НОСОВОЕ УСТРОЙСТВО И СИСТЕМА НЕПРЕРЫВНОГО ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ В ДЫХАТЕЛЬНЫХ ПУТЯХ
NASAL APPARATUS AND CONTINUOUS POSITIVE AIRWAY PRESSURE SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится, в целом, к устройствам и способам для создания и выполнения терапии непрерывного положительного давления в дыхательных путях для пациентов, таких как дети. В частности, данное изобретение относится к носовым устройству, системе и способу непрерывного положительного давления в дыхательных путях с изменяемым потоком с улучшенными рабочими характеристиками дыхания.
Уровень техники
Терапия непрерывного положительного давления в дыхательных путях (СРАР) применяется многие годы для лечения пациентов, испытывающих трудности и/или недостаточность дыхания. В последние годы терапия СРАР признается полезной для помощи пациентам с недоразвитыми легкими (в частности, детям и в особенности недоношенным детям или новорожденным) посредством предотвращения коллапса легких во время выдоха и поддержки расширения легких во время вдоха.
В целом, терапия СРАР включает непрерывную передачу положительного давления в легкие самопроизвольно дышащего пациента в течение дыхательного цикла. Непрерывное положительное давление в дыхательных путях можно подавать пациенту с использованием различных сопрягающих устройств для пациента, например, эндотрахеальной трубки. Однако для детей желательно использовать менее инвазивное для пациента сопрягающее устройство, в частности, такое, которое сопрягается непосредственно или опосредованно с носовыми дыхательными путями через ноздри пациента (например, маска или носовые выступы). Такие системы обычно называются носовыми системами непрерывного положительного давления в дыхательных путях (nCPAP).
2
Теоретически система СРАР должна создавать постоянное, стабильное давление в дыхательных путях пациента. В обычных устройствах СРАР вентиляционного типа относительно постоянный и непрерывный поток газа (например, воздуха, O и т.д.) подается в дыхательные пути пациента, при этом этот поток воздуха создает давление внутри легких пациента за счет ограничения выходного потока пациента. К сожалению, этот непрерывный поток может оказывать вредное воздействие на синхронность дыхания пациента. В частности, пациент должен выдыхать против входящего газа, что увеличивает дыхательную работу пациента. Можно использовать управляющие клапаны для лучшего согласования стадий вдоха и выдоха дыхания пациента (например, посредством управления потоком газа, подаваемым в систему, и/или изменения степени ограничения выхода потока из системы). Однако для многих пациентов, в особенности детей, вентиляционный подход является менее подходящим, поскольку требуемая от пациента работа дыхания остается довольно высокой. То есть, по существу невозможно с помощью системы управляющих клапанов воспроизводить действительные дыхательные циклы, выполняемые пациентом, так что пациент вынужден постоянно выдыхать против имеющего большую кинетическую энергию входящего газа, а также против сопротивления управляющего клапана (клапанов). Для ребенка с недоразвитыми легкими даже небольшое увеличение требуемой работы дыхания может делать эту систему СРАР неприменимой.
В последнее время разработаны системы nCPAP, которые включают концепцию изменяемого потока в комбинации с раздельными каналами для вдыхаемого и выдыхаемого газа пациента. Когда пациент вдыхает, то входящий газ выбирает путь наименьшего сопротивления и направляется в дыхательные пути пациента. При выдохе газ снова выбирает путь наименьшего сопротивления и выходит через трубку выдоха или выходную трубку, что уменьшает сопротивление во время фазы выдоха. Например, система Infant Flow™, фирмы Viasis Healthcare, Inc., Conshohocken, Пенсильвания, включает устройство генерирования СРАР (или генератор СРАР) с изменяемым потоком, которое преднамеренно вызывает изменение направления подаваемого газа в соответствии с моделью дыхания ребенка при одновременном сохранении постоянного давления в дыхательном цикле. Генератор СРАР Infant Flow образует два канала (по одному для каждой из ноздрей пациента) и выпускную трубку. Газ направляется в каждый соответствующий канал через инжекторное сопло. Кинетическая энергия струи газа, действующая по площади канала, создает положительное давление внутри легких пациента в соответствии с известными принципами струйного насоса. Для согласования с выдыхаемым потоком пациента, генератор основывается на эффекте, называемом производителями «струйным переворотом». А именно, выдыхаемый пациентом поток воздуха прикладывает давление к входящему потоку (внутри канала) из инжекторного сопла. Предполагается, что за счет эффекта Коанда выдыхаемый поток воздуха вызывает отклонение потока сопла, что инициирует струйный переворот потока воздуха из сопла. В результате поток текучей среды из сопла, а также выдыхаемый поток воздуха легко проходят в выпускную трубку, что уменьшает требуемую работу дыхания пациента. Хотя имеющиеся изделия nCPAP, основанные на струйном перевороте, являются многообещающими, однако не являются оптимальными. Например, воздушный поток инжекторного сопла имеет относительно большую кинетическую энергию, которая не просто преодолевается выдохом пациента, в особенности ребенка.
С учетом указанного выше, существует потребность в улучшенных устройстве, системе и способе nCPAP.
Сущность изобретения
Некоторые аспекты в соответствии с принципами данного изобретения относятся к носовому устройству непрерывного положительного давления в дыхательных путях (nCPAP) для использования с системой nCPAP. Устройство включает корпус, имеющий сторону пациента и выпускную сторону. Корпус образует, по меньшей мере, первый и второй контуры потока текучей среды. Каждый из контуров потока текучей среды включает трубку и, по меньшей мере, первое и второе сопла. Трубка задает проход, образующий центральную ось. Проход проходит от проксимального конца трубки, который открыт на стороне пациента, к дистальному концу трубки, который открыт на выпускной стороне. Первое и второе сопла связаны с трубкой и каждое задает входной конец и выходной конец. Входной конец каждого из сопел открыт для подачи текучей среды, в то время как выходной конец, соответственно, открыт в проход. В этой связи каждое сопло предназначено для выброса струи текучей среды из выходного конца вдоль соответствующей оси направления потока. С учетом этого, первое и второе сопла расположены так, что соответствующие оси направления потока являются не параллельными друг другу и соответствующей центральной оси прохода. При такой конфигурации корпус включает два основных прохода, подающих каждый непрерывное положительное давление пациенту, при этом каждый проход снабжается текучей средой, по меньшей мере, через два создающих струйный поток сопла. В одном варианте выполнения сопла расположены относительно соответствующей трубки/прохода так, что соответствующие оси направления потока и тем самым выбрасываемые струйные потоки текучей среды пересекаются или сталкиваются друг с другом на центральной оси соответствующего прохода.
В одном не имеющем ограничительного характера варианте выполнения корпус включает выпускной выход, корпус сопел, коллекторную крышку и сопрягающую пластину. Выпускной выход образует выпускной канал. Корпус сопел образует или обеспечивает части контуров потока текучей среды, включая каждое из сопел, дистальные части каждой из трубок и камеру, соединенную по текучей среде с дистальной частью трубок. Коллекторная крышка установлена между выпускным выходом и корпусом сопел. В этом смысле коллекторная крышка образует подающий вход. Сопрягающая пластина образует проксимальные части первой и второй трубок и соединена с корпусом сопел так, что проксимальные части трубок соединены по текучей среде с соответствующей дистальной частью трубки для завершения первой и второй трубок. После окончательной сборки подающий вход соединен по текучей среде с каждым из сопел, и камера соединена по текучей среде с выпускным каналом.
Другие аспекты данного изобретения относятся к носовой системе непрерывного положительного давления в дыхательных путях (nCPAP), включающей корпус, источник подачи текучей среды и выпускные трубки. Корпус задает сторону пациента и выпускную сторону и дополнительно образует первый и второй контуры потока текучей среды. Каждый из контуров потока текучей среды включает трубку, задающую проход, а также первое и второе сопла, соединенные по текучей среде с соответствующим проходом. В этом смысле, относительно каждого контура потока текучей среды, оси направления потока, заданные первым и вторым соплами, являются не параллельными центральной оси, заданной соответствующим проходом, а также относительно друг друга. Источник подачи текучей среды соединен по текучей среде с входным концом каждого из сопел, соответственно. Наконец, выпускная трубка соединена по текучей среде с дистальным концом каждого из проходов, соответственно. При такой конфигурации после закрепления корпуса на ноздрях пациента система предназначена для создания непрерывного положительного давления в дыхательных путях пациента посредством подачи текучей среды от источника подачи текучей среды в сопла. Сопла, в свою очередь, создают первичный струйный поток текучей среды внутри соответствующего прохода. С учетом этого система характеризуется рабочей фазой вдоха, в которой первичные струйные потоки текучей среды непрерывно протекают к ноздрям пациента (способны увлекать поток газа для удовлетворения дыхательной потребности пациента), и рабочую фазу выдоха, в которой воздух, выдыхаемый из ноздрей пациента, легко разрушает струйные потоки текучей среды, за счет чего уменьшается сопротивление выдыхаемому потоку, так что выдыхаемый воздух легко проходит в выпускную трубку.
Другие аспекты в соответствии с принципами данного изобретения относятся к способу создания и доставки непрерывного положительного давления в дыхательные пути пациента. Способ включает соединение по текучей среде корпуса с ноздрями пациента. В этом смысле, корпус задает сторону пациента и выпускную сторону и образует первый и второй контуры потока текучей среды. Каждый из контуров потока текучей среды включает трубку, задающую проход, имеющий проксимальный конец, открытый к стороне пациента, и дистальный конец, открытый к выпускной стороне. Кроме того, каждый проход задает центральную ось. Каждый контур текучей среды дополнительно включает первое и второе сопла, каждое из которых задает входной конец и выходной конец, при этом выходной конец открыт к соответствующему проходу. Кроме того, каждое сопло задает ось направления потока, при этом сопла расположены так, что относительно соответствующего контура потока воздуха оси направления потока не параллельны друг другу и центральной оси соответствующего прохода. С учетом этого, текучая среда нагнетается из источника подачи во входные концы каждого из сопел. Внутри каждого из проходов создается первичный струйный поток текучей среды. В частности, соответствующие первое и второе сопла выбрасывают каждое вторичный струйный поток текучей среды в соответствующий проход и направляют к ноздрям пациента. Вторичные струйные потоки текучей среды сталкиваются друг с другом внутри соответствующего прохода и создают в комбинации первичный струйный поток текучей среды. Кинетическая энергия струйных потоков преобразуется в давление. Во время периодов вдоха пациента первичные струйные потоки текучей среды непрерывно проходят к ноздрям пациента, увлекая дополнительный поток, необходимый для удовлетворения потребностей дыхания. И наоборот, во время периодов выдоха пациента выдыхаемый пациентом воздух разрушает вторичные струйные потоки текучей среды для исключения первичных струйных потоков, что минимизирует сопротивление выдыхаемому потоку воздуха. В результате выдыхаемый воздух проходит через проходы на выпускную сторону корпуса. В одном варианте выполнения вторичные струйные потоки текучей среды характеризуются тем, что являются струями с низкой кинетической энергией. В другом варианте выполнения способ характеризуется тем, что во время периодов выдоха выдыхаемый пациентом воздух разрушает вторичные струйные потоки для создания струйных вихрей, которые предотвращают разделение потока в выдыхаемом потоке.
Краткое описание чертежей
Прилагаемые чертежи приведены для лучшего понимания данного изобретения и являются частью данного описания. Другие варианты выполнения данного изобретения и многие преимущества следуют из приведенного ниже подробного описания. Элементы чертежей приведены необязательно в масштабе относительно друг друга. Подобными позициями обозначены соответствующие аналогичные части.
На чертежах изображено:
фиг.1 - блок-схема одного варианта выполнения носовой системы непрерывного положительного давления в дыхательных путях, включающей устройство nCPAP, согласно данному изобретению;
фиг.2А - часть корпуса устройства nCPAP, согласно данному изобретению, в изометрической проекции;
фиг.2В - продольный разрез корпуса, согласно фиг.2а;
фиг.3 - вариант выполнения корпуса, согласно данному изобретению, для использования в качестве корпуса, согласно фиг.2А, в разнесенной изометрической проекции;
фиг.4А - компонент корпуса сопел генератора, согласно фиг.3, на виде спереди;
фиг.4В - разрез корпуса сопел, согласно фиг.4А, на виде сбоку;
фиг.4С - разрез корпуса сопел, согласно фиг.4А, на виде сверху;
фиг.4D - разрез корпуса сопел, согласно фиг.4А, на виде сзади;
фиг.5А - компонент сопрягающей пластины корпуса, согласно фиг.3, на виде спереди;
фиг.5В - разрез сопрягающей пластины, согласно фиг.5А, на виде сверху;
фиг.5С - разрез сопрягающей пластины, согласно фиг.5А, на виде сбоку;
фиг.6А - компонент коллекторной крышки корпуса, согласно фиг.3, в изометрической проекции спереди;
фиг.6В - разрез коллекторной крышки, согласно фиг.6А, на виде сбоку;
фиг.7А - компонент выпускного выхода корпуса, согласно фиг.3, на виде спереди;
фиг.7В - разрез выпускного выхода, согласно фиг.7А, на виде сбоку;
фиг.7С - выпускной выход, согласно фиг.7А, в изометрической проекции сзади;
фиг.8А и 8В - разрезы корпуса, согласно фиг.3, в процессе сборки;
фиг.8С - устройство nCPAP, согласно данному изобретению, включающее корпус, согласно фиг.3, в изометрической проекции;
фиг.9А - корпус, согласно фиг.3, в комбинации с одним вариантом выполнения сопрягающего устройства для пациента, в разнесенной изометрической проекции;
фиг.9В - разрез сопрягающего устройства пациента, согласно
фиг.9А, на виде снизу;
фиг.9С - разрез комбинации корпуса и сопрягающего устройства пациента, согласно фиг.9А, после окончательной сборки, на виде снизу;
фиг.10А - разрез устройства nCPAP, согласно фиг.8С, иллюстрирующий поток текучей среды во время рабочей фазы вдоха;
фиг.10В и 10С - разрезы устройства nCPAP, согласно фиг.10А, иллюстрирующие поток текучей среды во время рабочей фазы выдоха;
фиг.11А и 11В - фотографии устройства nCPAP, согласно данному изобретению, во время рабочей фазы вдоха;
фиг.12А и 12В - фотографии устройства nCPAP, согласно фиг.11А и 12А, во время рабочей фазы выдоха.
Подробное описание
Один вариант выполнения носовой системы 20 непрерывного положительного давления в дыхательных путях (nCPAP), включающей устройство 22 nCPAP, согласно данному изобретению, показан на фиг.1 в виде блок-схемы. В целом, система 20 предназначена для обеспечения терапии СРАР для пациента 24 и включает устройство 22 nCPAP, источник 26 текучей среды и монитор 28 давления. Более подробное описание устройства 22 nCPAP приведено ниже, и оно включает в основном корпус 30, сопрягающий устройство 32 пациента и выпускную трубку 34. Корпус 34 соединен по текучей среде как с сопрягающим устройством 32 пациента, так и с выпускной трубкой 34, при этом сопрягающее устройство 32 пациента предназначено для создания соединения по текучей среде с носовыми дыхательными путями пациента 24. Источник 26 подачи текучей среды обеспечивает корпус 30 непрерывным потоком текучей среды (например, газа, такого как воздух и/или кислород). Монитор 28 давления также соединен по текучей среде с корпусом 30 и берет пробы или измеряет давление в нем. Во время использования корпус 30 создает и подает непрерывное положительное давление в дыхательные пути пациента 24 через сопрягающее устройство 32 пациента. При выдохе пациента 24, выдыхаемый воздух легко проходит через сопрягающее устройство 32 пациента и корпус 30 и выпускается из устройства 22 nCPAP через выпускную трубку 34, как будет описано ниже. Используемые в описании термины направления, такие как «проксимальный (ближний)» и «дистальный (дальний)», приводятся применительно к ориентации компонента относительно пациента 24. Таким образом, «проксимальный» ближе к пациенту 24, чем «дистальный».
Один вариант выполнения корпус 30, согласно данному изобретению, показан на фиг.2А. В одном варианте выполнения корпус 30 состоит из нескольких связанных друг с другом компонентов, которые в комбинации образуют различные признаки. Подробное описание этих компонентов приведено ниже. Следует отметить, что признаки корпуса 30 можно осуществлять с помощью конфигураций, не включающих отдельно сформированные, а затем собранные компоненты. Таким образом, первоначальное пояснение широких аспектов корпуса 30 является полезным для лучшего понимания в целом контекста компонентов относительно корпуса 30.
В целом, корпус 30 предназначен для создания изменяемого потока СРАР через отдельные каналы для вдыхаемого и выдыхаемого потока текучей среды (например, газа) к пациенту и от пациента (не изображен). Таким образом, корпус 30 имеет задающую сторону 36 пациента и выпускную сторону 38. С учетом этого и как показано на фиг.2В, корпус 30 задает или образует в основном первый и второй контуры 40а, 40b потока текучей среды (обозначены в целом на фиг.2А и 2В; на фиг.2В показан лишь первый контур 40а потока текучей среды). Контуры 40а, 40b потока текучей среды включают каждый трубку 42a, 42b, задающую проход 44а, 44b. Первая трубка 42а/проход 44а показаны более отчетливо на фиг.2В. Трубки 42а, 42b расположены смежно друг с другом, проходя от открытого проксимального конца 46а, 46b (т.е. вблизи стороны 36 пациента) к открытому дистальному концу (на фиг.2 В показан дистальный конец 48 первой трубки 42а) и задавая центральную ось С (показана для первого контура 40а потока текучей среды на фиг.2В). Несколько сопел (скрыты на фиг.2А, обозначены, в целом, позицией 50 на фиг.2В) связаны по текучей среде с соответствующим одним из проходов 44a, 44b. Например, как показано на фиг.2В, корпус 30 образует первое и второе сопла 50а, 50b, которые соединены по текучей среде с проходом 44а, заданным первой трубкой 42а. Хотя специально не показано, аналогичная система сопел предусмотрена относительно прохода 44b, заданного второй трубкой 42b. Независимо от этого сопла 50а, 50b ориентированы заданным образом относительно центральной оси С, как указывалось выше.
Хотя первый и второй контуры 40а, 40b текучей среды показаны и описаны как идентичные, в альтернативном варианте выполнения контуры 40а, 40b текучей среды не являются идентичными относительно размера, формы или ориентации. Аналогичным образом, хотя контуры 40а, 40b описаны как включающие два сопла 50, один или оба контура 40а, 40b могут включать три или более сопел 50. Кроме того, в других вариантах выполнения может быть образовано более двух контуров 40а, 40b текучей среды. Независимо от этого, как показано на фиг.2 В, каждое из сопел 50а, 50b проходит от входного конца 52 до выходного конца 54, при этом выходной конец 54 имеет уменьшенный диаметр по сравнению с входным концом 52. Входной конец 52 каждого из сопел 50а, 50b соединен по текучей среде с коллектором 56. Наконец, корпус 30 образует камеру 58, соединяющую по текучей среде открытый, дистальный конец (например, дистальный конец 48а) каждого из проходов 44а, 44b (смотри фиг.2А) с выпускным каналом 60.
С учетом указанных выше признаков, поток текучей среды в коллектор 56 направляется через сопла 50, которые в свою очередь преобразуют поток в струйные потоки небольшой кинетической энергии, направляемые в соответствующие трубки 44а, 44b. Создаваемые таким образом струйные потоки будут подробно описаны ниже. Однако в целом первичный струйный поток или струйный насос создается внутри проходов 44а, 44b, который направлен в основном в сторону 36 пациента (и тем самым к пациенту) и создает непрерывное положительное давление в дыхательных путях внутри проходов 44а, 44b (например, кинетическая энергия первичного струйного потока преобразуется в давление). Для этого первичный струйный поток генерируется так, чтобы облегчать увлечение дополнительного газа, когда необходимо (например, когда дыхательная потребность пациента превышает установленный поток первичного струйного потока). И наоборот, во время рабочей фазы выдоха выдыхаемый (пациентом) воздух, входящий в проходы 44а, 44b у проксимального конца 46а, 46b, соответственно, легко разрушает струйные потоки, эффективно устраняя первичные струйные потоки. Затем поток текучей среды из сопел 50 вынужден повернуть назад. В результате сопротивление потоку выдыхаемого воздуха минимизируется, эффективно увеличивая гидравлический диаметр пути прохождения потока. Таким образом, выдыхаемый воздух и поток текучей среды из сопел 50 направляются через проходы 44а, 44b в камеру 58/канал 60.
С учетом указанных принципов компоненты корпуса 30, согласно одному варианту выполнения, подробно показаны на фиг.3 в разнесенной изометрической проекции. Корпус 30 включает корпус 70 сопел, сопрягающую пластину 72, коллекторную крышку 74 и выпускной выход 76. В целом, коллекторная крышка 74 расположена между корпусом 70 сопел и выпускным выходом 76 и в комбинации с корпусом 70 сопел образует коллектор 56 (смотри фиг.2А и 2В). Сопрягающая пластина 72 соединена с корпусом 70 сопел/сопрягающей пластиной 72 с образованием в комбинации трубок 42а, 42b, проходов 44а, 44b (смотри фиг.2В). Сопрягающая пластина 72 дополнительно предназначена для обеспечения соединения по текучей среде с сопрягающим устройством 32 пациента (смотри фиг.1). И наоборот, выпускной выход 76 соединяет по текучей среде корпусом 70 сопел/сопрягающую пластину 72 с выпускной трубкой 34 (смотри фиг.1).
Корпус 70 сопел показан детально на фиг.4A-4D. В одном варианте выполнения корпус 70 сопел включает кожух 90, образующий или окружающий первый и второй трубчатые элементы 92а, 92b, а также камеру 58. Как будет подробно показано ниже, дистальные трубчатые элементы 92а, 92b задают дистальные секторы трубок 42а, 42b (смотри фиг.2) после окончательной сборки с сопрягающей пластиной 72 (смотри фиг.3). Кроме того, кожух 90 задает или окружает сопла 50 (обозначены в целом на фиг.4А и 4В). Наконец, в одном предпочтительном варианте выполнения корпус сопел дополнительно включает промежуточную стенку 94, выход 96 мониторинга давления и установочные элементы 98 (смотри фиг.4А). Как будет описано ниже, промежуточная стенка 94 изолирует по текучей среде камеру 58 от дистальных частей корпуса 70 сопел. Выход 96 мониторинга давления предназначен для отвода или отбора проб давления внутри корпуса 30 (смотри фиг.2А). Наконец, установочные элементы 98 обеспечивают средство для крепления корпуса 70 сопел и тем самым собранного корпуса 30 на пациенте.
В соответствии с указанным выше и как показано на фиг.4В и 4С, кожух 90 задает проксимальный сектор 100, промежуточный сектор 102 и дистальный сектор 104. Секторы 100-104 являются непрерывными и каждый задает определенный признак корпуса 70 сопел, включая обеспечение сборки с другими компонентами.
Например, проксимальный сектор 100 образует отверстие 106, имеющее размер для приема и удерживания сопрягающей пластины 72 (смотри фиг.3), а также части сопрягающего устройства пациента (не изображено). В одном варианте выполнения проксимальный сектор 100 и тем самым отверстие 106 имеет в основном овальную форму на виде в передней плоскости (смотри фиг.4А), хотя пригодными являются также другие формы. Кроме того, форма отверстия 106 может иметь определенные несимметричные признаки, которые способствуют сборке сопрягающего устройства пациента в желаемой ориентации относительно корпуса 70 сопел, как будет показано ниже.
Промежуточный сектор 102 образует или удерживает дистальные трубчатые элементы 92а, 92b и сопла 50 (смотри фиг.4В). В одном варианте выполнения сопла 50 отлиты (или сформированы) в промежуточном секторе 102 (и тем самым в корпусе 70 сопел). По сравнению с конфигурацией генератора СРАР, в которой создающее струю сопло образовано отдельно от корпуса первичного канала и затем соединяется с ним, интегрально отлитые сопла 50 обеспечивают меньшую вероятность утечки во время использования (что в свою очередь может приводить к воздействию на пациента давления больше или меньше ожидаемого). Однако в качестве альтернативного решения, сопла 50 можно формировать отдельно. Дополнительно к этому, промежуточный сектор 102 задает внутреннюю поверхность 107.
Дистальный сектор 104 задает камеру 58, при этом промежуточный и дистальный секторы 102, 104 разделены промежуточной стенкой 94. Дополнительно к этому, наружная поверхность промежуточного и дистального секторов 102, 104 предназначена для размещения и крепления на коллекторной крышке 74 (смотри фиг.3), как будет описано ниже.
В связи с приведенным выше пояснением корпуса 90 дистальные трубчатые элементы 92а, 92b являются в одном варианте выполнения идентичными, так что последующее описание первого дистального трубчатого элемента 92а вместе с его связью с соответствующими соплами 50 относится равным образом ко второму дистальному трубчатому элементу 92b и соответствующим соплам 50. С учетом этого дистальный трубчатый элемент 92а проходит от дистальной стороны 108, образованной на промежуточной стенке 94, до проксимальной стороны 110, которая расположена на боковом расстоянии от внутренней поверхности 107 промежуточного сектора 102 кожуха. Большая часть дистального трубчатого элемента 92а является по существу равномерной по диаметру, слегка расширяясь у дистальной стороны 108 (которая открыта по текучей среде в камеру 58). Это расширение по диаметру способствует образованию ламинарного потока текучей среды из дистального трубчатого элемента 92а в камеру 58. В качестве примера, но не ограничиваясь этим, дистальный трубчатый элемент 92а имеет внутренний диаметр порядка 0,194 дюйма, при этом каждое из сопел 50а, 50b (смотри фиг.4с) выступает в заданный таким образом диаметр.
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
Кроме того, дистальный трубчатый элемент 92а задает центральную ось С (при этом понятно, что центральная ось С, показанная на фиг.4С является центральной осью С на фиг.2В) прохода 42а (смотри фиг.2В) после окончательной сборки с промежуточной пластиной 72 (смотри фиг.3). Как показано на чертежах, сопла 50а, 50b открыты по текучей среде в дистальный трубчатый элемент 92а на проксимальной стороне 110 и расположены не параллельно относительно центральной оси С, а также друг к другу. В частности, сопла 50а, 50b сформированы на диаметрально противоположных сторонах трубчатой части 92а, так что соответствующие выходные концы 54 выступают каждый в дистальный трубчатый элемент 92а. Каждое из сопел 50а, 50b задает ось D, D направления потока. Оси D, D направления потока соответствуют центральной оси, задаваемой соответствующими соплами 50а, 50b, и задают направление, в котором текучая среда выходит из его соответствующего выходного конца 54. С учетом этого, в одном варианте выполнения сопла 50а, 50b расположены так, что оси D, D направления потока пересекаются или сталкиваются друг с другом приблизительно на центральной оси С. То есть сопла 50а, 50b расположены симметрично вокруг центральной оси С. Для этого в одном варианте выполнения сопла 50а, 50b имеют такую угловую ориентацию относительно центральной оси С, что оси D, D направления потока образуют угол θ друг с другом в диапазоне 40°-80°, предпочтительно 50°-70°, более предпочтительно 60° (±1°). Дополнительно к этому, каждое из сопел 50а, 50b предназначено для генерирования струйного потока текучей среды по ограниченному пути прохождения потока текучей среды от входного конца 52 до выходного конца 54. Например, в одном варианте выполнения входной конец 52 имеет диаметр примерно 0,069 дюйма, в то время как выходной конец 54 имеет диаметр примерно 0,0245 дюйма (понятно, что возможны также другие размеры). Независимо от этого, струйные потоки, создаваемые соплами 50а, 50b, сталкиваются друг с другом и объединяются приблизительно у центральной оси С. В альтернативных вариантах выполнения с дистальным трубчатым элементом 92 могут быть связаны три или больше сопел 50а, расположенных в различных местах по периметру вокруг дистального трубчатого элемента 92а; однако в этих альтернативных вариантах выполнения соответствующие оси направления потоков, создаваемых каждым из множества сопел 50, все сталкиваются друг с другом приблизительно у центральной оси С. В других альтернативных вариантах выполнения сопла 50 расположены и/или ориентированы так, что соответствующие оси D, D направления потока пересекаются в точке вне центральной оси С. В этой конфигурации создается завихрение во время рабочего режима выдоха, как будет описано ниже.
Дополнительно к заданию или окружению выходных концов 54 сопел 50, промежуточный сектор 102 корпуса образует также входные концы 52 сопел, так что входные концы 52 открыты к наружной поверхности кожуха 90. Например, в одном варианте выполнения наружная поверхность промежуточного сектора 102 включает заднюю поверхность 114 и выступ 116. Задняя поверхность 114 проходит под углом (с сужением поперечного сечения) от выступа 116 к дистальному сектору 104. Как показано на фиг.4D, входной конец каждого из сопел 50 проходит к задней поверхности 114 и открыт по текучей среде относительно нее, при этом выступ 116 обеспечивает поверхность для сборки коллекторной крышки 74 (смотри фиг.3). Таким образом, задняя поверхность 114 завершает коллектор 56 (смотри фиг.2В) после окончательной установки коллекторной крышки 74 на корпусе 79 сопел, как будет описано ниже.
С учетом приведенного выше описания кожуха 90, в одном варианте выполнения и как показано на фиг.4С, выход 96 мониторинга давления проходит от кожуха 90 и образует отверстие 118 (изображен прерывистыми линиями), проходящее через промежуточный сектор 102. Отверстие 118 открыто во внутреннее пространство кожуха 90 на проксимальной стороне промежуточной стенки 94 (смотри фиг.4В), и, в частности, в объемный зазор 119 (обозначен в целом) между дистальными трубчатыми элементами 92а, 92b и внутренней поверхностью 107 промежуточного сектора 102 кожуха. Как будет более подробно показано ниже, это расположение в соединении с признаками сопрягающей пластины 72 (смотри фиг.3) облегчает отвод или измерение давления внутри корпуса 70 сопел/корпуса 30 (смотри фиг.2А).
Наконец, как показано на фиг.4А, установочные элементы 98 включают в одном варианте выполнения пару фланцев 120а, 120b, проходящих противоположно друг другу от проксимального сектора 100 кожуха, при этом каждый фланец заканчивается зажимом 122а, 122b, соответственно. Каждый зажим 122а, 122b расположен на расстоянии от кожуха 90 с образованием зазора 124а, 124b. Зазоры 124а, 124b имеют размер для приема с возможностью скольжения ленты (не изображена), используемой для закрепления корпуса 30 (смотри фиг.2А) на пациенте. Зажимы 122а, 122b обеспечивают поверхность для фрикционного сцепления с лентой. В качестве альтернативного решения, установочные элементы 98 могут принимать различные другие формы и могут отсутствовать в других вариантах выполнения.
Как показано на фиг.3, а также на фиг.5А-5С, в одном варианте выполнения сопрягающая пластина 72 включает раму 140, первый и второй проксимальные трубчатые элементы 142а, 142b и первое и второе соединительные тела 144а, 144b. В целом, соединительные тела 144а, 144b проходят частично между соответствующими проксимальными трубчатыми элементами 142а, 142b и рамой 140 с образованием бокового пространства между проксимальными трубчатыми элементами 142а, 142b и рамой 140.
Рама 140 имеет размеры для размещения внутри отверстия 106 (смотри фиг.4А) корпуса 70 сопел. Таким образом, в одном варианте выполнения рама 140 имеет в основном овальную форму (смотри фиг.5а), заканчивающуюся относительно плоской задней поверхностью 146 (смотри фиг.5В и 5С), предназначенной для герметичной посадки или сборки (например, сварки) с кожухом 90 корпуса сопел (смотри фиг.4А). В качестве альтернативного решения, рама 140 может принимать различные другие формы.
В одном варианте выполнения проксимальные трубчатые элементы 142а, 142b расположены смежно и выполнены идентично, так что последующее описание проксимального трубчатого элемента 142а относится равным образом к проксимальному трубчатому элементу 142b. С учетом этого и как показано на фиг.5В и 5С, ближний проксимальный элемент 142а образует проход 150 и задан дистальной зоной 152, промежуточной зоной 154 и проксимальной зоной 156. Проксимальная зона 156 заканчивается у проксимального конца 46а (соответствующего или задающего проксимальный конец 46а трубки 42а (смотри фиг.2А) после окончательной сборки). И наоборот, дистальная зона 152 имеет размеры и форму для сборки поверх дистальных трубчатых элементов 92а, 92b (смотри фиг.4В) корпуса 70 сопел. Таким образом, внутренний диаметр дистальной зоны 152 больше наружного диаметра соответствующего дистального трубчатого элемента 92а или 92b. Следует отметить, что в одном варианте выполнения дистальная зона 152 проходит в дистальном направлении за заднюю поверхность 146 рамы 140 для образования камеры сжатия (не изображена) после окончательной сборки с корпусом 70 сопел, как будет описано ниже.
Промежуточная зона 154 проходит от дистальной части 152 и имеет по сравнению с ней меньший внутренний диаметр, и в одном варианте выполнения включает первую часть 158 и вторую часть 160. Вторая часть 160 сужается в диаметре от первой части 158 к проксимальной зоне 156. В частности, внутренний диаметр первой части 158 соответствует диаметру соответствующего дистального трубчатого элемента 92а (смотри фиг.4А) и больше внутреннего диаметра проксимальной зоны 156. Как будет подробно показано ниже, эта увеличенная площадь принимает и способствует разрушению струйного потока (потоков) во время использования. В качестве примера, но не ограничиваясь этим, внутренний диаметр первой части 158 составляет порядка 0,194 дюйма, в то время как внутренний диаметр проксимальной зоны 156 составляет порядка 0,142 дюйма. В качестве альтернативного решения, возможны также различные другие размеры, если, по меньшей мере, часть промежуточной зоны 154 (т.е. первая часть 158) имеет внутренний диаметр больше внутреннего диаметра проксимальной зоны 156. В этой же связи, продольная длина первой части 158 соответствует угловой ориентации и пересекает расстояние между соплами 50а, 50b (смотри фиг.4С), связанными с дистальным трубчатым элементом 92а, с которым собирается проксимальный трубчатый элемент 142а. В частности, первая часть 158 имеет такие размеры, что после окончательной сборки струйные потоки, создаваемые соплами 50, сталкиваются друг с другом вблизи или внутри второй части 160 и/или проксимальной зоны 156 (т.е. зоны с уменьшенным диаметром) для обеспечения образования первичного струйного потока или струйного насоса. В одном варианте выполнения, но не ограничиваясь этим, первая часть 158 имеет продольную длину приблизительно 0,134 дюйма.
Наконец, проксимальная зона 156 проходит в проксимальном направлении наружу относительно рамы 140 и задает поверхность для размещения соответствующей части сопрягающего устройства 32 пациента (смотри фиг.1). В одном варианте выполнения и как показано на фиг.3 и 5В, образована радиальная щель 162 вдоль внутренней стороны 164 проксимального трубчатого элемента 142 (т.е. стороны, обращенной к противоположному проксимальному трубчатому элементу 142b), проходящего от проксимального конца 46а. Радиальная щель 162 имеет размеры в соответствии с сопрягающим устройством 32 пациента (смотри фиг.1) и, как будет описано ниже, обеспечивает зону, из которой давление, присутствующее внутри проксимального трубчатого элемента 142а, можно отводить для измерения. В одном варианте выполнения радиальная щель имеет продольную длину порядка 0,05-0,5 дюйма, хотя возможны также другие размеры. В других вариантах выполнения размеры щели 162 соотносятся с внутренним диаметром трубчатого элемента на его ближнем конце 64. Неожиданным образом было установлено, что давление, подаваемое пациенту, можно измерять с высокой точностью, но с минимальным или не возникающим обратным давлением за счет образования радиальной щели 162 с длиной, которая составляет не больше 85% внутреннего диаметра трубчатого элемента 142а у проксимального конца 64, и/или с шириной, которая меньше 25% внутреннего диаметра трубчатого элемента 142а у проксимального конца 64. Независимо от этого, второй проксимальный трубчатый элемент 142b образует аналогичным образом радиальную щель 162 (вдоль стороны, обращенной к первому проксимальному трубчатому элементу 142а).
Наконец, соединительные тела 144а, 144b проходят от части периметра соответствующего проксимального трубчатого элемента 142a, 142b. В этой связи, как показано на фиг.5А, между соединительными телами 144а, 144b заданы первый и второй отводы или вырезы 166, 168. Вырезы 166, 168 создают соединение по текучей среде между радиальными щелями 162 и задней поверхностью 170 (обозначена в целом на фиг.5В) сопрягающей пластины 72. Как будет показано ниже, вырезы 166, 168 облегчают отвод или взятие проб давления внутри корпуса 30 (смотри фиг.2А) после окончательной сборки.
Как показано на фиг.6А и 6В, в одном варианте выполнения коллекторная крышка 74 включает боковую стенку 180, перегородку 182 и подающий вход 184. Боковая стенка 180 образует непрерывное трубчатое тело, которое проходит от передней стороны 186 до задней стороны 188. В этой связи задняя стенка 180 имеет размеры для сборки над частью корпуса 90 корпуса сопел(смотри фиг.4А) и тем самым имеет в одном варианте выполнения овальную форму поперечного сечения.
Перегородка 182 проходит в радиальном направлении от задней стороны 188 боковой стенки 180, заканчиваясь у кромки 190, которая задает отверстие 192. Отверстие 192 открыто по текучей среде во внутреннее пространство трубчатой боковой стенки 180 и имеет размеры для размещения дистального сектора 104 корпуса сопел (смотри фиг.4С). Таким образом, в одном варианте выполнения кромка 190/отверстие 192 задают овальную форму.
Наконец, как показано на фиг.6В, подающий вход 184 проходит наружу из боковой стенки 180, образуя отверстие 194 через ее толщину. Подающий вход 184 предназначен для сборки и соединения по текучей среде с трубкой (не изображена), такой как трубка, проходящая от источника подачи текучей среды. При такой конструкции подающий вход 184 обеспечивает соединение по текучей среде между источником текучей среды и внутренним пространством трубчатой боковой стенки 180. Как будет пояснено ниже, подающий вход 184 облегчает тем самым доставку потока текучей среды в корпус 30 (смотри фиг.2А).
Выпускной выход 76 детально показан на фиг.7А-7С. Выпуск 76 включает тело 200 канала, образующее ранее указанный канал 60. В одном варианте выполнения тело 200 канала включает первый сектор 202 и второй сектор 204. Первый сектор 202 проходит в основном в продольном направлении от передней поверхности 206, включающей в одном варианте выполнения частичный ободок 208. Частичный ободок 208 показан на фиг.7А и обеспечивает увеличенную поверхность, которая облегчает сборку с перегородкой 182 коллекторной крышки (смотри фиг.6А), например, с помощью сварки. Независимо от этого, передняя поверхность 206 имеет размеры и форму для размещения дистального сектора 104 кожуха корпуса сопел (смотри фиг.4А) для создания соединения по текучей среде между камерой 58 (смотри фиг.4А) и камерой 60.
Второй сектор 204 проходит от первого сектора 202 противоположно передней поверхности 206, задавая изгиб в диапазоне 70°-110°, например, приблизительно 90° в одном варианте выполнения. При такой конструкции выпускной выход 76 обеспечивает прохождение связанной выпускной трубки (не изображена) в желаемом направлении от выпускного выхода 76 и тем самым относительно корпуса 30 (смотри фиг.2А). Для этого в одном варианте выполнения второй сектор 204 образует окружной шип 210 вблизи его задней поверхности 212. Шип 210 предназначен для облегчения крепления выпускной трубки к выпускному выходу 76 с обеспечением поворота выпускной трубки вокруг шипа 210. В качестве альтернативного решения, выпускной выход 76 может включать различные другие структуры, которые обеспечивают крепление выпускной трубки, так что окружной шип 210 может быть исключен. В связи с этим и как показано на фиг.7С, в одном варианте выполнения второй сектор 204 образует канавку 214 вдоль своей задней стороны 216. Канавка 214 облегчает выпуск излишнего давления изнутри выпускного выхода 76/выпускной трубки во время использования. В качестве альтернативного решения, канавка 214 может быть исключена. Хотя первый и второй секторы 202, 204 были указаны как жестко соединенные, в альтернативных вариантах выполнения выпускной выход 76 выполнен так, что второй сектор 204 соединен с возможностью поворота с первым сектором 202. При такой конструкции пользователь может шарнирно поворачивать второй сектор 204 (и тем самым выпускную трубку, прикрепленную к нему) относительно первого сектора 202 (и тем самым остального корпуса 30) в желаемое пространственное положение.
Сборка корпуса 30 в соответствии с принципами данного изобретения приводится ниже со ссылками на фиг.8А и 8В. В этой связи, хотя компоненты 70-76 были описаны как собираемые в конкретном порядке, это не имеет никакого ограничительного значения. Как показано на фиг.8А, коллекторная крышка 74 собирается с корпусом 70 сопел. В частности, дистальный сектор 104 кожуха 90 корпуса 70 сопел располагается внутри и проходит через отверстие 192, задаваемое перегородкой 182 коллекторной крышки 74. Передняя сторона 186 боковой стенки 180 коллекторной крышки упирается в выступ 116 кожуха 90 корпуса сопел так, что задняя поверхность 114 кожуха 90 корпуса сопел и тем самым входные концы 52 сопел 50 находятся внутри внутренней зоны, заданной боковой стенкой коллекторной крышки. Затем коллекторная крышка 74 прикрепляется к корпусу 70 сопел, например, с помощью ультразвуковой сварки передней стороны 186 боковой стенки 180 коллекторной крышки к выступу 116 кожуха 90 корпуса сопел. После окончательной сборки кожух 90 корпуса сопел и боковая стенка 180 коллекторной крышки образуют в комбинации коллектор 56. В частности, сборка коллекторной крышки 74 с корпусом 70 сопел создает герметизацию по текучей среде вокруг коллектора 56, с созданием тем самым соединения по текучей среде между подающим выходом 184 и входным концом 52 каждого из сопел 50. То есть коллекторная крышка 74 проходит вокруг всего дистального сектора 104 кожуха 90 корпуса сопел, так что каждое из сопел 50 соединено по текучей среде с единственным коллектором 56, который в свою очередь соединен по текучей среде с подающим выходом 184.
Затем собирается выпускной выход 76 над дистальным сектором 104 кожуха 90 корпуса сопел, так что канал 60 соединяется по текучей среде с камерой 58. В одном варианте выполнения передняя поверхность 206 выпускного выхода тела 200 канала упирается и прикрепляется (например, приваривается) к перегородке 182 коллекторной крышки и/или к наружной поверхности дистального сектора 104 корпуса сопел с образованием тем самым герметизации по текучей среде.
Как показано на фиг.8В, сопрягающая пластина 72 собирается с корпусом 70 сопел. В частности, рама 140 сопрягающей пластины вкладывается внутрь отверстия 106 проксимального сектора 100 кожуха, при этом проксимальные трубчатые элементы 142а, 142b сопрягающей пластины 72 собираются и соединяются по текучей среде с соответствующим одним из дистальных трубчатых элементов 92а, 92b корпуса 70 сопел. Таким образом, после сборки сопрягающей пластины 72 с корпусом 70 сопел первые проксимальный и дистальный трубчатые элементы 142а, 92а задают в комбинации первую трубку 42а, а вторые проксимальные и дистальные трубчатые элементы 142b, 92b задают в комбинации вторую трубку 42b. В этой связи непроницаемая для текучей среды герметизация (например, отсутствие утечки текучей среды при давлении 3 фунт-силы на квадратный дюйм) создается между соответствующими трубчатыми элементами 142а/92а и 142b/92b, естественно посредством сварки сопрягающей пластины 72 с корпусом 70 сопел. Независимо от этого каждая из образованных таким образом трубок 42а, 42b образует соответствующие проходы 44а, 44b, которые оба соединены по текучей среде с камерой 58, которая в свою очередь соединена по текучей среде с каналом 60. Кроме того, по меньшей мере, два из сопел 50 (обозначены в целом) выступают внутрь и соединены по текучей среде с соответствующим одним из проходов 44а, 44b с осями D направления потока (смотри фиг.4С), заданными соответствующими соплами 50, пересекающимися или сталкивающимися друг с другом в одном варианте выполнения вблизи центральной оси С прохода 44а или 44b. При этом промежуточная и проксимальная зоны 154, 156 проксимальных трубчатых элементов 142а и 142b образуют результирующую трубку 42а или 42b, имеющую больший внутренний диаметр вблизи соответствующих выходных концов 54 сопел (т.е. вдоль первой части 158 (смотри фиг.4С)) по сравнению с внутренним диаметром выходного конца 54 (т.е. вдоль второй части 160 и проксимальной зоны 156). Этот увеличенный диаметр (и тем самым увеличенный объем) показан на фиг.8В в виде разгрузочной зоны 220 внутри каждой из трубок 42а, 42b.
Кроме того, между кожухом 90 корпуса сопел, рамой 140 промежуточной пластины и наружной поверхностью каждого из проксимальных и дистальных трубчатых элементов 142/92 создается расстояние или камера 222 сжатия (обозначена в целом). Камера 222 сжатия открыта по текучей среде у вырезов 166, 168 (скрыты на фиг.8 В, но показаны на фиг.5А) и соединена по текучей среде с выходом 96 мониторинга давления (смотри фиг.4С). Как будет пояснено ниже, давление внутри корпуса 30 вблизи стороны 36 пациента передается в камеру 222 сжатия. Камера 222 сжатия обеспечивает средство для подачи давления из отводов давления или вырезов 166, 168 (смотри фиг.5А) к выходу 96 мониторинга давления для измерения давления внутри корпуса 30. Как будет пояснено ниже, радиальные щели 162 задают места, из которых отбираются пробы давления в трубке 42а, 42b. Следует отметить, что поскольку радиальные щели 162 расположены у проксимального конца соответствующих трубок 42а, 42b (и тем самым возможно ближе к сопрягающему устройству пациента (не изображено)), и дополнительно поскольку вырезы 166, 168 находятся в непосредственной близости от радиальных щелей 162 (например, порядка 0,2 дюйма в одном варианте выполнения), то можно выполнять более точную оценку давления, подаваемого в действительности пациенту, по сравнению с обычными конфигурациями генератора nCPAP.
В одном варианте выполнения каждый из компонентов 70-76 корпуса отливается из аналогичного пластичного материала, подходящего для последующей сборки посредством сварки. Например, в одном варианте выполнения каждый из компонентов 70-76 корпуса отливается из поликарбоната, хотя пригодными являются также другие пластичные материалы, такие как акриловые смолы или акриловые сополимерные смолы, другие термопластичные материалы и т.д. В связи с этим крепление компонентов 70-76 друг к другу характеризуется непроницаемой для текучей среды герметизацией, при которой не происходит утечки при давлении 3 фунт-сила на квадратный дюйм. Например, можно использовать сварку (например, ультразвуковую сварку), клей и т.д. В качестве альтернативного решения, два или более компонентов 70-76 могут быть выполнены интегрально; например, в одном варианте выполнения корпус 30 может быть отлито или сформировано в виде единой интегральной части. Однако неожиданным образом было установлено, что посредством формирования компонентов 70-76 отдельно друг от друга можно обеспечивать жесткие допуски первичных признаков корпуса 30 как коллективного целого при одновременной минимизации его общего размера. Кроме того, в одном варианте выполнения, указанном выше, компоненты 70-76 собираются штабелированным образом. Все сопрягающие плоскости между смежными компонентами являются по существу перпендикулярными направлению потока текучей среды к пациенту во время использования. Таким образом, любые утечки, которые могут возникать между компонентами 70-76, открыты не к потоку текучей среды к пациенту, а к наружной поверхности корпуса 30. Это в свою очередь предотвращает возникновение утечек высокого давления к пациенту.
Собранный корпус 30 можно затем снабжать дополнительными компонентами с образованием устройства 22 nCPAP, как показано на фиг.8С. Например, трубка 320 подачи текучей среды соединяется по текучей среде на одном конце с подающим выходом 180, а на противоположном конце (не изображен) с источником текучей среды (не изображен), таким как источник сжатого газа (например, воздуха, кислорода и т.д.). Аналогичным образом, вентиляционная трубка 232 соединяется по текучей среде на одном конце с выходом 96 мониторинга давления, а на противоположном конце (не изображен) - с устройством мониторинга давления (не изображено). Как указывалось выше, выход 96 мониторинга давления открыт для давления текучей среды внутри корпуса 30, так что с помощью устройства мониторинга давления можно определять уровень давления, подаваемого пациенту через вентиляционную трубку 232. Наконец, выпускная трубка 34 собирается над телом 200 канала выпускного выхода и соединяется с ним по текучей среде. В одном варианте выполнения окружной шип 210 (смотри фиг.7А) обеспечивает запертое в продольном направлении крепление выпускной трубки 34 к выпускному выходу 76. В одном варианте выполнения выпускная трубка имеет гофрированную или гармошкообразную конфигурацию (например, гофрированная расширяемая и сжимаемая трубка), так что выпускную трубку 34 можно легко ориентировать (например, сгибать) желаемым образом без образования сужения в выпускной трубке 34. В другом варианте выполнения выпускная трубка 34 задает первичный гофрированный сектор 234, разгрузочный сектор 236 и передний конец 238, как показано на фиг.8С. Передний конец 238 предназначен для расположения над выпускным выходом 76 и закрепления на нем и поэтому не имеет гофрировки. Первичный гофрированный сектор 234 проходит вдоль большей части трубки 34 и выполнен структурно с возможностью растягивания и сжатия по желанию пользователя с сохранением растянутой или сжатой длины. И наоборот, хотя разгрузочный сектор 236 включает проходящие внутрь и наружу части стенки для легкого растягивания или сжимания, он имеет уменьшенную толщину стенки и является сильно гибким (по сравнению с гофрированным сектором 234). Это обеспечивает возможность для пользователя поворачивать выпускную трубку 34 относительно выпускного выхода 76, однако при этом выпускная трубка 34 остается запертой в продольном направлении в выпускном выходе 76. В качестве альтернативного решения, выпускная трубка 34 (а также трубка 230 подачи текучей среды и вентиляционная трубка 232) может принимать различные другие формы. Например, выпускная трубка 34 или все трубки 34, 230 и/или 232 могут быть выполнены из жесткого, но податливого материала, который пользователь может повторно изгибать в желаемую форму и который независимо сохраняет изогнутую форму. В качестве примера, длина каждой из трубок 34, 230 и 232 сокращена на фиг.8С для простоты иллюстрации.
Перед использованием системы 20 nCPAP (смотри фиг.1), сопрягающее устройство 32 пациента собирают с устройством 22 nCPAP и, в частности, с корпусом 30, как показано на фиг.9А и 9В. Сопрягающее устройство 32 пациента может принимать различные формы, подходящие для создания соединения по текучей среде с носовыми дыхательными путями пациента (не изображен). Таким образом, сопрягающее устройство 32 пациента может включать противоположную пару носовых выступов, как показано на чертежах. В качестве альтернативного решения, сопрягающее устройство 32 пациента может быть маской, создающей единственное соединение по текучей среде корпуса 30 с обоими носовыми дыхательными путями пациента. Независимо от этого, в одном варианте выполнения сопрягающее устройство 32 пациента включает основание 240, выполненное из упругого, податливого материала и предназначенное для взаимодействия с определенными признаками корпуса 30, как поясняется ниже.
Например, в одном варианте выполнения основание 240 образует пару просветов 242а, 242b, проходящих через толщину основания 240, а также канал 244, проходящий между просветами 242а, 242b. Канал 244 и просветы 242а, 242b открыты относительно дистальной поверхности 246 основания 240, при этом канал 244 имеет продольную длину, соответствующую продольной длине радиальной щели 162, связанной с каждой из трубок 42а, 42b корпуса 30. С учетом этого сборка сопрягающего устройства 32 пациента с корпусом 30 включает установку одной из соответствующих трубок 42а, 42b внутри одного из соответствующих проходов 242а, 242b. Кроме того, основание 240 располагается внутри проксимального сектора 100 кожуха 90 корпуса сопел, так что основание 240 фрикционно удерживается между кожухом 90 корпуса сопел и трубками 42а, 42b.
В этой связи, в одном варианте выполнения форма основания 240 соответствует форме проксимального сектора 100 кожуха 90 корпуса сопел. В одном предпочтительном варианте выполнения соответствующие формы являются несимметричными для обеспечения желаемой ориентации сопрягающего устройства 32 пациента относительно корпуса 30. Например, в одном варианте выполнения основание 240 и проксимальный сектор 100 кожуха 90 корпуса сопел включают пару дуговых или в целом изогнутых углов 250 и пару относительно явно «резких» углов 252, как показано на фиг.9С (т.е. изогнутые углы 250 имеют большой радиус кривизны по сравнению с резкими углами 252). При такой конфигурации сопрягающее устройство 32 пациента не может быть случайно собрано с корпусом 30 в ориентации, противоположной ориентации, показанной на фиг.9А. В качестве альтернативного решения, сопрягающее устройство 32 пациента может принимать различные другие формы, которые могут включать или не включать основание 240 несимметричной формы.
Независимо от этого, в одном варианте выполнения сопрягающее устройство 32 пациента предназначено для сохранения желаемого соединения по текучей среде между проксимальным сектором 100 корпуса 90 корпуса сопел и выходом 96 мониторинга давления. В частности, как показано на фиг.9С, сборка основания 240 с трубками 42а, 42b корпуса 30 выполняется так, что канал 244 открыт относительно радиальной щели 162, задаваемой каждой из трубок 42а, 42b. Таким образом, поток текучей среды внутри проходов 44а, 44b может проходить наружу из них через радиальные щели 162 и канал 244. Кроме того, поток текучей среды из канала 244 может проходить к и через отводы давления или вырезы 166, 168 (понятно, что лишь один вырез 168 показан в разрезе на фиг.9С; вырез 166 показан на фиг.5А), заданных сопрягающей пластиной 72. Вырезы 166, 168 в свою очередь открыты по текучей среде в камеру 222 сжатия, образованную между сопрягающей пластиной 72 и проксимальным сектором 100 кожуха 90 корпуса сопел. Таким образом, создается контур мониторинга давления текучей среды посредством соединения по текучей среде выхода 96 мониторинга давления (смотри фиг.9А) и проходов 44а, 44b через радиальные щели 162, канал 244, вырезы 166, 168 и камеру 222 сжатия. Для этого посредством расположения в одном варианте выполнения радиальных щелей 162 вдоль внутренней стороны соответствующей трубки 42а, 42b и очень близко к просветам 242а, 242b, которые находятся в непосредственном соединении по текучей среде с ноздрями пациента, контур мониторинга давления способен измерять давление, по существу идентичное давлению, действительно подаваемого пациенту (на расстоянии 0,2-0,3 см от давления, действительно подаваемого пациенту).
Следует отметить, что устройство 22 nCPAP и, в частности, корпус 30, согласно данному изобретению, можно использовать с различными конфигурациями сопрягающего устройства пациента, которые могут включать или не включать некоторые или все указанные выше признаки относительно сопрягающего устройства 32 пациента. Таким образом, сопрягающее устройство 32 пациента не имеет ограничивающего характера.
Ниже приводится описание работы устройства 22 nCPAP и, в частности, корпуса 30 в качестве части системы 20 nCPAP (смотри фиг.1) со ссылками на фиг.10А. Для простоты иллюстрации устройство 22 nCPAP показано без сопрягающего устройства 32 пациента (смотри фиг.9А). С учетом этого, устройство 22 nCPAP закрепляется на пациенте (не изображен). Хотя устройство 22 nCPAP, согласно данному изобретению, можно использовать для различных пациентов, устройство 22 nCPAP очень подходит для выполнения терапии СРАР для детей и новорожденных. Независимо от этого устройство 22 nCPAP устанавливается на пациенте с фиксацией с помощью ленты (не изображена) вокруг головы пациента с последующей фиксацией ленты на установочных элементах 98, предусмотренных на теле 30. Например, лента (ленты) закрепляются на теле 30 с помощью расположения ленты (лент) внутри зазоров 124а, 124b (один из которых показан на фиг.10А), при этом позиционирование корпуса 30 относительно ленты (лент) сохраняется с помощью зажима 122а, 122b (один из которых показан на фиг.10А).
1
2
После закрепления на пациенте текучая среда (например, воздух, кислород и т.д.) подается в корпус 30 через подающую трубку 230. В частности, текучая среда нагнетается в подающий вход 184, который в свою очередь направляет поток текучей среды в коллектор 56. Коллектор 56 обеспечивает соединение по текучей среде с входным концом 52 каждого из сопел 50 (обозначены в целом; показаны на фиг.10А как сопла 50а, 50b), так что подаваемая текучая среда нагнетается в сопла 50. Каждое из сопел 50 в свою очередь создает вторичный струйный поток текучей среды с низкой кинетической энергией внутри соответствующего прохода 44а, 44b (смотри фиг.2А). Например, на фиг.10А показан проход 44а, заданный трубкой 42а, вместе с соплами 50а, 50b. Первое сопло 50а создает первый вторичный струйный поток S низкой кинетической энергии внутри прохода 44а. Аналогичным образом, второе сопло 50b создает второй вторичный струйный поток S низкой кинетической энергии внутри прохода 44b. Используемое в данном описании выражение «низкая кинетическая энергия» используется в сравнении с кинетической энергией создаваемого соплом струйного потока в обычных nCPAP, включающих единственное сопло. В качестве примера для обеспечения непрерывного положительного давления в дыхательных путях 5 см водного столба, единственное сопло должно создавать струйный поток с кинетической энергией 10 мН в канале диаметром 0,2 дюйма. В противоположность этому, с помощью указанного варианта выполнения корпуса 30 для обеспечения непрерывного положительного давления в дыхательных путях 5 см водного столба, каждое из сопел 50а, 50b должно создавать струйный поток с кинетической энергией 5 мН.
1
1
2
2
1
2
1
2
Как показано на фиг.4С, первый вторичный струйный поток S выходит из первого сопла 50а в направлении оси D потока, в то время как второй вторичный струйный поток S выходит в направлении оси D потока. За счет указанной выше ориентации сопел 50а, 50b относительно центральной оси С прохода 44а вторичные струйные потоки S, S пересекаются и сталкиваются друг с другом приблизительно у центральной оси С, создавая первичный струйный поток или струйный насос Р. В действительности вторичные струйные потоки S, S затем объединяются друг с другом с образованием или генерированием стабильного, имеющего более высокую кинетическую энергию струйного насоса, проходящего в направлении к пациенту (т.е. стороне 36 пациента корпуса 30). Таким образом, струйный насос служит в качестве источника положительного давления в дыхательных путях низкой кинетической энергии для пациента (т.е. кинетическая энергия струйного насоса преобразуется в давление).
1
2
1
2
Во время периодов, в которых пациент вдыхает (фаза вдоха), первичный струйный поток Р легко проходит к носовым дыхательным путям пациента через проход 44а (и проход 44b). Поскольку точка сопряжения между вторичными струйными потоками S, S находится у или около проксимальной зоны 156 уменьшенного диаметра прохода 44а, то любые завихрения (т.е. вихревой поток текучей среды), создаваемые за счет столкновения струйных потоков S, S, являются незначительными и легко ограничиваются внутри прохода 44а. Таким образом, во время фазы вдоха непрерывное положительное давление в дыхательных путях создается внутри проходов 44а, 44b и подается по ним к пациенту. Кроме того, за счет приблизительного центрирования первичного струйного потока Р внутри соответствующего прохода 44а, 44b и обеспечения ближней зоны 156 уменьшенного диаметра создается эффект Вентури, который облегчает увлечение дополнительного газа в поток воздуха к пациенту для обеспечения потребности пациента в дыхании. В других вариантах выполнения корпус 30 выполнен так, что диаметр, по меньшей мере, одного из сопел 50а, 50b можно изменять. Например, внутри сопла 50а или 50b может быть расположен сердечник или штифт так, что пользователь может перемещать штифт к или от выходного конца 54, изменяя тем самым эффективный диаметр выходного конца 54. Это, в свою очередь, позволяет пользователю изменять расход относительно СРАР для лучшего удовлетворения потребности пациента в дыхании.
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
P
1
2
Работа устройства 22 nCPAP во время периодов выдоха (фазы выдоха) пациента (не изображен) показана на фиг.10 В. В качестве точки отсчета расход текучей среды, поставляемой корпусом 30, является постоянным и не изменяется ни в фазе вдоха, ни в фазе выдоха. Таким образом, в соответствии с указанным выше, первый и второй вторичные струйные потоки S, S продолжают создаваться соплами 50а, 50b, соответственно, и направлены в соответствующий проход 44а, приближаясь к центральной оси С. Однако во время фазы выдоха воздух, выдыхаемый пациентом, входит в проход 44а, протекая в направлении, обозначенном стрелкой Ер на фиг.10В. Выдыхаемый поток Ер воздуха по существу одновременно взаимодействует, или разрушает, первичный струйный поток Р (смотри фиг.10А), а также вторичные струйные потоки S, S. Разрушение вторичных струйных потоков S, S приводит к тому, что вторичные струйные потоки S, S больше не объединяются с образованием первичного струйного потока Р. Поскольку вторичные струйные потоки S, S имеют низкую кинетическую энергию и совместно обеспечивают большую площадь поверхности (по сравнению с единственным струйным потоком высокой кинетической энергии), то выдыхаемый воздух Ер легко обеспечивает желаемое разрушение струйного потока. Как показано на фиг.10В, разрушенные вторичные струйные потоки S, S расщепляются и оказывают минимальное сопротивление потоку Ер выдыхаемого воздуха. Затем вторичные струйные потоки S, S складываются назад вместе с потоком Ер выдыхаемого воздуха. В результате, как показано на фиг.10С, выдыхаемый воздух E, а также отклоненный поток N, N воздуха сопел легко проходит через проход 44а, через камеру 58 и канал 58 и выпускается из корпуса 30 через выпускную трубку 34. Поток текучей среды в фазе выдоха показан стрелками на фиг.10С.
1
2
1
2
1
2
1
2
P
Разрушение потока воздуха можно характеризовать вторичными струйными потоками S, S, преобразуемыми в или образующими большие струеобразные завихрения (показаны схематично на фиг.10В для вторичных струйных потоков S, S и обозначены позицией V). В альтернативных вариантах выполнения образование струеобразных завихрений можно дополнительно вызывать посредством расположения/ориентации сопел 50а, 50b так, что вторичные струйные потоки S, S сталкиваются друг с другом в точке, смещенной от центральной оси С. В любом случае создаваемые завихрения V рассеиваются от центральной оси С в разгрузочную зону 220. В результате струеобразные завихрения V предотвращают (или не вызывают) образование разделения потока в выдыхаемом потоке воздуха. Указанный выше изгиб (или «переворот») в направлении потока из сопел 50а, 50b может быть усилен за счет эффекта Коанда, вызванного стенкой разгрузочной зоны 220. Независимо от этого сопротивление выдыхаемому воздуху Ер со стороны первичного струйного потока Р и вторичных струйных потоков S, S является минимальным вдоль разгрузочной зоны 220, что эффективно увеличивает гидравлический диаметр пути прохождения потока выдыхаемого воздуха E.
1
2
Признаки сталкивания струйных потоков и разрушения струйных потоков в корпусе 30 отражены на фотографиях фиг.11А-12В. В частности, на фиг.11А и 12А показан в продольном разрезе поток текучей среды внутри контура текучей среды, образованного корпусом, согласно данному изобретению. В качестве исходной точки, на фотографиях фиг.11А и 12А показана часть трубки 300 (подобной трубке 42а или 42b на фиг.2А), образующей проход (подобный проходу 44а или 44b на фиг.2А), проходящий от проксимальной стороны 304 к дистальной стороне 306. Кроме того, пара сопел 308а, 308b (подобных соплам 50а, 50b на фиг.2А) соединены по текучей среде с проходом и каждое генерирует вторичный струйный поток S, S (обозначен в целом) низкой кинетической энергии внутри трубки 300.
1
2
1
2
С учетом этого, на фиг.11А показана рабочая фаза вдоха, за счет чего вторичные струйные потоки S, S сталкиваются друг с другом внутри трубки 300, объединяясь с образованием первичного струйного потока Р. Как указывалось выше, первичный струйный поток Р направлен к проксимальной стороне 304 (и тем самым к пациенту (не изображен)), и его кинетическая энергия преобразуется в давление. Как показано на фиг.11В, это приводит к образованию потока воздуха с показанным на фотографии поперечным сечением внутри трубки 300 вблизи сопел 308а, 308b во время фазы вдоха, при этом вторичные струйные потоки S, S могут создавать завихрения V потока воздуха; однако эти завихрения V являются относительно незначительными или несущественными и не проходят к внутренней поверхности трубки 300 и не взаимодействуют с ней.
P
1
2
1
2
1
2
1
2
И наоборот, во время фазы выдоха, как показано на фиг.12А, выдыхаемый воздух от пациента (обозначенный в целом позицией E) легко разрушает вторичные струйные потоки S, S низкой кинетической энергии. Следует отметить, что первичный струйный поток Р (смотри фиг.11А) не появляется на фиг.12А, поскольку разрушение вторичных струйных потоков S, S предотвращает объединение вторичных струйных потоков S, S в единый когерентный первичный струйный поток Р. На фиг.12 В показаны завихрения V (вихревые потоки), создаваемые за счет разрушения вторичных струйных потоков S, S. Струеобразные завихрения V расширяются или рассеиваются внутри трубки 300.
Следует отметить, что струйный поток текучей среды, создаваемый соплами 308, легко разрушается имеющим низкую кинетическую энергию/давление выдыхаемым воздухом пациента. Таким образом, в явном контрасте с предыдущими устройствами nCPAP, включающими единственный струйный поток в соединении с технологией переворота текучей среды во время выдоха пациента, устройство nCPAP, в частности корпус, согласно данному изобретению, характеризуется уменьшенной работой дыхания пациента. Это особенно важно для пациентов с уменьшенной пропускной способностью легких, таких как дети или новорожденные. Кроме того, посредством комбинирования нескольких сопел/струйных потоков внутри единственного прохода можно уменьшать выходной диаметр сопел и тем самым габаритный размер устройства. Поскольку во время нормальной работы несколько сопел создают струйные потоки низкой кинетической энергии, то слышимый шум, создаваемый устройством nCPAP, согласно данному изобретению, уменьшается по сравнению с обычными генераторами nCPAP изменяемого потока, основанные на единственном сопле и струйном потоке с более высокой кинетической энергией.
Хотя данное изобретение было описано применительно к предпочтительным вариантам выполнения, для специалистов в данной области техники понятно, что возможны изменения по форме и в деталях без отхода от идеи и объема данного изобретения.