Реверсирующий поток газа элемент с байпасом и способ управления экспирацией пациента - RU2663787C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к реверсирующему поток газа элементу и способу его эксплуатации, так что в изолированных или частично изолированных (частичных) областях дыхательных путей пациента селективно создается поток газа от линейного коннектора или к линейному коннектору для газообмена. Кроме того, настоящее изобретение относится к способу вентиляции пациента через реверсирующий поток газа элемент. Кроме того, настоящее изобретение относится к способу управления экспирацией пациента. Один вариант использования включает подсоединение такого реверсирующего поток газа элемента к трубчатой полости, например катетеру или игле, или нескольким последовательно соединенных и/или параллельных трубчатых полостей (бронхоскоп, бронхоблокатор, ларинхоскоп, и т.д.), которые являются вставляемыми в дыхательные пути пациента.

Для вентиляции пациента обычно используют маску или трубку, с помощью которой газ или газовая смесь, прежде всего кислорода и воздуха, подается под низким давлением в дыхательный пути, изолированные от внешней среды. Однако, в качестве альтернативы, газ или газовая смесь этого вида также может вводиться импульсами под высоким давлением и с высокой скоростью потока через тонкий, незакупоренный катетер в дыхательные пути, открытые к внешней среде (струйная искусственная вентиляция). В настоящее время этот способ применяется, прежде всего, в диагностических и терапевтических вмешательствах в области верхних дыхательных путей или легкого. Однако с помощью этого способа пациент также может снабжаться кислородом через катетер, введенный через кожу прямо в трахею или через иглу, расположенную таким образом (транстрахеальная струйная искусственная вентиляция). Этот особый способ является одним из имеющихся в настоящее время вариантов умения справляться с трудными дыхательными путями и, прежде всего, умения справляться с ситуацией, в которой пациент не может быть вентилирован или интубирован традиционным способом (ситуация «невозможно вентилировать, невозможно интубировать»).

Однако в неблагоприятных условиях струйная искусственная вентиляция также может быть потенциально опасной для жизни. Если дыхательные пути пациента существенно или даже полностью закупорены, например, опухолью или кровотечением, легкое пациента становится все более и более растянутым в результате введения кислорода. Тогда возникает риск баротравмы. Увеличение давления в грудной клетке также может привести к нарушению кровообращения, что не менее опасно для пациента, или к сердечной недостаточности, так как кровь не способна течь обратно к сердцу в достаточном количестве.

US 2010-0236551 А1 описывает реверсирующий поток газа элемент, с помощью которого пациент может быть нормовентилирован, то есть пациент может быть снабжен достаточным количеством инспираторных газов, и в то же время экспираторные газы могут удаляться из пациента посредством реверсирующего поток газа элемента, так что не нужно применять никаких дополнительных вентиляционных действий. Поэтому пациент может вентилироваться только посредством реверсирующего поток газа элемента в течение фактически неограниченного периода времени. Тем не менее, в случаях, в которых пациенты вентилируются в течение продолжительного периода времени, необходимо увлажнение инспираторных газов. Кроме того, жидкости или другие газы подмешиваются к инспираторному газу для обеспечения лекарства или анестезии пациенту. Из-за сопла, предусмотренного в реверсирующем поток газа элементе, в потоке газа создается падение давления. Это падение давления на сопле может вызвать конденсацию газов или жидкостей потока инспираторного газа. В связи с этим является возможным, что реверсирующий поток газа элемент закупорится жидкостями, происходящими из конденсации потока инспираторного газа. Кроме того, не может быть гарантировано, что пациент будет обеспечен предназначенным количеством и концентрацией лекарства и/или анестезии.

В соответствии с этим, цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставить простое устройство и способ, с помощью которых инспираторные газы могут доставляться в легкое, но при которых углекислый газ и использованный воздух также могут активно выводиться из легкого в достаточном количестве, причем в то же время обеспечивается, что эта вентиляция пациента является возможной в течение практически неограниченного периода времени. Кроме того, предлагается способ управления экспирацией пациента, который уменьшает проблему повреждений легкого, вызываемых напряжениями сдвига во время экспирации. Дополнительно, управление экспирацией всасыванием делает возможной вентиляцию под отрицательным давлением, что может быть особенно важным для стимуляции венозного возврата и, тем самым, способствования реанимации.

Эта цель достигнута реверсирующим поток газа элементом с признаками п. 1 формулы изобретения и способом, заявленным в п. 6 формулы изобретения, п. 7 формулы изобретения и п. 13 формулы изобретения, соответственно. Благоприятные усовершенствования и конфигурации реверсирующего поток газа элемента и способов являются предметом соответствующих зависимых пунктов. Признаки, указанные в формуле изобретения и описании отдельно (и относящиеся только к устройству или способу) могут быть комбинированы друг с другом любым желательным технологически значимым образом и могут быть дополнены пояснительными фактами из описания, причем указываются дополнительные варианты осуществления изобретения.

Реверсирующий поток газа элемент согласно изобретению служит для использования при подаче газа под избыточным давлением, прежде всего инспираторных газов, для селективного создания потока газа от или к линейному коннектору, который может быть, прежде всего, подсоединен к или вставлен в дыхательные пути пациента. Реверсирующий поток газа элемент выполнен в виде основного патрубка, причем основной патрубок содержит, по меньшей мере, область притока, область потока, область сопла и смесительную область и, кроме того, отводящий патрубок. Область притока соединяет коннектор подачи давления, для подсоединения к источнику газа, по меньшей мере с одним закрываемым выпускным отверстием, расположенным в смесительной области. Отводящий патрубок соединяет область сопла основного патрубка с линейным коннектором, причем сопло, прежде всего впрыскивающее сопло, конфигурировано и расположено в области сопла таким образом, что поток газа, текущий вдоль первого протока через основной патрубок от коннектора подачи давления последовательно через область притока, область потока, область сопла и через сопло в смесительную область к выпускному отверстию, при открытом выпускном отверстии, может создавать поток газа в отводящем патрубке, текущий вдоль второго протока от линейного коннектора, и последовательно через отводящий патрубок, через область сопла и через смесительную область к выпускному отверстию. Кроме того, реверсирующий поток газа элемент содержит байпас, соединяющий коннектор подачи давления и линейный коннектор, так что поток газа может течь вдоль третьего протока через область впуска, байпас и отводящий патрубок. По меньшей мере, байпас и область потока являются закрываемыми по меньшей мере одним закрывающим элементом, так что поток газа может обходить сопло в области сопла через байпас вдоль третьего протока.

Реверсирующий поток газа элемент согласно изобретению соответствует, прежде всего, реверсирующему поток газа элементу, раскрытому в US 2010-0236551 А1, причем согласно настоящему изобретению предлагаются байпас и закрывающие элементы. Именно по этой причине на US 2010-0236551 А1 и его полное раскрытие здесь делается ссылка.

Согласно предпочтительному варианту осуществления реверсирующего, поток газа элемента с байпасом по меньшей мере один закрывающий элемент является 3/2-ходовым клапаном. 3/2-ходовой клапан является клапаном, который может переключаться между двумя положениями для соединения трех каналов друг с другом различным образом. В этом случае коннектор подачи давления может быть подсоединен либо к области потока, либо к байпасу. В то же время, неподсоединенный канал (байпас или область потока) блокирован клапаном.

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления реверсирующего поток газа элемента, в качестве по меньшей мере одного закрывающего элемента предусмотрено два ножничных клапана. Предпочтительно, один (первый) ножничный клапан расположен на третьем протоке, например в области байпаса. Другой (второй) ножничный клапан расположен на первом протоке, например между областью притока и областью потока. Будучи расположенным между областью притока и областью потока, (второй) ножничный клапан может управлять потоком инспираторного газа вдоль первого или четвертого протока. Кроме того, он может управлять потоком экспираторного газа вдоль второго протока. Другой (первый) ножничный клапан может быть расположен на байпасе и поэтому управляет потоком инспираторного газа вдоль третьего протока.

Термин «ножничный клапан» относится к клапанам, которые закрывают гибкую трубку, сжимая ее снаружи (они известны из уровня техники). Поэтому, клапаны не находятся в прямом контакте с инспираторными или экспираторными газами и, следовательно, не могут загрязняться. Ножничные клапаны не обязательно переключаются между состояниями «открыто» и «закрыто». Предпочтительно, является возможным постепенное открывание и закрывание. Кроме того, ножничные клапаны могут управляться синхронно. Например, один может открываться, в то время как другой закрывается, или наоборот. Предпочтительно, ножничные клапаны управляются независимо, так что является возможным индивидуальное управление каждым ножничным клапаном.

Согласно предпочтительному варианту осуществления также и выпускное отверстие оснащено ножничным клапаном в качестве закрывающего элемента:

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления выпускное отверстие или смесительная область могут

открываться/закрываться/манипулироваться ножничным клапаном.

Предпочтительно, поток газа через выпускное отверстие манипулируется (открывается/закрывается) ножничным клапаном, который расположен вдоль смесительной области.

Прежде всего, закрывающие элементы являются клапанами с зажимом вместо ножничных клапанов. Клапан с зажимом представляет собой полноканальный тип клапана управления, который использует зажимной эффект для блокирования флюидного потока.

Предпочтительно, все закрывающие элементы могут использоваться либо независимо, либо, если нужно, синхронно. Предпочтительно, все закрывающие элементы допускают постепенное открывание и закрывание, так что объемный расход вдоль каждого протока является управляемым и подлежащим регулированию закрывающими элементами.

Прежде всего, для избыточного давления в 1-8 бар выше атмосферного давления на коннекторе подачи давления и при закрытом выпускном отверстии третий проток, соединяющий коннектор подачи давления и линейный коннектор через байпас, имеет первую потерю давления дельта Р1. Кроме того, четвертый проток, соединяющий коннектор подачи давления и линейный коннектор через область притока, область потока, область сопла и отводящий патрубок, имеет вторую потерю давления дельта Р2. Для реверсирующего поток газа элемента выполняется следующее отношение между дельта Р1 и дельта Р2 (при полностью открытых или полностью закрытых соответствующих закрывающих элементах):

Дельта Р2>2*дельта Р1.

Прежде всего, потеря давления дельта Р1 третьего протока намного меньше, чем потеря давления дельта Р2 вдоль четвертого протока. Поэтому, особенно при намеченных расходах 12 л/мин [литров в минуту] или больше, для которых потеря давления дельта Р2 вдоль четвертого протока является высокой (приблизительно более чем 1,8 бар), инспираторный газ, вместо этого, может быть обеспечен через третий проток.

Установлено, что для расходов около 15 л/мин потеря давления дельта Р2 составляет около 2 бар. Для расходов 25 л/мин потеря давления дельта Р2 может доходить до уровня 3,5 бар. Это является особенно проблематичным, в условиях, в которых источники сжатого газа могут выдавать только около 3 бар (как, например, в больницах в США, в которых обычно обеспечиваются около 50 фунтов на кв. дюйм, 50 фунтов на кв. дюйм соответствует 3,45 бар). Кроме того, потеря давления дополнительно увеличивается средствами управления потока, которые могут быть расположены выше по потоку от реверсирующего поток газа элемента. Эта проблема дополнительно усугубляется в определенные моменты времени суток (например, утром), когда все операционные помещения в больнице начинают работать параллельно. В этом случае имеющееся давление от источников сжатого газа может быть намного меньше, чем обычно.

Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления смесительный канал и сопло выполнены и расположены в основном патрубке таким образом, что поток газа, текущий вдоль первого протока, при открытом выпускном отверстии, поток газа, текущий вдоль второго протока, также может быть создан, а именно с объемным расходом, который, при избыточном давлении в 0,5-8 бар выше атмосферного давления на коннекторе подачи давления, составляет по меньшей мере 1 л/мин [литров в минуту], предпочтительно по меньшей мере 2 л/мин или даже по меньшей мере 3 л/мин.

Предпочтительно, объемный расход по меньшей мере 3 л/мин вдоль второго протока уже является возможным при избыточном давлении в 0,5-1,5 бар выше атмосферного давления на коннекторе подаче давления. Прежде всего, объемный расход по меньшей мере 8 л/мин вдоль второго протока уже является возможным при избыточном давлении на 1-5 бар выше атмосферного давления на коннекторе подачи давления.

Теперь байпас делает возможным третий проток через реверсирующий поток газа элемент. Байпас позволяет инспираторному газу, подаваемому через коннектор подачи давления, обходить область сопла. Таким образом, падение давления, вызываемое соплом в области сопла, не влияет на объемный газовый поток, текущий вдоль третьего протока в дыхательные пути пациента. Поэтому, инспираторный газ может подаваться в дыхательные пути пациента прямо через байпас с более не ограниченным расходом газа и без дальнейшего (релевантного) падения давления. Кроме того, возможная конденсация какого-либо содержимого инспираторного газа внутри реверсирующего поток газа элемента (почти полностью или даже полностью) предотвращается. Именно по этой причине инспираторный газ может быть обеспечен пациенту как поток газа под высоким давлением (давление не уменьшается соплом, потому что он подается по байпасу) с более высоким расходом.

Является возможным обеспечивать пациенту увлажненные и возможно нагретые инспираторные газы через реверсирующий поток газа элемент. Термин «инспираторный газ» в общем относится к по меньшей мере одному из следующего: медицинский кислород, воздух, смесь кислорода и воздуха, эти газы с дополнительным увлажнением (водяные испарения), эти газы с дополнительными анестезионными «газами» (часто также называемые «испарениями», потому что анестезия часто применяется к инспираторному газу как жидкость), все возможные другие виды газов и (капли) жидкости/испарений, подлежащие вводу пациенту. Поэтому, инспираторные газы являются не только газами, то также включают двухфазные системы, такие как жидкости, растворенные или диспергированные в газовой фазе.

Снабжение дыхательных путей пациента увлажненными и возможно нагретыми инспираторными газами считается решающим для более продолжительной механической вентиляции, что является общеизвестным. Более продолжительная механическая вентиляция часто является необходимой в сложных или больших хирургических процедурах и для пациентов в отделениях интенсивной терапии.

Теперь байпас может использоваться для доставки (нагретого и) увлажненного инспираторного газа пациенту. Прежде всего, инспираторный газ подается как поток газа под высоким давлением в дыхательные пути пациента через байпас вдоль третьего протока. Это большое улучшение по сравнению с реверсирующим поток газа элементом, раскрытом в US 2010-0236551 А1. Там, сопло затрудняет применять водяные испарения и/или анестезионные испарения (или испарения других активных соединений / лекарств (=«медикамент»)) как намечено, потому что большое падение давления в сопле вызывает конденсацию. Поэтому инспираторный газ может быть подан вдоль третьего протока с внимательно контролируемым давлением, причем, в тот же время, обеспечивается, что предусмотренное лекарство / анестезия транспортируется дыхательные пути пациента без потерь или задержки. Байпас является особо благоприятным для случаев применения, в которых газовый поток, входящий в реверсирующий поток газа элемент, через коннектор подачи давления уже снабжен влагой или лекарством.

Прежде всего, поток газа под высоким давлением (текущий вдоль третьего протока вдоль байпаса) используется для процедуры отлучения пациента.

Здесь «отлучение» означает процедуру отмены механической вентиляции, причем в то же время обеспечивается автономное дыхание пациента. Это относится к той проблеме, что пациенты должны внимательно контролироваться после отмены механической вентиляции, потому что пациенты должны снова обрести контроль над автономным дыханием. Процесс отлучения является общеизвестным в этой области техники.

Реверсирующий поток газа элемент специально разработан для поддержания процедуры отлучения. Перед выводом трубчатой полости, подсоединенной к линейному коннектору и вставленной в дыхательные пути пациента, и используемой для вентиляции пациента, из дыхательных путей пациента, пациент снабжается потоком газа под высоким давлением вдоль третьего протока через байпас. Таким образом, область сопла реверсирующего поток газа элемента обходится, так что падение давления на сопле не уменьшает давление потока газа, предназначенного для снабжения пациента.

Кроме того, предлагается, что трубчатая полость (подсоединенная к линейному коннектору и вставленная в дыхательные пути пациента) снабжена манжетой, так что дыхательные пути пациента вокруг трубчатой полости, по меньшей мере, частично (предпочтительно полностью) блокированы надутой манжетой. В этом случае вентиляция пациента инспираторным газом проводится через реверсирующий поток газа элемент, причем манжета сдувается в то время, когда пациент снабжается потоком газа под высоким давлением по байпасу вдоль третьего протока. В этом случае большой объем инспираторного газа может обходить манжету и выходить на внешнюю сторону дыхательных путей пациента.

Прежде всего, трубчатая полость снабжена манжетой, так что дыхательные пути пациента вокруг трубчатой полости, по меньшей мере, частично (предпочтительно полностью) блокированы надутой манжетой. Вентиляция пациента проводится через реверсирующий поток газа элемент, причем манжета надувается в то время, когда пациент снабжается потоком газа под высоким давлением через байпас вдоль третьего протока. Это является особо благоприятным в случаях, в которых требуется применить определенный объемный поток инспираторного газа, но когда в распоряжении нет достаточного давления для получения этого потока через четвертый проток (через область сопла). Тогда требуемый больший объемный поток инспираторных газов может быть направлен через третий проток. Более низкое давление, имеющееся в распоряжении на коннекторе подачи давления, используется для создания потока экспираторного газа через второй проток с уменьшенным расходом экспираторного газа. Прежде всего, это относится к случаям вентиляции, в которых намечено соотношение «время инспирации/время экспирации» приблизительно 1:2. Это означает, что, например, инспирация проводится в течение двух секунд при 20 л/мин [литров в минуту], а экспирация в течение 4 секунд при 10 л/мин. Уменьшенный расход во время экспирации иногда является намеренным, потому что необходимое для поддержки экспирации давление в этом случае может быть уменьшено.

Может быть необходимым добавлять в газ или газовую смесь медикаменты. Для этой цели, прежде всего в области отводящего патрубка, предпочтительно между соединением байпаса и отводящего патрубка и линейным коннектором, может быть расположен закрываемый боковой доступ. Таким образом, например, адреналин, местные анестетики, отхаркивающие средства и тому подобное (в последующем называемое «лекарством») могут транспортироваться в тонко распыленной форме пациенту посредством быстро текущего инспираторного газа или газовой смеси. Таким образом, медикамент может распределяться эффективно и на большой площади поверхности в дыхательные пути и поэтому быстрее поглощается пациентом. В дополнение или альтернативно, в поток газа могут вводиться водяные испарения или вода в жидкой форме для увлажнения потока инспираторного газа, текущего через отводящий патрубок.

В качестве альтернативы, боковой доступ может быть предусмотрен ниже по потоку (рассматривая третий или четвертый проток) от отводящего патрубка или даже ниже по потоку от линейного коннектора. Предпочтительно, боковой доступ предусмотрен прямо к трубчатой полости, соединенной с линейным коннектором.

Может быть предпочтительным включить в боковой доступ другой закрывающий элемент. Закрывающий элемент может быть клапаном. В случае если какое-либо лекарство добавляется через боковой доступ, может быть предпочтительным, чтобы клапан мог быть синхронизирован с (или управляем в виду) закрывающих элементов, предусмотренных для закрывания байпаса и области потока. Прежде всего, закрывающий элемент на боковом доступе должен закрываться, как только откроется выпускное отверстие, закрывающий элемент на байпасе закроется, а закрывающий элемент в области потока откроется. В этом случае экспираторный газ течет вдоль второго протока. Какое-либо лекарство, добавленное во второй проток, транспортировалось бы не пациенту, а через выпускное отверстие наружу.

Боковой доступ также предусматривает возможное соединение для линии капнометрии через боковой порт. Через эту линию капнометрии бокового порта малая проба газа может быть взята через боковой доступ из экспираторного газа, текущего вдоль второго протока, для измерения концентрации углекислого газа. Проба газа отбирается с использованием всасывающего компрессора / насоса, так что проба направляется в капнограф.

Включение капнографа делает возможным постоянное определение эффективности вентиляции (уменьшение или увеличение вентиляции в течение времени).

Прямое или непрямое подсоединение объемного анемометра или манометра через боковой доступ также является возможным.

В другом специальном варианте осуществления, капнограф основного потока (общеизвестен в данной области техники) может быть расположен предпочтительно между соединением байпаса и отводящего патрубка и линейным коннектором.

Типичный капнограф основного потока содержит маленькую трубку, изготовленную из особого материала, расположенную в респираторном контуре (основной поток), здесь во втором протоке, например в отводящем патрубке или в трубчатой полости, через которую направлен, по меньшей мере, второй проток. Инфракрасный свет направляется лучом через маленькую трубку, так что измеряется дифракция потока газа внутри маленькой трубки и пересчитывается в концентрацию углекислого газа. Количество поглощаемого света зависит от числа молекул углекислого газа, присутствующего в потоке газа.

Большое преимущество капнографа основного потока состоит в том, что капнограф не приводится в прямой контакт с экспираторными газами, так что нет риска загрязнения, а также риска повреждения системы. Капнограф бокового порта может быть поврежден высокими давлениями газа. Это может произойти случайно, например, когда есть закупорка где-то вдоль протоков.

Согласно предпочтительному варианту осуществления всасывающий компрессор / насос линии капнометрии бокового порта может быть использован для сдутия манжеты, которая предусмотрена, чтобы, по меньшей мере, частично изолировать дыхательные пути пациента, и которая расположена на внешней стороне трубчатой полости. Трубчатая полость соединяется с линейным коннектором и вставляется в дыхательные пути пациента. Эта компоновка может функционировать в качестве экстренной процедуры, так что в случае слишком высокого давления в дыхательных путях манжета может быть сдута, так что газ может обходить трубчатую полость и реверсирующий поток газа элемент, и выходить наружу. Экстренная процедура сдутия манжеты может быть, прежде всего, включена как признак нижеуказанных способов эксплуатации и вентиляции.

Прежде всего, реверсирующий поток газа элемент содержит несколько боковых доступов в области отводящего патрубка.

Также является предпочтительным, чтобы коннектор подачи давления и/или линейный коннектор, и, если это уместно для бокового доступа, были выполнены в виде наконечника Люэра, чтобы сделать возможными герметичные соединения со стандартными компонентами.

Реверсирующий поток газа элемент согласно настоящему изобретению позволяет выбирать, должны ли инспираторные газы подаваться в дыхательные пути пациента через третий проток или через четвертый проток. Кроме того, газы могут быть удалены из дыхательных путей пациента через второй проток, если объемный расход предусмотрен вдоль первого протока.

Реверсирующий поток газа элемент согласно настоящему изобретению разработан специально для работы в полностью автоматизированных вентиляционных системах. Прежде всего, выпускное отверстие может быть соединено с вентиляционной системой, так что экспираторные газы (как и инспираторные газы, поступающие по первому протоку) не выталкиваются в открытый воздух. Кроме того, газы, текущие через выпускное отверстие, могут использоваться в вентиляционной системе с замкнутым контуром, так что может поддерживаться определенная (постоянная) концентрация, например, анестезионных испарений.

Прежде всего, реверсирующий поток газа элемент может быть соединен с полностью автоматизированной вентиляционной системой. В этом случае реверсирующий поток газа элемент используется на расстоянии от пациента. «На расстоянии» в этом случае означает, что длина трубчатой полости между линейным коннектором (соединение трубчатой полости с реверсирующим поток газа элементом) в точке входа в пациента составляет, по меньшей мере, 40 см [сантиметров].

Реверсирующий поток газа элемент может быть выполнен как деталь одноразового использования, так как его потоковые каналы (все части реверсирующего поток газа элемента, которые находятся в прямом контакте с газом, текущим через реверсирующий поток газа элемент) находятся в прямом контакте с потоком экспираторного газа пациента. В этом случае является предпочтительным как можно более деталей не приводить в прямой контакт с потоком экспираторного газа пациента. Например, клапаны могут быть выполнены как ножничные клапаны или клапаны с зажимом, как пояснено выше. Ножничные клапаны или клапаны с зажимом зажимают потоковые каналы снаружи. Именно по этой причине, по меньшей мере, части потоковых каналов реверсирующего поток газа элемента являются гибкими, так что они могут быть зажаты ножничными клапанами или клапанами с зажимом.

В последующем, термин «ножничный клапан» охватывает и ножничные клапаны, и клапаны с зажимом.

Предпочтительно,/клапан для манипулирования/закрывания/открывания области впуска, области потока и/или байпаса является частью (одноразового) реверсирующего поток газа элемента.

Согласно предпочтительному варианту осуществления между линейным соединителем и пациентом расположен ТВОФ (тепло- и влагообменный фильтр). ТВОФ блокирует прохождение бактерий и вирусов, так что реверсирующий поток газа элемент может быть использован для значительного числа пациентов без необходимости его выброса или чистки.

Кроме того, является благоприятным, если реверсирующий поток газа элемент соединен с полностью автоматизированной вентиляционной системой в положении, в котором, по меньшей мере, соединительная линия и/или байпас и/или область потока расположены в вертикальном положении, в котором любой мусор, такой как слизь, кровь, другие жидкости и частицы (ткани) будут двигаться сверху вниз (в направлении силы тяжести). Таким образом может быть предотвращено загрязнение автоматизированной вентиляционной системы каплями или чем-либо еще, которые происходят из областей потоковых каналов реверсирующего поток газа элемента, через который течет экспираторный газ от пациента.

Согласно предпочтительному варианту осуществления соединительная линия и/или байпас и/или область потока, в каждом случае, имеют средний (или максимальный) внутренний диаметр не более 6 мм [миллиметров], предпочтительно не более 4 мм, и прежде всего, не более 2,5 мм.

Реверсирующий поток газа элемент также может использоваться в непосредственной близости от пациента. «В непосредственной близости» в этом случае означает, что длина трубчатой полости между линейным коннектором (соединение трубчатой полости с реверсирующим поток газа элементом) в точке вхождения в пациента составляет максимально 40 см [сантиметров].

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления, по меньшей мере, клапан для манипулирования/закрывания/открывания области притока, области потока и/или байпаса расположен вне реверсирующего поток газа элемента.

Предпочтительно, реверсирующий поток газа элемент содержит байпас и область потока, которые соединены с байпасом и областью потока, предусмотренными вне реверсирующего поток газа элемента (например, как части полностью автоматизированной вентиляционной системы).

Признаки, описанные выше в связи реверсирующим поток газа элементом, не ограничены в своем применении. Они также могут быть комбинированы со способом эксплуатации реверсирующего поток газа элемента, способом вентиляции пациента или способом управления экспирацией, которые описаны далее, и наоборот.

Кроме того, изобретение относится к способу эксплуатации реверсирующего поток газа элемента согласно изобретению для селективного создания потока газа от или к линейному коннектору, прежде всего для подсоединения трубчатой полости или нескольких трубчатых полостей, которые могут быть вставлены в дыхательные пути пациента, для газообмена в изолированных или частично изолированных областях внутри пациента. Кроме того, способ может быть применен в случаях вентиляции только частичных областей дыхательных путей пациента. К коннектору подачи давления прилагается давление газа, прежде всего давление инспираторного газа, и чтобы создавать поток газа под высоким давлением к линейному коннектору вдоль третьего протока, выпускное отверстие и область потока закрывают. Чтобы создавать поток газа от линейного коннектора в направлении выпускного отверстия, текущий вдоль второго протока, выпускное отверстие и область потока открывают, а байпас закрывают.

Кроме того, изобретение относится к способу вентиляции пациента, или содействия дыханию пациента, использующего реверсирующий поток газа элемент согласно изобретению, в котором (способе) линейный коннектор подсоединяют к одному из: трубчатой полости, иглы, катетера или нескольких трубчатых полостей, которая (который, которые) вставлены в дыхательные пути пациента. Коннектор подачи давления подсоединяют к источнику сжатого газа, прежде всего, источнику инспираторного газа, и устанавливают избыточное давление от 0,5 до 8 бар выше атмосферного давления. Поэтому при закрытых выпускном отверстии и байпасе газ проходит в дыхательные пути пациента через четвертый проток, причем при открытом выпускном отверстии и закрытом байпасе газ выводится из дыхательных путей пациента через линейный коннектор вдоль второго протока. При закрытых области потока и выпускном отверстии и открытом байпасе в дыхательные пути пациента обеспечивается поток газа под высоким давлением через байпас вдоль третьего протока. Этот способ вентиляции проводят, прежде всего, во время процедуры отлучения.

Прежде всего, в вышеуказанных способах выпускное отверстие открывают через интервалы и на время, по меньшей мере, достаточное для того, чтобы обеспечить, чтобы могла быть определена характерная измеряемая величина, прежде всего содержание углекислого газа, газа или газовой смеси, аспирируемой дыхательными путями. В этом отношении реверсирующий поток газа элемент содержит измерительное устройство (предпочтительно, капнограф бокового порта или основного потока), который подсоединяют к боковому доступу отводящего патрубка или к отводящему патрубку прямо, как указано выше.

Прежде всего, пациент вентилируется только (и полностью) через реверсирующий поток газа элемент. Это означает, что все объемные газовые потоки от пациента или к пациенту проходят через реверсирующий поток газа элемент. Прежде всего, весь объемный газовый поток инспираторного газа, доставляемый в дыхательные пути пациента, обеспечивается через четвертый проток и/или через третий проток. Кроме того, весь объемный газовый поток экспираторного газа из дыхательных путей пациента транспортируется по второму протоку через реверсирующий поток газа элемент.

В некоторых случаях применения может быть предпочтительным позволять всему или, по меньшей мере, частям экспираторного газа вытекать из дыхательных путей пациента без дополнительной поддержки со стороны реверсирующего поток газа элемента. В этом случае экспираторный газ может течь из дыхательных путей пациента прямо наружу без прохождения через реверсирующий поток газа элемент.

Прежде всего, предлагается, что трубчатая полость, которая вставлена в дыхательные пути пациента и соединена с линейным коннектором, снабжена манжетой, так что дыхательные пути пациента вокруг трубчатой полости, по меньшей мере, частично блокированы надутой манжетой. Предлагается проводить вентиляцию пациента через реверсирующий поток газа элемент, причем манжета сдувается в то время, когда газ транспортируется из дыхательных путей пациента через линейный коннектор вдоль второго протока, так что экспираторному газу из дыхательных путей пациента также позволяют обходить трубчатую полость и манжету и выходить наружу, обходя реверсирующий поток газа элемент. Этот способ благоприятным образом применяется во время отлучения пациента. Таким образом пациент может снова постепенно привыкать к автономной дыхательной активности.

Прежде всего, трубчатая полость, которая вставлена в дыхательные пути пациента и соединена с линейным коннектором, имеет площадь поперечного сечения (через которое направляется поток газа) максимально 50 мм², предпочтительно максимально 15 мм², прежде всего максимально 10 мм², или максимально 7 мм².

Прежде всего, длина трубчатой полости (расстояние между линейным коннектором на реверсирующем поток газа элементе и дальним концом трубчатой полости, который расположен внутри пациента) составляет по меньшей мере 60 см, предпочтительно по меньшей мере 100 см.

С реверсирующим поток газа элементом является возможным полностью провентилировать пациента через одну трубчатую полость. Является особо благоприятным, что полная вентиляция может быть проведена через очень маленькую трубчатую полость (малая площадь поперечного сечения). Кроме того, при использовании малой трубчатой полости (менее, чем 50 мм² в поперечном сечении или меньше) мертвое пространство (объем трубчатой полости приблизительно между линейным коннектором и дальним концом трубчатой полости, который расположен внутри пациента) внутри трубчатой полости является небольшим. Поскольку мертвое пространство внутри трубчатой полости мало, также может проводиться высокочастотная (до 100 дыханий в минуту или даже больше) вентиляция с низким расходом (меньше, чем 2 л/мин).

Прежде всего, использование реверсирующего поток газа элемента является благоприятным, потому что может быть эффективно предотвращена закупорка протоков через реверсирующий поток газа элемент и через трубчатые полости, которые соединены с реверсирующим поток газа элементом. Это потому, что поток газа проводится в обоих направлениях через, по меньшей мере, части протоков, так что препятствия, происходящие от крови, ткани или чего-либо другого, могут, быть эффективно удалены.

Кроме того, предлагается способ управления экспирацией, в котором управляется фаза экспирации вентиляции пациента. Согласно способу регулируется экспираторный объемный газовый поток, причем регулирование проводится на основе измерений давления экспираторного газового потока. Способ включает, по меньшей мере, следующие шаги:

1. Измерение давления (статического и/или динамического) экспираторного газового потока,

2. Регулирование экспираторного объемного газового потока, причем шаг 2 проводят на основе измеренных величин шага 1.

Прежде всего, способ управления экспирацией проводят с реверсирующим поток газа элементом согласно изобретению и/или как часть способов эксплуатации реверсирующего поток газа элемента и вентиляции пациента. Предпочтительно, способ управления экспирацией может проводиться с любым вентиляционным устройством, которое позволяет управлять экспираторным объемным газовым потоком от пациента. Предпочтительно, способ относится к экспираторной фазе, в которой экспираторный газовый поток проходит исключительно через трубчатую полость и вентиляционное устройство (такое, как реверсирующий поток газа элемент в сочетании с трубчатой полостью и надутой манжетой).

Способ применяется в виду той проблемы, что на первой фазе экспирации обычно имеет место большой экспираторный объемный газовый поток, который далее уменьшается до тех пор, пока не начнется / снова не будет инициирована инспирация. Эта высокая величина экспираторного объемного газового потока в начале фазы экспирации может приводить к экспираторному напряжению сдвига легких пациента. Именно в этой фазе вентиляции пациент может получить повреждение в результате напряжения сдвига.

Прежде всего, способ направлен на уменьшение экспираторного объемного газового потока в этой первой фазе экспирации. Предлагается, что для конкретного регулирования экспираторного объемного газового потока измеряется давление экспираторного объемного газового потока и/или давление внутри протока для экспираторного объемного газового потока (в случае с реверсирующим поток газа элементом объемный газовый поток вдоль второго протока или второй проток). На основе измеренных величин давления регулируется экспираторный объемный газовый поток (в случае с реверсирующим поток газа элементом через закрывающие элементы и/или давление, обеспечиваемое на коннекторе подачи давления).

Прежде всего, способ применяется для обеспечения плавного (равномерного) уменьшения давления экспираторного объемного газового потока и/или давления внутри (вентилируемой части) легких пациента во время фазы экспирации вентиляции.

Предпочтительно, шаги 1. и 2. способа проводятся периодически повторяющимся образом (итерационно), так что является возможным постоянный контроль давления и постоянное регулирование экспираторного объемного газового потока.

Предпочтительно, способ управления экспирацией проводится с реверсирующим поток газа элементом (с байпасом или без байпаса) в сочетании с трубчатой полостью и манжетой. Реверсирующий поток газа элемент позволяет проводить полную вентиляцию пациента через единственную трубчатую полость (экспирация и инспирация), причем дыхательные пути изолированы от внешней среды манжетой. Предпочтительно, эта трубчатая полость, подсоединенная к линейному коннектору и вставленная в дыхательные пути пациента, имеет малый внутренний диаметр, например 6 мм или меньше, предпочтительно 4 мм или меньше, прежде всего 2,5 мм или меньше, и/или площадь поперечного сечения максимально 50 мм², предпочтительно максимально 15 мм², прежде всего максимально 10 мм² или максимально 7 мм². В этом случае сопротивление потоку вдоль протока экспираторного газа (второго протока) велико, так что экспираторный объемный газовый поток даже на первой фазе экспирации является достаточно ограниченным. Фактически, в случае такого высокого сопротивления потоку экспираторный объемный газовый поток вдоль второго протока должен поддерживаться газовым потоком вдоль первого протока. Таким образом могут предотвращаться напряжения сдвига.

Иллюстративные варианты осуществления изобретения, которые, однако, не ограничивают изобретение, поясняются ниже более детально со ссылками на схематические чертежи, в которых показано на:

Фиг. 1: продольный разрез через реверсирующий поток газа элемент, с указанными периферийными устройствами,

Фи. 2: реверсирующий поток газа элемент в использовании с газом, текущим вдоль первого и второго протоков,

Фиг. 3: реверсирующий поток газа элемент в использовании с газом, текущим вдоль третьего протока,

Фиг. 4: реверсирующий поток газа элемент в использовании с газом, текущим вдоль четвертого протока,

Фиг. 5: реверсирующий поток газа элемент с ножничными клапанами в качестве закрывающих элементов,

Фиг. 6: реверсирующий поток газа элемент согласно фиг. 5 и блок управления.

Идентичные ссылочные обозначения на фигурах относятся к одним и тем же устройствам.

На фиг. 1 показан продольный разрез через реверсирующий поток газа элемент 1 с основным патрубком, который соединяет коннектор 4 подачи давления с выпускным отверстием 5. Коннектор 4 подачи давления с помощью соединительного трубопровода 13 может быть соединен с системой 14 подачи газа, который находится под избыточным давлением в источнике 11 сжатого газа. Для экстренной помощи пациентам, как правило, в распоряжение предоставляется баллон со сжатым кислородом. Кроме того, в качестве системы 14 подачи газа могут быть предусмотрены комплексные газовые смеси. От основного патрубка 2 отходит отводящий патрубок 3, который ведет к линейному коннектору 6. В основном патрубке 2 выполнены область 9 притока, область 28 потока, область 15 сопла с соплом 7, и смесительная область 16 со смесительным каналом 17. Внутри области 15 сопла имеется сопло 7, через которое газ может течь от коннектора 4 подачи давления к выпускному отверстию 5. Сопло 7 расположено около отводящего патрубка 3, так что газ, текущий через сопло 7 к выпускному отверстию 5, создает пониженное давление в отводящем патрубке 3. Здесь используется принцип газоструйного насоса. Однако является возможным выбрать любую компоновку, которая способна создавать всасывающий эффект посредством газового потока. По меньшей мере, выпускное отверстие 5 должно быть способным закрываться, например, с помощью ножничного клапана или клапана с зажимом в качестве закрывающего элемента 19.

Кроме того, реверсирующий поток газа элемент 1 содержит байпас 18, соединяющий коннектор 4 подачи давления и линейный коннектор 6. Поэтому газ может течь через область 9 притока, байпас 18 и отводящий патрубок 3. По меньшей мере, байпас 18 и область 28 потока являются закрываемыми по меньшей мере одним закрывающим элементом 19, так что газ может обходить сопло 7 в области 15 сопла через байпас 18. Здесь по меньшей мере один закрывающий элемент 19 является 3/2-ходовым клапаном. В показанном положении (здесь, называемое первым положением) 3/2-ходовой клапан соединяет коннектор 4 подачи давления и область 9 притока с областью 28 потока и областью 15 сопла. Соединение с байпасом 18 закрыто.

Отводящий патрубок 3 также имеет закрываемый боковой доступ 12, через который может вводиться лекарство или могут вставляться зонды. Кроме того, с боковым доступом 12 может быть соединено измерительное устройство 25, так что могут контролироваться некоторые параметры, например содержание углекислого газа в экспираторном газе.

Кроме того, давление, имеющееся в отводящем патрубке 3, может быть измерено с помощью устройства 25 для измерения давления через боковой доступ 12.

Кроме того, боковой доступ 12 может предусматривать соединение для линии капнометрии бокового порта. Посредством этой линии капнометрии бокового порта малая проба газа может быть извлечена через боковой доступ 12 из экспираторного газа, текущего вдоль второго протока 21 (см. фиг. 2), для измерения концентрации углекислого газа. Проба газа извлекается с помощью всасывающего компрессора/насоса, так что проба направляется в капнограф (здесь показан как измерительное устройство 25).

Согласно предпочтительному варианту осуществления всасывающий компрессор/насос (здесь показан как измерительное устройство 25) линии капнометрии бокового порта может использоваться для сдутия манжеты 24, которая предусмотрена для, по меньшей мере, частичной изоляции дыхательных путей пациента, и которая расположена на внешней стороне трубчатой полости 10. Трубчатая полость 10 подсоединяется к линейному коннектору 6 и вставляется в дыхательные пути пациента. Компрессорный насос может быть соединен с манжетой 24 посредством отдельной линии 29 снабжения. Линия 29 снабжения также может быть расположена внутри реверсирующего поток газа элемента 1, так что линия 29 снабжения также может быть интегрирована в трубчатую полость 10, например в боковую стенку трубчатой полости 10. Эта компоновка может функционировать как экстренная процедура, так что в случае создания чрезмерного давления в дыхательных путях манжета 24 может быть сдута, так что газ из дыхательных путей пациента может обходить трубчатую полость 10 и реверсирующий поток газа элемент 1.

Каждый из коннекторов 4, 6 предпочтительно выполнен как наконечник Люэра.

На фиг. 2 показан реверсирующий поток газа элемент 1 в применении с основным патрубком 2 и отводящим патрубком 3. 3/2-ходовой клапан в качестве закрывающего элемента 19 находится в первом положении. Таким образом, инспираторный газ, подаваемый источником 11 сжатого газа (не показан) в реверсирующий поток газа элемент 1 через коннектор 4 подачи давления, течет вдоль первого протока 20 последовательно через область 9 притока, область 28 потока, область 15 сопла и через сопло 7 в смесительную область 16 к выпускному отверстию 5, причем выпускное отверстие 5 открыто. Проходя через сопло 7, газовый поток 8, текущий вдоль первого протока 20, создает пониженное давление в области 15 сопла, так что другой газовый поток 8 создается в отводящем патрубке 3, текущий вдоль второго протока 21 от линейного коннектора 6 и последовательно через отводящий патрубок 3, через область 15 сопла и через смесительную область 16 к выпускному отверстию 5.

На фиг. 3 показан реверсирующий поток газа элемент 1 в применении с основным патрубком 2 и отводящим патрубком 3, причем 3/2-ходовой клапан в качестве закрывающего элемента 19 находится во втором положении. В этом положении 3/2-ходовой клапан соединяет коннектор 4 подачи давления с байпасом 18. Соединение между коннектором 4 подачи давления и областью 15 сопла через область 28 потока разъединено. Таким образом, инспираторный газ, подаваемый источником 11 сжатого газа (не показан) в реверсирующий поток газа элемент 1 через коннектор 4 подачи давления, течет вдоль третьего протока 22 последовательно через область 9 притока, через байпас, 18 в отводящий патрубок 3 и к линейному коннектору 6, причем выпускное отверстие 5 закрыто. Для третьего протока 22, соединяющего коннектор 4 подачи давления и линейный коннектор 6 через байпас 18, газовый поток 8 испытывает первую потерю давления дельта Р1 26 при определенных расходах.

Первая потеря давления дельта Р1 26 вдоль третьего протока 22 намного меньше, чем вторая потеря давления дельта Р2 27 вдоль четвертого протока 23 для идентичных объемных расходов. Поэтому, для определенного давления, обеспечиваемого на коннекторе 4 подачи давления источником 11 сжатого газа (не показан), больший объемный расход газа достигается вдоль третьего протока 22, чем это было бы возможно вдоль четвертого протока 23.

На фиг. 4 показан реверсирующий поток газа элемент 1 в применении с 3/2-ходовым клапаном в качестве закрывающего элемента 19 в первом положении. Таким образом, инспираторный газ, предоставленный источником 11 сжатого газа (не показан) реверсирующему поток газа элементу 1 через коннектор 4 подачи давления, течет вдоль четвертого протока 23 последовательно через область 9 притока, через область 15 сопла и через сопло 7 в отводящий патрубок 3 и к линейному коннектору 6, причем выпускное отверстие 5 закрыто. Для четвертого протока 23, соединяющего коннектор 4 подачи давления и линейный коннектор 6 через область 9 притока, область 28 потока, область 15 сопла, и отводящий патрубок 3, газовый поток испытывает вторую потерю давления дельта Р2 27.

На фиг. 5 показан реверсирующий поток газа элемент 1 с ножничными клапанами в качестве закрывающих элементов 19. В этом случае ножничные клапаны расположены вне реверсирующего поток газа элемента 1. По меньшей мере, части области 9 притока, области 28 потока и байпаса 18 также расположены вне реверсирующего поток газа элемента 1. Область 9 притока, область 28 потока и байпас 18 вне реверсирующего поток газа элемента 1 соединены с областью 9 притока, областью 28 потока и байпасом 16 реверсирующего поток газа элемента.

Все раскрытые закрывающие элементы 19 (ножничные клапаны, 3/2-ходовой клапан) могут управляться пневматически, электронно или вручную. Прежде всего, все закрывающие элементы 19 выполнены для постепенного уменьшения и/или увеличения объемного расхода вдоль протока через клапан.

На фиг. 6 показан реверсирующий поток газа элемент 1 согласно фиг. 5 и блок 30 управления. Блок 30 управления является, например, полностью автоматизированной вентиляционной системой, к которой подсоединен реверсирующий поток газа элемент 1. В этом предпочтительном варианте осуществления ножничные клапаны 19 интегрированы в блок 30 управления. Реверсирующий поток газа элемент 1 соединен с блоком 30 управления областью потока и байпасом 18.

Подчеркивается, что реверсирующие поток газа элементы согласно фиг. 1-4 также могут быть соединены с блоком 30 управления.

В любом случае важно измерять давление внутри легких пациента.

Предпочтительно это делается двумя разными способами, по причинам безопасности (в случае, если один из них отказывает). Предпочтительно, трубчатую полость 10 (или одну из трубчатых полостей), соединенную с линейным коннектором 6, подсоединяют к первому датчику 31 давления в блоке 30 управления, который будет измерять давление в легких непрерывно в процессе вентиляции. Соединение между датчиком 31 давления и блоком 30 управления выполняется через удлинитель 32, который мог бы быть отдельной линией или интегрированной в трубчатую полость 10, используемую для вентиляции. Это является основным замером давления, обеспечивающим медицинский персонал необходимыми данными.

Кроме того, предпочтительно имеется отдельный второй датчик 33 давления в блоке 30 управления, причем второй датчик давления соединен с областью 9 притока или с коннектором 4 подачи давления. Этот второй датчик 33 давления измеряет давление только тогда, когда делается пауза в вентиляции. Это потому, что является совершенно невозможным предусмотреть надежную величину давления в легких через вентиляционную полость (трубчатая полость 10, линейный коннектор 6, байпас 18 или область 15 сопла и область 28 потока, область 9 притока), когда проходят большие инспираторные или экспираторные потоки. В нормальном режиме это просто признак безопасности и проверка, чтобы посмотреть хорошо ли все еще работает основное измерение давления (через первый датчик 31 давления) (первый датчик 31 давления мог бы быть сломан, а также трубчатая полость 10, соединенная с линейным коннектором 6, могла бы быть блокирован и т.д.). Поэтому, после n инспираций (от n=1 до n=10) и n экспираций, вентиляцию прерывают на очень короткий момент времени (~ 50-100 мс [миллисекунд]), поток газа останавливают, и жизнеспособное измерение давления может быть проведено через вентиляционную трубчатую полость вторым датчиком 33 давления.

Является очевидным, что реверсирующий поток газа элемент 1 может использоваться только с первым датчиком 31 давления или вторым датчиком 32 давления.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 Реверсирующий поток газа элемент

2 Основной патрубок

3 Отводящий патрубок

4 Коннектор подачи давления

5 Выпускное отверстие

6 Линейный коннектор

7 Сопло (впрыскивающее сопло)

8 Газовый поток

9 Область притока

10 Трубчатая полость

11 Источник сжатого газа

12 Боковой доступ

13 Соединительная линия

14 Система подачи газа

15 Область сопла

16 Смесительная область

17 Смесительный канал

18 Байпас

19 Закрывающий элемент

20 Первый проток

21 Второй проток

22 Третий проток

23 Четвертый проток

24 Манжета

25 Измерительное устройство

26 Первая потеря давления дельта Р1

27 Вторая потеря давления дельта Р2

28 Область потока

29 Линия снабжения

30 Блок управления

31 Первый датчик давления

32 Удлинитель

33 Второй датчик давления

Реферат

Группа изобретений относится к медицинской технике. Реверсирующий поток газа элемент для использования системы подачи газа под избыточным давлением, прежде всего инспираторных газов, для селективного создания газового потока от или к линейному коннектору, который, прежде всего, может быть соединен с или вставлен в дыхательные пути пациента, выполнен в виде основного патрубка, содержащего по меньшей мере область притока, область потока, область сопла и смесительную область и, кроме того, отводящий патрубок, причем область притока соединяет коннектор подачи давления для подсоединения к системе подачи газа по меньшей мере с одним закрываемым выпускным отверстием, расположенным в смесительной области, а отводящий патрубок соединяет область сопла основного патрубка с линейным коннектором, причем сопло, прежде всего впрыскивающее сопло, выполнено и расположено в области сопла таким образом, что может создаваться газовый поток в отводящем патрубке, текущий вдоль второго протока от линейного коннектора и последовательно через отводящий патрубок, через область сопла и через смесительную область к выпускному отверстию. Кроме того, изобретение относится к способу управления экспирацией пациента. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

Формула