专利名称：长度可调节的呼吸回路的制作方法 为了在手术过程中对患者进行麻醉，采用一种包括多个组件的麻醉系统。主要的组件是一麻醉机，该机器调节流入和流出患者的麻醉气体和空气的流量。一个二氧化碳吸收器可连接于麻醉机以将二氧化碳从一再呼吸回路中由患者呼出的气体中去除。在患者这一方，设置有可连接于患者以向患者输送气体的面具或气管内插管。面具的例子可在受让人的网站www.KingSystems.com或在Hinkle的美国专利4,896,666中看到。气管插管的例子在Frasse的美国专利5,499,625和Bertram的美国专利5,819,733中有所显示。这些连接于患者的装置(面具和/或气管内插管)连接于麻醉机，通过在与患者相连的装置和麻醉机之间延伸的呼吸回路与麻醉机流体(气体)连通。现有数种不同类型的呼吸回路。两种主要类型的呼吸回路是双支(dual limb)回路和单支(unilimb)回路。双支回路包括一对分离的管子，这两根管子包括用于从麻醉机向患者输送气体的一吸气管和从患者向麻醉机输送呼出气体的一呼气管。在一个双支回路中，这两根管子是分离的管子，这两根管子在患者端通常由一个“Y”或“T”型管流体连接在一起。单支回路的诸管子在机器端是分离的，吸气管的在机器的一端连接于麻醉机的“流出”口，而呼气管的在机器的一端连接于麻醉机的“流入”口。一个双支回路的示意图可在Fukunaga等人的美国专利申请公开US2003/0183232A1(2003年10月2日)中的图1c中看到。第二种类型的回路是单支回路，其中吸气管连接在一起。单支呼吸回路的例子在Leagre等人的美国专利5,404,873、Fukunaga的美国专利4,265,235和Fukunaga等人的美国专利5,778,872、5,983,891、5,983,894、5,983,896、6,003,511、6,564,799、Fukunaga等人的公开的美国专利申请2003/0075176和2003/0183231以及Sikora的美国专利5,121,746中有所显示。如在Leagre的‘873专利最清楚地显示的，单支回路通常包括一相对刚性的机器端(近端)连接器，回路通过该连接器联结于麻醉机；以及一相对刚性的患者端(远端)连接器，该连接器可联结于面具或气管插管，用于将呼吸回路联结于患者。相对柔软的呼气管在患者端连接器和机器端连接器之间延伸。相对柔软的吸气管与呼气管同轴线地放置。为了促进更好的换热以加热吸入气体，吸气管通常具有小于呼气管的较大直径的较小直径，从而吸气管可位于呼气管的内部。在Leagre等人的‘873专利中所示出的呼吸回路由本申请的受让人KING SYSTEMS CORPORATION以UNIVERSAL?的商标出售。本发明的受让人KING SYSTEMS CORPORATION出售的其它呼吸回路在上述Fukunage等人的‘872、‘894、‘896、‘511和‘799专利中至少示意性地示出。在Fulunaga和Leagre的专利中所说明的呼吸回路被画成单支呼吸回路，其中呼气和吸气管互相同轴线地放置。通常将内部、直径相对较小的管子用作吸气管，而将外部、直径相对较大的管子用作呼气管。Leagre专利中所示的呼吸回路和Fulunaga专利中所示的呼吸回路之间值得注意的区别在于回路的机器端连接器中的差别。如UNIVERSAL F?和UNIVERSAL F2?相类似地所采用的那样，Leagre和Fulunaga的装置中的吸气和呼气管同时采用波纹吸气管和波纹呼气管。波纹吸气管和波纹呼气管呈波纹形以具有单一的静止长度，同时又允许管子的长度伸长或缩短。波纹吸气管和呼气管长度的可变性被设计进UNIVERSAL F?和UNIVERSAL F1?回路中以使管子的长度可伸展(伸长)和压缩(缩短)一段较短的时间。这一长度的改变通常在患者和麻醉机之间的相对位置改变时发生，而且在这一相对位置的改变中通常需要伸长管子。然而，由于呼气管和吸气管被设计成具有固定的静止长度，吸气管和呼气管由它们的静止长度而发生的任何的长度改变都会在呼气管上施加“压力”，并造成呼气管施加一压缩或扩张力，以适当地使管子恢复其单一的静止长度。
在呼气管伸长的过程中，吸气管通常不伸展，因为在UNIVERSAL F?和UNIVERSAL F2?呼吸回路中它只与机器端连接器相连。然而，在呼吸回路中吸气管和呼气管都可能伸展，比如Meridian Medical Systems出售的机器，因为Meridian Medical呼吸回路采用与机器端和患者端连接器都相连的一吸气管。
采用单一的静止长度波纹管的另一个原因是为了防止管子变得扭结。十分希望避免这样的扭结，因为这样的扭结会造成管子中的气流受阻或被阻塞，这与花园水管扭结时流经该水管的水流受阻或被阻塞是非常类似的。
另一个单支呼吸回路在Sikora的美国专利5,121,746中有所揭示。Sikora装置采用单支回路，以使该呼吸回路呈现一个θ形的结构，其中的呼气管和吸气管在一个共用的壁处相连。毫无疑问，出于与上述UNIVERSAL F?和UNIVERSAL F2?装置采用波纹管相同的原因，Sikora专利所示出的管路还显示为波纹形。
虽然上述装置、尤其是UNIVERSAL F?和UNIVERSAL F2?装置可以很好地完成它们所需的功能，但仍存在提高改进的空间。
困难的一个来源在于呼吸回路的单一静止长度，该单一静止长度需要制造多种长度的管道以适应不同的情况和要求。一些医疗专业要求相对较短(例如44英寸，112cm)长度的管子，而其它的医疗专业则要求将麻醉机从患者移开以使之不那么强硬，由此需要相对较长(例如88英寸，224cm)的呼吸回路。
从生产商的立场来看，对不同回路长度的需求需要生产商制造不同长度的呼吸回路。从使用人(例如医院或手术中心)的立场来看，所需的不同长度需要终端用户备存几种不同长度的回路。
另一个困难是在输送中遇到的。由于使用波纹管的单一静止长度回路具有单一的静止长度，因此必须将管子的尺寸一般地设置成具有相对较长(例如44或88英寸，112或224cm)的静止长度，从而当使用该装置时它的长度足以完成其任务，同时不伸展或压缩。由于单一静止长度波纹管的弹性，在伸展时管子施加一个压缩力，这个力趋向于将管子压缩回到其静止长度。
不推荐在伸展时使用装置，因为管子所施加的压缩力会促使发生外部连接断开和内部连接断开，即，分别是将呼吸回路从其机器或患者连接器拉掉和将波纹呼吸管从机器或患者连接器中的一个拉掉。引发内部和外部连接断开的情况都是希望避免的。
由于这个结果，例如44英寸(12cm)呼吸回路具有44英寸(12cm)的静止长度，一般无法在不施加外部钳夹力的情况下将这一长度压缩(以及因此使之变小以用于输送)并保持很长的时间。不施加外部钳夹力就不能改变静止长度以使之缩短这一情况就需要制造商在容器或盒子中提供足够的空间以容纳假定的44英寸(112cm)呼吸管的44英寸(112cm)的总长。此外，需要医院或手术中心的使用人提供足够容纳呼吸管的44英寸(112cm)总长的存放空间。
从以上的讨论可以知道，希望有一种可以压缩以在输送过程中占据较小空间的呼吸回路。此外，还需要构造一种包括多个可保持的静止长度的呼吸回路，从而举例来说单个装置可以从其完全压缩(运输)的长度伸展到例如具有44英寸(112cm)总长的、部分伸展的“短管长度”，并进一步伸展到完全伸展(完全减压)的位置，其中它将具有等于较长呼吸回路的长度的静止长度，比如一88英寸(224cm)的呼吸回路。
本发明的一个目的是提供这样一种呼吸回路，它具有多个固定的静止长度，从而可将该装置放置在完全压缩的位置，以缩短长度以用于运输、存放和某些麻醉应用场合，但也可以伸展并保持在多个伸展后的静止长度位置以提供所需的大于压缩位置时的长度。较佳地，该装置还可保持在呼吸回路的完全压缩位置和完全伸展位置之间的多个长度不同的静止长度处。


根据本发明揭示了一种单支呼吸回路，该回路具有一近端联结构件、一远端联结构件、在近端和远端联结构件之间延伸的一呼气管以及在近端和远端联结构件之间延伸的一吸气管。该呼气管包括可在一完全压缩的静止位置和一完全伸展的静止位置之间伸展的一波纹呼气管，并且该波纹呼气管具有多个中间静止位置。在多个中间静止位置，呼气管可保持其静止长度而不需要施加一外力。吸气管包括一波纹吸气管，该波纹吸气管具有可在一完全压缩的静止位置和一完全伸展的静止位置之间变化的长度，且该波纹吸气管包括在完全伸展的静止位置和完全压缩的静止位置之间的多个中间静止位置。类似于呼气管，吸气管可保持这些中间静止位置而不需要施加一外力。
较佳地，在吸气管和呼气管都被完全伸展之后，吸气管的长度要比呼气管的长度长1到7英寸，最优的是长大约4英寸。
在一个优选实施方式中，呼气管和吸气管互相大致同轴线地放置，而远端联结件包括一呼气管联结构件，它从中心位置沿径向偏移并在患者端连接器附近同轴线。
在本发明的另一个优选实施方式中，吸气管具有一内径和一外径，而呼气管也具有一内径和一外径。吸气管的外径和呼气管的内径的尺寸被相对设置成吸气管的外表面和呼气管的外表面之间形成一呼气通道，其中，沿该呼气通道的空气流阻力最小。此外，呼气管的内径和吸气管的外径之间的尺寸差应该足够小，以便于在呼气管被线性压缩时大致线性地压缩吸气管。
本发明的一个特点是采用折叠型的波纹管，其中，每个波纹可处于一可保持的伸展后的静止位置和一可保持的压缩后的静止位置。当一呼吸管由大量的这样的波纹组成时，该管子就可以具有大量的静止长度。这一特性的优点是使使用人可改变管子的工作长度以适应他/她的具体需要。此外，它使管子可在运输和存放时压缩以减少在运输和存放时管子所需的空间，而在使用中可将管子伸展开以伸展到适于在室内由个人、尤其是麻醉师操作的长度。
本发明的另一个特点是呼气管的外径和吸气管的内径的尺寸被设置成使流经吸气管外表面和呼气管内表面之间的呼出气体通道的气流阻力最小。
在手术过程中，重要的是保持诸如吸气通道和呼气通道之类的气体通道尽可能地不受阻碍，从而使气体可自由地流经该通道。通常，需要使管道构件所引起的阻力最小。在这方面，使用例如具有一系列径向延伸的隔板(比如在一汽车消音器中可以看到的)的管子是不适当的，因为这样的隔板将增加流经通道的气流阻力。
在一个普通的单支呼吸回路、比如上述UNIVERSAL F?和UNIVERSALF2?装置中，通过适当地选择具有一外径尺寸的一吸气管和具有一内径尺寸的一呼气管来使阻力最小，这两个尺寸在吸气管的外表面和呼气管的内表面之间提供了足够的空间以使气体不受阻碍地流过。由于UNIVERSAL F?和UNIVERSAL F2?装置都采用成一体的静止停止型管子(stop-type tubing)，因此管子工程师需要关注在吸气管和呼气管之间、基本上在一单个的吸气管与呼气管的相对长度的呼出气体流动路径内的阻力。
对于本发明，确定呼气管和吸气管的尺寸变成一个困难得多的任务。尺寸确定更加困难的一个原因是每根管子的外径和内径会根据波纹是在其压缩还是伸展位置而有所不同。一般地发现呼气管的内径在呼气管的波纹被压缩时比波纹伸展时要小。类似地，吸气管的外径在被压缩时比其波纹伸展时要大。
初看来，对于这一尺寸确定问题的一个简单的解决方案是使吸气管的外径和呼气管的内径之间的差最大，比如通过大大地增加呼气管的直径和/或大大地减小吸气管的直径。然而，这一动作并不必然地使呼吸回路功能良好。虽然这样的举动可减小阻力，但它也有会对使用人调节呼吸回路的长度的能力产生负面影响的缺点，尤其是在改变吸气管长度时。
如果吸气管的外径和呼气管的内径之间的差过大，则使吸气管扭结或者在缩短管子长度时变得难以压缩的可能性就更大。如上所讨论的，非常不希望发生管子的扭结。此外，由于在一个过大的呼气管内部压缩吸气管会使吸气管在压缩过程中丧失其线性，从而变成“蛇形”，因此会产生阻力。申请人已经发现在呼气管中的吸气管的波浪形的波纹管构形会增加阻力。此外，由于吸气管从一大致为直线的路径偏离为更加弯曲的波浪形，所以吸入气体通道中的阻力也会增加。
本发明的另一个特点是虽然吸气管和呼气管大致互相同轴线地定位，但吸气管的患者端联结件将吸气管联结于相对于呼气管的轴线径向偏离的位置。这一偏离布置为呼出气体提供了一条形成得更好的通道，以使当呼出气从患者流出后流入呼气管和吸气管之间的呼气通道时的阻力更小。在实践中，患者端联结件和呼气管之间的气流沿大致从患者端联结件到呼气管的方向流动。
本发明的另一个特点是吸气和呼气柔性管被设计成管子的波纹可在其压缩位置和伸展位置之间反复运动，不会使波纹丧失其保持所指定的静止长度的能力。这一特点的优点是可在一程序开始时确定或重新确定管子的尺寸以使使用人能得到所需的长度，或者，如果使用人决定在一程序中间改变呼吸回路的有效长度，则在该程序进行中可确定或重新确定管子的尺寸。可以进行呼吸回路有效长度的这些重复改变而不必担心以后无法将呼吸回路设置在所需的诸有效静止长度中的任意一个处。
在阅读了以下的附图和详细描述之后，本发明的这些和其它的特性将变得明显，这些附图和详细描述说明了在现阶段实施本发明的最佳模式。


图1是本发明的截面侧视图，该图示出了本发明的呼吸回路的一部分处于其伸展模式，而本发明的另一部分处于其压缩模式；图2是本发明的吸气和呼气管的一段的截面立体图；图3是本发明的吸气和呼气管的端视图，其中拆除了端部连接器；图4是大致沿图3的线4-4获得的截面图；图5是本发明的两根相联结的呼气管的平面图，显示它们的制造方法；图6是用来构造本发明的呼气管的一模具块的呼气管接合表面(expiratorytube engaging surface)的的平面图；图7是图6所示的模具块的呼气管接合表面的被大大放大了的局部视图；图8是用来制造本发明的呼气管的模具块的呼气管接合表面的放大图(相对于图6)；图9是在制造本发明的吸气管中所使用的一模具块的平面图，其中示出了该模具块的吸气管接合表面(inspiratory tube engaging surface)；图10是用来制造本发明的吸气管的该模具块的吸气管接合表面的一部分的被大大放大了的视图；图11是本发明的呼吸回路的一患者端连接器的立体图；图12是本发明的该患者端连接器的俯视图；图13是本发明的患者端连接器的侧视图，该图用虚线示出了内表面；图14是大致沿图12的线14-14得到的截面图；图15是大致沿图13的线15-15得到的截面图；图16是大致沿图13的线16-16得到的截面图；图17是本发明的患者端连接器的面具/气管插管联结件的局部被切掉后的被大大放大了的视图；图18是本发明的患者端连接器的一患者端视图；图19是本发明的患者端连接器的吸气和呼气管接纳部分的被大大放大了的截面图；图20是本发明的患者端连接器的端视图，大致示出了从患者端连接器的管子接纳端得到的视图；图21是示出了患者端连接器的呼气管钳夹钉(expiratory tube grippingspike)的尺寸的示意图；图22是本发明的另一个实施方式的患者端连接器的立体图；图23是本发明的患者端连接器的端视图，如图22所示的患者端连接器的管子接纳部分所示；图24是患者端连接器的另一个实施方式的俯视图，其中以虚线示出了诸内表面；图25是沿图24中的线a-a得到的截面图；图26是示出了处于与图25所示的相类似的位置的图22的患者端连接器的另一个实施方式的平面图，其中用虚线示出了诸内表面；图27是本发明的呼吸回路的三个样品的逼真的视图，其中示出了处于不同压缩状态的三个回路以说明回路长度的可变性；图28是本发明的呼气管的诸多波纹的视图；图29是本发明的患者端连接器的侧视平面图；
图30是呼吸回路的一第二个替代实施例的截面侧视图，该图示出了用在一伸展回路型呼吸回路的呼吸回路中的本发明；以及图31是呼吸回路的一第三个替代实施例的截面侧视图，该图示出了用在一具有分离的非同轴线机器端吸气和呼气端口的呼吸回路中的本发明。

本发明的呼吸回路10在诸附图中最清楚地显示出。现在转向图1，呼吸回路10包括一机器端连接器12，该连接器位于呼吸回路10的近端，且在图1所示的实施方式中充当一机器端连接器12和一过滤器14的双重功能。虽然显示机器端连接器12包括过滤器14，但也可将机器端连接器12设计成包括无过滤器型的机器端连接器12。
一患者端连接器18位于呼吸回路10的远端或患者端。具有多个可保持的静止长度的一根柔性波纹吸气管在患者端连接器18和机器端连接器12之间延伸并设置用来沿箭头I大致表示的、从机器端连接器12向患者端连接器18的方向输送吸入气体。可保持多个静止长度的柔性波纹呼气管26也在患者端连接器18和机器端连接器12之间延伸，并且设置用来将呼出气体从患者、从患者端连接器18向机器端连接器12沿箭头E大致表示的方向带走。
吸气管22和呼气管26在它们的机器端与机器端连接器12固定相连。类似地，吸气管22和呼气管26在其患者端与患者端连接器18固定相连。
如在以下将更加详细地讨论的，吸气管22和呼气管26均被做成具有诸波纹的波纹管，各管被设计成可呈现一伸展位置和一压缩位置，该伸展位置表示在如图1中由箭头B所指的右侧，该压缩位置表示在如该图中由箭头A所示的左侧。与现有技术的装置不同，吸气管22和呼气管26可以呈现诸个静止位置，其中一个或多个波纹位于其压缩位置或其伸展位置。诸波纹的这一在其压缩位置和伸展位置呈现一静止位置的能力使呼吸回路的长度可以固定在大量不同的静止长度中的任意一个上。可以保持这些静止长度而不必在管子上施加外力。
如上所讨论的，这一特点不同于采取单一静止长度管子的装置。单一静止长度管子无法在不施加诸如夹子等之类的某一外力的情况下保持伸展位置或压缩位置(相对于静止长度)，因为现有技术中的单一静止长度波纹管的回弹和弹簧特性在管子上施加有应力以使管子从它们的压缩或伸展状态恢复到其静止位置。
机器端连接器/过滤器14包括形成内部的一外壳38。如在以上所讨论的Fulunaga的‘872专利中所述，该外壳38包括一机器接合端40，与麻醉机相连的一近端子(proximal terminal)连接于该接合端。或者，如果麻醉机(未示出)包含有用来接纳机器接合端40的一尺寸适当的联结件和端口，则机器接合端40可直接与麻醉机相连。
还应该注意的是机器接合端还可包括多种其它的结构，比如Leagre的美国专利6,129,082或Leagre和Burrow的美国专利5,404,873中所示的结构。
机器接合端40包括一通常为圆柱形的第一呼气端口(expiratory port)连接器46，该连接器用来形成一呼气端口48，呼出的气体可以从该呼气端口48通过连接器46进入麻醉机。一第一吸气端口(inspiratory port)连接器52通常为圆柱形并与呼气端口48同轴线。该第一吸气端口是设置用来与麻醉机的流出端相连，并形成一被置于内部的吸气端口53，气体和再呼吸空气可通过该吸气端口从麻醉机流入吸气端口。
一第一呼气管连接器位于机器端连接器38的管子接合端44处并包括一径向面向外、沿轴向延伸的圆柱形表面57，用于接纳呼气管26的第一(近)端47。呼气管26的近端47的沿径向面向内、沿轴向延伸的内表面与第一呼气管连接器56的沿径向面向外的表面57固定联结并接合。较佳地，将呼气管26的第一端47和径向面向外的表面57之间的连接设计成紧贴而固定的以可避免两者之间脱开。可通过化学方法、通过使用胶水、设定尺寸以产生密配合、或者通过诸如捆扎之类的某些机械连接装置或诸如声波焊接之类的其它连接方案来获得这一紧贴而固定的连接。
机器端连接器38的管道接合端44还包括一第一吸气管连接器58，该连接器的尺寸被设置成用来在其大致为圆柱形、径向面向外的表面处接纳吸气管22的第一(近)端53的径向面向内的圆柱形表面。吸气管和呼气管的端部53、47的尺寸和构造被设置成用来接纳连接器58、56，并通常被称作管子53、47的“套口”。
类似于呼气管26和第一呼气管连接器56之间的连接，第一吸气管连接器58与吸气管22的第一端53的连接应为紧贴而永久的固定配合，该配合被设计成用来将吸气管52的第一端53保持在连接器58上以避免它们之间脱开。吸气管22的套口与机器端14和患者端18连接器之间的连接总体来说更加严格，因此应该将它设计成与呼气管的套口与机器端连接器12和患者端连接器18之间的联结一样坚固(如果无法更加坚固的话)。
应该注意的是吸气管连接器58大致通过呼气管连接器56的端部向外延伸。这一附加的长度是用来利于制造工艺，从而可更加容易地将第一端53连接于吸气管22并连接于第一吸气管连接器58。
在外壳38中保持呼气流通道66与吸气流通道70分离是很重要的，因为通常不希望吸入和呼出气体在回路10的机器端混合。为此，显示外壳38保持呼气流通道66分离并区别于吸气流通道70。
可以完成这一功能的过滤外壳的一个例子是诸如Fulunaga的‘894专利所显示的过滤器，该过滤器与UNIVERSAL F2?一起由King SystemsCorporation出售，在www.KingSystems.com中有所描述。
过滤器介质72位于外壳38的内部。过滤器介质72被设计成使通过过滤器14的所有的呼出气体和所有的吸入气体都必须通过过滤器介质72。过滤器介质72设计用来捕集病原体和其它的细菌以防止这些病原体和细菌通过过滤器介质72并使麻醉机受到来自患者的病原体和细菌的污染、或者使患者受到来自麻醉机的病原体和细菌的感染。
患者端连接器18包括设计用来接纳诸如面具(未示出)或气管插管、比如气管内插管(未示出)的一个患者装置的患者装置接纳连接器(patient devicereceiving connector)78。面具和气管插管的例子可在www.KingSystems.com中看到。患者装置接纳连接器78包括一内部圆柱形连接器构件80和一外部圆柱形连接器构件82，这两个构件在空间上间隔开一较小的距离以形成一圆筒形插口84。该结构是设计用来接纳各种类型的患者连接装置。患者装置接纳连接器78的尺寸和形状主要由ISO标准来规定，执行该标准以有助于确保患者的安全并促进标准化。
患者装置接纳连接器78形成一内部放置的气体接纳端口86，呼出和吸入气体都可通过该端口在呼吸回路10和患者装置之间通过。患者端连接器18还包括一第二(远)端呼气管接纳连接器90，该连接器的结构大致为圆柱形，且其尺寸和形状被设置成可接纳呼气管26的第二端(套口)89。虽然呼气管接纳连接器88的结构通常为圆柱形，但它包括一突起的、沿径向向外延伸的圆周形销(spike)90，该销钉被设计成用来接纳一互补地形成的环形销钉接纳环91，该环形成在呼气管的第二端套口89处。销钉90和接纳环91的结构互补，从而销钉90与接纳环91接合以帮助将呼气管的第二端89锁定并固定在呼气管接纳连接器88上。
结合图1和11-19可最好地描述患者端连接器。现在转向图17和18，其中示出了患者端连接器18的患者装置接纳连接器78的两个视图，其中给出了患者端连接器的患者装置接纳连接器78的一个示例性实施方式的患者连接器的不同的零件、间隔和间隙的尺寸。
如图11所最清楚地示出的，设置有一径向向外延伸的环形止档环，该环在呼气管接纳连接器88的表面上方径向向外延伸。止档环95用来防止呼气管连接器在呼气管接纳连接器88上所不必要的轴向运动。
患者端连接器18的管子接纳部分还包括一吸气管接纳连接器96，该连接器通常包括具有一远端98和一远端100的圆柱管。吸气管接纳连接器96通常为管状、圆柱形，并包括一径向面向内的表面102，该表面在其远端98终止于被切割的倾斜部分103，从而更好地形成流出吸气管接纳连接器98的中空内部通道104的吸入气流。
如在图13和14中最清楚地显示的，吸气管接纳连接器96的远端形成为轴向面向外、沿径向延伸的壁构件101的一部分并与之相联结。这一单一的结构/连接将吸气管接纳连接器96固定联结于患者端连接器18的其余部分。
应该注意从图14中所给出的尺寸来看，吸气管接纳连接器98从患者端连接器18沿径向偏离。如图14所示，吸气管接纳连接器96的中心较佳地偏置大致0.08到0.12英寸(0.2到0.3cm)，且最优地从患者端连接器18的中心轴线偏移0.106英寸(0.27cm)。虽然吸气管22仍然大致同轴线地被包含在呼气管26的内部，吸气管接纳连接器96的这一偏移联结使吸气管22的第二端110通常在毗邻于患者端连接器18的区域与呼气管26不同轴线。
申请人发现这一偏移联结在用于附图所示类型的患者端连接器时是有价值的，因为它有助于在区域107(图14)中提供一更加清晰且所引发的阻力更小的呼出气体流路径，在该区域107中呼出气体流路径在吸气管接纳连接器96的邻近处开始。还发现与更加传统的中心布置相比这一偏离布置可以提供更加好的气流特性。
吸气管接纳连接器96包括一径向面向内的表面102，该表面形成空心内部通道104，该通道组成呼吸回路10的呼气管通道的最远端。设置一径向面向外的表面106，从而由吸气管的第二(远)端110的径向面向内的表面108所接纳。如结合呼气管所讨论的，呼气管的第二端(套口)110的径向面向内的表面108和吸气管接纳连接器96的径向面向外的表面106之间的联结应该是十分紧贴、十分牢固、且基本上永久固定的联结，从而有助于确保在吸气管的第二端110和吸气管接纳连接器96之间不会发生脱开连接。
作为避免吸气管从机器和患者端连接器脱开连接的进一步的措施，吸气管的尺寸较佳地要比呼气管的略微长一些。较佳地，在上述类型的一个标准的44到88英寸的管子中，吸气管应该比呼气管长1到7英寸(2.54到17.8cm)。最优地，吸气管22伸展开的全长大约比呼气管26伸展开的全长要长4英寸(10.2cm)。
通过确保当呼气管26被拉到其最远的伸展位置时吸气管22仍有伸展的空间，这一附加的长度可帮助避免脱开连接。这一附加的伸展空间有助于避免在吸气管上施加会引起脱开连接的应力，从而减少吸气管22从患者或机器端连接器脱开连接的可能性。
现在请读者将注意力投向图11-19以更好地了解患者端连接器18的各种组件和零件之间的尺寸关系(图中的尺寸单位是英寸)。
现在将参照图1-9以及图27和28对吸气管22和呼气管26进行更加详细的描述。
如上所讨论的，吸气和呼气管都是具有多个静止长度的可坍缩的波纹管，从而吸气和呼气管可以各自从完全压缩的位置移动到完全伸展的位置。重要的是，可以选择性地伸展和压缩吸气和呼气管以得到长度为在完全伸展与完全压缩的位置之间的多个长度的可保持的诸静止长度。
现在转向图27，示出了三个呼吸回路，其中包括第一呼吸回路114、第二呼吸回路116和第三呼吸回路118。虽然这些装置各自具有同等长度的吸气和呼气管，但它们的总长由于压缩状态不同而不同。应该注意的是三个呼吸回路114、116、118包括一患者端连接器115和一机器端连接器113、117。在这方面，第二和第三呼吸回路116和118的机器端连接器113包括过滤器，类似于图1所示的过滤器14，而第一呼吸回路的机器端连接器117包括一非过滤器支承机器端(non-filter bearing machine end)。
尽管机器端连接器113、117之间有差异，但通常将吸气和呼气管构造成具有相同的长度。显示第一呼吸回路114大致在其几乎完全被压缩的位置。当在这样的一个几乎完全被压缩的位置上时，第一呼吸回路的长度114L要比第二呼吸回路116的长度116L小得多。此外，第二呼吸回路的长度116L要比第三呼吸回路的长度118L短得多。
第三呼吸回路具有一较长的长度118L，这是由于大多数的波纹都处于其伸展位置所造成的。相反，第一呼吸回路114的较短的长度是由于吸气和呼气管的大多数的波纹都处于它们的被压缩位置。第二呼吸回路的中间区段的长度116L是通过与最短的第一呼吸回路114相比、第二呼吸回路116的较大百分比的波纹处于其伸展位置，而与较短的第一呼吸回路114相比、第二呼吸回路116较小百分比的波纹处于它们的被压缩位置而得到的。
图27的目的是说明本发明的呼吸回路可以保持在多个静止长度上，这些长度从通过大多数波纹处于它们的被压缩位置而得到的第一呼吸回路114的较短的位置变化到几乎所有的波纹都位于其伸展位置而得到的第三呼吸回路118的较长的长度。
较佳地，将该装置设计成完全压缩和完全伸展的位置之间的长度的差异可由大于3、较佳地为4的因数来改变，从而当呼吸回路处于完全伸展位置时，它是处于完全压缩位置的呼吸回路的长度的3到4倍。
回到图2-4，注意到吸气管22和呼气管26各自包括多个大致相同的波纹，比如波纹120、122。出于方便的目的，在本申请中，一个波纹是指在毗邻的两个最低点126之间延伸的一段管子。每个波纹包括一顶点124、位于该顶点124一侧的一第一分支(leg)128以及位于顶点124的第二侧的一第二分支130。该第一和第二分支终止于一最低点126处，为了本申请的解说，这就形成一个波纹或波纹段。
现在转向图6-8，采用一模具块150来制造如图所示的波纹呼气管。制造管子的工艺通常被称作挤压和波纹模制(extrusion and corrugation molding)工艺，这是指首先挤压管子，然后形成波纹。
在最佳的实施方式中，通过首先挤压出一根具有大约25mm的恒定直径的大致平滑的管子来制造呼气管。当光滑管子从挤压机中出来时，它大致具有恒定直径的光滑壁。在从挤压机中出来后不久以及在塑料冷却到其成形温度以下之前，一系列诸如模具块150之类的具有波纹形的模具块与呼气管的表面结合以在呼气管中形成波纹。在这个过程中，将高压空气充入呼气管的内部，从而沿径向向外施力于呼气管的光滑壁使之靠着波纹模具块。在图中示出了一个示例性波纹模具块150，该模具块对于理解波纹的形成过程是有用的，因为管子将与模具块的形状大致相符。
当察看模具块150时，重要的是要记住模具块与管子的外表面接合。这样，表面上是模具块的最低点的点(例如图7中的点224)实际上是顶点224，因为点224将形成完成的呼气管的顶点124的形状。类似地，模具块的最低点226(图7)将形成完成的呼气管的最低点126的形状。第一分支228将形成呼气管的第一分支128的形状，而第二分支230形成呼气管的第二分支130的形状(图4)。
如图7最清楚地显示的，模具块150的最低点226为圆形，以形成呼气管的一圆形最低点126。在最低点226与第一分支228相交汇处放置有一尖角231。
此处所述的呼气管的结构和形状有助于提供其可坍缩性以及其在伸展位置和压缩位置处保持其静止长度的能力。这样，由模具块在最低点226处形成的圆形最低点使管子在压缩和伸展位置之间移动时含有多个细微的裂缝。在呼气管26的塑料中的这些细微裂缝可帮助波纹如所希望的那样保持在它们的伸展和/或压缩位置。在使用中发现每个波纹、例如120、122(图4)通常可以保持两个静止位置，一个是完全伸展的位置，另一个是被完全压缩的位置。通常，单个波纹并不在它们的压缩和伸展位置之间的点上保持静止位置。
从总的范围来看这两点，管子所能达到的多个静止位置在很大程度上是具体的处于其相对伸展和压缩位置的波纹的数量的函数。例如，当管子完全伸展时，大多数(如果不是全部的话)波纹管、例如120、122位于其伸展位置。当管子处于其被完全压缩位置时，大多数(如果不是全部的话)波纹管、例如120、122位于其被压缩位置。
当管子处于其在完全伸展和完全压缩位置之间的中间长度时，一些波纹、例如120、122处于其伸展位置，而其它的则处于其相对被压缩位置。
如图27和图21最清楚地示出的，当一段管段处于压缩位置时，各个第一和第二分支128、130基本上互相平行。另一方面，对于给定的一段处于其伸展位置的的波纹、比如波纹段152，第一和第二分支128、130互相呈大约90°角。
在这方面，读者的注意力尤其要关注于图8。该图显示当处于伸展位置时，形成管子的第一分支128的模具第一分支228与基本垂直于吸气管的轴线的平面大致夹一40.1°角。类似地，形成吸气管的第二分支130的模具第二分支230与垂直于呼气管的轴线的平面大致夹一46.6°角。对可压缩性的控制也是通过模具块的第一分支228和第二分支230以及因此完成的呼气管的第一分支128和第二分支130与以上所讨论的、垂直于呼气管26的轴线的平面夹不同的角度这一事实来实现的。
在图4中最清楚地显示吸气管大致类似于呼气管26地构造，它包括多个单个的波纹，比如波纹131、132。每个波纹例如131、132包括顶点部分140、最低点部分138、第一分支146和第二分支148，这两个分支在顶点部分140和最低点部分138之间延伸。还与呼气管26类似的是吸气管22的第一和第二分支146、148是不同的，但是差异比较微小。吸气管22也是通过挤压然后用波纹成形工艺成型，与呼气管26类似。在图9和10中最清楚地显示出可以用来制造吸气管22的模具块的例子。
当察看用于吸气管的模具块161时，重要的是要记住模具块161与吸气管122的外表面接合，从而模具块161形成顶点140的部分表面上看是最低点238，但在这里要被看作顶点238。类似地，表面上看是顶点的点238实际上形成的是最低点138，而在模具块上显示为最低点的点实际上是形成吸气管的顶点140的顶点240。
模具块161以及由此形成的吸气管的整体形状与模具150和呼气管226的形状大致类似，因为最低点238大致为圆形，而且在最低点238和第一分支244之间的相交点处形成一尖角239，这使在吸气管的一相应位置上形成一尖角。
还应该注意的是第二分支246的角度和第一分支244的角度与呼气管26中所使用的角度略有不同。已发现最好将第二分支246以与垂直于吸气管22的轴线的平面呈大约49.6°的角度放置，而第一分支以与大致垂直于吸气管22的轴线的平面呈大约40.1°的角度放置。在顶点形成的、在吸气管中的第一和第二分支244和246之间的角度比吸气管22中所采用的角度要大。在角度上的这些差异是在申请人进行了大量的试验之后得出的，并且由于吸气管22和呼气管26之间的尺寸差异而有很大的不同。
如以上间接提到的，吸气管22和呼气管26之间的相对尺寸的确定被证明是在较困难的设计上的对申请人的一个挑战。为了得到合适的尺寸，申请人相信以下这点是很重要的，即确保呼气管的沿径向向最里点(这里显示为最低点130)和吸气管22的沿径向最外点(这里显示为顶点140)之间的呼气通道34足够大以使呼气通道34足够宽敞，从而呼出气体流经该通道时的阻力最小。在这方面，呼吸回路的气流阻力应是在流量为60升/分钟时回路的压降大于为5厘米水柱。另一方面，尺寸之间的差不应该太大，因为吸气管22的外表面和呼气管26的内表面之间的间隔太大会在伸展和收缩吸气管22时产生困难。
如图3中所示，申请人发现吸气管22的最优、最大的外径尺寸是0.807英寸(2.05cm)，而呼气管26的最优、最小的内径尺寸是1.076英寸(2.73cm)，从而形成一具有大约0.269英寸(0.68cm)的宽度的圆环形呼气通道。当然，可以理解不会在所有地方、所有时间、沿吸气和呼气管22、26的全长都保持这一0.269英寸(0.68cm)的宽度，因为管子22、26的柔性会使呼气和吸气管的相对位置沿吸气和呼气管22、26的长度而有所不同。但是，该宽度的这一间隔代表呼气管26和吸气管22之间的平均间距。
如可以理解的，另一种对呼气管和吸气管尺寸的任选的设定的审视是使吸气(内)管平均外径(“MODIT”)(这里是0.807英寸(2.05cm))与呼气(外)管平均内径(“MIDET”)(这里是1.076英寸(2.73cm))之间的比值为大约0.75。虽然MODIT对MIDET的比值为大约0.75是最优的，但申请人发现在大约0.65和0.85之间的范围内的MODIT/MIDET的比值通常工作情况是可以接受的。
还可以注意到的是MODIT和MIDET之间的差最优地在大约0.27英寸(0.69cm)之间，且确信在0.25和0.29英寸(0.63和0.74cm)之间的范围内较佳。确信更佳的范围是在大约0.26和0.28英寸(0.66和0.72cm)之间。
图22-26中示出了一个替代实施方式的患者端连接器300。患者端连接器300包括一患者装置接收部分302和一管子接收部分304。该患者装置接收部分302被构造成大致与图11所示的患者端连接器18的主要实施方式中的患者装置接收部分相类似，并包括一内圆柱形连接器构件308和一外圆柱形连接器构件310，它两分离开一段距离以在其间形成一圆筒形插口312。一气体接收部分314由内圆柱形连接器构件308的径向面向内的表面形成。
管子接收部分304包括一径向面向外的表面316，用于被一呼气管26的径向面向内的表面318(图25)紧贴而固定地接纳。一径向向外延伸的环形销320形成在径向面向外的表面316上，且其尺寸和位置被设置为与呼气管26的接收环312相匹配，从而紧贴和固定地将呼气管26固定到患者端连接器300上。
还设置有一吸气管接收连接器324。该吸气管接收连接器324被构造成与图11所示的患者端连接器18的相应的吸气管接收连接器略有不同。一个主要的不同是患者端连接器300的吸气管接收连接器324和患者端连接器300的其余部分比较同轴地放置。
吸气管接收连接器324包括与患者端连接器300的患者装置接收部分302形成一体并相连接的一远端326。吸气管接收连接器324还包括一近端328，该近端328可包括一直径较大、径向向外延伸的端部突缘329。类似于环形销320，该端部突缘329有助于使吸气管固定保持在吸气管接收连接器324上。吸气管接收连接器324包括一径向面向外的表面330，用于与吸气管22的远端331的径向面向内的表面33紧贴地接合并由该表面所接纳。吸气管连接部分还包括形成吸入气体通道334的一径向面向内的表面332。
患者端连接器300和患者端连接器18(图11)之间的一个重要区别是存在毗邻于吸气管接收连接器324的远端326定位的诸孔336。这些孔336使气体可在气体端口通道314和呼气通道334之间流过。主要地，将通过孔336的气体包括被呼出的呼出气。该气体沿患者端连接器中由箭头J总的表示的方向行进并随后向外沿箭头K(图25)进入呼出气体通道34，最终流回麻醉机。如在图中所示出的，应该将孔336的尺寸设置成可与通过孔336并进入呼出气体通道334的阻力相对较低的呼出气体流相适应。
在图30中示出了一个替代实施方式的呼吸回路400。该呼吸回路400包括一个这样类型的伸展型呼吸回路，该类型的呼吸回路是可以用来伸展如UNIVERSAL F2?类型呼吸回路之类的一呼吸回路的有效长度。
例如，可将伸展型呼吸回路400连同图1所示的呼吸回路10一起使用，将它们两个端部对端部地连接，其中伸展型呼吸回路400的阳(患者端)连接器406联结于呼吸回路10的阴端部连接器40。伸展型呼吸回路400在空间或其它的考虑因素中需要比生产商制造的或医院所储存的呼吸回路10的长度(甚至是在完全伸展开时)更长的呼吸回路的情况下是有用的。
呼吸回路400包括一可变的静止长度呼吸回路，该回路包括联结于呼吸回路10的一阳(患者端)连接器406和被设计用来接纳其自身也联结于一麻醉机的、一近的终端的患者(远端)的一阴(机器端)连接器408。呼吸回路400包括一静止长度可变的呼气管410，该呼气管形成一延伸通过回路的呼气通道411；以及一静止长度可变的吸气管412，该吸气管中形成一吸气通道413。
在构建和构造中，呼气管410和吸气管412大致与图1的实施方式中所示的呼气管26和吸气管22相类似。吸气管412和呼气管410都被构造成具有可变的静止长度，从而呼吸回路400的全长可在如图30中的左侧所示的相对压缩位置和如图30的右侧所示的相对伸展位置之间变化。呼气管410和吸气管412各自的内径和外径的相对尺寸以及在设计呼气和吸气管410、412的尺寸和结构时所涉及的考虑因素也大致与以上关于图1所示的呼吸回路10所讨论的那些相同的考虑因素、尺寸和结构相类似。
阴(机器端)连接器408包括一呼气端口联结件416和一吸气端口联结件417，在它们之间形成一呼气通道418。与吸气管412的吸气通道414流体连通的一吸气通道420由该吸气端口联结件417的内部所形成。类似地，呼气通道418与该呼气端口联结件416流体连通。
呼气端口联结件416包括一直径相对扩大的近终端呼气端口接纳部分，该部分的尺寸和结构被设置成将在Fulunaga的美国专利5,778,872中所描述的一近终端的呼气端口联结部分接纳于其内部。呼气端口联结件416还包括一直径相对缩小的呼气管接纳部分428，用于在外部接纳位于呼气管410的机器端的一套口430。阳(患者端)连接器406的尺寸和结构被设置成联结于诸如图1中所示的呼吸回路10之类的一呼吸回路的机器端联结件。
患者端或远端连接器406包括一呼气端口联结件442，该联结件具有用来被接纳于回路10的远端内部的一回路结合部分(circuit engagingportion)444以及一直径相对缩小的呼气接收部分446，该呼气接收部分的尺寸和构造被设置成由呼气管410的远端套口448所接纳。吸气端口连接器450包括一回路接合部分452，该部分被设计成被接纳在回路10的吸气管连接器中。吸气端口连接器450还包括一吸气管接纳部分454，该部分被设计成接纳位于吸气管412的远端的一套口455。
该联结件的一呼气通道456形成在呼气端口联结件442和吸气端口联结件450之间，并且于吸气通道411流体连通。类似地，一吸气通道458由吸气端口联结件450的内部所形成并与吸气管412的吸气通道414流体连通。
类似于以上所讨论的其它回路，回路400可在压缩和伸展位置之间运动，并且由于吸气和呼气管410、412的静止长度可变性能而可确定多种不同的静止长度中的任何一个。应该注意的是回路400的吸气管412的两端438、455较佳地位于它们各自的呼气联结件(expiratory coupler)408、406的中心。不需要如图1中的关于回路10的患者端所示那样的一径向偏移安放。相反，吸气管应被定中，以利于与近终端和呼吸回路10的近端相匹配。
图31示出了第二个替代实施方式的呼吸回路500，该回路包括一大致与Leagre和Burrow的美国专利5,404,873所示的呼吸回路的机器端相类似的机器端502和一大致与图1所示的患者端连接器18相类似的患者端504。该机器端502和该患者端504可连同本发明的一静止长度可变的呼气管508和一静止长度可变的吸气管510一起使用。
呼气管508和吸气管510被构造成与图1所示的呼气管26和吸气管22基本相类似。呼气管508和吸气管510都包括含有多个褶的折褶型管子，其中每个褶都可在一伸展位置(如表示在机器端502附近的)和一压缩位置(如表示在患者端504附近的)之间移动。
机器端502包括具有一吸气连接器520的一外壳518和一呼气连接器522。该吸气连接器520包括一直径扩大的机器接收连接器构件526，该构件的尺寸和结构被设置成联结于一麻醉机的一个适当的端口处或诸如二氧化碳吸收器之类的连接于麻醉机的一附件。吸气连接器520还包括一减小了的吸气管接收部分528，该部分的尺寸和构造被设置成在外部接收吸气管510的一套口530。吸气连接器520形成将连接器520的外部与吸气管510的吸气通道相连的一吸气通道532。
呼气端口连接器534被显示为是独立的，且基本上不与吸气连接器520同轴线。呼气端口连接器522包括由一软管接纳部分536所形成的一呼气端口535，该软管接纳部分的尺寸和构造被设置成联结于一软管，该软管将呼气端口535与一麻醉机上的适当的端口流体联结。管道(未示出)将呼气端口联结于麻醉机，该管道较佳地具有足够长度并足够柔软，从而可容易地联结于麻醉机上的适当的端口。应该注意的、并且在Leagre的‘873专利中更加详细地讨论的是连接器被设计成保持吸气和呼气流路径的相互分离。
如上所讨论的，患者端504与图1中所示的患者端连接器18大致相类似，并且包括一患者装置接纳连接器548，诸如气管内插管或面具之类的患者装置可与其相连。该患者装置接纳连接器548包括一内部圆柱形的连接器550和一外部圆柱形的连接器552，用于适当地接纳面具。一呼气管接纳部分554的尺寸和构造被设置成在外部接纳呼气管508的一远端套口556。患者装置接纳连接器548形成一气体端口555，吸入气体和呼出气体都流经该端口。
一径向偏移吸气管终端558从中心沿径向偏移，出于相同的原因，该偏移与图1的呼气管连接器98十分相同。该径向偏移吸气管终端558包括一近端设置部分，该部分的尺寸和结构被构造成在外部接纳位于吸气管510的远端的一套口560。吸气管终端的径向偏移特性提供了在毗邻患者端连接器548处的一更清晰且限制更少的通道，从而使患者所呼出的呼出气体在吸气管和呼气管510、508处于它们的伸展位置以及处于它们的舒展位置时都可以进入呼气通道512。
在参照优选的实施方式对本发明进行了描述之后，可以知道以上所讨论的发明并不受此处的描述所限制，而只应由所附权利要求限定。


一种单支呼吸回路具有一近端联结构件、一远端联结构件、在该近端和远端联结构件之间延伸的一呼气管以及在近端和远端联结构件之间延伸的一吸气管。该呼气管是可在一完全压缩的静止位置和一完全伸展的静止位置之间伸展并且具有多个中间静止位置的一波纹呼气管。在多个中间静止位置处呼气管可保持其静止长度而不需要施加外力。该吸气管是一波纹吸气管，它具有可在一完全压缩的静止位置和一完全伸展的静止位置之间变化的长度，并且包括在完全伸展的静止位置和完全压缩的静止位置之间的多个中间静止位置。吸气管也可保持这些中间静止位置而不需要施加外力。