Активный клапан для аппаратов искусственной вентиляции легких
Группа изобретений относится к медицинской технике. Клапан для регулировки давления в системе вентиляции включает электромагнит, содержащий катушку и магнит; шток, соединенный с электромагнитом; диафрагму, соединенную со штоком, и контроллер для приема электрического сигнала от датчика давления, выполненный с возможностью подачи входного сигнала на клапан на основе электрического сигнала, причем электромагнит выполнен с возможностью приложения усилия к диафрагме через шток на основе входного сигнала. Контроллер выполнен с возможностью изменения направления тока в катушке для подъема диафрагмы клапана для обеспечения выпуска воздуха во внешнюю среду через отверстие в соединении с контуром пациента при превышении давления в контуре пациента выше порога положительного давления и подъема диафрагмы клапана для обеспечения подачи воздуха из внешней среды через отверстие в соединении при падении давления в контуре пациента ниже порога отрицательного давления. Раскрыта система вентиляции легких с использованием клапана. Изобретения позволяют изменить пороговое давление в ходе вентиляции. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.
Уровень техники
Аппараты искусственной вентиляции легких применяются в целом ряде областей для обеспечения неинвазивной (например, через маску) и инвазивной (например, через эндотрахеальную трубку) вентиляции легких пациента.
Предохранительный клапан, клапан сброса избыточного давления (PPRV) и клапан сброса отрицательного давления (NPRV) являются компонентами в аппарате искусственной вентиляции легких и часто требуются в соответствии со стандартами, применимыми к аппаратам искусственной вентиляции легких. Обычно в известных аппаратах искусственной вентиляции легких предохранительный клапан, PPRV и NPRV являются тремя отдельными частями, при этом каждый обеспечивает определенную функцию. В частности, предохранительный клапан гарантирует, что давление в контуре пациента не превысит определенный уровень; PPRV позволяет делать вдох при заданном (положительном) давлении; и NPRV обеспечивает подачу воздуха из окружающей среды пациенту, когда отрицательное давление в контуре пациента превышает заданное (отрицательное) давление (например, при отказе системы вентиляции).
Известные предохранительные клапаны, PPRV и NPRV обычно являются чисто механическими по природе. Поэтому пороговое давление установлено (например, с помощью пружинного механизма) и его нельзя изменить в соответствии с требованиями различных пациентов в ходе вентиляции. Например, предохранительный клапан может быть установлен только на определенное значение для сброса давления, превышающего максимальный уровень давления в аппарате искусственной вентиляции легких, и NPRV может быть установлен на уровень определенного отрицательного давления для сброса давления ниже минимального уровня давления в аппарате искусственной вентиляции легких. Дополнительно, в известных приводах с течением времени точность клапана может снижаться.
Заявлено устройство и способ его применения в аппарате искусственной вентиляции легких, которое преодолевает, по меньшей мере, недостатки известных устройств, описанных выше.
Сущность изобретения
В репрезентативном варианте осуществления клапан для регулировки давления в системе вентиляции легких включает в себя электромагнит; шток, соединенный с электромагнитом; и диафрагму, соединенную со штоком. Электромагнит прикладывает усилие к диафрагме на основе входного сигнала.
В другом репрезентативном варианте осуществления система вентиляции легких включает в себя аппарат искусственной вентиляции легких, связанный с контуром пациента; клапан, предназначенный для регулировки давления в системе вентиляции, включающий в себя электромагнит; шток, соединенный с электромагнитом; и диафрагму, соединенную со штоком. Система вентиляции легких включает в себя контроллер, соединенный с клапаном и предназначенный для подачи питания на клапан. Электромагнит прикладывает усилие к диафрагме на основе входного сигнала.
В соответствии с другим репрезентативным вариантом осуществления машиночитаемый носитель содержит в себе машиночитаемый программный код. Машиночитаемый программный код выполняется для осуществления способа управления вентиляцией легких пациента. Способ включает предоставление предела давления при вдохе; определение превышения давлением предела давления при вдохе и открытие клапана в случае превышения давлением предела давления при вдохе.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Репрезентативные варианты осуществления наилучшим образом могут быть поняты из последующего подробного описания при его прочтении с сопровождающими графическими материалами. Размеры элементов на чертежах могут быть произвольно увеличены или уменьшены в целях ясности описания. В соответствующих случаях, одинаковые номера позиций относятся к одинаковым элементам.
Фиг. 1A - изображение в перспективе клапана в соответствии с репрезентативным вариантом осуществления.
Фиг. 1B - изображение клапана, показанного на Фиг. 1A, в разобранном виде.
Фиг. 2 - упрощенная блок-схема системы вентиляции легких в соответствии с репрезентативным вариантом осуществления.
Фиг. 3 - блок-схема способа управления вентиляцией легких пациента в соответствии с репрезентативным вариантом осуществления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
В следующем подробном описании, в целях пояснения, а не ограничения, репрезентативные варианты осуществления, раскрывающие определенные детали, представлены для обеспечения всестороннего понимания вариантов осуществления согласно настоящему описанию.
Впрочем, специалисту, воспользовавшемуся преимуществами настоящего описания, будет очевидно, что другие варианты осуществления согласно настоящему описанию, которые отступают от определенных деталей, раскрытых в настоящей заявке, остаются в рамках прилагаемой формулы изобретения. Более того, описания известных устройств и способов могут быть опущены, чтобы не вносить неясность в описание примеров осуществления. Такие способы и устройства включены в объем настоящего описания.
Если не отмечено иное, в тех случаях, когда указывается, что первое устройство соединено со вторым устройством, это охватывает те случаи, в которых одно или более промежуточных устройств могут использоваться для соединения двух указанных устройств друг с другом. Впрочем, когда указывается, что первое устройство непосредственно связано со вторым устройством, это охватывает только те случаи, когда два указанных устройства связаны друг с другом без каких-либо промежуточных устройств.
В соответствии с репрезентативными вариантами осуществления, описанными ниже, описан клапан для применения в системе вентиляции легких пациента. Клапан функционирует как предохранительный клапан, PPRV и NPRV, и обеспечивает эти функции как один компонент. Клапаны репрезентативных вариантов осуществления рассмотрены для применения в неинвазивных системах вентиляции легких и в инвазивных системах вентиляции легких.
Фиг. 1A является изображением в перспективе клапана 100 в соответствии с репрезентативным вариантом осуществления. Клапан 100 расположен над соединением 101 с контуром пациента (на Фиг. 1A не показан) и обеспечивает сброс давления способами, описанными ниже применительно к репрезентативным вариантам осуществления. Клапан 100 включает в себя нижний корпус 102, который прикреплен к соединению 101. Промежуточный корпус 103 соединен между нижним корпусом 102 и верхним корпусом 104. Как более подробно описано ниже, верхний корпус 104 содержит электромагнит, который включает в себя катушку 105.
Фиг. 1B является изображением клапана, показанного на Фиг. 1A. Катушка 105 расположена вокруг магнита 106. Вместе, катушка 105 и магнит 106 составляют электромагнит. Шток 107 присоединен к катушке 105 через магнит 106 и проходит через промежуточный корпус 103. Шток 107 соединен с плунжером 109 через соединитель 108, как показано. Плунжер 109 помещен на диафрагме 110, а диафрагма 110 помещена над отверстием (не показано) в соединении 101. Как более подробно описано ниже, катушку 105 приводят в действие в прямом (+) и обратном (-) z-направлении системы координат, показанной на Фиг. 1B, при приложении тока к катушке 105. Движение катушки 105 приводит к движению в том же z-направлении штока 107, который в свою очередь поднимает (+ z-направление) или опускает (- z-направление) плунжер 109 и, в свою очередь, поднимает (+ z-направление) или опускает (-z-направление) диафрагму 110.
Диафрагма 110, в качестве примера, изготовлена из резины или полимерного материала, или другого подходящего материала. Диафрагма 110 включает в себя боковые стенки 111, которые позволяют диафрагме 110 подниматься и опускаться при приложении к плунжеру 109 усилия электромагнитом. В соответствии с репрезентативными вариантами осуществления, электромагнит передает усилие через плунжер 109 диафрагме 110, которое соразмерно с требуемым давлением в соединении 101 и, таким образом, контуре пациента.
Как более подробно описано ниже, величина и направление (+ z-направление) усилия, передаваемого диафрагмой 110, определяется величиной и направлением тока в катушке 105, определяемыми контроллером (на Фиг. 1B не показан). В некоторых вариантах осуществления пороговое давление установлено в контроллере. На основе обратного сигнала от датчика давления (не показан на Фиг. 1B), контроллер изменяет направление тока в катушке 105 для поднятия плунжера 109 и диафрагмы 110 с помощью штока 107. Подъем диафрагмы 110 позволяет воздуху выходить из соединения 101 во внешнюю среду через отверстие (не показано) в нижнем корпусе 102 или позволяет воздуху проходить в соединение 101 из внешней среды через отверстие в нижнем корпусе 102. В других вариантах осуществления диафрагма 110 селективно поднимается и опускается, поддерживая давление в контуре пациента на заданном уровне, установленном в контроллере. Контроллер получает параметры давления от датчика давления и поднимает диафрагму 110, если давление в контуре пациента повышается выше заданного уровня, и опускает диафрагму 110, если давление в контуре пациента падает ниже заданного уровня. Селективный подъем и опускание диафрагмы 110 в ответ на изменения в направлении тока в катушке 105 основаны на сигналах от контроллера.
Предпочтительно, при работе в качестве предохранительного клапана, в зависимости от усилий, приложенных к диафрагме 110, клапан 100 может быть установлен на сброс положительного давления или отрицательного давления на основе порога положительного давления или порога отрицательного давления, соответственно, установленных в контроллере. При работе в качестве регулятора давления, клапан 100 может поддерживать давление в контуре пациента на заданном уровне посредством селективного подъема и опускания диафрагмы 110, обеспечивая сброс давления. Способность устанавливать пороговые значения положительного и отрицательного давления и регулировать давление в контуре пациента дает возможность одному компоненту, клапану 100, выполнять функции предохранительного клапана, PPRV и NPRV. Более того, способность устанавливать пороговые значения положительного и отрицательного давления и регулировать давление в контуре пациента позволяет применять клапан 100 в целом ряде областей применения (например, в неонатальной вентиляции, педиатрической вентиляции и вентиляции у взрослых).
Фиг. 2 представляет собой упрощенную блок-схему аппарата искусственной вентиляции легких 200 в соответствии с репрезентативным вариантом осуществления. Аппарат искусственной вентиляции легких 200 может быть выполнен с возможностью обеспечивать неинвазивную вентиляцию или инвазивную вентиляцию. Аппарат искусственной вентиляции легких 200 включает в себя систему подачи вдыхаемого воздуха 201 и систему выдоха 202, которые связаны с пациентом 203 через контур пациента 204, включающий интерфейс пациента (не показан). Некоторые аспекты системы подачи вдыхаемого воздуха 201, системы выдоха 202, контура пациента 204 и интерфейса пациента аппарата искусственной вентиляции легких 200 известны. Например, систему подачи вдыхаемого воздуха 201, систему выдоха 202, контур пациента 204 и интерфейс пациента аппарата искусственной вентиляции легких 200 из аппарата искусственной вентиляции легких 200 можно найти, например, в одном из различных аппаратов искусственной вентиляции легких, выпускаемых концерном Koninklijke Philips Electronics N.V., Eindhoven, The Netherlands.
Аппарат искусственной вентиляции легких 200 включает клапан 100, иллюстративно расположенный между системой подачи вдыхаемого воздуха 201 и пациентом 203. Датчик давления 205 подсоединен к контуру пациента 204 между пациентом 203 и клапаном 100. Датчик давления 205 подает электрический сигнал, указывающий давление (показания давления) в контуре пациента 204 между пациентом 203 и клапаном 100. Как более подробно описано ниже, такие показания давления используются для подъема диафрагмы 110 (открытия клапана 100) или опускания диафрагмы (закрытия клапана 100), или для поддержания диафрагмы 110 в ее текущем положении.
Аппарат искусственной вентиляции легких 200 включает в себя контроллер 206, который получает показания давления от датчика давления 205 и подает команды приводу клапана 207. Привод клапана 207 является, в качестве примера, усилителем тока/контроллером, который подает ток в определенном направлении и определенной величины на катушку 105 клапана 100 на основании команд от контроллера 206. Как описано выше, величина и направление тока через катушку 105 обуславливают величину и направление усилия, приложенного к плунжеру 109 и, таким образом, к диафрагме 110. Как более подробно описано ниже, движение диафрагмы 110 и усилие, прикладываемое диафрагмой 110, обеспечивает сброс давления или регулировку давления воздуха в контуре пациента 204 между пациентом 203 и клапаном 100.
Контроллер 206 может быть одним из ряда устройств обработки данных, таких как процессор, микропроцессор или центральный процессор (ЦП), специализированные интегральные микросхемы (ASIC), программируемые вентильные матрицы (FPGA) или их комбинации, использующих программное обеспечение, аппаратно-реализованное программное обеспечение, аппаратные логические схемы или их комбинации. В репрезентативном варианте осуществления контроллер 206 является контроллером (например, микропроцессором) аппарата искусственной вентиляции легких 200. В другом варианте осуществления контроллер 206 является отдельным компонентом аппарата искусственной вентиляции легких 200. В таком варианте осуществления контроллер 206, датчик давления 205 и клапан 100 составляют автономное устройство, которое связано с контуром пациента 204.
Память (не показана) включена для хранения исполняемого программного обеспечения/аппаратно-реализованного программного обеспечения и/или исполняемого кода для контроллера 206. Исполняемое программное обеспечение/аппаратно-реализованное программное обеспечение и/или исполняемый код обеспечивают определение давления в контуре пациента 204 между клапаном 100 и пациентом 203 на основе данных, получаемых от датчика давления. Исполняемое программное обеспечение/аппаратно-реализованное программное обеспечение и/или исполняемый код обеспечивают определение контроллером 206 необходимой величины и направления тока, подаваемого приводом клапана 207 на катушку 105 клапана 100. Память может являться любым количеством, типом и комбинацией энергонезависимого постоянного запоминающего устройства (ROM) и энергозависимого оперативного запоминающего устройства (RAM) и может хранить различные типы информации, такие как компьютерные программы и программные алгоритмы, исполняемые процессором или ЦП. Память может включать в себя любое количество, тип и комбинацию материальных машиночитаемых носителей данных, таких как дисковый накопитель, электрически программируемое постоянное запоминающее устройство (EPROM), электрически стираемое и программируемое постоянное запоминающее устройство (EEPROM), CD, DVD, запоминающее устройство для универсальной последовательной шины (USB) и т.п.
Как описано выше, контроллер 206 подает команды приводу клапана 207 относительно направления и величины тока, который подается на катушку в зависимости от показаний давления датчика давления 205. В ответ клапан 100 регулируется для обеспечения сброса давления или регулировки давления в зависимости от показаний давления, получаемых от датчика давления 205. В одном примере пороговый предел (положительный или отрицательный) устанавливается для давления в контуре пациента 204. Пороговый предел является максимальным (положительным или отрицательным) давлением, которое можно без риска подавать пациенту 203. Значения давления, которые превышают пороговый предел, могут быть опасны для пациента. Например, если давление, измеренное датчиком давления 205, превышает пороговый предел, то после получения этих данных от датчика давления 205 контроллер 206 подает команду приводу клапана 207 на изменение направления тока, текущего в катушке 105 клапана 100. Изменение направления тока вызывает подъем диафрагмы 110 (+ z-направление в системе координат, показанной на Фиг. 1B). Если пороговый предел является положительным давлением, то подъем диафрагмы вызывает выпуск воздуха во внешнюю среду через отверстие в нижнем корпусе 102. В другом варианте осуществления, вместо изменения направления тока, ток в катушке 105 от привода клапана 207 прерывают на основе команд контроллера 206. Без тока в катушке 105 плунжер 109 не прикладывает никакого усилия к диафрагме 110. Это приводит к подъему диафрагмы 110 и выпуска воздуха во внешнюю среду через отверстие в нижнем корпусе 102. Как и следует понимать, в данном примере клапан 100 действует как предохранительный клапан.
В другом примере требуемое давление в контуре пациента 204 между пациентом 203 и клапаном 100 установлено в контроллере 206. Если показания давления, полученные контроллером 206 от датчика давления 205, указывают, что давление превышает требуемое давление (но меньше, чем положительное пороговое давление), контроллер 206 подает команды приводу клапана 207 на прерывание тока в катушке 105 или изменение направления тока в катушке 105, что вызывает подъем диафрагмы 110 (+ z-направление в системе координат, показанной на Фиг. 1B) и выпуск воздуха во внешнюю среду через отверстие в нижнем корпусе 102. Если следующие измеренные данные от датчика давления 205 указывают, что давление в контуре пациента 204 между клапаном 100 и пациентом 203 находится на уровне или ниже требуемого давления, контроллер 206 подает команды приводу клапана 207 на подачу тока, имеющего определенную величину и направление, чтобы вызвать опускание диафрагмы 110 (- z-направление в системе координат, показанной на Фиг. 1B) и создать подходящее усилие в отверстии (не показано), чтобы поддерживать герметичность между диафрагмой 110 и отверстием в соединении 101. Как описано ниже применительно к репрезентативному варианту осуществления, процесс снятия показаний давления и подъем и опускание диафрагмы 110, при необходимости, для регулировки давления в контуре пациента 204 между клапаном 100 и пациентом 203, является циклическими. Как следует понимать, в данном примере клапан 100 действует в качестве клапана сброса положительного давления (PPRV).
В другом примере, требуемое давление в контуре пациента 204 между пациентом 203 и клапаном 100 установлено в контроллере 206. Если данные, получаемые контроллером 206 от датчика давления 205, указывают, что давление является отрицательным давлением (но не равно отрицательному пороговому давлению), контроллер 206 подает команды на прерывание тока в катушке 105 или изменение направления тока в катушке 105, что приводит к подъему диафрагмы 110 (+ z-направление в системе координат, показанной на Фиг. 1B) и подаче воздуха в контур пациента 204 из внешней среды через отверстие в нижнем корпусе 102. Если следующие измеренные данные от датчика давления 205 указывают, что давление в контуре пациента 204 между клапаном 100 и пациентом 203 больше не является отрицательным давлением, контроллер 206 подает команды на возобновление подачи тока, вызывая опускание диафрагмы 110 (- z-направление в системе координат, показанной на Фиг. 1B) и передачу усилия в отверстии (не показано), достаточного для поддержания герметичности между диафрагмой 110 и отверстием в соединении 101. Как описано ниже применительно к репрезентативному варианту осуществления, процесс снятия показателей давления и подъем и опускание диафрагмы 110, необходимые для регулировки давления в контуре пациента 204 между клапаном 100 и пациентом 203, являются циклическими. Как следует понимать, в данном примере клапан 100 действует в качестве клапана сброса отрицательного давления (NPRV).
Как пример применения клапана 100 в качестве NPRV следует рассмотреть случай, когда пациент 203 делает "глубокий вдох" с настолько большой величиной, что воздуходувка (не показана) или другой источник воздуха (не показан) в системе подачи вдыхаемого воздуха 201 аппарата искусственной вентиляции легких 200 не может обеспечить пациенту поток воздуха, достаточный для насыщения дыхания, требуемого пациенту. В данном случае пациент 203 создает отрицательное давление в контуре пациента 204 между пациентом 203 и клапаном 100. Это отрицательное давление регистрирует датчик давления 205 и передает показания давления контроллеру 206. На основании показаний давления, контроллер 206 подает команду приводу клапана 207 на подачу тока такой величины и направления, которые требуются для подъема диафрагмы, при этом клапан 100 откроется во внешнюю среду через отверстие в нижнем корпусе 102. Датчик давления 205 передает последующее показание давления контроллеру 206, при этом давление в контуре пациента 204 между пациентом 203 и клапаном 100 поддерживается на требуемом уровне путем регулировки диафрагмы 110 клапана 100.
Фиг. 3 является блок-схемой способа 300 управления вентиляцией легких пациента в соответствии с репрезентативным вариантом осуществления. Машиночитаемый носитель, содержащий машиночитаемый программный код, сохраняется в памяти, доступной контроллеру 206. Машиночитаемый программный код предназначен для исполнения с целью осуществления способа посредством контроллера 206.
В 301 способ включает установление предела давления на вдохе в контроллере 206. В варианте осуществления, в котором клапан 100 действует в качестве предохранительного клапана, указанный предел давления на вдохе является либо порогом положительного давления для контура пациента 204 между клапаном 100 и пациентом 203, либо порогом отрицательного давления для контура пациента 204 между клапаном 100 и пациентом 203. Как следует понимать, порог положительного давления и порог отрицательного давления могут быть установлены в микропроцессоре. В вариантах осуществления, в которых клапан 100 действует в качестве PPRV или в качестве NPRV, предел давления на вдохе является требуемым давлением в контуре пациента 204 между пациентом 203 и клапаном 100. Следует отметить, что клапан 100 может применяться в качестве любого из предохранительного клапана, PPRV и NPRV. При этом предел давления на вдохе может иметь несколько параметров регулировки: порог положительного давления, порог отрицательного давления и требуемое давление в контуре пациента 204 между пациентом 203 и клапаном 100. Как следует понимать, пороги положительного и отрицательного давления имеют значительно большее значение, чем требуемое давление в контуре пациента 204 между пациентом 203 и клапаном 100.
Предпочтительно, предел давления на вдохе можно регулировать для конкретного применения. Например, предел давления на вдохе может быть установлен при значении, применяемом в неонатальной вентиляции. Предел давления на вдохе может быть установлен при значении, применяемом в педиатрической вентиляции, которое является более высоким пределом давления (положительного или отрицательного), чем предел давления на вдохе, применяемый в неонатальной вентиляции. Дополнительно, предел давления на вдохе может быть установлен при значении, применяемом в вентиляции у взрослых, которое является более высоким пределом давления (положительного или отрицательного), чем предел давления на вдохе, применяемый в педиатрической вентиляции. В частности, указанные пределы давления на вдохе являются лишь иллюстративными, при этом необходимо отметить, что в 301 в контроллер 206 можно ввести широкий диапазон пределов давления на вдохе.
В 302 клапан 100 закрывают, опуская диафрагму 110. Как описано выше, ток от привода клапана 207 подается на катушку 105 и имеет величину и направление, определяемые контроллером 206 на основе требуемого давления в контуре пациента 204 между пациентом 203 и клапаном 100.
В 303 считывают давление на вдохе. В репрезентативном варианте осуществления измерение давления в контуре пациента 204 между клапаном 100 и пациентом 203 производит датчик давления 205. Данное показание давления передается в контроллер 206.
Контроллер 206 сравнивает показание давления из датчика давления 205 с пределом положительного давления на вдохе, сохраненным в памяти. Если предел положительного давления на вдохе меньше или равен показанию давления, зарегистрированному датчиком давления 205, способ 300 продолжается в 305. В 305 контроллер 206 подает команду поднять диафрагму 110 клапана 100. Подъем диафрагмы 110 позволяет воздуху выйти во внешнюю среду через отверстие в нижнем корпусе 102.
В 306 датчик давления 205 производит другое измерение давления. Способ 300 продолжается в 302, при этом клапан 100 закрывается при опускании диафрагмы 110. Как описано выше, величина и направление тока из привода клапана 207 определяется контроллером 206 на основе показаний давления в 306 для опускания диафрагмы 110 и обеспечения приложения плунжером 109 подходящего усилия к диафрагме 110 с поддержанием диафрагмы 110 в закрытом положении. Если предел на вдохе установлен при требуемом значении положительного давления, клапан 100 действует как PPRV.
Способ 300 продолжается в 304. Контроллер 206 сравнивает показание давления из датчика давления 205 с пределом положительного давления на вдохе. Если предел положительного давления на вдохе превышает показание давления, зарегистрированное датчиком давления 205, способ 300 продолжается в 307.
В 307 контроллер 206 сравнивает показание давления из датчика давления 205 с пределом отрицательного давления на вдохе, сохраненным в памяти. Если предел отрицательного давления на вдохе меньше или равен (по величине) показанию давления, зарегистрированному датчиком давления 205, способ 300 продолжается в 308.
В 308 контроллер 206 подает команду поднять диафрагму 110 клапана 100, чтобы открыть клапан 100. Подъем диафрагмы 110 позволяет пациенту 203 вдохнуть воздух из внешней среды. Как описано выше, величина и направление тока от привода клапана 207 определяется контроллером 206 на основе показаний давления в 307, чтобы поднимать диафрагму 110 с усилием, достаточным для преодоления отрицательного давления в контуре пациента 204 между пациентом 203 и клапаном 100.
После того, как клапан 100 открыт, способ 300 продолжается в 306, при этом датчик давления 205 производит другое измерение давления. Затем способ 300 продолжается в 302, и клапан 100 закрывается при опускании диафрагмы 110. Как описано выше, величина и направление тока от привода клапана 207 определяется контроллером 206 на основе показаний давления в 306 для опускания диафрагмы 110 и обеспечения приложения плунжером 109 подходящего усилия к диафрагме с поддержанием диафрагмы 110 в закрытом положении. Если предел на вдохе установлен при требуемом значении положительного давления, клапан 100 действует как PPRV.
Если в 307 предел отрицательного давления на вдохе превышает (по величине) показание давление, зарегистрированное датчиком давления 205, способ 300 продолжается в 309, и способ 300 повторяется, начиная с 303, при закрытом клапане 100. Если требуемое давление установлено между пределом положительного давления на вдохе и пределом отрицательного давления на вдохе, повторение способа 300 позволяет регулировать давление в контуре пациента 204 между пациентом 203 и клапаном 100.
В варианте осуществления, предел положительного давления на вдохе устанавливают при значении порога положительного давления. Если давление, измеренное датчиком давления 205, превышает предел положительного давления на вдохе, в 305 диафрагму 110 поднимают для выпуска воздуха во внешнюю среду. В другом варианте осуществления, предел отрицательного давления на вдохе устанавливают при значении порога отрицательного давления. Если давление, измеренное датчиком давления 205, превышает (по величине) предел отрицательного давления на вдохе, в 308 диафрагму 110 поднимают для приема воздуха из внешней среды. В вариантах осуществления, в которых предел положительного давления на вдохе устанавливают при значении порога положительного давления или предел отрицательного давления на вдохе устанавливают при значении порога отрицательного давления, клапан 100 действует как предохранительный клапан. После работы в качестве предохранительного клапана (в 305 или 308) способ 300 продолжается в 306 и повторяется, как описано выше.
Хотя в настоящем описании раскрыты репрезентативные варианты осуществления, средний специалист в данной области сумеет оценить, что множество изменений, которые соответствуют настоящему описанию, возможны и остаются в рамках прилагаемой формулы изобретения. Таким образом, изобретение не должно ограничиваться чем-либо, помимо прилагаемой формулы изобретения.
1. Клапан для регулировки давления в системе вентиляции, включающий в себя:
электромагнит, содержащий катушку и магнит;
шток, соединенный с электромагнитом;
диафрагму, соединенную со штоком, и
контроллер для приема электрического сигнала от датчика давления, выполненный с возможностью подачи входного сигнала на клапан на основе электрического сигнала, причем электромагнит выполнен с возможностью приложения усилия к диафрагме через шток на основе входного сигнала,
отличающийся тем, что контроллер выполнен с возможностью изменения направления тока в катушке для:
подъема диафрагмы клапана для обеспечения выпуска воздуха во внешнюю среду через отверстие в соединении с контуром пациента при превышении давления в контуре пациента выше порога положительного давления и
подъема диафрагмы клапана для обеспечения подачи воздуха из внешней среды через отверстие в соединении при падении давления в контуре пациента ниже порога отрицательного давления.
2. Клапан по п. 1, дополнительно включающий плунжер, присоединенный между диафрагмой и штоком, причем плунжер выполнен с возможностью подъема и опускания диафрагмы на основе входного сигнала.
3. Клапан по п. 1, в котором электромагнит включает в себя катушку, расположенную вокруг магнита.
4. Клапан по п. 3, в котором шток проходит через магнит.
5. Клапан по п. 1, в котором диафрагма выполнена с возможностью сброса давления в контуре пациента системы вентиляции легких, когда входной сигнал не обеспечивает подачи тока на электромагнит.
6. Клапан по п. 1, в котором диафрагма выполнена с возможностью поддержания выбранного давления в контуре пациента системы вентиляции легких на основе тока, подаваемого на электромагнит.
7. Система вентиляции легких, содержащая:
систему подачи вдыхаемого воздуха и систему выдоха, которые связаны с пациентом через контур пациента, включающий интерфейс пациента,
вентилятор, присоединенный к контуру пациента,
датчик давления, выполненный с возможностью определения давления в контуре пациента, и
клапан по п. 1 для регулировки давления в системе вентиляции легких.
8. Система вентиляции легких по п. 7, в которой контроллер выполнен с возможностью изменения входного сигнала на основе давления.
9. Система вентиляции легких по п. 8, в которой контроллер выполнен с возможностью предотвращения подачи тока на электромагнит для сброса давления в контуре пациента.
10. Система вентиляции легких по п. 8, в которой контроллер выполнен с возможностью подачи тока на электромагнит, при этом величина тока пропорциональна давлению, прикладываемому диафрагмой.
