EA005171B1 - Изолируемое дыхательное устройство с противодавлением - Google Patents

Abstract

Переносное дыхательное устройство для использования пациентами, имеющими заболевания дыхательной системы, создает изолируемое противодавление в дыхательных путях пациента, обеспечивая сопротивление выдоху. Щелевой клапан установлен внутри полого корпуса, а предварительно откалиброванная нажимная пружина размещена между клапаном и регулируемым колпачком или рычагом кулачка в основном корпусе устройства. Пара отверстий клапана проходит через стенку основного корпуса, одно отверстие служит в качестве входного отверстия для вдоха воздуха пациентом, а второе - для выдоха двуокиси углерода. Входной клапан установлен внутри корпуса между нормально открытым концом устройства и клапаном выдоха. В одном из вариантов изобретения устройство присоединено к распылителю для облегчения наращивания положительного давления и доставки медикамента к легким пациента.

Description

Настоящая заявка является частичным продолжением заявки № 471,533, поданной 23 декабря, 1999, под названием Соединительное устройство для распылителя с изолируемым противодавлением.

Уровень техники

Настоящее изобретение касается устройства для содействия легочным функциям пациента; оно может использоваться отдельно для тренировки мышц, участвующих в дыхании, или в комбинации с распылителем для доставки медикамента в дыхательные пути пациента. Более конкретно, настоящее изобретение касается дыхательного устройства для создания положительного противодавления в дыхательных путях пользователя таким образом, чтобы сохранить дыхательные пути открытыми и восстанавливать нормальное дыхание.

Распылители являются одним из наиболее широко используемых устройств для помощи пациентам с заболеваниями дыхательных путей; они помогают доставлять медикаменты во время приступа астмы, эмфиземы и в других подобных случаях. Распылители традиционно используются в отделениях неотложной хирургии, больными и медицинским персоналом, когда привычный способ подачи отмеренной дозы (ПОД) не в состоянии полностью восстановить сужение в дыхательных путях. Распылители разбивают жидкий медикамент на крошечные капельки, которые образуют аэрозоль и затем доставляют медикамент в легкие и дыхательные пути пациента

Традиционно, в распылители подают средства для расширения дыхательных путей. Например, когда пациента помещают в отделение неотложной хирургии, он имеет ненормально высокую концентрацию двуокиси углерода в крови. Распылитель помогает доставлять необходимые средства для расширения дыхательных путей в легкие и помогает вытеснять газ из легких. Средства для расширения содержат химическое вещество, которое воздействует на рецепторы в бронхиолах пациента, чтобы открыть дыхательные пути. Медикаменты могут включать стероиды, сульфат магния и бронхолитические средства.

Однако привычные распылители работают относительно медленно и может потребоваться до 8 часов воздействия. Когда пациент находится в остром состоянии, которое требует немедленного лечения, часто используется мешок Амбу с маской. Маска герметизирует рот и нос пациента; когда резервуар сдавливается, при этом за счет положительного давления медикамент направляется в дыхательные пути. При этой процедуре возможны осложнения. Воздух может попасть в желудок пациента и вызвать вздутие желудка или рвоту, которая, в свою очередь, увеличивает риск аспирации, так как рвотные массы могут при вдохе попасть в легкие.

Для некоторых больных требуется искусственная вентиляция аппаратом искусственного дыхания, который работает с интубационной трубкой, вставленной в трахею пациента, т.е. они не могут подвергаться лечению ни с помощью распылителей, ни мешков Амбу. В этом случае положительное давление намного большее давления, которое создается при использовании распылителя или мешка Амбу. Часто возникают случаи, когда в легкие пациента подается чрезмерное количество воздуха. Чем дольше пациент остается на искусственной вентиляции, тем труднее отлучить его от аппарата. Длительное использование аппарата искусственной вентиляции имеет тенденцию вызывать атрофию дыхательных мышц, которая может принять необратимый характер.

Предлагаемое изобретение направлено на устранение указанных недостатков, присущих аналогам, и на создание устройства с ручным приводом, которое одинаково может использоваться как самим больным, так и медицинским профессионалом для тренировки дыхательных мышц и для доставки медикамента с помощью распылителя.

Краткое описание изобретения

Целью настоящего изобретения является создание такого изолируемого устройства с калиброванным противодавлением, которое позволило бы оказать положительное давление на сжатые дыхательные пути пациента, страдающего астмой, эмфиземой или другими заболеваниями дыхательных путей.

Другая цель настоящего изобретения - создание изолируемого устройства с противодавлением для присоединения распылителя, в котором может быть осуществлена предварительная установка требуемой величины давления и которое доставляет медикамент для восстановления дыхания пациента.

Еще одна цель настоящего изобретения создание дыхательного устройства, которое помогало бы при тренировке дыхательных мышц пациента.

Эти и другие цели настоящего изобретения достигаются путем создания переносного легкого устройства, которое имеет средства для регулирования величины положительного давления, созданного в дыхательных путях пациента.

Устройство имеет полый корпус со щелевым клапаном, установленным на кронштейне внутри полого корпуса. Полый корпус снабжен двумя сквозными отверстиями: входным каналом и каналом выдоха. Входной клапан, который может быть настолько простым, как резиновая прокладка, установлен в полом корпусе между клапаном выдоха и открытым концом. Открытый конец может нести мундштук или иметь соответствующие размеры и форму для соединения через соединитель с распылителем.

Противоположный закрытый конец полого корпуса несет средства для регулирования положительного давления. В одном из вариантов конструкции средства регулирования представляют собой колпачок, который соединен с полым корпусом резьбовым соединением; во втором варианте изобретения - это рычаг регулируемого кулачка. Нажимная пружина установлена между клапаном выдоха и средствами регулирования. Калибровка может быть произведена до требуемого давления, предпочтительно между 5 и 20 см водяного столба.

Краткое описание чертежей

Выполнение устройства поясняется чертежами, на которых соответствующие части обозначены соответствующими номерами, и на которых на фиг. 1 изображен перспективный вид соединительного устройства в соответствии с первым вариантом настоящего изобретения;

на фиг. 2 - продольное сечение устройства по фиг. 1, показывающее регулируемый колпачок, соединенный с основным корпусом резьбовым соединением;

на фиг. 3 - продольное сечение первого варианта устройства с регулируемым колпачком, отделяемым от основного корпуса;

на фиг. 4 - перспективный вид второго варианта устройства в соответствии с настоящим изобретением, установленного на соединителе, который соединяет устройство с распылителем;

на фиг. 5 - продольное сечение, показывающее вариант конструкции на фиг. 4 с рычагом регулируемого кулачка;

на фиг. 6 - продольное сечение второго варианта конструкции, показывающее движение воздуха на вдохе и выдохе;

на фиг. 7 - детальный вид, показывающий поддерживающий кронштейн на клапане выдоха;

на фиг. 8 - детальный вид спереди, показывающий входное отверстие на клапане выдоха;

на фиг. 9 - детальный вид, показывающий входной клапан.

Подробное описание предпочтительного варианта конструкции

На прилагаемых чертежах цифрой 10 обозначено устройство в соответствии с первым вариантом настоящего изобретения. Устройство 10 включает удлиненный основной полый корпус 12, имеющий первую цилиндрическую часть 14, выполненную заодно с ней среднюю коническую часть 16 и мундштук 18, который выполнен заодно со средней частью 16. В корпусе 12 выполнено центральное отверстие 20, которое проходит от отверстия 22 мундштука, сквозь мундштук 18, коническую часть 16 и основную часть 14.

Регулируемый винтовой колпачок 24 закрывает нормально закрытый конец 26 основной части корпуса 14. Колпачок 24 снабжен резьбой 28 на его внутренней стенке. Резьба 28 сопрягается с резьбой 30 на внешней стенке конца 26. В колпачке 24 сформирован центральный стопор 32, который выступает наружу из внутреннего конца 34 колпачка 24. Конец 34, как лучше видно на фиг. 3, формирует кольцевой уступ, который обеспечивает первую опорную поверхность, с которой граничит нажимная пружина 40.

Через стенку полого корпуса 12 прорезан входной канал 42, а в основной части корпуса 14 на удалении от входного канала 42 сформирован канал выдоха 44. Между каналами 42 и 44 размещен щелевой клапан выдоха 50, который показан в открытом положении входа более подробно на фиг. 7. Клапан 50 используется в первом и втором вариантах настоящего изобретения; поэтому в дальнейшем его описание будет опущено при описании второго варианта.

Клапан выдоха 50 установлен на поддерживающем кронштейне, или рамке 52, которая установлена внутри основной части корпуса 14. Поддерживающий кронштейн 52 снабжен кольцевым фланцем 54, который фрикционно зацеплен с внутренней стенкой основной части 14. Внутренний конус фланца 54 обеспечивает вторую опорную поверхность для нажимной пружины 40.

На внутренней стенке основной части 14 смежно с областью соединения между основной частью 14 и конической частью 16 сформирован выступающий внутрь уступ 56. Уступ формирует стопор, когда кронштейн 52 вместе со щелевым клапаном 50 действует против уступа 56.

В основной части 14 между открытым концом 22 и кронштейном 52 установлен входной клапан 60 (фиг. 9). Входной клапан 60 может быть столь же прост, как гибкая резиновая прокладка, формирующая однонаправленный клапан, который открывается в течение вдыхания. Диаметр кругового входного клапана 60 меньше, чем внутренний диаметр отверстия 20 в основной части 14, что обеспечивает воздуху проход вокруг входного клапана 60. Входной клапан или створка 60 выполнены из гибкого материала, например латекса. Створка покрывает части поршня/кронштейна 50, когда давление действует против поршня и против пружины 40, но створки открывают через отверстия в кронштейне проход потоку воздуха.

Когда устройство 10 собрано, пружина 40 опирается одним из ее концов на уступ 34 вокруг стопора 32. Второй конец пружины 40 граничит с клапаном 50, установленным в кронштейне 52, нормально воздействуя на входной щелевой клапан в закрытом положении, показанном на фиг. 2. Клапан открывается при входе воздуха, как показано на фиг. 8, но создает предварительно установленное сопротивление потоку газа в течение выдоха.

Когда потребителю нужно тренировать мышцы или просто расправлять дыхательные пути, он смыкает губы вокруг открытого конца 22 мундштука 18. В течение вдоха воздух пере мещается от всасывающего канала 42, сквозь клапан 50, вокруг клапана 60 и в открытый конец 22 мундштука 18. На выдохе движение потока газа изменяется на противоположное, перемещаясь от открытого конца 22, вокруг клапана 60 и против сопротивления нажимной пружины 40 в направленный канал выдоха 44. Для того чтобы выдыхаемый газ вышел из корпуса 12, потребитель должен оказать достаточное давление на пружину 40, чтобы переместить кронштейн 52 в позицию от выходного канала 44 и обеспечить удаление газа.

Так как пружина 40 оказывает сопротивление открытию щелевого клапана 50, в дыхательных путях пациента создается положительное противодавление и таким образом пациент вынужден применить большую силу для выдоха, следовательно, происходит укрепление мышц, участвующих в дыхательном процессе. Колпачок 24, находящийся в контакте с пружиной 40, может быть завернут на корпусе 12 более или менее сильно, обеспечивая регулирование положительного давления в диапазоне от 5 до 20 см водяного столба. Было установлено, что этот диапазон достаточен для большинства больных, хотя при необходимости могут быть легко осуществлены и другие регулировки давления.

Обратимся теперь ко второму варианту, приведенному на фиг. 4-6, где показано устройство 70 для присоединения распылителя. Устройство 70 включает удлиненный, в основном, цилиндрический корпус 72, который имеет нормально открытый конец 74 и нормально закрытый конец 76. Рычаг регулируемого кулачка 78 присоединен к валу, связанному с поршнем 94, установленным на конце 76, с целью обеспечить регулирование давления, требуемого для открытия и закрытия щелевого клапана, установленного внутри корпуса 72. Давление может быть отрегулировано до требуемого значения, например в диапазоне от 5 до 10 см водяного столба, в зависимости от состояния пользователя.

Настройка может быть выполнена путем регулировки положения рычага. Например, первое положение будет указывать на давление 10 см водяного столба.

Щелкнув рычагом в противоположном направлении, потребитель может отрегулировать компрессию пружины, задав давление приблизительно 5 см водяного столба. Конечно, перемещение рычага кулачка 78 может быть откалибровано на любое давление в требуемом диапазоне путем установки различных позиций на корпусе 72 и указания установки соответствующей шкалой.

Корпус 72 снабжен направленным входным каналом 80 и направленным каналом выдоха 82. Открытый конец 74 приспособлен для фрикционного зацепления с соединителем 84, который несет мундштук 86 и обычный распылитель 88. Соединитель 84, мундштук 86 и распылитель 88 не являются составными частями настоящего изобретения; они показаны прерывистыми линиями на фиг. 4.

На фиг. 5 и 6 внутреннее построение устройства 70 показано более подробно. Как показано на фиг. 5, корпус 72 снабжен центральным отверстием 90, которое проходит от открытого конца 74 к закрывающей стенке 92 закрытого конца 76. Рычаг кулачка 78 с возможностью вращения установлен на валу 77 (фиг. 6), который фиксировано присоединен к стенке 92 закрытого конца 76. Поршень 94 перемещается на малое расстояние только в пределах центрального отверстия 90, чтобы отрегулировать сжатие пружины 96.

Нажимная пружина 96 установлена между элементом 94 и щелевым клапаном выдоха 98. Клапан 98 подобен во всех отношениях клапану 50, и поэтому его подробное описание здесь опущено. Щелевой клапан выдоха 98 обеспечивает создание положительного противодавления, заставляя пациента выдыхать против силы сжатой пружины 96. Входной клапан, подобный клапану 60, находится в корпусе 72 между открытым концом 74 и клапаном 98.

В течение поступления воздуха воздух перемещается через канал 80, через клапан 98 и входной клапан 60 в направлении, указанном стрелкой 100. В течение выдоха или экспирации воздух перемещается против резиновой прокладки, или створчатого клапана 60, который нормально закрывает каналы поршня/кронштейна. Продолжая выдыхать, пациент способен переместить кронштейн, преодолевая сопротивления нажимной пружины 96, от выходного канала 82, позволяя при этом газу проходить через щелевой клапан выдоха 98 и через канал выдоха 82 в направлении стрелки 102, как показано на фиг. 6.

Как только рычаг регулируемого кулачка 78 установлен на необходимое сопротивление движению воздуха, соединительное устройство 70 устанавливается на соединитель 84 и таким образом оказывается соединенным с распылителем 88. Количество медикамента 104, размещенное в распылителе 88, смешивается с воздухом, проходящим через соединитель 84 к мундштуку 86, и доставляется в дыхательные пути пациента. Крошечные капельки медикамента, распыляемого формирующим аэрозоль элементом 106, прерывают воздушный поток, проходящий через трубопровод 72. Сформированный аэрозоль смешивается с входящим воздушным потоком и доставляется в дыхательные пути пользователя, расширяя дыхательные пути и уменьшая приступ астмы или другие дыхательные проблемы пациента.

Предпочтительно, чтобы в течение выдоха или вдоха больные плотно закрывали рот вокруг мундштуков 18 и 8, так чтобы изолировать открытые концы устройств 10 и 70 и обеспечить эффективную доставку медикамента и выдох газов. Когда пациент выдыхает, щелевой клапан стремится расширить дыхательные пути пациента и предотвратить закупорку альвеол, создавая положительное противодавление.

Когда воздух подается на выход только через клапан выдоха, который получил предварительную регулировку сопротивления колпачком 24 или кулачком 78, выдыхаемый воздушный поток не может выйти через входной канал и должен перемещаться через каналы выдоха 44 или 82. При сохранении изолируемого положительного противодавления в устройствах 10 и 70 дыхательные пути больных остаются открытыми и нормальное дыхание восстанавливается. При выравнивании давления внутри распылительного мешка с давлением в трахее медикамент получает наилучшую возможность глубоко проникнуть в дыхательные пути и вызвать расширение.

Устройства 10 и 70 обеспечивают выход уловленной двуокиси углерода через каналы выдоха 44 или 82, таким образом, уменьшая уровень токсичности двуокиси углерода в кровотоке пользователя. Когда захваченные газы удалены из легких, легкие могут затем создать большее давление при вдохе с меньшими усилиями пациента.

При расширении дыхательных путей устанавливается эффект пирамиды, таким образом увеличивается поток, содержащий большее количество необходимого кислородсодержащего воздуха. Потребитель, обеспечивая выравнивание давления и увеличение всего объема легких, добивается длинной фазы выдоха. Как только дыхательные пути расширяются, движение воздуха в легкие и из легких значительно улучшается. Легкие не раздуваются чрезмерно; свежий воздух легче поступает в легкие.

Кроме того, если используется соединительное устройство 70, медикамент 104 втягивается из распылителя 88 более эффективно, чтобы достигнуть пораженных участков легких и далее расширить дыхательные пути. Следовательно, ранее спавшиеся или непроходимые дыхательные пути пациента остаются открытыми и может быть достигнута более точная доставка медикамента. Лечение становится более эффективным с использованием меньшего количества медикамента.

Настоящее изобретение может использоваться для больных, страдающих астмой или эмфиземой. Многие больные, страдающие астмой, имеют неожиданные приступы и трудности доступа к своему лекарству. Приступ может усугубляться еще и беспокойством о том, что пациент может задохнуться до получения лекарства. При наличии маленького портативного устройства, легко доступного, пациент может, по крайней мере, частично восстановить дыхание и уменьшить фактор беспокойства.

В течение приступа эмфиземы крайние бронхиолы ослаблены и находятся в неизменно расширенном состоянии. Стенки альвеол часто повреждаются. Из-за потери альвеолярного объема размер площади поверхности для газообмена сокращается и эластичная тяга легочной ткани уменьшается.

Именно отсутствие эластичности вызывает неадекватную тягу легких и утомляет дыхательные мышцы. Легкие не способны должным образом расслабиться и возвратиться к их нормальному состоянию. В таких условиях, больным часто советуют дышать с поджатыми губами. Используя устройства с изолируемым противодавлением 10 или 70, те, кто страдает эмфиземой, могут увеличить подачу воздуха в легкие и выход двуокиси углерода из кровотока.

Противодавление, созданное устройствами 10 и 70, предотвращает спадение бронхиол, альвеол. Сокращение результирующей гипервентиляции позволяет пациенту вдыхать и выдыхать более полно, таким образом, осуществляется доставка медикамента к большей поверхности поврежденных тканей. Кроме того, изолируемое противодавление помогает сохранять альвеолы и дыхательные пути открытыми, обеспечивая выпуск двуокиси углерода из легких в атмосферу. Эффективное удаление газа из легких и кровотка улучшает физиологические функции пациента и позволяет большему количеству кислорода поступать в легкие.

Предполагается, что клапан 10 и 70 может быть предварительно настроен на большие значения, чем указано выше, особенно для больных, имеющих значительные проблемы со спавшимися дыхательными путями, хотя предпочтительные параметры настройки лежат в пределах от 5 до 20 см водяного столба.

Предполагается, что устройства по настоящему изобретению могут использоваться для тренировки больных и восстановления их способности нормально дышать. Это особенно реально с устройством 10 первого варианта. Также предполагается, что носовой зажим и/или литой мягкий мундштук может использоваться в комбинации с мундштуками для обеспечения лучшего прилегания губ больных вокруг мундштука.

Устройство по настоящему изобретению может быть изготовлено без существенных затрат из легкодоступных материалов, таких как пластмасса и легкий металл. Пружины 40 и 96, естественно, изготавливаются из материала, который является достаточно прочным, чтобы выдержать многократное сжатие и расширение в течение использования устройства. Предполагается, что мундштук 18 может быть изготовлен, если потребуется, разъемным с основной частью корпуса 14. В таком случае, устройство 10 с отделенным мундштуком 18 может храниться в компактном месте, например в кармане пользователя, и соединяться, когда необходимо, с остальным устройством.

Устройство 70 может быть присоединено, в случае необходимости, к ингалятору с отмеренной дозой (ИОД), вместо распылителя. В таком случае, мини-спейсер будет использоваться вместо соединителя 84. Мини-спейсер традиционно имеет канал для доставки медикамента, например противовоспалительных средств, в форме тонкого аэрозоля.

В конструкции может быть сделано много изменений и модификаций в соответствии с настоящим изобретением без выхода за его рамки.

Claims (15)

1. Изолируемое дыхательное устройство с противодавлением для помощи дыхательной функции пациента, включающее удлиненный полый корпус, имеющий первый нормально открытый конец, второй нормально закрытый конец, входной канал и канал выдоха;

односторонний клапан выдоха, установленный внутри полого корпуса, для обеспечения выхода газа, выдыхаемого через канал выдоха;

нажимную пружину, установленную между клапаном выдоха и закрытым концом, для регулирования сопротивления потоку газа, выдыхаемого пациентом;

средства, установленные на втором конце полого корпуса, для регулирования сжатия пружины; и входной клапан, установленный между упомянутым открытым концом и упомянутым клапаном выдоха.

2. Устройство по п.1, в котором упомянутые средства регулирования включают колпачок, который с возможностью съема соединен со вторым концом полого корпуса резьбовым соединением, при этом упомянутый колпачок обеспечивает первую опорную поверхность для упомянутой нажимной пружины.

3. Устройство по п.2, в котором упомянутый клапан выдоха поддерживается рамкой, установленной в полом корпусе, причем упомянутая рамка обеспечивает вторую опорную поверхность для упомянутой нажимной пружины.

4. Устройство по п.2, в котором упомянутый колпачок с возможностью регулирования сжимает упомянутую нажимную пружину для поддержания положительного противодавления между 5 и 20 см водяного столба.

5. Устройство по п.3, в котором упомянутый полый корпус снабжен кольцевым уступом, выступающим в центральное отверстие, сформированное полым корпусом, и в котором упомянутая рамка контактирует с упомянутым уступом, таким образом предотвращая скользящее движение рамки к упомянутому отверстию.

6. Устройство по п.1, в котором упомянутый открытый конец снабжен мундштуком для захвата губами пациента.

7. Устройство по п.1, в котором упомянутые средства регулирования включают скользящий поршень, перемещаемый внутри упомянутого полого корпуса, а упомянутый поршень обеспечивает опорную поверхность для упомянутой нажимной пружины.

8. Устройство по п.7, в котором рычаг регулируемого кулачка установлен на упомянутом поршне для регулирования сопротивления потоку выдыхаемого газа.

9. Устройство по п.8, в котором упомянутый рычаг кулачка является регулируемым для поддержания положительного противодавления в диапазоне между 5 и 10 см водяного столба.

10. Устройство по п.1, в котором упомянутый открытый конец полого корпуса приспособлен для разъемного соединения с распылителем для обеспечения жидкостной связи между упомянутым полым корпусом и распылителем для доставки медикамента в дыхательные пути пациента.

11. Изолируемое дыхательное устройство с противодавлением для содействия дыхательным функциям пациента, включающее удлиненный полый корпус, имеющий первый нормально открытый конец, второй нормально закрытый конец, входной канал и канал выдоха;

односторонний клапан выдоха, который размещен на поддерживающем кронштейне и который установлен внутри полого корпуса для обеспечения выдоха газа, выдыхаемого через канал выдоха;

нажимную пружину, установленную между клапаном выдоха и закрытым концом для поддержания положительного противодавления и регулирующую сопротивление потоку газа, выдыхаемого пациентом;

входной клапан, установленный между упомянутым открытым концом и упомянутым клапаном выдоха, и средства, установленные на втором конце полого корпуса, для регулирования сжатия пружины, при этом упомянутые средства регулирования включают колпачок, установленный с возможностью съема на втором конце, упомянутый колпачок обеспечивает первую опорную поверхность для упомянутый нажимной пружины, упомянутый поддерживающий кронштейн обеспечивает вторую опорную поверхность для упомянутой нажимной пружины.

12. Устройство по п.11, в котором упомянутый открытый конец снабжен мундштуком для захвата губами пациента.

13. Устройство по п.11, в котором упомянутый колпачок резьбовым соединением соединен со вторым концом полого корпуса.

14. Устройство по п.11, в котором упомянутый колпачок с возможностью регулирования сжимает упомянутую нажимную пружину для поддержания положительного противодавления между 5 и 20 см водяного столба.

15. Устройство по п.11, в котором упомянутый полый корпус снабжен кольцевым уступом, выступающим в центральное отверстие, сформированное полым корпусом, и в котором упомянутый поддерживающий кронштейн контактирует с упомянутым уступом, таким образом предотвращая скользящее движение поддерживающего кронштейна к упомянутому открытому концу.