁。

5.如权利要求1所述的鼻插管，其特征在于，所述头部的外表面具有多个形成在其中的细长槽，用来在其中部分地限定多个泄漏通道，以便于排出任何过多的呼吸气体和吸入病人所需要的任何室内空气。

6.如权利要求5所述的鼻插管，其特征在于，所述头部的所述外表面具有形成在其中的6个和8个之间的细长槽，它们围绕所述头部的圆周等距离地间隔，每个所述细长槽部分地限定所述头部内的一个泄漏通道，以便于排出任何过多的呼吸气体和吸入病人所需要的任何室内空气。

7.如权利要求5所述的鼻插管，其特征在于，所述多个细长槽各由一对邻近的平面侧表面形成，所述侧表面从公共的细长谷朝向一对间距开的但邻近的细长突脊发散，以便部分地限定多个泄漏通道中的一个泄漏通道。

8.如权利要求5所述的鼻插管，其特征在于，每个泄漏通道具有的横截面敞开面积约在0.002平方英寸(0.013cm2)和0.0055平方英寸(0.035cm2)之间；每个头部具有的最大宽度尺寸约在0.345英寸(0.88cm)和约0.70英寸(1.8cm)之间，长度约在0.30英寸(0.76cm)和约0.60英寸(1.5cm)之间。

9.如权利要求1所述的鼻插管，其特征在于，所述中心桥构件对齐彼此平行的成对的供应管路，以便于将由成对供应管路承载的所述头部插入病人鼻孔内。

10.如权利要求1所述的鼻插管，其特征在于，所述鼻插管由柔性材料制成；而每个供应管路的第二端彼此远离地弯曲，并呈弧形而大致地符合于病人脸的曲率。

11.如权利要求10所述的鼻插管，其特征在于，每个供应管路的第二端连接到辅助呼吸气体供应管路，每个供应管路的至少第二端具有足够的刚度，以在病人佩戴所述鼻插管时，推压与其连接的附连的辅助呼吸气体供应管路通过病人颧骨区域下方。

12.一种对病人提供呼吸气体的鼻插管组件，所述鼻插管组件包括：

一对供应管路，每个供应管路具有位于其一端的头部，所述头部带有用来排放呼吸气体的排放开口，成对供应管路中的每个供应管路的相对端连接到辅助呼吸气体供应管路；以及每个辅助呼吸气体供应管路的远端与将呼吸气体供应到病人的呼吸气体源连接；

中心桥构件，所述中心桥构件邻近于所述头部定位，以彼此一体地连接到所述供应管路；以及

每个头部的尺寸设计成贴合地接纳和固定在病人其中一个鼻腔内，同时在病人面向内的鼻腔皮肤的一部分和所述头部的外表面的一部分之间形成足够的泄漏通道，以便于通过所述泄漏通道排放出供应到病人的过多的呼吸气体；

其中，所述桥构件在其中限定内部流动通道，该内部流动通道提供互连的气体流动路径，其间通常进行操作来平衡从成对供应管路到成对头部的气体流动，在使用过程中，在其中一个头部变得局部地或完全地堵塞或受限制的情况下，提供交替的流动。

13.如权利要求12所述的鼻插管，其特征在于，每个气体供应管路一旦附连到使用中的病人身上，在离开病人鼻腔后通常沿着病人脸颊在下巴下面靠近病人脸的中线通过，一对可调整的带附连到所述气体供应管路，并围绕病人头部通过，以便于将所述鼻插管固定在病人的头部。

14.如权利要求12所述的鼻插管，其特征在于，元件位于所述气体供应管路内，并沿着气体流动路径，所述元件连接到控制器，该控制器控制通向加热流过所述气体供应管路的气体的元件的电力，并测量流过所述气体供应管路的气体温度。

15.如权利要求12所述的鼻插管，其特征在于，所述气体供应管路各包括螺旋形的加强构件，所述螺旋形的加强构件有助于加强所述气体供应管路的侧壁。

16.如权利要求12所述的鼻插管组件，其特征在于，所述头部的外表面具有形成在其中的多个细长槽，用来在其中部分地限定多个泄漏通道，以便于排出任何过多的呼吸气体和吸入病人所需要的任何室内空气；以及所述头部的所述外表面具有形成在其中的6个和8个之间的细长槽，它们围绕所述头部的圆周等距离地间隔，每个所述细长槽部分地限定所述头部内的一个泄漏通道，以便于排出任何过多的呼吸气体和吸入病人所需要的任何室内空气。

17.如权利要求12所述的鼻插管组件，其特征在于，所述多个细长槽各由一对邻近的平面侧表面形成，所述侧表面从公共的细长谷朝向一对间距开的但邻近的细长突脊发散，以便部分地限定多个泄漏通道中的一个泄漏通道。

18.如权利要求12所述的鼻插管组件，其特征在于，每个泄漏通道具有的横截面敞开面积约在0.002平方英寸(0.013cm2)和0.0055平方英寸(0.035cm2)之间。

19.如权利要求12所述的鼻插管组件，其特征在于，每个头部具有的最大宽度尺寸约在0.345英寸(0.88cm)和约0.70英寸(1.8cm)之间，长度约在0.30英寸(0.76cm)和约0.60英寸(1.5cm)之间。

20.如权利要求14所述的鼻插管组件，其特征在于，所述鼻插管由柔性材料制成；而每个供应管路的第二端彼此远离地弯曲，并呈弧形而大致地符合于病人脸的曲率。

21.如权利要求20所述的鼻插管组件，其特征在于，每个供应管路的第二端连接到辅助呼吸气体供应管路，每个供应管路的至少第二端具有足够的刚度，以在病人佩戴所述鼻插管时，推压与其连接的附连的辅助呼吸气体供应管路通过病人颧骨区域下方。

22.一种通过鼻插管对病人提供呼吸气体的呼吸治疗系统，所述呼吸治疗系统包括：

用于向病人供应呼吸气体的呼吸气体源；

连接到所述呼吸气体源的鼻插管，用来接纳呼吸气体并向病人鼻孔供应呼吸气体；

所述鼻插管包括：

一对供应管路，每个供应管路具有位于其一端的头部，所述头部带有用来排放呼吸气体的排放开口，成对供应管路中的每个供应管路的相对端连接到辅助呼吸气体供应管路；以及每个辅助呼吸气体供应管路的远端与将呼吸气体供应到病人的所述呼吸气体源连接；

中心桥构件，所述中心桥构件邻近于所述头部定位，以彼此一体地连接所述供应管路；以及

每个头部的尺寸设计成贴合地接纳和固定在病人其中一个鼻腔内，同时在病人面向内的鼻腔皮肤的一部分和所述头部的外表面的一部分之间形成足够的泄漏通道，以便于通过所述泄漏通道排放出供应到病人的过多的呼吸气体；

其中，所述桥构件在其中限定内部流动通道，该内部流动通道提供互连的气体流动路径，其间通常进行操作来平衡从成对供应管路到成对头部的气体流动，在使用过程中，在其中一个头部变得局部地或完全地堵塞或受限制的情况下，提供交替的流动。

21.如权利要求20所述的呼吸治疗系统，其特征在于，所述呼吸治疗系统还包括加热器，用于在呼吸气体输送给病人之前将呼吸气体加热到要求的温度。

22.如权利要求20所述的呼吸治疗系统，其特征在于，所述呼吸治疗系统还包括加湿器，用于在呼吸气体输送给病人之前向呼吸气体供应湿气。

23.如权利要求20所述的呼吸治疗系统，其特征在于，所述呼吸治疗系统还包括加热器，用于在呼吸气体输送给病人之前将呼吸气体加热到要求的温度；以及所述呼吸治疗系统还包括加湿器，用于在呼吸气体输送给病人之前向呼吸气体供应湿气。

24.如权利要求23所述的呼吸治疗系统，其特征在于，湿度传感器和温度传感器连接到控制器，以提供有关呼吸气体的湿度和温度的输入，所述控制器控制所述加湿器和所述加热器的操作，以控制呼吸气体输送给病人之前的温度和湿度。

25.如权利要求24所述的呼吸治疗系统，其特征在于，所述呼吸气体系统提供的呼吸气体的相对湿度在约70％和100％之间，温度在约80°F(26.6℃)和约90°F(32.2℃)之间。

26.如权利要求20所述的呼吸治疗系统，其特征在于，在所述呼吸治疗系统操作期间，所述呼吸治疗系统提供的可变的呼吸气体流量在约每分钟20和120升之间。

27.如权利要求20所述的呼吸治疗系统，其特征在于，所述呼吸气体系统还包括呼吸气体计量装置，以便于在所述呼吸气体系统操作期间节约地使用呼吸气体。

28.如权利要求20所述的呼吸治疗系统，其特征在于，所述呼吸气体供应管路和所述鼻插管各具有沿其逐渐变化的弯头、过渡、膨胀和收缩，这样，当呼吸气体从呼吸气体源流到所述鼻插管时，呼吸气体可使产生的噪音减到最小。

29.一种用呼吸气体治疗患有睡眠疾病病人的方法，所述方法包括如下步骤：

将鼻插管的叉部插入病人相应的鼻孔内；

以恒定的流量对所述鼻插管供应呼吸气体，至少在病人呼气时，足以在病人呼吸通道内形成背压；以及

至少在呼气过程中，允许供应的呼吸气体的一部分在所述鼻插管的叉部和鼻孔面向内的皮肤之间从鼻孔泄漏出去。

30.如权利要求29所述的治疗患有睡眠疾病病人的方法，其特征在于，还包括如下步骤：使用氧气作为所述呼吸气体，并以每分钟约20和120升之间的流量供应氧气。

31.如权利要求29所述的治疗患有睡眠疾病病人的方法，其特征在于，还包括如下步骤：在所述鼻插管的每个叉部的一端上形成头部，所述头部具有排放呼吸气体的排放开口，每个叉部的相对端连接到供应管路，所述供应管路连接到呼吸气体源；每个头部的尺寸设计成贴合地接纳和固定在病人其中一个鼻腔内，同时在病人面向内的鼻腔皮肤的一部分和所述头部的外表面的一部分之间形成足够的泄漏通道，以便于通过所述泄漏通道排放出供应到病人的任何过多的呼吸气体，并还便于吸入过多供应到病人的呼吸气体中所需的任何室内空气。

32.如权利要求29所述的治疗患有睡眠疾病病人的方法，其特征在于，还包括如下步骤：在呼吸气体输送给病人之前，将呼吸气体加热到要求的温度。

33.如权利要求29所述的治疗患有睡眠疾病病人的方法，其特征在于，还包括如下步骤：在呼吸气体输送给病人之前，对呼吸气体加湿。

34.如权利要求29所述的治疗患有睡眠疾病病人的方法，其特征在于，还包括如下步骤：

将呼吸气体加热到要求的温度；以及

在呼吸气体输送给病人之前，将呼吸气体加湿到要求的湿度。

35.如权利要求29所述的治疗患有睡眠疾病病人的方法，其特征在于，还包括如下步骤：用计量装置中断呼吸气体的恒定流量，以便于在治疗患有睡眠疾病病人过程中节约地使用呼吸气体。

36.一种测量病人鼻腔压力的诊断工具，所述诊断工具包括鼻插管，所述鼻插管包括：

一对供应管路，每个供应管路具有位于其一端的头部，所述头部带有用来排放呼吸气体的排放开口，成对供应管路中的每个供应管路的相对端连接到呼吸气体源；

每个头部的尺寸设计成贴合地接纳和固定在病人其中一个鼻腔内，同时在病人面向内的鼻腔皮肤的一部分和所述头部的外表面的一部分之间形成足够的泄漏通道，以便于通过所述泄漏通道排放出供应到病人的过多的呼吸气体，以及还便于吸入过多供应到病人的呼吸气体中所需的任何室内空气；

压力检测探头，所述压力检测探头与每个头部相关联；以及

每个压力检测探头连接至压力检测装置，来向压力检测装置供应压力读数。

37.一种使用测量病人鼻腔压力的诊断工具的方法，所述诊断工具包括鼻插管，所述鼻插管包括：一对供应管路，每个供应管路具有位于其一端的头部，所述头部带有用来排放呼吸气体的排放开口，成对供应管路中的每个供应管路的相对端连接到呼吸气体源；每个头部的尺寸设计成贴合地接纳和固定在病人其中一个鼻腔内，同时在病人面向内的鼻腔皮肤的一部分和所述头部的外表面的一部分之间形成足够的泄漏通道，以便于通过所述泄漏通道排放出供应到病人的过多的呼吸气体，以及还便于吸入过多供应到病人的呼吸气体中所需的任何室内空气；压力检测探头，所述压力检测探头与每个头部相关联；以及每个压力检测探头连接至压力检测装置，来向压力检测装置供应压力读数，所述方法包括如下步骤：

让病人睡眠；

用所述诊断工具监测睡眠的病人，同时以第一流量向病人供应呼吸气体；

通过所述压力检测探头确定病人鼻腔内的压力；以及

调整呼吸气体的流量，直到达到最佳呼吸气体的流量，这可在病人呼吸通道内产生理想的背压，以使病人在睡眠时均匀地呼吸。

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