УСТРОЙСТВО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ПАЦИЕНТОМ ДЛЯ ДЫХАТЕЛЬНОЙ ТЕРАПИИ
PATIENT INTERACTION APPARATUS FOR RESPIRATORY THERAPY

Уровень техники
Настоящее описание связано с системами и устройствами дыхательной терапии. Более конкретно, оно относится к устройствам взаимодействия с пациентом, выполненным с возможностью соединения с системами дыхательной терапии для подачи лекарственных средств.
in vitro
in vitro
В настоящее время предлагается широкое разнообразие устройств дыхательной терапии для оказания помощи, лечения или улучшения здоровья дыхательной системы пациента. Например, избыточное давление в дыхательных путях (PAP) в течение длительного времени признавалось эффективным способом повышения бронхиальной гигиены за счет облегчения улучшения оксигенации, увеличения объема легких и снижения венозного возврата у больных с застойной сердечной недостаточностью. Позднее, PAP было признано как полезное средство для улучшения мобилизации и удаления секреций (например, слизи) из легких пациента. В этом отношении, избыточное давление в дыхательных путях при выдохе (EPAP) в форме высокочастотного колебания (HFO) воздушного столба у пациента является признанным способом, облегчающим удаление секреции. В общих чертах, HFO снижает вязкость мокроты , что, в свою очередь, оказывает положительное влияние на очищение, вызванное имитированным  кашлем. HFO может подаваться или создаваться с помощью силы, прикладываемой к стенке грудной клетки пациента (то есть физиотерапия грудной клетки (CPT)), или прикладывая силу непосредственно к дыхательному пути пациента (то есть лечение дыханием, такое как высокочастотное колебание дыхательных путей). Многие пациенты и люди, ухаживающие за больными, предпочитают лечение дыханием, поскольку оно менее навязчиво и легче применяется. С этой целью способы бронхиальной гигиены с использованием PAP возникли как эффективная альтернатива способу CPT для расширения легких и мобилизации секреции.
Предлагаются различные системы лечения с использованием HFO для обеспечения дыхательной терапии (высокочастотная внутрилегочная ударная терапия), описанные выше (а также другие способы лечения и/или вентиляции). В общих чертах, высокочастотная внутрилегочная ударная система (HFIP) содержит переносное устройство, создающее дыхательный контур пациента, к которому по текучей среде подключается источник газа с избыточным давлением (например, воздух, кислород, и т.д.). В этом отношении, система дополнительно содержит блок запуска, который воздействует на подаваемый газ с избыточным давлением, создавая колебательный профиль давления, или как-либо иначе создает пульсирующий поток газа в дыхательном контуре пациента и, таким образом, производит ударную вентиляцию легких пациента. При таком подходе, пациент дышит через мундштук (или маску) дыхательного контура, который, в свою очередь, подает созданный поток газа с высоким расходом и "минивзрывами" в дыхательные пути пациента. Пульсирующий ударный поток воздуха периодически повышает давление в дыхательных путях пациента.
Существующие системы лечения с HFO могут также использоваться с распылителем для доставления пациентам лекарственных средств в аэрозольном виде. Распылитель может по текучей среде присоединяться к блоку запуска, чтобы доставлять газ, содержащий лекарственное вещество, пациентам через схему взаимодействия с пациентом. Традиционные структуры схем взаимодействия с пациентом загружают лекарственное вещество в устройство с помощью окружающего воздуха, чтобы доставлять пациенту газ, содержащий лекарственное вещество. Эти структуры могут вносить свой вклад в "ударную" доставку лекарственного средства, при которой накопление лекарственного средства внутри устройства возрастает и количество лекарственного средства, доставляемого пациенту, снижается. Таким образом, существует необходимость в улучшенных системах дыхательной терапии, в частности устройствах взаимодействия с пациентом, которые доставляют пациенту лекарственное средство.
Сущность изобретения
Понятия, представленные здесь, относятся к устройству взаимодействия с пациентом для предоставления пациенту дыхательной терапии. Устройство содержит корпус, имеющий порт впуска и порт выпуска. Порт впуска может соединяться с блоком запуска, чтобы принимать поток сжатого газа, созданный блоком запуска. Струйный насос, расположенный внутри корпуса, принимает поток сжатого газа от порта впуска и доставляет поток сжатого газа к порту выпуска. Распылитель по текучей среде соединен с портом выпуска, чтобы принимать поток сжатого газа, вводить лекарственное средство в поток газа и доставлять пациенту поток газа, содержащего лекарственное средство.
Аспекты устройства взаимодействия с пациентом могут быть дополнительно введены в систему и способ для обеспечения дыхательной терапии. Кроме того, могут быть добавлены, удалены и/или модифицированы другие аспекты устройства. Например, корпус может содержать один или более портов всасывания, порт выдоха, порт распылителя и порт подачи избыточного давления. Дополнительно, струйный насос может быть скользящим внутри корпуса и содержать область всасывания, область горловины и/или область расширения.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - схематическое представление системы дыхательной терапии;
Фиг.2-14 - схематические представления других систем дыхательной терапии;
Фиг.15 и 16 - первый вариант осуществления устройства взаимодействия с пациентом; и
Фиг.17 - второй вариант осуществления устройства взаимодействия с пациентом.
Фиг.18-20 - третий вариант осуществления устройства взаимодействия с пациентом.
Фиг.21 - соединитель с многочисленными портами для присоединения по текучей среде блока запуска к устройству взаимодействия с пациентом.
Подробное описание
На Фиг.1 схематически представлен один вариант осуществления системы 20 дыхательной терапии, содержащей блок 22 запуска и устройство 24 взаимодействия с пациентом, служащее в качестве схемы взаимодействия с пациентом, образующей во время использования дыхательный канал к пациенту 25 и от него. В частности, дыхательный канал проходит к дыхательному пути пациента 25 (например, рот, придаточная полость носа). В одном варианте осуществления дыхательный канал к дыхательным путям может быть организован пациентом 25 через интубацию. Дополнительно, если желательно, система 20 может использоваться с вентилятором или без него. Подробности по различным компонентам описаны ниже. В целом, однако, блок 22 запуска выполнен с возможностью соединения по текучей среде с источником 26 (упоминаемым в общей форме) сжатого газа (например, воздух, кислород, и т.д.) и содержит контроллер 28, управляющий работой одного или более электронных клапанов, расположенных по пути прохождения текучей среды между линией 30 впуска и линией 32 выпуска. Более подробно, поток сжатого газа, протекающий от источника 26 по линии 30 впуска, управляется электронным клапаном(-ами), чтобы создавать или подавать желаемый расход/давление к устройству 24 взаимодействия с пациентом через линию 32 выпуска.
(ТМ)
Как описано ниже, блок 22 запуска может содержать множество различных компонент или признаков и система 20 может содержать другие, дополнительные компоненты, такие как распылитель 34. Одним из типов распылителя, который может использоваться в системе 20, является распылитель AirLife Brand Misty Max 10, предлагаемый компанией Cardinal Health of Dublin, штат Огайо. В случае использования распылителя 34, вспомогательная линия 35 проходит от блока 22 запуска к распылителю 34. Контроллер 28 может использоваться для работы блока 22 запуска, чтобы обеспечивать желательный расход/давление для распылителя 34 через вспомогательную линию 35. Независимо от этого, система 20 способна обеспечивать подачу высокочастотных импульсов давления к пациенту (например, ударная терапия) посредством работы блока 22 запуска и предлагает больший диапазон доступных частот и давлений по сравнению с традиционными блоками запуска на основе пневматических клапанов. Линия 36 подачи давления к пациенту может обеспечиваться, чтобы по текучей среде соединять устройство взаимодействия с пациентом обратно с задающим блоком 22, так чтобы давление внутри устройства 24 взаимодействия с пациентом могло измеряться и/или контролироваться. Контроллер 28 может быть выполнен с возможностью управления подачей воздуха к пациенту 25, основываясь на значении давления, измеренном в устройстве 24 взаимодействия с пациентом. Блок 22 запуска может содержать дополнительный электронный клапан(-ы), который работает, например, чтобы продувать линию 36 подачи давления к пациенту и, таким образом, предотвращать чрезмерное накопление текучих сред внутри линии 36 подачи давления к пациенту, позволять автоматическую установку нуля датчика давления и т.д. В одном варианте осуществления блок 22 запуска может быть соединен с центральным постом обработки, например, постом медсестры, чтобы доставлять информацию о работе блока 22 запуска и/или другую информацию, связанную с пациентом.
Как показано более подробно на Фиг.2, блок 22 запуска может содержать множество других компонент в дополнение к контроллеру 28, каждый из которых находится в портативном корпусе 37. Например, в одной конфигурации, показанной на Фиг.2, блок 22 запуска содержит электронный клапан 40 (например, пропорциональный соленоидный клапан), выполненный с возможностью воздействия на подаваемый сжатый газ для создания непрерывно действующих высокочастотных импульсов давления. Альтернативно, могут также использоваться многочисленные соленоидные клапаны двухпозиционного типа, дополняющие и/или заменяющие электронный клапан 40. Электронный клапан 40 может также быть выполнен с возможностью выборочного воздействия на подаваемый сжатый газ, чтобы обеспечивать подачу давления исходного давления, избыточного давления в дыхательных путях (PAP), непрерывного избыточного давления в дыхательных путях (CPAP) и т.д. Могут также использоваться другие формы избыточного давления в дыхательных путях, такие как двухуровневое PAP (BiPAP), когда обеспечиваются два уровня давления. В любом случае, PAP управляется от датчика в коллекторе задающего блока 22, тогда как CPAP управляется датчиком давления пациента, по текучей среде расположенным в линии 36 подачи давления к пациенту. Электронный клапан 40 по текучей среде подключается между линией 30 впуска и линией 32 выпуска и с помощью электронной схемы соединяется с контроллером 28. Таким образом, контроллер 28 управляет работой электронного клапана 40, основываясь на программном обеспечении контроллера 28 (например, программное обеспечение и/или аппаратурное обеспечение). В этом отношении, контроллер 28 может управлять электропитанием электронного клапана 40 (а также другими компонентами, описанными ниже) с помощью источника электропитания (не показан), электрически подключенного к контроллеру 28. Источник электропитания может принимать самые разные формы, такие как батарея, расположенная в корпусе 37, кабель питания для подключения к обычной настенной розетке электропитания и т.д.
Электронный клапан 40 содержит или определяет сторону 42 впуска и сторону 44 выпуска. Сторона 42 впуска по текучей среде соединена с внутренней линией 46 впуска, находящейся внутри корпуса 37, тогда как сторона 44 выпуска по текучей среде соединена с внутренней линией 48 выпуска, находящейся внутри корпуса 37. Внутренняя линия 46 впуска по текучей среде соединена с линией 30 впуска, и внутренняя линия 48 выпуска по текучей среде соединена с линией 32 выпуска. При такой конструкции затем поток газа, обеспечиваемый в линии 30 впуска, подается к электронному клапану 40. Электронный клапан 40 может принимать самые разные формы, пригодные для введения или создания высокочастотных импульсов давления при воздействии на сжатый газ, поступающий от источника 26. Более конкретно, для вариантов осуществления, в которых система 20 выполнена с возможностью использования со "стандартными" давлениями газа источников, обеспечиваемых в больницах (например, кислород или воздух, поддерживаемый при давлении в диапазоне 40-70 фунтов/кв. дюйм), электронный клапан 40 выполняется в возможностью многократного открывания и закрывания внутреннего отверстия (то есть, разрешение и прекращение прохождения газа через него) в ответ на сигналы от контроллера 28, чтобы создавать пульсирующий поток в широком диапазоне частот и давлений. Например, в некоторых структурах электронный клапан 40 способен создавать импульсы давления с частотами в диапазоне 1-25 Гц. Другие частоты также могут быть достигнуты, такие как ниже 1 Гц и/или выше 25 Гц (например, такие высокие, как 30 Гц или 40 Гц).
По сравнению с традиционными блоками запуска на основе пневматических золотниковых клапанов электронный клапан 40, соответствующий настоящему описанию, обеспечивает заметное преимущество с точки зрения более точного управления и увеличенных диапазонов рабочих частот и давлений. Дополнительно, пневматические клапаны требуют заряда, обеспечивая, таким образом, пациенту большой начальный импульс давления. Дополнительно, с помощью электронного управления электронным клапаном 40 любое изменение давления газа в источнике 26 оказывает малое или совсем не оказывает влияния на профиль импульса, создаваемого электронным клапаном 40, предоставляя, тем самым, соответствующее лечение и избегая неожиданных высоких давлений. Кроме того, дополнительно, электронно-управляемый клапан 40 не будет "срываться" во время режима работы с колебательным давлением, избегая, таким образом, проблемы неожиданной подачи пациенту высокого постоянного давления, существующей у предлагаемых блоков запуска с пневматическими клапанами. Кроме того, контролируя параметры внутри блока 22 запуска, блок 22 запуска может увеличить безопасность за счет предотвращения нежелательных ситуаций и/или обеспечения сигналов тревоги, чтобы предупреждать человека, ухаживающего за больным. Электронный клапан 40 может также обеспечиваться для выполнения подачи непрерывного избыточного давления в дыхательные пути, когда желательно. Электронный клапан 40 может дополнительно быть выполнен с возможностью снижения мертвого объема. В одном конкретном варианте осуществления мертвый объем снижается до менее чем двух кубических дюймов.
В дополнение к электронному клапану 40, описанному выше, блок 22 запуска содержит дополнительный электронный клапан 50 продувки, который подключается с помощью электронной схемы контроллеру 28 и управляется контроллером 28. В одном варианте осуществления электронный клапан 50 продувки может быть соленоидным клапаном. В одной структуре, показанной на Фиг.2, электронный клапан 50 продувки по текучей среде подключается к внутренней линии 46 впуска параллельно с электронным клапаном 40 и служит для продувки линии 36 подачи давления к пациенту, ведущей от устройства 24 взаимодействия с пациентом к блоку 22 запуска. Электронный клапан 50 продувки имеет сторону 52 впуска, по текучей среде соединенную с внутренней линией 46 впуска, и сторону 54, по текучей среде соединенную с линией 56 продувки. Линия 56 продувки по текучей среде соединяется с линией 36 подачи давления к пациенту таким образом, что электронный клапан 50 продувки может действовать так, чтобы очищать линию 36 подачи давления к пациенту от текучих сред, которые могут накапливаться, в частности, от жидкостей и/или других частиц, выдыхаемых пациентом 25.
С этой целью может быть обеспечен электронный клапан 60 с автоматической установкой нуля датчика пациента (например, соленоидный клапан), чтобы работать совместно с электронным клапаном 50 продувки. Электронный клапан 60 с автоматической установкой нуля с помощью электронной схемы подключается к контроллеру 28 и управляется контроллером 28 и содержит сторону 62 впуска, сторону 64 выпуска и сторону 66 выброса. Во время нормальной работы электронный клапан 60 с автоматической установкой нуля находится в нормально "открытом" положении, позволяя текучей среде протекать из линии 36 подачи давления к пациенту к датчику 67 давления пациента, который ниже обсуждается более подробно. При продувке линии 36 подачи давления к пациенту электромагнитный клапан 60 с автоматической установкой нуля закрывается и датчик 67 давления пациента по текучей среде подключается к линии 68 клапана, который открывается в окружающую среду (например, открывается по текучей среде наружу корпуса 37). Затем открывается клапан 50 продувки, позволяя продувку линии 36 подачи давления к пациенту. Когда продувка линии 36 подачи давления к пациенту закончена и клапан 50 продувки закрывается, электронный клапан 60 с автоматической установкой нуля открывается, как при нормальной работе.
Электронный клапан 60 с автоматической установкой нуля может также быть использован для калибровки датчика 67 давления пациента, например, при запуске системы 20. Чтобы калибровать датчик 67 давления пациента, электронный клапан 60 с автоматической установкой нуля закрывается, так что датчик 67 давления пациента должен считывать окружающее давление, поскольку по текучей среде он соединен с окружающей средой через выпускную линию 68. В противном случае, датчик 67 давления пациента может быть отрегулирован так, чтобы выставить известное эталонное давление окружающей среды. Если желательно, линия 36 подачи давления к пациенту может быть продута во время этой регулировки. После калибровки электронный клапан 60 с автоматической установкой нуля открывается как при нормальной работе.
Дополнительным, необязательным признаком блока 22 запуска является вспомогательный клапан 70. Вспомогательный клапан 70 может быть электронным (например, соленоидным) или пневматическим. Вспомогательный клапан 70 определяет сторону 72 впуска 72 и сторона 74 выпуска и с помощью электронной схемы подключается к контроллеру 28 и управляется контроллером 28. Сторона 72 впуска по текучей среде подключается к внутренней линии 46 впуска, параллельно с электронным клапаном 40 и электронным клапаном 50 продувки. Однако сторона 74 выпуска не подключается к внутренней вспомогательной линии 46 выпуска. Вместо этого сторона 74 выпуска по текучей среде подключается к внутренней вспомогательной линии 78, которая проходит внутри корпуса 37, для присоединения по выбору к вспомогательной линии 35. В такой конструкции затем вспомогательный клапан 70 управляет расходом газа, подаваемого к распылителю 34 и, таким образом, может упоминаться как "клапан расхода распылителя". Распылитель 34 описан ниже более подробно. В целом, однако, в режиме работы с распылителем контроллер 28 управляет клапаном 70 расхода распылителя, переводя его в открытое состояние и, тем самым, разрешая прохождение газа к распылителю 34.
Как показано на Фиг.2, электронный клапан 40, электронный клапан 50 продувки, электронный клапан 60 с автоматической установкой нуля и клапан 70 расхода распылителя могут обеспечиваться как часть или подключаться к коллектору 80. Коллектор 80 эффективно образует три параллельных канала потоков газа от внутренней линии 46 впуска с помощью электронного клапана 40, разрешающего прохождение потока газа во внутреннюю линию 48 выпуска, электронного клапана 60 продувки, разрешающего потоку газа проходить по линии 36 обратной связи, и клапана 70 расхода распылителя, разрешающего прохождение потока газа во вспомогательную линию 35 (за счет работы контроллера 28), как описано выше.
Во внутренней линии 46 впуска "выше по течению" клапана 40 может обеспечиваться дополнительная объемная камера 88. Объемная камера 88 действует как аккумулятор или резервуар для хранения текучей среды, поступающей из линии 30 впуска. Таким образом, объемная камера 88 может уменьшать спад давления при открывании одного или более клапанов 40, 50 и 70. Например, после открывания электронного клапана 50 продувки текучая среда в объемной камере 88 может использоваться для снижения падения давления из объемной камеры 88 в сторону 52 впуска электронного клапана 50 продувки.
Чтобы учесть возможные флюктуации давления источника 26 газа, блок 22 запуска может дополнительно содержать добавочный регулятор 90 давления во внутренней линии 46 впуска "выше по течению" клапана 40. Регулятор 90 давления может быть механическим или электронно-управляемым устройством, выполненным с возможностью регулирования входящего потока сжатого газа с его уменьшением до желаемого давления, поддерживая, таким образом, соответствующий терапевтический выход от системы 20, независимо от давления, обеспечиваемого источником 26. Также блок 22 запуска будет создавать соответствующие терапевтические выходы для разных больниц, поскольку признается, что фактическое давление источника 26, вероятно, будет различным в разных местах.
Дополнительным необязательным признаком, обеспечиваемым вместе с задающим блоком 22 на Фиг.2, является фильтр 100, по текучей среде соединенный с внутренней линией 46 впуска "выше по течению" клапана 40. Фильтр 100 может принимать множество различных форм и, в целом, выполняется с возможностью удаления мусора или влаги, попавших в поток газа из источника 26. В некоторых вариантах осуществления фильтр 100 имеет тип водяной ловушки и по текучей среде располагается до контроллера 90 давления.
Если желательно, блок 22 запуска может дополнительно содержать входной электронный (например, соленоидный) клапан 102, который определяет сторону 104 выпуска и сторону 106 выпуска. Входной электронный клапан 102 по текучей среде соединяется с внутренней линией 46 впуска "выше по течению" фильтра 100. Дополнительно, входной электронный клапан 102 с помощью электронной схемы соединяется с контроллером 28 и управляется им. Входной электронный клапан 102 может работать как аварийный "отключающий" клапан и приводится в закрытое состояние в случаях, когда внутреннее давление превышает заданный предел или когда давление пациента превышает заданное значение, перекрывая поток к блоку 22 запуска. Входной электронный клапан 102 находится в "нормально закрытом" положении и срабатывает, как вариант, по команде контроллера 28, чтобы разрешать текучей среде проходить со стороны 104 впуска к стороне 106 выпуска. Когда блок 22 запуска не действует, входной электронный клапан 102 закрыт. В результате риск потенциального повышения давления внутри коллектора 80 и/или корпуса 37 может быть снижен.
В дополнительном варианте осуществления электронный выпускной клапан 108 и выпускная линия 109 могут по текучей среде быть введены между внутренней линией 46 впуска и окружающей средой, чтобы предотвратить повышение давления во внутренней линии 46 впуска, открывая выпускной клапан 108. Выпускной клапан 108 может быть электронным клапаном, который с помощью электронной схемы соединяется с контроллером 28 и управляется контроллером 28. Выпускной клапан 108 определяет сторону 112 впуска и сторону 114 выпуска. Сторона 112 впуска по текучей среде соединена с внутренней линией 46 впуска, а сторона 114 выпуска по текучей среде соединена с выпускным клапаном 109. Выпускной клапан 108 находится в "нормально открытом" положении, позволяя потоку проходить от стороны 112 впуска к стороне 114 выпуска. Во время нормальной работы блока 22 запуска выпускной клапан 108 будет переводиться в закрытое положение контроллером 28. В еще одном варианте осуществления электронный клапан 40, электронный клапан 50 продувки и/или клапан 70 потока распылителя могут работать для снижения давления во внутренней линии 46 впуска.
В некоторых конструкциях блок 22 запуска выполнен с возможностью управления газом, поступающим от одного или более различных источников 26. Например, источник может быть кислородом, сжатым воздухом от компрессора, дозированным кислородом от смесителя и т.д. Дополнительно, эти источники могут иметь несколько различных типов соединителей, основанных на типе источника, стандартах для конкретной страны и т.д. Учитывая это, линия 30 впуска, как вариант, соединяется по текучей среде с одним или более соединителем 110 впуска, для каждого из которых соединители 110 выполняются с возможностью соединения по текучей среде с отдельным источником 26 подачи. Например, один из соединителей может устанавливать соединение по текучей среде с источником сжатого кислорода, тогда как другой соединитель может устанавливать соединение по текучей среде с источником сжатого воздуха, позволяя, таким образом, смешивание газов внутри блока 22 запуска. Кроме того, соединители могут быть выполнены с возможностью соединения со смесителем, который доставляет дозировано вдыхаемый кислород. В показанном на чертеже варианте осуществления только один из соединителей 110 обеспечивается и присоединяется к линии 30 впуска. Соединитель 110 затем по текучей среде соединяется с внутренней линией 46 впуска.
Как упоминалось выше, контроллер 28 управляет работой клапанов 40, 50, 60, 70, 102 и 108. В этом отношении, в некоторых вариантах осуществления контроллер 28 использует информацию обратной связи при управлении работой. Учитывая это, блок 22 запуска дополнительно содержит необязательный датчик 120 давления коллектора, по текучей среде соединенный с внутренней линией 48 выпуска. Датчик 120 давления в коллекторе может принимать множество форм, пригодных для считывания давления газа внутри внутренней линии 48 выпуска. Независимо от этого, датчик 120 давления в коллекторе с помощью электронной схемы соединяется с контроллером 28, передавая информацию, индицирующую давление, считанное на линии 32 выпуска и, таким образом, обеспечивает в замкнутом контуре обратную связь к контроллеру 28. В одном примере датчик 120 давления в коллекторе используется, чтобы контролировать, обеспечивается ли пациенту желаемый уровень PAP.
Как упоминалось выше, датчик 67 давления пациента может также формировать и служить в качестве источника информации для контроллера 28. Датчик 67 давления пациента может принимать множество форм и по текучей среде соединен с устройством 24 взаимодействия с пациентом для считывания давления внутри устройства 24 взаимодействия с пациентом через линию 36 подачи давления к пациенту и электронный клапан 60 с автоматической установкой нуля. Как описано ниже более подробно, устройство 24 взаимодействия с пациентом может быть выполнено с возможностью обеспечения традиционного порта для подключения линии 36 давления к пациенту, которая, в свою очередь, по текучей среде соединяется с датчиком 67 давления пациента (который находится на корпусе 37). Независимо от этого датчик 67 давления пациента с помощью электронной схемы соединяется с контроллером 28 и передает информацию, индицированную для считанного давления в устройстве 24 взаимодействия с пациентом. В одном примере датчик 67 давления пациента используется для контроля, обеспечивается ли желательная установка CPAP у пациента. Другие параметры, такие как расход или пульсирующий объем, подаваемый пациенту, также могут использоваться для обеспечения обратной связи к контроллеру 28, если средство измерения расхода или средство спирометрии интегрированы в блок 22 запуска.
Блок 22 запуска дополнительно, как вариант, содержит одну или более систем 130 отображения для отображения информации для человека, ухаживающего за больным. В одном примере система 130 отображения может быть жидкокристаллическим дисплеем. Система(-ы) отображения с помощью электронной схемы соединяется с контроллером 28 и управляется контроллером 28 и может содержать графический интерфейс 132 пользователя (GUI). Как описано ниже, GUI 132 может управляться, чтобы отображать различную информацию о рабочих характеристиках (например, графическое изображение текущего профиля импульса, минимальное и максимальное давления и т.д.).
Блок 22 запуска содержит устройство 140 ввода пользователя (или интерфейс), который с помощью электронной схемы соединяется с контроллером 28. Интерфейс 140 пользователя служит в качестве индикатора выбора, предоставляя человеку, ухаживающему за больным, возможность выбрать желательный режим работы, как описано ниже. Таким образом, устройство 140 интерфейса может принимать широкое разнообразие форм, в том числе механическую (например, ручка управления) и/или визуальную (например, устройство сенсорной панели) форму устройства.
Во время использования системы 20 линия 30 ввода по текучей среде соединяется с источником(-ами) 26 обеспечения через соответствующий соединитель(-и) 110. Устройство 24 взаимодействия с пациентом предоставляется человеку, ухаживающему за пациентом, отдельно от блока 22 запуска. Различные возможные конфигурации устройства 24 взаимодействия с пациентом описаны ниже. В целом, однако, устройство 24 взаимодействия с пациентом может быть одноразовым, карманным изделием, содержащим впускной конец 150, выполненный с возможностью присоединения по текучей жидкости к линии 32 выпуска, в противном случае выходящей из корпуса 37, и выходной конец 152, через который дышит пациент (выходной конец 152 может присоединяться (или формироваться) к компоненту дыхания пациента, такому как мундштук или маска). В одном варианте осуществления линия 32 выпуска, вспомогательная линия 35 и линия 36 подачи давления к пациенту каждая формируется в виде трубопровода, который может обеспечиваться вместе с устройством 24 взаимодействия с пациентом.
Каждая из линий 32, 35 и 36 может заканчиваться в части 156 соединителя (упоминаемой в целом), приспособленной по размерам для зацепления внутри соответствующего порта 158 соединителя блока 22 запуска. Например, порт 158 соединителя может быть выполнен как часть корпуса 37 и может образовывать соединения по текучей среде с линией 32 выпуска, линией 36 подачи давления к пациенту, и/или вспомогательной линией 35 таким образом, что от оператора требуется только один этап для соединения (то есть введение части 156 соединителя в порт части 158 соединителя). Альтернативно, порт 158 соединителя может быть выполнен как неотъемлемая часть корпуса и/или коллектора. В любом случае, часть 156 соединителя может удерживать каждую из линий 32, 25 и 36 в установленном положении для обеспечения простого соединения по текучей среде с блоком 22 запуска. Дополнительно, часть 156 соединителя может содержать быстрорасцепляющий механизм для легкого, гарантированного присоединения/отсоединения части 156 к/от части 158 соединителя.
Часть 156 соединителя может дополнительно содержать идентификатор, хранящийся на любом типе носителя 160 данных, таком как электронная метка радиочастотной идентификации (RFID), который указывает возможность соединения с задающим блоком 22. С этой целью блок 22 запуска может дополнительно содержать устройство 162 для приема информации от носителя 160 данных, такого как считывающее устройство метки RFID, электрически подключенное к контроллеру 28. Носитель 160 данных может содержать дополнительную информацию, которая может быть передана на контроллер 28 через устройство 162. Например, носитель 160 данных может быть связан с конкретным, заранее заданным протоколом терапии и, таким образом, контроллер 28 может быть выполнен с возможностью работы по желательному протоколу терапии. Дополнительно, на носителе 160 данных может храниться другая информация, такая как информация о пациенте, информация о совместимости и т.д. Альтернативно, может быть использован любой другой тип средства связи, чтобы доставлять информацию, связанную с устройством 24 взаимодействия с пациентом, к задающему блоку 22. Одним из средств связи, которое может использоваться, является контактный последовательный интерфейс, такой как 1-Wire Serial Memory Products, обеспечиваемый компанией Maxim Integrated Products, Inc., Саннивейл, штат Калифорния. В этом случае потенциальное взаимодействие радиочастотных сигналов можно исключить за счет прямого контакта между главным и подчиненным аппаратурным обеспечением, который создает интерфейс.
Независимо от этого, с помощью устройства 24 взаимодействия с пациентом по текучей среде, соединенного с линией 32 выпуска, и, когда обеспечивается, датчика 67 давления пациента (через линию 36 подачи давления к пациенту), человек, ухаживающий за больным, затем управляет блоком 22 запуска, чтобы обеспечивать дыхательную терапию пациенту. В этом отношении блок 22 запуска, как вариант, предлагает, по меньшей мере, шесть режимов работы, в том числе режим автоматической установки нуля, ударный режим, режим базовой линии отсчета, режим избыточного давления в дыхательных путях (PAP), режим продувки и режим распылителя. Каждый из этих режимов может быть осуществлен независимо от другого или два или более режимов могут действовать одновременно. Каждый режим работы ниже описан более подробно. Один или более режимов могут также осуществляться контроллером 28, как определено в заранее заданном протоколе, который может легко осуществляться человеком, ухаживающим за больным.
В качестве отправной точки, блок 22 запуска, как вариант, выполненный с возможностью установления по умолчанию электронных клапанов 40, 50, 70 и 102 в нормально "закрытое" состояние, при котором поток газа через соответствующий клапан 40, 50, 70 и 102 не проходит. Электронные клапаны 60 и 108 по умолчанию устанавливаются в нормально "открытое" состояние, в котором газ проходит через клапаны 60, 108. В частности, сторона 64 выпуска клапана 60 по текучей среде соединена со стороной 62 впуска и сторона 114 выпуска клапана 108 по текучей среде соединена со стороной 112 впуска. При включении электропитания системы 20 может начаться режим автоматической установки нуля, чтобы калибровать датчик 67 давления пациента. В режиме автоматической установки нуля электронный клапан 60 автоматической установки нуля закрыт, позволяя датчику 67 давления пациента считывать давление окружающей среды, поскольку датчик 67 давления пациента соединяется с окружающей средой через линию 68 выпуска. На основе считывания данных датчика 67 давления пациента могут быть сделаны регулировки, так что датчик 67 давления пациента регистрирует известное давление окружающей среды. Когда датчик 67 давления пациента отрегулирован, как желательно, электронный клапан 60 автоматической установки нуля открывается.
После получения команды от человека, ухаживающего за больным, (через интерфейс 140 пользователя), что желателен ударный режим, контроллер 28 управляет электронным клапаном 40, чтобы он быстро открывался и закрывался, таким способом передавая импульсы давления в газ, проходящий от линии 30 впуска к линии 32 выпуска. В этом отношении, электромеханическая структура электронного клапана 40 позволяет контроллеру 28 достигать точного управления по желаемому профилю импульса давления, который может основываться на данных считывания датчика 120 давления в коллекторе. Таким образом, импульсный поток газа, подаваемый к устройству 24 взаимодействия с пациентом, через линию 32 выпуска может иметь одну из многих различных частот и/или давлений, соответствующих оперативным возможностями электронного клапана 40. Если желательно, режим базовой линии отсчета может дополнить пульсирующий поток газа, чтобы поддерживать заполнение легкого. В качестве исходного пункта, различные частоты и давления оказывают различные действия на пациента. Например, было обнаружено, что частоты порядка 20 Гц снижают вязкость слизи, тогда как частоты в диапазоне 8-15 Гц соответствуют нормальному диапазону частоты биений ресничек эпителия и, таким образом, работают на мобилизацию секреции. Частоты в диапазоне 2-5 Гц, как оказалось, должны расширять легкие и доставлять кислород к альвеолам, а также стимулировать "миникашель" и отход слизи. Таким образом, в зависимости от желаемого терапевтического результата, человек, ухаживающий за больным, может (через интерфейс 140 пользователя), использовать желаемый протокол/частоту.
В некоторых случаях человек, ухаживающий за больным, знает о желаемом протоколе (например, с точки зрения давления и/или частоты) и может ввести желаемое значение(-я) в интерфейс 140 пользователя для последующего осуществления контроллером 28. В других вариантах осуществления контроллер 28 заранее программируется с одной или более потенциально применяемыми параметрами настройки протокола. Например, контроллер 28 может содержать запоминающее устройство, в котором хранится библиотека параметров настройки протоколов. Выбор протокола может основываться на нескольких факторах. В одном варианте осуществления, если используется средство считывания данных потока и/или средство спирометрии, выбор протокола может основываться на результатах измерений, полученных этими средствами. После выбора желаемого протокола на интерфейсе 140 пользователя контроллер 28 автоматически "загружает" заданные параметры настройки таким образом, что работа системы 20 требует меньшего обучения и более простой настройки человеком, ухаживающим за больным, по сравнению с традиционными блоками запуска. Например, один заданный желаемый протокол может содержать две минуты режима PAP, сопровождаемого двумя минутами ударной терапии на частоте 20 Гц, сопровождаемой двумя минутами ударной терапии на частоте 2 Гц и т.д.
Альтернативно или в дополнение, на носителе 160 данных (например, радиометка RFID) может храниться конкретный желаемый параметр настройки, который может считываться считывающим устройством 162 (например, RFID)), и он связывается с контроллером 28. Дополнительно, обеспечивают заранее программированные признаки, чтобы пациенту обеспечивалась соответствующая и однородная терапия, независимо от знания терапии человеком, ухаживающим за больным. Благодаря предоставлению соответствующей и однородной терапии, если в дыхательных путях пациента встретились изменения, человек, ухаживающий за больным, может определить, соответствуют ли они заданным изменениям в датчике 67 давления пациента (например, повышенное заполнение легкого). Это находится в полном противоречии с текущими устройствами/блоками запуска, присутствующими на рынке, не являющимися интуитивными для настройки или использования. Некоторые требуют игольчатых клапанов, которые управляются человеком, ухаживающим за больным, чтобы управлять профилем импульса. При попытке изменить интенсивность в пневматической системе частота также будет меняться, мешая независимо изменять интенсивность и частоту. Значительные, неожиданные изменения в результирующем профиле импульса могут возникать, даже когда делаются небольшие регулировки в положении игольчатого клапана. Это создает трудности для существующих устройств в обеспечении соответствующей, ожидаемой терапии.
В дополнение или как альтернатива заранее запрограммированным параметрам настройки, контроллер 28 может программироваться человеком, ухаживающим за больным, чтобы запоминать один или более желательных протоколов терапии. Эти программы могут вводиться человеком, ухаживающим за больным, или коллегой человека, ухаживающего за больным, (такие как принятые в больнице параметры настройки), чтобы гарантировать, что точно таким же процедурам лечения следуют повсеместно по всей больнице и среди всех врачей по болезням дыхательных путей, использующих блок 22 запуска. Если желательно, эта информация может храниться непосредственно на носителе данных и предоставляться по запросу во время производства и/или сборки блока 22 запуска. Например, при подготовке системы для педиатрии могут использоваться различные параметры, отличающиеся от параметров для взрослых и учитывающие различия в терапии и/или параметрах настройки тревог.
В дополнение к работе электронного клапана 40, основанной на введенных пользователем и/или заранее заданных параметрах настройки, в некоторых вариантах осуществления контроллер 28 дополнительно программируется, чтобы выполнять пример программы, в которой "определяется местоположение" резонансной частоты (на которой, вероятно, должна будет происходить наиболее эффективная терапия) легких пациента. Более подробно пример программы содержит контроллер 28, управляющий электронным клапаном 40, чтобы первоначально создавать более высокочастотные импульсы (например, 20 Гц) и постепенно уменьшать частоту до более низкого значения (например, 2 Гц). Процесс затем повторяется с приращением для получения более высоких давлений. Частота также может уменьшаться, если желательно, начиная с высокой частоты импульсов и уменьшаясь до более низкой частоты.
На протяжении всего примера программы пациент контролируется на качание грудной клетки, информация о котором передается от датчиков 67, 120 давления, которые наилучшим образом определяют частоту импульсов, лучше всего приближающуюся к резонансной частоте или "зоне наилучшего восприятия" для конкретного пациента. В одном варианте осуществления к грудной клетке пациента может присоединяться акселерометр и обеспечивать сигнал, индицирующий движение грудной клетки. Этот сигнал движения грудной клетки может контролироваться, основываясь на частоте импульсов, подаваемых для идентификации оптимальной частоты.
Ударный режим работы может дополняться режимом базовой линии отсчета. Режим базовой линии отсчета обеспечивает желательное давление, при котором электронный клапан 40 частично преграждает поток от внутренней линии 46 впуска к внутренней линии 48 выпуска. Давление обеспечивается для поддержания открытыми дыхательных путей пациента во время применения ударной терапии (например, между импульсами потока воздуха).
Как было описано для приведенных выше процедур, контроллер 28 может быть заранее программирован или предварительно настроен на один или более протоколов терапии, которые содержат работу электронного клапана 40 при подаче пациенту давления PAP. Один пример программы протокола, не создающий ограничений, может содержать: 1) работу в режиме PAP при низком давлении в течение пяти минут (то есть электронный клапан 40 открыт); 2) работу электронного клапана 40 на частоте 20 Гц при низком давлении в течение трех минут; 3) работу электронного клапана 40 для создания ударных импульсов на частоте 2 Гц с низким давлением в течение трех минут и 4) работу электронного клапана 40 на частоте 5 Гц при высоком давлении в течение пяти минут. Равно доступным является широкое разнообразие других протоколов.
Когда желательна терапия с PAP, контроллер 28 после приема от человека, ухаживающего за больным, команды выбора режима PAP на интерфейсе 140 пользователя, заставляет электронный клапан 40 "открыться" в желаемой степени. В этом отношении, давление, желательное для терапии PAP, может быть выбрано (или предварительно запрограммировано) пользователем с помощью контроллера 28, контролирующего информацию от датчика 120 давления коллектора, чтобы определить, достигают ли действующие на электронном клапане 40 параметры настройки желаемого давления. Альтернативно, или в дополнение к CPAP, Bi-PAP и т.д., терапия может предоставляться, основываясь на информации, принятой от датчика 67 давления пациента.
Режим продувки может выполняться вместе с режимом автоматической установки нуля, описанным выше. Дополнительно, режим продувки может выполняться независимо от режима автоматической установки нуля. Чтобы продуть линию 36 подачи давления к пациенту, электронный клапан 60 автоматической установки нуля переходит в закрытое положение, так что поток со стороны 62 впуска к стороне 64 выпуска перекрывается. В этот момент датчик 67 давления пациента по текучей среде соединяется с линией 68 выпуска, которая выходит из переносного корпуса 37. Таким образом, датчик 67 давления пациента считывает атмосферное давление, и его обратная связь к контроллеру 28 может быть задержана и/или датчик 67 давления пациента может быть отрегулирован, как обсуждалось в отношении режима относительно автоматической установки нуля. Электронный клапан 50 продувки затем открывается, так что поток из линии 30 впуска используется для продувки линии 36 подачи давления к пациенту для очистки от жидкости или других скоплений. После того, как линия 36 подачи давления к пациенту была продута, электронный клапан 50 продувки закрывается и затем электронный клапан 60 автоматической установки нуля переводится в открытое положение, позволяя прохождение потока к датчику 67 давления пациента.
В режиме распылителя распылитель 34 по текучей среде соединяется с клапаном 70 потока распылителя (через вспомогательную линию 35), а также с устройством 24 взаимодействия с пациентом. Например, одиночный соединитель 156, упомянутый выше, может устанавливать необходимое соединение по текучей среде с блоком 22 запуска через порт 158 соединителя. В некоторых вариантах осуществления устройство 24 взаимодействия с пациентом и распылитель 34 выполняются таким образом, что распылитель 34 по текучей среде соединяется с портом 152 выпуска устройства 24 взаимодействия с пациентом, с распылителем 34, обеспечиваемым помимо блока 22 запуска. Независимо от этого, располагая распылитель 34 "ниже по течению" после устройства 24 взаимодействия с пациентом, аэрозольное лекарственное средство, создаваемое распылителем 34, не проходит через устройство 24 взаимодействия с пациентом, таким образом значительно снижая возможность ударного воздействия аэрозоля в пределах геометрии устройства 24 взаимодействия с пациентом. Например, конфигурации с распылителем 34, расположенным "ниже по течению" устройства 24 взаимодействия с пациентом, могут доставлять более чем в пять раз больше такой вдыхаемой массы (например, аэрозольного лекарственного средства) пациенту по сравнению с традиционными конструкциями взаимодействия с пациентом.
С помощью распылителя 34, по текучей среде соединенного, как описано выше, контроллер 28 после приема соответствующей команды от человека, ухаживающего за больным, выбранной на интерфейсе 140 пользователя, управляет клапаном 70 потока распылителя, чтобы позволить газу проходить во вспомогательную линию 35 и, таким образом, к распылителю 34. В этом отношении, контроллер 28 может поддерживать электронный клапан 40 в закрытом состоянии, так что пациенту подается только терапия с распылителем. Альтернативно, и как пожелает человек, ухаживающий за больным, электронный клапан 40 может одновременно управляться (с помощью клапана 70 потока распылителя, по меньшей мере, частично открытого), чтобы доставлять аэрозольное лекарственное средство пациенту вместе с ударной терапией, ударной терапией с базовой линией отсчета и/или терапией PAP и/или во время заданного протокола.
Во время работы системы 20 с предоставлением ударной терапии, терапии с PAP распылителем контроллер 28 программируется так, чтобы поддерживать желательный выход от электронного клапана 40, используя информацию, принятую от датчика 67 давления пациента и/или датчика 120 давления в коллекторе. Датчик 120 давления в коллекторе обеспечивает обратную связь, дающую возможность контроллеру 28 контролировать выход электронного клапана 40, создавая, таким образом, систему с замкнутым контуром, дающую возможность контроллеру 28 приращениями регулировать работу клапана 40 по мере необходимости. Этот признак, в свою очередь, гарантирует, что желательный или правильный диапазон импульсного давления (или давления базовой линии отсчета, если имеется режим базовой линии отсчета) последовательно и постоянно обеспечивается пациенту.
Датчик 67 давления пациента контролирует давление, подаваемое пациенту. В случаях, когда контроллер 28 "решает", что считанное давление пациента и/или давление коллектора превышает заранее заданное значение, контроллер 28 может автоматически инициировать переход электронных клапанов 40, 70 и/или 102 в закрытое состояние. Дополнительно, давление, подаваемое пациенту, может регулироваться, основываясь на давлении, считанном датчиком 67 давления пациента. В одном примере фазы вдоха и выдоха пациента при дыхании могут быть обнаружены, используя датчик 67 давления пациента и/или средство спирометрии, которое посылает информацию на контроллер 28. Во время ударного режима работы ударная терапия может предоставляться во время этапа вдоха пациента, управляя электронным клапаном 40, чтобы доставлять ударные импульсы во время этапа дыхания. Если максимальное давление пациента известно (например, как предписано врачом), электронный клапан 40 может дополнительно управляться, основываясь на максимальном давлении пациента и этапах вдоха/выдоха. Альтернативно, средство спирометрии может использоваться для обнаружения дыхания пациента и изменения подачи терапии во время этапа выдоха или вдоха, чтобы довести до максимума желательный эффект.
Для доставки информации контроллеру 28 для отображения и управления работой блока 22 запуска могут использоваться и другие измерительные устройства. Например, спирометр может использоваться для измерения объема воздуха, вдыхаемого и/или выдыхаемого пациентом. Спирометр может быть введен в состав устройства 24 взаимодействия с пациентом и использоваться для определения прогресса в лечении пациента (например, более высокий объем воздуха, выдыхаемого пациентом, может указывать на улучшение состояния пациента), благодаря тому факту, что часть легкого очистилась и/или включилась в работу.
Как указано выше, система 130 отображения может управляться контроллером 28, чтобы отображать различную информацию человеку, ухаживающему за больным, в соответствии с желаниями. В дополнение к отображению, контроллер 28 может определять различные параметры настройки рабочего управления (например, рабочий режим, выбранное давление(-я) и/или частота), и отображать информацию, указывающую или относящуюся к фактическому давлению или расходу газа, доставляемого пациенту. Например, контроллер 28 может программироваться, чтобы регистрировать давления, считываемые датчиком 67 давления пациента, и вычислять информацию, такую как минимальное, среднее, максимальное давление и/или тренд давления, с отображением этой информации на системе 130 отображения. Протокол отображения может меняться и в некоторых вариантах осуществления контроллер 28 программируется так, чтобы обновлять отображаемую информацию периодически (например, один раз в секунду), с максимальным давлением, зарегистрированным за предыдущий период времени (например, секунду) сбора информации.
Блок 22 запуска может также содержать различные признаки дополнительных сигналов тревог, управляемых контроллером 28. Например, если датчиком 67 давления пациента и/или датчиком 120 давления в коллекторе обнаруживается давление, превышающее заданное предельное давление, контроллер 22 запрограммирован таким образом, чтобы включить сигнал тревоги (например, звуковой, визуальной), насторожить человека, ухаживающего за больным, и осуществить протокол терапии по снижению давления и, как вариант, закрыть электронные клапаны 40, 70 и 102. Эти тревоги могут регулироваться пользователем в отношении любого типа параметров настройки для уведомления о событиях, основанных на различных ситуациях (например, пересечение регулируемого порога).
Система 20 однозначно обеспечивает множество признаков, полезных при предоставлении пациенту дыхательной терапии. В других вариантах осуществления признаки могут добавляться, изменяться или исключаться по желанию. Например, на Фиг.3 представлена система 170 терапии, в которой электронный клапан 50 продувки, электронный клапан 60 автоматической установки нуля, входной электронный клапан 102 и электронный клапан 108 выпуска были исключены вместе с объемной камерой 88. Дополнительно, система 170 терапии содержит многочисленные соединители 110, подключенные к отдельным питающим источникам. Один из соединителей может устанавливать соединение по текучей среде с источником сжатого кислорода, тогда как другой соединитель может устанавливать по текучей среде соединение с источником сжатого воздуха. Еще дополнительно, один соединитель может соединяться с источником дозируемого вдыхаемого кислорода, создаваемого газовым смесителем. Еще в одном дополнительном варианте осуществления газовый смеситель может быть интегрирован в корпус 37. Кроме того, система 170 терапии содержит вторичный электронный клапан 172 и выпускной клапан 174.
Вторичный электронный клапан 172 может быть выполнен подобно электронному клапану 40 и с помощью электронной схемы присоединяться к контроллеру 28 и управляться контроллером 28. Электронный клапан 40 и вторичный электронный клапан 172 могут служить для операции подачи ударной терапии и терапии PAP раздельно, таким образом, что один клапан используется, главным образом, для предоставления ударной терапии, а другой клапан используется, прежде всего, для терапии PAP и/или базовой линии отсчета. Кроме того, вторичный электронный клапан 172 может также использоваться для увеличения диапазона параметров настройки интенсивности во время ударной терапии при работе в сочетании с первичным клапаном. Вторичный электронный клапан 172 может также чередоваться с электронным клапаном 40, чтобы позволить более высокочастотные параметры настройки для подачи ударной терапии.
В показанном на чертеже варианте осуществления вторичный электронный клапан 172 расположен параллельно с электронным клапаном 40 и клапаном 70 потока распылителя. Вторичный электронный клапан содержит сторону 176 впуска, по текучей среде подключенную к внутренней линии 46 впуска, и сторону 178 выпуска, по текучей среде подключенную к внутренней линии 48 выпуска. На Фиг.3 электронный клапан 40 выполнен с возможностью предоставления ударной терапии, в то время как вторичный электронный клапан 172 выполнен с возможностью предоставления терапии PAP. Таким образом, контроллер 28 управляет запуском электронного клапана 40, когда желательна ударная терапия, и управляет запуском вторичного электронного клапана 172, когда желательна терапия PAP. Дополнительно, контроллер 28 может управлять вторичным электронным клапаном 172 в открытом (или частично открытом) состоянии во время ударного действия электронного клапана 40, чтобы обеспечивать ударную терапию в комбинации с давлением базовой линии отсчета выше давления окружающей среды (например, режим базовой линии отсчета).
Электронный клапан 174 выпуска с помощью электронной схемы присоединяется к контроллеру 28 и управляется контроллером 28 и содержит сторону 180 впуска и сторону 182 выпуска. Выпускной электронный клапан 174 служит в качестве аварийного клапана "сброса" и имеет сторону 180 впуска, по текучей среде подключенную к внутренней линии 48 выпуска, и сторону 182 выпуска, по текучей среде подключенную к выпускной линии 184. Выпускная линия 184 открыта в окружающую среду. В случаях, когда контроллер 28 определяет, что существует внутреннее давление выше заданного предела, электронный выпускной клапан 174 переводится в открытое состояние, позволяя выбрасывать поток газа, присутствующий во внутренней линии 48 выпуска, из системы 170 (и, таким образом, не подаваться к устройству 24 взаимодействия с пациентом или пациенту). Альтернативно, выпускной электронный клапан 174 может быть расположен в любом месте во внутренней линии 46 впуска или по внутренней линии 48 выпуска и работать в "нормально открытом" или "нормально закрытом" состоянии. Например, выпускной электронный клапан 174 может быть расположен "выше по течению" пропорциональных соленоидных клапанов 40, 172 (например, во внутренней линии 46 впуска в том же месте, что и выпускной клапан 108 на Фиг.2). Еще дополнительно, выпускной электронный клапан 174 может вводиться либо во внутреннюю линию 46 впуска, либо во внутреннюю линию 48 выпуска (то есть сторона 180 впуска и сторона 182 выпуска по текучей среде присоединяются к соответствующей внутренней линии 46 впуска или внутренней линии 48 выпуска), работая обычно в "открытом" состоянии. При такой конструкции после определения присутствия состояния чрезмерного давления контроллер 28 переводит электронный клапан 174 в закрытое состояние, тем самым препятствуя подаче потока газа/давления пациенту.
На Фиг.4 представлена базовая система 190 дыхательной терапии, соответствующая настоящему раскрытию и содержащая некоторые компоненты системы 20 (Фиг.2), описанной выше. В частности, система 190 содержит блок 22 запуска и устройство 24 взаимодействия с пациентом. Блок 22 запуска, в свою очередь, содержит контроллер 28 и электронный клапан 40. Электронный клапан 40 регулирует расход/давление газа между линией 30 впуска и линией 32 выпуска. Контроллер 28 управляет электронным клапаном 40 для обеспечения ударной терапии, как описано выше. Кроме того, контроллер 28 может, как вариант, дополнительно программироваться, чтобы управлять электронным клапаном 40 для обеспечения давления базовой линии отсчета и/или избыточного давления в дыхательных путях (PAP), если желательно.
На Фиг.5 схематично представлена альтернативная система 200 дыхательной терапии, соответствующая настоящему раскрытию. Система 200 является родственной системе 170 (Фиг.3), описанной выше, за исключением того, что блок 22 запуска выполнен с возможностью подключения только к источнику 202 воздуха. Таким образом, обеспечивается только один соединитель 110 (по сравнению с двумя или более соединителями на Фиг.3).
На Фиг.6 показана другая система 210 дыхательной терапии, аналогичная системе 200, с блоком 22 запуска, выполненным с возможностью подключения по текучей среде только к источнику 212 кислорода.
Для альтернативной конструкции, показанной на Фиг.7, обеспечивается система 220 дыхательной терапии, родственная системе 170 (Фиг.3), описанной ранее, за исключением того, что исключен фильтр 100 (Фиг.3).
На Фиг.8 показана другая система 230 дыхательной терапии, родственная системе 170, показанной на Фиг.3, за исключением того, что исключен коллектор 80 (Фиг.3). Таким образом, для подключения по текучей среде к электронному клапану 40, вторичному электронному клапану 172 и клапану 70 потока распылителя 70 с линией 30 впуска используются индивидуальные линии. Альтернативно, может обеспечиваться частичный коллектор, устанавливающий соединения по текучей среде только с некоторыми из клапанов (например, коллектор, устанавливающий подключение по текучей среде только к электронным клапанам 40, 172 и электронному клапану 70 потока распылителя).
Из альтернативной системы 240 дыхательной терапии, показанной на Фиг.9, исключен вспомогательный регулятор 90 давления (Фиг.3). В этой конструкции управление входящим давлением может, по желанию, осуществляться контроллером 28, управляющим электронным клапаном(-ами) 40 и/или 172, основываясь на информации, считываемой датчиком 67 давления пациента и/или датчиком 120 давления в коллекторе.
Еще одна система 250 дыхательной терапии схематично показана на Фиг.10 и она также является родственной во многих отношениях системе 170, показанной на Фиг.3. В отличие от системы 170, однако, блок 22 запуска не использует вторичный электронный клапан 172 (Фиг.3). В такой конструкции электронный клапан 40 может управляться контроллером 28, чтобы обеспечивать избыточное давление в дыхательных путях (PAP), когда это желательно.
Из альтернативной системы 260 дыхательной терапии, показанной на Фиг.11, удалены связанные с аэрозолем компоненты. Таким образом, исключены клапан 70 потока распылителя (Фиг.3) и соответствующая вспомогательная линия 35 (Фиг.1 и 3). Хотя на Фиг.11 отражено, что распылитель 34 (Фиг.3) также был исключен, следует понимать, что отдельный блок распылителя (не показанный на чертеже) может обеспечиваться отдельно и по текучей среде соединяться с устройством взаимодействия с пациентом (хотя не управляется блоком 22 запуска).
Еще одна альтернативная система 270 дыхательной терапии схематично показана на Фиг.12 и опять она схожа с системой 170, показанной на Фиг.3. В системе 270 дыхательной терапии, однако, исключены выпускной электронный клапан (Фиг.3) и сопутствующая выпускная линия 184 (Фиг.3). Аварийное отключение (в условиях чрезмерного давления) может осуществляться контроллером 28, переводящим электронные клапаны 40, 172 в их закрытое состояние.
В альтернативной системе 280 дыхательной терапии, показанной на Фиг.13, исключен дополнительный датчик 120 давления в коллекторе (Фиг.3). Управление электронным клапаном 174 отключения может осуществляться контроллером 28, основываясь на информации от датчика 67 давления пациента и/или в ответ на вводимую пользователем команду.
Еще один альтернативный вариант осуществления системы 290 дыхательной терапии схематично показан на Фиг.14. Система 290 схожа с ранее описанной системой 170 (Фиг.3), за исключением того, что исключена система 130 отображения (Фиг.3).
Как упомянуто выше, устройство 24 взаимодействия с пациентом может принимать широкое разнообразие форм, которые сочетаются с блоком 22 запуска. В самом общем смысле, любая конструкция, способная к подаче потока/давления газа пациенту, является приемлемой. Устройство 24 взаимодействия с пациентом может быть одноразовым и может содержать различные конструктивные признаки для предоставления дыхательной терапии. В общих чертах, устройство 24 взаимодействия с пациентом определяет, по меньшей мере, одну полость (например, двойная полая труба, две или больше одиночных полых труб и т.д.), соединенных с наконечником. Поток от блока 22 запуска (через линию 32 выпуска) проходит через одну сторону двойной полой трубы (например, конец 150 впуска) к наконечнику, где он объединяется с подсасываемым окружающим воздухом и доставляется пациенту через мундштук или другой компонент, такой как маска, соединенный с концом 152 выпуска. Другая сторона двойной полой трубки соединяется с портом подачи избыточного давления около конца наконечника пациента. Порт подачи избыточного давления, в свою очередь, выполнен с возможностью соединения по текучей среде с линией 36 подачи давления пациенту. В одном варианте осуществления датчик давления пациента может быть интегрирован непосредственно в устройство 24 взаимодействия с пациентом, в котором устройство 24 взаимодействия с пациентом может требовать одной полости. В этом случае устройству 24 взаимодействия с пациентом могут обеспечиваться средство подачи электропитания на датчик пациента и средство передачи данных на блок 22 запуска. Если желательна аэрозольная терапия, распылитель 34 может быть по текучей среде подключен к концу 162 выпуска наконечника 24 пациента с помощью мундштука, присоединенного к противоположной стороне распылителя через T-образный соединитель, и в котором поток текучей среды от блока 22 запуска может подаваться в распылитель 34 через отдельный порт с помощью вспомогательной линии 35.
Дополнительные внутренние признаки, как вариант, вводимые в устройство 24 взаимодействия с пациентом, содержат устройство трубки Вентури или устройство, подобное трубке Вентури (например, подвижная трубка Вентури или неподвижная трубка Вентури). Альтернативно, устройство 24 взаимодействия с пациентом может содержать конструкцию, отличную от трубки Вентури, такую как сопло с фиксированным диаметром отверстия или сопло со смешивающей горловиной и отсутствием диффузора. Устройство 24 взаимодействия с пациентом может содержать или не содержать всасывающий клапан или клапан выброса. Дополнительные другие полезные компоненты устройства 24 взаимодействия с пациентом могут содержать двухструйную конфигурацию с основным отводящим устройством, конфигурации, выполненные с возможностью осуществления эффекта флотации, и другие конструкции, не обеспечивающие засасывание окружающего воздуха. И снова, любые или все эти признаки устройства взаимодействия с пациентом являются не обязательными и не требуются для работы системы 20 в соответствии с настоящим раскрытием.
На Фиг.15 и 16 показан первый пример варианта осуществления устройства взаимодействия с пациентом, причем на Фиг.15 приведено покомпонентное изображение, а на Фиг.16 - вид в разрезе устройства 300 взаимодействия с пациентом. Устройство 300 взаимодействия с пациентом содержит корпус 302 и несколько компонент, расположенных внутри корпуса 302. Устройство 300 взаимодействия с пациентом имеет несколько портов, например порт 304 впуска пульсирующего воздуха, порт 306 всасывания, порт 30/8 соединителя выпуска, порт 310 выброса и порт 312 давления. Пульсирующий воздух вводится в отверстие 304 впуска от блока 22 запуска (Фиг.1) и окружающий воздух поступает в корпус 302 через порт 306 всасывания. Затем воздушный поток подается к порту 308 соединителя выпуска, который может быть выполнен с возможностью соединения с мундштуком пациента или распылителем. Воздух, выдыхаемый пациентом, направляется обратно через порт 308 соединителя выпуска и выбрасывается через порт 310 выброса. Порт 312 давления может соединяться с линией 36 давления пациента (Фиг.1) таким образом, что давление в устройстве 300 взаимодействия с пациентом может быть измерено блоком 22 запуска (Фиг.1).
В частности, пульсирующий воздух входит в порт 304 впуска через торцевую крышку 320, которая содержит часть 322 соединителя и центральную трубку 324. Торцевая крышка 320 располагается внутри внутреннего канала 325, предусмотренного в корпусе 302. Часть 322 соединителя может присоединяться к линии 32 выпуска (Фиг.1). Порт 304 впуска по текучей среде присоединяется к центральной трубке 324, чтобы доставлять туда воздух. Гибкая диафрагма 326 устанавливает герметизированный путь прохождения текучей среды от трубки 324 к соответствующей трубке 327 удерживающего устройства 328, который заканчивается соплом 329. После сопла 329 воздух затем проходит в устройство 330 трубки Вентури. Вместе удерживающее устройство 328 и устройство 330 трубки Вентури образуют струйный насос. Струйный насос расположен внутри корпуса 302 с возможностью скольжения и может двигаться вперед-назад относительно порта 304 впуска и порта 308 соединителя выпуска. Пружина 332 смещает струйный насос в направлении порта 304 впуска и от порта 308 соединителя выпуска. Дополнительно предусмотрено уплотнительное кольцо для формирования уплотнения между устройством 330 трубки Вентури и внутренней уплотняемой поверхностью 338 корпуса 302. Окружающий воздух может входить в корпус 302 через однонаправленный обратный клапан 340, расположенный в порту 306 всасывания. Однонаправленный обратный клапан 340 позволяет приток окружающего воздуха в порт 306 всасывания, но предотвращает выход газа из порта 306 всасывания.
С конкретной ссылкой на Фиг.16, устройство 330 трубки Вентури формирует область 342 всасывания, область 344 горловины и область 346 расширения для объединения воздуха из порта 304 впуска и порта 306 всасывания и подачи объединенного воздуха в полость 350, по текучей среде присоединенную к порту 308 соединителя выпуска. В показанном на чертеже варианте осуществления область 342 всасывания определяет отверстие 352 впуска в порт 304 впуска и порт 306 всасывания. Область 344 горловины определяет коническую сходящуюся часть, которая направляет поток внутри устройства 330 трубки Вентури. Область 346 расширения определяет коническую, расходящуюся часть, которая увеличивается в диаметре от области 344 горловины в направлении полости 350, заканчиваясь отверстием 356 выпуска. Хотя для устройства 330 трубки Вентури могут использоваться другие конструкции, в устройстве 330 трубки Вентури, показанном на Фиг.15 и 16, воздушный поток направляется через сходящуюся часть к расходящейся части в полость 350. В процессе работы пульсирующий поток газа, созданный блоком 22 запуска (Фиг.1), входит через порт 304 впуска. Пульсирующий воздух прикладывает силу к диафрагме 326, которая изгибается, чтобы передать силу (то есть направление силы на область горловины в направлении вправо относительно Фиг.16) на струйный насос (то есть удерживающее устройство 328 и устройство 330 трубки Вентури). Пульсирующий воздух вводит скользящее устройство 330 трубки Вентури в сопло 329. Более конкретно, воздушный поток из сопла входит в область 342 всасывания, в которой область 344 горловины создает вакуум, который, в свою очередь, всасывает окружающий воздух через порт 306 всасывания. Объединенный пульсирующий и окружающий воздух направляется в область 344 горловины. По мере того как сила изогнутой диафрагмы 326 сжимает пружину 332, скользящий струйный насос скользит или движется в направлении порта 308 соединителя выпуска. Скользящее движение продолжается до тех пор, пока передний конец устройства 330 трубки Вентури (то есть уплотнительное кольцо 334 на устройстве 330 трубки Вентури) не войдет в контакт и не станет герметизировать внутреннюю уплотнительную поверхность корпуса 302. В этом герметизированном положении затем пульсирующий поток/давление воздуха эффективно доставляется к порту 308 соединителя выпуска и, таким образом, к пациенту. Кроме того, устройство 330 трубки Вентури эффективно закрывает порт 310 выброса в уплотненном положении. По мере того как сила, действующая на диафрагму 326, снижается (то есть в конце импульса давления), диафрагма 326 и пружина 332 силой отталкивают устройство 330 трубки Вентури от внутренней уплотняющей поверхности 338, открывая путь прохождения между портом 308 соединителя выпуска и портом 310 выброса. Таким образом, пациент может легко выдыхать через порт 308 соединителя выпуска и порт 310 выброса (то есть скользящий струйный насос не сопротивляется непосредственно выдыхаемому воздушному потоку от пациента, когда перемещается из уплотненного положения).
В дополнительном варианте осуществления корпус 302 содержит прогрессивное уплотнение 358 (Фиг.15), которое формируется вырезанной секцией корпуса 302. Прогрессивное уплотнение 358 сужается, чтобы предотвратить непосредственное уплотнение между портом 308 соединителя выпуска и окружающей средой (то есть через порт 310 выдоха). То есть размер отверстия уплотнения 358 уменьшается по мере того как устройство 330 трубки Вентури приближается к внутренней уплотняющей поверхности 338. Таким образом, уплотнение между портом 306 соединителя выпуска и окружающей средой нарастает постепенно.
В альтернативном варианте осуществления клапан выдоха может быть отдельным от устройства трубки Вентури. В этом случае может обеспечиваться улучшенное управление клапаном выдоха, а также возможность работы с неподвижным устройством трубки Вентури. В еще одном дополнительном варианте осуществления клапан выдоха может быть исключен.
Порт 308 соединителя выпуска может быть выполнен с возможностью установки мундштука пациента или распылителя (следует понимать, что подключенный таким образом распылитель может, в свою очередь, иметь мундштук пациента). Присоединение распылителя (например, распылителя 34 на Фиг.1) делается после устройства 330 трубки Вентури и порта 306 всасывания. То есть поток от распылителя через порт 308 соединителя выпуска не засасывается одновременно в пульсирующий воздушный поток с окружающим воздухом. Вместо этого распыленное лекарственное средство подается непосредственно пациенту, переносясь предварительно объединенным пульсирующим потоком газа и засосанным окружающим воздухом. Располагая распылитель дальше по ходу потока после порта 308 соединителя выпуска, сильный удар частиц аэрозольного лекарственного средства внутри устройства 300 взаимодействия с пациентом уменьшается. В частности, сильный удар лекарственного средства внутри устройства 300 взаимодействия с пациентом предотвращается, позволяя большей вдыхаемой массе достигнуть пациента. Например, процент по массе вдыхаемого лекарственного средства (например, альбутерола (Albuterol)), подаваемого пациенту, может быть в несколько раз больше (например, в пять раз или больше) при расположении распылителя по ходу потока после порта соединителя, в отличие от непосредственного засасывания лекарственного средства внутрь корпуса 302.
Порт 310 выдоха, как показано на чертеже, содержит отверстия 359, чтобы предотвратить легко происходящую герметизацию порта 310 выдоха из-за неосторожности, например, рукой или пальцем. Дополнительно, соответствующий фильтр (не показан) может быть помещен внутри 310 выдоха, чтобы фильтровать нежелательные загрязняющие вещества, не допуская их попадания к человеку, ухаживающему за больным. Фильтр может принимать различные формы, такие как бактериальный, высокоэффективный сухой воздушный фильтр HEPA, вирусный и т.д.
Порт 312 подачи избыточного давления может быть снабжен соответствующим средством 360 соединения, которое соединяет его с линией 36 подачи давления пациенту (Фиг.1). Как обсуждалось выше, блок 22 запуска может измерять давление в линии 36 подачи давления к пациенту через использование датчика 67 давления. Измеренное давление может использоваться для управления одним или более клапанами, связанными с блоком 22 запуска. При продувке линии 36 подачи давления к пациенту текучая среда выходит в полость 350. Так как распылитель 34 может быть расположен по ходу потока после устройства 300 взаимодействия с пациентом, линия 36 подачи давления к пациенту может иметь внутри повышенный осадок лекарственного средства. Таким образом, продувка линии 36 подачи давления к пациенту может давать преимущество.
На Фиг.17 показан второй пример варианта осуществления устройства 400 взаимодействия с пациентом. Устройство 400 взаимодействия с пациентом содержит компоненты, подобные компонентам устройства 300 взаимодействия с пациентом, показанного на Фиг.15 и 16. Дополнительно, устройство 400 взаимодействия с пациентом содержит порт 402 распылителя, непосредственно интегрированный с портом 308 соединителя выпуска. В таком случае распылитель может быть по текучей среде соединен непосредственно с устройством 400 взаимодействия с пациентом через порт 42 распылителя и располагаться по ходу потока дальше от устройства 330 трубки Вентури. Интегрированный порт 402 распылителя обеспечивает фиксированную связь с устройством 330 трубки Вентури и быструю настройку для человека, ухаживающего за больным, от которого требуется вставить совместимый распылитель, и уменьшает мертвый объем, повышая, тем самым, эффективность системы.
На Фиг.18-20 показан третий вариант осуществления устройства 500 взаимодействия с пациентом. Устройство 500 взаимодействия с пациентом содержит несколько таких же компонент, как устройство 300 взаимодействия с пациентом (Фиг.15-16), в котором схожие компоненты имеют подобные номера. Как и устройство 300 взаимодействия с пациентом, устройство 500 взаимодействия с пациентом содержит корпус 502, определяющий порт 504 впуска, и порт 508 соединителя выпуска. Однако вместо того, чтобы иметь отдельные порты для всасывания и выдоха, корпус 502 содержит единый порт 510 выдоха/всасывания, расположенный вдоль длины корпуса 502. Во время работы воздух может всасываться через единый порт 510 через часть 510a для всасывания единого порта 510 (то есть после устройства 330 трубки Вентури по ходу потока) и выдыхаться через часть для выдоха 510b (то есть дальше по ходу потока после устройства 330 трубки Вентури). Как показано на Фиг.19, если желательно, фильтр (например, бактериальный, HEPA, вирусный) 512 может быть помещен внутри единого порта 510, чтобы препятствовать попаданию в корпус 502 нежелательных загрязняющих веществ.
На Фиг.20 показан вид в разрезе устройства 500 взаимодействия с пациентом, показывающий несколько компонент, расположенных внутри корпуса 502. Элементы внутри корпуса 502 работают подобно элементам в корпусе 302 и аналогично показаны на Фиг.20, например порт 313 подачи избыточного давления, диафрагма 326, удерживающее устройство 328, сопло 329, устройство 330 трубки Вентури, пружина 332, уплотнительное кольцо 334, внутренняя уплотняющая поверхность 338 и полость 350. На Фиг.20 прогрессивное уплотнение 558 вырезается во внутренней части корпуса 502. В частности, прогрессивное уплотнение 558 формируется на внутренней уплотняющей поверхности 338 и работает подобно прогрессивному уплотнению 358, показанному на Фиг.15. Кроме того, средство 560 соединения формируется целиком с корпусом 502 и косвенно ориентировано относительно оси, коаксиальной относительно порта 504 впуска и порта 508 соединителя выпуска.
На Фиг.21 показан пример соединителя 600, выполненного с возможностью совместной работы с блоком 602 соединителя блока запуска. Соединитель 600 может использоваться для быстрого соединения устройства взаимодействия с пациентом с блоком запуска. Соединитель 600 содержит порты 604, 606 и 608, которые по текучей среде соединены с соответствующими отверстиями 610, 612 и 614 блока 602 соединителей. Дополнительно, порты 604, 606 и 608 могут по текучей среде присоединяться к линии 36 подачи давления к пациенту, линии 32 выпуска и вспомогательной линии 35 соответственно. Как только линии 32, 35 и 36 соединены с соединителем 600, порты 604, 606 и 608 могут быть расположены внутри отверстий 610, 612 и 614. Дополнительно, соединитель 600 содержит зацепы 620 и 622, которые действуют совместно с принимающими частями 630 и 632 зацепов соответственно. Зацепы 620 и 622 могут быть эластичными элементами, которые могут прижиматься друг к другу и вставляться в принимающие части 630 и 632 зацепов. Крюки на конце зацепов 620, 622 могут затем входить в зацепление с принимающими частями 630, 632 зацепов, так что соединитель 600 крепится к блоку 602 соединителя.
Хотя настоящее раскрытие было описано со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления, специалисты в данной области техники должны признать, что в форме и деталях могут быть сделаны изменения, не отступая от сущности и объема настоящего раскрытия.