Клапанное управление подачей дыхательного газа с помощью катетерного баллона

Группа изобретений относится к медицинской технике. Устройство дыхательного клапана содержит катетерный баллон, выполненный с возможностью расположения внутри пути прохождения дыхательного газа и клапанного управления указанным путем прохождения дыхательного газа таким образом, что указанный катетерный баллон в накачанном состоянии перекрывает указанный путь прохождения дыхательного газа и обеспечивает возможность прохождения воздушного потока по указанному пути прохождения дыхательного газа в спущенном состоянии. Соединитель содержит сопло. Катетерный баллон расположен вокруг указанного соединителя и указанного сопла и герметизирован по текучей среде относительно указанного соединителя с помощью втулки. Основание выполнено с возможностью размещения указанного катетерного баллона внутри указанного пути прохождения дыхательного газа. Соединитель выступает из указанного основания. Накачивание указанного катетерного баллона производится воздушным потоком, подаваемым по указанному подключению газа, указанному основанию соединителя, указанному соединителю и выходящим из сопла. Основание соединителя имеет аэродинамическую форму, так что при прохождении воздушного потока по указанному пути прохождения дыхательного газа в указанном направлении от указанной втулки в сторону указанного основания и через него, указанное основание соединителя обеспечивает низкое сопротивление указанному воздушному потоку. Раскрыт дыхательная система, содержащая устройство клапана, и способ клапанного управления дыхательной системой. Технический результат состоит в обеспечении клапанного управления с помощью катетерного баллона. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Уровень техники

Тестирование легких и/или терапия, использующие схему или устройство подачи дыхательного газа, обычно требуют открывания, закрывания и/или изоляции различных путей прохождения дыхательного/респираторного газа. Традиционные баллонные технологии, используемые для этих функций, громоздки и обладают сопротивлением накачиванию за счет эластичности. В результате традиционные баллонные технологии являются очень медленными для накачивания и выпускания воздуха, а также создают высокое сопротивление воздушному потоку при выпускании воздуха.

Дроссельные клапаны или клапаны типа затвора также используются при легочном тестировании. Однако дроссельные клапаны часто демонстрируют показатели утечки, делающие некоторые результаты респираторных измерений ненадежными. Кроме того, дроссельные клапаны требуют электромагнитного привода, который может быть громоздким и непрактичным для реализации.

Раскрытие изобретения

В целом, настоящий документ представляет респираторный клапан, имеющий катетерный баллон, выполненный с возможностью расположения внутри пути прохождения дыхательного газа для клапанного управления путем прохождения дыхательного газа.

Варианты

Вариант 1. Устройство дыхательного клапана, содержащее:

катетерный баллон, выполненный с возможностью расположения внутри пути прохождения дыхательного газа и клапанного управления упомянутым путем прохождения дыхательного газа.

Вариант 2. Устройство дыхательного клапана по варианту 1, в котором упомянутый катетерный баллон при его накачивании дополнительно выполнен с возможностью перекрывания упомянутого пути прохождения дыхательного газа.

Вариант 3. Устройство дыхательного клапана по варианту 1, в котором упомянутый катетерный баллон при его опускании дополнительно выполнен с возможностью прохождения потока воздуха по упомянутому пути прохождения дыхательного газа.

Вариант 4. Устройство дыхательного клапана по варианту 1, дополнительно содержащее соединитель, содержащий сопло, в котором упомянутый катетерный баллон располагается вокруг упомянутого соединителя и упомянутого сопла.

Вариант 5. Устройство респираторного клапана по варианту 4, в котором упомянутый соединитель является коаксиальным с упомянутым путем прохождения дыхательного газа.

Вариант 6. Устройство дыхательного клапана по варианту 1, дополнительно содержащее соединитель, содержащий множество сопел, в котором упомянутый катетерный баллон располагается вокруг упомянутого соединителя и упомянутого множества сопел.

Вариант 7. Устройство дыхательного клапана по варианту 1, дополнительно содержащее основание, выполненное с возможностью размещения упомянутого катетерного баллона внутри упомянутого пути прохождения дыхательного газа.

Вариант 8. Устройство дыхательного клапана по варианту 1, дополнительно содержащее аэродинамическое основание соединителя, по текучей среде соединенное с упомянутым соединителем.

Вариант 9. Устройство дыхательного клапана по варианту 1, дополнительно содержащее втулку, выполненную с возможностью герметизации по текучей среде упомянутого катетерного баллона с соединителем.

Вариант 10. Дыхательная схема, содержащая:

множество катетерных баллонов, расположенных внутри множества путей прохождения дыхательного газа и выполненных с возможностью клапанного управления упомянутыми путями прохождения дыхательного газа.

Вариант 11. Дыхательная схема по варианту 10, выполненная с возможностью проведения множества легочных измерений, выбранных из группы, содержащей: объем легких, расход при вдохе, расход при выдохе, давление при вдохе, давление при выдохе, сопротивление дыхательных путей, проводимость дыхательных путей, дыхательный импеданс, реактанс или диффузия различных газов в легкие и из легких.

Вариант 12. Система дыхательной схемы по варианту 10, в которой упомянутое множество катетерных баллонов при их накачивании дополнительно выполнено с возможностью перекрывания упомянутых путей прохождения дыхательного газа.

Вариант 13. Система дыхательной схемы по варианту 10, в которой упомянутое множество катетерных баллонов при их опускании дополнительно выполнено с возможностью пропускания воздушного потока через множество упомянутых путей прохождения дыхательного газа.

Вариант 14. Способ клапанного управления дыхательной схемой, причем упомянутый способ содержит этапы, на которых:

располагают катетерный баллон внутри пути прохождения дыхательного газа; и

осуществляют клапанное управление упомянутым путем прохождения дыхательного газа с помощью упомянутого катетерного баллона.

Вариант 15. Способ по варианту 14, в котором упомянутое расположение катетерного баллона в пути прохождения дыхательного газа дополнительно содержит этап, на котором:

коаксиально располагают упомянутый катетерный баллон внутри упомянутого пути прохождения дыхательного газа.

Вариант 16. Способ по варианту 14, в котором упомянутое клапанное управление упомянутым путем прохождения дыхательного газа с помощью катетерного баллона содержит этап, на котором:

осуществляют клапанное управление множеством путей прохождения дыхательного потока с помощью множества катетерных баллонов.

Вариант 17. Способ по варианту 14, в котором упомянутое клапанное управление упомянутым путем прохождения дыхательного газа с помощью катетерного баллона содержит этап, на котором:

перекрывают упомянутый путь прохождения дыхательного газа, когда упомянутый катетерный баллон накачан.

Вариант 18. Способ по варианту 14, в котором упомянутое клапанное управление упомянутым путем прохождения дыхательного газа с помощью катетерного баллона содержит этап, на котором:

разрешают прохождение воздушного потока по упомянутому пути прохождения дыхательного газа, когда упомянутый катетерный баллон спущен.

Вариант 19. Способ по варианту 14, дополнительно содержащий этап, на котором:

герметизируют по текучей среде упомянутый катетерный баллон с соединителем.

Вариант 20. Способ по варианту 19, дополнительно содержащий этап, на котором:

соединяют по текучей среде упомянутый катетерный баллон с соплом, расположенным на упомянутом соединителе.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - вариант осуществления устройства дыхательного клапана.

Фиг.2 и 3 - варианты осуществления дыхательной схемы.

Фиг.4 - вариант осуществления способа клапанного управления дыхательной схемой.

Чертежи, упомянутые в настоящем описании, должны пониматься как чертежи, выполненные не в масштабе, если иное не указано специально.

Осуществление изобретения

В настоящем описании ссылка будет делаться в подробностях на варианты осуществления настоящей технологии, примеры которых показаны на сопроводительных чертежах. Хотя технология будет описана в сочетании с различными вариантами осуществления, следует понимать, что они не предназначены ограничивать представленную технологию этими вариантами осуществления. Напротив, представленная технология предназначена охватывать альтернативы, модификации и эквиваленты, которые могут попадать в рамки сущности и объема различных вариантов осуществления, как они определены приложенной формулой изобретения.

Дополнительно, в последующем описании вариантов осуществления будут изложены многочисленные конкретные подробности, чтобы обеспечить всестороннее понимание представленной технологии. Однако представленная технология на практике может реализовываться без этих конкретных подробностей. В других случаях хорошо известные способы, процедуры, компоненты и схемы не были описаны подробно, чтобы ненужным образом не закрывать собой аспекты настоящих вариантов осуществления.

На фиг.1 представлен вариант осуществления устройства 100 дыхательного клапана.

Устройство 100 содержит катетерный баллон 110, соединитель 120, сопла 130 и 131, втулки 140 и 141, основание 150, подключение 160 газа и основание 170 соединителя.

Катетерный баллон 110 выполнен с возможностью расположения внутри пути прохождения дыхательного газа и клапанного управления путем прохождения дыхательного газа. Описанные здесь варианты осуществления используют катетерный баллон в качестве клапанного механизма для открывания, закрывания и изоляции различных путей прохождения дыхательного/респираторного газа при обеспечении предельно низкого сопротивления воздушному потоку в выпущенном положении.

Катетерный баллон традиционно используется в хирургических процедурах (например, при агниопластике) для расширения узких проходов внутри тела. Катетерный баллон изготавливается различных размеров, форм и из различных материалов. Катетерный баллон обычно исключительно тонкий, но очень прочный при накачивании. Соответственно, он хорошо подходит (1) для герметизации при высоких и низких давлениях и (2) для быстрого накачивания и опускания газа (порядка миллисекунд). Кроме того, тонкая структура катетерного баллона позволяет ему сжиматься до очень малого объема в спущенном состоянии. Дополнительно, катетерный баллон, используемый в качестве клапанного механизма, очень прочен и имеет долгий срок службы.

Катетерный баллон 110 располагается вокруг соединителя 120 и сопел 130 и 131. Катетерный баллон 110 по текучей среде герметизирован относительно соединителя 120 втулками 140 и 141.

Для накачивания катетерного баллона 110 газ под давлением (например, насосом) протекает через сопла 130 и 131 соединителя 120. В частности, воздух под давлением протекает через подключение 160 газа, основание 170 соединителя, соединитель 120 и выходит через сопла 130 и 131.

В накачанном состоянии катетерный баллон 110 полностью перекрывает путь прохождения дыхательного газа, такой как цилиндрическая трубка дыхательной схемы. В частности, внешний диаметр катетерного баллона 110 по текучей среде герметизируется относительно внутреннего диаметра пути прохождения дыхательного газа.

Для опускания катетерного баллона 110 катетерный баллон подвергается воздействию отрицательного давления, то есть давления ниже атмосферного или частичного вакуума. Например, вакуумный насос создает состояние отрицательного давления, так что катетерный баллон 110 спускается.

В спущенном состоянии катетерный баллон 110, по существу, следует внешней поверхности соединителя 120. Другими словами, внутренняя поверхность катетерного баллона 110 сопряжена с внешней поверхностью соединителя 120. Соответственно, газ, протекающий по дыхательному пути снаружи катетерного баллона в продольном направлении соединителя 120, испытывает очень малое сопротивление со стороны спущенного катетерного баллона 100.

Следует понимать, что на соединителе 120 обеспечивается по меньшей мере одно сопло, чтобы накачивать и спускать (или опорожнять) катетерный баллон 110. Однако для накачивания и опускания катетерного баллона 110 на соединителе 120 может обеспечиваться любое количество сопел.

Основание 150 выполнено с возможностью установки устройства 100 в дыхательной системе. Такие системы могут быть, в частности, системами тестирования легочных функций, системами тестирования при сердечно-легочной нагрузке и метаболическими системами, вентиляторами и портативными дыхательными устройствами.

В одном из вариантов осуществления основание 150 имеет форму кольца. В частности, соединитель 120 выступает коаксиально из центра основания 150. При должном сопряжении с цилиндрической трубкой или путем прохождения дыхательного газа соединитель 120 и баллон ПО располагаются коаксиально относительно цилиндрической трубки.

Основание 150 содержит такие признаки, как аэродинамические поверхности, позволяющие иметь низкое сопротивление воздушному потоку, когда газы проходят через основание при спущенном состоянии баллона 110.

В одном из вариантов осуществления основание 170 соединителя является аэродинамическим. Например, когда воздушный поток протекает в направлении от втулки 140 к основанию 150 и через него, основание 170 соединителя имеет такую форму, что обеспечивает низкое сопротивление воздушному потоку.

На фиг. 2 и 3 представлены варианты осуществления дыхательных схем 200 и 300, соответственно содержащих множество клапанных устройств.

Как показано на фиг. 2, схема 200 содержит клапанные устройства 210-214, расположенные внутри множества путей прохождения дыхательного газа. Клапанные устройства 210-214 подобны клапанному устройству 100, описанному выше.

Следует понимать, что схема 200 содержит множество путей прохождения для объединения различных типов легочных измерений в едином измерительном приборе. Такими измерениями, например, могут быть, в частности, определение объема легких, расход при вдохе и выдохе, максимальное давление при вдохе и выдохе, сопротивление дыхательных путей, проводимость дыхательных путей, дыхательный импеданс, реактанс и диффузия различных газов в легкие и из легких.

Во время использования пациент дышит через наконечник 222, по текучей среде соединенный со схемой 200. Порт/место 220 измерения давления используется для измерения или контроля давления во рту пациента. Другие датчики (например, расхода, температуры и т.п.) также могут присутствовать в схеме 200. Клапанные устройства 210-214 могут накачиваться и спускаться для выполнения различных типов легочных измерений, как описано выше.

Хотя на чертеже показаны пять устройств 210-214 для перекрытия и/или изоляции путей прохождения дыхательного газа, следует понимать, что в путях прохождения дыхательного газа схемы 200 может располагаться любое количество устройств дыхательных клапанов.

В целом, катетерные баллоны клапанных устройств 210-214 накачиваются во время периодов, когда место сборки требует герметизации. Клапанные устройства 210-214 спускаются во время периодов, когда место требуется открыть для прохождения газового потока.

В различных вариантах осуществления баллоны и соединители устройств 210-214 имеют соединение по текучей среде с набором из одного или более источников или баллонов с газом под давлением или резервуаров (например, источники V1 и V2 газа), которые используются в качестве приводов для накачивания и опускания катетерных баллонов.

Баллоны поддерживаются либо при положительном давлении для накачивания, либо при отрицательном давлении (то есть ниже атмосферного давления) для опускания. Насосы (например, насос 224) или подобные функциональные устройства используются для поддержания давления в резервуарах или альтернативно могут использоваться для прямого наполнения или опорожнения катетерных баллонов.

На фиг.3 показан вариант осуществления схемы 300, содержащий клапанные устройства 310-312, расположенные внутри множества путей прохождения дыхательного газа. Схема 300 подобна схеме 200. Однако схема 300 содержит три клапанных устройства и различные пути прохождения дыхательного газа. Клапанные устройства 310-312 подобны клапанному устройству 100, описанному выше.

На фиг.4 представлен вариант осуществления способа 400 клапанного управления дыхательной схемой. В различных вариантах осуществления способ 400 выполняется по меньшей мере устройством 100, как показано на фиг.1.

На этапе 410 способа 400 катетерный баллон располагается внутри пути прохождения дыхательного газа. Например, катетерный баллон располагается внутри пути прохождения дыхательного газа схем 200 или 300.

В одном из вариантов осуществления на этапе 415 катетерный баллон располагается коаксиально внутри пути прохождения дыхательного газа. Например, катетерный баллон 110 коаксиально располагается внутри пути прохождения дыхательного газа схем 200 или 300.

На этапе 420 путь прохождения дыхательного газа подвергается клапанному управлению с помощью катетерного баллона.

В одном из вариантов осуществления на этапе 422 множество путей прохождения дыхательного газа подвергаются клапанному управлению с помощью множества катетерных баллонов. Например, катетерные баллоны, связанные с клапанными устройствами 210-214, осуществляют клапанное управление множеством соответствующих путей прохождения дыхательного газа схемы 200.

В другом варианте осуществления на этапе 424, когда накачивается катетерный баллон, путь прохождения дыхательного газа перекрывается. Например, когда катетерный баллон ПО накачан, он по текучей среде герметизирует путь прохождения дыхательного газа.

В другом варианте осуществления на этапе 426, когда катетерный баллон спускается, путь прохождения дыхательного газа для воздушного потока открывается. Например, в спущенном состоянии катетерный баллон ПО соответствует форме внешней поверхности соединителя 120. Соответственно, воздушный поток может проходить через путь прохождения дыхательного газа с малым сопротивлением.

На этапе 430 катетерный баллон по текучей среде герметизирует соединитель. Например, втулки 140 и 141 по текучей среде герметизируют катетерный баллон с соединителем 120.

На этапе 440 катетерный баллон по текучей среде соединяется с соплом, расположенным на соединителе. Например, катетерный баллон ПО накачивается/спускается за счет связи по текучей среде с соплами 130 и 131, расположенными на соединителе 120.

Следует заметить, что описанные здесь различные варианты осуществления могут использоваться в сочетании друг с другом. То есть один описанный вариант осуществления может использоваться в сочетании с одним или более другими описанными вариантами осуществления.

Таким образом, описаны различные варианты осуществления настоящего изобретения. Хотя настоящее изобретение было описано как частные варианты осуществления, следует понимать, что настоящее изобретение должно истолковываться не как ограничивающееся такими вариантами осуществления, а в соответствии со следующей формулой изобретения.

Все описанные здесь элементы, части и этапы предпочтительно содержатся в формуле изобретения. Следует понимать, что любые из этих элементов, частей и этапов могут быть заменены другими элементами, частями и этапами или удалены вовсе, как должно быть очевидно специалистам в данной области техники.

1. Устройство дыхательного клапана, содержащее:
катетерный баллон, выполненный с возможностью расположения внутри пути прохождения дыхательного газа и клапанного управления указанным путем прохождения дыхательного газа таким образом, что указанный катетерный баллон (i) в накачанном состоянии перекрывает указанный путь прохождения дыхательного газа и (ii) обеспечивает возможность прохождения воздушного потока по указанному пути прохождения дыхательного газа в спущенном состоянии;
соединитель, содержащий сопло, причем указанный катетерный баллон (i) расположен вокруг указанного соединителя и указанного сопла и (ii) герметизирован по текучей среде относительно указанного соединителя с помощью втулки;
основание, подключение газа и основание соединителя, причем указанное основание выполнено с возможностью размещения указанного катетерного баллона внутри указанного пути прохождения дыхательного газа, при этом указанный соединитель выступает из указанного основания, причем накачивание указанного катетерного баллона производится воздушным потоком, подаваемым по указанному подключению газа, указанному основанию соединителя, указанному соединителю и выходящим из сопла;
при этом указанное основание соединителя имеет аэродинамическую форму, так что при прохождении воздушного потока по указанному пути прохождения дыхательного газа в указанном направлении от указанной втулки в сторону указанного основания и через него указанное основание соединителя обеспечивает низкое сопротивление указанному воздушному потоку.

2. Устройство дыхательного клапана по п. 1, в котором указанный соединитель является коаксиальным с указанным путем прохождения дыхательного газа.

3. Устройство дыхательного клапана по п. 1, дополнительно содержащее:
указанный соединитель, содержащий множество сопел, при этом указанный катетерный баллон расположен вокруг указанного множества сопел.

4. Устройство дыхательного клапана по п. 1, дополнительно содержащее:
втулку, выполненную с возможностью герметизации по текучей среде указанного катетерного баллона относительно указанного соединителя.

5. Дыхательная схема, содержащая:
множество катетерных баллонов, расположенных во множестве путей прохождения дыхательного газа указанной дыхательной схемы и выполненных с возможностью клапанного управления указанными путями прохождения дыхательного газа таким образом, что указанное множество катетерных баллонов (i) в накачанном состоянии перекрывает указанные пути прохождения дыхательного газа и (ii) обеспечивает возможность прохождения воздушного потока по указанным путям прохождения дыхательного газа в спущенном состоянии;
соединитель, содержащий сопло, причем указанный катетерный баллон (i) расположен вокруг указанного соединителя и указанного сопла и (ii) герметизирован по текучей среде относительно указанного соединителя с помощью втулки;
основание, подключение газа и основание соединителя, причем указанное основание выполнено с возможностью размещения указанного катетерного баллона внутри указанного пути прохождения дыхательного газа, при этом указанный соединитель выступает из указанного основания, причем накачивание указанного катетерного баллона производится воздушным потоком, подаваемым по подключению газа, основанию соединителя, указанному соединителю и выходящим из сопла;
при этом указанное основание соединителя имеет аэродинамическую форму, так что при прохождении воздушного потока по указанному пути прохождения дыхательного газа в указанном направлении от указанной втулки в сторону указанного основания и через него указанное основание соединителя обеспечивает низкое сопротивление указанному воздушному потоку.

6. Дыхательная схема по п. 5, в которой указанное множество катетерных баллонов выполнено с возможностью накачиваться и спускаться таким образом, что обеспечивается возможность проведения множества легочных измерений с помощью прибора, соединенного с указанной дыхательной схемой, при этом множество легочных измерений выбрано из группы, включающей в себя: объем легких, расход при вдохе, расход при выдохе, давление при вдохе, давление при выдохе, сопротивление дыхательных путей, проводимость дыхательных путей, дыхательный импеданс, реактанс или диффузия различных газов в легкие и из легких.

7. Способ клапанного управления дыхательной схемой, содержащий этапы, на которых:
располагают катетерный баллон устройства дыхательного клапана внутри пути прохождения дыхательного газа указанной дыхательной схемы; и
осуществляют клапанное управление указанным путем прохождения дыхательного газа с помощью указанного катетерного баллона таким образом, что указанный катетерный баллон (i) в накачанном состоянии перекрывает указанный путь прохождения дыхательного газа и (ii) обеспечивает возможность прохождения воздушного потока по указанному пути прохождения дыхательного газа в спущенном состоянии,
при этом указанное устройство дыхательного клапана содержит:
соединитель, содержащий сопло, причем указанный катетерный баллон расположен вокруг указанного соединителя и указанного сопла;
основание, выполненное с возможностью размещения указанного катетерного баллона внутри указанного пути прохождения дыхательного газа, причем указанный соединитель выступает из указанного основания; и
аэродинамическое основание соединителя, установленное на указанном основании перпендикулярно указанному соединителю, причем указанное основание соединителя соединено по текучей среде с указанным соединителем и соплом.

8. Способ по п. 7, в котором указанное расположение катетерного баллона внутри пути прохождения дыхательного газа дополнительно включает в себя выполнение этапа, на котором:
коаксиально располагают указанный катетерный баллон внутри указанного пути прохождения дыхательного газа.

9. Способ по п. 7, в котором указанное клапанное управление указанным путем прохождения дыхательного газа с помощью указанного катетерного баллона включает:
клапанное управление множеством путей прохождения дыхательного газа с помощью множества катетерных баллонов.

10. Способ по п. 7, дополнительно включающий:
герметизацию по текучей среде указанного катетерного баллона относительно указанного соединителя.

11. Способ по п. 10, дополнительно включающий:
соединение по текучей среде указанного катетерного баллона с указанным соплом, расположенным на указанном соединителе.