УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВНУТРИГЛАЗНОГО ВВЕДЕНИЯ ГАЗА
APPARATUS FOR INTRAOCULAR GAS INJECTION

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Раскрытые в данном документе изобретения в целом относятся к устройствам и способам введения газов в глаз животного.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002] Хирургические процедуры могут потребовать введения газов или других текучих сред в целевую область для лечения определенных травм, нарушений и заболеваний. При лечении глазных заболеваний, таких как макулярные разрывы, разрывы и отслоения сетчатки, часть хирургической процедуры может включать введение газов или других текучих сред в глаз.
[0003] Например, отслоение сетчатки - это заболевание глаз, предусматривающее отделение сетчатки от пигментного эпителия сетчатки (RPE), ткани, которая удерживает сетчатку на месте. Отслоение сетчатки может происходить из-за разрыва сетчатки, натяжения сетчатки или воспаления, которое позволяет текучей среде накапливаться в субретинальном пространстве, что приводит к тому, что сетчатка начинает отделяться от поддерживающей ткани RPE. Это заболевание также может возникать из-за заднего отслоения стекловидного тела (PVD), пролиферативной диабетической ретинопатии (PDR), травмы или неоваскуляризации фиброзной или сосудистой ткани, вызывающей отслоение сетчатки от RPE. Такое состояние, если его не лечить немедленно, может привести к частичной потере зрения и потенциально даже к слепоте.
[0004] Подходы к лечению неосложненного отслоения сетчатки могут включать нехирургические методы, такие как пневматическая ретинопексия, лазерная фотокоагуляция или криопексия. Более сложные отслоения сетчатки требуют хирургического вмешательства. Из-за риска инфицирования, которое потенциально может вызвать слепоту, такие операции проводятся в стерильных условиях, чтобы значительно снизить вероятность заражения. Хирургические способы включают витрэктомию, то есть удаление стекловидного тела; рассечение и удаление оболочек при тракционной отслойке сетчатки; фотокоагуляцию или криопексию в случае дополнительных разрывов сетчатки. После такой хирургической процедуры может использоваться внутриглазная газовая тампонада, чтобы удерживать ткань сетчатки в контакте с RPE, что позволяет сетчатке оставаться прикрепленной во время процесса заживления после хирургической процедуры.
6
2
6
3
8
[0005] Поскольку внутриглазное давление должно поддерживаться относительно постоянным во время процесса заживления, обычно выбирается газ, который расширяется при постоянном давлении (изобарный процесс). Таким образом, внутриглазная газовая тампонада может представлять собой газовый пузырек воздуха, смешанного с расширяющимся газом, таким как гексафторид серы (SF), гексафторэтан (CF) или октафторпропан (CF). Внутриглазная газовая тампонада со временем растворяется в зависимости от используемого газа и концентрации. Например, гексафторид серы растворяется в течение 1-2 недель при смешивании с воздухом в концентрации приблизительно 20 процентов, гексафторэтан растворяется приблизительно через 4-5 недель при смешивании с воздухом в концентрации приблизительно 16 процентов, а октафторпропан растворяется приблизительно через 6-8 недель при смешивании с воздухом в концентрации приблизительно 12%. Изменение концентрации этих газов влияет на продолжительность.
[0006] Современная практика включает использование газов, содержащихся в отдельных многодозовых контейнерах под давлением, которые затем переносятся в шприц для смешивания с воздухом и введения в глаз пациента. Следовательно, во время хирургической процедуры требуется несколько нестерильных и стерильных этапов, чтобы заполнить шприц требуемой концентрацией газа и воздуха. Эти нестерильные и стерильные этапы обычно выполняются нестерильной дежурной медсестрой операционной и стерильной операционной медсестрой, поддерживающей хирурга в стерильном поле. Во время первого нестерильного этапа дежурная медсестра подготавливает нестерильный многоразовый газовый контейнер, устанавливая регулятор давления, соединенный с газовым контейнером, на надлежащее давление. На втором этапе операционная медсестра подготавливает стерильный шприц, последовательно подсоединяя к шприцу запорный кран, фильтр и трубку. На третьем этапе трубку подсоединяют к газовому контейнеру. Операционная медсестра осторожно пропускает свободный конец стерильной трубки через невидимый стерильный барьер к ожидающей нестерильной дежурной медсестре. Нестерильная дежурная медсестра получает трубку и тщательно следит за тем, чтобы он/она не загрязняли операционную медсестру или какие-либо другие стерильные поверхности; и соединяет трубку с регулятором на газовом контейнере. На четвертом этапе шприц наполняют газом из контейнера. Операционная медсестра и дежурная медсестра координируют открытие клапана контейнера под давлением, чтобы выпустить в шприц газ через подсоединенные трубки, фильтр и запорный кран. Давления выпущенного газа достаточно, чтобы протолкнуть поршень шприца по длине цилиндра шприца и, таким образом, наполнить шприц газом. Операционная медсестра заботится о том, чтобы газ не вытолкнул поршень из открытого конца цилиндра шприца, и дает сигнал дежурной медсестре закрыть клапан газового баллона, когда шприц приближается к полностью заполненному состоянию. Затем во время пятого этапа из шприца удаляют весь воздух и газ, с целью обеспечения того, что значительная часть воздуха, возможно, присутствовавшего внутри шприца, запорного крана, фильтра и трубок перед заполнением газом, была удалена. Операционная медсестра поворачивает запорный кран, чтобы воздух и газ из шприца были выпущены в атмосферу, нажимает на поршень шприца и опорожняет шприц от всего его содержимого. Затем операционная медсестра поворачивает запорный кран в противоположном направлении, возвращая соединительный канал к трубке и газовому контейнеру.
[0007] Четвертый и пятый этапы повторяются несколько раз для еще большего уменьшения количества воздуха, которое изначально находилось в шприце, запорном кране, фильтре и трубке; при этом выдувается большая часть воздуха из шприца, запорного крана, фильтра и трубки и очищается система воздуха. На шестом этапе шприц снова наполняют газом из контейнера. Операционная медсестра отсоединяет трубку от фильтра и дает сигнал дежурной медсестре осторожно взять трубку и вынуть ее из стерильного поля. Во время седьмого этапа операционная медсестра не выталкивает все содержимое шприца, останавливая поршень так, чтобы в шприце остался только отмеренный объем газа. Например, газ может быть вытолкнут так, что внутри шприца останется только 12 мл. На восьмом этапе операционная медсестра заменяет использованный фильтр новым стерильным фильтром и втягивает отфильтрованный комнатный воздух в шприц до тех пор, пока общий объем газовоздушной смеси в шприце не достигнет надлежащего объема для требуемой концентрации газа.
[0008] Например, в шприц можно втянуть атмосферный воздух таким образом, чтобы общий объем воздуха и газа составлял 60 мл, достигая таким образом концентрации 20 процентов. Поскольку контейнеры под давлением нестерильны, а шприц и хирургическая зона стерильны, выполнение вышеупомянутых этапов должно осуществляться по меньшей мере одной стороной в нестерильном поле (как правило, дежурной медсестрой), второй стороной в стерильном поле (как правило, операционной медсестрой) и требует координации и взаимодействия между двумя сторонами.
[0009] Процедура требует сложного набора этапов, которые могут увеличить вероятность возникновения ошибок. Ошибка на одном из этих этапов может привести к неправильной концентрации используемого газа, что может привести либо к повышенному давлению, либо к сокращению продолжительности тампонады сетчатки, что потенциально может вызвать ишемию или неудачу операции по реплантации, что может привести к слепоте. В дополнение к этому текущая практика приводит к значительным потерям газа, который является как дорогостоящим, так и вредным для окружающей среды. Таким образом, обращение с такими газами, особенно в контейнерах под давлением, содержащих более одной дозы, может представлять потенциальную опасность для оператора при неправильном обращении. Таким образом, некоторые страны могут даже запретить хранение этих баллонов под давлением в операционной.
[0010] Несмотря на то, что существовали некоторые подходы к улучшению текущей процедуры, такие как патент США № 6866142 на имя Lamborne и др., контейнеры для одной дозы, которые можно помещать в стерильное поле, и система Alcon Constellation, которая позволяет осуществлять заполнение газом и его удаление, этих подходов оказалось недостаточно для решения всех потенциальных проблем. Другой подход раскрыт в патенте США № 8986242, в котором шприцевое устройство содержит внутренний баллон под давлением с расширяющимся газом в механизме ограничения объема. При использовании механизм ограничения объема устанавливают на объем расширяющегося газа, соответствующий конечной требуемой концентрации газовой тампонады, которая может содержать расширяющийся газ и воздух. Расширяющийся газ выпускают в камеру шприца до тех пор, пока поршень шприца не войдет в контакт с конструкциями механизма ограничения объема и оставшийся расширяющийся газ не будет выпущен в атмосферу. Затем к выпускному патрубку механизма шприца прикрепляют фильтр, и в камеру шприца через фильтр втягивают атмосферный воздух, чтобы создать смесь расширяющегося газа и воздуха в требуемой концентрации для последующей введения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0011] Аспект по меньшей мере одного из раскрытых в данном документе изобретений включает реализацию того, что устройство для внутриглазного введения газа может быть собрано и упаковано таким образом, чтобы уменьшить или исключить манипуляции, требуемые от пользователя, и может дополнительно уменьшить потенциальные источники загрязнения. Например, как отмечалось выше в отношении использования устройств, раскрытых в патенте США № 8986242, расширяющийся газ подают во внутреннюю смесительную камеру шприцевого устройства, при этом некоторый избыток расширяющегося газа выпускают через выпускной патрубок шприца. После этого к выпускному патрубку шприца прикрепляют фильтр и в смесительную камеру через фильтр втягивают атмосферный воздух.
[0012] Аспект по меньшей мере одного из раскрытых в данном документе изобретений включает реализацию того, что устройство для внутриглазного введения газа может содержать корпус шприца, источник терапевтического газа и фильтр, предварительно прикрепленный к выпускному патрубку шприца, например, перед выпуском избыточного терапевтического газа через выпускной патрубок. В некоторых вариантах осуществления устройство для введения газа с предварительно прикрепленным к нему фильтром может быть упаковано в стерильный контейнер для использования в хирургической процедуре. Таким образом, пользователь может открыть стерильный контейнер, вынуть устройство для внутриглазного введения газа и использовать его с установленным фильтром на протяжении всего процесса смешивания газа. Например, с предварительно прикрепленным фильтром пользователь может подавать расширяющий газ в смесительную камеру шприца, по меньшей мере частично заполняя смесительную камеру расширяющимся газом или другим газом по выбору, а в некоторых режимах использования обеспечить возможность выпуска избыточного расширяющегося газа из смесительной камеры через выпускной патрубок корпуса шприца и затем через фильтр в атмосферу. Во время такого выпуска избыточного расширяющегося газа фильтрация расширяющегося газа не дала бы каких-либо известных существенных прямых положительных эффектов. Однако использование устройства для внутриглазного введения газа в таком режиме с фильтром на своем месте во время выпуска избыточного расширяющегося газа обеспечивает снижение риска загрязнения различных объемов пространства внутри устройства, в том числе между поршнем шприца и мембраной фильтра фильтрующего устройства. Кроме того, после завершения выпуска избыточного расширяющегося газа пользователь может затем втянуть атмосферный воздух в смесительную камеру через фильтр, не открывая промежуточные объемы пространства в атмосферу. Таким образом, промежуточные объемы пространства между мембраной фильтра и поршнем шприца остаются закрытыми для атмосферы, принимая только атмосферный воздух, который был отфильтрован через фильтрующее устройство.
[0013] После того, как пользователь втягивает требуемое количество атмосферного воздуха, профильтрованного через фильтрующее устройство, фильтрующее устройство может быть удалено, и к выпускному патрубку шприца может быть прикреплен требуемый инструмент. Например, в некоторых вариантах осуществления пользователь может прикрепить иглу для введения смеси расширяющегося газа и атмосферного воздуха в глаз животного или пациента во время лечения отслоенной сетчатки. После прикрепления такой иглы пользователь может продуть иглу смесью расширяющегося газа и атмосферного воздуха в смесительной камере. Таким образом, до хирургического использования ни один объем пространства между мембраной фильтра и поршнем шприца не будет подвергаться воздействию неотфильтрованного атмосферного воздуха.
[0014] Другой аспект по меньшей мере одного из раскрытых в данном документе изобретений включает реализацию того, что заполнение устройства для смешивания газов переменного объема фиксированным количеством исходного газа может привести к недостаточному расширению камеры переменного объема и, таким образом, к невозможности получения требуемой концентрации смеси газов. Таким образом, аспект по меньшей мере одного из раскрытых в данном документе изобретений включает реализацию того, что предоставление устройства ограничения потока на выпускном патрубке фильтра, которое закреплено на выпускном патрубке устройства для внутриглазного введения газа, может обеспечить полезное и/или дополнительное противодавление, которое может быть полезным для лучшего обеспечения того, чтобы смесительная камера расширялась до требуемого объема терапевтического газа или компонента терапевтического газа, такого как расширяющийся газ.
[0015] Другой аспект по меньшей мере одного из раскрытых в данном документе изобретений включает реализацию того, что ограничитель потока, прикрепленный к выпускному патрубку фильтра, находящегося ниже по потоку, устройства для внутриглазного введения газа, может создавать нежелательно сильное ограничение потока во время процесса втягивания окружающего воздуха или атмосферного воздуха через фильтр после заполнения смесительной камеры терапевтическим газом. Таким образом, аспект по меньшей мере одного из раскрытых в данном документе изобретений включает реализацию того, что предоставление съемного ограничителя потока на выпускном патрубке фильтра устройства для внутриглазного введения газа может обеспечить два благоприятных режима работы; создание требуемого противодавления во время выпуска избыточного терапевтического газа во время фазы заполнения смесительной камеры, обеспечение полного расширения смесительной камеры до требуемого объема для содержания требуемого количества терапевтического газа с удалением впоследствии ограничителя потока, при этом пользователь может вручную расширять смесительную камеру и втягивать атмосферный воздух через фильтр без повышенных трудностей, которые были бы связаны с такой операцией, если бы ограничитель потока был на своем месте. Таким образом, аспект по меньшей мере одного из раскрытых в данном документе изобретений включает устройство для внутриглазного введения газа, содержащее фильтрующее устройство, находящееся ниже по потоку, и съемный ограничитель потока на нижнем по потоку конце фильтрующего устройства.
[0016] Другой аспект по меньшей мере одного из раскрытых в данном документе изобретений включает реализацию того, что, если фильтрующее устройство прикрепляют к выпускному патрубку шприца в операционной, существует вероятность попадания посторонних материалов или загрязнений в верхний по потоку конец фильтрующего устройства и, таким образом, их содержания в объеме, расположенном между мембраной фильтра и поршнем. Таким образом, даже если некоторое количество избыточного расширяющего газа впоследствии будет выпущено через фильтр, такое загрязнение и/или инородные материалы могут быть захвачены мембраной фильтра, а затем впоследствии вдуты обратно в смесительную камеру при втягивании атмосферного воздуха через фильтр в обратном направлении. Таким образом, аспект по меньшей мере одного из раскрытых в данном документе изобретений включает конфигурации и способы эксплуатации, при которых снижается вероятность попадания загрязнений и/или посторонних материалов в объемы пространства, расположенного между мембраной фильтра и поршнем.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0017] На фиг. 1А представлено схематическое изображение варианта осуществления устройства для смешивания газов.
[0018] На фиг. 1B представлен еще один вариант осуществления устройства для смешивания газов.
[0019] На фиг. 2А представлен другой вариант осуществления показанного упакованным в закрытый контейнер устройства для смешивания газов, предназначенного для использования в операционной.
[0020] На фиг. 2B представлен схематический вид сбоку устройства для смешивания газов, показанного в первой фазе работы.
[0021] На фиг. 2С представлено устройство для смешивания газов, показанное во второй фазе работы.
[0022] На фиг. 2D представлено устройство для смешивания газов, показанное в третьей фазе работы.
[0023] На фиг. 3 представлены компоненты устройства для смешивания газов, показанного в разобранном виде.
[0024] На фиг. 4 представлен вид в перспективе системы управления измерениями и системы активации устройства для смешивания газов.
[0025] На фиг. 5А представлен вид в перспективе шкального регулятора дозирования устройства для смешивания газов.
[0026] На фиг. 5В представлен вид в разрезе шкального регулятора дозирования системы управления измерениями, показанной на фиг. 4.
[0027] На фиг. 6 представлен вид в перспективе корпуса поршня системы управления измерениями, показанной на фиг. 4.
[0028] На фиг. 7 представлен вид в перспективе системы активации, показанной на фиг. 4.
[0029] На фиг. 8A представлен вид в разрезе системы управления измерениями и системы активации, показанных на фиг. 4, в первом или «закрытом» положении.
[0030] На фиг. 8В представлен вид в разрезе системы управления измерениями и системы активации, показанных на фиг. 4, во втором или «открытом» положении.
[0031] На фиг. 9 представлен вид сбоку варианта осуществления системы активации, камеры под давлением и первой системы регулирования давления согласно второму варианту осуществления устройства для смешивания газов.
[0032] На фиг. 10 представлен вид в разрезе системы активации, камеры под давлением и первой системы регулирования давления, показанных на фиг. 9, в первом положении.
[0033] На фиг. 11 представлен вид в разрезе системы активации, камеры под давлением и первой системы регулирования давления, показанных на фиг. 9, во втором положении.
[0034] На фиг. 12 представлен вид в разрезе компонентов, в том числе смесительной камеры и второй системы регулирования давления устройства для смешивания газов.
[0035] На фиг. 13 представлен увеличенный вид в разрезе смесительной камеры и второй системы регулирования давления, показанной на фиг. 12.
[0036] На фиг. 14 представлен увеличенный вид в разрезе смесительной камеры и второй системы регулирования давления, показанной на фиг. 12, с дополнительной насадкой.
[0037] На фиг. 15А представлен вид в перспективе шкального регулятора дозирования согласно варианту осуществления системы управления измерениями.
[0038] На фиг. 15В представлен вид в разрезе шкального регулятора дозирования согласно варианту осуществления системы управления измерениями.
[0039] На фиг. 16 представлен вид в перспективе корпуса поршня согласно варианту осуществления системы управления измерениями.
[0040] На фиг. 17 представлен вид в перспективе компонентов согласно варианту осуществления системы активации.
[0041] На фиг. 18 представлен вид в разрезе системы управления измерениями и системы активации в первом, «начальном» или «предактивационном» положении, показывающий работу механизма блокировки.
[0042] На фиг. 19 представлен вид в разрезе системы управления измерениями и системы активации во втором или «открытом» положении, показывающий работу механизма блокировки.
[0043] На фиг. 20 представлен вид в разрезе системы управления измерениями и системы активации в третьем или «закрытом» положении, показывающий работу механизма блокировки.
[0044] На фиг. 21 представлен вид в разрезе системы управления измерениями и системы активации в первом, «начальном» или «предактивационном» положении, показывающий работу защелки.
[0045] На фиг. 22 представлен вид в разрезе системы управления измерениями и системы активации во втором или «открытом» положении, показывающий работу защелки.
[0046] На фиг. 23 представлен вид в разрезе системы управления измерениями и системы активации в третьем или «закрытом» положении, показывающий работу защелки.
[0047] На фиг. 24 представлен увеличенный вид варианта осуществления системы активации, камеры под давлением и системы регулирования давления элемента хранения.
[0048] На фиг. 25А представлен вид в разрезе варианта осуществления системы активации, камеры под давлением и системы регулирования давления элемента хранения, показанных на фиг. 24, в первом, «начальном» или «предактивационном» положении.
[0049] На фиг. 25B представлен увеличенный вид варианта осуществления системы активации, камеры под давлением и системы регулирования давления элемента хранения, показанных на фиг. 25A.
[0050] На фиг. 26А представлен вид в разрезе варианта осуществления системы активации, камеры под давлением и системы регулирования давления элемента хранения, показанных на фиг. 24, во втором или «открытом» положении.
[0051] На фиг. 26B представлен увеличенный вид варианта осуществления системы активации, камеры под давлением и системы регулирования давления элемента хранения, показанных на фиг. 26A.
[0052] На фиг. 27А представлен вид в разрезе варианта осуществления системы активации, камеры под давлением и системы регулирования давления элемента хранения, показанных на фиг. 24, в третьем или «закрытом» положении.
[0053] На фиг. 27B представлен увеличенный вид варианта осуществления системы активации, камеры под давлением и системы регулирования давления элемента хранения, показанных на фиг. 27A.
[0054] На фиг. 28 представлен увеличенный вид варианта осуществления системы активации, камеры под давлением и системы регулирования давления элемента хранения, показанных на фиг. 25A, более подробно иллюстрирующий вариант осуществления элемента хранения.
[0055] На фиг. 29 представлен увеличенный вид варианта осуществления системы активации, камеры под давлением и системы регулирования давления элемента хранения, показанных на фиг. 26A, более подробно иллюстрирующий вариант осуществления элемента хранения.
[0056] На фиг. 30 представлен схематический вид сбоку еще одного варианта осуществления ручного устройства для введения газа в сборе, извлеченного из упаковки и подготовленного для введения терапевтического газа или газового компонента в смесительную камеру и содержащего ограничитель потока, подключенный ниже по потоку от фильтрующего устройства.
[0057] На фиг. 31 ручное устройство для введения газа, показанное на фиг. 30, представлено в разобранном виде.
[0058] На фиг. 32 представлен вид в разрезе увеличенной части устройства для введения в сборе, показанного на фиг. 30.
[0059] На фиг. 33 представлен увеличенный вид сбоку ограничителя потока в варианте осуществления, показанном на фиг. 30.
[0060] На фиг. 34 представлен увеличенный вид в перспективе ограничителя потока, показанного на фиг. 30.
[0061] На фиг. 35 представлен увеличенный вид в разрезе ограничителя потока, показанного на фиг. 30.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0062] Следующее подробное описание имеет исключительно пояснительный характер и не предназначено для ограничения вариантов осуществления предмета изобретения или областей применения и использования данных вариантов осуществления. В контексте данного документа слово «иллюстративный» означает «служащий примером, образцом или иллюстрацией». Любая реализация, описанная в настоящем документе как приведенная в качестве примера, необязательно должна расцениваться как предпочтительная или преимущественная в отношении других реализаций. Кроме того, отсутствует намерение вдаваться в какую-либо теорию как в прямой, так и в косвенной форме, представленную в предыдущих разделах, таких как область техники, предпосылки создания изобретения, краткое описание, или следующем подробном описании.
[0063] Определенная терминология может быть использована в следующем описании исключительно с целью ссылки и, следовательно, не предназначена для ограничения. Например, такие термины, как «верхний», «нижний», «над» и «под» относятся к направлениям на графических материалах, на которые сделана ссылка. Такие термины, как «проксимальный», «дистальный», «передний», «тыльный», «задний» и «боковой», описывают ориентацию и/или расположение частей компонента в согласованной, но произвольной системе отсчета, которая становится понятной из текста и соответствующих графических материалов, описывающих обсуждаемый компонент. Данная терминология может включать слова, которые конкретно упоминались выше, их производные и слова подобного смысла. Точно так же термины «первый», «второй» и другие подобные числовые термины относятся к структурам.
[0064] В контексте данного документа термины «передний» и «дистальный» относятся к частям рассматриваемого устройства, которые расположены дальше от пользователя (например, хирурга) устройства во время операции введения. В контексте данного документа термины «задний» и «проксимальный» относятся к частям устройства, которые расположены ближе к пользователю (например, хирургу) устройства во время операции введения.
Устройство для смешивания двух газов
[0065] На фиг. 1A изображен вариант осуществления набора 2 для смешивания газов, который может содержать устройство 10 для смешивания газов, заключенное в контейнер 4. Контейнер 4 может представлять собой контейнер любого типа, подходящий для использования в составе компонентов хирургического набора со стерилизованной внутренней средой для использования в операционной, например в стерилизованном поле операционной для использования во время операции. В некоторых таких контейнерах термоформованный пластиковый лоток содержит конструкции для удержания компонентов, которые содержат хирургические компоненты в заданном порядке, и хрупкое уплотнение, выполненное из тонкого материала мембранного типа. Хирургические компоненты в некоторых вариантах осуществления, содержащих устройство 10 для смешивания газов, стерилизуют и вставляют в контейнер 4 в стерилизованной среде, а в некоторых вариантах осуществления - с герметичном расположенным в нем инертным газом. Также могут быть использованы другие типы контейнеров.
[0066] Устройство 10 для смешивания газов может быть выполнено с возможностью образования терапевтического газа или компонентов терапевтического газа. Например, устройство 10 для смешивания газов может быть выполнено с возможностью приема терапевтического газа или компонента терапевтического газа и второго газа, который в некоторых вариантах осуществления может представлять собой атмосферный воздух, в смесительной камере для последующего выпуска для терапевтического использования. Например, в некоторых вариантах осуществления устройство 10 для смешивания газов можно использовать для создания терапевтической газовой смеси для введения пациенту, а в некоторых вариантах осуществления - в глаз пациента.
[0067] Продолжим рассматривать фиг. 1А, устройство 10 для смешивания газов может содержать смесительную систему 310, систему 710 регулирования давления и фильтрующее устройство 760. Смесительная система 310 может содержать наружный корпус 311, источник 410 терапевтического газа и смесительную камеру 510. Смесительная камера 510 может быть ограничена частью корпуса 311 и подвижной стенкой, например поршнем 460. Поршень 460 может иметь форму поршня, обычно предусмотренного в шприцевом устройстве.
[0068] Смесительная система 310 может также содержать систему 610 регулирования давления, расположенную между источником 410 и смесительной камерой 510. Система 610 регулирования давления может содержать клапан, выполненный с возможностью удержания источника 410 в закрытом состоянии и при приведении в действие выпуска содержимого источника 410 в смесительную камеру 510 через клапан 610.
[0069] Система 710 регулирования давления может быть выполнена с возможностью управления потоком газа, входящим в смесительную камеру 510 и выходящим из нее. Например, система 710 регулирования давления может быть выполнена с возможностью обеспечения сброса в атмосферу избыточного газа, подаваемого в смесительную камеру 510 первоначально из источника 410. Например, система 710 регулирования давления может быть выполнена с возможностью регулируемого выпуска газа из смесительной камеры 510, которая находится под давлением, превышающим атмосферное давление. В дополнение к этому система 710 регулирования давления может быть выполнена с возможностью обеспечения введения газа в смесительную камеру 510, когда давление внутри смесительной камеры 510 ниже атмосферного.
[0070] Фильтрующее устройство 760 может содержать мембрану фильтра (не показана) или другое фильтрующее устройство, выполненное с возможностью удаления частиц, посторонних материалов или других веществ из газов, протекающих через него. Фильтрующее устройство 760 может содержать выпускной конец 761, сообщающийся с атмосферой. Выпускной патрубок 761 может использоваться для выпуска газа из смесительной камеры 510, а также для обеспечения доступа атмосферного воздуха в фильтрующее устройство 760 для смешивания в смесительной камере 510. Необязательно фильтрующее устройство 760 может содержать дополнительный ограничитель 1300 потока, выполненный с возможностью ограничения потока, выходящего из выпускного патрубка 761 и/или входящего в него.
[0071] Набор 2 может быть подготовлен в стерильной среде и вмещать устройство 10 для смешивания газов с дополнительным ограничителем 1300 потока или без него, так что фильтрующий элемент 760 прикреплен к устройству 310 для смешивания и герметично размещен внутри контейнера 4. При использовании практикующий врач может открыть контейнер 4 и выпустить терапевтический газ или газовый компонент из источника 410 в смесительную камеру 510.
[0072] В ходе введения газа в смесительную камеру 510 поршень 460 будет перемещаться влево (как показано на фиг. 1A), обеспечивая тем самым расширение объема смесительной камеры 510 в соответствии с введением терапевтического газа из источника 410 в смесительную камеру 510. Например, в некоторых вариантах осуществления источник 410 представляет собой контейнер под давлением с терапевтическим газом или его компонентом. Таким образом, выпуск сжатого газа в смесительную камеру 510 повысит давление внутри смесительной камеры 510, тем самым заставляя поршень 460 перемещаться и увеличивая тем самым объем смесительной камеры 510.
[0073] Система 710 регулирования давления может содержать клапанный механизм, выполненный с возможностью открывания, когда на него действует давление, превышающее атмосферное, и одновременно обеспечения ограничения потока, тем самым создавая некоторое противодавление, достаточное для того, чтобы заставить поршень 460 перемещаться и обеспечить возможность расширения смесительной камеры 510. При достаточном перемещении 460 поршня для обеспечения возможности расширения смесительной камеры 510 до требуемого объема терапевтического газа система 710 устройства регулирования давления обеспечит выпуск оставшегося избыточного газа из источника 410 для вытекания через фильтрующее устройство 760 и выпускной патрубок 761. Поскольку избыточный газ течет через фильтрующее устройство 760, не ожидается, что верхняя по потоку сторона фильтрующего устройства 760 будет улавливать какие-либо посторонние материалы или загрязнители, поскольку все внутренние пространства внутри устройства 10 должны быть предварительно стерилизованы и храниться в стерильной среде внутри контейнера 4. Таким образом, во время выпуска избыточного газа из смесительной камеры 510 фильтрующее устройство 760 вряд ли будет выполнять какие-либо требуемые функции фильтрации.
[0074] После того, как камера 510 будет заполнена требуемым объемом терапевтического газа или его компонента, поршень 460 можно вручную переместить, например, влево (как показано на фиг. 1A), чтобы втянуть атмосферный воздух в выпускной патрубок 761 через фильтрующее устройство 760, через систему 710 регулирования давления и в смесительную камеру 510. Таким образом, фильтрующее устройство 760 может улавливать посторонний материал и/или другие нежелательные газы, которые могут присутствовать в атмосфере, и предотвращать попадание этих веществ в смесительную камеру 510.
[0075] Поршень 460 может быть перемещен в требуемое местоположение, соответствующее требуемой смеси газов из источника 410 и атмосферного воздуха. После того, как в смесительной камере 510 образована требуемая смесь, пользователь может снять фильтр 760 и прикрепить устройство доставки (не показано), такое как игла для подкожных инъекций, к устройству 710 регулирования давления для дальнейшей выпуска.
[0076] Например, в контексте использования устройства 10 для смешивания расширяющегося газа из источника 410 с атмосферным воздухом для лечения отслоенной сетчатки пользователь может прикрепить иглу для подкожных инъекций к нижней по потоку стороне системы 710 регулирования давления в изображенном расположении фильтрующего устройства 760. Таким образом, с прикрепленной иглой пользователь может вручную переместить поршень 460 вправо (как показано на фиг. 1A) и продуть иглу для подкожных инъекций незагрязненной газовой смесью из смесительной камеры 510, затем продолжить процедуру для предоставления лечения пациенту, например, путем введения пузырька смеси расширяющегося газа и атмосферного воздуха из смесительной камеры 510 в глаз пациента.
[0077] В некоторых вариантах осуществления, как описано выше, устройство 10 может содержать ограничитель 1300 потока. Ограничитель 1300 потока может обеспечивать дополнительное ограничение потока, выходящего из выпускного патрубка 761 и входящего в него. Таким образом, во время добавления терапевтического газа в смесительную камеру 510 ограничитель 1300 потока может обеспечивать дополнительное противодавление и, таким образом, гарантировать, что в смесительной камере 510 будет создано достаточное положительное давление, чтобы переместить поршень 460 (влево) и, таким образом, обеспечить полное расширение смесительной камеры 510 до требуемого объема, соотносящегося с требуемой конечной концентрацией смеси в смесительной камере 510.
[0078] На фиг. 1В показан еще один вариант осуществления набора 2 для смешивания газов, обозначенный в целом ссылочной позицией 2а. Набор 2а содержит устройство 10а для смешивания газов, содержащееся в контейнере 4а. Как описано выше со ссылкой на контейнер 4, контейнер 4a может содержать систему 10a в стерилизованном состоянии для открытия и использования в хирургической среде. Устройство 10а для смешивания газов может содержать систему 110а управления измерениями, систему 210а активации и смесительную систему 310а, выполненную с возможностью создания смеси двух или более газов с требуемым отношением концентраций, и предварительно прикрепленный фильтр 760а. Кроме того, необязательно набор 2a может содержать съемный ограничитель 1300 потока, прикрепленный к выпускному патрубку 761a фильтрующего устройства 760a. Смесительная система 310а также может необязательно содержать камеру 410а под давлением и смесительную камеру 510а.
[0079] Смесительная система 310а может также содержать систему регулирования давления для улучшения работы смесительной системы 310а. В некоторых вариантах осуществления смесительная система 310a дополнительно содержит первую систему 610a регулирования давления и вторую систему 710a регулирования давления.
[0080] Система 110а управления измерениями может быть выполнена в форме дозирующего механизма, содержащегося в смесительной системе 310а, для управления некоторыми аспектами содержащихся в ней устройств. В некоторых вариантах осуществления система 110a управления измерениями может представлять собой изменяемое и регулируемое пользователем устройство. Система 210a активации может быть функционально соединена с камерой 410a под давлением, чтобы активировать работу устройства и начать смешивание газов в смесительной системе 310а.
[0081] Необязательная камера 410а под давлением может содержать по меньшей мере один из двух или более газов, которые должны быть смешаны в смесительной системе 310а. В некоторых вариантах осуществления газ, содержащийся в камере 410а под давлением, может находиться под давлением выше, чем при условиях окружающей среды. В дополнение к этому камера 410a под давлением может содержать газы с концентрациями, отличными от концентрации в атмосфере. Камера 410a под давлением может быть выполнена с возможностью сообщения по текучей среде с первой системой 610a регулирования давления. В других вариантах осуществления камера 410a под давлением может непосредственно сообщаться по текучей среде со смесительной камерой 510a. Камера 410а под давлением может быть выполнена таким образом, чтобы она содержалась внутри устройства для введения. Камера 410а под давлением также может выполнена таким образом, чтобы она была внешней по отношению к устройству для введения. Первая система 610a регулирования давления может быть выполнена с возможностью поддержания предварительно определенной разницы давлений между камерой 410a под давлением и смесительной камерой 510a.
[0082] Смесительная камера 510a может быть выполнена с возможностью приема газа из камеры 410a под давлением либо непосредственно, либо через первую систему 610a регулирования давления. В некоторых вариантах осуществления смесительная камера 510a может дополнительно быть выполнена с возможностью приема второго газа, подлежащего смешиванию, извне смесительной системы 310a, например из внешнего газового контейнера или атмосферы. Смесительная камера 510a может быть выполнена с возможностью сообщения по текучей среде со второй системой 710a регулирования давления в точке выхода смесительной камеры 510a. В других вариантах осуществления смесительная камера 510a может непосредственно сообщаться по текучей среде с атмосферой в точке выхода смесительной камеры. Примеры каждой из этих подсистем описаны отдельно ниже.
[0083] В некоторых вариантах осуществления система 110а управления измерениями выполнена с возможностью управления концентрациями газа в устройстве 10а для смешивания газов. В некоторых вариантах осуществления система 110a управления измерениями функционально соединена со смесительной системой 310а. Предпочтительно система 110a управления измерениями функционально соединена либо с камерой 410a под давлением, либо со смесительной камерой 510a, чтобы система 110a управления измерениями могла изменять различные аспекты камеры 410a под давлением и/или смесительной камеры 510a.
[0084] В некоторых вариантах осуществления система 110a управления измерениями способна управлять такими характеристиками, но без ограничения, как объем газа, содержащегося в смесительной камере 510a. Другие характеристики, такие как давление, также рассматриваются как управляемые системой 110a управления измерениями. Предпочтительно система 110a управления измерениями является регулируемой, чтобы пользователь мог выбрать требуемое отношение концентраций газа, который может быть вытеснен из устройства 10a для смешивания газов. Это преимущественно позволяет пользователю иметь только одно устройство 10а для смешивания газов для широкого диапазона требуемых отношений концентраций. Таким образом, система 110a управления измерениями может содержать управляемые пользователем переключатели, такие как шкалы, которые изменяют работу компонентов в смесительной системе 310a, таких как камера 410a под давлением, смесительная камера 510a, первая система 610a регулирования давления и вторая система 710a регулирования давления.
[0085] Камера 410a под давлением может быть выполнена с возможностью хранения одного или нескольких газов во внутреннем пространстве камеры 410a под давлением в течение периода времени до смешивания двух или более газов в устройстве 10a для смешивания газов. Условия внутри внутреннего пространства могут отличаться от атмосферных условий, и поэтому внутреннее пространство должно в целом уменьшать выпуск таких газов из внутреннего пространства или уменьшать поступление нехранящихся газов во внутреннее пространство до выполнения смешивания двух или более газов.
[0086] В некоторых вариантах осуществления один или несколько газов во внутреннем пространстве находятся под более высоким давлением, чем окружающие атмосферные условия. В дополнение к этому один или несколько газов также могут представлять собой газы с концентрациями, отличными от концентраций в окружающих атмосферных условиях. В некоторых вариантах осуществления внутреннее пространство может быть разделено на отдельные подсекции или части для удерживания одного или нескольких газов. Таким образом, в этих отдельных частях внутреннего пространства можно поддерживать разное давление и/или разные концентрации газов.
[0087] В некоторых вариантах осуществления газы могут дополнительно размещаться в различных структурных элементах внутреннего пространства. Такие структурные элементы можно использовать для более эффективного снижения выпуска хранящихся газов и/или уменьшения поступления нехранящихся газов. В некоторых вариантах осуществления газы, хранящиеся в камере 410а под давлением, предварительно загружены с момента изготовления. В других вариантах осуществления предполагается, что содержимое камеры 410a под давлением может загружаться пользователем устройства 10a для смешивания газов. Например, хранящиеся газы могут содержаться в съемном устройстве по типу картриджа, которое может преимущественно облегчить замену таких газов.
[0088] В некоторых вариантах осуществления система 210a активации выполнена с возможностью активации работы устройства 10a для смешивания газов и начала процесса смешивания двух или более газов в смесительной системе 310а. Таким образом, система 210a активации функционально соединена со смесительной системой 310a и может быть соединена как со смесительной камерой 310a, так и с камерой 410a под давлением. Система активации может вызывать активацию камеры 410a под давлением и выпуск газов, содержащихся в ней, в смесительную камеру 510a. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления система 210a активации может вызывать такое повышение давления внутри камеры 410a под давлением, что активируется первая система 610a регулирования давления, тем самым позволяя текучей среде течь из камеры 410a под давлением в смесительную камеру 510a. Система 210a активации может содержать устройство, выполненное с возможностью активации отдельной части камеры 410a под давлением, которая содержит газ под более высоким давлением, чем остальная часть камеры 410a под давлением, в результате чего давление внутри отдельной секции камеры 410a под давлением увеличивается. В предпочтительном варианте осуществления система 210a активации может открывать герметичное устройство в смесительной камере 510a для выпуска находящегося под давлением газа и таким образом сбросить давление во всей камере 410a под давлением. В таких вариантах осуществления система 210a активации может содержать прокалывающее устройство, способное прокалывать уплотнение. Также могут быть использованы другие устройства и методы. Использование системы 210а активации обеспечивает преимущества, позволяя потенциально предварительно заполнить устройство 10а для смешивания газов перед использованием и безопасно его хранить.
[0089] Система 210a активации также может быть функционально соединена со смесительной камерой 510a, позволяя пользователю вручную изменять определенные аспекты устройства. В некоторых вариантах осуществления система 210a активации может использоваться для изменения объема смесительной камеры 510a. Система 510a активации также может использоваться для изменения давления в смесительной камере 510a.
[0090] В некоторых вариантах осуществления первая система 610a регулирования давления выполнена с возможностью выполнения функции механизма разделения между камерой 410a под давлением и смесительной камерой 610a. Первая система 610a регулирования давления может активироваться при достижении предварительно определенной разницы давлений между камерой 410a под давлением и смесительной камерой 510a. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления первая система 610a регулирования давления может состоять по меньшей мере из одного клапана в сборе. Клапан в сборе может открываться, когда давление внутри части камеры 410a под давлением выше, чем давление в смесительной камере 510a. Клапан в сборе может представлять собой обратный клапан, створчатый клапан, невозвратный клапан или одноходовой клапан. Такие клапаны могут также включать шаровые обратные клапаны, мембранные обратные клапаны, поворотные обратные клапаны, стопорные обратные клапаны, подъемные обратные клапаны, линейные обратные клапаны и клапаны «утиный нос». Также могут быть использованы другие механизмы регулирования давления. Дополнительно предполагается, что первая система 610a регулирования давления также может быть активирована другими средствами, отличными от разниц давлений в системе 610a.
[0091] В некоторых вариантах осуществления смесительная камера 510a выполнена с возможностью обеспечения функции пространства, в котором два или более газов могут быть смешаны для получения требуемого отношения концентраций газов. Смесительная камера 510a может иметь переменный объем, регулируемый при помощи использования механизма активации. Смесительная камера 510a может принимать газы для смешивания исключительно из камеры под давлением или из газов, уже существующих в смесительной камере 510a. Смесительная камера 510a также может принимать газы из вторичных источников. В некоторых вариантах осуществления смесительная камера 510a может принимать воздух из атмосферы для смешивания с газами, поступающими из камеры 310a под давлением, и/или газами, уже существующими в смесительной камере 510a.
[0092] В некоторых вариантах осуществления вторая система 710a регулирования давления выполнена с возможностью выполнения функции механизма разделения между смесительной камерой 510a и окружающей атмосферой. Вторая система 710a регулирования давления может активироваться при достижении предварительно определенной разницы давлений между смесительной камерой 510a и окружающей атмосферой. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления вторая система 710a регулирования давления может состоять по меньшей мере из одного клапана в сборе. Клапан в сборе может открываться, когда давление в смесительной камере 510a выше, чем давление в окружающей атмосфере. Клапан в сборе может представлять собой обратный клапан, створчатый клапан, невозвратный клапан или одноходовой клапан. Такие клапаны могут также включать шаровые обратные клапаны, мембранные обратные клапаны, поворотные обратные клапаны, стопорные обратные клапаны, подъемные обратные клапаны, линейные обратные клапаны и клапаны «утиный нос». Также могут быть использованы другие механизмы регулирования давления. Дополнительно предполагается, что вторая система 710a регулирования давления также может быть активирована другими средствами, отличными от разниц давлений в системе 710a.
[0093] Набор 2а может также содержать фильтрующее устройство 760а, прикрепленное к выпускному патрубку смесительной камеры 510а и/или выпускному патрубку второй системы 710а регулирования давления. Фильтрующее устройство 760a может содержать наружный корпус и внутренний фильтрующий компонент, такой как мембрана с требуемой пористостью или размером отверстий, для фильтрации нежелательных посторонних частиц, веществ и/или газов. Фильтрующее устройство 760a может содержать выпускной патрубок 761a, сообщающийся с атмосферой. Во время сборки набора 2a к устройству 10a смешивания прикрепляют компоненты 110a, 210a, 310a, 410a, 510a, 610a, 710a и фильтрующее устройство 760a в помещении для стерильной упаковки и герметично помещают в контейнер 4a в стерилизованном состоянии и, необязательно, заполняют стерилизованным инертным газом. Таким образом, все пустые внутренние объемы внутри и между компонентами 110a, 210a, 310a, 410a, 610a, 510a, 710a и 760a будут стерилизованы и/или заполнены инертным газом внутри герметичной упаковки 410a. Необязательно, как отмечено выше, набор 210a может также содержать дополнительный ограничитель 1300 потока, прикрепленный к выпускному патрубку 761a фильтрующего устройства 760a.
Обзор работы
[0094] На фиг. 2A-2D проиллюстрирована работа варианта осуществления устройства 10b для смешивания газов. Как показано на фиг. 2A, устройство 10b может находиться в начальной фазе с системой 210b активации в первом или «закрытом» положении и содержаться в упаковке 4b. На этой фазе устройство 10b находится в полностью стерилизованном состоянии, при этом все внутренние объемы, включая те, которые находятся между фильтрующим элементом фильтрующего устройства 760 и поршнем 460 (не показан), стерилизованы и/или заполнены стерилизованным инертным газом.
[0095] Практикующий врач или другой пользователь может извлечь устройство 10b из упаковки 4b и использовать систему 110b управления измерениями, чтобы выбрать требуемую концентрацию терапевтического газа для смешивания. Затем пользователь может использовать систему 210b активации для выпуска газа из источника 410b газа в смесительную камеру 510b.
[0096] Например, как показано на фиг. 2B, газ, содержащийся в камере 410b под давлением, может быть выпущен, и в вариантах осуществления, содержащих первую систему регулирования давления, первая система регулирования давления может открываться в ответ на изменение давления внутри камеры. Таким образом, текучая среда может течь из камеры под давлением в смесительную камеру 510b, тем самым вызывая увеличение объема смесительной камеры 510b. Однако из-за компонентов системы 110b управления измерениями поршень 460b смесительной камеры 510b останавливается на выбранном пользователем первом объеме и не может расширяться за пределы этого первого объема. Этот первый объем может быть установлен на основе требуемой концентрации вводимого объема. Во время этой первой фазы работы избыточный газ также может быть удален из смесительной камеры 510b через вторую систему 710b регулирования давления. Как только смесительная камера достигает этого первого объема, первая фаза работы завершается и начинается вторая фаза работы.
[0097] Во время второй фазы работы смесительная камера 510b может оставаться в первом объеме, в то время как давление внутри смесительной камеры 510b сбрасывается из системы через фильтр 760 и вторую систему 710b регулирования давления. Благодаря переполнению смесительной камеры 510b требуемым газом и последующему выпуску этого газа обеспечивается то, что любое количество атмосферного газа или инертного газа, поступившее в контейнер во время упаковки, в смесительной камере 510b, которое могло бы содержаться в смесительной камере 510b до активации, по существу удаляется из смесительной камеры 510b и вытесняется газом, первоначально содержащимся в камере под давлением. Как только давление в смесительной камере 510b достигнет заданного значения, основанного на конфигурации второй системы 710b регулирования давления, выпуск газа из смесительной камеры 510b прекращается, и вторая фаза работы завершается.
[0098] Во время третьей фазы работы, как показано на фиг. 2C, по прошествии достаточного времени для достижения газом давления окружающей среды пользователь может затем установить систему 210b активации в первое или «закрытое» положение, тем самым разблокировав систему 110b управления измерениями. Затем пользователь может вручную увеличить объем смесительной камеры 510b до вводимого объема. Когда пользователь вручную увеличивает объем смесительной камеры 510, окружающий воздух втягивается из атмосферы через фильтрующее устройство 760b в смесительную камеру 510b. Таким образом, фильтр 760b может отфильтровывать посторонние частицы или газы из окружающего воздуха до того, как этот воздух войдет в камеру 510b.
[0099] После завершения третьей фазы, как показано на фиг. 2D, фильтрующее устройство 760b может быть удалено, и может быть присоединено дополнительное устройство, выполненное с возможностью доставки терапевтического газа в смесительную камеру 510b (не показано). Например, игла для подкожных инъекций может быть прикреплена к устройству 10b для поддержки терапевтической доставки терапевтического газа в смесительной камере 510b пациенту. В некоторых вариантах осуществления газ в смесительной камере 510b может представлять собой смесь расширяющегося газа и отфильтрованного атмосферного воздуха для лечения отслоившейся сетчатки. В таком сценарии игла для подкожных инъекций, прикрепленная к устройству, может быть очищена от любого газа, который может находиться в ней, путем нажатия на поршень 460b для выпускания части газа из смесительной камеры 510b через иглу для подкожных инъекций. После этого игла может быть введена в глаз пациента, и газ из смесительной камеры 510b может быть использован для создания одного или нескольких пузырьков газа в глазу пациента для лечения отслоения сетчатки. Возможны и другие варианты использования.
[0100] В других вариантах осуществления может выполняться меньшее или большее количество фаз работы. В некоторых вариантах осуществления может выполняться только одна фаза работы. Например, камера 410а под давлением может содержать газ с предварительно установленным уровнем концентрации. Во время одной фазы работы пользователь может активировать устройство 10b таким образом, чтобы газ или текучая среда текли из камеры 410a под давлением во вторую камеру, такую как смесительная камера 510a, до тех пор, пока камера не достигнет заданного объема. Газ или текучую среду также можно вытеснять или удалять с помощью системы регулирования давления до тех пор, пока внутри камеры не будет достигнуто требуемое давление. После выпуска газа устройство 10b может быть готово к использованию. Как должно быть очевидно специалисту в данной области техники, в таком варианте осуществления фактически может быть выполнено незначительное смешивание или смешивание может не выполняться.
Обзор системы
[0101] На фиг. 3 показаны компоненты варианта осуществления устройства 10b для смешивания газов, которые включают систему 110b управления измерениями, систему 210b активации, камеру 410b под давлением, смесительную камеру 510b, первую систему 610b регулирования давления и вторую систему регулирования давления 710b. Система 110b управления измерениями может содержать шкальный регулятор 120 дозирования и корпус 160 поршня, который может быть вставлен в шкальный регулятор 120 дозирования. Система 210b активации может содержать стержень 220 исполнительного механизма и переключатель 260 активации. Система 210b активации может быть функционально соединена с устройством 110b управления измерениями для управления работой устройства 10b для смешивания газов. Система 210b активации может быть вставлена в корпус 160 поршня.
[0102] Камера 410b под давлением может состоять из корпуса 420, баллона 436, содержащего газ, механизма 444 выпуска для выпуска газа, содержащегося в баллоне 436, фильтра 448 для уменьшения количества негазообразного или бактериального материала, вытекающего из корпуса 420, и уплотнение 460 поршня. Смесительная камера 510b может состоять из корпуса 520 шприца. Первая система 610b регулирования давления может содержать корпус клапана и связанные с ним компоненты клапана. Вторая система 710b регулирования давления также может содержать связанные компоненты клапана.
Система управления измерениями и система активации
[0103] На фиг. 4 показан вариант осуществления объединенных системы 110b управления измерениями и системы 210b активации. Система 110b управления измерениями может содержать шкальный регулятор 120 дозирования и корпус 160 поршня. Система активации может содержать стержень 220 исполнительного механизма (показанный на фиг. 7) и переключатель 260 активации.
[0104] На фиг. 5А и 5В показан вариант шкального регулятора 120 дозирования устройства 10b для смешивания газов, который позволяет пользователю устройства 10b осуществлять выборочное изменение концентрации вводимого объема. Шкальный регулятор 120 дозирования состоит из двух конструктивных компонентов - корпуса 122 шкального регулятора дозирования и колпачка 124 шкального регулятора дозирования, который может быть соединен с корпусом 122 шкального регулятора дозирования для обеспечения прикрепления шкального регулятора 120 дозирования с возможностью отсоединения к другому компоненту устройства 10b. Это может преимущественно облегчить сборку устройства и в некоторых вариантах осуществления, которые могут быть использованы повторно, может облегчить разборку для повторной стерилизации. В некоторых вариантах осуществления колпачок 124 шкального регулятора дозирования может быть прикреплен с возможностью отсоединения к корпусу 122 шкального регулятора дозирования с использованием крепежных деталей, таких как винты, заклепки, зажимы и другие крепежные механизмы, известные в данной области техники. В результате прикрепления колпачка 124 шкального регулятора дозирования к корпусу 122 шкального регулятора дозирования могут быть образованы кольцевая щель 126 и кольцевой буртик 128, чтобы шкальный регулятор 120 дозирования мог быть прикреплен к другому компоненту устройства 10b. Например, кольцевая щель 126 и кольцевой буртик 128 могут соответствовать фланцу 526, расположенному на корпусе 520 шприца.
6
[0105] Корпус 122 шкального регулятора дозирования может иметь в целом цилиндрический элемент 130 с фланцем 132 на верхнем конце и канал 134, расположенный по существу по центру цилиндрического элемента 130 и проходящий через весь корпус 122 шкального регулятора дозирования. Поскольку корпус 122 шкального регулятора дозирования выполнен с возможностью управления концентрацией газа во вводимом объеме, корпус 122 шкального регулятора дозирования может содержать указатели 136 дозирования на поверхности, видимой пользователю устройства 10b в полностью собранном состоянии. В проиллюстрированном варианте осуществления указатели 136 дозирования расположены на верхней поверхности фланца 132, хотя может быть использовано любое место, которое может видеть пользователь. Указатели 136 дозирования могут предоставлять пользователю устройства информацию, касающуюся работы устройства 10b. В проиллюстрированном варианте осуществления указатели 136 дозирования показывают диапазон чисел: 18, 19, 20, 21 и 22, соответствующих концентрациям гексафторида серы (SF), который будет образовываться во вводимом объеме, если устройство 10b активировано. Как должно быть очевидно специалисту в данной области техники, используемые диапазоны могут зависеть от используемого газа и области применения газа. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления этот диапазон может быть дополнительно разделен, чтобы обеспечить улучшенный контроль требуемой концентрации.
[0106] Корпус 122 шкального регулятора дозирования может иметь пазы 138, паз 138 и регулируемые упоры 142, соответствующие указателям 136 дозирования. В проиллюстрированном варианте осуществления корпус 122 шкального регулятора дозирования имеет пять отдельных пазов 138, расположенных вдоль внутренней поверхности канала 134, которые соответствуют пяти целочисленным значениям, указанным выше. В других вариантах осуществления корпус 122 шкального регулятора дозирования может иметь меньше или больше пазов, чем количество значений, предусмотренных указателями 136 дозирования.
[0107] Каждому из этих пазов 138 соответствуют регулируемые упоры 142, которые проходят внутрь от пазов 138. Как проиллюстрировано выше, эти регулируемые упоры 142 могут иметь форму поверхностей, проходящих от верхней поверхности фланца 132, имеющих нижние торцевые поверхности 142а, расположенные на заданных расстояниях от нижнего конца трубчатого корпуса 130. В некоторых вариантах осуществления регулируемые упоры 142 не обязательно должны выступать из верхней поверхности, а вместо этого представляют собой небольшие выступы с нижними торцевыми поверхностями 142a, расположенными на заданных расстояниях по направлению к нижнему концу цилиндрического элемента 130. Эти регулируемые упоры 142 выполнены с возможностью взаимодействия с компонентами, содержащимися в корпусе 160 поршня, такими как защелка 228, или с самим корпусом 160 поршня, для управления объемом расширения смесительной камеры 510b во время первой и второй фаз работы, ограничивая выдвижение назад корпуса 160 поршня во время этих фаз (см. фиг. 2B). Таким образом, регулируемые упоры 142 проходят на разные расстояния в зависимости от концентрации, которой соответствует упор 142. Например, концентрация величиной 21 процент проходит вниз на меньшее расстояние, чем концентрация величиной 20 процентов, тем самым позволяя смесительной камере 510b удерживать большее количество первого газа. Конец третьей фазы работы (фиг. 2С) перед добавлением отфильтрованного окружающего воздуха во время четвертой фазы (фиг. 2D). Таким образом, когда выбрана концентрация величиной 21 процент, корпусу 160 поршня может быть разрешено выдвигаться назад на большее расстояние, тем самым обеспечивая большее расширение смесительной камеры 510b во время первой фазы работы. Следовательно, как должно быть очевидно, регулируемые упоры 142 используются для управления первым объемом расширения первой фазы работы.
[0108] На обеих сторонах пазов 138 есть пазы 138, которые проходят внутрь от внутренней поверхности канала 134. В некоторых вариантах осуществления паз 138 проходит внутрь от внутренней поверхности канала 134 на большее расстояние, чем регулируемые упоры 142. Паз 138 может быть выполнен с возможностью предотвращения переключения устройства 10b на другое значение концентрации после активации устройства 10b. Это может быть особенно важно в приложениях, где может потребоваться определенная концентрация газа, и любое незначительное изменение этого значения может иметь значительные неблагоприятные последствия. В проиллюстрированном варианте осуществления паз 138 выполнен с возможностью существенного снижения вероятности того, что корпус 160 поршня будет поворачиваться к другому регулируемому упору 142 во время по меньшей мере первых двух фаз работы. В некоторых вариантах осуществления эти направляющие могут быть удалены, если требуется постоянно регулируемое дозирующее устройство. В таком варианте осуществления регулируемый упор 142 может вместо этого иметь форму наклонной поверхности, а не иметь несколько ступеней.
[0109] Корпус 122 шкального регулятора дозирования может дополнительно содержать собачку 144 храпового механизма на внутренней поверхности канала 134, которая проходит внутрь к центру канала 134. Собачка 144 храпового механизма может быть шарнирной и иметь такую конфигурацию, что собачка 144 храпового механизма может деформироваться с возможностью перемещения и обеспечивать сопротивление во время деформации. Эта собачка 144 храпового механизма может соответствовать элементам, расположенным на корпусе 160 поршня, для облегчения правильной ориентации относительно выбранной концентрации. Такой механизм может дополнительно обеспечивать тактильную обратную связь с пользователем устройства, указывающую на то, что было достигнуто надлежащее совмещение. Эта тактильная обратная связь может преимущественно снизить вероятность активации при неправильной ориентации. Также могут использоваться механизмы обратной связи и механизмы совмещения других типов.
[0110] На фиг. 6 показан вариант осуществления корпуса 160 поршня, который содержит в целом трубчатый каркас 162, ручку 164 на одном конце корпуса 160 поршня, кольцо 166 переключателя, расположенное между ними, и канал 168, расположенный по центру трубчатого каркаса 162 и проходящий по всей длине корпуса 160 поршня. Трубчатый каркас 162 выполнен с возможностью смещения со скольжением и частичного поворота со скольжением в канале 134 шкального регулятора 120 дозирования.
[0111] Трубчатый каркас 162 имеет удерживающий механизм 170 в виде зажима, который шарнирно прикреплен к трубчатому каркасу 162. Удерживающий механизм 170 может быть выполнен с возможностью удерживания такого компонента, как корпус 420 камеры 410b под давлением. Удерживающий механизм 170 преимущественно позволяет прикреплять компонент без использования инструментов, тем самым облегчая процесс сборки всего устройства. В дополнение к этому удерживающий механизм 170 также может быть выполнен таким образом, чтобы компонент мог быть удален с трубчатого каркаса 162, что позволяет повторно использовать устройство 10b или в других вариантах осуществления, которые допускают повторное использование устройства 10b, облегчить процесс повторной стерилизации, если такой процесс используется для устройства. Удерживающие механизмы других типов также могут использоваться вместо зажимов, показанных в проиллюстрированном варианте осуществления, и могут содержать крепежные элементы, такие как винты.
[0112] Трубчатый каркас 162 может дополнительно содержать направляющую 172, которая выступает наружу от внешней поверхности трубчатого каркаса 162. Направляющая 172 может проходить от нижнего конца трубчатого каркаса 162 на определенное расстояние к верхнему концу трубчатого каркаса 162. Направляющая 172 выполнена с возможностью размещения в пазах 138 и пазу 138, расположенных вдоль внутренней поверхности канала 134 корпуса 122 шкального регулятора дозирования. Таким образом, направляющая 172, когда она расположена между пазами 138, может препятствовать повороту корпуса 160 поршня. Это преимущественно может предотвратить перемещение корпуса 160 поршня к другому регулируемому упору 142 после начала первой фазы работы и, таким образом, снизить риск неправильной концентрации во вводимом объеме. Направляющая 172 предпочтительно имеет такой размер, что, когда корпус 160 поршня полностью вставлен, направляющая 172 находится лишь немного ниже паза 138, вследствие чего корпус 160 поршня может свободно поворачиваться к различным значениям концентрации во время начальной фазы работы (см. фиг. 2А). Однако, поскольку направляющая 172 находится лишь немного ниже паза 138, при выдвижении на небольшое расстояние направляющая 172 может заблокироваться в выбранной рейке 140. Такое расположение позволяет блокировать направляющую 172 вскоре после активации устройства 10b. Кроме того, направляющая 172 предпочтительно выступает наружу из трубчатого каркаса 162 только на достаточное расстояние, чтобы она могла контактировать с пазом 138, но не настолько, чтобы она касалась регулируемых упоров 142, расположенных между пазами 138. Таким образом, это может позволить регулируемым упорам 142 не мешать направляющей 172 во время работы.
[0113] Трубчатый каркас 162 может дополнительно содержать проем 174 для защелки, позволяющий защелке 228 (фиг. 7), расположенной на стержне 220 активации, выступать наружу из трубчатого каркаса 162. Проем 174 для защелки предпочтительно расположен по центру непосредственно над самой верхней частью направляющей 172. Как будет подробно описано ниже, в первом или «закрытом» положении защелка 228 отведена так, что она не выходит за направляющую 172 и, таким образом, не контактирует с регулируемым упором 142 (см. фиг. 8A). Находясь во втором положении, защелка 228 выходит наружу из трубчатого каркаса 162 за направляющую 172 таким образом, чтобы защелка 228 могла контактировать с регулируемыми упорами 140, такими как нижние поверхности 142a, тем самым предотвращая дальнейшее выдвижение корпуса 160 поршня, пока защелка находится во втором положении (см. фиг. 8B). Таким образом, объем, до которого может расширяться камера 510b, ограничен защелкой 228 и поверхностью 142a. В некоторых вариантах осуществления проем 174 для защелки может быть размещен таким образом, что, если корпус 160 поршня неправильно ориентирован внутри шкального регулятора 120 дозирования во время начальной фазы работы (показанной на фиг. 2A), можно предотвратить выход защелки 228 наружу во второе или «открытое» положение с помощью рейки 140 шкального регулятора 120 дозирования. Это может преимущественно предотвратить активацию устройства 10b при неправильной ориентации.
[0114] Трубчатый каркас 162 может дополнительно содержать пазы 176 храпового механизма в виде вырезов, расположенных вдоль его внешней поверхности. Пазы 176 храпового механизма выполнены с возможностью приема собачки 144 храпового механизма корпуса 122 шкального регулятора дозирования, что обеспечивает механизм для соблюдения правильной ориентации корпуса 160 поршня внутри корпуса 122 шкального регулятора дозирования, обеспечивая сопротивление вращению, когда собачка 144 входит в один из пазов 176 храпового механизма. Кроме того, преимущественно в каждой точке, где собачка 144 храпового механизма входит в пазы 176 храпового механизма, пользователь устройства 10b также может получать тактильную обратную связь, когда корпус 160 поршня правильно ориентирован внутри корпуса 120 шкального регулятора дозирования.
[0115] Продолжим рассматривать фиг. 6, кольцо 166 может содержать кольцевой выступ, выходящий из внешней поверхности трубчатого каркаса 162. Кольцо 166 переключателя может дополнительно содержать указатель 178 переключателя, который может иметь форму небольшого выступа, расположенного на кольце 166 переключателя. Указатель 178 переключателя может соответствовать и быть совмещенным с указателями 136 дозирования, расположенными на корпусе 122 шкального регулятора дозирования (фиг. 5A), чтобы указывать уровень концентрации, который будет получен, когда корпус 160 поршня ориентирован в том положении, которое соответствует совмещению защелки 228 с соответствующей поверхностью 142а. Такая система может преимущественно предоставлять пользователю устройства легко просматриваемую информацию о выбранном уровне концентрации. Указатель 178 переключателя может быть преимущественно окрашен для облегчения использования устройства 10b.
[0116] Ручка 164 может проходить в радиальном направлении относительно продольной оси трубчатого каркаса 162. Ручка 164 может иметь такую форму, чтобы пользователь устройства 10b мог крепко взять ручку 164 и использовать ручку либо для дальнейшего выдвижения корпуса 160 поршня назад и из устройства 10b, либо для дальнейшего вдавливания корпуса 160 поршня вперед в устройство 10b. Ручка 164 может дополнительно содержать проем 180 для приема соединительного механизма для переключателя 260 активации. Таким образом, переключатель 260 активации может поворачиваться вокруг соединительного механизма с целью управления стержнем 220 исполнительного механизма, расположенным внутри корпуса 160 поршня.
[0117] На фиг. 7 показан вариант осуществления системы 210b активации, которая содержит стержень исполнительного механизма в сборе 220 и переключатель 260 активации. Стержень исполнительного механизма в сборе 220 имеет в целом удлиненный корпус со штырем 222 исполнительного механизма на первом конце, штоком 224 исполнительного механизма на втором конце и частью 226 для перемещения защелки, расположенной в промежуточной части. Штырь 222 исполнительного механизма выполнен с возможностью размещения в корпусе 420 камеры 410b под давлением и активации выпуска содержащегося в ней газа во втором или «открытом» положении.
[0118] Шток 224 исполнительного механизма выполнен с возможностью упора в фасонную поверхность 262 (фиг. 9) переключателя 260 активатора и следования за ней. Шток 224 исполнительного механизма также предпочтительно имеет такую форму, чтобы профиль поперечного сечения соответствовал профилю поперечного сечения в верхней части канала 169 (как показано на фиг. 8), расположенного смежно с ручкой 164 корпуса 160 поршня. Предпочтительно профиль поперечного сечения не является по существу круглым, чтобы по существу предотвратить поворот стержня 220 исполнительного механизма в канале 168 корпуса 160 поршня. Часть 226 для перемещения защелки имеет такую форму, что защелка 228 смещается, когда защелка 228 перемещается со скольжением вдоль части 226 для перемещения защелки стержня 220 исполнительного механизма. Таким образом, защелка 228 имеет проем 230, форма поперечного сечения которого подобна форме поперечного сечения части 226 для перемещения защелки.
[0119] Переключатель 260 активатора выполнен с возможностью смещения стержня 220 исполнительного механизма через части корпуса 160 поршня и через корпус 420 камеры 410b под давлением, чтобы активировать выпуск содержащегося в ней газа. Таким образом, переключатель 260 активатора может содержать кулачок с фасонным профилем 262 вдоль поверхности, выполненный с возможностью контакта со штоком 224 исполнительного механизма. Переключатель 260 активатора также может иметь проем 264, выполненный с возможностью приема штыря 266, чтобы переключатель 260 активатора мог поворачиваться вокруг штыря 266. В проиллюстрированном варианте осуществления переключатель 260 активатора показан в первом или «закрытом» положении. В этом первом положении расстояние между штырем 266 и фасонной поверхностью 262, контактирующей со штоком исполнительного механизма, может быть уменьшено таким образом, чтобы стержень исполнительного механизма оставался в первом или «закрытом» положении.
[0120] При повороте вокруг штыря 266 во второе или «открытое» положение расстояние между штырем 266 и фасонной поверхностью 262, контактирующей со штоком 224 исполнительного механизма, увеличивается, тем самым смещая стержень 220 исполнительного механизма во второе или «открытое» положение далее в корпус 420 камеры 410b под давлением. Как будет описано ниже более подробно со ссылкой на фиг. 10 и 11, перемещение во второе или «открытое» положение может быть выполнено с возможностью выпуска газа, находящегося в камере 410b под давлением. Переключатель 260 активатора предпочтительно может представлять собой переключатель любого типа, который может оставаться в первом или втором положении, при этом пользователю не нужно поддерживать переключатель в этом положении. В проиллюстрированном варианте осуществления используется поворотный рычаг. Также могут быть использованы другие переключатели, такие как винт, защелка, подпружиненный штырь или любой другой переключатель, известный в данной области техники.
[0121] На фиг. 8A и 8B показана иллюстрация работы системы 210b активации, которая содержит некоторые компоненты системы 110b управления измерениями и системы 210b активации. Как показано в данном документе, защелка 228 находится внутри проема 174 для защелки, чтобы защелка не могла смещаться к переднему или заднему концу корпуса 160 поршня. Таким образом, когда стержень 220 исполнительного механизма смещается в направлении вперед или назад, защелка 228 должна следовать по профилю части 226 для перемещения защелки стержня 220 исполнительного механизма. Таким образом, это обеспечивает преимущество связанного перемещения защелки 228 во втором положении, когда переключатель 260 активатора и, таким образом, стержень 220 исполнительного механизма находятся в соответствующем втором положении. Кроме того, поскольку перемещение защелки 228 связано с перемещением другого переключателя 260 активатора и стержня 220 исполнительного механизма, если не допустить перемещение защелки 228 во второе положение, переключатель 260 активатора и стержень 220 активатора также не смогут переместиться во второе положение. Следует отметить, что, как описано выше, в то же время во втором или «открытом» положении защелка 228 может выступать из корпуса 160 поршня, тем самым ограничивая выдвижение корпуса 160 поршня, как показано на фиг. 8B
Камера под давлением и первая система регулирования давления
[0122] На фиг. 9 показан вариант осуществления, содержащий некоторые компоненты как системы 210b активации, камеры 410b под давлением смесительной системы 310b, так и первой системы 610b регулирования давления смесительной системы 310b. Как изображено, камера 410b под давлением может иметь корпус 420 с кольцевой щелью 422, расположенной смежно с первым концом корпуса 420. Кольцевая щель 422 может быть выполнена с возможностью приема удерживающего механизма 170, расположенного на корпусе 160 поршня. Корпус 420 может также иметь уплотнение 460 поршня, расположенное на втором конце корпуса 420. Уплотнение 460 поршня выполнено с возможностью обеспечения воздухонепроницаемого уплотнения для образования смесительной камеры 510b.
[0123] На фиг. 10 представлен вид в разрезе камеры 410b под давлением и первой системы 610b регулирования давления. Кольцевая щель 422 расположена на первом или заднем конце, а коническая поверхность 424 или поверхность в форме усеченного конуса расположена на втором или переднем конце, соответствующем форме уплотнения 460 поршня. Корпус 420 может дополнительно иметь такую форму, чтобы он имел кольцевой выступ 426 и кольцевую щель 428, выполненную с возможностью приема буртика 462 уплотнения 460 поршня. Эта конфигурация преимущественно обеспечивает, что уплотнение 460 поршня остается соединенным с корпусом 420 и образует уплотнение для предотвращения утечки любого газа, содержащегося в корпусе 420. Буртик 462 уплотнения 460 поршня может плотно входить в кольцевую щель 428 корпуса 420 для обеспечения улучшенного уплотнения.
[0124] Внутреннее пространство 430 по существу окружено корпусом 420 и может быть разделено на первую отдельную часть 432 и вторую отдельную часть 434. Во второй отдельной части 434 корпуса 420 может находиться третья отдельная часть в виде структурного элемента, такого как баллон 436. Этот баллон может содержать газы для смешивания в смесительной камере 510b. Предоставление газов в баллоне является преимуществом, поскольку это облегчает изготовление устройства 10b, поскольку позволяет изготавливать баллоны отдельно от других компонентов камеры 410b под давлением. В некоторых вариантах осуществления, если устройство 10b является многоразовым, баллоны можно заменять.
[0125] Баллон 436 имеет первый или задний конец, контактирующий со штырем 222 исполнительного механизма, и герметичный второй или передний конец 437. На одном конце баллона 436 находится уплотнение 438, которое существенно снижает утечку любого газа из первой отдельной части 432 во вторую отдельную часть 434. Это преимущественно снижает вероятность утечки газов из проема 440 исполнительного механизма и из устройства 10b.
[0126] Корпус 420 может также содержать механизм 442 смещения, такой как пружина, который оказывает воздействие на уплотнение в направлении от второго конца корпуса 420. В проиллюстрированном варианте осуществления механизм 442 смещения расположен в первой отдельной части 432. Это снижает вероятность того, что баллон 436 переместится в первую отдельную часть 432 и потенциально выпустит содержащийся в нем газ без активации пользователем. Кроме того, механизм 442 смещения может также обеспечивать противодействие активации, чтобы пользователь не мог случайно активировать устройство. Механизм 442 смещения может быть выполнен с возможностью приложения такого достаточного усилия, что после завершения первой и второй фаз работы и возврата переключателя 160 активации в первое или «закрытое» положение механизм 442 смещения оказывает достаточное усилие, чтобы стержень 220 исполнительного механизма вернулся в свое первое или «закрытое» положение, тем самым заставляя защелку 228 вернуться в свое первое или «закрытое» положение. Как только защелка 228 возвращается в свое первое или «закрытое» положение, выдвижение корпуса 160 поршня больше не ограничивается, и может начаться третья фаза работы. Если механизм 442 смещения не оказывает достаточного усилия на стержень 220 исполнительного механизма, переход к третьей фазе работы может быть более трудным.
[0127] Корпус 420 может также иметь выпускной механизм 444, такой как игла или пилотный наконечник, как показано в этом варианте осуществления устройства 10b, который может быть выполнен с возможностью прокалывания герметичного второго конца 437 баллона 436 для выпуска газа в первую отдельную часть 432 через выпускной механизм 444 с помощью канала 446, проходящего в осевом направлении через выпускной механизм 444. Из-за высокого давления в первой отдельной части 432 первая система 610b регулирования давления может открыться, обеспечивая выход газа к передней части уплотнения 460 поршня и в смесительную камеру 510b. В некоторых вариантах осуществления вдоль пути потока может быть размещен фильтр 448, чтобы снижалась вероятность попадания посторонних материалов в смесительную камеру 510b. В некоторых вариантах осуществления фильтр 448 может быть выполнен с возможностью фильтрации бактерий.
[0128] Уплотнение 460 поршня выполнено с возможностью частичного ограничения вводимого объема смесительной камеры 510b путем создания уплотнения для смесительной камеры 510b. Уплотнение 460 поршня может иметь в целом цилиндрический корпус с кольцевыми выступами 464, выполненными с возможностью контакта с внутренней поверхностью смесительной камеры 510b и конической поверхностью или поверхностью 466 в форме усеченного конуса на переднем конце. Поверхность 466 в форме усеченного конуса может дополнительно содержать проем 468 с центром относительно цилиндрического корпуса, выполненный с возможностью приема компонентов первой системы 610b регулирования давления. Кроме того, корпус также может иметь отверстие 470, ограниченное буртиком 462, на заднем конце, выполненном с возможностью приема корпуса 420.
[0129] Продолжим рассматривать фиг. 10, вариант осуществления первой системы 610b регулирования давления показан в первом или «закрытом» положении. Первая система 610b регулирования давления может содержать корпус 620 клапана, содержащий несколько проемов 622 на одном конце, шток 624 клапана, проходящий через корпус 620 клапана с седлом 626 на заднем конце, выполненным с возможностью контакта с механизмом 628 смещения и головкой 630 на переднем конце, выполненной с возможностью контакта с уплотнительным кольцом 632.
[0130] Во время работы механизм 628 смещения может оказывать такое смещающее воздействие на седло 626 в направлении назад, что головка 630 смещается к уплотнительному кольцу 632 и корпусу 620 клапана, тем самым уменьшая или предотвращая поток газа через корпус 620 клапана и в конечном итоге в смесительную камеру 510b. Благодаря ориентации механизма 628 смещения первая система 610b регулирования давления остается закрытой до тех пор, пока давление в камере 410b под давлением не превысит пороговое значение. Это пороговое значение может быть задано путем изменения величины силы, необходимой для сжатия механизма 628 смещения.
[0131] На фиг. 11 вариант осуществления первой системы 610b регулирования давления показан в «открытом» положении, в котором давление в камере 410b под давлением превышает давление в смесительной камере 510b. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления разница в давлении значительна. Из-за этого разницы давлений к компонентам клапана прикладывается достаточное усилие, преодолевающее действие механизма 628 смещения, тем самым позволяя газу вытекать из корпуса 620 клапана в смесительную камеру 510b.
[0132] Эта конфигурация первой системы 610b регулирования давления имеет преимущества благодаря нескольким фазам работы устройства 10b. Во время первой и по меньшей мере части второй фазы работы разница давлений заставляет клапан оставаться открытым. Однако, как только разница давлений становится недостаточной для преодоления порогового значения, клапан остается в закрытом положении, предотвращая попадание любого дополнительного газа в смесительную камеру и потенциально нарушая расчетные значения давления/концентрации.
[0133] На фиг. 12 показан вариант смесительной камеры 510b, содержащей корпус 520 шприца, вторую систему 710b регулирования давления и различные компоненты вышеупомянутых систем. Корпус 520 шприца может быть цилиндрическим и может содержать проем 522 на заднем конце и резьбовой наконечник 524 на переднем конце. Корпус шприца также имеет фланец 526, выполненный с возможностью зацепления с дозирующим устройством 120. Смесительная камера 510b может быть ограничена внутренними стенками корпуса 520 шприца и уплотнением 460 поршня. Кроме того, на внешней поверхности корпуса шприца могут содержаться указатели 528, соответствующие выбранной концентрации. Эти указатели 528 могут преимущественно обеспечивать визуальное подтверждение выбранной концентрации для пользователя.
[0134] На фиг. 13 показан вариант осуществления второй системы 710b регулирования давления, содержащей корпус 720 клапана, который может содержать шар 722, механизм 724 смещения, седло 726 и уплотнительный механизм 728. Вторая система 710b регулирования давления может также содержать второй механизм 730 смещения и штыревой исполнительный механизм 732.
[0135] Корпус 720 клапана может смещаться во внутреннем пространстве 734 смежно с наконечником 524 корпуса 520 шприца. В некоторых вариантах осуществления благодаря второму смещающему механизму 730 корпус 720 клапана смещается так, что фланец 735 корпуса 720 клапана прижимается к внутреннему буртику 736 наконечника 524. Кроме того, смещающий механизм 724 может герметизировать и предотвращать прохождение потока через корпус 720 клапана до тех пор, пока к шару 722 не будет приложено усилие, достаточное для преодоления смещающего усилия. Это может происходить, когда разница давлений между смесительной камерой 510b и атмосферой превышает пороговое значение.
[0136] Во время работы вторая система 710b регулирования давления открывается во время первой и второй фаз работы за счет повышенного давления в смесительной камере 510b. Когда разница давлений становится недостаточной для открытия корпуса 720 клапана, вторая фаза работы завершается, и пользователь может перейти к третьей фазе работы.
[0137] Как показано на фиг. 14, фильтр 760 прикреплен к выпускному патрубку второй системы 710b регулирования давления. Фильтр 760 имеет первый открытый конец 762 с фланцем 764, который выполнен с возможностью зацепления с резьбой внутри резьбового наконечника 524, второй открытый конец 766 и фильтрующий элемент 768, расположенный между ними. Таким образом, газ может проходить в обоих направлениях между первым открытым концом 762 и вторым открытым концом 766 и фильтроваться в процессе.
[0138] В некоторых вариантах осуществления внутренняя поверхность первого открытого конца 762 сужается в направлении второго открытого конца 766 таким образом, что форма соответствует форме корпуса 720 клапана. Когда насадку 760 ввинчивают в резьбовой наконечник 524, насадка 760 входит в зацепление с корпусом 720 клапана и смещает корпус 720 клапана, преодолевая смещающее усилие второго механизма 730 смещения, по направлению к заднему концу корпуса 520 шприца. Это заставляет шар 722 контактировать со штыревым исполнительным механизмом 732, тем самым заставляя шар отойти от внутренней поверхности корпуса 720 клапана, что позволяет газу проходить через корпус 720 клапана в любом направлении. Эта конфигурация позволяет дополнительно расширять смесительную камеру 510b при атмосферном давлении и фильтровать воздух, всасываемый в смесительную камеру 510b. Таким образом, в этом положении можно выполнять третью фазу работы. После завершения третьей фазы работы фильтр 760 можно удалить. Благодаря усилию второго механизма 730 смещения корпус 720 клапана может смещаться в сторону от штыревого исполнительного механизма 732 таким образом, что корпус 720 клапана остается закрытым до тех пор, пока пользователь не решит использовать терапевтический газ в смесительной камере 510, например, путем прикрепления инъекционной иглы для введения терапевтического газа пациенту.
Вариант осуществления системы управления измерениями и системы активации
[0139] На фиг. 15-31 изображены дополнительные варианты осуществления компонентов системы управления измерениями устройства.
[0140] На фиг. 15A и 15B показан вариант осуществления шкального регулятора 820 дозирования, который может быть выполнен с возможностью обеспечения выбора пользователем устройства концентрации текучей среды для вводимого объема. Подобно другим вариантам осуществления шкальный регулятор 820 дозирования может содержать два компонента, такие как корпус 822 шкального регулятора дозирования и колпачок 824 шкального регулятора дозирования, который может быть прикреплен с возможностью отсоединения к корпусу 822 шкального регулятора дозирования.
[0141] Продолжим рассматривать фиг. 15А и фиг. 15В, корпус 822 шкального регулятора дозирования может иметь в целом цилиндрический элемент 830 с фланцем 832, расположенным в верхней части корпуса 822 шкального регулятора дозирования. Корпус 822 шкального регулятора дозирования может содержать канал 834, расположенный по существу по центру цилиндрического элемента 830 и проходящий через весь корпус 822 шкального регулятора дозирования. В некоторых вариантах осуществления, таких как показан на фиг. 15A, в целом цилиндрический элемент 830 может содержать дополнительные поверхностные компоненты, такие как часть 831 увеличенного диаметра, которые потенциально могут быть адаптированы к устройству, в которое он вставляется.
6
[0142] Как и в случае с другими вариантами осуществления шкальных регуляторов дозирования или подобных дозирующих механизмов этот вариант осуществления также может содержать указатели 836 дозирования, расположенные на поверхности корпуса 820 шкального регулятора дозирования. В этом проиллюстрированном варианте осуществления указатели 836 дозирования расположены на верхней поверхности фланца 832, хотя может использоваться любое другое видимое место, такое как, например, часть периметра фланца 832. В проиллюстрированном варианте осуществления указатели 836 дозирования показывают диапазон чисел: 18, 19, 20, 21 и 22, соответствующих концентрациям гексафторида серы (SF), который может быть образован во вводимом объеме сборки.
[0143] Как и в других вариантах осуществления шкальных регуляторов дозирования и других дозирующих механизмов корпус 822 шкального регулятора дозирования может иметь пазы 838, рейки 840 и регулируемые упоры, соответствующие указателям 836 дозирования.
[0144] Работа регулируемых упоров показанного варианта осуществления шкального регулятора 820 дозирования может быть подобна работе в других вариантах осуществления шкального регулятора дозирования и дозирующих механизмов. Регулируемые упоры могут быть выполнены с возможностью взаимодействия с компонентами, содержащимися в корпусе 860 поршня, такими как защелка 928 или подобная выступающая конструкция, для управления расширением камеры для вводимого объема во время по меньшей мере некоторых фаз работы. В некоторых вариантах осуществления регулируемые упоры могут выполнять эту задачу, ограничивая выдвижение назад корпуса 860 поршня во время различных фаз. Таким образом, регулируемые упоры проходят на разные расстояния в зависимости от концентрации, которой соответствует упор.
[0145] На фиг. 16 показан вариант корпуса 860 поршня, который может содержать в целом трубчатый каркас 862, ручку 864 на одном конце корпуса 860 поршня, элемент 866 переключателя, расположенный между ними, и канал 868, который расположен по центру трубчатого каркаса 862 и который может проходить по всей длине корпуса 860 поршня, или который может проходить по меньшей мере по части длины трубчатого каркаса 862. Трубчатый каркас 862 может быть выполнен с возможностью смещения со скольжением и поворота со скольжением в канале шкального регулятора дозирования.
[0146] Продолжим рассматривать фиг. 16, трубчатый каркас 862 может содержать проем 874 для защелки, позволяющий защелке 928, расположенной на стержне 920 активации и содержащейся в канале 868, выступать наружу из трубчатого каркаса 862. Как показано в проиллюстрированном варианте осуществления, проем 874 для защелки может иметь центр чуть выше самой верхней части защитного приспособления 872. В других вариантах осуществления проем 874 для защелки также может быть расположен в различных положениях вдоль трубчатого каркаса 862 и может предусматривать более одного проема для защелки, если используется несколько защелок.
[0147] Как более подробно описано ниже, в первом, «начальном» или «предактивационном» положении защелка 928 может иметь такой размер, чтобы она не выходила за пределы защитного приспособления 872 и, таким образом, не касалась регулируемого упора или подобной конструкции. Находясь во втором или «открытом» положении, защелка 928 может выступать наружу из трубчатого каркаса 862 за защитное приспособление 872 так, что защелка 928 может контактировать с регулируемыми упорами или подобными конструкциями, тем самым предотвращая или значительно снижая вероятность дальнейшего выдвижения корпуса 860 поршня, когда защелка находится во втором положении.
[0148] Продолжим рассматривать фиг. 16, 25a и 25b, переключатель 960 активатора может быть выполнен с возможностью смещения стержня 920 исполнительного механизма через корпус 860 поршня к первому элементу 1020 корпуса, чтобы активировать механизм для выпуска газа, содержащегося в нем. Таким образом, переключатель 960 активатора, как и переключатель активатора согласно другим вариантам осуществления, может представлять собой кулачок с фасонным профилем 962, расположенный вдоль поверхности и выполненный с возможностью контакта с корпусом 922 исполнительного механизма. Переключатель 960 активатора может дополнительно содержать отверстие 964, выполненное с возможностью приема штыря, чтобы переключатель 960 активатора мог поворачиваться вокруг штыря. Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что переключатель 960 активации предпочтительно может представлять собой переключатель любого типа, который может оставаться в первом, втором или нескольких положениях, при этом пользователю не нужно поддерживать переключатель в этом положении. В проиллюстрированном варианте осуществления используется поворотный рычаг. Также могут быть использованы другие переключатели, такие как винт, защелка, подпружиненный штырь или любой другой переключатель, известный в данной области техники.
[0149] На фиг. 18 переключатель 960 активатора показан в первом, «начальном» или «предактивационном» положении. Например, это может быть положение до первой фазы работы. В этом первом положении расстояние между штырем 966 и фасонной поверхностью 962, контактирующей с корпусом 922 исполнительного механизма, может представлять собой первое расстояние, вследствие чего корпус 922 исполнительного механизма расположен на первом расстоянии от конца трубчатого каркаса 862 корпуса 860 поршня.
[0150] Как показано на фиг. 19, в некоторых вариантах осуществления переключатель 960 активатора может быть повернут в более вертикально ориентированное положение, второе или «открытое» положение, в котором расстояние от штыря 966 до фасонной поверхности 962, контактирующей с корпусом 922 исполнительного механизма, может представлять собой второе расстояние, вследствие чего корпус 922 исполнительного механизма расположен на втором расстоянии от конца трубчатого каркаса 862 корпуса 860 поршня. Это может соответствовать положению переключателя 960 активации во время первой и второй фаз работы. В некоторых вариантах осуществления второе расстояние может быть больше первого расстояния. Как будет описано более подробно со ссылками на фиг. 25-27, это может вызвать смещение корпуса 922 исполнительного механизма в направлении первого элемента 1020 корпуса камеры под давлением. Это смещение может активировать выпуск текучей среды или газа, содержащихся в камере под давлением.
[0151] Как показано на фиг. 20, в некоторых вариантах осуществления переключатель 960 активации также может быть повернут в более горизонтально ориентированное положение, третье или «закрытое» положение, в котором расстояние от штыря 966 до фасонной поверхности 962, контактирующей с корпусом 922 исполнительного механизма, может представлять собой третье расстояние, вследствие чего корпус 922 исполнительного механизма расположен на третьем расстоянии от конца трубчатого каркаса 862 корпуса 860 поршня. Это может соответствовать третьей фазе работы и/или заключительной фазе перед инъекцией вводимого объема пациенту. Это третье расстояние может быть меньше или равно первому и/или второму расстояниям. В некоторых вариантах осуществления поворот к третьему положению может вызвать смещение корпуса 922 исполнительного механизма от первого элемента 1020 корпуса камеры под давлением, чтобы текучая среда или газ не были выпущены из камеры под давлением.
[0152] Необязательно, может быть предусмотрен механизм блокировки для управления и ограничения перемещения переключателя 960 активации.
[0153] На фиг. 21-23 показана работа варианта осуществления системы активации. Как показано в проиллюстрированном варианте осуществления и подобно другим вариантам осуществления, защелка 928 может содержаться внутри проема 874 для защелки, так что защелка не может смещаться к переднему или заднему концу корпуса 860 поршня. В таком варианте осуществления, когда стержень 920 исполнительного механизма смещается в направлении вперед или назад, защелка 928 выполнена с возможностью следовать профилю части 926 для перемещения защелки стержня 920 исполнительного механизма.
[0154] На фиг. 21 показан вариант осуществления в первом, «начальном» или «предактивационном» положении. Как здесь показано, защелка 928 может быть расположена так, чтобы она выступала наружу из корпуса 860 поршня в достаточной степени, чтобы при выдвижении назад защелка 928 контактировала с регулируемым упором, расположенным на корпусе 922 шкального регулятора дозирования, и предотвращала любое дальнейшее выдвижение. В других вариантах осуществления, когда защелка 928 находится в первом положении, она может быть выполнена так, чтобы не выступать наружу из корпуса 860 для предотвращения такого выдвижения. При перемещении во второе или «открытое» положение, как показано на фиг. 22, защелка 928 может в достаточной степени выступать наружу из корпуса 860 поршня, чтобы защелка 928 могла контактировать с регулируемым упором или подобной конструкцией, расположенной на шкальном регуляторе 820 дозирования, тем самым предотвращая любое дальнейшее выдвижение назад. При повороте в третье или «закрытое» положение, как показано на фиг. 23, защелка 928 может быть в достаточной степени отведена в проем 874 для защелки, чтобы защелка 928 больше не контактировала с регулируемым упором или подобной конструкцией, расположенной на шкальном регуляторе 820 дозирования, тем самым позволяя корпусу 860 поршня выдвигаться дальше назад.
[0155] Продолжим рассматривать фиг. 21-23, храповой элемент 886, такой как собачка, может быть прикреплен к корпусу 860 поршня. Храповой элемент 886 может быть шарнирным и может быть выполнен таким образом, чтобы храповой элемент 886 был подвижно деформируемым и обеспечивал сопротивление во время деформации. Храповой элемент 886 может соответствовать элементам, расположенным на шкальном регуляторе 820 дозирования корпуса поршня, таким как вырезы 842, фиг. 15b, чтобы облегчить правильную ориентацию относительно выбранной концентрации. С целью обеспечения деформации внутрь храпового элемента 886 корпус 924 исполнительного механизма может содержать углубление или выемку 980. Эта углубление 980 может быть выполнено таким образом, чтобы обеспечить возможность деформации внутрь храпового элемента 886 только в первом и третьем положениях, тогда как деформация внутрь храпового элемента 886 предотвращается, когда он находится во втором положении. Это позволяет снизить вероятность того, что корпус 860 поршня может поворачиваться во время работы устройства.
Вариант осуществления камеры под давлением
[0156] На фиг. 24-25B показан вариант осуществления камеры под давлением вместе с компонентами системы активации. Как показано, камера под давлением может иметь корпус из двух частей с первым элементом 1020 корпуса и вторым элементом 1022 корпуса, которые могут смещаться друг относительно друга. Как показано в проиллюстрированном варианте осуществления, два элемента 1020, 1022 могут иметь в целом цилиндрическую форму, чтобы некоторые или все части двух элементов 1020, 1022 могли входить в канал 868 корпуса 860 поршня. В некоторых вариантах осуществления два элемента 1020, 1022 могут быть отсоединены друг от друга, чтобы обеспечить свободное смещение двух элементов 1020, 1022. В других вариантах осуществления корпус, состоящий из двух частей, может быть прикреплен, при этом все еще позволяя смещать элементы 1020, 1022 друг относительно друга. Такое прикрепление может быть использовано для увеличения устойчивости двух элементов 1020, 1022.
[0157] Как показано в проиллюстрированном варианте осуществления и подобно другим вариантам осуществления камеры под давлением, на втором элементе 1022 корпуса может быть расположена кольцевая щель 1024. В проиллюстрированном варианте осуществления кольцевая щель 1024 расположена на конце, противоположном первому элементу 1020 корпуса, однако могут быть выбраны другие возможные местоположения. Кольцевая щель 1024 может иметь размер и конфигурацию для приема удерживающих крыльев 870, фиг. 25А, корпуса 860 поршня, позволяя прикреплять второй элемент 1022 корпуса к корпусу 860 поршня с использованием замкового соединения. Чтобы облегчить вставку второго элемента 1022 корпуса в канал 868 корпуса 860 поршня, вставляемая концевая часть может быть слегка сужена. В некоторых вариантах осуществления второй элемент 1022 корпуса может быть прикреплен с возможностью отсоединения к корпусу 860 поршня, что позволяет заменять определенные части, содержащиеся в нем. Например, в некоторых вариантах осуществления в корпусе, состоящем из двух частей, может содержаться элемент 1030 хранения или баллон. Корпус, состоящий из двух частей, может также иметь конец 1060 поршня с уплотнением 1061 поршня, таким как резиновое уплотнительное кольцо, выполненное с возможностью герметичного контакта с корпусом 1120 шприца и образования уплотнения для ограничения камеры, содержащей вводимый объем, причем такая камера потенциально может выполнять функции смесительной камеры. Для образования такого уплотнения вокруг конца 1060 поршня могут быть использованы уплотнительные элементы других типов.
[0158] НА фиг. 25A и 25B представлены виды в разрезе варианта осуществления, показанного на фиг. 24, когда устройство находится в первом, «начальном» или «предактивационном» положении. Как более ясно показано на фиг. 25B, в первом положении элемент 924 смещения стержня, такой как винтовая пружина, может контактировать как с корпусом 922 исполнительного механизма, так и с первым элементом 1020 корпуса; однако корпус 922 исполнительного механизма может не находиться в прямом контакте с первым элементом 1020 корпуса. В первом положении элемент 924 смещения стержня может прикладывать усилие в направлении вперед к первому элементу 1020 корпуса и усилие в направлении назад к корпусу 922 исполнительного механизма таким образом, что корпус 922 исполнительного механизма остается в контакте с переключателем 960 активации. В этом положении направленное вперед усилие, действующее на первый элемент 1020 корпуса, может заставить первый элемент 1020 корпуса прикладывать усилие к элементу 1030 хранения, содержащемуся в нем, когда первый элемент 1020 корпуса пытается смещаться по направлению ко второму элементу 1022 корпуса. Предпочтительно, в первом положении усилие, прикладываемое первым элементом 1020 корпуса к элементу 1030 хранения, будет недостаточным для смещения элемента 1030 хранения ко второму элементу 1022 корпуса из-за механизмов, содержащихся в элементе 1030 хранения (как будет обсуждаться ниже более подробно на фиг. 28-29). Таким образом, находясь в первом положении, любой газ или текучая среда, содержащиеся в элементе 1030 хранения, будут оставаться внутри элемента 1030 хранения.
[0159] На фиг. 26A и 26B представлены виды в разрезе варианта осуществления, показанного на фиг. 24, когда устройство находится во втором или «открытом» положении. Как более ясно изображено на фиг. 26B, находясь во втором положении, как корпус 922 исполнительного механизма, так и элемент 924 смещения стержня могут непосредственно контактировать с первым элементом 1020 корпуса. Из-за этого прямого контакта к первому элементу 1020 корпуса может быть приложено более значительное усилие, вследствие чего первый элемент 1020 корпуса может смещаться в направлении вперед, тем самым вызывая смещение элемента 1030 хранения в направлении вперед. Это смещение вперед элемента 1030 хранения может затем активировать выпуск газа из элемента 1030 хранения. В других вариантах осуществления корпусу 922 исполнительного механизма нет необходимости напрямую контактировать с первым элементом 1020 корпуса, поскольку в таких вариантах осуществления увеличение усилия, прилагаемого элементом 924 смещения стержня, из-за сжатия элемента 924 смещения стержня, может быть достаточным, чтобы вызвать смещение первого элемента 1020 корпуса в направлении вперед, чтобы вызвать активацию выпуска газа из элемента 1030 хранения.
[0160] На фиг. 27A и 27B представлены виды в разрезе второго варианта осуществления, показанного на фиг. 24, когда устройство находится в третьем или «закрытом» положении. Как изображено на фиг. 27B, находясь в третьем положении, корпус 922 исполнительного механизма находится в контакте с первым элементом 1020 корпуса. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления из-за уменьшенного расстояния между штырем 966 и фасонной поверхностью 962 усилие, прикладываемое элементом 924 смещения стержня к корпусу 922 исполнительного механизма в направлении назад, может вызывать такое смещение корпуса 922 исполнительного механизма в направлении фасонной поверхности 962, что корпус 922 исполнительного механизма остается в контакте с переключателем 960 активации. Это расширение элемента 924 смещения стержня приводит к уменьшению усилия, прикладываемого элементом 924 смещения стержня к первому элементу 1020 корпуса. В результате этого уменьшенного усилия и в результате других механизмов, расположенных внутри элемента 1030 хранения или баллона, элемент 1030 хранения может быть возвращен в закрытое состояние, тем самым предотвращая выпуск любого дополнительного газа в камеру для содержания вводимого объема, который также может служить смесительной камерой.
[0161] На фиг. 28 представлен вид в разрезе варианта осуществления камеры под давлением. Первый и второй элементы 1020, 1022 корпуса содержат элемент 1030 хранения или баллон, такой как микроцилиндр, который содержит текучую среду, такую как газ. В некоторых вариантах осуществления второй элемент 1022 имеет на конце, противоположном первому элементу 1020, коническую поверхность или поверхность в форме усеченного конуса, образующую конец 1060 поршня. В некоторых вариантах осуществления второй элемент 1022 и конец 1060 поршня образуют одно целое. Конец 1060 поршня может иметь кольцевую щель, выполненную с возможностью приема уплотнения 1061 поршня, такого как резиновое уплотнительное кольцо, для образования камеры для вводимого объема, которая также может служить смесительной камерой.
[0162] Первый элемент 1020 корпуса может содержать углубленную часть 1026 или часть с выемкой, выполненную с возможностью контакта и приема первого конца элемента 1030 хранения. Форма углубленной части 1026 предпочтительно должна соответствовать форме первого конца элемента 1030 хранения. В других вариантах осуществления первый элемент 1020 корпуса может не содержать углубленную часть 1026. Второй элемент 1022 корпуса может содержать внутреннее пространство 1028 с размерами и конфигурацией для приема второго конца элемента 1030 хранения. В некоторых вариантах осуществления внутреннее пространство 1028 может содержать уплотнение 1029 корпуса, контактирующее со вторым концом элемента 1030 хранения. В некоторых вариантах осуществления уплотнение 1029 корпуса создает уплотнение, достаточное для того, чтобы свести к минимуму или исключить утечку газа назад через внутреннее пространство 1028. В некоторых вариантах осуществления внутреннее пространство 1028 может также обеспечивать в целом плотную посадку вокруг элемента 1030 хранения, чтобы гарантировать, что элемент 1030 хранения в целом смещается только в направлении вперед и назад. Это преимущественно снижает вероятность разрушения уплотнения между вторым концом элемента 1030 хранения и уплотнением 1029 корпуса.
6
3
8
2
6
2
2
[0163] Продолжим рассматривать фиг. 28, элемент 1030 хранения, такой как изображенный баллон или микроцилиндр, может содержать корпусную часть 1040 и головку 1042. Как показано в проиллюстрированном варианте осуществления, корпусная часть 1040 может иметь в целом цилиндрическую форму с полусферическим первым концом. Корпусная часть 1040 вместе с головкой 1042 может образовывать внутренний объем 1041 для содержания текучей среды, такой как газ, в газообразной или жидкой форме или их комбинацию при первом давлении и концентрации, которые могут отличаться от атмосферного газа. Например, такие газы могут включать, но без ограничения, расширяющиеся газы, офтальмологические газы, такие как SF, CF, CF или подобные газы, газы-вытеснители, такие как CO, газообразные хладагенты, такие как NO, и другие газы различных типов. Размер внутреннего пространства 1041 может быть выбран таким, чтобы в объеме могла содержаться единичная или одноразовая доза. Для корпусной части 1040 могут быть выбраны другие формы.
[0164] Головка 1042 может иметь в целом трубчатую форму с внешним диаметром, совпадающим с внутренним диаметром корпусной части 1040. Головка 1042 может иметь внутренний канал и фланец 1044. Как показано в проиллюстрированном варианте осуществления, первый конец головки 1042 может иметь отверстие с диаметром, соответствующим диаметру канала, а второй конец головки может иметь отверстие 1046 с диаметром, который меньше диаметра канала. В некоторых вариантах осуществления корпусная часть 1040 и головка 1042 могут быть отдельными компонентами, которые прикрепляются позже. Это потенциально дает преимущества для обеспечения сборки внутренних компонентов головки 1042 перед сборкой. После того как все компоненты собраны внутри головки 1042, головка 1042 может быть помещена в корпусную часть 1040 и закреплена с помощью устройств и механизмов, таких как виды клея, сварка и т. п. В некоторых вариантах осуществления, таких как показан на фиг. 28, фланец 1044 может упираться в корпусную часть 1040 и приклеиваться или привариваться вдоль этой поверхности. В других вариантах осуществления корпусная часть 1040 и головка 1042 могут образовывать одно целое.
[0165] Головка 1042 может содержать систему регулирования давления элемента хранения, которая может образовывать часть первой системы регулирования давления и которая может принимать форму внутреннего клапанного механизма внутри канала. Внутренний клапанный механизм может содержать стопорное кольцо 1048, седло 1050 клапана, внутренний элемент или механизм 1052 смещения, такой как пружина, поршень 1054 клапана и уплотнение 1056 поршня. Стопорное кольцо 1048 может быть размещено внутри кольцевой щели 1058, расположенной на головке 1042. Стопорное кольцо 1048 может быть изготовлено из упругого материала, вследствие чего стопорное кольцо может быть деформировано до установки в щель 1058. Седло 1050 клапана может быть размещено между стопорным кольцом 1048 и вторым концом головки 1042. В некоторых вариантах осуществления седло 1050 клапана может представлять собой кольцо, имеющее внешний диаметр, приблизительно равный внутреннему диаметру головки 1042.
[0166] Поршень 1054 клапана может иметь в целом цилиндрическую форму и размещаться между седлом 1050 и вторым концом головки 1042. Внешний диаметр поршня 1054 клапана может быть выбран приблизительно равным внутреннему диаметру головки 1042. Как показано в проиллюстрированном варианте осуществления, поршень клапана может содержать кольцевую прорезь, выполненную с возможностью приема уплотнения 1056 поршня, проходы 1055 для текучей среды или каналы, расположенные по периметру поршня, и выступ 1057. Проходы 1055 для текучей среды могут быть выполнены с возможностью обеспечения прохождения текучей среды между поршнем 1054 клапана и головкой 1042. В проиллюстрированном варианте осуществления предусмотрено в общей сложности четыре прохода для текучей среды; однако может быть использовано меньшее или большее количество проходов. В некоторых вариантах осуществления выступ 1057 может представлять собой цилиндрический элемент, имеющий меньший диаметр, который соответствует диаметру отверстия 1046. Выступ 1057 может быть выполнен с возможностью входа в отверстие 1046. В некоторых вариантах осуществления выступ 1057 может быть выполнен заподлицо с торцевой поверхностью головки 1042. В других вариантах осуществления выступ 1057 может быть углублен в отверстие или выходить за пределы торцевой поверхности. Механизм 1052 смещения может быть размещен между седлом 1050 и поршнем 1054 для приложения усилия к поршню 1054 клапана в направлении вперед, чтобы между уплотнением 1056 поршня и головкой 1042 образовывалось уплотнение. В других вариантах осуществления могут использоваться конструкции клапана других типов, например шаровой клапан, тарельчатый клапан или любой другой клапан, упомянутый в данном документе или известный в данной области техники.
[0167] В некоторых вариантах осуществления внутренний механизм 1052 смещения может быть выполнен таким образом, что, когда переключатель активации находится в первом или «предактивационном» положении, внутренний клапанный механизм не будет открываться в результате приложенных к нему усилий, таких как усилие, приложенное к элементу 1030 хранения через первый элемент 1020 корпуса, вызываемое механизмом 924 смещения стержня. В некоторых вариантах осуществления внутренний механизм 1052 смещения может быть выполнен таким образом, что, когда переключатель активации находится во втором или «открытом» положении, внутренний клапанный механизм открывается в результате приложенных к нему усилий. В некоторых вариантах осуществления внутренний механизм 1052 смещения может быть выполнен таким образом, что, когда переключатель активации находится в третьем или «закрытом» положении, внутренний клапанный механизм не будет открываться в результате приложенных к нему усилий, таких как усилие, приложенное к элементу 1030 хранения через первый элемент 1020 корпуса, вызываемое механизмом 924 смещения стержня.
[0168] В некоторых вариантах осуществления элемент 1030 хранения может содержать другие конструкции, такие как фильтры, встроенные в части элемента 1030 хранения, такие как головка 1042. Элемент 1030 хранения может содержать мембраны или другие уплотняющие конструкции, размещенные над головкой 1042 и над отверстием 1046, чтобы обеспечить дополнительное уплотнение, которое может преимущественно продлить долговечность при хранении элемента 1030 хранения. Мембрана или герметизирующая конструкция могут быть пробиты выступающим элементом, таким как штырь 1059, или любым другим подобным выпускающим механизмом. В некоторых вариантах осуществления выпускающий механизм может представлять собой пористый материал, например, известный как «фритта». Элемент 1030 хранения может также содержать дополнительные клапанные элементы, которые могут служить предохранительным клапаном для снижения вероятности разрыва, если давление в элементе хранения 1030 превышает определенные эксплуатационные пределы. Элемент 1030 хранения также может быть выполнен с возможностью контролируемого разрыва, чтобы снизить вероятность неустранимого отказа.
[0169] В некоторых вариантах осуществления элемент 1030 хранения и внутренние компоненты, такие как внутренний клапан, изготовлены из материалов, которые являются как небольшими, так и легкими. Материал также может быть гибким. В некоторых вариантах осуществления материалы и размеры элемента 1030 хранения могут быть выбраны так, чтобы элемент 1030 хранения препятствовал диффузии газа через стенки элемента 1030 хранения. Это может обеспечить преимущество увеличения срока хранения элемента 1030 хранения, когда в нем содержится газ. В некоторых вариантах осуществления длина элемента 1030 хранения от самого заднего конца корпуса 1040 до самого переднего конца головки 1042 может находиться в диапазоне от приблизительно 15 мм до приблизительно 65 мм, от приблизительно 20 мм до приблизительно 45 мм и от приблизительно 25 мм до примерно 35 мм, например 29 мм. В некоторых вариантах осуществления внешний диаметр корпуса 1040 может находиться в диапазоне от приблизительно 4 мм до приблизительно 25 мм, от приблизительно 6 мм до приблизительно 20 мм и от приблизительно 8 мм до приблизительно 15 мм, например 9,5 мм. В некоторых вариантах осуществления внешний диаметр головки 1042, не включая фланцевую часть, может составлять от приблизительно 2 мм до приблизительно 20 мм, от приблизительно 4 мм до приблизительно 15 мм и от приблизительно 6 мм до приблизительно 10 мм, например 7,5 мм.
[0170] Продолжим рассматривать фиг. 28, штырь 1059, который может служить выпускающим механизмом, может быть расположен внутри канала 1062. Выпускающий механизм 1059 может быть по существу центрирован над выступом 1057 поршня 1054 клапана и иметь диаметр, который соответствует диаметру отверстия 1046, и может образовывать сквозные проходы (не показаны). Как показано на фиг. 29, во время работы, когда элемент 1030 хранения смещается в направлении вперед к выпускающему механизму 1059, выпускающий механизм 1059 остается неподвижным, вследствие чего выпускающий механизм 1059 может заставить поршень 1056 клапана отсоединиться от головки 1042, тем самым обеспечивая прохождение потока текучей среды из элемента 1030 хранения через проходы 1055 и выпускающий механизм 1059 и через канал 1062, где она, в конечном счете, может течь в камеру для вводимого объема, такую как смесительная камера. В некоторых вариантах осуществления выпускающий механизм 1059 может содержать внутренние или внешние каналы или может быть выполнен из пористого материала, чтобы выпускающий механизм 1059 сам по себе служил механизмом предварительной фильтрации для текучей среды, протекающей через канал 1062. В некоторых вариантах осуществления могут быть добавлены фильтры между выпускным механизмом 1059 и концом канала 1062 или в любом другом месте для фильтрации материалов.
[0171] На фиг. 30-32 показан еще один вариант хирургического набора 2c, содержащий контейнер 4c с устройством 10c для смешивания газов. Устройство 10c для смешивания газов может содержать такие же или подобные компоненты, описанные выше со ссылкой на устройства 10, 10a и 10b для смешивания газов, за исключением случаев, указанных ниже.
[0172] Устройство 10c для смешивания может содержать камеру для вводимого объема, такую как смесительная камера, которая может содержать корпус 1120 шприца, систему регулирования давления шприца, которая может образовывать часть второй системы регулирования давления, и различные компоненты вышеуказанных систем. Корпус 1120 шприца может иметь цилиндрический корпус и носик 1122 на переднем конце.
[0173] В некоторых вариантах осуществления резьбовой наконечник 1124, который может содержать несколько компонентов системы регулирования давления, может быть прикреплен с возможностью отсоединения к носику 1122 корпуса 1120 шприца. Это может преимущественно облегчить сборку устройства, позволяя собирать систему регулирования давления внутри меньшего наконечника 1124 перед включением в корпус 1120 шприца. Наконечник 1124 может быть прикреплен к носику 1122 с использованием множества крепежных устройств и средств, таких как винты, виды клея, замковые соединения, сварка и т. п. Камера для вводимого объема может быть образована внутренними стенками корпуса 1120 шприца и уплотнением 1061 поршня. Кроме того, как и в других вариантах осуществления шприца, корпус 1120 шприца может также содержать указатели вдоль своей внешней поверхности, соответствующие выбранной концентрации, и фланец на заднем конце корпуса 1120, выполненный с возможностью прикрепления к шкальному регулятору дозирования. Необязательно хирургический набор 2c может содержать ограничитель 1300 потока, соединенный с выпускным патрубком 761c фильтрующего устройства 760c.
[0174] Продолжим рассматривать фиг. 30-32, на которых показан вариант осуществления системы регулирования давления шприца, содержащий корпус 1220 клапана, конец 1222 клапана, поршень 1224 клапана, уплотнение 1226 поршня, элемент или механизм 1228 смещения поршня, элемент или механизм 1230 смещения клапана и торцевое уплотнение 1232 клапана. Подобно другим вариантам осуществления системы регулирования давления корпус 1220 клапана и конец 1222 клапана могут смещаться со скольжением внутри резьбового наконечника 1124.
[0175] В первом положении, таком как показано на фиг. 32, конец 1222 клапана может упираться в заплечик 1234 резьбового наконечника 1124 вследствие усилия, прикладываемого элементом 1230 смещения клапана к корпусу 1220 клапана и концу 1222 клапана в направлении вперед. В первом положении поршень 1224 клапана и уплотнение 1226 клапана могут образовывать уплотнение и ограничивать или предотвращать прохождение текучей среде через корпус 1220 клапана. Однако, когда давление в камере для вводимого объема увеличивается сверх порогового значения для преодоления смещающего усилия, оказываемого смещающим элементом 1228 поршня, поршень 1224 клапана может смещаться вперед против усилия, прикладываемого элементом 1228 смещения поршня, и текучая среда может проходить через корпус 1220 клапана и конец 1222 клапана в атмосферу. Как только давление снижается до порогового значения, равновесие сил позволяет поршню 1224 клапана и уплотнению 1226 клапана снова герметично контактировать с корпусом 1220 клапана.
[0176] Во втором положении корпус 1220 клапана и конец 1222 клапана могут смещаться в направлении назад относительно элемента 1230 смещения клапана. Например, это может быть достигнуто путем приложения усилия в направлении назад к концу 1222 клапана. Во втором положении контакт между поршнем 1224 клапана и внутренним выступающим элементом 1126 корпуса 1120 шприца может вызвать такое перемещение поршня 1224 клапана в направлении назад относительно корпуса 1220 клапана и конца 1222 клапана, что поршень 1224 клапана больше не контактирует герметично с корпусом 1220 клапана. В некоторых вариантах осуществления это могло бы обеспечить проход текучей среды в камеру и из нее для вводимого объема. В некоторых вариантах осуществления система регулирования давления может быть принудительно переведена во второе положение, когда встроенный фильтр 760c навинчен на резьбовой наконечник 1124. Другие типы приспособлений, такие как запорные краны, клапаны, трубки и т. п., также могут быть прикреплены к резьбовому наконечнику 1124.
[0177] Как показано на фиг. 32-35, ограничитель 1300c потока может иметь форму крышки, выполненной с возможностью зацепления с выпускным патрубком 761c фильтрующего устройства 760c. Например, ограничитель 1300c потока может содержать конец 1032 с резьбой, выполненный с возможностью зацепления резьбы на внутренней поверхности выпускного патрубка 761c. В дополнение к этому ограничитель 1300c потока может содержать необязательные захваты 1304 для пальцев, выполненные с возможностью облегчения захвата пальцами, чтобы облегчить удаление ограничителя 1300c потока при ношении хирургических перчаток.
[0178] Ограничитель потока также может содержать отверстие 1306 ограничения потока. В некоторых вариантах осуществления минимальный диаметр отверстия 1306 может быть меньше наименьшего диаметра выпускного отверстия 1308 выпускного патрубка 761c (фиг. 30). Таким образом, минимальная площадь поперечного сечения выпускного отверстия 1306 может быть меньше минимальной площади поперечного сечения выпускного отверстия 1308. Таким образом, как описано выше со ссылкой на фиг. 1A и ограничитель 1300c потока. Продолжим рассматривать фиг. 30, работающее устройство 10c для смешивания может быть упаковано в контейнер 4c с образованием хирургического набора 2c. Как и другие устройства 10, 10a, 10 и 10b для смешивания, устройство 10c для смешивания может быть упаковано в контейнер 4c с предварительно прикрепленным фильтрующим устройством 760c в стерилизованном состоянии и, необязательно, также может содержать ограничитель 1300 потока.
[0179] При использовании практикующий врач или другой пользователь может извлечь устройство 10c для смешивания из упаковки 4c с предварительно прикрепленным фильтром 760c. Затем пользователь может подавать терапевтический газ и/или его компонент в смесительную камеру устройства 10c, который перемещает поршень 1061 в направлении от фильтрующего устройства 760c (как показано на фиг. 30) до тех пор, пока поршень 1061 не будет перемещен в положение, соответствующее требуемому объему терапевтического газа, что обеспечит требуемую концентрацию смешанного газа. После перемещения поршня 1061 в требуемое положение избыточный терапевтический газ может быть выпущен через фильтрующее устройство 760c. Таким образом, поскольку фильтрующее устройство 760c предварительно прикреплено к устройству 10c для смешивания, неотфильтрованный атмосферный воздух никогда не будет находиться в каких-либо открытых объемах между фильтрующим элементом 763 фильтрующего устройства 760c и поршнем 1061. Таким образом, во время выпуска терапевтического газа через это фильтрующее устройство 760c никакие загрязняющие вещества, посторонние вещества или нежелательные газы не будут улавливаться на верхней по потоку стороне фильтрующего элемента 763.
[0180] После размещения требуемого объема терапевтического газа или его компонента в смесительной камере, пользователь может вручную переместить поршень 1061 в направлении от фильтрующего устройства 760c и, таким образом, втянуть атмосферный воздух через выпускной патрубок 761c фильтрующего устройства 760c, через фильтрующий элемент 763 в смесительную камеру. Таким образом, фильтрующий элемент 763 может отфильтровывать любые твердые частицы, посторонние вещества или нежелательные газы и предотвращать их попадание в смесительную камеру. После того как смесительная камера расширяется до требуемого объема и тем самым формируется желаемая концентрация терапевтической смеси, фильтрующее устройство 760c может быть удалено, а на его место может быть подсоединено дополнительное устройство доставки. Например, вместо фильтрующего устройства 760c для доставки терапевтического газа может быть прикреплена игла для подкожных инъекций.
[0181] Как отмечено выше, смесительное устройство 10c необязательно может быть упаковано в контейнер 4c с предварительно прикрепленным ограничителем 1300c потока. Предварительно прикрепленный ограничитель 1300c потока обеспечивает необязательное дополнительное преимущество, заключающееся в обеспечении дополнительного противодавления во время выпуска избыточного газа, что, таким образом, позволяет обеспечить полное прижатие поршня 1061 к любому ограничивающему устройству для ограничения заданного объема терапевтического газа или компонента терапевтического газа внутри корпуса 1120 шприца.
[0182] В некоторых вариантах осуществления камера под давлением может быть внешней по отношению к устройству. В таких вариантах осуществления камера под давлением может представлять собой емкость или другой баллон, содержащий газ в жидкой или газообразной форме (или в комбинации этих форм). В некоторых вариантах осуществления емкость может быть прикреплена к резьбовому наконечнику с помощью трубки или других механизмов. Соединение между резьбовым наконечником и трубкой может вызвать принудительное открытие системы регулирования давления, расположенной на устройстве, тем самым позволяя газу из емкости поступать в камеру. В некоторых вариантах осуществления введение газа из емкости может быть выполнено во время первой фазы работы. Таким образом, газ из емкости может заполнять устройство газом, пока устройство не достигнет заданного первого объема. В некоторых вариантах осуществления емкость может иметь регулятор, позволяющий заполнять устройство газом с регулируемым давлением. Затем соединение может быть снято с резьбового наконечника, что позволит клапану нормально работать. В некоторых вариантах осуществления, поскольку газ может находиться под более высоким давлением, чем атмосферный воздух, и может превышать пороговое значение для системы регулирования давления, газ может выпускаться или вытесняться из системы до тех пор, пока в устройстве не будет достигнуто заданное давление. Как только в устройстве будет достигнуто заданное давление, оставшиеся фазы работы могут быть завершены подобно фазам в описанных выше вариантах осуществления.
[0183] Вышеприведенное описание относится к устройству и способу смешивания и/или введения газов, имеющим определенные признаки, аспекты и преимущества согласно настоящему изобретению. Различные изменения и модификации также могут быть внесены в описанные выше устройство и способ смешивания газов без отклонения от сущности и объема изобретения. Таким образом, например, специалисты в данной области техники поймут, что изобретение может быть воплощено или осуществлено таким образом, чтобы достичь или оптимизировать одно преимущество или группу преимуществ, как описано в данном документе, без необходимости достижения других целей или преимуществ, которые могут быть учтены или предложены в данном документе. В дополнение к этому, хотя был показан и подробно описан ряд вариаций изобретения, другие модификации и способы использования, которые находятся в пределах объема этого изобретения, будут легко очевидны специалистам в данной области техники на основании этого описания. Предполагается, что различные комбинации или подкомбинации конкретных признаков и аспектов вариантов осуществления могут быть выполнены и по-прежнему подпадают под объем изобретения. Соответственно, следует понимать, что различные признаки и аспекты раскрытых вариантов осуществления могут быть объединены или заменены друг другом с целью создания различных режимов раскрытого устройства для смешивания газов.