可变几何形状的插管制造技术

一种用于向患者提供呼吸治疗的插管，包括第一鼻叉，所述第一鼻叉具有附接到插管主体的近端和用于插入患者鼻孔的远端。第一鼻叉限定用于从呼吸气体源到患者鼻孔的呼吸气体流的管腔，并且第一鼻叉具有可变几何形状，使得在第一鼻叉的远端处的管腔的横截面积随着呼吸气体的流量而变化。随着呼吸气体的流量改变第一鼻叉的管腔的横截面积使得第一鼻叉能够保持到鼻孔的高速流，以用于有效冲洗患者的气道。道。道。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可变几何形状的插管
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2019年6月28日提交的题为“可变几何形状的插管(VARIABLE GEOMETRY CANNULA)”的美国临时专利申请号62/868,376的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术介绍

[0003]单叉插管可用于以舒适的方式提供呼吸治疗。单叉插管还可以通过未阻塞的鼻孔有效地冲洗气道。然而，单叉插管提供的流速必须保持在足够高的水平，以充分冲洗鼻咽死腔，以将CO2从患者的呼吸通道中排出并防止CO2再次吸入。以低体积流量提供呼吸气体对于患者舒适可能是期望的，这是因为低流量会降低噪音，或者在不易获得高流量呼吸气体的非医院环境中可能是必需的。然而，随着体积流量的降低，通过常规鼻叉提供给患者的气体的速度也降低，从而降低呼吸气体冲洗患者气道的能力。
[0004]在呼吸流体动力学方面，呼吸气体的体积流量与气体的速度和气体流过的通道的面积成比例。当插管的尺寸适合其最大流速时，鼻孔处的开口的尺寸必须足够大以维持合理的压降并且不会产生太高的气流速度而对患者造成危险或使其感觉不适。但是，当插管以较低的体积流量操作时，速度会下降，并可能导致对上呼吸道的冲洗不理想。传统上，流速对气体流量的这种依赖性决定了所需的流量，或者可以通过改变患者使用的插管的尺寸来克服，这对于患者或临床医生来说可能是昂贵且困惑的。
[0005]体积流量的变化可能是不可预测的和可变的，这取决于设施和患者。因此，有必要开发可用于以恒定速度向患者提供呼吸气体的单叉插管，即使当以各种气体流量提供呼吸气体时也是如此。

技术实现思路

[0006]本文公开了用于解决如上所述的现有技术的问题和缺点的手段。因此，本文所述的装置和方法能够通过具有可变几何形状鼻叉的鼻插管将呼吸气体输送给患者，以提供对患者气道的有效冲洗。通常通过增加呼吸气体流的能量来改善冲洗，这可以通过例如保持高速或在气流中引入湍流来完成。因此，本文提供的某些特征保持呼吸气体流的高速或将湍流引入呼吸气体流中。更具体地，本文公开了具有一个或多个鼻叉的鼻插管，该鼻叉具有可变几何形状和/或突起，用于即使呼吸气体的流量发生变化也以恒定速度提供呼吸治疗，或具有增加的湍流。
[0007]如本文所提及的鼻插管可以允许在可变流量下以恒定方式输送高速呼吸气体。在一个方面，可变几何形状插管包括第一鼻叉，该第一鼻叉具有附接到插管主体的近端和用于插入患者鼻孔的远端。第一鼻叉限定用于从呼吸气体源到患者鼻孔的呼吸气体流的管腔，并且第一鼻叉具有可变几何形状，使得第一鼻叉的远端处的管腔的横截面积随着呼吸气体的流量而变化。
[0008]在某些实施方式中，第一鼻叉的远端处的管腔的横截面积可以设计成随着流量的
增加而增加以及随着流量的降低而减小。与在具有恒定横截面积的鼻叉中流动的呼吸气体的流速的降低相比，管腔的横截面积的变化可以设计成最小化低流量下呼吸气体的流速的降低。第一鼻叉的远端可以设计成在第一扩张形状和第二折叠形状之间变化，使得第二折叠形状的横截面积小于第一扩张区域的横截面积。通过第一鼻叉的流速在第一扩张形状中与在第二折叠形状中可以大致相同。第一扩张形状和第二折叠形状可以形成为多种几何形状中的任意形状。
[0009]例如，在第一流量下第一扩张形状包括正多边形，例如十边形、八边形或六边形，在第二流量下第二折叠形状包括具有多个角的星形，例如五角星形、四角星形或三角星形。在一些实施方式中，第一插管的远端还构造成在第三流量下呈现第三折叠形状，其中第三流量小于第一或第二流量，该第三折叠形状具有小于第二横截面积的第三横截面积。在一些实施方式中，第一鼻叉的远端成形为具有多条缝的穹顶形，并且其中在没有通过第一鼻叉的流的情况下缝构造成闭合，而在通过第一鼻叉的第一流量的情况下缝构造成开放。
[0010]在一些实施方式中，在第一流量下第一扩张形状包括圆形横截面形状，该圆形具有在圆形的圆周上的第一点和与第一点相对的第二点之间延伸的第一距离以及在第三点和与第三点相对的第四点之间延伸的第二距离，其中第三点与第一点和第二点等距，并且其中在呼吸气体以第一流量流过第一鼻叉的情况下第一距离和第二距离之间的第一差小于在呼吸气体低于第一流量的第二流量的情况下第一距离和第二距离之间的第二差。在第二流量下，第一鼻叉的远端的横截面形状可以包括以下中的任意一种：椭圆形、马脚镣形(hippopede)或收缩椭圆形(pinched oval shape)，双尖泪珠形和新月形/肾形。
[0011]在某些实施方式中，第一鼻叉可以由形状记忆材料形成，并且第一鼻叉的远端处的管腔的横截面积可以设计成响应于环境刺激而改变。在某些实施方式中，第一鼻叉可以由压电材料形成，并且第一鼻叉的远端处的管腔的横截面积可以设计成响应于电信号的施加而改变。
[0012]在某些实施方式中，第一鼻叉可以包括由从第一鼻叉的外部表面延伸，例如从外部表面正交地延伸的材料形成的闭塞鼻枕。鼻枕可以基本上包围第一鼻叉。鼻枕的尺寸可以设置成当第一鼻叉定位在患者的鼻孔中时闭塞鼻孔和第一鼻叉之间的空间。鼻枕可以是可变形材料，并且可以形成为圆化穹顶形或任何其他形状，该形状设计成最大化患者的舒适度，同时在第一鼻叉周围或其他部位闭塞患者的鼻孔。在某些实施方式中，鼻插管可以包括第二鼻叉，该第二鼻叉不包括从外部表面正交地延伸的闭塞鼻枕并且不包括管腔。第二鼻叉可能有助于将插管稳定在患者脸上。
[0013]在某些实施方式中，第一鼻叉可以包括定位在第一鼻叉的管腔内的一个或多个内部突起。在一些实施方式中，内部突起成形为从第一鼻叉的管腔内的侧壁突出的矩形或人字形(chevron)。与具有光滑内部管腔的鼻叉相比，突起可定位在管腔内以最小化低流量下呼吸气体的流速降低。在一些实施方式中，一个或多个内部突起成形为矩形表面，该矩形表面从管腔内的侧壁突出到第一鼻叉的气流路径中。矩形表面可以相对于与从第一鼻叉的近端延伸到远端的纵向轴线共线的轴线倾斜；例如，矩形表面相对于与纵向轴线共线的轴线成45
°
或更小角度，或者矩形表面相对于与纵向轴线共线的轴线成大于45
°
的角度。在一些实施方式中，一个或多个内部突起成形为人字形，该人字形包括顶点和从该顶点延伸的两个成角度的臂。例如，该点朝向第一鼻叉的近端或远端定向。定位在第一鼻叉内的突起至少
提供了将湍流引入呼吸气体流的优点，以便增加气流的能量并提供更有效的患者气道冲洗。
[0014]在一些实施方式中，第一鼻叉由聚合物形成。第一鼻叉可以通过注射成型、液体硅树脂成型或浸渍成型来形成。第一鼻叉还可包括沿第一鼻叉沿纵向长度延伸的一条或多条纵向折叠线。
[0015]在另一方面，提供了一种用于制造用于呼吸治疗的鼻插管的方法，该方法包括具有插管主体的鼻插管，该插管主体包括第一鼻叉，该第一鼻叉具有附接到插管主体的近端和用于插入患者鼻孔的可变几何形状的远端。本文公开了通过该方法制造的插管的实施例。该制造方法使用具有第一端、第二端和从第一端朝向第二端延伸的突起的心轴。该本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于向患者提供呼吸治疗的插管，所述插管包括：第一鼻叉，所述第一鼻叉具有近附接到插管主体的近端和用于插入所述患者的鼻孔的远端；所述第一鼻叉限定用于从呼吸气体源到所述患者的所述鼻孔的呼吸气体流的管腔；其中，所述第一鼻叉构造成具有可变几何形状，使得在所述第一鼻叉的所述远端处的所述管腔的横截面积随着呼吸气体的流量而变化。2.根据权利要求1所述的插管，其中，在所述第一鼻叉的所述远端处的所述管腔的所述横截面积构造成随着流量的增加而增大以及随着流量的降低而减小。3.根据前述权利要求中任一项所述的插管，其中，所述管腔的横截面积的变化构造成与在具有恒定横截面积的鼻叉中流动的呼吸气体的流速降低相比最小化低流量下呼吸气体的流速降低。4.根据前述权利要求中任一项所述的插管，其中，所述第一鼻叉的所述远端构造成在第一扩张形状和第二折叠形状之间变化，其中，所述第二折叠形状的横截面积小于所述第一扩张区域的横截面积。5.根据权利要求4所述的插管，其中，所述第一鼻叉的所述远端处于所述第一扩张形状时通过所述第一鼻叉的流速与处于所述第二折叠形状时大致相同。6.根据权利要求4或5所述的插管，其中，所述第一鼻叉的所述远端构造成在第一流量下呈现所述第一扩张形状以及在第二流量下呈现所述第二折叠形状，其中，所述第一流量大于所述第二流量。7.根据权利要求6所述的插管，其中，所述第一扩张形状包括正多边形。8.根据权利要求6所述的插管，其中，所述第二折叠形状包括具有多个角的星形。9.根据权利要求6所述的插管，其中，在所述第一流量下所述第一扩张形状包括十边形、八边形或六边形中的一个，并且其中，相应地在所述第二流量下所述第二折叠形状包括五角星形、四角星形或三角星形中的任意一个。10.根据权利要求9所述的插管，其中，所述第一插管的所述远端还构造成在第三流量下呈现第三折叠形状，其中，所述第三流量小于所述第一流量或第二流量，所述第三折叠形状具有小于所述第二横截面积的第三横截面积。11.根据权利要求1至3中任一项所述的插管，其中，所述第一鼻叉的所述远端成形为具有多个缝的穹顶形，并且其中，在没有通过所述第一鼻叉的流的情况下，所述缝构造成闭合，而在通过所述第一鼻叉的第一流量的情况下，所述缝构造成开放。12.根据权利要求4或5所述的插管，其中，在所述第一流量下所述第一扩张形状包括圆形的横截面形状，所述圆形具有在所述圆形的圆周上在第一点和与所述第一点相对的第二点之间延伸的第一距离以及在第三点和与所述第三点相对的第四点之间延伸的第二距离，其中，所述第三点与所述第一点和所述第二点等距，并且其中，在通过所述第一鼻叉的呼吸气体流的第一流量下所述第一距离和所述第二距离之间的第一差小于在呼吸气体的低于所述第一流量的第二流量下所述第一距离和所述第二距离之间的第二差。13.根据权利要求12所述的插管，其中，在所述第二流量下，所述第一鼻叉的所述远端的横截面形状包括以下中的任一种：椭圆形、马脚镣形或收缩椭圆形、双尖泪滴形和新月形/肾形。
14.根据前述权利要求中任一项所述的插管，其中，所述第一鼻叉包括从所述第一鼻叉的外部表面延伸的鼻枕。15.根据权利要求14所述的插管，其中，所述鼻枕基本上围绕所述第一鼻叉。16.根据权利要求15所述的插管，其中，所述鼻枕的尺寸设置成当所述第一鼻叉定位在所述患者的所述鼻孔中时闭塞所述鼻孔和所述第一鼻叉之间的空间。17.根据权利要求15或16所述的插管，其中，所述鼻枕包括可变形材料。18.根据权利要求15至17中任一项所述的插管，其中，所述鼻枕包括从所述第一鼻叉的所述外部表面延伸的圆化穹顶形。19.根据权利要求18所述的插管，其中，所述圆化穹顶形从所述第一鼻叉的所述外部表面正交地延伸。20.根据权利要求15至19中任一项所述的插管，所述插管还包括第二鼻叉，其中，所述第二鼻叉不包括从外部表面正交地延伸的材料。21.根据权利要求20所述的插管，其中，所述第二鼻叉不具有管腔。22.根据前述权利要求中任一项所述的插管，所述插管还包括定位在所述第一鼻叉的所述管腔内的一个或多个内部突起。23.根据权利要求22所述的插管，其中，所述一个或多个内部突起成形为从所述第一鼻叉的所述管腔内的侧壁突出的表面。24.根据权利要求22或23所述的插管，其中，与具有光滑管腔内部的鼻叉相比，定位在所述第一鼻叉的所述管腔内的所述一个或多个内部突起最小化低流量下呼吸气体的流速降低。25.根据权利要求22至24中任一项所述的插管，其中，所述一个或多个内部突起成形为矩形表面，所述矩形表面从所述管腔内的所述侧壁突出到所述第一鼻叉的气流路径中。26.根据权利要求25所述的插管，其中，所述矩形表面相对于与从所述第一鼻叉的所述近端延伸到所述远端的纵向轴线共线的轴线成角度。27.根据权利要求26所述的插管，其中，所述矩形表面相对于与所述第一鼻叉的所述纵向轴线共线的所述轴线成45
°
或更小角度。28.根据权利要求26所述的插管，其中，所述矩形表面相对于与所述第一鼻叉的所述纵向轴线共线的所述轴线成大于45
°
的角度。29.根据权利要求22至24中任一项所述的插管，其中，所述一个或多个内部突起成形为人字形，所述人字形包括顶点和从所述顶点延伸的两个成角度的臂。30.根据权利要求29所述的插管，其中，所述人字形的所述顶点朝向所述第一鼻叉的所述近端定向。31.根据权利要求30所述的插管，其中，所述人字形的所述顶点朝向所述第一鼻叉的所述远端定向。32.根据前述权利要求中任一项所述的插管，其中，所述第一鼻叉由聚合物形成。33.根据权利要求32所述的插管，其中，所述第一鼻叉通过注射成型、液体硅树脂成型或浸渍成型而形成。34.根据前述权利要求中任一项所述的插管，其中，所述第一鼻叉进一步包括一个或多个纵向折叠线，所述纵向折叠线沿着所述第一鼻叉延伸纵向长度。
35.一种使用根据权利要求1至34中任一项所述的插管向患者提供呼吸气体的方法。36.一种制造用于呼吸治疗的鼻插管的方法，所述鼻插管包括插管主体，所述插管主体包括第一鼻叉，所述第一鼻叉具有附接到所述插管主体的近端以及用于插入患者的鼻孔的可变几何形状远端，所述方法包括：用材料涂覆心轴，所述心轴具有第一端和第二端以及从所述第一端朝向所述第二端延伸的突起；固化涂覆的所述心轴；修整涂覆的所述心轴以在修整的所述心轴的涂层中形成开口；和从所述心轴移除固化的所述涂层；其中，从所述第一端朝向所述第二端延伸的所述突起导致具有较薄固化涂层的区域，使得固化的所述涂层在具有所述较薄固化涂层的所述区域比固化的所述涂层的其他区域更柔韧。37.根据权利要求36所述的方法，其中，具有所述较薄固化涂层的所述区域构造为平行于所述心轴的纵向轴线从所述第一端朝向所述第二端延伸的线。38.根据权利要求36或37所述的方法，其中，所述涂覆的步骤包括：将所述心轴浸入所述材料中；和从所述材料移除所述心轴。39.根据权利要求36或37所述的方法，其中，所述涂覆的步骤包括：将所述材料喷涂到所述心轴上。40.根据权利要求36至39中任一项所述的方法，其中，所述心轴还包括在所述心轴的一侧中的至少一个成形凹痕。41.根据权利要求36至40中任一项所述的方法，其中，所述心轴还包括围绕所述心轴的环形突起，所述环形突起从所...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：蒸汽热能公司，
类型：发明
国别省市：