CN103282078A - 抗扭结气体输送管 - Google Patents

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Abstract

一种抗扭结气体输送管，其被配置成直接连接到圆形插头，该管具有各自带有顶点的多个凹进区域和凸出区域的内部几何结构，其中凹进区域的顶点的切线与这些顶点之间的最大斜率点的切线之间的角度α为30度或更小，或者其中凸出区域的顶点的切线与这些顶点之间的最大斜率点的切线之间的角度β为30度或更小。

Description

抗扭结气体输送管
发明领域
一些实施方式的方面涉及抗扭结气体输送管。
发明背景
管、连接器、喷嘴(nipple)和用在呼吸治疗中的其它类型的设备通常受制于严格的要求，意味着保证其对于医疗用途的适用性。这样的设备通常用于医用气体例如氧气向患者的供应。
多个标准，例如国际标准ISO5356-1：2004、欧洲标准第EN13544-2：2002E号、英国标准第BS EN13544-2：2002+A1：2009号(全部这三个标准通过引用以其整体并入本文)及其它标准，列出了呼吸治疗设备必须遵守的众多要求。这许多要求中的一个是抗扭结。用于输送气体的管必须是高可靠性的，达到其在被折叠、压扁或类似情况时仍然能够输送至少一些气体给患者的程度。
相关领域的前述示例以及与此相关的局限性意在是说明性而非排他的。对于本领域技术人员来说，在阅读了本说明书且研究了附图之后，相关领域的其它局限性将变得明显。
发明概述
下列实施方式及其方面结合意在是示例性和说明性而不限制范围的系统、工具和方法来描述和阐示。
根据实施方式，提供了一种抗扭结气体输送管，其被配置成直接连接到圆形插头，该管具有各自带有顶点的多个凹进区域和凸出区域的内部几何结构，其中凹进区域的顶点的切线与这些顶点之间的最大斜率点的切线之间的角度α为30度或更小，或者其中凸出区域的顶点的切线与这些顶点之间的最大斜率点的切线之间的角度β为30度或更小。
在一些实施方式中，角度α在大约5-15度的范围内。
在一些实施方式中，角度α在大约16-29度的范围内。
在一些实施方式中，角度β在大约5-15度的范围内。
在一些实施方式中，角度β在大约16-29度的范围内。
在一些实施方式中，角度α和角度β之间的比率在大约1∶1到1∶4.5的范围内。
在一些实施方式中，角度β和角度α之间的比率在大约1∶1到1∶4.5的范围内。
根据实施方式，提供了一种抗扭结气体输送管，其被配置成直接连接到圆形插头，该管具有多个凹进区域和凸出区域的内部几何结构，其中所述管在凹进区域处的壁厚度与在凸出区域处的壁厚度之间的比率在1∶1.25到1∶3的范围内。
在一些实施方式中，所述管具有大约6毫米的外直径，并且在凹进区域处具有大约0.4毫米的壁厚度以及在凸出区域处具有大约0.8毫米的壁厚度。
在一些实施方式中，所述管由软PVC制成。
在一些实施方式中，所述管在每分钟4升的流速下具有小于大约0.25千帕/米的流动阻力。
在一些实施方式中，所述管在每分钟4升的流速下具有大约0.11千帕/米的流动阻力。
在一些实施方式中，所述管在每分钟4升的流速下具有在大约0.07和0.15千帕/米之间的流动阻力。
在一些实施方式中，所述管在被扭结时能够产生每分钟大约7.5升或更大的流速，其中阻力小于大约0.25千帕/米。
在一些实施方式中，所述管在被扭结时能够产生每分钟大约10升或更大的流速。
除了上述示例性方面和实施方式以外，通过参考附图且通过研究下列详细描述，另外的方面和实施方式将变得明显。
附图简述
在参考的附图中图示了示例性实施方式。在附图中示出的部件和特征部的尺寸通常是为了呈现的便利和清楚而选择的，且不一定是按比例示出的。应预期，在本文中公开的实施方式和附图被认为是说明性而不是限制性的。附图在下面列出。
图1A示出了根据现有技术的第一示例性管几何结构的透视图；
图1B示出了根据现有技术的第一示例性管几何结构的横截面视图；
图2A示出了根据现有技术的第二示例性管几何结构的透视图；
图2B示出了根据现有技术的第二示例性管几何结构的横截面视图；
图3示出了根据现有技术的气体调节器的半形象化视图；
图4示出了管几何结构的横截面视图；以及
图5示出了管几何结构的横截面视图的放大部分。
详细描述
一些实施方式的方面涉及气体输送管，该气体输送管具有几何结构并且由有利地引起其既是抗扭结的又适合于连接到圆形插头的这样的材料制成。这样的管可以是在向患者输送一般为氧气的医用气体中特别地有益的。
如上所述，对于气体输送管的抗扭结能力的需要主要源于将气体以高可靠性的方式供应到患者的要求。图1A-B和2A-B示出了示例性现有技术的抗扭结管。现在参考图1A，以透视的形式示出了具有通常被称为“星形”几何结构的管100。图1B示出了同一管100的横截面视图，其中管100的凹面102和凸面104更清楚地可见。凭借该“星形”几何结构，当管100被折叠或者当另外的外部力施加在管100上时，仍然在一个或多个相对的凹面102和/或凸面104之间保持一些空间，允许至少一些气体的通过。
图2A示出了另一种示例性现有技术的抗扭结管200。以透视的形式示出的管200阐示了另外的抗扭结几何结构。在图2B中，管200的凹面202基本上是圆形的，而凸面204是在凹面之间的笔直区域。
自然地，抗扭结管必须在一端连接到气体源并在另一端连接到患者接口(例如面罩、鼻套管和/或类似物)。向这些特征件的连接经常使用在气体源处和/或在患者接口处存在的圆形插头(或“喷嘴”)来进行。然而，现有技术管的内部凹面-凸面几何结构经常使得将其直接连接到气体源和患者接口是效率低的；这些几何结构不能提供气密性连接，这是因为实质上只有几何结构的凸面才能够接触圆形插头，且因此气体可以逃逸在形成在插头和凹面之间的凹槽中。因此，通常使用专门的适配器以在凹-凸管和气体源和/或患者接口之间调整。这样的适配器通常在一侧上匹配管几何结构的外直径且在另一侧上具有圆形的几何结构。适配器通常被粘合到管的一端或两端。
尽管适配器经常提供对于将管例如抗扭结管连接到气体源和/或患者接口的问题的合理解决方案的事实，但是对于所有场景来说，这不是足够的解决方案。在患者的医疗处理过程期间，正使用的气体输送管许多次被确定为太长。于是，该管必须被丢弃并被新的短管更换。将有利地，提供既是抗扭结的又被配置成直接且紧密地连接到插头的气体输送管，以便既消除了对适配器的需要，又允许管通过切割其(例如，使用剪刀)且将新的端部重新连接到患者接口或气体供应喷嘴而不会在接头处产生泄漏以及给患者带来风险的方式被有效地缩短。
使用既是抗扭结的又被配置成直接且紧密地连接到插头的气体输送管可以有利的另一个场景是，当抗扭结管在患者端处连接到低流量患者接口，例如鼻套管(其一般供应直到大约每分钟5升，但是尽管如此仍然可以供应较高或较低的量)时。然后，可能产生对显著地增加氧气供应的迫切需要，通过转换到通常适合于输送直到大约每分钟15升的面部面罩，但是每分钟可以输送更高或更低量的气体。本有利设计可以允许护理者接近于鼻套管切断管并立即将其连接到面部面罩，而不用将管与调节器的气体供应喷嘴断开连接。
现在对图3做出参考，图3示出了根据现有技术的气体调节器300的半形象化视图。气体调节器300可以包括流量计306，流量计306在此处仅仅作为示例而显示为被旋转旋钮304控制的常见的索尔佩管(Thorpetube)。然而，存在其它类型的流量计，例如电子流量计和其它流量计。气体被气体调节器300通过喷嘴302提供，喷嘴302经常被构造为在其外表面上具有多个隆起环302a的插头，以用于增强喷嘴和安装到其上的适配器之间的气密性密封的目的。
现在对图4做出参考，图4示出了根据实施方式的抗扭结气体输送管400的横截面视图。有利地，管400可以被构造为使得其可以既是抗扭结的(可选地，符合一个或多个相关标准，例如在上面的背景章节中参考的那些标准)又是直接地可连接到气体调节器的圆形喷嘴(例如图3的喷嘴302)，同时形成基本上气密的密封。
管400的另外的优势是其对流动的低阻力(可选地，符合前面提到的标准中的一个或多个)，这是由于其舒缓的内部构型和/或其相对低的内表面面积；再次，有利地获得了管的该优点，而不显著地损害其扭结抵抗力以及其向气体调节器喷嘴的直接连接性。
在实施方式中，管400可以包括舒缓的凹-凸构型。管400可以在其内部几何结构中包括以抛物线形状布置的多个凹进区域(以下为“凹面”)402和多个凸出区域(以下为“凸面”)404。作为示例，示出了五个凹面402和五个凸面404。每个凹面-凸面对覆盖72度405，但是不同数目的这些特征部在本文中是明显可设计的。
该舒缓的凹-凸构型可以以一个或多个参数来表达：
例如，第一参数可以是凹面402和凸面404的顶点中的每个之间的相对小的角度差异和这些顶点之间的斜率。现在对图5做出参考，图5示出了图4的抗扭结气体输送管400的放大部分500，其中该第一参数是清楚地可见的。为了图示该参数，必须初始地做出一些定义：管400的内部构型501可以被称为抛物线(或者被称为一系列连接的抛物线段)，其中凹面502的顶点502a是抛物线中的最高点，且凸面504的顶点504a是抛物线中的最低点。示出了对顶点502a的切线502b和对顶点504a的切线504b。在顶点502a和504a之间，抛物线的斜率不断地改变。抛物线的最大斜率点506a是斜率的值为最大的位置。示出了对最大斜率点506a的切线506a。
有利地，在这些定义下，切线504b和切线506a之间的角度α(阿尔法)是锐角，角度α在此以示例的方式显示为大约10度的角度。在另一种实施方式(未示出)中，角度α可以在大约5-15度之间，而在仍然另一种实施方式(未示出)中，角度α可以在大约16-30度之间。
类似地，且同样非常有利地，切线502b和切线506a之间的角度β(贝塔)是锐角，角度β在此以示例的方式显示为大约30度的角度。在另一种实施方式(未示出)中，角度β可以在大约5-15度之间，而在仍然另一种实施方式(未示出)中，角度β可以在大约16-29度之间。
又另一种优势可以是角度α和β之间的比率。在该图中，比率为大约1∶3。在另外的实施方式(未示出)中，比率可以是，例如在1∶1到1∶4.5的范围内。应注意，该比率是可互换的，就是说，其可以被认为是角度α和β之间的比率或β和α之间的比率。
应注意，在另外的实施方式(未示出)中，可以存在多个相等的最大斜率点，例如，如果在抛物线中在最高点和最低点之间呈现多个“波形”。然而，这不需要改变具体的有利的角度范围和比率范围。
表达该舒缓的凹-凸构型的第二参数可以通过抗扭结管的壁厚度在凹面和凸面之间的相对小的差异来表达。现在参考回图4，凹面402处的壁厚度和凸面404处的厚度之间的比率为大约1∶2。在另外的实施方式(未示出)中，厚度可以是不同的，且厚度之间的比率可以在1∶1.25到1∶3的范围内。
在实施方式中，管400的有利特征是可以制成其的材料和/或该材料的厚度。相对有弹性的材料，例如软聚氯乙烯(PVC)，可以用于制造管400。PVC可以通过在其制造期间添加增塑剂而被制成软的。管400的弹性可以增强其适合于喷嘴的圆形形状的能力并在手动地在其上按压时产生气密性密封。当圆形喷嘴将压力施加在管400的内部结构上时，该结构可以伸展，向外侧推动凸面404的区域，使得获得管的基本上圆形的内部形状并形成基本上气密的连接。
此外或者可选择地，管400在凹面402处和在凸面404处的壁的厚度可以是相对低的(自然地，虽然不相等)，以便允许管在被手动地按压在喷嘴上时更好地适合于喷嘴的圆形形状。在该示例性实施方式中，凹面402处的壁厚度为大约0.4毫米，而在凸面404处的厚度为大约0.8毫米，从而增强了壁伸展的能力，向外侧推动凸面404的区域，以便获得管的基本上圆形的内部形状并形成基本上气密的连接。应注意，示例性管400的直径为大约6毫米。在其中直径较小或较大的另外的实施方案(未示出)中，壁厚度可以相应地增大或减小。在仍然另外的实施方式(未示出)中，管的壁可以具有与在图4中示出厚度不同的厚度，例如相应地或无关地，在凹面处厚度在0.2到0.8毫米的范围内且在凸面处厚度在0.4到1.6毫米的范围内。
实验结果
已经进行了本发明的抗扭结气体输送管(例如图4的管400)与六个普通的现有技术管的实验比较。该实验已经根据欧洲标准第EN13544-2：2002E号的章节5.1.1和5.1.5来实施，其中，该标准定义：(1)由分别的管内部几何结构产生的最大流量限制；以及(2)在产生限制(扭结)时的最小可接受流量。结果在下面的表格中示出：
如所示出的，本发明的管通过了两个测试准则，同时在流动阻力的范畴中显示了出众和卓越的性能。这可以通过对流动的阻力和管的内表面区域之间由于气体和管的内壁之间的摩擦的直接相关性来解释。本发明的管的独特几何结构及其舒缓的凹-凸构型产生了小于较不舒缓构型的内表面区域，在较不舒缓构型中较强的振幅被转移到放大的表面区域。因此，本发明的管可以是在其中气体供应压力相对低的情况下特别地有利的，因为管将于是允许比具有较不舒缓的构型的管更高的流量。
虽然上文已经讨论了多个示例性方面和实施方式，但是本领域技术人员将意识到对这些示例性方面和实施方式的某些修改、变更、添加和子组合。因此应预期，在此后引出的权利要求被解释为包括全部这样的修改、变更、添加和子组合，因为其在权利要求的真正的精神和范围内。
在本申请的说明书和权利要求中，词语“包括(comprise)”、“包括(include)”和“具有”及其形式不一定限于在该词语可以相关联的列表中的成员。

Claims (15)

1.一种抗扭结气体输送管，其被配置成直接连接到圆形插头，所述管包括多个凹进区域和凸出区域的内部几何结构，所述多个凹进区域和凸出区域各自具有顶点，
其中凹进区域的所述顶点的切线与所述顶点之间的最大斜率点的切线之间的角度α为30度或更小，或者
其中凸出区域的所述顶点的切线与所述顶点之间的最大斜率点的切线之间的角度β为30度或更小。
2.根据权利要求1所述的抗扭结气体输送管，其中角度α在大约5-15度的范围内。
3.根据权利要求1所述的抗扭结气体输送管，其中角度α在大约16-29度的范围内。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的抗扭结气体输送管，其中角度β在大约5-15度的范围内。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的抗扭结气体输送管，其中角度β在大约16-29度的范围内。
6.根据权利要求1所述的抗扭结气体输送管，其中角度α和角度β之间的比率在大约1∶1到1∶4.5的范围内。
7.根据权利要求1所述的抗扭结气体输送管，其中角度β和角度α之间的比率在大约1∶1到1∶4.5的范围内。
8.一种抗扭结气体输送管，其被配置成直接连接到圆形插头，所述管包括多个凹进区域和凸出区域的内部几何结构，其中所述管在凹进区域处的壁厚度与在凸出区域处的壁厚度之间的比率在1∶1.25到1∶3的范围内。
9.根据权利要求8所述的抗扭结气体输送管，其中所述管具有大约6毫米的外直径，并且在凹进区域处具有大约0.4毫米的壁厚度以及在凸出区域处具有大约0.8毫米的壁厚度。
10.根据权利要求8-9中任一项所述的抗扭结气体输送管，其中所述管由软PVC制成。
11.根据权利要求8-10中任一项所述的抗扭结气体输送管，其中所述管在每分钟4升的流速下具有小于大约0.25千帕/米的流动阻力。
12.根据权利要求11所述的抗扭结气体输送管，其中在每分钟4升的流速下小于大约0.25千帕/米包括在每分钟4升的流速下大约0.11千帕/米。
13.根据权利要求11所述的抗扭结气体输送管，其中在每分钟4升的流速下小于大约0.25千帕/米包括在每分钟4升的流速下在大约0.07和0.15千帕/米之间。
14.根据权利要求8-13中任一项所述的抗扭结气体输送管，其中所述管在被扭结时能够产生每分钟大约7.5升或更大的流速，其中阻力小于0.25千帕/米。
15.根据权利要求14所述的抗扭结气体输送管，其中每分钟大约7.5升或更大包括每分钟大约10升或更大。
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