СИСТЕМА С ПОПЛАВКОВЫМ КЛАПАНОМ ДЛЯ СИСТЕМЫ РЕСПИРАТОРНОГО УВЛАЖНЕНИЯ
SYSTEM WITH FLOAT VALVE FOR RESPIRATORY HUMIDIFICATION SYSTEM

Предшествующий уровень техники
Системы респираторного увлажнения используют для предоставления пациенту респираторной терапии. В общем система содержит вентилятор, увлажнитель и контур пациента. Вентилятор подает газы в камеру увлажнения, соединенную с увлажнителем. Вода внутри камеры увлажнения нагревается увлажнителем, что создает водяной пар, который увлажняет газы внутри камеры. Из камеры увлажненные газы затем поступают пациенту через контур пациента. Камеры увлажнения могут использовать механизм управления текучей средой с целью предотвращения непосредственного перехода жидкости к пациенту, поскольку данная ситуация может оказаться весьма опасной для пациента.
Используемый в настоящее время механизм управления текучей средой включает в себя один или более клапанов, которые включаются под действием уровня жидкости в камере. Одноклапанные камеры могут быть подвержены неисправностям в случае поломки клапана. В результате некоторые камеры используют двойной клапанный механизм, имеющий основной клапан и дополнительный клапан, который работает для того, чтобы не дать жидкости пройти в камеру в случае поломки основного клапана. Каждый клапан установлен соосно, за счет чего необходимо расположение внутреннего клапана внутри наружного клапана. Для данного расположения требуется большая изолированная область для наружного клапана, а также относительно большое усилие для герметизации наружного клапана. Вследствие большой изолированной области и большого усилия, требующегося для закрытия наружного клапана, может произойти поломка клапана.
Сущность изобретения
В одном аспекте концепции, представленной в данной заявке, раскрыта система плавающего клапана для регулирования количества жидкости в камере, которая включает в себя первое клапанное седло и второе клапанное седло. Первое клапанное седло выполнено с возможностью приема текучей среды снаружи камеры в первом направлении. Второе клапанное седло отделено промежутком от первого клапанного седла во втором направлении, которое отличается от первого направления. Первый и второй приводящие в движение элементы предоставлены для избирательного открывания и закрывания первого клапанного седла и второго клапанного седла соответственно. Первый поплавок соединен с первым приводящим в движение элементом таким образом, чтобы закрывать первое клапанное седло при достижении текучей средой в камере первого предварительно заданного уровня, а второй поплавок соединен со вторым приводящим в движение элементом таким образом, чтобы закрывать второе клапанное седло при достижении текучей средой в камере второго предварительно заданного уровня, который отличается от первого предварительно заданного уровня.
В еще одном аспекте описана камера для применения в системе респираторного увлажнения. Камера содержит клапанный узел, имеющий первое клапанное седло, выполненное с возможностью приема текучей среды снаружи камеры в первом направлении через впускное отверстие клапанного узла. Кроме того, клапанный узел содержит второе клапанное седло, отделенное промежутком от первого клапанного седла во втором направлении, которое отличается от первого направления. Второе клапанное седло соединено с возможностью передачи текучей среды с первым клапанным седлом и выполнено с возможностью перемещения текучей среды в камеру. Первый приводящий в движение элемент выполнен с возможностью избирательно открывать и закрывать первое клапанное седло, при этом второй приводящий в движение элемент отделен промежутком от первого приводящего в движение элемента во втором направлении. Второй приводящий в движение элемент выполнен с возможностью избирательно открывать и закрывать второе клапанное седло. Первый поплавок соединен с первым приводящим в движение элементом таким образом, чтобы закрывать первое клапанное седло при достижении текучей средой в камере первого предварительно заданного уровня, а второй поплавок соединен со вторым приводящим в движение элементом таким образом, чтобы закрывать второе клапанное седло при достижении текучей средой в камере второго предварительно заданного уровня, который отличается от первого предварительно заданного уровня.
В еще одном аспекте раскрыт способ регулирования уровня жидкости в камере. Способ включает предоставление клапанного узла в камере для приема жидкости снаружи камеры. Клапанный узел содержит опорную конструкцию, удерживающий элемент, имеющий первое клапанное седло и второе клапанное седло, расположенные в нем, и перегородку, расположенную между опорной конструкцией и удерживающим элементом. Первый поплавок и второй поплавок соединены с опорной конструкцией, при этом текучая среда переносится в первое клапанное седло в первом направлении. Затем текучая среда перемещается через трубку для текучей среды во втором направлении, отличающемся от первого направления. перегородка вжимается в первое клапанное седло, используя первый поплавок при достижении жидкостью в камере первого предварительно заданного уровня, и перегородка вжимается во второе клапанное седло, используя второй поплавок при достижении жидкостью в камере второго предварительно заданного уровня, который отличается от первого предварительно заданного уровня.
Краткое описание чертежей
Сопровождающие чертежи включены, чтобы обеспечить дополнительное понимание вариантов осуществления, и составляют часть данного описания. Чертежи иллюстрируют варианты осуществления и вместе с описанием служат для объяснения принципов вариантов осуществления. Другие варианты осуществления и множество предполагаемых преимуществ вариантов осуществления будут легко учтены, поскольку они станут более понятными за счет ссылки на следующее подробное описание. Элементы чертежей не обязательно изображены в масштабе друг относительно друга. Одинаковые ссылочные номера обозначают соответствующие аналогичные детали.
Фиг.1 представляет собой схематичное изображение системы респираторного увлажнения.
Фиг.2 представляет собой изометрическое изображение камеры увлажнения.
Фиг.3 представляет собой изображение в разобранном виде камеры увлажнения на фиг.2.
Фиг.4 представляет собой вид в разрезе камеры увлажнения на фиг.2.
Фиг.5 представляет собой увеличенное изображение клапанного узла, проиллюстрированного на фиг.4.
Подробное описание
В следующем подробном описании сделана ссылка на сопровождающие чертежи, которые образуют его часть и на которых в качестве иллюстрации показаны конкретные варианты осуществления, в которых изобретение может быть реализовано на практике. В связи с этим задающая направление терминология, например «верх», «низ», «перед», «зад», «передний», «задний» и т.д., используется со ссылкой на ориентацию описываемой фигуры (фигур). Вследствие того, что составные части вариантов осуществления могут быть расположены с множеством различных ориентации, задающая направление терминология используется с целью иллюстрирования и никоим образом не является ограничивающей. Следует понимать, что без выхода за пределы объема правовых притязаний представленного изобретения могут быть использованы другие варианты осуществления и могут быть сделаны структурные и логические изменения. Вследствие этого следующее подробное описание не должно восприниматься в смысле ограничения, а объем правовых притязаний представленного изобретения ограничен приложенной формулой изобретения. Следует понимать, что признаки различных иллюстративных вариантов осуществления, описанных в данной заявке, могут быть объединены друг с другом, если специально не отмечено иное.
Фиг.1 представляет собой схематичное изображение системы 10 респираторного увлажнения, содержащей вентилятор 12, увлажнитель 14, имеющий камеру 16 увлажнения и контур 18 пациента. Следует отметить, что система 10 представляет собой одну иллюстративную окружающую обстановку для концепций, представленных в данном описании. В других вариантах осуществления система 10 может включать дополнительные составные части или иметь удаленными одну или более составных частей. Например, одной другой иллюстративной окружающей обстановкой является система положительного непрерывного давления в дыхательных путях (СРАР). Вентилятор 12 подает газы в камеру 16 увлажнения через первичную трубку 20. Увлажнитель 14 нагревает и испаряет воду внутри камеры 16. Испаренная вода увлажняет газ из вентилятора 12, который затем выходит в контур 18 пациента. Контур 18 пациента содержит инспираторную трубку (или патрубок) 22, y-образный соединитель 24 и экспираторную трубку (или патрубок) 26. В других вариантах осуществления, например, система СРАР, y-образный соединитель 24 и патрубок 26 могут быть исключены.
Инспираторная трубка 22 передает увлажненные газы из камеры 16 пациенту через y-образный соединитель 24. Y-образный соединитель 24 может быть избирательно соединен с интерфейсом пациента, таким как эндотрахеальная трубка. Также могут быть использованы другие интерфейсы пациента, например маски, назальные канюли и т.д. После вдыхания увлажненных газов, переносимых из камеры 16, пациент может выдохнуть, передавая выдыхаемые газы через экспираторную трубку 26 назад в вентилятор 12. В одном варианте осуществления инспираторная трубка 22 и экспираторная трубка 26 могут нагреваться спиральным проводом, который описан в одновременно находящейся на рассмотрении Заявке США с серийным номером 12/616395, озаглавленной «Трубка с подогревом для Респираторного Увлажнения», поданной на одну дату с настоящей заявкой, содержимое которой включено в данную заявку во всей своей полноте. Жидкость может подаваться в камеру 16 из источника 28 текучей среды, который в одном варианте осуществления представляет собой мешок с жидкостью (например, водой), соединенный с камерой 16 с возможностью передачи текучей среды. Как обсуждается ниже, камера 16 содержит систему с поплавковым клапаном для регулирования количества жидкости, вытекающей из источника 28 в камеру 16, и, в частности, количество жидкости в камере 16.
С дополнительной ссылкой на фиг.2-4, камера 16 увлажнения содержит корпус 40, соединенный с базовой пластиной 42. Между корпусом 40 и базовой пластиной 42 расположена прокладка 44, которая выполнена с возможностью предоставления водонепроницаемого уплотнения между корпусом 40 и базовой пластиной 42. Корпус 40 дополнительно содержит впускное отверстие 46 для газа, выполненное с возможностью соединения с трубкой 20, и выпускное отверстие 48 для газа с целью соединения с трубкой 22 и переноса увлажненного газа в трубку 22. Во время работы газ течет в камеру 16 из вентилятора 12 через впускное отверстие 46 для газа. Увлажнитель 14 (фиг.1) подает тепло на базовую пластину 42, которое испаряет жидкость в камере 16. Исходя из этого газ внутри камеры 16 увлажняется и поступает в контур 18 пациента через выпускное отверстие 48 для газа.
Система 50 с поплавковым клапаном расположена внутри корпуса 40 для регулирования количества текучей среды внутри камеры 16. В частности, система 50 с поплавковым клапаном содержит нижний поплавок 52, верхний поплавок 54 и клапанный узел 56. Нижний поплавок 52 соединен с клапанным узлом 56 через первый приводящий в движение элемент 58, тогда как верхний поплавок 54 соединен с клапанным узлом 56 через второй приводящий в движение элемент 60. Первый приводящий в движение элемент 58 и второй приводящий в движение элемент 60 отделены промежутком друг от друга в горизонтальном направлении. Нижний поплавок 52 взаимодействует с клапанным узлом 56 для предотвращения поступления текучей среды в камеру 16, когда уровень жидкости в камере 16 достигает первого предварительно заданного уровня. В свою очередь, верхний поплавок 54 взаимодействует с клапанным узлом 56 для предотвращения поступления текучей среды в камеру 16, когда уровень жидкости в камере 16 достигает второго предварительно заданного уровня. Таким образом, нижний поплавок 52 и верхний поплавок 54 действуют независимо с избирательной герметизацией деталей клапанного узла 56 так, чтобы предотвратить поступление дополнительной текучей среды в камеру 16. В одном варианте осуществления, второй предварительно заданный уровень больше, чем первый предварительно заданный уровень. В дополнительном варианте осуществления первый предварительно заданный уровень больше, чем второй предварительно заданный уровень.
Клапанный узел 56 содержит удерживающий элемент 62, опорную конструкцию 64 и перегородку 66, расположенную между удерживающим элементом 62 и опорной конструкцией 64. Как нижний поплавок 52, так и верхний поплавок 54 шарнирно соединены с опорной конструкцией 64. Из гибкого материала (например, силикона) образована перегородка 66, выполненная с возможностью плотно садиться на удерживающий элемент 62. По мере поднимания жидкости внутри корпуса 40 нижний поплавок 52 толкает приводящий в движение элемент 58 в перегородку 66 и в направлении удерживающего элемента 62. Аналогичным образом, верхний поплавок 54 толкает приводящий в движение элемент 60 в перегородку 66 в направлении удерживающего элемента 62. Как обсуждается более подробно ниже, жидкость поступает в корпус 40 через патрубок 70, который соединен с возможностью передачи текучей среды с удерживающим элементом 62. Из удерживающего элемента 62 жидкость течет в камеру 16 до тех пор, пока нижний поплавок 52 или верхний поплавок 54 действуют с предотвращением поступления жидкости в камеру 16.
При необходимости, во время транспортировки камеры 16 увлажнения может быть предоставлен фиксирующий узел 72 с тем, чтобы удерживать патрубок 70, а также нижний поплавок 52 и верхний поплавок 54 напротив базовой пластины 42. Фиксирующий узел 72 может также защищать камеру 16 от попадания мусора и/или других загрязняющих элементов через впускное отверстие 46 для газа и/или выпускное отверстие 48 для газа. Фиксирующий узел 72 извлекают из камеры 16 и удаляют перед работой камеры 16.
Как обсуждалось со ссылкой на фиг.5, при поступлении текучей среды в камеру 16 внутри клапанного узла 56 создан многонаправленный канал 78 для текучей среды. Канал 78 содержит первый вертикальный сегмент 79, в котором вода поступает в корпус 40 через впускное отверстие 80 для воды, соединенное с патрубком 70. Впускное отверстие 80 соединено с возможностью передачи текучей среды с удерживающим элементом 62, который перемещает воду в трубку 82 клапана между нижним участком удерживающего элемента 62 и верхним участком перегородки 66. Между удерживающим элементом 62 и трубкой 82 клапана расположено клапанное седло 84. Исполнительная штанга 58 выполнена с возможностью, при поднимании нижнего поплавка 52 с уровнем жидкости в камере 16, толкать перегородку 66 в клапанное седло 84, предотвращая поступление в камеру 16 дополнительной воды. Нижний поплавок 52 может быть расположен таким образом, чтобы закупоривать клапанное седло 84 при достижении текучей средой в камере 16 первого предварительно заданного уровня. Если клапанное седло 84 остается открытым, то текучая среда проходит через трубку 82 клапана во второе клапанное седло 86 через второй, горизонтальный сегмент 87 канала 78. Второй сегмент 87 перемещает текучую среду в направлении (например, перпендикулярном), которое отличается от направления первого сегмента 79. Исполнительная штанга 60 выполнена с возможностью, при поднимании верхнего поплавка 54 с уровнем жидкости в камере 16, толкать перегородку 66 в клапанное седло 86 предотвращая поступление в камеру 16 дополнительной жидкости. Канал 78 дополнительно содержит третий, вертикальный сегмент 89, перемещающий текучую среду из трубки 82 через клапанное седло 86. Третий сегмент 89 находится по существу в противоположном направлении от первого сегмента 79. В одном варианте осуществления клапанное седло 84 и клапанное седло 86 имеют по существу одинаковый размер. После прохождения через клапанное седло 86 жидкость в конце концов поступает в камеру 16.
При поступлении в камеру 16 уровень жидкости будет подниматься, вызывая поднимание поплавка 52 с уровнем. Исполнительная штанга 58, соединенная с поплавком 52, будет толкать перегородку 66 в клапанное седло 84, предотвращая таким образом поступление жидкости в камеру 16 через впускное отверстие 80. В случае если уплотнение между перегородкой 66 и клапанным седлом 84 нарушается, жидкость будет продолжать поступать в камеру 16 до тех пор, пока верхний поплавок 54 не поднимется, прижимая перегородку 66 к клапанному седлу 86. В любом случае канал 78 для текучей среды является по существу «и»-образным, перемещая текучую среду, поступающую во впускное отверстие 80, в камеру 16 таким образом, чтобы предоставлять небольшие уплотняющие области для клапанных седел 84 и 86, снижая посредством этого риск протечек, возникающих в клапанном узле 56.
В итоге система 50 с поплавковым клапаном посредством применения как нижнего поплавка 52, так и верхнего поплавка 54 обеспечивает резервный механизм безопасности для предотвращения слишком высокого поднятия уровня текучей среды внутри камеры 16. Таким образом, если один составной элемент в системе 50 с поплавковым клапаном выходит из строя, для предотвращения поступления дополнительной текучей среды в камеру 16 может быть использован другой составной элемент. Например, если один из поплавков 52, 54 выходит из строя, другой поплавок будет действовать, предотвращая поступление текучей среды в камеру.
Несмотря на то, что в данной заявке были проиллюстрированы и описаны конкретные варианты осуществления, специалистам в данной области должно быть понятно, что для конкретных показанных и описанных вариантов осуществления множество альтернативных и/или эквивалентных способов осуществления может быть использовано без выхода за пределы объема правовых притязаний представленного изобретения. Предполагается, что данная заявка охватывает любые модификации или варианты конкретных примеров осуществления, обсуждавшихся в данном описании. Вследствие этого предполагается, что данное изобретение должно быть ограничено только формулой изобретения и ее эквивалентами.
Приведенное выше описание раскрывает по меньшей мере следующие принципы изобретения.
Принцип 1. Система с поплавковым клапаном для регулирования количества жидкости в камере, содержащая:
первое клапанное седло, выполненное с возможностью приема текучей среды снаружи камеры в первом направлении через впускное отверстие;
второе клапанное седло, отделенное промежутком от первого клапанного седла во втором направлении, при этом второе клапанное седло соединено с возможностью передачи текучей среды с первым клапанным седлом и выполнено с возможностью приема текучей среды из первого клапанного седла;
первый приводящий в движение элемент, выполненный с возможностью избирательно открывать и закрывать первое клапанное седло;
второй приводящий в движение элемент, отделенный промежутком от первого приводящего в движение элемента во втором направлении, при этом второй приводящий в движение элемент выполнен с возможностью избирательно открывать и закрывать второе клапанное седло;
первый поплавок, соединенный с первым приводящим в движение элементом таким образом, чтобы закрывать первое клапанное седло при достижении текучей средой в камере первого предварительно заданного уровня; и
второй поплавок, соединенный со вторым приводящим в движение элементом таким образом, чтобы закрывать второе клапанное седло при достижении текучей средой в камере второго предварительно заданного уровня.
Принцип 2. Система по принципу п.1, в которой впускное отверстие камеры находится сверху камеры, а первое направление является по существу вертикальным.
Принцип 3. Система по принципу п.2, в которой второе направление по существу перпендикулярно первому направлению.
Принцип 4. Система по принципу п.1, в которой первое клапанное седло и второе клапанное седло имеют по существу одинаковый размер.
Принцип 5. Система по принципу п.1, в которой первый приводящий в движение элемент и второй приводящий в движение элемент работают независимо.
Принцип 6. Система по принципу п.1, дополнительно содержащая выпускное отверстие, перемещающее текучую среду из второго клапанного седла в камеру в третьем направлении, которое по существу противоположно первому направлению.
Принцип 7. Система по принципу п.1, дополнительно содержащая:
трубку для текучей среды, проходящую между первым клапанным седлом и вторым клапанным седлом и выполненную с возможностью перемещения текучей среды из первого клапанного седла во второе клапанное седло во втором направлении.
Принцип 8. Система по принципу п.7, в которой трубка для текучей среды образована из гибкой перегородки, проходящей между первым клапанным седлом и вторым клапанным седлом, при этом перегородка выполнена с возможностью отклонения при срабатывании первого приводящего в движение элемента и второго приводящего в движение элемента.
Принцип 9. Камера для использования в системе респираторного увлажнения, содержащая:
клапанный узел, содержащий:
первое клапанное седло, выполненное с возможностью приема текучей среды снаружи камеры в первом направлении через впускное отверстие клапанного узла;
второе клапанное седло, отделенное промежутком от первого клапанного седла во втором направлении, при этом второе клапанное седло соединено с возможностью передачи текучей среды с первым клапанным седлом и выполнено с возможностью перемещения текучей среды в камеру;
при этом первый приводящий в движение элемент выполнен с возможностью избирательно открывать и закрывать первое клапанное седло;
второй приводящий в движение элемент, отделенный промежутком от первого приводящего в движение элемента во втором направлении, при этом второй приводящий в движение элемент выполнен с возможностью избирательно открывать и закрывать второе клапанное седло;
первый поплавок, соединенный с первым приводящим в движение элементом таким образом, чтобы закрывать первое клапанное седло при достижении текучей средой в камере первого предварительно заданного уровня; и
второй поплавок, соединенный со вторым приводящим в движение элементом таким образом, чтобы закрывать второе клапанное седло при достижении текучей средой в камере второго предварительно заданного уровня.
Принцип 10. Камера по принципу п.9, в которой первое направление является по существу вертикальным.
Принцип 11. Камера по принципу п.10, в которой второе направление по существу перпендикулярно первому направлению.
Принцип 12. Камера по принципу п.9, в которой первое клапанное седло и второе клапанное седло имеют по существу одинаковый размер.
Принцип 13. Камера по принципу п.9, в которой первый приводящий в движение элемент и второй приводящий в движение элемент работают независимо.
Принцип 14. Камера по принципу п.9, дополнительно содержащая выпускное отверстие, перемещающее текучую среду из второго клапанного седла в камеру в третьем направлении, которое по существу противоположно первому направлению.
Принцип 15. Камера по принципу п.9, дополнительно содержащая:
трубку для текучей среды, проходящую между первым клапанным седлом и вторым клапанным седлом и выполненную с возможностью перемещения текучей среды из первого клапанного седла во второе клапанное седло во втором направлении.
Принцип 16. Камера по принципу п.9, в которой трубка для текучей среды образована из гибкой перегородки, проходящей между первым клапанным седлом и вторым клапанным седлом, при этом перегородка выполнена с возможностью отклонения при срабатывании первого приводящего в движение элемента и второго приводящего в движение элемента.
Принцип 17. Способ регулирования уровня жидкости в камере, включающий:
предоставление клапанного узла в камере для приема жидкости снаружи камеры, при этом клапанный узел содержит опорную конструкцию, удерживающий элемент, имеющий первое клапанное седло и второе клапанное седло, расположенные в нем, и перегородку, расположенную между опорной конструкцией и удерживающим элементом;
соединение первого поплавка и второго поплавка с опорной конструкцией;
перемещение текучей среды через первое клапанное седло в первом направлении;
перемещение текучей среды через трубку для текучей среды во втором направлении;
прижимание перегородки к первому клапанному седлу, используя первый поплавок при достижении жидкостью в камере первого предварительно заданного уровня; и
прижимание перегородки ко второму клапанному седлу, используя второй поплавок при достижении жидкостью в камере второго предварительно заданного уровня.
Принцип 18. Способ по принципу п.17, дополнительно включающий:
перемещение текучей среды через второе клапанное седло в третьем направлении, отличающемся от первого направления и второго направления.
Принцип 19. Способ по принципу п.18, в котором первое направление и второе направление являются по существу вертикальными, а второе направление является по существу горизонтальным.
Принцип 20. Способ по принципу п.17, дополнительно включающий:
соединение первого приводящего в движение элемента между первым поплавком и опорной конструкцией, при этом первый приводящий в движение элемент выполнен с возможностью прижимать перегородку к первому клапанному седлу; и
соединение второго приводящего в движение элемента между вторым поплавком и опорной конструкцией, при этом второй приводящий в движение элемент выполнен с возможностью прижимать перегородку ко второму клапанному седлу.