CN103260681A - 热空气回路的辐射阻挡件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有辐射阻挡件的加热呼吸回路。该呼吸回路包括：气流管道，其构造成在输入端接收气体并构造成在输出端将所述气体输送给患者；加热元件，其设置在气流管道内部，并构造成加热气流管道内部的位于输入端与输出端之间的气体；以及热屏蔽件，其设置在加热元件与气流管道的外表面之间，从而热屏蔽件防止所述气流管道中的热能损耗。

Description

热空气回路的辐射阻挡件
技术领域
本发明整体涉及呼吸器领域。更具体地说，本发明涉及加热型呼吸回路。
背景技术
通常，呼吸回路是将患者的呼吸道与产生供患者呼吸的人工大气的机器相连的部件所构成的组件。例如，上述机器可以是呼吸机，并且上述部件可以是一系列的管子。当呼吸机经由管子向患者推送空气时，有时会将空气加湿。设置于管子中的电热丝发热，以保持管子内部的温度，从而防止管子中的潮湿空气凝结。希望对呼吸回路加热装置加以改进。
附图说明
图1示出根据本发明的实施例的呼吸回路的一部分。
图2示出根据本发明的实施例的示例性呼吸回路的横截面图，该呼吸回路包括设置在气流管道的内表面上的辐射阻挡件。
图3示出根据本发明的实施例的示例性呼吸回路的横截面图，该呼吸回路包括设置在气流管道的外表面上的辐射阻挡件。
图4是根据本发明的实施例的示例性呼吸回路的横截面图，该呼吸回路具有外部绝热管道和辐射阻挡件。
图5示出根据本发明的实施例呼吸回路的横截面图，该呼吸回路具有位于加热元件上的辐射阻挡件。
图6是根据本发明的实施例的形成具有辐射阻挡件的呼吸回路的示例性方法的流程图。
不应认为本说明书中所参考的附图是按比例绘制的，除非明确地指出。
具体实施方式
首先，将对呼吸回路的常规应用及其相关限制进行综述。然后，将重点描述本技术的实施例，本技术为呼吸回路的加热部分提供辐射屏蔽件。
呼吸回路用于经由管子向患者提供医疗支持，例如来自产生人工环境的机器的空气和麻醉剂。呼吸回路用于外科手术中。例如，在大多数情况下，呼吸回路包括：吸气支管，其从呼吸机延伸至患者；以及呼气支管，其从患者返回到呼吸机。
呼吸机经由吸气支管将空气推送到患者。患者吸入推送来的空气并将空气呼出到呼气支管中。根据本发明的目的，可以将呼吸回路的任意部分看做患者回路或管道。应该理解的是，本发明非常适用于患者回路或其它气流管道的任意部分。
如果当患者吸入空气时空气是冷的，则患者的身体将努力地工作使空气变暖，以便于呼吸。因为在有人被插管以便进行呼吸时，他们的上呼吸道被绕过，所以还有可能要为回路增加湿度。在正常的呼吸中，上呼吸道加热并加湿所吸入的空气。由于插管（绕过上呼吸道的操作），可能会造成湿度不足，如果不加以应对（例如，使用加湿回路，或使用热量湿气交换器），则会产生严重的生理问题。当将空气加湿时，必须将管子中的温度保持在露点以上，以防止管子内部的凝结。因此，可以将呼吸回路设计成具有电热丝，该电热丝至少位于吸气支管或患者回路的内部。
如果电热丝在气流管道中设置为使得电热丝在吸气支管的整个长度上延伸，则流过吸气支管的全部空气都变热。因此，从吸气支管进入患者的呼吸道中的空气也得到很好地加热。
电热丝是红外线发射体，利用电阻将一部分电能转化成热能。水蒸汽被认为是非常好的红外线吸收体。尽管患者回路的管道是绝热体，但塑料是良好的红外线吸收体和发射体。因此，管材和水蒸汽竞相吸收电热丝所发出的热量。此外，呼吸回路管道的壁薄，因而一些热量将经由壁传递并（以红外线方式）发射到周围的环境中。
本发明的实施例提供一种加热型患者回路，该患者回路具有将辐射能截留在患者回路中的辐射阻挡件，从而改善患者回路的状况。
图1示出呼吸回路100的一部分。根据本发明的实施例，呼吸回路100由气流管道110形成，并将供应气体101从输入端146引导到输出端156。输出端156可以与患者相连，以将供应气体101输送至患者的呼吸系统。输入端可以与提供气体101的供气装置（未示出）相连。在一个实施例中，可以在气体101从输入端146进入呼吸回路100之前将气体101加湿。
在一个实施例中，呼吸回路100包括电热丝129，电热丝129构造成向供应气体101提供热能。在某些情况下，用水蒸汽来加湿供应气体101。为了防止供应输入端146与输出端156之间的空气凝结，利用电热丝129来提供热量，以将温度保持在供应气体101的露点以上，从而防止供气管道110的内部形成凝结。
尽管将电热丝示为沿着管道110的内腔设置的盘绕的线材，但应该理解的是，多种电热丝路线设定方案都适用于根据本发明的实施例。例如，可以使用多于一根的电热丝。
尽管气流管道的表面示为光滑表面，但应该理解的是，管道可以是不光滑的，而可以是例如波纹状的，以改善挠性并防止线路扭结。本发明的辐射阻挡件非常适用于这种应用。
本发明的实施例提供防止辐射能从气流管道的内部传递到外部环境中的辐射阻挡件。图1中未示出辐射阻挡件，这是因为辐射阻挡件可以根据本发明来采用多种构造。下面描述一个或多个实例。应该理解的是，可以采用辐射阻挡件和气流管道的多种构造。在一个实施例中，将低辐射率材料预混合到呼吸回路材料中。
在一个实施例中，辐射阻挡件设置在气流管道110的内表面118上，以将辐射能截留在气流管道110中。尽管结合阻挡辐射能（特别是红外线范围内的辐射能）来描述本发明的实施例，但应该理解的是，本发明的实施例可以用于阻挡其它热能传递，例如传导或对流方式的热能传递，并可以用于阻挡红外线范围之外的其它辐射能。
在一个实施例中，本发明的气流管道包括外部绝热层，例如收容患者回路100的外部管道。气流管道110的内表面可以包括辐射阻挡件。应该理解的是，辐射阻挡件可以是适于设置在气流管道110的内侧或外侧的任意热反射材料。
例如，辐射阻挡件可以包括金属箔、金属氧化物膜或涂层、涂层聚合物膜、陶瓷氧化物涂层、或任意其它低辐射率材料。本发明的辐射阻挡件可以是能对现有回路进行翻新改进的呼吸回路100的独立型（可拆卸式）元件，或者可以是施涂到回路本身上的涂层。可以定制辐射阻挡件的构造，以使经由辐射阻挡件损失的任何导热损耗最少。
图2示出根据本发明的实施例的示例性呼吸回路100的横截面图，呼吸回路100包括设置在气流管道110的内表面118上的辐射阻挡件200。在本实施例中，从加热元件129辐射的辐射能被辐射阻挡件200阻挡，从而防止了辐射从气流管道110散逸。在本实施例中，所截留的辐射能向要输送给患者的气体（未示出）提供热能。热能防止供应气体凝结在气流管道110的内表面118上。同时，热能还把向患者的供应气体保持在预定温度。
图2中的辐射阻挡件200可以以多种方式设置在内表面118上。例如，辐射阻挡件200可以形成为独立的可拆卸式内部套筒，并且在将加热元件设置在气流管道中之前将辐射阻挡件200设置在气流管道中。在另一个实例中，辐射阻挡件200以涂层或膜的形式永久性地设置在内表面上。
图3示出根据本发明的实施例的示例性呼吸回路100的横截面图，呼吸回路100包括设置在气流管道110的外表面116上的辐射阻挡件200。在本实施例中，从加热元件129辐射的辐射能被辐射阻挡件200阻挡，从而防止了辐射从气流管道110散逸。在本实施例中，所截留的辐射能向要输送给患者的气体（未示出）提供热能。热能防止供应气体凝结在气流管道110的内表面118上。热能还把向患者的供应气体保持在预定温度。在本实施例中，辐射阻挡件200可以是气流管道110的外表面116。
图3中的辐射阻挡件200可以以多种方式设置在外表面116上。例如，辐射阻挡件200可以形成为设置在气流管道110外侧的独立的可拆卸式外部套筒。在另一个实例中，辐射阻挡件200以涂层或膜的形式永久性地设置在外表面上。
图4是根据本发明的实施例的具有外部绝热管道400的呼吸回路100的横截面图。在本发明的一个实施例中，气流管道110被收容在外部管道400中。
空气间隙440提供进一步阻挡热能从气流管道110传递出去的绝热层。尽管图4示出了位于气流管道110的外表面116上的辐射阻挡件200，但应该理解的是，辐射阻挡件200还可以设置在气流管道110的内表面118上。在一个实施例中，将空气间隙440抽真空，以进一步减少对流热传递。
辐射阻挡件200、空气间隙440和外部管道440为被收容在气流管道110内部的加热元件129所产生的热能提供绝热性。本发明的改进的绝热性使从气流管道110内部传递到外部环境中的热量减少，从而能够改善患者回路的加热效果。在本实施例中，红外线屏蔽件设置在加热元件129与气流管道的外表面之间，从而该热屏蔽件可以防止所述气流管道中的热能损耗。
图5示出根据本发明的实施例的呼吸回路100的横截面图，呼吸回路100具有位于加热元件129上的辐射阻挡件。在本实施例中，在加热元件129处屏蔽辐射热能。在一个实施例中，用辐射阻挡件200覆盖电热丝。在另一个实施例中，电热丝由低辐射率材料制成，并且不辐射来自加热元件的红外线能量。在本实施例中，电热丝是不良的红外线辐射发射体，并可以使辐射损耗最少。
图6是根据本发明的实施例的形成具有辐射阻挡件的呼吸回路的示例性方法600的流程图。
方法600包括：在步骤602中，提供气流管道，该气流管道构造成在输入端（图1中的附图标记146）接收气体并且构造成在输出端（图1中的附图标记156）将气体输送给患者。在一个实施例中，所输入的气体是经过加湿的并包含水蒸汽。
方法600包括：在步骤604中，在气流管道的表面上设置热屏蔽件，从而所述热屏蔽件防止气流管道中的热能损耗。在一个实施例中，热屏蔽件设置在气流管道的内表面上。在另一个实施例中，热屏蔽件设置在气流管道的外表面上。在另一个实施例中，热屏蔽件设置在气流管道的内表面与气流管道的外表面之间，例如，设置在气流管道材料中。
方法600包括：在步骤606中，在气流管道内部设置加热元件，加热元件构造成加热气流管道内部的气体，以将气体保持在预定温度并防止气流管道内部的位于输入端与输出端之间的气体凝结。
这里列举本发明的原理、方面和实施例及其具体实例的全部描述都是为了包括本发明的结构和功能等同物。另外，这种等同物意图包括现在已知的等同物和将来开发出来的等同物，即，所开发出来的执行相同功能的任何元件，而无论其结构如何。因此，不应将本发明的范围限制为这里所示出和描述的示例性实施例。相反地，这里所公开的技术的范围应由权利要求书来体现。
优选地包括这里所描述的全部元件、部件和步骤。应该理解的是，对本领域的技术人员显而易见的是，这些元件、部件和步骤中的任意一者都可以由其它元件、部件和步骤来代替或者全部取消。
本发明至少公开了一种具有辐射阻挡件的加热呼吸回路。该呼吸回路包括：气流管道，其构造成在输入端接收气体，并构造成在输出端将所述气体输送给患者；加热元件，其设置在气流管道内部，并构造成加热气流管道内部的位于输入端与输出端之间的气体；以及热屏蔽件，其设置在加热元件与气流管道的外表面之间，从而热屏蔽件防止所述气流管道中的热能损耗。
本发明至少公开了以下概念。
概念1.一种呼吸回路，包括：
气流管道，其构造成在输入端接收气体并构造成在输出端将所述气体输送给患者；
加热元件，其设置在所述气流管道内部，并构造成加热所述气流管道内部的位于所述输入端与所述输出端之间的所述气体；以及
热屏蔽件，其设置在所述加热元件与所述气流管道的外表面之间，从而所述热屏蔽件防止所述气流管道中的能量损耗。
概念2.根据概念1所述的呼吸回路，其中，所述热屏蔽件是防止所述气流管道中的辐射能损耗的红外线屏蔽件。
概念3.根据概念2所述的呼吸回路，其中，所述红外线屏蔽件设置在所述气流管道的外表面上。
概念4.根据概念2所述的呼吸回路，其中，所述红外线屏蔽件包括金属氧化物材料。
概念5.根据概念2所述的呼吸回路，其中，所述红外线屏蔽件设置在所述气流管道的内表面上。
概念6.根据概念2所述的呼吸回路，其中，所述红外线屏蔽件包括聚酯膜。
概念7.根据概念2所述的呼吸回路，其中，所述红外线屏蔽件围绕所述加热元件。
概念8.根据概念1所述的呼吸回路，其中，所述气体包含水蒸汽，并且所述热屏蔽件和所述加热元件构造成防止所述呼吸回路中的所述气体凝结。
概念9.一种呼吸回路，包括：
外部管道，其用于收容内部气流管道，其中，所述外部管道与所述内部气流管道之间形成有空气间隙；
所述内部气流管道，其设置在所述外部管道内部，并构造成在输入端接收气体并构造成在输出端将所述气体输送给患者；
加热元件，其设置在所述气流管道内部，并构造成加热所述气体，以保持所述气流管道内部的预定温度，从而防止所述输入端与所述输出端之间的所述气体凝结；以及
红外线屏蔽件，其设置在所述加热元件与所述外部管道的外表面之间，从而所述热屏蔽件防止所述气流管道中的能量损耗。
概念10.根据概念9所述的呼吸回路，其中，所述红外线屏蔽件设置在所述气流管道的外表面上。
概念11.根据概念9所述的呼吸回路，其中，所述红外线屏蔽件包括金属氧化物材料。
概念12.根据概念9所述的呼吸回路，其中，所述红外线屏蔽件设置在所述气流管道的内表面上。
概念13.根据概念9所述的呼吸回路，其中，所述红外线屏蔽件包括聚酯膜。
概念14.根据概念9所述的呼吸回路，其中，所述红外线屏蔽件围绕所述加热元件。
概念15.根据概念9所述的呼吸回路，其中，所述气体包含水蒸汽。
概念16.一种呼吸回路，包括：
气流管道，其构造成在输入端接收气体并构造成在输出端将所述气体输送给患者；
加热元件，其设置在所述气流管道内部，并构造成加热所述气体，以保持所述气流管道内部的预定温度，从而防止所述输入端与所述输出端之间的所述气体凝结；以及
热屏蔽件，其设置在气流管道的外表面上，从而所述热屏蔽件防止所述气流管道中的能量损耗。
概念17.根据概念16所述的呼吸回路，其中，所述热屏蔽件是防止所述气流管道中的辐射能损耗的红外线屏蔽件。
概念18.根据概念17所述的呼吸回路，其中，所述红外线屏蔽件设置在所述气流管道的外表面上。
概念19.根据概念17所述的呼吸回路，其中，所述红外线屏蔽件包括金属氧化物材料。
概念20.根据概念17所述的呼吸回路，其中，所述红外线屏蔽件设置在所述气流管道的内表面上。
概念21.根据概念17所述的呼吸回路，其中，所述红外线屏蔽件包括聚酯膜。
概念22.根据概念17所述的呼吸回路，其中，所述红外线屏蔽件围绕所述加热元件。
概念23.根据概念16所述的呼吸回路，其中，所述气体包含水蒸汽。
概念24.一种呼吸回路，包括：
气流管道，其构造成在输入端接收气体并构造成在输出端将所述气体输送给患者；以及
红外线屏蔽件，其位于所述气流管道的内表面上，从而所述红外线屏蔽件防止所述气流管道中的红外线能量损耗。
概念25.一种形成呼吸回路的方法，包括：
提供气流管道，所述气流管道构造成在输入端接收气体并构造成在输出端将所述气体输送给患者；以及
在所述气流管道的表面上设置热屏蔽件，从而所述热屏蔽件防止所述气流管道中的热能损耗。
概念26.根据概念25所述的方法，还包括：在所述气流管道内部设置加热元件，所述加热元件构造成加热所述气体，以保持所述气流管道内部的预定温度，从而防止所述输入端与所述输出端之间的所述气体凝结。
概念27.根据概念26所述的方法，其中，所述热屏蔽件设置在所述气流管道的内表面上。
概念28.根据概念26所述的方法，其中，所述热屏蔽件设置在所述气流管道的外表面上。
概念29.根据概念26所述的方法，其中，所述热屏蔽件是防止所述气流管道中的辐射能损耗的红外线屏蔽件。
概念30.根据概念26所述的方法，其中，所述红外线屏蔽件包括金属氧化物材料。
概念31.根据概念26所述的方法，其中，所述红外线屏蔽件包括聚酯膜。

Claims (31)

1.一种呼吸回路，包括：
气流管道，其构造成在输入端接收气体并构造成在输出端将所述气体输送给患者；
加热元件，其设置在所述气流管道内部，并构造成加热所述气流管道内部的位于所述输入端与所述输出端之间的所述气体；以及
热屏蔽件，其设置在所述加热元件与所述气流管道的外表面之间，从而所述热屏蔽件防止所述气流管道中的能量损耗。
2.根据权利要求1所述的呼吸回路，其中，
所述热屏蔽件是防止所述气流管道中的辐射能损耗的红外线屏蔽件。
3.根据权利要求2所述的呼吸回路，其中，
所述红外线屏蔽件设置在所述气流管道的外表面上。
4.根据权利要求2所述的呼吸回路，其中，
所述红外线屏蔽件包括金属氧化物材料。
5.根据权利要求2所述的呼吸回路，其中，
所述红外线屏蔽件设置在所述气流管道的内表面上。
6.根据权利要求2所述的呼吸回路，其中，
所述红外线屏蔽件包括聚酯膜。
7.根据权利要求2所述的呼吸回路，其中，
所述红外线屏蔽件围绕所述加热元件。
8.根据权利要求1所述的呼吸回路，其中，
所述气体包含水蒸汽，并且所述热屏蔽件和所述加热元件构造成防止所述呼吸回路中的所述气体凝结。
9.一种呼吸回路，包括：
外部管道，其用于收容内部气流管道，其中，所述外部管道与所述内部气流管道之间形成有空气间隙；
所述内部气流管道，其设置在所述外部管道内部，并构造成在输入端接收气体并构造成在输出端将所述气体输送给患者；
加热元件，其设置在所述气流管道内部，并构造成加热所述气体，以保持所述气流管道内部的预定温度，从而防止所述输入端与所述输出端之间的所述气体凝结；以及
红外线屏蔽件，其设置在所述加热元件与所述外部管道的外表面之间，从而所述热屏蔽件防止所述气流管道中的能量损耗。
10.根据权利要求9所述的呼吸回路，其中，
所述红外线屏蔽件设置在所述气流管道的外表面上。
11.根据权利要求9所述的呼吸回路，其中，
所述红外线屏蔽件包括金属氧化物材料。
12.根据权利要求9所述的呼吸回路，其中，
所述红外线屏蔽件设置在所述气流管道的内表面上。
13.根据权利要求9所述的呼吸回路，其中，
所述红外线屏蔽件包括聚酯膜。
14.根据权利要求9所述的呼吸回路，其中，
所述红外线屏蔽件围绕所述加热元件。
15.根据权利要求9所述的呼吸回路，其中，
所述气体包含水蒸汽。
16.一种呼吸回路，包括：
气流管道，其构造成在输入端接收气体并构造成在输出端将所述气体输送给患者；
加热元件，其设置在所述气流管道内部，并构造成加热所述气体，以保持所述气流管道内部的预定温度，从而防止所述输入端与所述输出端之间的所述气体凝结；以及
热屏蔽件，其设置在所述气流管道的外表面上，从而所述热屏蔽件防止所述气流管道中的能量损耗。
17.根据权利要求16所述的呼吸回路，其中，
所述热屏蔽件是防止所述气流管道中的辐射能损耗的红外线屏蔽件。
18.根据权利要求17所述的呼吸回路，其中，
所述红外线屏蔽件设置在所述气流管道的外表面上。
19.根据权利要求17所述的呼吸回路，其中，
所述红外线屏蔽件包括金属氧化物材料。
20.根据权利要求17所述的呼吸回路，其中，
所述红外线屏蔽件设置在所述气流管道的内表面上。
21.根据权利要求17所述的呼吸回路，其中，
所述红外线屏蔽件包括聚酯膜。
22.根据权利要求17所述的呼吸回路，其中，
所述红外线屏蔽件围绕所述加热元件。
23.根据权利要求16所述的呼吸回路，其中，
所述气体包含水蒸汽。
24.一种呼吸回路，包括：
气流管道，其构造成在输入端接收气体并构造成在输出端将所述气体输送给患者；以及
红外线屏蔽件，其位于所述气流管道的内表面上，从而所述红外线屏蔽件防止所述气流管道中的红外线能量损耗。
25.一种形成呼吸回路的方法，包括：
提供气流管道，所述气流管道构造成在输入端接收气体并构造成在输出端将所述气体输送给患者；以及
在所述气流管道的表面上设置热屏蔽件，从而所述热屏蔽件防止所述气流管道中的热能损耗。
26.根据权利要求25所述的方法，还包括：
在所述气流管道内部设置加热元件，所述加热元件构造成加热所述气体，以保持所述气流管道内部的预定温度，从而防止所述输入端与所述输出端之间的所述气体凝结。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，
所述热屏蔽件设置在所述气流管道的内表面上。
28.根据权利要求26所述的方法，其中，
所述热屏蔽件设置在所述气流管道的外表面上。
29.根据权利要求26所述的方法，其中，
所述热屏蔽件是防止所述气流管道中的辐射能损耗的红外线屏蔽件。
30.根据权利要求26所述的方法，其中，
所述红外线屏蔽件包括金属氧化物材料。
31.根据权利要求26所述的方法，其中，
所述红外线屏蔽件包括聚酯膜。
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