CN109803704A - 用于向患者气道提供冲击式通气治疗的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于向患者气道提供冲击式通气治疗的方法和设备，其优选地包括至少一个驱动器单元，其被构造成提供加压的、非脉动的气体。至少一个患者接口装置优选地具有结构，该结构被构造成：(i)从至少一个驱动器单元接收加压的、非脉动的气体，并将其转换成脉动的及加压的气体，以及(ii)通过患者连接孔口向患者供应至少一个低潮气量的脉动的及加压的气体。至少一个柔性管优选地构造成从至少一个驱动器单元向至少一个患者接口装置提供加压的、非脉动的气体。优选地，患者接口装置的至少一部分是一次性的，而另一部分可以是可重复使用的。优选地，本发明使用自适应动态低潮气通气技术。

Description

用于向患者气道提供冲击式通气治疗的设备

本申请要求2016年8月2日提交的美国临时专利申请号US62/369,954的优先权，该专利申请的全部内容通过引用并入本文。

背景技术

呼吸道使用称为运动纤毛的微小毛发，其以协调的波浪搏动以通过将肺粘液引导至咽喉后部来促进去除肺粘液。诸如慢性阻塞性肺病(COPD)的疾病表明呼吸道表面受损，引起了炎症(影响纤毛使分泌物运动的能力)，增加了粘液产生，以及肿胀了限制气流的通道，进一步降低了身体的排出粘液的能力。

随着人口老龄化，肺病的患病率正在增加，特别是在吸烟率高的国家。

急性和慢性肺病管理仍然是具有显着死亡率和发病率的重要健康问题。除了吸烟、感染和污染，人口密度和城市化、移民和全球旅行等其它因素都可能导致肺病流行率的增加。

提供小脉冲高频空气脉动的呼吸机越来越被认为是促进肺泡募集(因此肺容积)并有助于从肺中去除粘液分泌物的有效治疗方法。空气脉动为患者气道内的气柱提供动能，而不会触发赫-布二氏(Hering-Breuer)肺部伸展反射，并提供平均气道正压(PAP)效应。平均气道正压和振荡气柱有助于使粘液运动，特别是当与药物气溶胶结合使用时，尽管尚不清楚确切的操作机制。

不幸的是，几乎没有能够提供冲击式通气治疗的有效装置，并且那些被证明有效的装置是昂贵的。

美国专利号US4,592,349公开了一种远侧(至患者)驱动器单元，其包括减压调节器和气动振荡空气中断阀，以通过软管向近侧患者接口装置供应空气脉动，其包括滑动文丘里机构，以提供增强的冲击效果。然而，驱动器单元采用气动空气中断阀，其需要高压(高达40psi)才能可靠地提供高频冲击效应，导致功率效率低的大型嘈杂驱动器单元，必须由主电源操作，并且制造成本很高。

美国专利号US7,191,780公开了一种用于向患者输送高频空气脉动的低成本设备。这包括远侧驱动器单元，该远侧驱动器单元包括用于稳定压缩空气源的减压调节器，以及可构造的流动中断阀，其通过软管向近侧患者接口装置供应空气脉动。

美国专利号US8,365,727公开了一种远侧基部单元，其包括至少一个电子空气中断阀，该电子空气中断阀可以从驱动器单元内的压缩空气源和减压调节器供应，或者可以从例如来自医院空气供应出口的调节压力源供应。然后，驱动器单元出口通过软管向近侧患者接口装置提供空气脉动。

然而，任何产生冲击式通气的方法(其在远侧驱动器中使用空气中断阀将空气脉动输送到近侧患者接口装置)将受到由于从远侧驱动器单元到患者接口装置的软管中包含的空气的压缩性和惯性引起的冲击效应的减小，并且经受由于软管本身的弹性顺应性而产生的阻尼效果。此外，空气中断阀必须在驱动器单元寿命期间承受数百万次操作循环，容易磨损并且需要昂贵的维护来更换。

美国专利号US4、592,349另外公开了如何通过采用气动伺服辅助滑动文丘里梭以增强施加于患者的冲击压力脉动波形，来增强阻尼冲击脉动。然而，如同气动空气中断阀的情况，也需要驱动器单元中的高工作压力(高达40psi，具有相关的大体积、噪音和低效率)，而施加到文丘里入口的喷射压力通常小于10psi。另外，滑动文丘里梭仅在一个方向上被启动，而双作用滑动文丘里梭将改善施加到患者肺气道的压力波形的锐度，并因此改善冲击效果。

鉴于此，需要一种低成本、低功率、低噪声、有效的冲击治疗系统，其与低成本的患者接口装置一起操作。

发明内容

本发明提供有效的系统和方法，用于利用冲击通气来促进粘液的动员，降低了复杂性并因此降低了成本。其包括来自驱动器单元的加压气体源，该加压气体源以恒定压力供应到患者接口装置。患者接口装置优选地包括一次性部分和可重复使用部分：可重复使用部分优选地采用空气中断阀，并且一次性部分优选地采用文丘里系统。

本发明还提供使用自适应动态低潮气(Subtidal)通气(自适应动态低潮气通气技术，参见下面的定义)来保护受伤肺部的有效系统和方法。其优选地包括来自驱动器单元的加压气体源，该加压气体源以恒定压力供应到患者接口装置。患者接口装置优选地包括一次性部分和可重复使用部分：可重复使用部分优选地采用气体中断阀，并且一次性部分优选地采用滑动文丘里系统。

本发明的目的是优选地提供有效的、连续的、高频率的冲击式呼吸治疗，其不依赖于昂贵的消耗品。本发明的另一个目的是优选地减小驱动器单元的体积、噪声和复杂性，以降低制造成本。本发明的又一个目的是优选地降低系统的功耗，以允许方便的运输和电池供电操作。本发明的另一个目的是优选地降低维护和服务成本。本发明的另一个目的是优选地提供简单、方便且易于使用的系统。

本发明的另一个目的是优选地提供有效的、连续的、自适应的动态低潮气通气治疗。本发明的另一个目的是优选地减小体积、噪声并降低系统的功耗，以允许方便的运输和电池供电操作。本发明的另一个目的是优选地降低维护和服务成本。本发明的另一个目的是优选地提供简单、方便且易于使用的系统。

根据本发明的第一方面，用于将冲击空气脉动输送到患者的设备优选地具有至少一个驱动器单元，该驱动器单元被构造成提供加压的、非脉动的气体。至少一个患者接口装置优选地具有结构，该结构被构造成：(i)从驱动器单元接收加压的、非脉动的气体，并将其转换成脉动的及加压的气体，以及(ii)通过患者连接孔口向患者供应至少一个低潮气量(sub tidal volume)的脉动的及加压的气体。至少一个柔性管优选地构造成从至少一个驱动器单元向至少一个患者接口装置提供加压的、非脉动的气体。优选地，所述至少一个柔性管的长度为1-7英尺。

根据本发明的第二方面，用于通过患者连接孔口向患者输送冲击空气脉动的患者接口装置优选地具有至少一个气体入口，该气体入口构造成接收加压的、非脉动的气体。至少一个气体中断阀优选地构造成从驱动器单元接收加压的、非脉动的气体，并将其转换成脉动的及加压的气体。至少一个文丘里阀优选地构造成：(i)从所述至少一个气体中断阀接收脉动的及加压的气体流，(ii)将脉动的及加压的气体转换成至少一个低潮气量的脉动的及加压的气体，以及(iii)将所述至少一个低潮气量的脉动的及加压的气体输送到患者连接孔口。

根据本发明的第三方面，用于冲击式患者治疗的驱动器单元优选地具有至少一个气体入口，该气体入口构造成向至少一个压力容器提供至少一种加压的、非脉动的气体。所述至少一个压力容器优选地构造成存储所述至少一种加压的、非脉动的气体。至少一个气体出口优选地构造成从驱动器单元输出存储的至少一种加压的、非脉动的气体。至少一个电子控制器优选地构造成：(i)从至少一个患者接口装置接收信号，以及(ii)控制所述至少一个压力容器的操作。

根据本发明的第四方面，使用自适应动态低潮气通气技术对患者进行通气的设备优选地具有至少一个驱动器单元，该驱动器单元被构造为提供加压的、非脉动的气体。至少一个患者接口装置优选地具有结构，该结构被构造成：(i)从驱动器单元接收加压的、非脉动的气体，并将其转换成脉动的及加压的气体，以及(ii)通过患者连接孔口向患者供应至少一个低潮气量的脉动的及加压的气体。至少一个柔性管优选地构造成从至少一个驱动器单元向至少一个患者接口装置提供加压的、非脉动的气体。优选地，所述至少一个柔性管的长度为1-7英尺。

根据本发明的第五方面，使用自适应动态低潮气通气技术通过患者连接孔口使患者通气的患者接口装置优选地具有至少一个气体入口，该气体入口构造成接收加压的、非脉动的气体。至少一个气体中断阀优选地构造成从驱动器单元接收加压的、非脉动的气体，并将其转换成脉动的及加压的气体。至少一个滑动文丘里阀优选地构造成：(i)从所述至少一个气体中断阀接收脉动的及加压的气流，(ii)将脉动的及加压的气体转换成至少一个低潮气量的脉动的及加压的气体，(iii)将所述至少一个低潮气量的脉动的及加压的气体输送到患者连接孔口，以及(iv)作为吸气、呼气阀一体操作，这意味着，每次低潮气输送将跟随一个低潮气量的呼气。

根据本发明的第六方面，使用自适应动态低潮气通气技术进行患者治疗的驱动器单元优选地具有至少一个气体入口，该气体入口构造成向至少一个压力容器提供至少一种加压的、非脉动的气体。所述至少一个压力容器优选地构造成存储所述至少一种加压的、非脉动的气体。至少一个气体出口优选地构造成从驱动器单元输出存储的至少一种加压的、非脉动的气体。至少一个电子控制器优选地构造成：(i)从至少一个患者接口装置接收信号，以及(ii)控制所述至少一个压力容器的操作。

附图说明

现在将参考附图描述本发明的当前优选特征的示例性实施例。

图1是根据本发明的家庭护理/治疗实施例的示意性框图，其特征在于驱动器单元和患者接口装置之间的无线连接。

图2是根据本发明的家庭护理/治疗实施例的示意性框图，其特征在于驱动器单元和患者接口装置之间的有线连接。

图3是根据本发明的医院连续通气实施例的示意性框图，其特征在于驱动器单元和患者接口装置之间的无线连接。

图4是根据图1实施例的驱动器单元的实施例的示意性框图。

图5是根据图3实施例的驱动器单元的实施例的示意性框图。

图6是根据图1-3的实施例的用于附接到患者接口装置的患者接口装置连接器的示意性透视图。

图7a、7b、7c和7d是根据图1-3的实施例的用于附接到患者接口装置的患者接口装置连接器的示意性透视图；其中图7a是后透视图，图7b是前透视图，图7c是前视平面图，图7d是侧视平面图。

图8是根据图1-3实施例的患者接口装置的实施例的示意性框图。

图9a是根据本发明的患者接口装置的实施例的示意性透视图；图9b是根据本发明的患者接口单元的另一实施例的示意性透视图。

图10a是根据本发明的患者接口装置的实施例的示意性剖视图；图10b是根据本发明的患者接口单元的另一实施例的示意性剖视图。

图11a是根据本发明的患者接口装置的实施例的示意性剖视图；图11b是根据本发明的患者接口单元的另一实施例的示意性剖视图。

图12a是根据本发明的患者接口装置的实施例的示意性剖视图。图12b是根据本发明的患者接口单元的另一实施例的示意性剖视图。

图13a是根据本发明的患者接口单元的实施例的示意性剖视图；图13b是根据本发明的患者接口单元的另一实施例的示意性剖视图。

图14a是根据本发明的患者接口装置的实施例的示意性剖视图；图14b是根据本发明的患者接口单元的另一实施例的示意性剖视图。

图15a是根据本发明的患者接口装置的实施例的示意性剖视图；图15b是根据本发明的患者接口单元的另一实施例的示意性剖视图。

图16a是根据本发明的患者接口装置的实施例的示意性剖视图；图16b是根据本发明的患者接口单元的另一实施例的示意性剖视图。

图17a是根据本发明的患者接口装置的实施例的示意性剖视图；图17b是根据本发明的患者接口单元的另一实施例的示意性剖视图。

图18a是根据本发明的患者接口装置的实施例的示意性剖视图；图18b是根据本发明的患者接口单元的另一实施例的示意性剖视图。

图19a是根据本发明的患者接口装置的另一实施例的示意性剖视图；图19b是根据本发明的患者接口单元的另一实施例的示意性剖视图。

图20a是夹带气体的文丘里结构的示意图。图20b是文丘里结构的示意图。

图21a是根据本发明的患者接口装置的另一实施例的示意性剖视图；图21b是根据本发明的患者接口单元的另一实施例的示意性剖视图。

图22a是根据本发明的患者接口装置的另一实施例的示意性剖视图；图22b是根据本发明的患者接口单元的另一个实施例的示意性剖视图。

图23a是根据本发明的患者接口装置的另一实施例的示意性剖视图；图23b是根据本发明的患者接口单元的另一实施例的示意性剖视图。

图24a是根据本发明的患者接口装置的另一实施例的示意性剖视图；图24b是根据本发明的患者接口单元的另一个实施例的示意性剖视图。

具体实施方式

目前优选的示例性实施例

概述起来，本发明实施例提供家庭治疗和/或医院治疗设备和方法，由此向至少一个患者的气道提供冲击式通气治疗。虽然本发明特别适用于人类患者，但优选实施例也可用于任何动物患者。

本说明书中的“自适应动态低潮气通气”(ADSV)技术可包括但不限于结构和/或功能中的一个或多个或其任何组合，由此患者接口装置是：适应性的，因为输送的流将永久适应患者的生理参数；动态的，因为它会有一个波形，带来能量来招募气道并影响血液动力学(流量/压力/体积的永久变化是动态的)；低潮气的，因为它会输送称为低潮气量的小体积；和通气，因为它会影响气体交换、含氧和通气。

本说明书中的“控制器”可以包括但不限于运行一个或多个存储的“计算机程序”的处理装置和/或用于使装置和/或单元执行本文所述的功能的非暂时性“计算机可读介质”中的一个或多个或任何组合。介质可以包括压缩盘、DVD、ROM、RAM、固态存储器或能够存储一个或多个计算机程序的任何其它存储装置。

这里使用的术语“处理器”表示处理设备、装置、程序、电路、部件、系统和子系统，无论是以硬件、有形实现的软件还是两者实现，以及无论是否可编程。这里使用的术语“处理器”包括但不限于一个或多个计算机、硬连线电路、信号修改装置和系统、用于控制系统的装置和机器、中央处理单元、可编程装置和系统、现场-可编程门阵列、专用集成电路、片上系统、由分立元件和/或电路组成的系统、状态机、虚拟机、数据处理器、处理设施以及任何前述的组合。

这里使用的术语“存储”和“数据存储”和“存储器”表示一个或多个数据存储设备、装置、程序、电路、部件、系统、子系统、位置和存储介质，用于临时地或永久地保留数据，并提供此类保留数据。这里使用的术语“存储”和“数据存储”和“存储器”包括但不限于硬盘、固态驱动器、闪存、DRAM、RAM、ROM、磁带盒和能够存储计算机可读数据的任何其它介质。

图1和2描绘了根据本发明的家庭护理/治疗实施例。在图1中，驱动器/源单元10优选地通过气管12和控制器14联接到患者接口装置16。优选地，气管12优选地包括约120cm(约48英寸或4英尺)的低顺应性单腔塑料管。当然，管12的长度可以是任何方便或期望的长度，例如2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12英尺或上述任何英尺范围，例如1-7英尺、2-6英尺、3-5英尺或更大；与常见的真空软管一样，管12也可以是可拉伸的。在该实施例中，驱动器单元10优选地具有低功率无线接口101，其经由另一个低功率无线接口141联接到控制器14。当然，可以根据本地电气环境调节这些接口的功率水平。在图2中，驱动器单元具有有线接口102，其经由布线18联接到控制器14的接口142。

图3描绘了根据本发明的医院连续通气实施例。在图3中，控制器14可以设置在驱动器10附近(或甚至在驱动器10内)，并且优选地设置在医院外壳32内，而不是如图1和2中那样邻近患者接口装置。

驱动器单元。

图4示出了根据图1(家庭治疗)实施例的驱动器单元10的主要部件，优选地包含在塑料或金属外壳400内。电源单元(PSU)/电池402在电子控制器404的控制下向各种部件供电。液晶显示器(LCD)/触摸屏单元406可用于编程和操作控制器404，和/或监测来自患者接口装置16的反馈，如下面将更详细描述的。当可能需要输入和/或反馈时，蜂鸣器(或其它可听和/或可见警告标记)405优选地向护理人员提供反馈。电子控制器404通过布线481控制一个或多个优选的无刷直流(DC)马达408。直流马达408优选地驱动涡旋式压缩机410，以将非脉动空气提供给压力容器412的气体入口411。环境空气经由空气过滤器414和进气管线416提供给涡旋式压缩机410。

压力容器412优选地包括压力罐以及适当的连接器。优选地，压力容器412具有过压安全阀418，以允许空气从过压的压力容器412中逸出。优选地，安全阀418还包括压力传感器419，其通过布线420将过压信号发送到控制器404。然后，控制器404可以命令直流马达408停止对压力容器412加压。压力容器412还优选地具有工作压力传感器422，其检测压力容器412内的压力并经由布线424向控制器提供压力信号。集水器426优选地联接到压力容器412，并通过流体管线428、流体连接件428和患者接口连接器470向患者接口装置16提供流体，下面将更详细地描述。电线432优选地经由电连接件434和患者接口连接器470将电控制器404连接到患者接口装置。当然，驱动器单元10和患者接口装置16之间的连接可以是有线的、无线的或两者的组合。

在使用中，驱动器单元10优选地提供至少一个非脉动压缩气体源，并采用可编程电子控制器404和触摸屏显示器406以构造冲击会话。例如，护理人员可以使用控制器404和触摸屏显示器406来设置提供给患者接口装置16的一个或多个会话冲击频率，例如100-200或100-400周/分钟，以及工作压力，例如20-30或20-40psi。控制器404还可以监测所递送的治疗(来自患者接口装置16)以向护理人员提供反馈，例如治疗持续时间，例如15-30分钟，或15-60分钟，患者近侧压力，例如5-10或5-20cmH2O等。控制器404还可以向服务人员提供信息，例如小时使用、故障状况等。触摸屏显示器406提供对系统参数、监测数据和任何故障状况的简单和快速访问，并且还集成了内置协议以通过设置系统来引导护理人员进行最佳治疗。

在使用中，驱动器单元10优选地向患者接口装置16提供非脉动压缩空气源。对患者接口装置的例如10psi的空气压力优选地由电子控制器404调节，该电子控制器为压缩机410提供动力。电子控制器404优选地与具有集成触摸屏406的4.3英寸图形液晶显示器接口连接，以允许护理人员配置治疗参数。电子控制器404还优选地处理来自嵌入在患者接口装置(将在下面描述)内的传感器的信号，并在显示器406上显示那些反馈信号。电子控制器404优选地还监测整个系统的健康状况，以及护理人员和/或服务人员的使用，并且还优选地存储记录的医生的会话信息以监测治疗进展。例如，可以利用控制器404设置、调节、控制、存储等压力、频率、时间、吸气/呼气比、肺活量测定、警报等。

在优选的使用中，驱动器单元10采用小型低压的典型的24V@1/4HP无刷马达408来驱动由电子控制器404供电的无油涡旋式压缩机410。可更换过滤器414优选地清洁环境空气以供应到空气压缩机410。压缩机410优选地流体供给小型轻质压力容器412(其可以是或适于低工作压力(例如20psi)的复合结构轻质合金)，然后该压力容器通过单向阀429、集水器426和连接软管428供应患者接口装置16。压力容器412内的压力优选地由半导体压力传感器422监测，该半导体压力传感器将压力参考信号提供给电子控制器404。电子控制器404连续地改变到直流(DC)压缩机410的能量，以提供足够的空气压力并流到患者接口装置16，同时将能量消耗降低到最小，并因此降低噪声。压力容器(贮存器)412还优选地包括用于安全的过压安全阀418，优选地具有到控制器404的适当电接触反馈系统419，其优选地向用户指示任何故障状况。

在使用中，电子控制器404优选地包括存储器405，协议设置库保留在该存储器中。这将使护理人员更容易设置。例如，在控制器404内预定义有神经肌肉患者的预编程设置方案，例如，提供2分钟雾化，然后在8Hz下进行10分钟的冲击，然后在1Hz下进行5分钟，并且用1分钟雾化完成治疗。

同样在使用中，驱动器单元10优选地包括由电子控制器404提供并存储在电子控制器404中的各种警报和警告特征。近侧患者高压警报优选地预设为60cmH2O，但是可以提供其它和/或额外水平。如果在患者近侧压力传感器(下面将描述)处检测到近侧压力超过一个或多个预设压力极限，则电子控制器404优选地被编程为例如在蜂鸣器405处操作警报：警报将响起，然后冲击治疗将停止，并在图形液晶显示器406上显示错误消息。近侧患者低压警告也可以预设为例如5cmH2O，但是可以使用其它和/或额外的水平。如果在患者压力传感器处检测到低于预设压力的压力，则控制器404优选地被编程为操作声音警告405并显示消息。优选地，显示器406将指示护理人员检查文丘里流量阀和患者接口呼吸回路(将在下面描述)内的泄漏，并重新开始会话。在初始系统设置时，护理人员可以配置呼气反馈信号。优选地，在确定例如20psi的最佳工作压力(基于患者胸部摆动(这反映了胸腔内的冲击/能量波传输的有效性)和患者舒适度(这反映了患者能够在治疗期间不费力地呼吸、吸气和呼气的容易程度))之后，除了患者近侧压力(例如，15cmH2O)之外，护理人员通常将呼气反馈信号设置为例如10cmH2O，超过测量的近侧压力幅度。呼气反馈信号优选地包括通过蜂鸣器405的可听到的蜂鸣声，在治疗期间帮助训练患者通过患者接口装置内的文丘里流量阀舒适地呼吸，教导患者避免过度呼气。渐进和平稳的呼气使肺容量减少，使治疗更有效并减少压倒患者的可能性，特别是在病情严重时。事实上，呼气反馈信号是教育性的，教导患者在治疗期间如何有效呼吸，通常为15至30分钟。通过使用菜单触摸屏控制，通过图形用户界面(GUI)导航到显示器406上的呼气警报设置显示屏幕来执行设置呼气反馈信号。

为了使治疗能够在家庭环境之外进行，系统的电源优选地包括医疗级高效开关模式主电源(将在下面描述)，并且这是优选地适于被切换以用于可更换电池组402。为了减轻重量并提高便携性，电池组402通常包括锂离子电池，或者在运输安全(例如商业航空公司)更受关注的情况下可以是例如镍金属氢化物。另一种仍然便于户外使用的电源装置，其驱动器单元包含一体式不可拆卸的高效率的医疗级主电源，并且还优选地具有汽车辅助电源线，其在汽车或拖车中获得12V电源。

图5是根据医院实施例的驱动器单元10的实施例的示意性框图。医院通过设置在外壳500的壁中的医院空气/氧气(O2)入口502提供加压空气供应。供应的空气/氧气经由管线/管道504传递到入口过滤器506，并经由管线/管道508传递到入口压力传感器506。根据通过患者接口连接器470向一个或多个患者供应多少压力水平的空气/氧气，将加压空气供应到一个或多个压力容器512到51N。优选地，加压空气通过管线/管道520、522、524和520N传输。在注入上述压力容器之前，这种加压空气优选地通过一个或多个相应的减压调节器532、534和530N(由相应的伺服马达542、534和530N控制)。优选地，每个压力容器512至51N具有过压阀5121、51N1和传感器5122、51N2，如上所述。而且，每个压力容器优选地具有工作压力传感器5133、51N3，向控制器404提供输出信号，如上所述。同样地，每个压力容器具有分别连接到流体连接器5154、5155和51N5的集水器5144、5145、51N4，这些流体连接器安装在患者接口连接器470中，也如上所述。

在使用中，系统可以以独立模式连续操作，或者与另外的第三方呼吸机一起操作，用于那些不能自己呼吸的患者。当在独立模式下操作时，驱动器单元10还可以设计成对患者是故障安全的。与家庭护理装置不同，在医院实施例中，驱动器单元10优选地设置有来自医院出口的高压(通常为75psi)压缩气体(空气和/或氧气)源，并且可以有到患者接口装置16的多个软管。患者接口装置16优选地提供附加功能，例如更多传感器以监测治疗，以及加热以向患者提供暖空气。

参考图5，在使用中，驱动器单元10优选地包含适用于心脏环境的适当医疗级电源402。驱动器单元10的气体管线优选地包含优选地邻近每个压力容器出口的集水器5144、5145、51N4，并且还可以包含加热元件以预热被输送到患者接口装置16的气体。驱动器单元10优选地将至少一个非脉动压缩气体源供应到患者接口装置16。根据临床需要，气体供应可以是清洁空气、氧气、或与外部氧气/空气混合器混合。替代实施例还可以包括用于独立系统的驱动器单元10内的氧气混合器。驱动器单元10优选地包含至少一个减压调节器532、534、530N，其可以手动调节，或者优选地由电子控制器404电动和供电。基本医院系统优选地采用单个减压调节器532，并且更复杂的系统采用至少两个减压调节器532、53N和相关软管来供应患者接口装置16——一个调节器以向患者接口装置16提供低压供应，另一个调节器为夹带提供更高压力的供应。

在使用故障安全系统的实施例中，每个减压调节器优选地是“失效关闭”的设计，多个减压调节器形式的冗余，并且在任何一个调节器或处理器的故障不会危及患者安全的情况下采用多个处理器的电子控制器404用来确保持续供应。驱动器单元10优选地包含用于每个减压阀的压力容器以用作缓冲罐，因为根据医院基础设施，已知在附近起作用的其它装置可以对压力稳定性产生影响。每个压力容器优选地是用于安全和相关故障检测触点的过压安全阀，以及也是用于测量可用压力的半导体压力传感器。

电子控制器404优选地与液晶图形显示器和触摸屏406接口连接，允许构造和显示治疗参数，以及每条管线的工作压力。电子控制器404优选地通过压力传感器506监测医院气体监测器入口压力，并且优选地在入口压力超出公差时发出警报。电子控制器404还处理来自嵌入在患者接口装置16内的传感器的信号(将在下面描述)并显示在显示器406上。电子控制器404优选地包含查找表和/或控制算法，例如比例积分(PI是一种集成电路芯片，其允许控制器能够作为闭环工作，在此在这种情况下，控制器将能够根据输送给患者的近侧压力的变化调节工作压力)，以根据相关压力容器压力传感器的反馈调节电动减压调节器，以提供所需的工作压力。电子控制器404还监测整体系统健康状况，例如，监测用于服务人员的系统和/或部件，以及存储记录的会话信息以供医师监测患者进展。电子控制器404优选地包含适当的接口434，例如以太网，其使用适当的协议(例如HL7)连接到医院网络，以允许通过集中式观察站远程监测患者参数。

连接器

图6是根据图1-3的实施例的用于附接到患者接口装置16的患者接口装置连接器470的示意性透视图。在该实施例中，快速断开连接器470优选地具有圆柱形金属或塑料壳体610，其具有凹入的内部平台620，该内部平台是圆形的并且设置在连接器唇缘612下方的深度至少与空气锥650和/或电连接销660i至660n的高度一样深。空气锥650将加压空气供应到患者接口装置16，并且销660i到660n提供电通信。壳体610优选地包括在壳体的两侧或更多侧上的L形互锁槽670，以将连接器470锁定到患者接口装置16上的互补锁定结构。通过一个或多个空气软管/管/管线680供应加压空气。优选地，电连接布线690i至690n是围绕空气管线680缠绕的护套内的束，如图所示。在该实施例中，连接器470可以固定到驱动器单元10并且能够可拆卸地联接到患者接口装置16。然而，连接器可以固定到患者接口装置16并且能够可拆卸地联接到驱动器单元10。在另一个实施例中，在脐带部的每个端部上具有连接器470，以将脐带部与驱动器单元10和患者接口装置16两者可拆卸地联接/分离。

图7a、7b、7c和7d是根据图1-3的实施例的患者接口装置连接器470的示意性透视图。在这些图中，直线形(正方形和/或矩形，或两者的组合)实心或中空壳体710在其至少一个边缘上具有向内转动的唇缘712，其构造成用于连接到患者接口装置16。提供一个或多个通孔720以通过固定装置(例如螺钉、肘节杆、杠杆等)将壳体710固定到患者接口装置16。供气锥751和752用于供应高压和低压空气和/或氧气；当然可以提供更多或更少的空气锥。电连接器660i至660n优选地以两排互补地设置在空气锥的两侧上。

在使用中，驱动器单元10向患者接口装置16提供至少一个连续的压缩空气源，并且还提供电连接件。为了避免混淆和不正确的连接，患者接口装置空气软管和连接器组件优选地采用集成连接器，其中流体压力管线包含在具有螺旋缠绕电线的脐带部内。连接器470优选地包括至少一个中心安装的空气管线锥形连接器，其中电连接器销围绕锥形连接器径向(和/或线性地)间隔开，包含在壳体内并采用适合目标用户的合适的人体工程学锁定机构，例如四分之一转锁定轴环、唇缘和螺钉等。在多个空气管线的情况下，可以采用双腔流体连接器。作为另外一种选择，患者接口装置连接器470可以包括直线形壳体710，其一侧具有锥形空气管线连接器，另一侧具有电销或平面连接器，并且优选地在一侧采用可拆卸铰链而在另一侧采用四分之一转锁定键机构，如图7a所示。另外，一个或多个绝缘加热元件681也可以存在于空气软管680内以加热压缩气体到更适合于治疗递送的温度，该温度优选地由患者接口装置16中的至少一个温度传感器811(图8)监测。

患者接口装置

图8是根据图1-3实施例的患者接口装置16的实施例的示意性框图。装置16优选地包括壳体800、加压气体入口管/管线/软管810、温度传感器811、空气中断阀820、文丘里流量阀850和雾化器860。雾化器通过一个或多个管线862通过夹带端口864向空气中断阀820供应适当的药物。脉动的及加压的气体从空气中断阀820通过一个或多个管/管线/软管822供应到文丘里阀850。一种或多种补充气体(例如氧气)可以通过管线/管/软管824、通过设置在外壳800的壁中的补充气体端口826供应到管线822。文丘里阀850可使呼出气体通过一个或多个柔性软管/管/管线852通过壳体800的壁中的一个或多个呼气端口854。文丘里阀850优选地通过一个或多个软管/管/管线860通过设置在壳体800的壁中的一个或多个输送端口862向患者供应一种或多种脉动的及加压的气体。优选地，文丘里阀850内的传感器(将在下面描述)通过电线870向电子控制器404提供信号。

更详细地，患者接口装置16优选地包括：文丘里流量阀850，其用作流量-压力和压力-流量转换器；以及空气中断阀，以产生空气/气体的脉动脉冲来产生冲击效应。雾化器860优选地施用药物给患者和/或将患者的呼吸气体加湿。优选地，文丘里850设计成提供压力-流量和流量-压力转换，其中第一气体脉动优选地从空气夹带端口864产生最大夹带，并且输送到患者气道的气体的低潮气量较大。随后，患者气道中的压力的逐渐增加将反映在文丘里流量阀850的输送端口862中，并且根据文丘里理论，阀体内的压力将增加，变为环境压力，并减少夹带流量。因此，输送到患者气道的低潮气量变得越来越小并最终达到平衡。这被称为低潮气通气交换；在此阶段，每次低潮气量输送后，将从患者呼吸道呼出一个低潮气量的气体并通过阀呼气端口854释放，将发生全部气体交换，患者将在整个疗程期间充氧和通气。来自患者的呼出气体将通过呼气端口854离开阀，该呼气端口还可包含可调节的流动阻力，以促进上呼吸道的稳定，尤其是在肺部恶化的患者中。

患者接口装置16优选地包含空气中断阀820，其可以采取各种形式，适于在作用于来自驱动器单元10的加压气流时引入和/或产生高频压力脉动。空气中断阀820优选地构造成响应于通过电线821来自控制器404的信号重复地打开和关闭内部孔口，以在大范围的频率和压力(例如1-15Hz)上产生脉动压力流。此外，还可以设置补充端口826，其用于接受补充氧气的那些患者，其也以与空气夹带端口864类似的方式夹带在端口827中。这些端口在不使用时可以加盖。

参考图9a和9b，示出了旨在短期用于家庭使用的患者接口装置16。优选地，该患者接口装置16采用完全短期可重复使用的部件，因为这降低了每次使用成本，并且例如通过手和/或洗碗机进行清洁的装置的某些元件是可接受的。这种可重复使用的部件可包括空气中断阀820、文丘里阀850、雾化器860和/或各种管线和端口中的一个或多个。这些通常是单患者使用的一次性结构，患者在短期停留期间(通常为几天)重复使用，然后丢弃。

除了用户接口控件907之外，患者接口装置16还可以包含辅助电子控制器905和小型液晶显示器906，以提供局部视觉反馈并且还允许对治疗会话进行微小调节。显示器和控制器可以设置在类似于当前视频摄像机装置的铰接的上翻/下翻结构上。空气中断阀820优选地是安装在患者接口装置16中的机电系统。优选实施例不采用针阀向患者提供脉动流——任何负责向患者输送脉动流的阀优选地突然打开和关闭，达到最大压力波，以便最大化冲击效果。这可以通过采用一个或多个电磁操作的提升阀(下面将描述)和屈曲压缩弹簧(也将在下面描述)来优选地提供非线性弹簧压力而实现，或通过预加载提升阀来实现，该预加载提升阀由于结构中的精细钻孔产生偏压，以允许阀门瞬间打开和关闭，精细钻孔将允许气体逸出，减压提升阀周围的空间，从而降低提升阀前后移动时的空气阻力。优选地，通过来自驱动器单元电子控制器404的电信号调节电子阀冲击频率(例如，每分钟100-900个循环)和占空比(例如，每分钟0-50个循环)。

在使用中，空气中断阀820优选地供给喷射组件，该喷射组件将空气脉动引导到文丘里阀850中。这在文丘里系统之前在喷射组件周围产生低于大气压的区域，该区域通过空气夹带端口向次级腔室开放。雾化器860优选地经由夹带端口864联接到文丘里阀，并且雾化器860优选地由于文丘里前方的低于大气压力而经由夹带端口864供应文丘里阀850，进一步产生穿过雾化器的压力梯度。雾化器860还可包括次级空气入口869。次级入口869优选地用单向挡板阀871加盖，以限制含药气溶胶的逸出，并且除了提供可由文丘里阀850夹带的补充治疗空气入口之外，还减少对护理人员的不希望的暴露。

雾化器860的一个实施例可包括气溶胶发生器，其加速通过毛细管作用从碗中输送的含药液体流，该含药液体流以高速离开喷嘴。喷射流然后撞击喷雾杆，产生气溶胶。气溶胶通过夹带端口864被吸入文丘里阀850。雾化器860可以是一次性的。优选实施例采用压电超声雾化器860，因为它们不需要压缩空气，进一步减少压缩空气消耗并因此降低驱动器单元功耗和噪声。超声雾化器860旨在被重复使用并且被设计成可完全消毒。在超声雾化器860内是超声波发生器，其包括：具有精确形成的孔的圆顶孔板，该孔控制气溶胶液滴的尺寸；以及压电振动元件，其产生微泵送作用以雾化药物。重力使药物与气溶胶发生器接触；然后将液体吸过孔板并转换成气溶胶。在护理人员在显示控制图形用户接口(GUI)907处接收到相应的选择时，控制器操作雾化器。

文丘里流量阀850优选地用作流量-压力和压力-流量转换器。文丘里阀850优选地包括文丘里夹带端口864、患者连接孔口950、呼气端口854和喷射喷嘴组件。基于文丘里原理，文丘里阀850根据患者的气道特征输送可变的低潮气量，一体化地充当吸气/呼气阀，并且产生基本上单一水平的气道正压。

图10a至12b示出了与患者接口装置16的一次性部分1002一体的静态文丘里阀850的实施例，其中可重复使用部分1004包括机电和/或气动操作的中断阀。

图10a和10b示出了包括一次性部分1002和可重复使用部分1004的电磁空气中断系统，其中可重复使用部分1004优选地包括螺线管1010，其中螺线管电枢轴1012形成两个提升阀系统1020、1022。一次性部分1002优选地包括固定文丘里流量阀850，并且可重复使用部分1004优选地在使用之前经由螺纹1030、1032拧到一次性部分1002上。优选地，一个提升阀1022将气体供应到文丘里阀850，并且第二提升阀1020被一个或多个钻管1025(图10a)从气体供给装置860偏置。当系统打开时，气体从860到1025然后通过提升阀1020并通过两个侧向窄管钻孔逸出。图10a示出了关闭的提升阀，图10b示出了打开的提升阀。轴1012的右端用作文丘里阀喷射系统850的提升阀1022，并且次级较大的提升阀1020还用作压力伺服机构，通过狭窄的钻管将阀组件从与初级提升阀1022相邻的腔室偏置在打开的边缘。一旦螺线管1010通电，次级阀头上的力与偏置的次级提升阀1020一起快速打开两个提升阀1020、1022，以允许空气通过喷射组件860输送到文丘里阀850。次级提升阀1020上的偏置气体压力在打开后排出。一旦螺线管1010断电，复位弹簧1013就关闭两个阀1020、1022，并且循环重复。作为另外一种选择，音圈系统可用于通过用永磁体替换螺线管电枢来提供阀轴1012的双向控制。另外，可以采用次级螺线管来完全或部分地同步闭塞呼气空气端口854，以最大化近侧患者呼气正压(PEP)效应。一个或多个端口1036、1038提供入口以测量诸如流量、压力、肺量计等的参数。

图11a和11b示出了电磁空气中断系统，其包括一次性部分1102和可重复使用部分1104，其中可重复使用部分1104包括电磁阀1110和屈曲压缩弹簧1113以提供非线性弹簧力。一次性部分1102优选地包括固定文丘里阀850，并且可重复使用部分1104优选地在使用之前通过螺纹1130、1132拧到一次性部分上。

优选地，可重复使用部分1104采用螺线管1110来启动提升阀1122，其中提升阀使用非线性弹簧1113被偏置在打开的边缘。图11a示出了关闭的提升阀1122，图11b示出了打开的提升阀1122——注意到处于打开位置的带扣弹簧1113。螺线管电枢轴1112的右端用作文丘里阀喷射系统850的提升阀1122，并且提升阀上的气体压力使屈曲压缩弹簧1113偏置，因此提升阀1122处于打开的边缘。一旦螺线管1110通电，阀1122打开，然后当螺线管1110断电时由于弹簧1113而关闭。如上面的图10a和10b所示，替代方案是用永磁体替换螺线管电枢以允许阀轴1112的双向控制。另外，可以采用次级螺线管来完全或部分地同步闭塞呼气空气端口854，以最大化近侧患者呼气正压效应。

图12a和12b示出了电磁空气中断系统，其包括一次性部分1202和可重复使用部分1204。可重复使用部分1204优选地包括气动操作的双作用(double acting)梭阀1260，并且一次性1202部分优选地包括固定文丘里阀850。可重复使用部分1204优选地在使用之前通过螺纹1230、1232拧紧在一次性部分1202上。

图12a示出了关闭的提升阀1222，图12b示出了打开的提升阀1222——注意梭阀1212从一侧移动到另一侧。如果需要，单独的气体供应管线1299可用于患者供应并操作梭。气动滑动梭1260优选地包含气道1261、1262，以将压力下的气体引导到壳体中的端口1271、1272、1273、1274中。梭阀1260通常包括硬化的金属或塑料材料，并且集成到患者接口装置16的可重复使用部分1204中。优选地，针阀1277、1278用于计量从梭的每侧排出的气体——一旦梭的一侧中的气体压力超过另一侧，梭就移过。双作用性质有利于主动空气中断关闭系统820，以便锐化旨在增强冲击治疗功效的压力脉动。在优选实施例中，可调节针阀1277、1278优选地使用马达/伺服系统来控制，其中驱动器单元电子控制器404包含针对所需冲击频率的针阀设置的校准表。一旦确定了最佳设置，例如占空比，简化版可以省略用于一个或多个钻管的针阀。

图13a和13b示出了完全一次性患者接口装置16，其包括整体的静态文丘里阀850，其具有采用滑动梭阀1360的集成的单作用气动中断器1305。图13a示出了处于关闭位置的滑动梭阀，图13b示出了处于打开位置的滑动梭阀1360。显然，分别可以使用单独的气体源860、1380以通过文丘里阀850供给患者，并且用于操作梭阀1360。完全一次性患者接口梭阀1360优选地采用针阀1370以将压缩气体计量到滑动梭阀中。梭阀1360优选地由非线性屈曲弹簧1313保持关闭。当梭阀1360腔室中的压力超过预设阈值时，梭克服弹簧压力，并且阀1360移动以打开气体通道1375。这打开气道并且通过梭1360中的钻孔1361将气体供应到文丘里阀850。第二针阀1371在梭移过时形成腔室，当排气时，梭1360由于弹簧力返回原位，突然关闭到文丘里阀门850的气体供应。如果需要简化的控制，则可以用钻孔代替该针1371。在需要额外冲击的情况下，可以采用滑动文丘里阀850，以在文丘里达到其运动极限时通过产生压力波来增强冲击效果。

在使用中，可调节的计量针结合文丘里阀850控制冲击频率和占空比。针阀可以手动操作，并且电子控制器404简单地对操作随时间进行计数以便得出冲击频率。在这种情况下，当滑动梭中断阀可以由塑料构成并且模制到患者接口装置16中时，患者接口装置16可以是完全一次性的，因为这消除了由于梭随时间推移的表面磨损的问题。图13a和13b示出了单个压缩气体源1380，但显然可以向患者提供另外的气体源，例如氧气；并且可以采用单独的源(例如空气)来控制文丘里阀850。用于连续使用的优选实施例包括完全一次性的患者接口装置16，其采用如图所示的气动梭流动中断阀，但是构造在患者接口连接470上以与标准通气管一起使用。当连续治疗装置可以用于单个患者并且通常在连续使用一周后丢弃时，优选的是完全一次性系统，因为感染控制防止对不同患者的再次使用。不需要在患者之间进行消毒，允许使用与高温消毒不相容的低成本医用级塑料。然而，当可重复使用部分被设计成消毒时，也可能采用可重复使用部分和一次性部分的连续治疗系统。

如上所述，可以修改图13a和13b的患者接口装置16，以边为患者提供单独的气体供应(可以是氧气)，并且启动梭(可以是空气)，因此减少了医院环境中医用氧气的浪费。优选实施例还可在患者接口装置16内包含加热元件，以加热供应给患者的气体。优选实施例还可以在患者接口装置16中包含额外的传感器以监测所施用的治疗，例如吸入气中的氧浓度分数(FiO2)。如果加热元件实施为一个或多个热线，则这允许每个加热元件还用作热线风速计以测量气体速度。驱动器单元控制器404还监测加热元件所需的电功率，并且能够在冷却加热元件时计算通过的气体的空气速度。驱动器单元控制器404优选地存储和操作算法和/或校准表，其优选地包括进入温度、到达患者的气体温度和由加热元件汲取的功率，以计算体积气体流量。在呼气端口854中采用第二热线风速计允许通过由电子控制器404存储和操作的算法计算患者接受的气体体积，因此能够观察患者的吸气和呼气循环，允许执行肺活量测定。

图14a和14b示出了完全一次性的电磁操作的患者接口装置16，其包括滑动文丘里阀850和外部电线圈1401，该滑动文丘里阀采用模制在滑动文丘里梭本体1450内的稀土磁体1402，其在一次性梭本体1460内侧向滑动，该外部电线圈优选地夹在一次性梭本体1460周围。滑动文丘里阀850因此用作空气中断阀。

图14a示出了处于右手位置的滑动文丘里阀850，并且空气断续器1475打开。图14b示出了处于左手位置的滑动文丘里阀850，并且空气断续器1475关闭。将一个极性的DC电流施加到外部安装的电磁线圈1401迫使可移动文丘里阀850沿一个方向滑动，并且反转极性迫使可移动文丘里阀850沿另一个方向滑动。由于梭行程通常小于1/4英寸并且梭质量最小，因此梭很容易以高达15Hz的速度向后和向前振荡。电子控制器404中的监测电子设备能够检测线圈内的电流如何随着梭移动而改变，并因此检测梭是否滑动，或者是否按步调卡住而因此处于故障状态。

优选地，梭1450带有喷射器1451，该喷射器通过刚性宽体连通管1453与进给室1452流体连通，以确保喷射器和文丘里入口1455之间的临界距离保持不变而与梭位置无关，因此保持适当的夹带。宽体连通管1453被闭塞在原位左手位置的梭中，也用作空气中断阀。另外，取决于出口端口1456的位置，可以调节一次性梭本体1450，使得完全延伸的梭部分地或完全地闭塞呼气空气端口854，从而增加平均气道正压(PAP)。

图15a和15b示出了另一个患者接口装置16的实施例，其是图12a和12b的延伸部分，其中它包括具有滑动文丘里梭1550的气动双向振荡空气中断阀1560。患者接口装置16可包括一次性部分1502和可重复使用部分1504，类似于图12a和12b。一次性部分1502优选地包括可滑动文丘里阀850，并且可重复使用部分1504优选地采用气动双作用梭阀1570。图15a示出了关闭的提升阀1522，图15b示出了打开的提升阀1522——注意梭阀1570和文丘里阀850是连接的(例如，通过将提升阀1522与喷射管焊接)并从一侧移动到另一侧。如果需要，可分别为患者供应和操作梭提供单独的气体供应1598、1599。这里，支撑气动梭阀850的摆动轴1512延伸并与来自进给室1547的滑动文丘里梭1550流体连通。当提升阀1522以前述方式打开时，滑动梭1550同步移动。对于图10a、10b或图11a、11b的实施例，可以分别采用相同的方法。

图16a和16b示出了另一个患者接口装置16，其结合了图14a和14b的电磁滑动阀原理，以及图10a、10b和/或图11a、11b的特征的电磁断续器。患者接口装置16包括如上所述的一次性部分1602和可重复使用部分1604。一次性部分1602优选地包括电磁启动的可滑动文丘里阀850，并且可重复使用部分1604优选地采用电磁启动的提升阀1622。图16a示出了关闭的提升阀1622，图16b示出了打开的提升阀1622——注意梭阀1660和可滑动文丘里阀850可以独立地移动。该实施例在冲击脉动的施用和滑动文丘里阀850的相对定时方面提供了最大的灵活性，如图所示。可重复使用部分1604优选地包括螺线管中断阀1662和电磁线圈1663。在类似于图14a和14b的替代方案中，线圈可以围绕一次性部分1602夹紧，包括壳体1630和可滑动文丘里阀850。另外，可以采用次级螺线管来完全或部分地同步闭塞呼气空气端口854，以最大化近侧患者呼气正压效应。

图17a和17b示出了紧凑的、完全一次性的患者接口装置16的又一个实施例。该实施例组合了由可动梭1710操作的滑动文丘里阀850。完全一次性患者接口装置16优选地包括可滑动文丘里阀850和可动梭阀1740，作为图17a和17b的修改。该方法是图13a和13b的延伸，其中可移动梭1710现在使用弹簧复位1733同步地启动滑动文丘里阀850。弯曲弹簧1733提供非线性效果，其中必须在弹簧1733给出之前达到预定的腔室1747压力，然后允许梭1710突然滑动。通气装置1790示出为具有针阀1797以改变占空比，该占空比总是被调节为大于控制频率的入口1799针阀1798的流量。简化的方法可以采用固定钻孔进行通气。

图18a和18b示出了另一个优选实施例，其采用双重动作强制地使可滑动文丘里阀850返回，而不仅仅依靠弹簧压力。双作用气动可滑动文丘里阀850优选地采用四个针阀1801、1802、1803、1804以获得最大的构造灵活性，并且最多使用三个气体入口1821、860、1823。第一气体入口860用于患者，并且可以是空气、氧气或处于最佳治疗压力的组合。第二气体入口1821用于使文丘里阀850朝向患者滑动，并且采用两个针阀1801、1802——一个用于控制压力的累积并使文丘里滑动，另一个用于通气。第三气体入口1823可以具有与第一和第二入口不同的压力，还具有两个针阀1803、1804，以控制压力上升速率，使文丘里阀850返回原位，并进行通气。四个针阀和不同的压力允许精确控制频率和占空比。更简单的双作用文丘里阀实施例可以具有对患者和致动器的单个气体供应，并且采用单个针阀来控制频率，其中固定钻孔代替其它针阀以设定占空比或其间的变化(variations)。

在驱动器单元10中分配系统的一部分以及在患者接口装置16中分配系统的一部分的益处包括：将空气中断阀重新定位到患者接口装置16消除了长连接软管内的空气柱对冲击压力脉动的阻尼效应，改善了软管壁弹性顺应性并提高了效率；降低向患者提供治疗性冲击脉动所需的系统工作压力，降低系统功耗和噪音；由于患者接口装置16可以在装置寿命终止时简单地更换，而不需要拆卸和重新测试驱动器单元10，因此改进了维修。

自适应动态低潮气通气实施例

现在将描述自适应动态低潮气通气实施例。关于图8，以上描述涉及先前描述的文丘里阀，但是使用滑动文丘里阀850代替先前描述的文丘里阀。

图19a和19b示出了完全一次性的电磁操作的患者接口装置1600，其包括滑动文丘里阀1850和外部电线圈11401，该滑动文丘里阀采用模制在滑动文丘里梭身11450内的稀土磁体11402，其在一次性梭本体11460内侧向滑动，该外部电线圈优选地夹在一次性梭本体11460周围。滑动文丘里阀1850因此用作空气中断阀。

图19a示出了处于右手位置的滑动文丘里阀1850，并且空气断续器11475是打开的。图19b示出了处于左手位置的滑动文丘里阀1850，并且空气断续器11475关闭。将一个极性的DC电流施加到外部安装的电磁线圈11401迫使可移动文丘里阀1850沿一个方向滑动，并且反转极性迫使可移动文丘里阀1850沿另一个方向滑动。由于梭行程通常小于1/4英寸并且梭质量最小，因此梭能够以高达15Hz的速度容易地向后和向前振荡。电子控制器404中的监测电子设备能够检测线圈内的电流如何随着梭移动而改变，并因此检测梭是否滑动，或者是否按步调卡住而因此处于故障状态。

优选地，梭11450带有喷射器11451，该喷射器通过刚性宽体连通管11453与进给室1452流体连通，以确保喷射器和滑动文丘里入口11455之间的临界距离保持不变而与梭位置无关，因此保持适当的夹带。宽体连通管11453被闭塞在原位左手位置的梭中，也用作空气中断阀。另外，取决于出口端口11456的位置，可以调节一次性梭本体11450，使得完全延伸的梭部分地或完全地闭塞呼气空气端口854，从而增加平均气道正压(PAP)。实际上，滑动文丘里充当一体的吸气、呼气阀。

在操作中，当从中断阀接收高压脉动气流时，文丘里本体移离休止位置(打开位置)；同时由于文丘里效应，气体通过杆通道进入文丘里入口并产生流动加速并产生低于环境压力的压力。这促使气体(来自环境，或来自低压回路)被夹带并进入文丘里。因为文丘里管具有更大的直径作为其输送端口，所以流量将减速，恢复压力，并且低潮气量被输送到患者气道(图20a)。当驱动到其最大近侧位置(闭塞位置)时，滑动文丘里部分地或完全地阻塞呼气出口端口，以减少呼出气体的流动。当文丘里滑块在施加脉动之后返回到初始位置(打开位置)时，呼气出口端口完全打开，允许气体逸出(患者呼气)。

根据文丘里(Venture)理论，当文丘里的输送端口遇到阻力(流量x阻力＝压力)时，文丘里本体内的压力将增加，变为环境压力，并且流动夹带将减少(图20b)。因此，流量输送与气道水平处达到的压力成反比；因此，当系统接近所需的压力水平时，输送气体的比例几乎完全来自高压脉动部件。

由于文丘里效应，通过适应胸腔肺阻力将输送的流量转换成压力(反之亦然)。这些因素允许在气道水平处优化流量分配，从而避免优先通气，并且允许平均气道压力相对于呼吸结构的弹性和阻力保持相对稳定。

在图20a中，V1<V2>V3；并且P1>P2<P3。在由箭头Q和R表示的流动加速区域中，压力变为低于环境压力并且夹带有气体。在图20b中，当施加阻力(R)时，文丘里设计通过减少流动夹带来提供压力。

在图20b中，理论文丘里管2001根据管几何形状的变化显示压力行为。当管子的直径在2003处减小时，通过限制的流速将增加(伯努利效应)，并且根据能量守恒定律，当发生夹带时，压力必须从4降低到1，并且变得低于环境压力P＝2。通过在2005处增加管的直径，流速将下降，因此压力将恢复。当阻力R施加到文丘里管的输送端口时，文丘里内的压力变得足够高，与环境压力相等，并且夹带减少到零。

例如，参考图19a和19b。在操作中，当从中断阀11450接收高压脉动气流时，文丘里本体1850远离休止位置移动(打开位置，图19b)；同时，气体通过杆通道进入文丘里入口11451，产生流动加速，并且由于文丘里效应产生低于环境压力11455。这促使气体(来自环境，或来自低压回路)通过863夹带并进入文丘里。因为文丘里管具有比其输送端口11456更大的直径，所以流动将减速，恢复压力，并且低潮气量被输送到患者气道。当驱动至其最大近侧位置(闭塞位置)时，滑动文丘里部分或完全阻塞呼气出口端口，以减少呼出气体的流动(图19a)。当文丘里滑块在施加脉动之后返回到初始位置(打开位置)时，呼气出口端口完全打开854，允许气体逸出(患者呼气)(图19b)。每次开启和关闭代表一个循环(呼气和吸气)；因此，如果患者以100-300或600循环/分钟的速率进行通气，则意味着文丘里将打开和关闭100-300或600次/分钟。

图21a和21b示出了另一个患者接口装置1600实施例，其是图12a和12b的延伸部分，其中它包括具有滑动文丘里梭11550的气动双向振荡空气中断阀11560。患者接口装置1600可包括一次性部分11502和可重复使用部分11504，类似于图12a和12b。一次性部分11502优选地包括可滑动文丘里阀1850，并且可重复使用部分11504优选地采用气动双作用梭阀11570。图20a示出了关闭的提升阀11522，图20b示出了打开的提升阀11522——注意梭阀11570和滑动文丘里阀1850连接(例如，通过将提升阀11522与喷射管焊接)并从一侧移动到另一侧。如果需要，可分别为患者供应和操作梭提供单独的气体供应1598、1599。这里，支撑气动梭阀1850的摆动轴11512延伸并与来自进给室11547的滑动文丘里梭11550流体连通。当提升阀11522以前述方式打开时，滑动梭11550同步移动。对于图10a、10b或图11a、11b的实施例，可以分别采用相同的方法。实际上，滑动文丘里充当一体的吸气、呼气阀。另外，取决于出口端口11556的位置，可以调节一次性梭本体11550，使得完全延伸的梭部分地或完全地闭塞呼气空气端口854，从而增加平均气道正压(PAP)。实际上，滑动文丘里充当一体的吸气、呼气阀。

图22a和22b示出了另一个患者接口装置1600，其结合了图14a和14b的电磁滑动阀原理，以及图10a、10b和/或图11a、11b的特征的电磁断续器(electromagneticinterrupter)。患者接口装置1600包括如上所述的一次性部分11602和可重复使用部分11604。一次性部分11602优选地包括电磁启动的滑动文丘里阀1850，并且可重复使用部分11604优选地采用电磁启动的提升阀11622。图22a示出了关闭的提升阀11622，图22b示出了打开的提升阀11622——注意梭阀11660和滑动文丘里阀1850可以独立地移动。如图所示，该实施例在自适应动态低潮气通气脉动的施用和滑动文丘里阀1850的相对定时方面提供了最大的灵活性。可重复使用部分11604优选地包括螺线管中断阀11662和电磁线圈11663。在类似于图14a和14b的替代方案中，线圈可以围绕一次性部分11602夹紧，包括壳体11630和滑动文丘里阀1850。另外，取决于出口端口11656的位置，可以调节一次性梭本体11602，使得完全延伸的梭部分地或完全地闭塞呼气空气端口854，从而增加平均气道正压(PAP)。实际上，滑动文丘里充当一体的吸气、呼气阀。可以采用次级螺线管来完全或部分地同步闭塞呼气空气端口854，以最大化近侧患者呼气正压效应。

在图23a和23b中示出了紧凑的、完全一次性的患者接口装置1600的又一个实施例。该实施例组合了由可动梭11710操作的滑动文丘里阀1850。完全一次性患者接口装置1600优选地包括滑动文丘里阀1850和可动梭阀11740，作为图17a和17b的修改。该方法是图13a和13b的延伸，其中可移动梭11710现在使用弹簧复位件11733同步地启动滑动文丘里阀1850。弯曲弹簧11733提供非线性效果，其中在弹簧11733给出之前必须达到预定的腔室11747压力，然后允许梭11710突然滑动。通气口11790示出为具有针阀11797以改变占空比，该占空比总是被调节为大于控制频率的入口11799针阀11798的流量。简化的方法可以采用固定钻孔进行通风。另外，取决于出口端口11756的位置，滑动文丘里阀1850将能够部分地或完全地闭塞呼气空气端口854，从而增加平均气道正压(PAP)。实际上，滑动文丘里充当一体的吸气、呼气阀。

图24a和24b示出了另一个优选实施例，其采用双作用强制地使可滑动文丘里阀1850返回，并且不单独依赖于弹簧压力。双作用气动可滑动文丘里阀1850优选地采用四个针阀11801、11802、11803、11804以获得最大的构造灵活性，并且最多使用三个气体入口11821、1860、11882。第一气体入口860用于患者，并且可以是空气、氧气或处于最佳治疗压力的组合。第二气体入口11821用于使文丘里阀1850朝向患者滑动，并且采用两个针阀11801、11802——一个用于控制压力的累积并使文丘里滑动，另一个用于通气。第三气体入口11823可以具有与第一和第二入口不同的压力，还具有两个针阀11803、11804，以控制压力上升速率，使滑动文丘里阀1850返回原位，并进行通气。四个针阀和不同的压力允许精确控制频率和占空比。更简单的双作用滑动文丘里阀实施例可以具有对患者和致动器的单个气体供应，并且采用单个针阀来控制频率，其中固定钻孔代替其它针阀以设定占空比或其间的变化(variations)。另外，取决于出口端口11856的位置，滑动文丘里阀1850将能够部分地或完全地闭塞呼气空气端口854，从而增加平均气道正压(PAP)。实际上，滑动文丘里充当一体的吸气、呼气阀。

虽然已经关于目前被认为是优选实施例的内容描述了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的实施例。相反，本发明旨在涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。所附权利要求的范围应被赋予最广泛的解释，以包含所有这些修改和等同的结构和功能。

在附图中以轮廓示出或由块指示的各个部件在患者通气领域中都是众所周知的，并且它们的具体结构和操作对于实施本发明的操作或最佳模式并不重要。

以上讨论的所有美国和外国专利和专利申请都通过引用结合到优选实施例的详细描述中。

Claims (20)

1.一种用于向患者输送冲击空气脉动的设备，其包括：

至少一个驱动器单元，所述至少一个驱动器单元构造成提供加压的、非脉动的气体；

至少一个患者接口装置，所述至少一个患者接口装置具有结构，所述结构被构造成：(i)从所述至少一个驱动器单元接收加压的、非脉动的气体，并将其转换成脉动的及加压的气体；和(ii)通过患者连接孔口向患者供应至少一个低潮气量的脉动的及加压的气体；以及

至少一个柔性管，所述至少一个柔性管构造成从所述至少一个驱动器单元向所述至少一个患者接口装置提供加压的、非脉动的气体。

2.根据权利要求1所述的设备，其中(i)所述至少一个驱动器单元，(ii)所述至少一个患者接口装置，以及(iii)所述至少一个柔性管，被构造为向患者提供自适应动态低潮气通气空气脉动。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述至少一个患者接口装置具有至少一个可重复使用部分。

4.根据权利要求3所述的设备，其中所述至少一个患者接口装置具有至少一个滑动文丘里阀，所述至少一个滑动文丘里阀构造成：(i)从所述至少一个气体中断阀接收脉动的及加压的气流，(ii)将脉动的及加压的气体转换成至少一个低潮气量的脉动的及加压的气体，(iii)将所述至少一个低潮气量的脉动的及加压的气体输送到患者连接孔口，以及(iv)作为吸气、呼气阀一体操作，其中每次低潮气量输送之后将跟随一个低潮气量的呼气。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个患者接口装置具有至少一个一次性部分。

6.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个患者接口装置具有至少一个可重复使用部分。

7.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个患者接口装置具有至少一个气体中断阀，所述至少一个气体中断阀构造成将所述加压的、非脉动的气体转换成脉动的及加压的气流。

8.根据权利要求7所述的设备，其中所述至少一个患者接口装置具有至少一个文丘里阀，所述至少一个文丘里阀构造成：(i)从所述至少一个气体中断阀接收脉动的及加压的气流，(ii)将脉动的及加压的气体转换成至少一个低潮气量的脉动的及加压的气体，和(iii)将所述至少一个低潮气量的脉动的及加压的气体输送到患者连接孔口。

9.根据权利要求1所述的设备，其还包括被构造为可拆卸地连接到所述患者接口装置的至少一个快速断开连接器，所述至少一个快速断开连接器包括：(i)至少一个电连接器；和(ii)至少一个柔性管连接器，所述至少一个柔性管连接器构造成承载加压的、非脉动的气体。

10.一种患者接口装置，用于通过患者连接孔口向患者输送冲击空气脉动，所述患者接口装置包括：

至少一个气体入口，所述至少一个气体入口构造成接收加压的、非脉动的气体；

至少一个气体中断阀，所述至少一个气体中断阀构造成从驱动器单元接收加压的、非脉动的气体，并将其转换成脉动的及加压的气体；以及

至少一个滑动文丘里阀，所述至少一个滑动文丘里阀构造成：(i)从所述至少一个气体中断阀接收脉动的及加压的气流，(ii)将脉动的及加压的气体转换成至少一个低潮气量的脉动的及加压的气体，和(iii)将所述至少一个低潮气量的脉动的及加压的气体输送到患者连接孔口。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述滑动文丘里阀构造成(iv)作为吸气、呼气阀一体操作，其中每次低潮气量输送之后将跟随一个低潮气量的呼气。

12.根据权利要求10所述的装置，其中(i)所述至少一个气体入口，(ii)所述至少一个气体中断阀，以及(iii)所述滑动文丘里阀，被构造为向患者提供自适应动态低潮气通气空气脉动。

13.根据权利要求10所述的装置，其中所述至少一个滑动文丘里阀和所述患者连接孔口是一次性的。

14.根据权利要求13所述的装置，其中所述至少一个气体中断阀是可重复使用的。

15.一种用于冲击式患者治疗的驱动器单元，其包括：

至少一个气体入口，所述至少一个气体入口构造成向至少一个压力容器提供至少一种加压的、非脉动的气体，所述至少一个压力容器构造成存储所述至少一种加压的、非脉动的气体；

至少一个气体出口，所述至少一个气体出口构造成从所述驱动器单元输出所存储的至少一种加压的、非脉动的气体；以及

至少一个电子控制器，所述至少一个电子控制器被构造为：(i)从至少一个患者接口装置接收信号；和(ii)控制所述至少一个压力容器的操作。

16.根据权利要求15所述的单元，其中(i)所述至少一个气体入口，(ii)所述至少一个气体出口，以及(iii)所述至少一个电子控制器，被构造为向患者提供自适应动态低潮气通气空气脉动。

17.一种向患者提供自适应动态低潮气通气的设备，其包括：

至少一个气体入口，所述至少一个气体入口构造成向至少一个压力容器提供至少一种加压的、非脉动的气体，所述至少一个压力容器构造成存储所述至少一种加压的、非脉动的气体；

至少一个气体出口，所述至少一个气体出口构造成从所述至少一个压力容器输出所存储的至少一种加压的、非脉动的气体；和

至少一个电子控制器，所述至少一个电子控制器构造为：(i)从患者接口装置接收信号；和(ii)控制所述至少一个压力容器的操作；

至少一个柔性管，所述至少一个柔性管构造成将来自所述至少一个气体出口的加压的、非脉动的气体提供给所述患者接口装置；并且

所述患者接口装置包括：

至少一个患者接口气体入口，所述至少一个患者接口气体入口构造成从所述至少一个柔性管接收加压的、非脉动的气体；

患者接口装置气体中断阀，所述患者接口装置气体中断阀构造成从所述患者接口装置气体入口接收加压的、非脉动的气体，并将其转换成脉动的及加压的气体；和

至少一个滑动文丘里阀，所述至少一个滑动文丘里阀构造成：(i)从所述患者接口装置气体中断阀接收脉动的及加压的气流；(ii)将脉动的及加压的气体转换成至少一个低潮气量的脉动的及加压的气体；和(iii)将所述至少一个低潮气量的脉动的及加压的气体输送到患者接口装置患者连接孔口。

18.根据权利要求17所述的设备，其中所述至少一个电子控制器联接到所述患者接口装置。

19.根据权利要求17所述的设备，其中所述患者接口装置患者连接孔口是一次性的。

20.一种向患者提供自适应动态低潮气通气的方法，其包括：

向至少一个压力容器提供至少一种加压的、非脉动的气体；

使用至少一个电子控制器来：(i)从患者接口装置接收信号；和(ii)控制所述至少一个压力容器的操作；

使用至少一个柔性管将加压的、非脉动的气体从所述至少一个压力容器提供到所述患者接口装置；

使用患者接口装置气体入口接收来自所述至少一个柔性管的加压的、非脉动的气体；

使用患者接口装置气体中断阀从所述患者接口装置气体入口接收加压的、非脉动的气体，并将其转换成脉动的及加压的气体；以及

使用至少一个滑动文丘里阀来：(i)从所述患者接口装置气体中断阀接收脉动的及加压的气流；(ii)将脉动的及加压的气体转换成至少一个低潮气量的脉动的及加压的气体；和(iii)将所述至少一个低潮气量的脉动的及加压的气体输送到患者接口装置患者连接孔口。