插管内部安装的雾化器的制作方法

插管内部安装的雾化器
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年9月26日提交的题为“internal cannula mounted nebulizer”的美国临时专利申请no.62/906,404的优先权和权益，该美国临时专利申请的全部内容通过引用合并于此。


背景技术：

3.通过将呼吸气体输送到患者的鼻孔而接受呼吸治疗的患者在某些情况下可以受益于各种其他药物治疗的施用。可以通过雾化药物并将雾化的药物与呼吸治疗的气流结合来将药物治疗施用于接受呼吸治疗的患者。在呼吸治疗中提供雾化药物治疗的一个重要问题是雨淋(rain-out)，当雾化的颗粒撞击在表面上并粘至表面(或相互碰撞并粘在一起)时，就会发生雨淋。这些粘住的颗粒聚结成较大的微滴，这样的微滴对于呼吸来说过大。传输给患者并进入患者的鼻道或气道的大的微滴可能在临床上无效并且对患者有刺激性。当气流中含有雾化的颗粒并且气流改变方向或遇到湍流时，也可能发生雨淋。流动方向或湍流的变化会导致颗粒撞击表面并聚结。这在传统的呼吸治疗输送系统中很常见，传统的呼吸治疗输送系统涉及在其流动配置中结合的许多方向变化。
4.传统上，雾化器是与用于呼吸治疗的气体输送装置分开的装置。作为单独的装置，它们通常依靠适配器将雾化的药物颗粒与来自气体输送装置的主气流结合。这通常使用混合室来完成，在混合室中，雾化的药物颗粒与气流混合。美国专利no.5,645,620、美国专利no.6,599,348、美国专利公开no.2005/0229927、美国专利公开2007/0157931、美国专利公开no.2017/0000965、美国专利公开no.2017/0021125和美国专利公开no.2017/0312472中描述了雾化器的这种传统的执行方式，上述专利和专利公开中的每一者都通过引用整体合并于此。
5.特别地，美国专利公开no.2005/0229927将混合室定位在非常靠近插管的位置。这种现有技术的配置在图1中示出，描绘了包括混合室104的装置100，其中来自发射器108的雾化器颗粒112与来自供气管106的呼吸气体114a混合。包含雾化的颗粒112和呼吸气体114b的混合物经由插管102的叉形件110输送给患者。在像这样的传统的现有技术系统中，颗粒在装置内经受湍流并且在装置的大的保持容积中具有长的停留时间。在这种布置中可能会发生雨淋。


技术实现要素：

6.这里提供了用于经由整合的插管和雾化器向患者输送雾化的药物治疗的装置和方法。这些装置和方法特别有助于雾化的药物(特别是通过表面活性剂输送的粘性药物)的输送，同时以减少或没有雨淋的方式进行高流量气体治疗(高体积流量、高速、或这两者)，无需定向效果，并且比传统系统具有更高的效率和夹带。例如，这里所述的配置能够将50％或更多的雾化的颗粒夹带在呼吸气体中，其中50％或更多的射出的雾化的颗粒被夹带在气体中并且因此可用于输送给患者。这对于通过小口径鼻插管输送呼吸气体并依赖于呼吸气
体的高速或高流量施用以实现有效氧气输送和/或二氧化碳冲洗的高速(或通常为高流量)系统是有益的，因为其可以通过优化在雾化的药物引入部位且沿着药物/气体输送流动路径的流体动力学，有效地且与呼吸气体同时地输送药物，尽管存在较高的湍流可能性。
7.改进的药物夹带效应可以通过整合的插管和雾化器来促进。在该整合的装置中，雾化器定位成将雾化的颗粒直接射出到插管中，使得呼吸气体和雾化的药剂在插管主体内，而不是在插管的上游混合，从而避免了气体和药剂混合物在输送管或外部混合室内流动的需要。雾化器可以整合到插管中，例如，通过将雾化器的射出方向与平行的、轴对称的呼吸气体流且与插管的出口对准。由于气流是轴对称的，气流的流线关于鼻叉形件的纵向轴线对称定位(在某些情况下，所有流线关于纵向轴线对称定位)。在一优点中，雾化的颗粒可以直接射出到呼吸气体的主要流动路径中，一旦雾化的颗粒被夹带，其方向变化最小或甚至没有变化，通过消除对混合室和适配器的需要，使雨淋最少化，并且降低了颗粒接触表面的可能性。这种配置(将颗粒从雾化器直接射出到主气流路径中)与常规的系统形成对比，常规的系统使呼吸气体远离从输送管到插管的主流动路径而分流到混合室中，并且需要颗粒在混合与输送给患者之间行进较长且较多旋绕的路径。相比之下，将颗粒直接射出到主气流路径中可以有效地将颗粒夹带在气流中，无需分流到混合室中，并最大限度地减少颗粒可能撞击表面，从而防止雨淋。可以通过刚好在气体离开插管之前将雾化的颗粒引到气流中来减少雨淋，从而使药物在导管内侧(在该处药物可能撞击在表面上)必须行进的方向和距离的变化最小化。此外，使用远程药物储存器可以减少或消除对插管上的大的储存器的需要，并且将雾化器与插管结合可以减少或消除对适配器特征部的需要，从而减小尺寸并有助于整体配置，当与没有分流混合室相结合时，其较轻、体积较小、对患者来说更舒适。因此，这里所述的插管整合式雾化器通过减少雨淋和改进颗粒夹带进入气流来提高药物输送的效率，同时还通过相对于常规的插管和雾化器系统减小尺寸来提高患者舒适度。
8.一方面，这里提供了一种用于向患者提供呼吸治疗的系统，系统包括鼻插管，鼻插管具有插管主体、入口管(例如，第一入口管和第二入口管)、和用于将呼吸气体流输送给患者的鼻叉形件，呼吸气体流经由入口管供应到插管主体，鼻叉形件具有纵向轴线、与插管主体流体连通的入口，以及用于插入患者的鼻孔中的出口。系统还包括雾化器，雾化器适于接收液体药剂并具有气溶胶发生器，气溶胶发生器可操作以从液体药剂产生气溶胶化的药剂流，用于输送到呼吸气体，从而实现改进的夹带。在一些变型中，气溶胶发生器沿着鼻叉形件的纵向轴线定位并以鼻叉形件的纵向轴线为中心，并且可以产生沿着该纵向轴线的药剂流。通过将雾化器的射出方向与平行的、轴对称的呼吸气体流且与插管的出口对准，并且通过将呼吸气体对称地引导到具有被配置成以滑流效应夹带药剂的弯曲的流动路径的鼻叉形件中，药剂与呼吸气体流混合。系统可以包括适于接收呼吸气体流并将其引导到鼻叉形件中的导流器。
9.在一些执行方式中，导流器具有多个部分以帮助促进与雾化的药剂的混合。例如，导流器可以具有第一部分和第二部分，第一部分联接到插管主体，第二部分联接到雾化器，使得呼吸气体可以沿着期望的路径流入鼻叉形件，从而定位成有效地接收气溶胶化的药剂。在应用中，这样的布置可以被配置为使得第一部分定位成接收来自入口管的呼吸气体流并将呼吸气体流引导到鼻叉形件中，使得呼吸气体沿着纵向轴线流动，并且第二部分固
定到雾化器并被配置为使得在呼吸气体流沿着鼻叉形件的纵向轴线运动以输送给患者时，气溶胶化的药剂流被包含在呼吸气体流中。第二部分可定位在呼吸气体进入的鼻叉形件中的入口点处，或稍微靠近该点，或与该点一体形成，选择该点以经由滑流效应实现药剂的夹带，通过以具有受控速度和与鼻叉形件平行的方向的轴对称方式引导呼吸气体实现滑流效应，从而形成组合流，使得尽可能有效地夹带。这种用于通过呼吸治疗输送气溶胶化的药剂的系统优于常规的系统，因为其可以产生夹带在呼吸气体中的通常平行且集中的气溶胶流，雨淋或定向效应最小至没有，并且具有较高的效率和夹带。与常规的设计相比，该系统通过使用远程药物储存器减小了插管本身上的体积，从而提高了患者的舒适度。
10.在一些执行方式中，呼吸气体沿着具有呼吸气体轴线的路径流入鼻叉形件，呼吸气体轴线是沿着鼻叉形件的纵向轴线对称的。导流器可以在鼻叉形件的入口与雾化器之间形成环形间隙。导流器可以被配置为使得呼吸气体流在鼻插管中相对于鼻插管中的流动路径的其他部分经环形间隙具有其最大压降。例如，呼吸气体流经环形间隙的压降为至少30％。呼吸气体流可以沿着环形间隙以恒定的流速输送通过环形间隙。在一些执行方式中，气溶胶发生器沿着鼻叉形件的纵向轴线定位在呼吸气体流具有理论零流速的点处。理论零流速点是将气溶胶化的药剂流引入呼吸气体的有利位置，因为在该点处的低(如果不是零)流速和低湍流可能性允许将气溶胶化的药剂有效夹带到呼吸气体中，呼吸气体几乎没有径向方向偏差。零理论流速点处或周围的空间可以被认为是气溶胶和呼吸气体的混合区。呼吸气体流关于鼻叉形件的纵向轴线是轴对称的，直到理论零流速点，之后，由于将轴对称流朝向鼻叉形件出口对称地引导的导流器的形状，气流相对于鼻叉形件的纵向轴线轴向定向。直到理论零流速点的关于鼻叉形件的纵向轴线的呼吸气体流可以是径向的、基本径向的、或指向纵向轴线的。直到理论零流速点的关于鼻叉形件的纵向轴线的呼吸气体流可以形成锥形、双曲线形、抛物线形和圆形中的任何一种的形状。
11.在一些执行方式中，导流器包括防旋转元件，在呼吸气体流经由第一入口管和第二入口管供应到插管主体时，防旋转元件防止呼吸气体流在插管主体内旋转。防旋转元件可以包括围绕导流器对称布置的多个挡板，例如，围绕导流器的外壁、在插管与第一入口管和第二入口管之间的结合部附近、或围绕插管主体的内壁定位。在一些执行方式中，第一入口管和第二入口管围绕插管主体对称地布置并且朝向鼻叉形件的纵向轴线引导。在一些执行方式中，鼻叉形件具有双曲线形或抛物线形横截面。在一些执行方式中，雾化器可移除地附接到导流器。导流器可以经由过盈配合联接到插管主体。导流器可以联接到鼻叉形件的入口。在一些执行方式中，导流器整合地形成在插管和/或鼻叉形件中。
12.在一些执行方式中，气溶胶发生器使用振网。振网是气溶胶发生器的一部分，在该处射出气溶胶化的颗粒。颗粒从振网以特定方向以平均颗粒速度射出，因此将方向和平均颗粒速度与鼻叉形件的纵向轴线对准可能是有利的，呼吸气体也由导流器沿着鼻叉形件的纵向轴线引导，使得颗粒和呼吸气体在基本相同的方向上流动，以产生包含夹带的气溶胶化的药剂的平行且集中的呼吸气体流。在一些执行方式中，气溶胶化的药剂流从气溶胶发生器的外表面射出，其中外表面沿着鼻叉形件的纵向轴线居中。例如，振网与鼻叉形件的出口对准。气溶胶化的药剂流可以在呼吸气体的理论零流速点处从振网射出。振网附接到压电元件，压电元件可以例如经由弹簧接触销与印刷电路板上的控制器电接触。该系统可以经由线材供电和/或控制，线材与印刷电路板电接触，以将来自信号发生器的电信号提供给
振网。线材可以穿过鼻插管的第一入口管和/或第二入口管。在一些执行方式中，壳体附接到插管主体。壳体可以包含注塑成型的塑料并且可以使用卡扣配合连接而附接到插管主体。在一些执行方式中，壳体包含o形环，以实现振网和壳体之间的液密密封。在一些执行方式中，壳体包含填充有液体药剂的储存器，储存器被布置成使得液体药剂与振网的内表面接触。储存器与液体供给管线流体连通，液体供给管线可以穿过鼻插管的第一入口管和/或第二入口管。液体供给管线可以包括微孔管道。
13.在一些执行方式中，第一入口管和第二入口管各自联接到供应管，用于与呼吸气体源流体连通。在一些执行方式中，插管包含软橡胶、类橡胶材料、模制硅树脂、热塑性弹性体(tpe)、或浸塑聚氯乙烯(pvc)。在一些执行方式中，导流器包含注塑成型的塑料。在一些执行方式中，药物包括以下中的至少一种：支气管扩张剂、表面活性剂和抗生素。例如，液体药剂包括以下中的至少一种：舒喘宁(沙丁胺醇)、柳丁氨醇(舒喘灵)、左沙丁胺醇/左旋沙丁胺醇(左旋沙丁胺醇)、固尔苏(凯西制药)、alveofact(勃林格殷格翰)、守肺佳(雅培公司)、裕康生(葛兰素威康)、苏拉明(发现实验室)、大环内酯类、红霉素、克拉霉素、阿奇霉素、糖肽类、万古霉素、替考拉宁、恶唑烷酮、奎奴普丁/达福普司汀、氨基糖苷类、庆大霉素、妥布霉素、阿米卡星、链霉素、奈替米星、喹诺酮类、环丙沙星、氧氟沙星、左氧氟沙星、四环素、土霉素、强力霉素、米诺环素、复方新诺明、粘菌素、伊匹宁、美利培宁、嘌吗可坦、芦西纳坦、猪肺磷脂、贝拉克坦、卡尔法坦、beraksurf、venticute和棕榈胆磷。
14.另一方面，这里提供了一种向患者提供呼吸治疗的方法。该方法包括向具有插管主体、第一入口管和第二入口管、和鼻叉形件的插管提供呼吸气体流的第一步骤，呼吸气体流经由第一入口管和第二入口管供应到插管主体，鼻叉形件具有纵向轴线、与插管主体流体连通的入口、和用于插入患者的鼻孔中的出口。该方法还包括使用包含在插管主体内的导流器引导呼吸气体流的步骤，使得呼吸气体沿着鼻叉形件的纵向轴线流动。该方法还包括以下步骤：从雾化器向插管提供气溶胶化的药剂流，雾化器具有沿着纵向轴线定位并以纵向轴线为中心的气溶胶发生器，气溶胶发生器被配置成从液体药剂产生气溶胶化的药剂流。该方法还包括将呼吸气体流和气溶胶化的药剂流经由鼻叉形件输送到患者的鼻孔中的步骤，在呼吸气体流沿着鼻叉形件的纵向轴线朝向患者的鼻孔运动时，气溶胶化的药剂流被包含在呼吸气体流中。这种通过呼吸治疗来输送气溶胶化的药剂的方法优于常规的系统，因为其产生了通常平行且集中的夹带在呼吸气体中的气溶胶流，没有雨淋，没有定向效应，并且具有较高的效率和夹带。该方法还通过减小插管本身上的体积以及与远程药物储存器的适应性来更好地提高患者的舒适度。该方法可以采用第一方面的系统，包括其任何具体执行方式或示例。
15.在一些执行方式中，该方法还包括将呼吸气体流沿着具有呼吸气体轴线的路径引导到鼻叉形件中，呼吸气体轴线是沿着鼻叉形件的纵向轴线对称的。在一些执行方式中，该方法还包括在鼻叉形件的入口与雾化器之间形成环形间隙。导流器可以被配置为使得呼吸气体流在鼻插管中经环形间隙具有最大的压降。例如，呼吸气体流经环形间隙的压降为至少30％。呼吸气体流可以在沿着环形间隙的任何点处以相同的流速通过环形间隙。
16.在一些执行方式中，该方法还包括将气溶胶发生器沿着纵向轴线定位在呼吸气体流具有理论零流速的点处。呼吸气体流是关于鼻叉形件的纵向轴线轴对称的，直到理论零流速点，之后气流相对于鼻叉形件的纵向轴线轴向定向。直到理论零流速点的沿着鼻叉形
件的纵向轴线的呼吸气体流可以是径向的、基本径向的、或指向纵向轴线的。直到理论零流速点的沿着鼻叉形件的纵向轴线的呼吸气体流可以形成锥形、双曲线形、抛物线形和圆形中的任何一种的形状。
17.在一些执行方式中，该方法还包括经由防旋转元件防止来自第一入口管和第二入口管的呼吸气体流旋转。防旋转元件可以包括围绕导流器对称布置的多个挡板，例如，围绕导流器的外壁、在插管与第一入口管和第二入口管之间的结合部附近、或围绕插管主体的内壁定位。在一些执行方式中，该方法还包括关于插管主体对称地布置第一入口管和第二入口管，并且将第一入口管和第二入口管朝向鼻叉形件的纵向轴线引导。
18.在一些执行方式中，该方法还包括经由线材向雾化器的气溶胶发生器提供电信号，以使液体药剂能够气溶胶化。气溶胶发生器包括振网。在一些执行方式中，该方法还包括经由输送管将呼吸气体源连接到鼻插管的第一入口管和第二入口管。在一些执行方式中，该方法还包括经由包括微孔管道的供给管线将液体药剂从供应袋供应到雾化器。药剂可以包括以下中的至少一种：支气管扩张剂、表面活性剂和抗生素。例如，药剂包括以下中的至少一种：舒喘宁(沙丁胺醇)、柳丁氨醇(舒喘灵)、左沙丁胺醇/左旋沙丁胺醇(左旋沙丁胺醇)、固尔苏(凯西制药)、alveofact(勃林格殷格翰)、守肺佳(雅培公司)、裕康生(葛兰素威康)、苏拉明(发现实验室)、大环内酯类、红霉素、克拉霉素、阿奇霉素、糖肽类、万古霉素、替考拉宁、恶唑烷酮、奎奴普丁/达福普司汀、氨基糖苷类、庆大霉素、妥布霉素、阿米卡星、链霉素、奈替米星、喹诺酮类、环丙沙星、氧氟沙星、左氧氟沙星、四环素、土霉素、强力霉素、米诺环素、复方新诺明、粘菌素、伊匹宁、美利培宁、嘌吗可坦、芦西纳坦、猪肺磷脂、贝拉克坦、卡尔法坦、beraksurf、venticute和棕榈胆磷。
19.另一方面，这里提供了一种用于向患者输送呼吸气体和气溶胶化的药剂的系统。该系统包括被配置为供应呼吸气体流的输送管；雾化器，其被配置为供应雾化的药剂流；和鼻接合部，其具有第一入口、第二入口、与第一入口和第二入口流体连通的混合室、以及与混合室流体连通以输送呼吸气体和雾化的药剂的混合流的出口。第一入口联接到输送管的远端，以接收进入混合室的呼吸气体流，第二入口联接到雾化器的发射器，以接收直接进入混合室的雾化的药剂流。混合室和第二入口与出口的纵向轴线对准，使得呼吸气体流和雾化的药剂流的混合直接发生在出口后面并且沿着与纵向轴线同轴的方向。例如，呼吸气体沿着具有呼吸气体轴线的路径流入出口中，呼吸气体轴线是沿着纵向轴线对称的。通过将雾化器的射出方向与平行的、轴对称的呼吸气体流且与插管的出口对准，并且通过将呼吸气体对称地引导到具有被配置为以滑流效应夹带药剂的弯曲的流动路径的鼻叉形件中，药剂与呼吸气体流混合。这种用于通过呼吸治疗输送气溶胶化的药剂的系统优于常规的系统，因为其可以产生夹带在呼吸气体中的大体平行且集中的气溶胶流，雨淋最小到没有，没有定向效应，并且具有较高的效率和夹带。与常规的设计相比，该系统通过使用远程药物储存器减小了插管本身上的体积，从而提高了患者的舒适度。
20.在一些执行方式中，出口是鼻叉形件。鼻叉形件可以具有双曲线形或抛物线形横截面。在一些执行方式中，呼吸气体沿着具有呼吸气体轴线的路径流入出口，呼吸气体轴线是沿着纵向轴线对称的。
21.在一些执行方式中，鼻接合部还包括具有第一部分和第二部分的导流器，第一部分联接到插管主体并且适于接收来自第一入口的呼吸气体流并将呼吸气体流引导到混合
室中，使得呼吸气体沿着纵向轴线流动，并且第二部分固定到雾化器并被配置成使得在呼吸气体流沿着出口的纵向轴线流动用于输送给患者时，雾化的药剂流在被包含在呼吸气体流中。导流器可以沿着第一入口和混合室之间的呼吸气体流动路径形成环形间隙。呼吸气体流可以在鼻接合部中具有压降，经环形间隙的压降最大。例如，呼吸气体流经环形间隙的压降为至少30％。呼吸气体流可以在沿着环形间隙的任何点处以恒定的流速通过环形间隙。在一些执行方式中，导流器还包括防旋转元件，防旋转元件防止呼吸气体流在经由第一入口供应时在鼻接合部内旋转。例如，防旋转元件包括围绕导流器对称布置的多个挡板。
22.在一些执行方式中，第二入口沿着纵向轴线定位在呼吸气体流具有理论零流速的点处。呼吸气体流可以关于鼻叉形件的纵向轴线是轴对称的，直到理论零流速点，之后气流相对于纵向轴线轴向定向。例如，直到理论零流速点的关于纵向轴线的呼吸气体流是径向的、基本径向的、或指向纵向轴线的。例如，直到理论零流速点的关于鼻叉形件的纵向轴线的呼吸气体流形成锥形、双曲线形、抛物线形和圆形中的任何一种的形状。
23.在一些执行方式中，发射器使用振网。振网是发射器的一部分，在该处射出雾化的颗粒。颗粒从振网以特定方向以平均颗粒速度射出，因此将方向和平均颗粒速度与出口的纵向轴线对准可能是有利的，呼吸气体也沿着出口的纵向轴线被引导，使得颗粒和呼吸气体在基本相同的方向上流动，以产生包含夹带的雾化的药剂的平行且集中的呼吸气体流。在一些执行方式中，气溶胶化的药剂流从气溶胶发生器的外表面射出，其中外表面沿着鼻叉形件的纵向轴线居中。振网附接到压电元件，压电元件可以例如经由弹簧接触销与印刷电路板上的控制器电接触。该系统可以经由线材供电和/或控制，线材与印刷电路板电接触，以将来自信号发生器的电信号提供给振网。线材可以穿过鼻插管的第一入口管和/或第二入口管。在一些执行方式中，壳体附接到鼻接合部。壳体可以包含注塑成型的塑料，并且可以使用卡扣配合连接而附接到鼻接合部。在一些执行方式中，壳体包含o形环，以实现振网和壳体之间的液密密封。在一些执行方式中，壳体包含填充有液体药剂的储存器，储存器被布置成使得液体药剂与振网的内表面接触。储存器与可穿过输送管的液体供给管线流体连通。液体供给管线可以包括微孔管道。
24.在一些执行方式中，输送管与呼吸气体源流体连通。在一些执行方式中，鼻接合部包含软橡胶、类橡胶材料、模制硅树脂、热塑性弹性体(tpe)、或浸塑聚氯乙烯(pvc)。在一些执行方式中，药剂包括以下中的至少一种：支气管扩张剂、表面活性剂和抗生素。例如，液体药剂包括以下中的至少一种：舒喘宁(沙丁胺醇)、柳丁氨醇(舒喘灵)、左沙丁胺醇/左旋沙丁胺醇(左旋沙丁胺醇)、固尔苏(凯西制药)、alveofact(勃林格殷格翰)、守肺佳(雅培公司)、裕康生(葛兰素威康)、苏拉明(发现实验室)、大环内酯类、红霉素、克拉霉素、阿奇霉素、糖肽类、万古霉素、替考拉宁、恶唑烷酮、奎奴普丁/达福普司汀、氨基糖苷类、庆大霉素、妥布霉素、阿米卡星、链霉素、奈替米星、喹诺酮类、环丙沙星、氧氟沙星、左氧氟沙星、四环素、土霉素、强力霉素、米诺环素、复方新诺明、粘菌素、伊匹宁、美利培宁、嘌吗可坦、芦西纳坦、猪肺磷脂、贝拉克坦、卡尔法坦、beraksurf、venticute和棕榈胆磷。
附图说明
25.在结合附图考虑以下详细描述时，前述和其他目的和优点将变得显而易见，其中相同的附图标记始终指代相同的部件，并且其中：
26.图1示出根据说明性执行方式的具有雾化器混合室的现有技术鼻插管；
27.图2a-2d示出根据说明性执行方式的具有整合的雾化器的各种鼻插管；
28.图3a和3b示出根据说明性执行方式的具有内部安装的雾化器和导流器的鼻插管；
29.图4a和4b示出根据说明性执行方式的具有内部安装的雾化器和导流器的鼻插管的组装图和分解图；
30.图5示出根据说明性执行方式的具有内部安装的雾化器和导流器的鼻插管的横截面；
31.图6示出根据说明性执行方式的内部安装的雾化器插管中的气溶胶化颗粒流的模拟的横截面；
32.图7示出描述根据说明性执行方式的经由内部安装的雾化器插管提供呼吸治疗的方法的流程图；和
33.图8示出根据说明性执行方式的配备有带内部安装的雾化器的鼻插管的患者。
具体实施方式
34.为了提供对这里描述的组件和方法的整体理解，将描述某些说明性执行方式。尽管这里描述的执行方式和特征是针对高速呼吸治疗而专门描述的，但是应当理解，以下概述的所有部件和其他特征可以以任何合适的方式彼此结合，并且可以适用于并应用于其他呼吸治疗系统和装置，包括低流量氧疗、持续气道正压治疗(cpap)、机械通气、氧气面罩、文丘里面罩、和气管造口术面罩。
35.如这里所用的，术语“约”应理解为表示正负20％。例如，“约20mm”应理解为是指20mm
±
4mm。如这里所用的，术语“发射器”应理解为是能够输出气溶胶化或雾化的颗粒(例如，药物颗粒)的任何装置或特征，并且可以与“气溶胶发生器”互换使用。“发射器”可用于具体指雾化器中喷射雾化的颗粒的部分。术语“气溶胶化的”和“雾化的”、“雾化”和“气溶胶化”、或“气溶胶化”和“雾化”可以互换使用，是指涉及由悬浮在气态介质中的细化颗粒组成的液体或固体的产品或过程。这里描述的雾化器可以使用附接到压电元件的振网来产生细颗粒；然而，可以采用其他合适类型的雾化器。
36.用于雾化的示例性药物/药剂包括支气管扩张剂、表面活性剂(例如，携带药物的表面活性剂，药物诸如为下面列出的那些)、和抗生素。例如，这里使用的药物/药剂可以是舒喘宁(沙丁胺醇)、柳丁氨醇(舒喘灵)、左沙丁胺醇/左旋沙丁胺醇(左旋沙丁胺醇)、固尔苏(凯西制药)、alveofact(勃林格殷格翰)、守肺佳(雅培公司)、裕康生(葛兰素威康)、苏拉明(发现实验室)、大环内酯类、红霉素、克拉霉素、阿奇霉素、糖肽类、万古霉素、替考拉宁、恶唑烷酮、奎奴普丁/达福普司汀、氨基糖苷类、庆大霉素、妥布霉素、阿米卡星、链霉素、奈替米星、喹诺酮类、环丙沙星、氧氟沙星、左氧氟沙星、四环素、土霉素、强力霉素、米诺环素、复方新诺明、粘菌素、伊匹宁、美利培宁、嘌吗可坦、芦西纳坦、猪肺磷脂、贝拉克坦、卡尔法坦、beraksurf、venticute、棕榈胆磷、和物理上能够被雾化的任何其他药物中的任意一种。
37.系统和方法提供了这样的技术进步：能够将雾化的颗粒(特别是由表面活性剂携带的粘性药物)引入呼吸气体的高速流中，且使雨淋最小或没有。为了减少雨淋，将用以输送呼吸气体和雾化的颗粒的装置的内壁上的颗粒收集起来，引入时尽可能靠近输送装置的出口点，在出口点处呼吸气体被转送至患者。对于鼻腔给药，该出口点通常是鼻插管的一个
或多个叉形件。图1示出现有技术的常规系统100，其中混合室104位于插管102后面，用于将雾化的颗粒112(示出为点和方格箭头)夹带到呼吸气体114a中。发射器或雾化器108定位成将雾化的颗粒112射出到混合室104中，在混合室104中，雾化的颗粒112与通过供气管106输送到混合室104中的呼吸气体114a混合。在混合一段时间后，夹带有雾化的颗粒的呼吸气体114b流入插管102中并经由叉形件110输送到患者的鼻孔中。
38.由于混合室104的直径较大，气体114a在混合室104内的速度减慢；然而，颗粒流112仍然受到湍流、长的停留时间、和可能引起雨淋的大的保持容积的影响。这样的雨淋必须被收集，否则其将被输送给患者。收集到的或以其他方式未输送至患者的任何雨淋都会减少输送给患者的药物量。此外，混合室104在定位得如此靠近时会给插管增加不期望的体积。这些缺点源于气溶胶发生器108和插管102是经由适配器连接的单独的装置的要求。通用气溶胶发生器通常足够大，以包括将连接到标准配件、电连接器、药物容器、和气溶胶生成元件的特征部。结果是一装置，其本身太大而无法直接附接到插管，并且其必须被配置为使得生成的气溶胶被引入沿着呼吸气体流动路径的位置，该位置的特征是相对于混合室内的低速而言速度高。为此，必须使用某种定位系统来支撑装置，并且必须将所有雨淋送入患者体内。
39.这里公开的系统和方法包括整合的插管和雾化器，以解决常规设计的这些和其他缺点。例如，雾化的颗粒直接生成到主流动路径中。颗粒以平均颗粒速度在某一方向上射出，因此将方向和平均颗粒速度与鼻腔叉形件的纵向轴线对准会是有利的，呼吸气体也由导流器沿着鼻腔叉形件的纵向轴线引导，使得颗粒和呼吸气体在基本相同的方向上流动，以产生平行且集中的包含夹带的气溶胶化的药剂的呼吸气体流。此外，可以使用远程药物储存器，从而消除对附接到插管的大或笨重的储存器的需要，进而排除对适配器特征部的需要，从而减小尺寸并减小否则会导致雨淋的整体流体接触界面。图2a-2d描绘了允许将气溶胶化的颗粒直接混合到插管内的气流路径中的若干插管几何结构。图2a中所示的第一装置200包括插管202，插管202具有前庭部204和一个叉形件210(也可以是2个叉形件)。呼吸气体214从供气管206进入前庭部204并与来自位于前庭部204处的发射器208的雾化的颗粒212(示出为点和方格箭头)混合。在这种配置中，前庭部204中的湍流和叉形件219的入口有可能导致颗粒212与插管202的壁碰撞，从而导致雨淋。图2b中所示的第二装置200包括沿着插管202的壁定位的发射器208，以在气体214从供气管206向叉形件210改变方向时将雾化的颗粒212夹带在呼吸气体214中。在这种情况下，颗粒212在壁附近被射出，并且流动方向的改变有可能驱使颗粒212进入壁中。图2c中所示的第三装置200示出了插管202，插管202具有较大的前庭部204，以允许来自供气管206的气体流214在与来自位于前庭部204内的发射器208的雾化的颗粒212混合之前在前庭部204中减速。在这种情况下，较长的停留时间、湍流、和叉形件210的入口效应有可能导致雨淋，并且较大尺寸的插管202会使患者不舒服。
40.为了避免插管体积和药物雨淋的上述问题，可以从直接沿着直的叉形件的中心线的点射出颗粒，在该点中呼吸气体214遵循层流。这在图2d中得到证明，其示出了插管202的装置200，其中发射器208沿着叉形件210的中心线定位。呼吸气体214从供气管206进入插管202并在转入叉形件210之后遵循层流流动路径。雾化的颗粒212在呼吸气体214沿着叉形件210的长度遵循基本直的流动路径时被夹带在呼吸气体214中，使雾化的颗粒212的流动方向的变化最小化，从而降低雨淋的可能性。这种配置需要非常小的发射器，其能够适配在内
径小的叉形件210内。此外，待雾化的药物必须从药物储存器供应到发射器208，因此必须建立流体连接(未示出)并且可能干扰叉形件210中的呼吸气流214的层流性质。
41.本发明通过实现以下目标解决了上述问题：消除了对雾化器上的储存器的需要；使雾化器的尺寸和重量最小化；使雾化的药物颗粒在导管内侧必须行进的距离最小化；使雾化的药物颗粒在导管中时必须经历的方向变化最小化；消除大的保持容积；使雾化的药物颗粒引入处和在雾化的药物颗粒被夹带在呼吸气流中之后的湍流最小化；以及接近于这样的状况：发射器位于无方向变化的层流的中心线上。
42.虽然图2a-2d的每个装置均实现了这些目标中的一个或多个，图3a示出了解决所有上述目标的优化的流动路径装置300。插管302包括发射器308、用于插入患者鼻腔的叉形件310、导流器318、和外壳304。叉形件310包括纵向轴线316，并且发射器308定位在纵向轴线316与外壳304相交的点处。插管302从供气管306接收呼吸气体314，并且将呼吸气体314引导到由外壳304和导流器318的唇部之间的空间限定的环形间隙319中。通过限制气体通过环形间隙319的流动，导流器318朝向纵向轴线316在径向方向上导流，其中定位有发射器318。进入叉形件310的气流基本上是轴对称的，即，所有的流动流线都对称地位于鼻叉形件的纵向轴线周围，使得气流不偏向叉形件310的任何一侧。使用液体药剂，发射器308产生气溶胶化的药剂的流动，其速度在沿着纵向轴线316的呼吸气流的期望方向上。颗粒312不会被朝向插管302的壁引导；而是，颗粒312被沿着纵向轴线316引入插管302的中心，其中颗粒312沿着纵向轴线316流动，直到离开叉形件310。
43.装置300包括允许发生轴对称流动的某些特征部，特别是使得呼吸气体314沿着具有呼吸气体轴线的路径流入鼻叉形件310中，其中呼吸气体轴线是沿着纵向轴线316对称的。进入插管302的流动来自两个单独的管306，因此径向流动倾向于偏向，使得更多的流动来自管出口的方向；然而，通过在叉形件310的入口周围形成小的环形间隙319，可以平衡流动以从所有方向具有相似的大小。例如，呼吸气体流314在沿着环形间隙319的任何点处以相同的流速通过环形间隙319。环形间隙319必须足够小，使插管302的压降的大于约30％、优选是尽可能多地发生在环形间隙319中。例如，经环形间隙319的压降是插管302中最大的压降。这确保了气流将均匀地通过环形间隙319的所有部分，因为倾向于具有较高流速的任何区域也将具有较高的压降。这在图3b中示出，图3b描绘了装置300沿着图3a的线b的截面图。该横截面示出了由导流器318和外壳304形成的环形间隙319将呼吸气体314的流动轴对称地向内朝向沿着纵向轴线316定位的发射器308引导。
44.源自环形间隙319的所有流动矢量在叉形件310的纵向轴线316处汇合，因此沿着或靠近纵向轴线316存在流速非常低的点。理论上，该点的流量可能为零。发射器308定位在该点附近或该点处，并且颗粒312不会被朝向插管的壁引导，因为流动被最小化并均匀地朝向纵向轴线316引导。在一些执行方式中，呼吸气体314流是关于鼻叉形件的纵向轴线轴对称的，直到理论零流速的点，之后气流相对于鼻叉形件的纵向轴线轴向定向。例如，直到理论零流速的点的呼吸气体314流是径向的、基本径向的或朝向纵向轴线引导的，或者形成锥形、双曲线形、抛物线形和圆形中的任何一种的形状。鼻叉形件310可具有双曲线形或抛物线形横截面，以经由气流的逐渐加速进一步促进轴对称流动。
45.供气管306也易于在插管302的主体的圆柱形部分中引起旋转流动。要避免旋转流动，因为其导致颗粒312通过离心力运动到导管的外侧壁。为了防止这种情况，可以在例如
导流器318周围采用抵抗旋转流动但允许在轴向方向上流动的防旋转特征部(未示出)，诸如，挡板。在一些执行方式中，多个挡板是对称地布置在导流器318周围的，例如，定位在导流器318的外壁周围、靠近插管302和供气管306之间的接合部、或在外壳304的内壁周围。管306的定向也可以布置成使得插管302的入口指向中心轴线316而不是偏离中心轴线316。如果使用两个等流入口，它们可以关于纵向轴线316相对彼此对称地定位以消除这些影响，从而防止旋转流动。
46.在一些执行方式中，药剂储存器与发射器308流体连通。药剂储存器(未示出)可以直接附接到插管302，如下面关于图4a、4b和5进一步讨论的。替代地，药剂储存器被远程定位并经由导管连接到发射器308。这种执行方式减小了插管上的体积，保持了患者的舒适度。导管可以是整合到供气管306之一或两者中或供气管306之一或两者上的液体供给供应管线。用于控制发射器308的电线可以整合到供气管306之一或两者中或供气管306之一或两者上。这些电线可以连接到基本单元，基本单元将呼吸气体314供应到供气管306和/或包含配置为控制发射器308的功能的处理器。当在施用呼吸治疗和雾化的药剂期间监测某些生理参数时，这在雾化的反馈控制中可能特别有用。这样的生理参数可以包括呼吸模式、吸气/呼气比、氧气水平(血氧饱和度(spo2)或吸入氧浓度(fio2))、二氧化碳水平、疾病状态、和疾病阶段。
47.合适的加压呼吸气体源是本领域普通技术人员已知的。例如，该源可以是vapotherm flowrest system、vapotherm palladium system、precision flow unit或vapotherm 2000i，所有这些均由美国新罕布什尔州埃克塞特的vapotherm,inc.提供。例如，该源可以是美国专利申请no.16/901,902和美国专利申请no.15/783,566(美国公开no.2018/0104436)中描述的呼吸治疗系统，其中的每一个都通过引用整体合并于此。其他合适的呼吸气体源对于本领域普通技术人员而言将从这里的描述中得知。
48.呼吸气体源可以经由输送管(未示出)流体连接到供气管306，输送管包括入口和分流出口，入口被配置为接收来自源的呼吸气体314，分流出口被配置为将呼吸气体314分成呼吸气体314流并分别传输到每个供气管306。装置300可以整合在呼吸治疗系统中，呼吸治疗系统具有呼吸气体源，并且可选地，具有加湿装置(例如，蒸汽转送单元或焖罐加湿器)。替代地，装置300可执行为附加单元，附加单元被配置为联接到具有呼吸气体源并且可选地具有加湿装置(例如，蒸汽转送单元或焖罐加湿器)的任何兼容的呼吸治疗系统。装置300可以与提供加热和加湿的呼吸气体314的系统一起使用。
49.呼吸气体314的合适流速的范围从约1l/min到约80l/min。在一些执行方式中，选择呼吸气体流速和鼻叉形件内径，使得呼吸气体314从鼻叉形件310的出口速度为至少约40m/s。在一些执行方式中，出口速度在约40m/s和约75m/s之间，用于达到从患者气道有效冲洗co2和患者舒适度或降噪的平衡。例如，叉形件310的内径为约1.0mm至约4.0mm。
50.图4a和4b示出了具有插管402的另一装置400，插管402被配置为产生轴对称径向流，以改进雾化的药剂的输送。插管402具有圆柱形主体404，具有相似直径(例如，在约14mm和20mm之间)的雾化器模块420连接到圆柱形主体404中，使得雾化的药剂沿着由用于插入到患者鼻孔中的叉形件410限定的纵向轴线射出。随着气体通过供气管406输送到插管402中，气体被定位在叉形件410和雾化器模块420之间的导流器418(图4a中未示出)以轴对称的径向方式引导。雾化器模块420包括壳体421，壳体421将雾化器模块420联接到插管402的
圆柱形主体404。
51.图4b示出了装置400的分解图，示出了包含在插管402和雾化器模块420内的所有部件。如上所述，导流器418定位在主体404内处于叉形件410和雾化器模块420之间。导流器418包括防旋转挡板430，防旋转挡板430阻止旋转流动但允许在轴向方向上流动，例如，在进入形成于导流器418和雾化器模块420之间的环形间隙之前在导流器418周围流动。挡板430围绕导流器418对称布置。
52.雾化器模块420包括嵌入在压电环422中的发射器408、具有弹簧销触头426的印刷电路板424、连接到印刷电路板424的引线427、第一o形环428、和第二o形环429。第一o形环428使压电环422相对于壳体421密封，第二o形环429使压电环422相对于导流器418密封。弹簧销触头426允许通过引线427发送的信号传导至压电环422(例如，从信号发生器)。替代地，引线427可以直接焊接到印刷电路板424，或者弹簧销触头426可以直接附接到引线427并定位成接触压电环422。发射器408是振网，其被配置为在电信号被施加到压电环422时以一频率振动，使得药剂在与发射器408的振网接触时被雾化并从发射器408发射。
53.雾化器模块420可以被配置为可移除地附接到导流器418或插管402的圆柱形主体404。例如，壳体421使用卡扣配合连接、磁性连接、或扭锁连接而附接到插管402。导流器418可成形为在叉形件410内侧及在圆柱形主体404内侧周围与圆柱形主体404过盈配合。当雾化器模块420插入插管402中时，这种配置确保了部件之间的无泄漏接合。导流器418可以被配置为联接到叉形件410的入口。o形环428和429可以被配置为实现液密密封，进一步确保无泄漏接合。
54.图4a和4b中示出的供气管406关于叉形件410的纵向轴线不对称，因此管406易于在插管402的圆柱形主体404中引起旋转流动。要避免旋转流动，因为其会导致颗粒在离心力作用下运动到导管的外侧壁。为了防止这种情况，在导流器418周围采用抵抗旋转流动但允许轴向方向上的流动的防旋转挡板430。在一些实施方式中，至少1、2、3、4、5或6个挡板围绕导流器418定位。尽管图4a和4b示出了供应管406被引导到插管402的任一侧(例如，作为缠绕在患者耳朵周围的套索管)，但是应当理解，一个或多个供气管可以替代地从雾化器420后面或旁边插入到插管402中，使得管内的流动与叉形件410平行。
55.在一些执行方式中，药剂储存器与发射器408流体连通。药剂储存器(未示出)可以被包含在雾化器模块420的壳体421内，如以下关于图5进一步讨论的。替代地，药剂储存器被远程定位并经由流体导管(例如，微孔管道)连接到雾化器模块420。这种执行方式减小了插管上的体积，保持了患者的舒适度。例如，药剂储存器被包含在具有流体泵的基本单元内，流体泵被配置为经由流体导管将药剂泵送到雾化器模块420。流体导管可以是整合到供气管406之一或两者中或供气管406之一或两者上的液体供给供应管线。引线427可以被整合到供气管306之一或两者中或供气管306之一或两者上。例如，引线427和/或流体供应管线被布置在供气管406之一或两者内侧，与供气管406共挤，以便嵌入管道壁内侧(例如，以形成e形管道)，通过盘绕管道、粘合剂、夹子、或另外的附接方法从外部固定到供气管406，或者与供气管406完全分开布置。在一些执行方式中，呼吸气体414仅从供气管406之一进入插管420，而另一仅包含引线427和药剂供应管线。在一些执行方式中，插管502包括用于呼吸气体414、药剂、和电连接的入口的3对1阀。
56.引线427可以连接到基本单元，基本单元将呼吸气体414供应到供气管406并且/或
者包含被配置为控制雾化器模块420的功能的处理器。这在施用呼吸治疗和雾化的药剂期间监测某些生理参数时在雾化的反馈控制中会特别有用。这样的生理参数可以包括呼吸模式、吸气/呼气比、氧气水平(例如，血氧饱和度(spo2)或吸入氧浓度(fio2))、二氧化碳水平、疾病状态、和疾病阶段。例如，基本单元、控制器、或处理器可经由引线427向雾化器模块420发送指令，以基于一个或多个生理参数增加、减少、开启或关闭雾化。在一些执行方式中，与经由呼吸感测检测到的患者呼吸同步地对药剂进行间歇式雾化，使得药剂仅在患者吸气期间被输送。
57.合适的加压呼吸气体源是本领域普通技术人员已知的。例如，源可以是vapotherm flowrest system、vapotherm palladium system、precision flow unit或vapotherm 2000i，所有这些均由美国新罕布什尔州埃克塞特的vapotherm,inc.提供。例如，源可以是美国专利申请no.16/901,902和美国专利申请no.15/783,566(美国公开no.2018/0104436)中描述的呼吸治疗系统，其中的每一个都通过引用整体合并在此。其他合适的呼吸气体源对于本领域普通技术人员而言将从这里的描述中得知。
58.呼吸气体源414可以经由输送管(未示出)流体连接到供气管406，输送管包括入口和分流出口，入口被配置为接收来自源的呼吸气体414，分流出口被配置为将呼吸气体414分成呼吸气体414流并分别传输到每个供气管406。装置400可以整合在呼吸治疗系统中，呼吸治疗系统具有呼吸气体源，并且可选地，具有加湿装置(例如，蒸汽转送单元或焖罐加湿器)。替代地，装置400可执行为附加单元，附加单元被配置为联接到具有呼吸气体源并且可选地具有加湿装置(例如，蒸汽转送单元或焖罐加湿器)的任何兼容的呼吸治疗系统。装置400可以与提供加热和加湿的呼吸气体414的系统一起使用。
59.呼吸气体414的合适流速的范围从约1l/min到约80l/min。在一些执行方式中，选择呼吸气体流速和鼻叉形件内径，使得呼吸气体414从鼻叉形件410的出口速度为至少约40m/s。在一些执行方式中，出口速度在约40m/s和约75m/s之间，用于达到从患者气道有效冲洗co2和患者舒适度或降噪的平衡。例如，叉形件410的内径为约1.0mm至约4.0mm。
60.导流器418、壳体421、和插管402中的任何一个都可以通过对诸如塑料的材料进行注塑成型来制造。替代地，插管402可以通过用诸如塑料的材料涂覆或浸塑一个或多个心轴来制造。用于插管402、导流器418和壳体421的合适材料包含软橡胶、类橡胶材料、模制硅树脂、热塑性弹性体(tpe)、或浸塑聚氯乙烯(pvc)。
61.图5示出了装置500的横截面图，装置500包括插管502，插管502被配置为产生轴对称径向流，以改进雾化的药剂512的输送。插管502具有圆柱形主体504，具有相似直径(例如，在约14mm和约20mm之间)的雾化器模块520连接到圆柱形主体504中，使得雾化的药剂沿着由用于插入患者的鼻孔中的叉形件510限定的纵向轴线射出。随着气体通过供气管506输送到插管502中，气体被定位在叉形件510和雾化器模块520之间的导流器518以轴对称的径向方式引导。雾化器模块520包括将雾化器模块520联接到插管502的圆柱形主体504的壳体521。导流器518包括防旋转挡板530，防旋转挡板530阻止旋转流动但允许在轴向方向上流动，例如，在进入形成于导流器518和雾化器模块520之间的环形间隙519之前在导流器518周围流动。挡板530围绕导流器518对称布置。
62.雾化器模块520包括嵌入在具有压电元件523的金属环522中的发射器508、具有弹簧销触头526的印刷电路板524、连接到印刷电路板524的引线527、第一o形环528、和第二o
形环529。第一o形环528使金属环522相对于壳体521密封，第二o形环529使金属环522相对于导流器518密封。弹簧销触头526允许通过引线527发送的信号传导至压电元件523(例如，从信号发生器)。替代地，引线527可以直接焊接到印刷电路板524，或者弹簧销触头526可以直接附接到引线527并定位成接触压电元件523。发射器508是振网，其被配置为在电信号被施加到压电环522时以一频率振动，使得药剂在与发射器508的振网接触时被雾化并从发射器508射出。储存器532形成在壳体521的空腔中并且为发射器508提供药剂以用于雾化。储存器532中的药剂经由流体管线513补充。这种配置允许装置500自恢复，当装置500关闭时流体会积聚，但雾化速率和呼吸气体流速将重启药剂的流动，无需使雾化器模块520排出。
63.在图5中，用箭头示出的呼吸气体514沿着从供气管506、经过挡板530、通过环形间隙519、经过发射器508并进入叉形件510的流动路径。雾化的颗粒512示出为点状物，随着其被夹带在呼吸气体514流中，其从发射器508大致沿着叉形件510的中心线流入叉形件510中。如上面关于图3a-4b所讨论的，导流器518被配置为以径向轴对称的方式将呼吸气体514从环形间隙519引向沿着叉形件510的中心线定位的发射器508。雾化的颗粒512被射出到轴对称流中，以防止颗粒512被引向插管502的任何壁。由于这种配置，雾化的颗粒512基本上沿着叉形件510的中心线，并且不存在会导致颗粒512撞击在叉形件510的内壁上的方向改变，从而降低了在药剂输送过程中发生雨淋的可能性。
64.雾化器模块520可以被配置为可移除地附接到导流器518或插管502的圆柱形主体504。例如，壳体521使用卡扣配合连接、磁性连接、或扭锁连接而附接到插管502。导流器518可成形为在叉形件510内侧及在圆柱形主体504内侧周围与圆柱形主体504过盈配合。当雾化器模块520插入插管502中时，这种配置确保了部件之间的无泄漏接合。导流器518可以被配置为联接到叉形件510的入口。o形环528和529可以被配置为实现液密密封，进一步确保无泄漏接合。
65.要避免旋转流动，因为其会导致颗粒512在离心力作用下运动到导管的外侧壁。为了防止这种情况，在导流器518周围采用抵抗旋转流动但允许轴向方向上的流动的防旋转挡板530。在一些实施方式中，至少1、2、3、4、5或6个挡板围绕导流器518定位。
66.药剂储存器532形成在壳体521中并由流体管线513供给。储存器532的尺寸可以足够小，以减小插管上的体积，从而保持患者的舒适度。流体管线513可以由微孔管道形成。在一些执行方式中，较大的储存器被包含在具有流体泵的基本单元内，流体泵被配置为经由流体管线513将药剂泵送到储存器532。在一些执行方式中，药剂通过重力供给通过流体管线513，并且储存器532在使用时定位在插管502上方。在一些执行方式中，药剂由注射泵供给通过流体管线513。可以连续地、间歇地或根据用户命令经由控制器将药剂供应到储存器532。在一些执行方式中，可以经由壳体521中的入口重新填充储存器532。可以在入口上布置盖子以防止溢出。
67.如图5所示，流体管线513被包含在供气管506之一内，引线527被包含在另一供气管506内；然而，替代配置是可能的。引线527和/或流体管线513可以被布置在供气管506之一或两者内侧，与供气管506共挤，以便嵌入管道壁内侧(例如，以形成e形管道)，通过盘绕管道、粘合剂、夹子、或另外的附接方法从外部固定到供气管506，或者与供气管506完全分开布置。在一些执行方式中，呼吸气体514仅从供气管506之一进入插管520，而另一仅包含引线527和流体管线513。在一些执行方式中，插管502包括用于呼吸气体514、药剂、和电连
接的入口的3对1阀。
68.引线527可以连接到基本单元，基本单元将呼吸气体514供应到供气管506并且/或者包含被配置为控制雾化器模块520的功能的处理器。这在施用呼吸治疗和雾化的药剂期间监测某些生理参数时在雾化的反馈控制中会特别有用。这样的生理参数可以包括呼吸模式、吸气/呼气比、氧气水平(例如，血氧饱和度(spo2)或吸入氧浓度(fio2))、二氧化碳水平、疾病状态、和疾病阶段。例如，基本单元、控制器、或处理器可经由引线527向雾化器模块520发送指令，以基于一个或多个生理参数增加、减少、开启或关闭雾化。在一些执行方式中，与经由呼吸感测检测到的患者呼吸同步地对药剂进行间歇式雾化，使得药剂仅在患者吸气期间被输送。
69.合适的加压呼吸气体源是本领域普通技术人员已知的。例如，源可以是vapotherm flowrest system、vapotherm palladium system、precision flow unit或vapotherm 2000i，所有这些均由美国新罕布什尔州埃克塞特的vapotherm,inc.提供。例如，源可以是美国专利申请no.16/901,902和美国专利申请no.15/783,566(美国公开no.2018/0104436)中描述的呼吸治疗系统，其中的每一个都通过引用整体合并在此。其他合适的呼吸气体源对于本领域普通技术人员而言将从这里的描述中得知。
70.呼吸气体源514可以经由输送管(未示出)流体连接到供气管506，输送管包括入口和分流出口，入口被配置为接收来自源的呼吸气体514，分流出口被配置为将呼吸气体514分成呼吸气体514流并分别传输到每个供气管506。装置500可以整合在呼吸治疗系统中，呼吸治疗系统具有呼吸气体源，并且可选地，具有加湿装置(例如，蒸汽转送单元或焖罐加湿器)。替代地，装置500可执行为附加单元，附加单元被配置为联接到具有呼吸气体源并且可选地具有加湿装置(例如，蒸汽转送单元或焖罐加湿器)的任何兼容的呼吸治疗系统。装置400可以与提供加热和加湿的呼吸气体514的系统一起使用。
71.呼吸气体514的合适流速的范围从约1l/min到约80l/min。在一些执行方式中，选择呼吸气体流速和鼻叉形件内径，使得呼吸气体514从鼻叉形件510的出口速度为至少约40m/s。在一些执行方式中，出口速度在约40m/s和约75m/s之间，用于达到从患者气道有效冲洗co2和患者舒适度或降噪的平衡。例如，叉形件510的内径为约1.0mm至约4.0mm。
72.导流器518、壳体521、和插管502中的任何一个都可以通过对诸如塑料的材料进行注塑成型来制造。替代地，插管502可以通过用诸如塑料的材料涂覆或浸塑一个或多个心轴来制造。用于插管502、导流器518和壳体521的合适材料包括软橡胶、类橡胶材料、模制硅树脂、热塑性弹性体(tpe)、或浸塑聚氯乙烯(pvc)。
73.图6示出了装置600的一部分的横截面，装置600包括具有发射器608的插管602、用于插入患者鼻孔中的叉形件610、和导流器618，导流器618被配置为形成环形间隙619，环形间隙619能够实现呼吸气体的轴对称径向流动，以夹带雾化的药剂颗粒612沿着叉形件610的纵向轴线流动。图6中雾化的颗粒612的分布表示使用5微米的雾化的颗粒尺寸和20l/min的气体流速的计算流体动力学(cfd)模拟的结果。呼吸气体从管入口(未示出)流动，通过环形间隙619，经过发射器608，并进入叉形件610。如上面关于图3a-5所讨论的，导流器618被配置为以径向轴对称方式将呼吸气体从环形间隙619朝向沿着叉形件610的中心线定位的发射器508引导。雾化的颗粒612被射出到轴对称流中，以防止颗粒被朝向插管602的任何壁引导。来自环形间隙619的高的压降以及轴对称的径向流动产生夹带在呼吸气体中的高度
集中且平行的雾化的颗粒619流。由于这种配置，雾化的颗粒612基本上沿着叉形件610的中心线，并且不存在会导致颗粒撞击在叉形件610的内壁上的方向改变，从而降低了在药剂输送过程中发生雨淋的可能性。装置600可以分别是图3a/3b、4a/4b、和5的装置300、400和500中的任何一个。
74.图7示出了描述用于向患者提供呼吸治疗的方法700的流程图。方法700包括步骤702、704、706和708。步骤702涉及向具有插管主体、第一入口管和第二入口管、以及鼻叉形件的插管提供呼吸气体流，使得呼吸气体流被供应到插管主体。鼻叉形件具有与插管主体流体连通的入口和用于插入患者鼻孔中的出口。步骤704涉及使用包含在插管主体内的导流器引导呼吸气体流，使得呼吸气体沿着鼻叉形件的纵向轴线流动。步骤706涉及从雾化器向插管提供气溶胶化的药剂流，雾化器具有沿着纵向轴线定位并以纵向轴线为中心的气溶胶发生器，气溶胶发生器被配置为从液体药剂产生气溶胶化的药剂流。步骤708涉及将呼吸气体流和气溶胶化的药剂流经由鼻叉形件输送到患者鼻孔，随着呼吸气体流沿着鼻叉形件的纵向轴线朝向患者的鼻孔流动，气溶胶化的药剂流被包含在呼吸气体流中。方法700中使用的插管可以分别是以上关于图3a/3b、4a/4b、5和6描述的插管302、402、502或602中的任何一种。如上所讨论的，插管的导流器产生呼吸气体从环形间隙流出的径向轴对称流，使得随着呼吸气体流流入鼻叉形件，气溶胶化的药剂被夹带在呼吸气体流中，且没有任何方向改变，从而降低了雨淋的可能性。
75.在一些执行方式中，该方法还涉及将呼吸气体流沿着具有呼吸气体轴线的路径引入鼻叉形件中的步骤，其中呼吸气体轴线是沿着鼻叉形件的纵向轴线对称的。该步骤描述了如何将呼吸气体引入鼻叉形件中，使得从气溶胶发生器射出的气溶胶化的药剂将流入呼吸气体中并沿着呼吸气体轴线流入鼻叉形件中，从而产生保持远离插管的壁的大致平行且集中的气溶胶流。
76.在一些执行方式中，该方法还涉及在鼻叉形件的入口与雾化器之间形成环形间隙的步骤。环形间隙由导流器相对于其他部件的定位限定。例如，环形间隙可以由可以与鼻叉形件入口整合形成的导流器以及雾化器的金属环或壳体界定。导流器可以被配置为使得呼吸气体流经环形间隙在鼻插管中具有最大的压降。例如，经环形间隙的呼吸气体流中的压降为至少30％。呼吸气体流可以在沿着环形间隙(例如，与纵向轴线等距)的任何点处以相同的速度通过环形间隙。这确保了气流将均匀地通过环形间隙的所有部分，因为任何倾向于具有较高流速的区域也将具有较高的压降。这在图3b中示出，图3b描绘了装置300沿着图3a的线b的截面图。环形间隙将呼吸气体流轴对称地向内朝向沿着纵向轴线定位的气溶胶发生器引导。
77.源自环形间隙的所有流动矢量在纵向轴线处汇合，因此沿着或靠近纵向轴线存在流速非常低的点。理论上，该点的流量可能为零。气溶胶发生器可以定位在该点附近或该点处，并且颗粒不会被朝向插管的壁引导，因为流动被最小化并均匀地朝向纵向轴线引导。在一些执行方式中，呼吸气体流是关于鼻叉形件的纵向轴线轴对称的，直到理论零流速的点，之后气流相对于鼻叉形件的纵向轴线轴向定向。例如，直到理论零流速的点的呼吸气体流是径向的、基本径向的或朝向纵向轴线引导的，或者形成锥形、双曲线形、抛物线形和圆形中的任何一种的形状。导流器可具有漏斗形状，以便于沿着纵向轴线引导气体。鼻叉形件可具有双曲线形或抛物线形横截面，以经由气流的逐渐加速进一步促进轴对称流动。
78.在一些执行方式中，该方法还涉及经由防旋转元件防止来自第一入口管和第二入口管的呼吸气体流旋转的步骤。例如，防旋转元件包括围绕导流器对称布置的多个挡板。要避免旋转流动，因为其会导致颗粒在离心力作用下运动到导管的外侧壁。为了防止这种情况，在导流器周围采用抵抗旋转流动但允许轴向方向上的流动的防旋转元件。在一些执行方式中，至少1、2、3、4、5或6个挡板围绕导流器定位。第一入口管和第二入口管的定向也可以布置成使得入口管指向鼻叉形件的纵向轴线，而不是偏离鼻叉形件的纵向轴线。如果使用两个等流入口，它们可以围绕纵向轴线彼此相对地对称定位，以抵消这些影响，从而防止旋转流动。
79.在一些执行方式中，该方法还涉及经由线材向雾化器的气溶胶发生器提供电信号以使液体药剂能够气溶胶化的步骤。如上面关于图4b和5所讨论的，可以提供引线，以将信号发送到气溶胶发生器，气溶胶发生器可以包括压电元件和振网，压电元件和振网通过以一频率振动来起作用，其在(例如，连续地或间歇地)提供电信号时从液体药剂产生气溶胶颗粒。线材可以连接到外部装置，诸如，允许基于反馈控制和/或用户命令操作雾化器的基本单元或雾化器控制器。
80.在一些执行方式中，该方法还涉及经由包括微孔管道的供给管线将液体药剂从供应袋供应到雾化器的步骤。供应袋可以被配置为挂在例如滚动车上的钩子上，以便通过重力供应液体药剂。供应袋可替代地是包含在基本单元中的储存器。可以使用电动泵或注射泵经由供给管线从供应袋输送液体药剂。在其他执行方式中，雾化器包括储存器，储存器具有用于重新填充储存器的入口和盖。
81.第一入口管和第二入口管也可以经由输送管连接到基本单元或其他呼吸气体源。合适的加压呼吸气体源是本领域普通技术人员已知的。例如，源可以是vapotherm flowrest system、vapotherm palladium system、precision flow unit或vapotherm 2000i，所有这些均由美国新罕布什尔州埃克塞特的vapotherm,inc.提供。例如，源可以是美国专利申请no.16/901,902和美国专利申请no.15/783,566(美国公开no.2018/0104436)中描述的呼吸治疗系统，其中的每一个都通过引用整体合并在此。其他合适的呼吸气体源对于本领域普通技术人员而言将从这里的描述中得知。呼吸气体源可以经由输送管流体连接到入口管，输送管包括入口和分流出口，入口被配置为接收来自源的呼吸气体，分流出口被配置为将呼吸气体分成呼吸气体流并分别传输到第一入口管和第二入口管中的每一个。插管可以整合在呼吸治疗系统中，呼吸治疗系统具有呼吸气体源，并且可选地，具有加湿装置(例如，蒸汽转送单元或焖罐加湿器)。替代地，插管可执行为附加单元，附加单元被配置为联接到具有呼吸气体源并且可选地具有加湿装置(例如，蒸汽转送单元或焖罐加湿器)的任何兼容的呼吸治疗系统。插管可以与提供加热和加湿的呼吸气体的系统一起使用。
82.图8示出了配备有装置800的患者，装置800包括插管802、雾化器820、和供气管806a和806b。装置800可以是关于图3a-7描述的任何装置。供气管806a和806b将呼吸气体供气到插管802。插管802包括叉形件，叉形件插入患者的鼻孔中，用于输送带有雾化的药剂的呼吸气体。雾化器820安装在插管802上，以直接在气体被输送到鼻孔中之前将雾化的药剂流射出到呼吸气体流中。
83.雾化器820的发射器可以与叉形件对准，以产生平行的气体流和雾化的药剂流，用于以最小化的雨淋和较高的夹带效率进行输送。根据以上描述的导流器可用于在将雾化的
药剂引入气体中的点处产生气体的轴对称流。可以使用关于图3a-7描述的任何导流器。
84.在图8的图示的执行方式中，供气管806a和806b被配置为环绕在患者的耳朵周围的套索管，使得管806a和806b置于耳朵上以保持装置800的稳固性。可以对管806a和806b进行加强，以防止管在环绕于耳朵上时扭结。合适的加强机构包括编织物、一个或多个平行支柱、一个或多个垂直支柱、和螺旋结构。加强件可以设置在管806a和806b上、管806a和806b周围、或管806a和806b内，或者可以在制造期间与管共挤。虽然管806a和806b被配置为图8中的套索管，应当理解，其他机构也可用于稳固装置800，诸如，稳固支架、头部齿轮、夹子、或粘合剂。在一些执行方式中，仅管806a和806b中的一个将气体供应到插管802，而另一个包含用于分别为雾化器820供应药剂和控制雾化器820的操作的流体供给管线和/或电线。
85.虽然这里所述的插管通常具有一个鼻叉形件，但应当理解，与图2a-8相关的任何插管都可以被配置为具有两个鼻叉形件，这些鼻叉形件被配置用于插入患者的鼻孔中。例如，呼吸气体从供气管输送到插管中，并且含有雾化的药剂的呼吸气体被引导到这两个鼻叉形件中。这种双叉形件配置特别有利，因为其允许用户、操作员、或控制器管理哪一叉形件正在输送药剂和/或呼吸气体，例如，如果患者的鼻孔之一被阻挡/阻塞。每个鼻叉形件的内径可为约1.0mm至约4.0mm，并且通过双叉形件插管的流速可在1l/min至约60l/min之间。
86.在一些执行方式中，插管包括两个导流器(诸如，关于图3a-7描述的导流器)，使得每个导流器产生进入鼻叉形件之一的呼吸气体的径向轴对称流。在一些执行方式中，采用两个发射器，每个发射器沿着鼻叉形件之一的纵向轴线定位。两个发射器可以与单个药物储存器流体连通，或者每个发射器流体连接到不同的药物储存器。插管可以包括分隔壁，以保持第一插管部分与第二插管部分流体分离，其中第一插管部分包括第一供气管、第一导流器、和第一发射器，并且第二插管部分包括第二供气管、第二导流器、和第二发射器。在一些执行方式中，第一插管部分和第二插管部分由桥形件(例如，不与第一插管部分和第二插管部分两者流体连通的中空桥形件)分开。在一些执行方式中，桥形件包含与第一发射器和第二发射器之一或两者流体连通的药物储存器。第一发射器和第二发射器可操作地联接到控制器，控制器被配置为控制两个发射器的操作。例如，控制器可以打开、关闭、和调整第一发射器和第二发射器中的每一个的流速，以决定患者的哪个鼻孔接收雾化的药剂。
87.这里所述的配置应理解为适用于除鼻插管之外的患者适配器类型和除高流量鼻治疗之外的呼吸治疗类型。在一些执行方式中，关于图3a-6描述的任何插管可以用于机械通气、cpap、bipap、或低流量氧疗。例如，被配置用于机械通气的患者接合部可以具有导流器，导流器用于从供应到患者接合部的气体形成呼吸气体的轴对称流，并且用于将轴对称流引导到患者接合部的出口中，使得气流关于由患者接合部的出口限定的纵向轴线轴对称且基本平行于由患者接合部的出口限定的纵向轴线。患者适配器还包括沿着由患者接合部的出口限定的纵向轴线定位的雾化器，使得雾化的药剂颗粒沿着纵向轴线在与呼吸气体流平行的方向上从雾化器射出并进入患者接合部的出口中。呼吸气体离开出口，雾化的药剂颗粒被夹带在其气流中，并被输送给患者。在一些执行方式中，患者接合部是被配置为将呼吸气体流和雾化的药剂输送到患者口中的面罩。在一些执行方式中，患者接合部是气管造口管，其被配置为将呼吸气体流和雾化的药剂直接输送到患者的气道(气管)中。为了与机械通气一起使用，患者接合部的形状和尺寸可以根据本领域技术人员进行调整(相对于图3a-6中的插管的形状和尺寸)，以考虑通气率、患者接合部的给药位置的解剖结构、给药的
药剂的类型、呼吸气体成分、或在患者接合部上包含的附加装置(诸如，呼吸传感技术)的差异。
88.前述仅说明本发明的原理，并且可以通过除了所述执行方式以外的方式来实践这些设备，所述执行方式是出于说明而非限制的目的而呈现的。应当理解，这里公开的设备虽然被示出用于高流量治疗系统，但也可以应用于要在其他通气回路中使用的系统。
89.在阅读本公开内容后，本领域技术人员将想到变化和修改。所公开的特征可以与这里描述的一个或多个其他特征以任何组合和子组合(包括多个从属组合和子组合)来实现。上面描述或图示的各种特征，包括其任何部件，可以结合或整合在其他系统中。此外，某些特征可能会被省略或不实现。
90.改变、替换和变更的示例是本领域技术人员可以确定的并且可以在不脱离这里公开的信息的范围的情况下进行。这里引用的所有参考文献均通过引用整体并入，并构成本技术的一部分。