專利名稱：流量傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及患者通風(fēng)系統(tǒng)，尤其涉及一種雙向流量
傳感器，其在測量流向患者的呼吸流量和從患者呼出的呼吸流量方面 具有提高的精度。
背景技術(shù)：
機械呼吸器用于通過輔助呼吸周期中的吸氣相和呼氣相 而對患者提供呼吸支持。在一設(shè)備中，機械呼吸器可以通過三通部件 (wye fitting)被連接至患者。三通部件依次通過連接至患者接口的 患者導(dǎo)管而流體地連接至患者的氣道。三通部件可以具有連接至三通 部件的一個支管的呼氣閥。 呼氣閥根據(jù)呼吸周期的相而在開啟與閉合位置之間移 動。在吸氣相期間，呼氣閥閉合以允許將來自呼吸器的壓縮氣體輸送 至患者。在呼氣相期間，呼氣閥開啟以允許患者將氣呼出至大氣。在 某些呼吸器設(shè)備中，為了在呼氣相期間提供超過大氣壓的高回壓，將 呼氣末正壓通氣(PEEP)閥與呼氣閥結(jié)合使用。 流量傳感器用于判定從呼吸器流至患者的壓縮氣體的流 量以及判定從患者流至呼氣閥的呼出氣體的流量。壓差檢測是用于測 量氣體的流量的較常用的技術(shù)之一。壓差流量傳感器包括置于流經(jīng)傳 感器的氣流中的限流器(flowrestrictor)以允許測量穿過限流器而 發(fā)生的壓降(即壓差)。取決于在限流器的相反兩端上的上游及下游測 壓孔之間的可測壓差，雙向流量傳感器能夠判定兩個方向的流量?？?測壓差與以憑經(jīng)驗確立的流量相關(guān)。在一些情況下，患者接口設(shè)置為用于將壓縮氣體從機械 呼吸器輸送至患者的氣管導(dǎo)管。氣管導(dǎo)管通常具有相對小的直徑。氣 道接合器用于使小直徑的氣管導(dǎo)管連接至標(biāo)準(zhǔn)尺寸的大直徑的流量傳 感器部件。流量傳感器優(yōu)選地其位置盡可能地靠近患者，在一些現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備中，流量傳感器可以合并入三通部件或者可以位于三通部 件與患者接口之間。由于相對小直徑的氣管導(dǎo)管與大直徑流量傳感器之間的 尺寸差異，患者的呼氣會導(dǎo)致相對高速的壓力射流離開氣管導(dǎo)管而進(jìn) 入流量傳感器。來自氣管導(dǎo)管的人為的高速壓力撞擊在流量傳感器中 的限流器的測壓孔上。相對于憑經(jīng)驗確立的流量/壓差的關(guān)系，高速壓 力射流會導(dǎo)致對于給定氣流的人為的高壓差測量。結(jié)果為人為的高流 在試圖克服由壓力射流產(chǎn)生的人為的高流速的問題上， 一些現(xiàn)有技術(shù)的通風(fēng)系統(tǒng)將從氣管導(dǎo)管至流量傳感器的距離增加了大 約六英寸。在流量傳感器與氣管導(dǎo)管之間增加的距離允許壓力射流在 撞擊到測壓孔之前在流量傳感器中更均勻地分散。這樣，穿過流量傳 感器的截面區(qū)域的流速相對恒定，從而壓力測量被認(rèn)為是更精確。不 幸的是，從流量傳感器至氣管導(dǎo)管的距離的增加也增加了再呼吸體積 的總量或者患者氣道中的無效腔。所增加的無效腔會導(dǎo)致先前呼出氣 體的再呼吸。 另一個與流量測量相關(guān)的問題是，在吸氣相期間，由于 氣流中的氣動噪聲的結(jié)果會導(dǎo)致流量傳感器可能發(fā)生不準(zhǔn)確的壓力測 量。這種氣動噪聲可能包括在流量傳感器的呼吸器端(即與患者端相 對)的紊流、振動或者不對稱流狀況。某種機械通風(fēng)系統(tǒng)被配置為利 用偏流工作，該偏流可能包括氣動噪聲。例如，該機械呼吸器系統(tǒng)類 似于在授權(quán)給DeVries的美國專利6, 102,038中公開的機械呼吸器系 統(tǒng)，其利用偏流工作，該偏流根據(jù)呼氣閥是開啟還是關(guān)閉而流經(jīng)三通 部件。 對于大多數(shù)應(yīng)用，偏流通常在約2-10公升每分鐘(LPM) 的范圍內(nèi)，并且可以將氣動噪聲引入流量傳感器，這會降低流量傳感 器的精度。偏流中的氣動噪聲可能是在流量傳感器的入口處的不對稱 流的產(chǎn)物。尤其是，由于三通部件的幾何形狀，偏流會在非軸向方向 上進(jìn)入流量傳感器，在流量傳感器處產(chǎn)生了渦流或交叉流，這導(dǎo)致了 在流量傳感器的測壓孔處的不準(zhǔn)確的壓力測量。
5
流量傳感器中測定出的壓力可以用于使機械呼吸器呼氣
閥根據(jù)每一呼吸周期中患者激發(fā)的吸氣相及呼氣相而循環(huán)。尤其對于 新生兒及小兒患者，期望使偏流中的氣動噪聲最小以使觸發(fā)吸氣相及
呼氣相的0.2LPM流量不被氣動噪聲擾動。在這點上，期望氣動噪聲維 持在0. 1LPM或者0. 1LPM以下。 可以看出，現(xiàn)有技術(shù)存在對適于新生兒及小兒患者使用 的流量傳感器的需求。尤其是，現(xiàn)有技術(shù)存在對可以減少氣動噪聲而 操作的流量傳感器的需求，減少氣動噪聲以使每一個呼吸周期中患者 激發(fā)的吸氣相及呼氣相以適合的流量被觸發(fā)。另外，現(xiàn)有技術(shù)存在對 適于與小直徑氣管導(dǎo)管一起使用的流量傳感器的需求。 優(yōu)選地，流量傳感器被配置為消除在呼氣期間由從氣管 導(dǎo)管排出的壓力射流所產(chǎn)生的人為的高壓測量。而且，期望流量傳感 器被配置為使無效腔最小從而防止患者再呼吸C02。最后，現(xiàn)有技術(shù)存 在對流量傳感器的需求，其在吸氣和呼氣期間使氣流阻力最小的同時 克服了在呼吸器端氣動噪聲的不利影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明具體解決示出與用于機械呼吸器的流量傳感器相 關(guān)的上述需求，本發(fā)明提供了一種雙向流量傳感器。所述流量傳感器 適于與機械呼吸器一起使用以測量在吸氣相及呼氣相期間到達(dá)患者的 壓縮氣體的流量。機械呼吸器可以依靠常規(guī)的三通部件連接至患者。 三通部件還可以被流體地連接至呼氣閥和/或呼吸末正壓通氣(PEEP) 閥。流量傳感器具體適于將氣動噪聲限定在大約0. 1公升每分鐘(LPM) 從而能夠以大約0. 2LPM觸發(fā)患者激發(fā)的吸氣相及呼氣相。流量傳感器 可以并入三通部件中或者設(shè)置為與三通部件獨立的元件。流量傳感器 可以連接至患者導(dǎo)管，患者導(dǎo)管依次可以連接至諸如氣管導(dǎo)管的患者 接口。 在最廣義上，流量傳感器包括具有用于測量壓差的限流 器的細(xì)長的中空的管狀構(gòu)件。流量傳感器可以包括在管狀構(gòu)件一端的 導(dǎo)流板和/或在管狀構(gòu)件的相對端的流阻塞器。導(dǎo)流板具體適于校直非 軸向流，非軸向流諸如來自機械呼吸器的偏流。流阻塞器優(yōu)選地與氣管導(dǎo)管在軸向上對齊，以使在患者呼氣期間離開氣管導(dǎo)管的壓力射流 在到達(dá)限流器之前被分散為勻速輪廓，在限流器中測量呼出流測量。 管狀構(gòu)件包括連接至機械呼吸器的呼吸器端和連接至患 者氣道的患者端。管狀構(gòu)件可以安裝有常規(guī)氣道接合器，該氣道接合 器與氣管導(dǎo)管連接。管狀構(gòu)件可以為圓柱狀的并且具有內(nèi)腔，內(nèi)腔限 定了內(nèi)表面并且具有中心軸。內(nèi)腔可以在位于呼吸器端和患者端之間 的頸部具有減小的截面面積。頸部在氣流到達(dá)測量呼出流的限流器之 前壓縮進(jìn)入患者端的呼出流。 限流器完全設(shè)置在頸部中以使限流器將頸部分成兩部 分。在這點上，限流器相對于中心軸橫向安裝。限流器包括一對設(shè)置 在其軸向相對兩端上的測壓孔。每一測壓孔限定了孔高度，孔高度優(yōu) 選地關(guān)于中心軸對稱地設(shè)置。每一測壓孔通過獨立的液道而流體地連 接至相應(yīng)的一對外部壓力孔。 壓力孔可以例如經(jīng)由壓力管或部件而流體地連接至壓力 轉(zhuǎn)換器以允許將壓差轉(zhuǎn)換為流量。所測定出的壓力用于測量吸氣流/呼 出流。限流器優(yōu)選地具有對稱的空氣動力學(xué)截面形狀，其具有沿中心 軸排列的長寬比。 導(dǎo)流板設(shè)置在內(nèi)腔中的呼吸器端處并且包括多個葉片， 多個葉片從中心軸徑向向外延伸并且與中心軸軸向?qū)R。導(dǎo)流板優(yōu)選 地被定尺寸且被配置為使在測壓孔處的非軸向流最小。在這點上，導(dǎo) 流板被配置為校直進(jìn)入流量傳感器的偏流的角度特征(angular nature)。偏流在到達(dá)限流器之前由葉片校直，限流器測量氣流的壓差， 隨后壓差被轉(zhuǎn)換為流量。在這點上，導(dǎo)流板防止了在限流器處的交叉 流以增加壓力測量的精確度。 每一葉片優(yōu)選地包括形成在導(dǎo)流板的與呼吸器端相反的 一端的徑向內(nèi)側(cè)(即鄰近中心軸)的槽口。葉片中的槽口共同限定了 用于導(dǎo)流板的共同的卸壓。卸壓具體適于使相鄰葉片通道之間的壓差 (即，葉片與葉片間的壓差)最小。這樣，來自呼吸器端的氣流優(yōu)選 地具有勻速剖面以確保在限流器處的精確的壓力測量。 在流量傳感器的相反端上，流阻塞器設(shè)置在患者端與頸 部之間的內(nèi)腔中。流阻塞器優(yōu)選地相對于中心軸橫向安裝以使流阻塞器將內(nèi)腔分成兩部分(即，完全設(shè)置在其中)。另外，流阻塞器優(yōu)選地 從軸向觀察時其被定向為與限流器垂直或正交。 而且，流阻塞器優(yōu)選地具有空氣動力學(xué)截面形狀，例如 菱形或水滴形。為了提高在測壓孔處的壓力測量的精確度，流阻塞器 優(yōu)選地被配置為促使在頸部處勻速穿過內(nèi)腔。流阻塞器優(yōu)選地具有防 止來自氣管導(dǎo)管的高速壓力射流直接撞擊測壓孔的阻塞器高度，高速 壓力射流直接撞擊測壓孔會導(dǎo)致不準(zhǔn)確的壓力測量。 流量傳感器具體適于與機械呼吸器一起使用，并且為了 允許如新生兒通風(fēng)器所要求的以O(shè). 2LPM的相對小的流量觸發(fā)呼吸周期 中患者激發(fā)的吸氣相及呼氣相，其優(yōu)選地配置為使氣動噪聲維持在小 于O. 1公升每分鐘(LPM)。


通過結(jié)合附圖和以下示出此處公開的各個實施例的這些 以及其它特征及優(yōu)點將變得更好理解，其中相似標(biāo)記指代相似部件， 并且其中圖1為本發(fā)明的流量傳感器的分解立體圖，并且進(jìn)一步
示出示出了流體地連接至氣管導(dǎo)管的氣道接合器；圖2為從患者端所截取的流量傳感器的立體圖；圖3為流量傳感器的縱向截面圖，示出示出了設(shè)置在呼
吸器端的導(dǎo)流板、設(shè)置在患者端的流阻塞器和插在導(dǎo)流板及流阻塞器
之間的限流器；圖4a為流量傳感器及接合器的縱向截面圖，示出示出二 者間的相互連接性； 圖4b為流量傳感器的側(cè)視截面圖，示出示出了形成在呼 吸器端中的錐形部，并示出了流阻塞器與限流器之間的關(guān)系； 圖5為流量傳感器的縱向俯視截面圖，示出了流阻塞器 的截面及限流器的軸向截面； 圖6為流量傳感器在呼吸器端的側(cè)視圖，示出了多個成 角度間隔的構(gòu)成導(dǎo)流板的葉片；
圖7為流量傳感器沿著圖4b的線7-7截取的軸向截面圖，并且進(jìn)一步示出了限流器的測壓孔； 圖8為流量傳感器沿著圖4b的線8-8截取的軸向截面圖，并且示出了在患者端的外環(huán)凸緣； 圖9為流量傳感器的縱向截面圖，示出了在患者端的流阻塞器；及 圖10為流量傳感器的縱向截面圖，示出了氣流進(jìn)入呼吸器端的螺旋方向及導(dǎo)流板的校直效果。
具體實施例方式附圖的目的是用于示出本發(fā)明的優(yōu)選實施例，而不是用于將本發(fā)明限制為與其相同，現(xiàn)參照附圖，圖1及圖2示出了雙向流
量傳感器10的立體圖，其具體適用于測定流經(jīng)流量傳感器10的氣流中的壓力。所示的流量傳感器10適于與諸如可具有相對小尺寸(即小內(nèi)徑76)的氣管導(dǎo)管16的患者導(dǎo)管14互連。接合器70摩擦接合至流量傳感器10，諸如通過將接合器70插入形成在流量傳感器10 —端的環(huán)狀槽68中。氣管導(dǎo)管16還可以具有相對大直徑以用于成人使用。除了氣管導(dǎo)管外，患者導(dǎo)管14的可選配置可以與流量傳感器一起使用。不考慮它們的具體配置，患者導(dǎo)管14適于將患者氣道連接至流量傳感器10。不考慮患者導(dǎo)管14的配置，流量傳感器10適于利于精確測量流經(jīng)其的流量。 流量傳感器10包括在患者端26的流阻塞器64。在流阻塞器64的兩端為一對測壓孔44a、 44b。流阻塞器64具體被定向為與在呼氣期間從氣管導(dǎo)管16排出的高速壓力射流筆直地。在這點上，流阻塞器64具體適于分散壓力射流并且促使在患者端26的測壓孔44b處大致勻速穿過流量傳感器10的相對較大的截面區(qū)域。這樣，流阻塞器64利于呼出流的精確測量。 尤其參照圖1，流量傳感器10可以包括一對部件54，部件54被定尺寸且被配置為接合形成在流量傳感器10的外側(cè)的壓力管連接器52的相應(yīng)的一對開口。每一壓力管連接器52流體地連接至設(shè)置在限流器38的軸向相對兩端上的相應(yīng)的測壓孔44a、 44b。如以下更詳細(xì)示出的，測量通過限流器38的測壓孔44a、 44b的壓差。 依靠從部件54延伸出的一對壓力管，壓力測量可以供給至壓力轉(zhuǎn)換器或其它壓力變換裝置。如現(xiàn)有技術(shù)中公知的，壓力轉(zhuǎn)換器能夠用于判定流量，諸如利用查找表。流量信息用于生成代表在測壓孔44a、 44b處壓力測量的電信號。該電信號可以用于根據(jù)患者激發(fā)的吸氣和呼氣而在適合的時間循環(huán)或激活機械呼吸器12 (未示出)及呼氣閥/PEEP閥(未示出)。 圖1中以10示出的流量傳感器10具有呼吸器端24及患者端26。呼吸器端24諸如經(jīng)由三通部件(未示出)而流體地連接至呼吸器12。流量傳感器10可以并入三通部件中，或可以設(shè)置為流體地連接至三通部件的單獨的元件，該元件流體地連接至三通部件的鄰近患者的一端上。在這點上，流量傳感器10可以適于與授權(quán)給DeVries等的美國專利6102038中公開的機械通風(fēng)系統(tǒng)一起使用，該專利的全部內(nèi)容通過引用清楚地合并在此。流量傳感器10的患者端26可以諸如經(jīng)由圖1及圖2所示的接合器70/氣管導(dǎo)管16而流體地連接至患者氣道示出?？蛇x的，流量傳感器IO可以并入三通部件中，諸如在DeVries文獻(xiàn)中所公開的類型。例如，諸如通過注塑成型可以使流量傳感器10及三通部件形成為一個整體結(jié)構(gòu)。 流量傳感器10大致配置為細(xì)長的中空的管狀構(gòu)件18，管狀構(gòu)件18具有貫穿其中的內(nèi)腔20。內(nèi)腔20包括內(nèi)表面28并且限定了貫穿內(nèi)腔20的縱向軸或中心軸22?？梢栽诤粑鞫?4處在內(nèi)腔20中設(shè)置導(dǎo)流板56。導(dǎo)流板56通常包括多個葉片58，葉片58被定尺寸且被配置為通過最小化或校直進(jìn)入呼吸器端24中的非軸向流來減少氣動噪聲。如之前所述，機械呼吸器12可以被配置為產(chǎn)生偏流，該偏流從機械呼吸器12流入三通部件，在三通部件中產(chǎn)生顯著的旋轉(zhuǎn)。 如之前所述，偏流可以為在非軸向上進(jìn)入呼吸器端24的螺旋形的旋流。如果沒有導(dǎo)流板56，非軸向偏流將在交叉流向上撞擊呼吸器端24的測壓孔44a，這導(dǎo)致不準(zhǔn)確的壓差測量。重要的是，導(dǎo)流板56具體被定尺寸且被配置為減少或最小化進(jìn)入內(nèi)腔20的呼吸器端24的斜流或渦流，以使氣流當(dāng)?shù)竭_(dá)限流器38時被軸向調(diào)直。
參照圖3，可以看出，流阻塞器64設(shè)置在內(nèi)腔20內(nèi)而鄰近限流器38的患者端26。如之前所述，流阻塞器64優(yōu)選地設(shè)置有空氣動力學(xué)的截面形狀。如圖9最佳所示的，流阻塞器64還優(yōu)選地定位為與從氣管導(dǎo)管16排出的壓力射流大致一致。流阻塞器64促使勻速穿過患者端26的測壓孔44b以允許對來自患者的呼氣流的精確壓力測量。 參照圖4a至圖8，管狀構(gòu)件18的內(nèi)腔20可以包括在呼吸器端26與患者端24之間的頸部36。可以看出，頸部36的截面面積小于在呼吸器端24和/或患者端26處的截面面積。此處應(yīng)指出的是，盡管管狀構(gòu)件18示出并描述為大致圓柱狀或中空的管狀構(gòu)件18，但管狀構(gòu)件18可以被設(shè)置為各種不同的可選形狀及構(gòu)造。例如，內(nèi)腔20可以設(shè)置有橢圓形或方形或其它形狀的截面形狀。但是，內(nèi)腔20的圓形截面形狀被認(rèn)為是提供了通過流量傳感器的良好的流動特性并且增強了限流器38處的壓力測量。 限流器38完全設(shè)置在頸部36中并且將頸部36分成兩部分。在這點上，限流器38相對于中心軸22橫向安裝。限流器38優(yōu)選地配置為使在限流器38的下游側(cè)產(chǎn)生的紊流最小。可以理解的是，限流器38的上游及下游端的參照是基于氣流的方向。例如，對于進(jìn)入呼吸器端24的氣流，上游側(cè)靠近呼吸器端，而限流器38的下游側(cè)靠近患者端26。 相反，對于進(jìn)入患者端26的氣流諸如來自氣管導(dǎo)管16的氣流，限流器38的上游端設(shè)置為鄰近患者端26，而限流器38的下游端設(shè)置為鄰近呼吸器端24。有利地，流量傳感器10有效的測量在兩個方向上(即雙向)的氣流。限流器38的上游端為高壓端而下游端為低壓端。上游端及下游端之間的壓差可以基于流速的平方與壓差之間公知關(guān)系而與流量相關(guān)，或壓差憑經(jīng)驗得到。 參照圖4a及圖4b，限流器38包括位于限流器38相對兩端上的一對測壓孔44a、 44b。每一測壓孔44a、 44b被限定為沿限流器38的軸向相對的兩端形成的大致開口的孔或槽。測壓孔44a、 44b通過相應(yīng)的一對液道48流體地連接至管狀構(gòu)件18的外壁上的一對外部壓力孔50。如圖7所示，液道48從測壓孔44a、 44b向上延伸至壓力孔50，此處部件54使測壓孔44a、 44b處的壓力流體地連通至壓力轉(zhuǎn)換 器。如圖4b最佳所示的，測壓孔44a、 44b中的每一個限定了孔高度 46，孔高度46優(yōu)選地關(guān)于中心軸22對稱設(shè)置并且還優(yōu)選地等于或小 于流阻塞器64的阻塞器高度66。主要參照圖5，為了使氣流中的擾動最小，限流器38優(yōu) 選地具有空氣動力學(xué)形狀。例如，限流器38優(yōu)選地設(shè)置為諸如菱形、 橢圓形或其它適合的截面形狀的長方形形狀，以最小化氣流的紊流的 產(chǎn)生，氣流的紊流的產(chǎn)生會降低壓力測量的精確度以及增加氣流的阻 力。 參照圖2、圖3、圖4b及圖6，示出了設(shè)置在呼吸器端 24處的內(nèi)腔20中的導(dǎo)流板56?？梢钥闯觯瑢?dǎo)流板56包括從中心軸22 徑向向外延伸的多個葉片58。每個葉片58可以與中心軸22大致軸向 對齊。葉片58從中心軸22徑向向外延伸至內(nèi)腔20的內(nèi)表面。導(dǎo)流板 56優(yōu)選地被定尺寸且被配置為使測壓孔44a、 44b處的非軸向流最小。 在這點上，導(dǎo)流板56校直進(jìn)入流量傳感器10的斜流(angular flow) 或渦流。 導(dǎo)流板56具體適于使限流器38處的交叉流最小，否則 會導(dǎo)致不準(zhǔn)確的壓差測量。雖然顯示為八個葉片58，但是導(dǎo)流板56可 以包括任意數(shù)量的葉片58。例如，導(dǎo)流板56可以包括一對完全相對的 葉片58，其共同將呼吸器端24處的內(nèi)腔分成兩部分?？蛇x的，導(dǎo)流板 56可以包括四個葉片58，其優(yōu)選地被定向為彼此成直角(即90° )。 更優(yōu)選地，如圖中示出的，導(dǎo)流板56示出包括八個葉片58，其中每一 個葉片58相對于彼此以等角度間隔。 尤其參照圖4b，內(nèi)腔20可以包括位置鄰近導(dǎo)流板56的 維形部30，其中內(nèi)腔20沿從呼吸器端24向頸部36的方向徑向向內(nèi)逐 漸變細(xì)。在這點上，進(jìn)入呼吸器端24的氣流隨著其朝向頸部36流動 而被壓縮。錐形部30可以為設(shè)置在內(nèi)腔20的末端之間的單一錐形部， 或者錐形部30可以包括逐漸變陡斜的第一錐形部32及第二錐形部34。 在圖4b最佳所示的一個實施例中，第一錐形部32可以 具有由附圖標(biāo)記e,指示的大到大約2。的半角(即，相對于中心軸22)。 第二錐形部34從第一錐形部32軸向向內(nèi)設(shè)置并且優(yōu)選地具有由附圖
12標(biāo)記02指示的在大約12。與大約16°之間(相對于中心軸22)的半 角。為了避免氣流的擾動，第一錐形部32及第二錐形部34與頸部36 之間的過渡優(yōu)選地用平滑的倒圓，而氣流的擾動會引起噪聲產(chǎn)生的旋 渦流或紊流。 每一葉片58優(yōu)選地包括形成在徑向內(nèi)側(cè)(即沿著中心軸 22)并且與呼吸器端24反向的槽口 60。槽口 60的結(jié)構(gòu)可以是大致位 于內(nèi)腔20的第二錐形部34的區(qū)域中并且允許通過除去任何壓差(即 葉片與葉片之間)而解除在任一葉片58通道上的局部高壓。在這點上， 卸壓閥62減少了氣動噪聲量及測壓孔44a、 44b區(qū)域中交叉流的量以 提高壓力測量精確度。 依然參照圖4b，示出了插在患者端26及限流器38之間 的流阻塞器64。流阻塞器64橫向于中心軸22安裝，但是從軸向觀察 時其定向為與限流器38垂直。流阻塞器64將內(nèi)腔20分成兩部分并且 優(yōu)選地在橫向方向上具有空氣動力學(xué)截面形狀。此形狀優(yōu)選地具有以 中心軸22排列的長寬比?？諝鈩恿W(xué)截面形狀可以為圖中所示出的菱 形或其它可選的形狀。例如，流阻塞器64可以設(shè)置有水滴狀軸向截面， 其中水滴狀的前緣面向患者端26而水滴狀的后緣面向呼吸器端24。 進(jìn)一步考慮的是，當(dāng)沿著軸向觀察時，流阻塞器64及限 流器38彼此對齊。但是，更優(yōu)選的關(guān)系為圖中所示出的，其中當(dāng)沿著 軸向觀察時，流阻塞器64被定向為與限流器38垂直或正交。這種配 置已經(jīng)證明是可以促使通過內(nèi)腔20的截面的流速更均勻。 尤其參照圖4b及圖9，流阻塞器64限定了阻塞器高度 66。阻塞器高度66優(yōu)選地至少等于每一測壓孔44a、 44b的孔高度46， 以使如圖9所示從氣管導(dǎo)管16排出的壓力射流被分散成更均勻的速度 輪廓，而不是高速壓力射流直接撞擊在測壓孔44a、 44b上。如之前所 述，測壓孔44a、 44b上的高速壓力射流會導(dǎo)致不準(zhǔn)確的流量測量。還 可以考慮的是，阻塞器高度66可以大于測壓孔44a、 44b的孔高度46。 主要參照圖8，示出了流量傳感器10在患者端26處的軸 向截面圖，并且示出了形成在患者端26處的用于與標(biāo)準(zhǔn)尺寸接合器70 接合的環(huán)狀槽68。如之前所述，這種接合器70可以是通常可獲得的用 于將各種尺寸的患者導(dǎo)管(即氣管導(dǎo)管16)連接至流量傳感器10的氣道接合器70。如圖4b所示，接合器70包括圓柱狀延伸部72，延伸部 72被定尺寸且被配置為摩擦接合環(huán)狀槽68。 在操作中，在患者吸氣的吸氣相期間，如圖10最佳所示 的，來自機械呼吸器12的氣流(例如，偏流)進(jìn)入呼吸器端24。偏流 可能包括由從機械呼吸器至三通部件的彎曲的流徑而引起的氣動噪 聲，諸如振動、紊流或不對稱流。來自機械呼吸器12的氣流穿過從中 心軸22徑向向外延伸的葉片58。如之前所述，葉片58優(yōu)選地被定尺寸且被配置為校直測 壓孔44a、 44b處的非軸向流以確保精確的壓力測量。由葉片58中的 槽口 60共同形成了卸壓閥62，卸壓閥62具體被定尺寸且被配置為在 氣流到達(dá)限流器38之前除去葉片58之間的任何壓差或使壓差均衡。 然后氣流經(jīng)由諸如圖4a所示出的氣管導(dǎo)管16流至患者示出。 在呼氣相期間，如圖9所示，呼出氣體以高壓力射流從 氣管導(dǎo)管16中排出。高壓力射流進(jìn)入流量傳感器10的患者端26，然 后流阻塞器64引起氣流的分散。流阻塞器64優(yōu)選地其高度至少等于 限流器38上的每一測壓孔44a、 44b的孔高度46，以最小化或消除來 自氣管導(dǎo)管16的壓力射流直接撞擊在測壓孔44a、 44b上。阻塞器高 度66與孔高度46之間的幾何關(guān)系防止了人為的高流量測量。反而，流阻塞器64促進(jìn)了從患者端26流出并離開呼吸 器端的氣流穿過內(nèi)腔20的測壓孔44a、 44b的均勻速度輪廓。有利地， 流阻塞器64允許流量傳感器10的減少了患者接口的無效腔的配置。 如之前所述，在機械呼吸器中尤其不期望存在過多的無效腔。通過示例提供了上述示出，但是不對本發(fā)明進(jìn)行限制。 考慮到上述公開，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在此處公開的本發(fā)明的范圍 及精神內(nèi)做出變化。而且，此處公開的實施例的各種特征可以單獨使 用，或者以不同的方式彼此結(jié)合，而并不局限于此處示出的特定的結(jié) 合方式。因此，權(quán)利要求的范圍并不受所示出的實施例的限制。
權(quán)利要求
1、一種雙向流量傳感器，用于測定流經(jīng)其的氣流的壓力，所述流量傳感器包括中空的管狀構(gòu)件，其具有呼吸器端及患者端并且限定了具有中心軸的內(nèi)腔，所述內(nèi)腔包括設(shè)置在所述呼吸器端與患者端之間的頸部；限流器，其將所述頸部分成兩部分并且包括一對測壓孔，每一測壓孔限定了孔高度；及流阻塞器，其設(shè)置在所述患者端并且被配置為促使在所述測壓孔處勻速穿過所述內(nèi)腔。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量傳感器，其中當(dāng)在軸向上觀察時， 所述流阻塞器被定向為與所述限流器垂直。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量傳感器，其中每一測壓孔的孔高度 關(guān)于所述中心軸對稱。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量傳感器，其中所述流阻塞器具有菱 形軸向截面。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量傳感器，其中所述流阻塞器具有水 滴狀軸向截面。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量傳感器，其中所述限流器具有長方 形軸向截面。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的流量傳感器，其中所述限流器具有菱形 軸向截面。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量傳感器，其中所述流阻塞器限定了 阻塞器高度，所述阻塞器高度被定尺寸且被配置為所述阻塞器高度不 小于所述孔高度。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量傳感器，其中所述流量傳感器并入 三通部件中。
10、 一種雙向流量傳感器，用于測定流經(jīng)其的氣流的壓力，所述 流量傳感器包括中空的管狀構(gòu)件，其具有呼吸器端及患者端并且限定了具有中心 軸的內(nèi)腔，所述內(nèi)腔包括設(shè)置在所述呼吸器端與所述患者端之間的頸 部；限流器，其將所述頸部分成兩部分并且包括一對測壓孔，每一測 壓孔限定了孔高度；及導(dǎo)流板，其設(shè)置在所述內(nèi)腔中位于所述呼吸器端并且包括多個葉 片，所述導(dǎo)流板被定尺寸且被配置為使得在所述測壓孔處的非軸向流 最小化。
11、 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的流量傳感器，其中所述葉片徑向定向。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的流量傳感器，其中所述導(dǎo)流板包括相 對于彼此等角度設(shè)置的多達(dá)八個所述葉片。
13、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的流量傳感器，其中每一葉片包括位于其徑向內(nèi)側(cè)的槽口以使所述槽口共同限定了卸壓。
14、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的流量傳感器，其中所述內(nèi)腔包括錐形部，所述錐形部的位置鄰近所述導(dǎo)流板并且沿著從所述呼吸器端向所 述患者端的方向徑向向內(nèi)逐漸變細(xì)。
15、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的流量傳感器，其中每一測壓孔的孔高 度關(guān)于中心軸對稱。
16、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的流量傳感器，其適于與機械呼吸器一 起使用，并被配置為使得氣動噪聲被維持在小于大約0.1公升每分鐘(LPM)。
17、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的流量傳感器，其中所述流量傳感器并 入三通部件中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙向流量傳感器，其適于減少在測定流經(jīng)流量傳感器的氣流的壓力期間的氣動噪聲。此流量傳感器包括具有設(shè)置在呼吸器端與患者端之間的頸部的中空管狀構(gòu)件。限流器設(shè)置在頸部中并且適于測量氣流的壓差。導(dǎo)流板安裝在呼吸器端并且適于使設(shè)置在限流器相對兩端的測壓孔處的非軸向流最小?；颊叨税髯枞?，流阻塞器被配置為在呼出流從患者端流至呼吸器端期間促使測壓孔處的氣流勻速。此流量傳感器使氣動噪聲減小到小于0.1LPM以允許精確的患者流量測量以及以0.2LPM的流量觸發(fā)吸氣相及呼氣相。
文檔編號G01F1/34GK101666664SQ20091013039
公開日2010年3月10日 申請日期2009年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月8日
發(fā)明者托德·W·阿勒姆, 約瑟夫·西波隆, 馬爾科姆·R·威廉斯 申請人:卡迪納爾健康203公司